CN109732576A - 一种激光焊接用全方位机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接用全方位机械手，包括底座，所述底座内开设有第一装置腔，所述第一装置腔内安装有水平转向装置，所述水平转向装置的上端安装有转动盘，所述转动盘的上端固定连接有支撑臂，所述转动盘的上端转动连接有第一连接杆。本发明解决了激光焊接用的机械手臂由于焊接头在焊接的过程中，焊接材料在熔化的过程中与焊接工件之间会产生一定的冲击力，从而对焊接头与固定家具之间的牢固性能造成威胁，从而对焊接头与焊接工件之间的距离进行了调整，且由于该焊接机械手臂不能根据焊接工件体积的大小，对其的焊接高度以及其与焊接工件之间的距离进行调节，从而对该激光焊接手臂焊接的精准度造成影响的问题。

Description

一种激光焊接用全方位机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种激光焊接用全方位机械手。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法；激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一；焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池；随着科学技术不断的发展，激光焊接所应用的领域也在不断地扩大，从而对激光焊接用的机械手臂进行设计与创新，对激光焊接技术的发展起着推动的作用。

现有的激光焊接用的机械手臂由于焊接头在焊接的过程中，焊接材料在熔化的过程中与焊接工件之间会产生一定的冲击力，从而对焊接头与固定家具之间的牢固性能造成威胁，从而对焊接头与焊接工件之间的距离进行了调整，且由于该焊接机械手臂不能根据焊接工件体积的大小，对其的焊接高度以及其与焊接工件之间的距离进行调节，从而对该激光焊接手臂焊接的精准度造成影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种激光焊接用全方位机械手，其解决了上述背景技术中提出现有的激光焊接用的机械手臂由于焊接头在焊接的过程中，焊接材料在熔化的过程中与焊接工件之间会产生一定的冲击力，从而对焊接头与固定家具之间的牢固性能造成威胁，从而对焊接头与焊接工件之间的距离进行了调整，且由于该焊接机械手臂不能根据焊接工件体积的大小，对其的焊接高度以及其与焊接工件之间的距离进行调节，从而对该激光焊接手臂焊接的精准度造成影响的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光焊接用全方位机械手，包括底座，所述底座内开设有第一装置腔，所述第一装置腔内安装有水平转向装置，所述水平转向装置的上端安装有转动盘，所述转动盘的上端固定连接有支撑臂，所述转动盘的上端转动连接有第一连接杆，所述支撑臂的侧壁固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴固定连接有转动板，所述转动板的侧壁转动连接有第二连接杆，所述支撑臂的上端通过固定轴转动连接有悬梁，所述第一连接杆远离转动盘的一端转动连接在悬梁的侧壁上，所述固定轴上同轴转动连接有第三连接杆，所述第三连接杆的一端转动连接在第二连接杆远离转动板的一端，所述悬梁远离第一连接杆的一端转动连接有T形板，所述T形板的上端通过第四连接杆转动连接在第三连接杆远离第二连接杆的一端，所述T形板的下端固定连接有安装板，所述安装板的下端安装有夹持机构，所述底座的侧壁中安装有高度调整装置，所述高度调整装置为两个，且两个所述高度调整装置分别位于底座的两侧下端，所述高度调整装置的下端安装有底板,所述底座的侧壁安装有水平仪。

优选地，所述水平转向装置包括固定连接在第一装置腔内顶部的第一驱动电机，所述第一装置腔的内底部转动连接有转轴，所述转轴的上端贯穿第一装置腔的内顶部，所述第一驱动电机输出轴的末端固定连接有第一齿轮，所述转轴上固定连接有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述转轴上安装有高温制动机构，所述转动盘固定连接在转轴的上端。

优选地，所述高温制动机构包括固定连接在转轴上的棘轮，所述棘轮与转轴同轴设置，所述第一装置腔的内壁转动连接有棘爪，所述棘爪上转动连接有记忆金属片，所述记忆金属片远离棘爪的一端转动连接在第一装置腔的内壁上。

优选地，所述夹持机构包括固定连接在安装板下端的竖板，所述竖板的中部设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有齿条，所述齿条的下端贯穿滑槽的内底部，所述竖板的侧壁固定连接有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴通过减速器连接有第三齿轮，所述第三齿轮与齿条啮合，所述竖板的两侧下端固定连接有支撑板，所述支撑板的下端转动连接有矩形板，且支撑板转动连接在矩形板的一个拐角处，所述矩形板通过推杆转动连接在齿条位于滑槽外的一端，所述矩形板的侧壁固定连接有夹持板。

优选地，所述高度调整装置包括开设在底座下端面中的第二装置腔，所述底座的侧壁贯穿设有转动连接在第二装置腔内壁的蜗杆，所述第二装置腔的内壁转动连接有与蜗杆相啮合的蜗轮，所述底座的下端开设有与第二装置腔连通的圆腔，所述圆腔内设有圆筒，所述圆筒位于第二装置腔内的一端与蜗轮同轴固定连接，所述圆筒内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆远离圆筒的一端固定连接在所述底板的上端，所述蜗杆位于第二装置腔外的一端固定连接有转轮。

优选地，所述圆腔的内壁开设有限位槽，所述限位槽内设有可沿竖直方向移动的限位块，所述限位块的上端固定连接在螺纹杆的侧壁上。

优选地，所述转轮的侧壁胶合有橡胶套，所述橡胶套的侧壁开设有多道防滑槽，多道所述防滑槽均布在所述橡胶套的侧壁上。

优选地，所述第三驱动电机为伺服电机，且通过PLC控制器控制。

本发明具有以下有益效果：

1、通过底板将机械手固定在所需位置，然后通过高度调整装置对机械手的高度进行调整， 具体操作为，通过转轮转动带动蜗杆转动，蜗杆转动带动与之啮合的蜗轮转动，蜗轮转动带动圆筒转动，圆筒转动带动与之螺纹连接的螺纹杆移动，螺纹杆移动对机械手的高度进行调整；

2、通过第一驱动电机转动带动第一齿轮转动，第一齿轮转动带动与之啮合的第二齿轮转动，第二齿轮转动带动转轴转动，进而带动转动盘在水平方向转动，使机械手可以多方位的进行抓取；

3、通过机械手在工作时，若设备温度过高，第一装置腔内的记忆金属片会发生形变，进而使记忆金属片推动棘爪转动，使棘爪卡住棘轮，对机械手进行制动，有效的防止机械手在过热的环境下持续工作。

附图说明

图1为本发明提出的一种激光焊接用全方位机械手的结构示意图；

图2为图1中的A处结构放大示意图；

图3为图1中的B处结构放大示意图；

图4为图1中的C处结构放大示意图；

图5为本发明提出的一种激光焊接用全方位机械手底座上端的俯视结构示意图。

图中：1底座、2底板、3第一装置腔、4水平仪、5第二驱动电机、6支撑臂、7转动盘、8第一连接杆、9第二连接杆、10悬梁、11第三连接杆、12第四连接杆、13第三驱动电机、14 T形板、15安装板、16限位槽、17限位块、18圆筒、19第二装置腔、20蜗轮、21蜗杆、22螺纹杆、23棘轮、24转轴、25第一驱动电机、26第一齿轮、27第二齿轮、28棘爪、29记忆金属片、30夹持板、31矩形板、32支撑板、33推杆、34齿条、35第三齿轮、36滑槽、37减速器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-5，一种激光焊接用全方位机械手，包括底座1，底座1内开设有第一装置腔3，第一装置腔3内安装有水平转向装置，水平转向装置包括固定连接在第一装置腔3内顶部的第一驱动电机25，第一装置腔3的内底部转动连接有转轴24，转轴24的上端贯穿第一装置腔3的内顶部，第一驱动电机25输出轴的末端固定连接有第一齿轮26，转轴24上固定连接有与第一齿轮26相啮合的第二齿轮27，转轴24上安装有高温制动机构，高温制动机构包括固定连接在转轴24上的棘轮23，棘轮23与转轴24同轴设置，第一装置腔3的内壁转动连接有棘爪28，棘爪28上转动连接有记忆金属片29，记忆金属片29远离棘爪28的一端转动连接在第一装置腔3的内壁上，转动盘7固定连接在转轴24的上端。

水平转向装置的上端安装有转动盘7，转动盘7的上端固定连接有支撑臂6，转动盘7的上端转动连接有第一连接杆8，支撑臂6的侧壁固定连接有第二驱动电机5，第二驱动电机5的输出轴固定连接有转动板，转动板的侧壁转动连接有第二连接杆9，支撑臂6的上端通过固定轴转动连接有悬梁10，第一连接杆8远离转动盘7的一端转动连接在悬梁10的侧壁上，固定轴上同轴转动连接有第三连接杆11，第三连接杆11的一端转动连接在第二连接杆9远离转动板的一端，悬梁10远离第一连接杆8的一端转动连接有T形板14，T形板14的上端通过第四连接杆12转动连接在第三连接杆11远离第二连接杆9的一端，T形板14的下端固定连接有安装板15。

安装板15的下端安装有夹持机构，夹持机构包括固定连接在安装板15下端的竖板，竖板的中部设有滑槽36，滑槽36内滑动连接有齿条34，齿条34的下端贯穿滑槽36的内底部，竖板的侧壁固定连接有第三驱动电机13，第三驱动电机13为伺服电机，且通过PLC控制器控制，第三驱动电机13的输出轴通过减速器37连接有第三齿轮35，第三齿轮35与齿条34啮合，竖板的两侧下端固定连接有支撑板32，支撑板32的下端转动连接有矩形板31，且支撑板32转动连接在矩形板31的一个拐角处，矩形板31通过推杆33转动连接在齿条34位于滑槽36外的一端，矩形板31的侧壁固定连接有夹持板30。

底座1的侧壁中安装有高度调整装置，高度调整装置为两个，且两个高度调整装置分别位于底座1的两侧下端，高度调整装置包括开设在底座1下端面中的第二装置腔19，底座1的侧壁贯穿设有转动连接在第二装置腔19内壁的蜗杆21，第二装置腔19的内壁转动连接有与蜗杆21相啮合的蜗轮20，底座1的下端开设有与第二装置腔19连通的圆腔，圆腔内设有圆筒18，圆筒18位于第二装置腔19内的一端与蜗轮20同轴固定连接，圆筒18内螺纹连接有螺纹杆22，螺纹杆22远离圆筒18的一端固定连接在底板2的上端，圆腔的内壁开设有限位槽16，限位槽16内设有可沿竖直方向移动的限位块17，限位块17的上端固定连接在螺纹杆22的侧壁上，蜗杆21位于第二装置腔19外的一端固定连接有转轮，转轮的侧壁胶合有橡胶套，橡胶套的侧壁开设有多道防滑槽，多道防滑槽均布在橡胶套的侧壁上，高度调整装置的下端安装有底板2,底座1的侧壁安装有水平仪4。

本发明中，该机械手在使用时，操作员先通过底板2将机械手固定在所需位置，然后通过高度调整装置对机械手的高度进行调整， 具体操作为，通过转轮转动带动蜗杆21转动，蜗杆21转动带动与之啮合的蜗轮20转动，蜗轮20转动带动圆筒18转动，圆筒18转动带动与之螺纹连接的螺纹杆22移动，螺纹杆22移动对机械手的高度进行调整，通过水平仪4可以观察机械手是否调整至水平。

该机械在工作时，通过第一驱动电机25转动带动第一齿轮26转动，第一齿轮26转动带动与之啮合的第二齿轮27转动，第二齿轮27转动带动转轴24转动，进而带动转动盘7在水平方向转动，使机械手可以多方位的进行抓取，同时机械手在工作时，若设备温度过高，第一装置腔3内的记忆金属片29会发生形变，进而使记忆金属片29推动棘爪28转动，使棘爪28卡住棘轮23，对机械手进行制动，有效的防止机械手在过热的环境下持续工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光焊接用全方位机械手，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）内开设有第一装置腔（3），所述第一装置腔（3）内安装有水平转向装置，所述水平转向装置的上端安装有转动盘（7），所述转动盘（7）的上端固定连接有支撑臂（6），所述转动盘（7）的上端转动连接有第一连接杆（8），所述支撑臂（6）的侧壁固定连接有第二驱动电机（5），所述第二驱动电机（5）的输出轴固定连接有转动板，所述转动板的侧壁转动连接有第二连接杆（9），所述支撑臂（6）的上端通过固定轴转动连接有悬梁（10），所述第一连接杆（8）远离转动盘（7）的一端转动连接在悬梁（10）的侧壁上，所述固定轴上同轴转动连接有第三连接杆（11），所述第三连接杆（11）的一端转动连接在第二连接杆（9）远离转动板的一端，所述悬梁（10）远离第一连接杆（8）的一端转动连接有T形板（14），所述T形板（14）的上端通过第四连接杆（12）转动连接在第三连接杆（11）远离第二连接杆（9）的一端，所述T形板（14）的下端固定连接有安装板（15），所述安装板（15）的下端安装有夹持机构，所述底座（1）的侧壁中安装有高度调整装置，所述高度调整装置为两个，且两个所述高度调整装置分别位于底座（1）的两侧下端，所述高度调整装置的下端安装有底板（2）,所述底座（1）的侧壁安装有水平仪（4）。

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述水平转向装置包括固定连接在第一装置腔（3）内顶部的第一驱动电机（25），所述第一装置腔（3）的内底部转动连接有转轴（24），所述转轴（24）的上端贯穿第一装置腔（3）的内顶部，所述第一驱动电机（25）输出轴的末端固定连接有第一齿轮（26），所述转轴（24）上固定连接有与第一齿轮（26）相啮合的第二齿轮（27），所述转轴（24）上安装有高温制动机构，所述转动盘（7）固定连接在转轴（24）的上端。

3.根据权利要求2所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述高温制动机构包括固定连接在转轴（24）上的棘轮（23），所述棘轮（23）与转轴（24）同轴设置，所述第一装置腔（3）的内壁转动连接有棘爪（28），所述棘爪（28）上转动连接有记忆金属片（29），所述记忆金属片（29）远离棘爪（28）的一端转动连接在第一装置腔（3）的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述夹持机构包括固定连接在安装板（15）下端的竖板，所述竖板的中部设有滑槽（36），所述滑槽（36）内滑动连接有齿条（34），所述齿条（34）的下端贯穿滑槽（36）的内底部，所述竖板的侧壁固定连接有第三驱动电机（13），所述第三驱动电机（13）的输出轴通过减速器（37）连接有第三齿轮（35），所述第三齿轮（35）与齿条（34）啮合，所述竖板的两侧下端固定连接有支撑板（32），所述支撑板（32）的下端转动连接有矩形板（31），且支撑板（32）转动连接在矩形板（31）的一个拐角处，所述矩形板（31）通过推杆（33）转动连接在齿条（34）位于滑槽（36）外的一端，所述矩形板（31）的侧壁固定连接有夹持板（30）。

5.根据权利要求1所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述高度调整装置包括开设在底座（1）下端面中的第二装置腔（19），所述底座（1）的侧壁贯穿设有转动连接在第二装置腔（19）内壁的蜗杆（21），所述第二装置腔（19）的内壁转动连接有与蜗杆（21）相啮合的蜗轮（20），所述底座（1）的下端开设有与第二装置腔（19）连通的圆腔，所述圆腔内设有圆筒（18），所述圆筒（18）位于第二装置腔（19）内的一端与蜗轮（20）同轴固定连接，所述圆筒（18）内螺纹连接有螺纹杆（22），所述螺纹杆（22）远离圆筒（18）的一端固定连接在所述底板（2）的上端，所述蜗杆（21）位于第二装置腔（19）外的一端固定连接有转轮。

6.根据权利要求5所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述圆腔的内壁开设有限位槽（16），所述限位槽（16）内设有可沿竖直方向移动的限位块（17），所述限位块（17）的上端固定连接在螺纹杆（22）的侧壁上。

7.根据权利要求5所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述转轮的侧壁胶合有橡胶套，所述橡胶套的侧壁开设有多道防滑槽，多道所述防滑槽均布在所述橡胶套的侧壁上。

8.根据权利要求4所述的一种激光焊接用全方位机械手，其特征在于，所述第三驱动电机（13）为伺服电机，且通过PLC控制器控制。