CN107825019A - 四轴焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轴焊接机械手，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

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，较粗的焊丝一方面无法整平，容易造成焊接误差，另一方面其只能适配一种规格和直径的焊丝，适用面不广。

发明内容

本发明的目的是提供一种四轴焊接机械手，其具有能够将不同型号焊丝平整，增加其适用面和焊接精度的优点。

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，机械臂末端还固定有间距调节件，间距调节件包括滑动连接在机械臂中的连接板、第一铰接臂和第二铰接臂，第一铰接臂和第二铰接臂分别滑动连接在机械臂和连接板上，间距调节件还包括调节气缸，调节气缸的输出轴铰接在第一铰接臂和第二铰接臂上。

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。

间距调节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，间距调节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：机械臂末端还固定有间距调节件，间距调节件包括滑动连接在机械臂中的连接板、第一铰接臂和第二铰接臂，第一铰接臂和第二铰接臂分别滑动连接在机械臂和连接板上，间距调节件还包括调节气缸，调节气缸的输出轴铰接在第一铰接臂和第二铰接臂上。

进一步设置：驱动机构包括旋转推动件，用于推动刀座在机架上带着裁切刀旋转；裁切驱动件，用于在裁切刀旋转至线槽上方后推动裁切刀切断线缆；驱动机构还包括联动件，用于实现驱动旋转推动件，并在刀座旋转至预定位置之后，联动裁切驱动件推动裁切刀切断线缆。

旋转推动件、裁切驱动件和驱动机构均固定在连接板上。

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。

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7是实施例2中用于显示间距调节件的示意图。

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；10、间距调节件；101、第一铰接臂；102、第二铰接臂；103、调节气缸。

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。

实施例2，一种四轴焊接机械手，如图1所示，与实施例1的不同之处在于，机械臂2末端还固定有间距调节件10，间距调节件10包括滑动连接在机械臂2中的连接板91、第一铰接臂101和第二铰接臂102，第一铰接臂101和第二铰接臂102分别滑动连接在机械臂2和连接板91上，间距调节件10还包括调节气缸103，调节气缸103的输出轴铰接在第一铰接臂101和第二铰接臂102上。旋转推动件、裁切驱动件和驱动机构9均固定在连接板91上。

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 (8)

1.一种四轴焊接机械手，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），机械臂（2）末端还固定有间距调节件（10），间距调节件（10）包括滑动连接在机械臂（2）中的连接板（91）、第一铰接臂（101）和第二铰接臂（102），第一铰接臂（101）和第二铰接臂（102）分别滑动连接在机械臂（2）和连接板（91）上，间距调节件（10）还包括调节气缸（103），调节气缸（103）的输出轴铰接在第一铰接臂（101）和第二铰接臂（102）上。

2.根据权利要求1所述的四轴焊接机械手，其特征在于：所述驱动机构包括旋转推动件，用于推动刀座在机架上带着裁切刀旋转；裁切驱动件，用于在裁切刀旋转至线槽上方后推动裁切刀切断线缆；驱动机构还包括联动件，用于实现驱动旋转推动件，并在刀座旋转至预定位置之后，联动裁切驱动件推动裁切刀切断线缆。

3.根据权利要求2所述的四轴焊接机械手，其特征在于：所述旋转推动件、裁切驱动件和驱动机构均固定在连接板上。

4.根据权利要求1所述的四轴焊接机械手，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。

5.根据权利要求4所述的四轴焊接机械手，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）。

6.根据权利要求1所述的四轴焊接机械手，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。

7.根据权利要求1所述的四轴焊接机械手，其特征在于：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）。

8.根据权利要求7所述的四轴焊接机械手，其特征在于：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。