CN107598433B - 一种自动焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动焊接机器人，包括机器臂、焊接头和送丝机构，所述输送管的管壁上设置有螺旋状的纹路，输送管的进口处设置有送丝机构，所述送丝机构安装在指臂上，其包括动滑轮和静滑轮，所述动滑轮通过送丝电机带动旋转，动滑轮和静滑轮之间夹持焊丝，动滑轮和静滑轮的轮面上都设置有围绕一周的V型槽，V型槽的两侧设置有对称的滚筒。本发明具有的优点是输送管内壁螺纹设计，使得焊丝在输送过程中，产生强制性旋转，在焊接时，焊丝因高温下垂后，被旋转偏向，到弯曲向上后恢复，焊接时，焊接点偏差大大的减小，焊接的精确度得到提高，焊接的质量提升。

Description

一种自动焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接机器和机械自动化领域，具体涉及一种自动焊接机器人。

背景技术

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。

随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人,从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：1)稳定和提高焊接质量，能将焊接质量以数值的形式反映出来；2)提高劳动生产率；3)改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；4)降低了对工人操作技术的要求；5)缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。

公开号为CN107020452A的发明专利，公开了一种焊接机器人，其在焊接头内设置了一个冷却装置，防止焊丝因为高温在焊接头内软化，形成堵塞。但是焊丝有部分超出焊接头，该部分焊丝也会有软化，因为焊丝一般不会垂直焊接，这使得焊接过程中，焊丝因重力和软化下垂，焊丝头会比预估的位置要低，导致很多时候焊接地点不精确，很大程度上对焊接质量造成了影响。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的在于提供一种自动焊接机器人，其解决现有焊接机器人的焊丝因高温软化，从而导致实际焊接点与预判焊接点产生偏差，影响到焊接质量的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种自动焊接机器人，包括机械臂、焊接头和送丝机构，所述机械臂包括底座、上臂、前臂和指臂，所述上臂通过上臂肘连接底座，上臂肘可水平旋转地安装在底座，上臂肘通过电机带动旋转，上臂的一端铰接在上臂肘上，上臂通过电机带动摆动，上臂的另一端通过前臂肘连接前臂，上臂与前臂肘铰接，前臂肘通过电机带动摆动，前臂的一端可旋转安装在前臂肘上，前臂通过电机带动旋转，前臂的另一端与指臂铰接，指臂通过电机带动摆动，焊接头固定在指臂上，焊接头内设置有焊丝的输送管，所述输送管的管壁上设置有螺旋状的纹路，输送管的进口处设置有送丝机构，所述送丝机构安装在指臂上，其包括动滑轮和静滑轮，所述动滑轮通过送丝电机带动旋转，动滑轮和静滑轮之间夹持焊丝，动滑轮和静滑轮的轮面上都设置有围绕一周的V型槽，V型槽的两侧设置有对称的滚筒，滚筒在圆周方向上间隔设置，且滚筒的轴向与自成圆周相切。

本发明中，机械臂用于控制焊接头的运动，机械臂与现有的技术相似，上臂、上臂肘、前臂、前臂肘和指臂形成关节，通过电机控制相互摆动和转动，从而控制焊接头能够到达任意设定位置。

本发明的重点在于焊接头内的输送管，输送管用于输送焊丝，本发明在输送管的内壁上设计了螺旋纹路，焊丝的外表面也采用与该螺旋纹路匹配的外螺旋纹路，当焊丝需要通过输送管时，焊丝需要旋转前进，在焊接时，焊丝在高温中因重力产生很小的下垂，然而很快会被旋转偏向，使得焊丝的弯曲幅度可以忽略不计，弯曲部分上移后，又会因为重力恢复，很大程度上加强了焊接的精确度，提高了焊接质量。

为了契合焊丝的旋转机制，送丝机构也进行了改进，在两个滑轮的轮面上设置V型的槽，槽两侧设置滚筒，滚筒围成一圈，滚筒的轴向与滚筒围成的圆周相切，两个滑轮夹持住焊丝，滑轮没有转动时，焊丝就是被夹持在四个滚筒之间，这样，焊丝旋转时，滚筒对焊丝不产生阻挡，而且也方便焊丝的旋转，而滑轮转动时，滚筒在轴向上，会推动焊丝前进，进入输送管后，焊丝要通过输送管，会因为输送管的螺旋纹路，产生强制性的旋转。

进一步，所述底座上设置有一个焊丝盘安装座，焊丝盘安装座可旋转地安装在底座上。

进一步，所述焊丝盘安装座包括安装架和旋转盘，安装架固定设置在旋转盘上，旋转盘可旋转安装在底座上，旋转盘通过焊丝盘电机带动旋转。

我们知道，焊丝一般是盘在一个焊丝盘上，但是本发明中焊丝输送中会产生旋转，如焊丝盘不进行跟转，很快焊丝会因为强大的扭力而扭断，所以本发明设计将焊丝盘安装座安装一个旋转盘上，通过旋转盘的转动，抵消焊丝的旋转。

进一步，所述滚筒的表面上设置有垂直于轴向的防滑纹。

进一步，所述滚筒上覆有防滑橡皮层。

防滑纹和防滑橡皮层都是用来防止在推动焊丝过程中出现的打滑现象，防滑纹就是一道道围绕滚筒圆周一圈的凸起，在焊丝旋转中没有阻碍效果，防滑橡皮层是覆盖在滚筒圆周面上，一方面是防止焊丝打滑，另一方面是对焊丝表面的纹路起到保护的作用，焊丝表面是有纹路的，在焊丝夹持过程中，用力过大可能出现损伤。

进一步，所述V型槽的夹角为90°-150°。过小的夹角，会导致焊丝与V型槽槽壁接触现象，过大的夹角，会出现焊丝摆脱夹持的现象。

进一步，所述静滑轮通过一个推拉装置带动远离或靠近动滑轮。

进一步，所述推拉装置包括轨道和气缸，所述静滑轮安装在轨道上，气缸带动静滑轮在轨道上移动。

静滑轮被气缸推拉，当需要放入焊丝时，拉出静滑轮，需要夹持焊丝，推动静滑轮靠近动滑轮，就使得静滑轮和动滑轮对焊丝形成夹持，而且该推拉装置可以保证夹持的力度，避免时间太长后，出现磨损，使得夹持力度减小，而导致不断出现打滑现象。

进一步，所述前臂肘上设置有焊丝导向轮。用于焊丝从焊丝盘到送丝机构的过程中进行导向，防止焊丝与电线缠绕，损伤焊丝的情况出现。

进一步，所述上臂中设置有贯穿的导线槽，导线槽用于放置电线，也也可减少上臂的重量，减少电机的耗能。

本发明至少包括以下有益效果：(1)输送管内壁螺纹设计，使得焊丝在输送过程中，产生强制性旋转，在焊接时，焊丝因高温下垂后，被旋转偏向，到弯曲向上后恢复，焊接时，焊接点偏差大大的减小，焊接的精确度得到提高，焊接的质量提升；

(2)送丝机构的两个送丝滑轮，轮面设计V型槽，且V型槽两侧设计滚轮，使得焊丝在导向上运动不打滑的前提下，在旋转时，因滚轮的配合，显得非常的方便；

(3)焊丝盘安装座可以旋转，配合焊丝的旋转，且焊丝盘通过电机带动旋转，旋转速度匹配，避免焊丝旋转时产生扭力而断裂；

(4)静滑轮与动滑轮之间夹持焊丝，但静滑轮可移动，使得两个滑轮的夹持力度可以调节，保证焊丝不出打滑现象；

(5)上臂掏空设计，不仅减少重量，也可以方便导线的布置。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1中送丝机构的结构示意图；

图3为实施例1中静滑轮或动滑轮的结构示意图；

图4为实施例1中焊接头的剖视图；

图5为实施例2的结构示意图；

图6为实施例2中焊丝盘安装座的结构示意图；

图7为实施例3中滚筒的结构示意图；

图8为实施例4中推拉装置的结构示意图；

图9为实施例5的结构示意图；

图10为实施例6的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-4，自动焊接机器人，包括机械臂1、焊接头2和送丝机构3，所述机械臂1包括底座1-1、上臂1-2、前臂1-3和指臂1-6，所述上臂1-2通过上臂肘1-4连接底座1-1，上臂肘1-4可水平旋转地安装在底座1-1，上臂肘1-4通过电机带动旋转，上臂1-2的一端铰接在上臂肘1-4上，上臂1-2通过电机带动摆动，上臂1-2的另一端通过前臂肘1-5连接前臂1-3，上臂1-2与前臂肘1-5为铰接，前臂肘1-5通过电机带动摆动，前臂1-3的一端可旋转安装在前臂肘1-5上，前臂1-3通过电机带动旋转，前臂1-3的另一端与指臂1-6铰接，指臂1-6通过电机带动摆动，焊接头2固定在指臂1-6上，焊接头2内设置有焊丝4的输送管2-1，所述输送管2-1的管壁上设置有螺旋状的纹路，输送管2-1的进口处设置有送丝机构5，所述送丝机构5安装在指臂1-6上，其包括动滑轮5-1和静滑轮5-2，所述动滑轮5-1通过送丝电机5-3带动旋转，动滑轮5-1和静滑轮5-2之间夹持焊丝4，动滑轮5-1和静滑轮5-2的轮面上都设置有围绕一周的V型槽5-4，V型槽5-4的两侧设置有对称的滚筒5-5，滚筒5-5在圆周方向上间隔设置，且滚筒5-5的轴向与自成圆周相切。

本装置中，V型槽5-4的夹角的范围是90°-150°。

机械臂1上电机都通过一个程序进行控制，通过配合控制使得焊接头2到达指定位置进行焊接，焊丝4穿过输送管2-1从焊接头2的焊嘴部2-2露出，焊嘴部2-2一般是曲线布置，便于摄像头对焊接位置进行监控，这样焊接也是焊嘴部2-2与焊接物之间成倾斜角度进行焊接，这就导致了所述焊丝4软化后因重力弯曲的问题。所以将焊丝4转动前进，弯曲在很大程度上弱化，当弯曲转动的上端时，即又恢复。

本发明滚筒5-5是一个圆柱体，焊丝4被滚筒5-5夹持住后，在滚筒5-5轴向是不会发生位移的，所以滚筒5-5被动滑轮5-1或静滑轮5-2带动后，迫使焊丝4在导向上位移，但焊丝4在周向上转动，则滚筒5-5无法阻挡，所以送丝机构5会使得焊丝4前进，且不会阻挡其转动。

V型槽5-4比起U型结构，更加避免焊丝4与槽壁接触，最佳夹角120°，在夹持住焊丝的同时，避免焊丝从缝隙中滑出。

输送管2-1内壁上的纹路是三条凸起，相互螺旋缠绕，则焊丝4的表面有三条凹纹，相互螺旋缠绕。

本实施例中，焊接头2和送丝机构4都设置在指臂1-6上，两者间隔非常小，因为本装置焊丝4传送中的阻力比起一般的焊接头要大的多，两者距离小，可以防止焊丝4出现拱起，无法前进的现象发生。

实施例2

如图5、图6，本实施例在实施例1的基础上，装置在所述底座1-1上设置有一个焊丝盘安装座6，焊丝盘安装座6可旋转地安装在底座1-1上。

所述焊丝盘安装座6包括安装架6-1和旋转盘6-2，安装架6-2固定设置在旋转盘6-2上，旋转盘6-2可旋转安装在底座1-1上，旋转盘6-2通过焊丝盘电机6-3带动旋转。

安装架6-1就是一个安装柱6-4和转动杆6-5，将焊丝盘6-6套在转动杆6-5上，再用螺母固定，焊丝盘6-6轴向固定，但可以旋转放丝，安装架6-1再由旋转盘6-2带动旋转，抵消焊丝的自身旋转。

实施例3

如图7，本实施例在实施例1的基础上，装置在所述滚筒5-5的表面上设置有垂直于轴向的防滑纹5-6。

装置在所述滚筒5-5上覆有防滑橡皮层5-7。

本实施例可以防止焊丝4在传送中打滑，因为焊丝4进入输送管2-1，是螺旋前进，在前进中的阻力比起普通的焊接头要大的多。

实施例4

如图8，本实施例在实施例1的基础上，装置在所述静滑轮5-2通过一个推拉装置3带动远离或靠近动滑轮5-1。

所述推拉装置3包括轨道3-1和气缸3-2，所述静滑轮5-2安装在轨道3-1上，气缸3-2带动静滑轮5-2在轨道3-1上移动。

这种设置可以保证焊丝的加持力度。

实施例5

如图9，本实施例在实施例2的基础上，装置在所述前臂肘1-5上设置有焊丝导向轮7。对焊丝4起到一个导向作用，避免焊丝4与导线出现缠绕现象。

实施例6

如图10，本实施例在实施例5的基础上，装置在所述上臂1-2中设置有贯穿的导线槽1-7。即将上臂1-2掏空，形成导线槽1-7，减小重量的同时，用户导线的穿过，因为本装置涉及到电机过多，导线非常多，然后发生缠绕现象，通过导线槽1-7，可以避免缠绕出现。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.自动焊接机器人，包括：机械臂(1)和焊接头(2)，所述的机械臂(1)包括底座(1-1)、上臂(1-2)、前臂(1-3)和指臂(1-6)，所述上臂(1-2)通过上臂肘(1-4)连接底座(1-1)，上臂肘(1-4)可水平旋转地安装在底座(1-1)，上臂肘(1-4)通过电机带动旋转，上臂(1-2)的一端铰接在上臂肘(1-4)上，上臂(1-2)通过电机带动摆动，上臂(1-2)的另一端通过前臂肘(1-5)连接前臂(1-3)，上臂(1-2)与前臂肘(1-5)为铰接，前臂肘(1-5)通过电机带动摆动，前臂(1-3)的一端可旋转安装在前臂肘(1-5)上，前臂(1-3)通过电机带动旋转，前臂(1-3)的另一端与指臂(1-6)铰接，指臂(1-6)通过电机带动摆动，焊接头(2)固定在指臂(1-6)上，焊接头(2)内设置有焊丝(4)的输送管(2-1)，其特征在于，所述输送管(2-1)的管壁上设置有螺旋状的纹路，输送管(2-1)的进口处设置有送丝机构(5)，所述的送丝机构(5)安装在指臂(1-6)上，其包括动滑轮(5-1)和静滑轮(5-2)，所述的动滑轮(5-1)通过送丝电机(5-3)带动旋转，动滑轮(5-1)和静滑轮(5-2)之间夹持焊丝(4)，动滑轮(5-1)和静滑轮(5-2)的轮面上都设置有围绕一周的V型槽(5-4)，V型槽(5-4)的两侧设置有对称的滚筒(5-5)，滚筒(5-5)在圆周方向上间隔设置，且滚筒(5-5)的轴向与自成圆周相切，所述滚筒(5-5)的表面上设置有垂直于轴向的防滑纹(5-6)，所述滚筒(5-5)上覆有防滑橡皮层(5-7)。

2.如权利要求1所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述底座(1-1)上设置有一个焊丝盘安装座(6)，焊丝盘安装座(6)可旋转地安装在底座(1-1)上。

3.如权利要求2所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述焊丝盘安装座(6)包括安装架(6-1)和旋转盘(6-2)，安装架(6-2)固定设置在旋转盘(6-2)上，旋转盘(6-2)可旋转安装在底座(1-1)上，旋转盘(6-2)通过焊丝盘电机(6-3)带动旋转。

4.如权利要求1所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述V型槽(5-4)的夹角为90°-150°。

5.如权利要求1所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述静滑轮(5-2)通过一个推拉装置(3)带动远离或靠近动滑轮(5-1)。

6.如权利要求5所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述的推拉装置(3)包括轨道(3-1)和气缸(3-2)，所述的静滑轮(5-2)安装在轨道(3-1)上，气缸(3-2)带动静滑轮(5-2)在轨道(3-1)上移动。

7.如权利要求3所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述的前臂肘(1-5)上设置有焊丝导向轮(7)。

8.如权利要求7所述的自动焊接机器人，其特征在于，所述的上臂(1-2)中设置有贯穿的导线槽(1-7)。