CN110480225A - 一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，所述机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统，所述移动装置、执行手臂、控制系统分别与输入电源电连接，所述移动装置和执行手臂通过齿轮啮合连接，所述执行手臂与控制系统电连接。本发明采用了现代智能机械技术，设计出一种沿圆弧形轨道移动、实现多方位多角度的焊接操作的机械手臂装置，节省了大量的人工成本和劳动，极大地提高了生产效率。

Description

一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体是一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置。

背景技术

机械手臂，一种应用广泛的自动化机械装置，近年来已经进入在工业制造、医疗、军事、等各种领域都能看见它的身影。

在实际的机械生产和加工中，很多地方都需要进行焊接加工操作，而传统的焊接工作需要人工来操作焊接，工作量大且工作效率低，为此市场上已经出现了一些可实现焊接操作的机械装置，但是这些装置大多只能够带动焊枪在三维空间上做简单的运动轨迹的运动，对于一些结构复杂的设备来说，传统的自动焊接设备难以实现多方位、多角度的焊接操作，给实际的生产带来了一定的困难和问题。

针对进行某些结构较为复杂的装置进行焊接的过程中传统焊接装置无法顺利完成精细操作的问题，我们需要发明一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，以此提高工作效率，实现多方位、多角度的焊接操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，所述机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统，所述移动装置、执行手臂、控制系统分别与输入电源电连接，所述移动装置和执行手臂通过齿轮啮合连接，所述执行手臂与控制系统通过网络连接。

进一步的，所述执行手臂包括依次铰接的底座、承重柱、腰部回转、大臂、肘部回转、小臂、腕部回转和焊枪夹具。

进一步的，所述大臂上设置有肩部回转，所述腰部回转、肘部回转、腕部回转和肩部回转上分别设有减速器，所述底座上设置有位置传感器，所述位置传感器设有依次电连接的多轴位移传感器和无线通信模块，所述底座上设置有电机，所述电机与输入电源电连接,所述多轴位移传感器和无线通信模块分别与电机电连接，所述电机与移动装置通过齿轮啮合连接。所述多轴位移传感器为六轴位移传感器，所述减速器为PL80-100减速器。

底座有足够大的支撑基面，保证在工作时整体焊接的稳定性；承重柱有足够大的强度和刚度，可以承受机械手臂全部的重量和载荷。执行手臂可通过腰部回转、肩部回转、肘部回转和腕部回转来实现关节的旋转俯仰动作，使得关节更加灵活，进一步扩大工作范围；电机是为了产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，多轴位移传感器用于检测机械手臂在至少三轴方向上的运动分量并产生代表该运动分量的位移参数，得到位移参数；无线通信模块是为了与控制模块建立通信信道，将多轴位移传感器产生的位移参数传送至该控制模块。

进一步的，所述控制系统包括依次电连接的控制模块和继电器，所述控制模块包括依次电连接的指令解译单元和指令驱动单元，所述指令解译单元与无线通信模块通过网络连接，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述指令驱动单元、线圈和继电器开关依次电连接，所述指令驱动单元与电机通过网络连接。

指令解译单元可以接收无线通信模块传输的位移参数，并将该位移参数解译成为机械手臂的多数手臂位移控制指令；指令驱动单元利用接续产生的位移控制指令驱动电机进行方位的改变。

进一步的，所述移动装置为圆弧形轨道，所述轨道包括齿条和导轨，所述导轨为对称设置的两根，所述电机工作端上的齿轮与所述齿条啮合连接。

进一步的，所述轨道四周设有若干个工作台。

进一步的，所述工作台包括第一工作台、第二工作台、第三工作台和第四工作台，所述工作台的数量是4个。

利用电机工作端上的齿轮与齿条啮合连接，实现小范围的移动，轨道四周设有四个工作台，使得执行手臂的操作范围进一步扩大，提高了工作效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统。

执行手臂上设置有位置传感器，位置传感器包括多轴位移传感器和无线通信模块，其中多轴位移传感器可以检测采集焊接过程中产生的位移参数，包括该运动在至少三轴上的运动分量的代表信息，组合成该运动在空间上的轨迹，再通过无线通信模块传输至控制模块。

控制模块接收运动传感器传输的的检测结果，并根据该感测结果参数产生机械手臂的运动控制指令，再以此控制指令驱动机械手臂进行位移的改变。

机械手臂的焊接动作为：首先腰部回转机械臂和焊点处于同一平面；接着利用肩部回转使得大臂动作，调整焊枪和焊点的距离；然后肘部回转，小臂发生偏移，使焊枪接触焊点；最后利用腕部回转，使焊枪和焊点垂直，达到焊接的目的。

本发明采用了现代智能机械技术，设计出一种集平移、转动和摆动多种动作于一身的机械手臂装置，它能够带动焊枪在三维空间上做各种动作，实现实现多方位、多角度的焊接操作，节省大量的人工成本和劳动，极大地提高了生产效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明位置传感器和控制系统说明图；

图3为本发明移动装置结构示意图；

图4为机械手臂在轨道上的运动示意图；

图5为轨道和工作台整体示意图。

图中：1-底座、2-承重柱、3-腰部回转、4-大臂、5-肘部回转、6-小臂、7-腕部回转、8-焊枪夹具、9-电机、10-肩部回转、11-齿条、12-导轨、13-第一工作台、14-第二工作台、15-第三工作台、14-第四工作台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，所述机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统，所述移动装置、执行手臂、控制系统分别与输入电源电连接，所述移动装置和执行手臂通过齿轮啮合连接，所述执行手臂与控制系统通过网络连接。

所述执行手臂包括依次铰接的底座1、承重柱2、腰部回转3、大臂4、肘部回转5、小臂6、腕部回转7和焊枪夹具8。

所述大臂4上设置有肩部回转10，所述腰部回转3、肘部回转5、腕部回转7和肩部回转10上分别设有减速器，所述底座1上设置有位置传感器，所述位置传感器设有依次电连接的多轴位移传感器和无线通信模块，所述底座1上设置有电机9，所述电机9与输入电源电连接,所述多轴位移传感器和无线通信模块分别与电机9电连接，所述电机9与移动装置通过齿轮啮合连接。所述多轴位移传感器为六轴位移传感器，所述减速器为PL80-100减速器。

底座有足够大的支撑基面，保证在工作时整体焊接的稳定性；承重柱有足够大的强度和刚度，可以承受机械手臂全部的重量和载荷。执行手臂可通过腰部回转3、肩部回转4、肘部回转5和腕部回转7来实现关节的旋转俯仰动作，使得关节更加灵活，进一步扩大工作范围；电机9是为了产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，多轴位移传感器用于检测机械手臂在至少三轴方向上的运动分量并产生代表该运动分量的位移参数，得到位移参数；无线通信模块是为了与控制模块建立通信信道，将多轴位移传感器产生的位移参数传送至该控制模块。

如图2所示，所述控制系统包括依次电连接的控制模块和继电器，所述控制模块包括依次电连接的指令解译单元和指令驱动单元，所述指令解译单元与无线通信模块通过网络连接，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述指令驱动单元、线圈和继电器开关依次电连接所述指令驱动单元与电机9通过网络连接。

指令解译单元可以接收无线通信模块传输的位移参数，并将该位移参数解译成为机械手臂的多数手臂位移控制指令；指令驱动单元利用接续产生的位移控制指令驱动电机进行方位的改变。

如图3所示，所述移动装置为圆弧形轨道，所述轨道包括齿条11和导轨12，所述导轨12为对称设置的两根，所述电机9工作端上的齿轮与所述齿条11啮合连接。

所述工作台包括第一工作台13、第二工作台14、第三工作台15和第四工作台16，所述工作台的数量是4个。

利用电机9工作端上的齿轮与齿条11啮合连接，实现小范围的移动，轨道四周设有四个工作台，使得执行手臂的操作范围进一步扩大，提高了工作效率。

本发明是一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统。

执行手臂上设置有位置传感器，位置传感器包括多轴位移传感器和无线通信模块，其中多轴位移传感器可以检测采集焊接过程中产生的位移参数，包括该运动在至少三轴上的运动分量的代表信息，组合成该运动在空间上的轨迹，再通过无线通信模块传输至控制模块。

控制模块接收运动传感器传输的的检测结果，并根据该感测结果参数产生机械手臂的运动控制指令，再以此控制指令驱动机械手臂进行位移的改变。

机械手臂的焊接动作为：首先腰部回转机械臂和焊点处于同一平面；接着利用肩部回转使得大臂动作，调整焊枪和焊点的距离；然后肘部回转，小臂发生偏移，使焊枪接触焊点；最后利用腕部回转，使焊枪和焊点垂直，达到焊接的目的。

本发明采用了现代智能机械技术，设计出一种集平移、转动和摆动多种动作于一身的机械手臂装置，它能够带动焊枪在三维空间上做各种动作，实现实现多方位、多角度的焊接操作，节省大量的人工成本和劳动，极大地提高了生产效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特征在于：所述机械手臂装置包括输入电源、移动装置、执行手臂和控制系统，所述移动装置、执行手臂、控制系统分别与输入电源电连接，所述移动装置和执行手臂通过齿轮啮合连接，所述执行手臂与控制系统通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特征在于：所述执行手臂设有依次铰接的底座(1)、承重柱(2)、腰部回转(3)、大臂(4)、肘部回转(5)、小臂(6)、腕部回转(7)和焊枪夹具(8)。

3.根据权利要求2所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特征在于：所述大臂(4)上设置有肩部回转(10)，所述腰部回转(3)、肘部回转(5)、腕部回转(7)和肩部回转(10)上分别设有减速器。

4.根据权利要求3所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特征在于：所述底座(1)上设有位置传感器，所述位置传感器包括依次电连接的多轴位移传感器和无线通信模块，所述底座(1)上设置有电机(9)，所述电机(9)与输入电源电连接，所述电机(9)分别与多轴位移传感器、无线通信模块电连接，所述电机(9)与移动装置通过齿轮啮合连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特征在于：所述多轴位移传感器为六轴位移传感器，所述减速器为PL80-100减速器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特质在于：所述控制系统包括依次电连接的控制模块和继电器，所述控制模块包括依次电连接的指令解译单元和指令驱动单元，所述指令解译单元与无线通信模块通过网络连接，所述继电器包括线圈和继电器开关，所述指令驱动单元、线圈和继电器开关依次电连接，所述指令驱动单元与电机(9)通过网络连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特质在于：所述移动装置为圆弧形轨道，所述轨道包括齿条(11)和导轨(12)，所述导轨(12)为对称设置的两根，所述电机(9)工作端上的齿轮与所述齿条(11)啮合连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特质在于：所述轨道外围设有若干个工作台。

9.根据权利要求8所述的一种用于不锈钢管自动焊接的机械手臂装置，其特质在于：所述工作台包括第一工作台(13)、第二工作台(14)、第三工作台(15)和第四工作台(16)，所述工作台的数量是4个。