CN107813078B - 数控四轴焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控四轴焊接机械手，旨在提供一种具有能够将不同型号焊丝平整，便于对准焊丝，增加焊接准确度的优点的数控四轴焊接机械手，其技术方案要点是，机械臂末端设有水平设置的固定杆，固定杆一端固定有焊枪，机械臂对应焊枪的位置设有焊丝推送机构，焊丝自焊丝卷绕机进入焊丝推送机构，并向工件方向推动，焊丝推送机构包括壳体和在壳体内依次设置的推送件、平整件、可调固定件和驱动机构，能够适配不同规格、不同直径尺寸的焊丝，扩大焊接机械手的适用范围。驱动机构能够带动推送件、平整件和可调固定件活动，使整个焊丝推送机构适配不同型号的焊丝，还能使焊丝处于稳定的工作状态，避免焊丝在焊接过程中晃动。

Description

数控四轴焊接机械手

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种数控四轴焊接机械手。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

焊接一方面要求工人要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。因此，用工业机械手来代替工人的手工焊接，不但可以减轻工人的劳动强度、改善工人劳动条件、降低对工人操作技术难度的要求，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。

目前，公开号为CN102699590A的中国专利公开了一种焊接机械手，它包括底座B，底座B上滑动设置有滑动座B，滑动座B由伺服电机通过丝杆、螺母驱动沿靠近或者远离高频焊接机的方向滑动，滑动座B上相对设置有两组焊接机构，该焊接机构包括一竖直设置的固定轴，固定轴上套设有一能够绕其转动的固定块，固定块通过紧固件A锁紧固定在固定轴上，所述固定块上通过插接轴连接有一能够绕该插接轴转动的转动块，插接轴的轴线与固定轴的轴线垂直，插接轴通过紧固件B将固定块、转动块相对固定，所述转动块上通过通孔插设焊枪，焊枪通过紧固件C锁紧固定在转动块上。

这种焊接机械手虽然结构简单、运行稳定可靠、调整方便，但是在焊接过程中，需要根据焊接对象选择焊丝的型号，而在焊接过程中，这种机械手只能将焊丝推出，较粗的焊丝的平整度无法保障，不易对准焊丝，会造成焊接不够准确的后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控四轴焊接机械手，其具有能够将不同型号焊丝平整，便于对准焊丝，增加焊接准确度的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种数控四轴焊接机械手，包括桁架、设于桁架上的机械臂和用于推送焊丝的焊丝卷绕机，机械臂末端设有水平设置的固定杆，固定杆一端固定有焊枪，机械臂对应焊枪的位置设有焊丝推送机构，焊丝自焊丝卷绕机进入焊丝推送机构，并向工件方向推动，焊丝推送机构包括壳体和在壳体内依次设置的

推送件，用于推动焊丝向下一单元活动；

平整件，用于将弯曲的焊丝整平拉直；

可调固定件，用于适配固定不同型号、不同粗细的焊丝；

可调固定件、平整件和推送件均关于焊丝对称设置，焊丝推送机构内还设有用于推动焊丝推送机构向焊丝活动的驱动机构。

通过采用上述技术方案，操作人员将焊丝送入机械臂末端后，焊枪开始工作，同时焊丝推动机构将焊丝朝向焊枪一侧推动，从而完成工件的焊接工作。

推送件可以为焊丝整体提供推动力，是焊丝卷绕机上的焊丝自动向焊枪一侧推送，以供焊枪的焊接使用。而平整件可以在焊丝使用前将焊丝整平，避免弯曲的焊丝进入工作状态，从而方便焊丝对准工件，避免产生焊接不准确的后果，增加焊接的精密程度。

可调固定件可以将工作中的焊丝固定，使焊丝处于稳定的工作状态，避免焊丝在焊接过程中晃动。同时，可调固定件能够适配不同规格、不同直径尺寸的焊丝，扩大焊接机械手的适用范围。驱动机构能够带动推送件、平整件和可调固定件活动，使整个焊丝推送机构适配不同型号的焊丝。

进一步设置：推送件包括对称设置并转动连接在壳体内的滚轮，滚轮上设有用于容纳焊丝的传动槽，滚轮通过微型电机带动旋转。

通过采用上述技术方案，微型电机带动两个滚轮旋转，由于焊丝位于两个滚轮之间，滚轮旋转就能够拉着焊丝活动，完成焊丝的推送。滚轮上设置的传动槽能够容纳焊丝，避免焊丝在传动过程中发生摇晃，如此能够限定焊丝的传动轨迹。

进一步设置：传动槽内设有与焊丝接触的橡胶垫层，橡胶垫层上环绕其中心设有若干凸块。

通过采用上述技术方案，橡胶垫层的设置可以增加滚轮与焊丝之间的摩擦，凸块可以抵触焊丝，进一步增加摩擦，从而避免传动过程中打滑现象的产生，达到更为稳定的焊接效果。

进一步设置：平整件包括若干平行设置的压辊，压辊对称设置有两排，焊丝从两排压辊之间经过。

通过采用上述技术方案，焊丝从两排压辊之间经过，压辊抵触焊丝并对其进行挤压，就能够将焊丝整体压平，从而使弯曲的焊丝压平整，避免弯曲的焊丝使用时形成较大的误差，使焊接更为准确，效果更加良好。

进一步设置：可调固定件包括关于焊丝对称设置的弧形板，弧形板两端通过弹性件连接有开口朝向焊丝的弧形杆，弧形杆、弧形板与焊丝接触的位置均设有导辊。

通过采用上述技术方案，弧形板上连接弧形杆，并且通过弹性件连接，当焊丝直径变化时，弧形杆在弹性件作用下转动，改变其位置并与焊丝抵触，

进一步设置：弧形板的两端背向焊丝的一侧一体设有挡板，弧形杆一端转动连接在弧形板上，另一端通过弹簧与挡板连接。

通过采用上述技术方案，弧形杆的一端与焊丝抵触，在焊丝的直径发生变化后，弧形杆能够环绕铰接点旋转，以适应不同直径的焊丝，同时弹簧能够推动弧形杆，使其恢复原位。

进一步设置：驱动机构包括滑动连接在壳体内的连接板和用于带动连接板滑移的微型气缸，推送件、平整件和可调件均固定在连接板上。

通过采用上述技术方案，推送件、平整件和可调件固定在连接板上，微型气缸活动就能够带着连接板和各部分部件一同朝向焊丝活动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

能够适配不同规格、不同直径尺寸的焊丝，扩大焊接机械手的适用范围。驱动机构能够带动推送件、平整件和可调固定件活动，使整个焊丝推送机构适配不同型号的焊丝，还能使焊丝处于稳定的工作状态，避免焊丝在焊接过程中晃动。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1中用于显示焊丝推送机构的示意图；

图3是实施例1中用于显示推送件的示意图；

图4是实施例1中滚轮的结构示意图；

图5是实施例1中用于显示平整件的示意图；

图6是实施例1中用于显示可调固定件的示意图。

图中，1、桁架；11、固定杆；2、机械臂；3、焊枪；4、焊丝卷绕机；5、焊丝推送机构；6、推送件；61、滚轮；62、传动槽；63、微型电机；64、橡胶垫层；65、凸块；7、平整件；71、压辊；8、可调固定件；81、弧形板；82、弧形杆；83、导辊；84、挡板；85、弹簧；9、驱动机构；91、连接板；92、微型气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：

实施例1，一种数控四轴焊接机械手，如图1所示，包括用于将其安装在指定位置的桁架1，桁架1上设有机械臂2，机械臂2能够在桁架1上滑移，构成一个自由度；机械臂2本身具有三个自由度，能够在三个方向上旋转，从而组成四轴机械手。

如图1所示，机械臂2的一侧固定有平行于机械臂2的固定杆11，固定杆11水平设置，并在其末端设有焊枪3，焊枪3的开口与机械臂2末端朝向相同位置。桁架1上的一端设有焊丝卷绕机4，其中安装有成卷的焊丝，在焊接过程中，焊丝卷绕机4能够为焊枪3和机械臂2提供焊接所需要的焊丝。

如图1和图2所示，焊丝由焊丝卷绕机4进入机械臂2中，并从机械臂2末端到达被焊零件上。机械臂2的末端还设有焊丝推送机构5，焊丝推送机构5能够将焊丝从焊丝卷绕机4中抽出，并推送至指定位置。焊丝推送机构5包括壳体和设于壳体内的三部分部件，分别为从上往下依次设置的推送件6、平整件7和可调固定件8。推送件6的作用是拉动焊丝，使其朝向下一单元活动，平整件7的作用是将弯曲的焊丝整平拉直，可调固定件8能够使整体适配不同型号和直径的焊丝，从而扩大整体的适配范围。

如图2所示，焊丝推送机构5内还设有驱动机构9，驱动机构9包括滑动连接在壳体内两侧的连接板91，连接板91与壳体之间设有微型气缸92，微型气缸92能够带动连接板91朝向壳体中间方向滑动。推送件6、平整件7和可调固定件8均设置在连接板91上。

如图3和图4所示，推送件6包括两个转动连接在壳体内的滚轮61，滚轮61分为两排，并且相互对称设置，焊丝从两排滚轮61之间穿过。滚轮61上还设有环绕滚轮61圆周方向设置的传动槽62，传动槽62横截面呈倒置的梯形，两个传动槽62配合，能够将焊丝夹持在中间，从而使焊丝能够更加准确地向下传动，传动槽62内固定有橡胶垫层64，橡胶垫层64上环绕其中心设有若干凸块65，橡胶垫能与焊丝接触时能够增加它们之间的摩擦，从而进一步增加传动的流畅性。壳体上还设有微型电机63，微型电机63能够带动两个滚轮61旋转。

如图5所示，推送件6的下方为平整件7，平整件7包括两排相互平行的压辊71，压辊71转动连接在连接板91上，焊丝从两排压辊71中间穿过，两排压辊71能够将焊丝压平，避免其焊接时由于焊丝弯曲产生焊接误差。

如图6所示，可调固定件8包括两块弧形板81，弧形板81关于焊丝对称设置。弧形板81两端通过弹性件连接有开口朝向焊丝的弧形杆82，弧形杆82、弧形板81与焊丝接触的位置均设有导辊83，所述弧形板81的两端背向焊丝的一侧一体设有挡板84，弧形杆82一端转动连接在弧形板81上，另一端通过弹簧85与挡板84连接。通过弹簧85与弧形杆82的配合，可调固定件8能够适配不同直径和规格的焊丝。

以上是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种数控四轴焊接机械手，包括桁架（1）、设于桁架（1）上的机械臂（2）和用于推送焊丝的焊丝卷绕机（4），其特征在于：所述机械臂（2）末端设有水平设置的固定杆（11），固定杆（11）一端固定有焊枪（3），机械臂（2）对应焊枪（3）的位置设有焊丝推送机构（5），焊丝自焊丝卷绕机（4）进入焊丝推送机构（5），并向工件方向推动，焊丝推送机构（5）包括壳体和在壳体内依次设置的

推送件（6），用于推动焊丝向下一单元活动；

平整件（7），用于将弯曲的焊丝整平拉直；

可调固定件（8），用于适配固定不同型号、不同粗细的焊丝；

所述可调固定件（8）、平整件（7）和推送件（6）均关于焊丝对称设置，焊丝推送机构（5）内还设有用于推动焊丝推送机构（5）向焊丝活动的驱动机构（9）；

所述可调固定件（8）包括关于焊丝对称设置的弧形板（81），弧形板（81）两端通过弹性件连接有开口朝向焊丝的弧形杆（82），弧形杆（82）、弧形板（81）与焊丝接触的位置均设有导辊（83）；所述弧形板（81）的两端背向焊丝的一侧一体设有挡板（84），弧形杆（82）一端转动连接在弧形板（81）上，另一端通过弹簧（85）与挡板（84）连接；所述驱动机构（9）包括滑动连接在壳体内的连接板（91）和用于带动连接板（91）滑移的微型气缸（92），推送件（6）、平整件（7）和可调件均固定在连接板（91）上。

2.根据权利要求1所述的数控四轴焊接机械手，其特征在于：所述推送件（6）包括对称设置并转动连接在壳体内的滚轮（61），滚轮（61）上设有用于容纳焊丝的传动槽（62），滚轮（61）通过微型电机（63）带动旋转。

3.根据权利要求2所述的数控四轴焊接机械手，其特征在于：所述传动槽（62）内设有与焊丝接触的橡胶垫层（64），橡胶垫层（64）上环绕其中心设有若干凸块（65）。

4.根据权利要求1所述的数控四轴焊接机械手，其特征在于：所述平整件（7）包括若干平行设置的压辊（71），压辊（71）对称设置有两排，焊丝从两排压辊（71）之间经过。