CN112222707A - 一种护栏快速焊接机器人 - Google Patents

Abstract

一种护栏快速焊接机器人，包括：移动机构、支撑机构、夹持机构、焊接机构、传动机构；通过移动机构的驱动装置的驱动机器人可以实现各个方向的移动定位，夹持机构通过电机驱动将护栏横杆夹紧，传动机构与支撑机构相相配合使焊接机构转动定位，同时焊接机构中的角度调整装置调整焊接角度使得焊接头靠近焊接处进行焊接作业，焊接机构能够实现多个焊点同时精准作业，提高作业效率；解决了人工焊接作业施工效率低，成本较高的问题，避免了人工焊接作业中潜在的施工安全问题。

Description

一种护栏快速焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接机器人设备技术领域，特别涉及一种护栏快速焊接机器人。

背景技术

公路是我国一种至关重要的交通道路，截止2014年末，我国公路总里程达446.39万公里，密度为46.50公里/百平方公里，护栏是市政公路基础设施中不可缺少的一环，除此之外，护栏在试验场地、仓库、工业厂区、农业开发区等场所也都随处可见；如此多的护栏在其加工或维修时产生的工作量是一个巨大的市场，也催生了许多机械产品以满足护栏市场的空缺；护栏焊接机器人是从事焊接（包括切割和喷涂）的工业机器人，焊接机器人的出现是焊接自动化的革命性的进步它突破了焊接刚性自动化传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式；

在此基础上，专利号：2016106913614的中国发明专利公开了一种栏杆焊接辅助机器人，包括机座、2个纵向送料装置、2个滑动机构、横向送料装置、2个第一轴支架、2个弹性联轴器等，其特征在于：所述纵向送料装置通过第一梯形槽和第一梯形导轨滑动安装在机座上部，可沿梯形凸起滑动；所述滚筒外部均匀分布着18个横杆凹槽，所述横杆凹槽用于放置待焊的横杆，滚筒内部安装有2个电磁铁，防止待焊的横杆掉落；滚筒通过6个滚筒支架固定安装在第一轴上，所述第一步进电机固定安装在机座上，进而通过第一步进电机做驱动控制滚筒的转动，本发明具有以下优点：本发明全部通过机械对接钢管，省去了繁琐人工对接，且通过本发明对接容易保证精度，可明显提高焊接栏杆的效率；

但在对上述示例发明的使用过程中，发现现有的焊接机器人只能在特定的环境中在范围内进行相关焊接作业，在护栏使用的多样环境中，人工焊接安装、维修的比率仍居高不下，很多施工现场较为危险，易发生工作事故，且产生高昂的人工成本，因此我们急需发明一种可以在多样环境的现场进行机械安装维修焊接作业的机器人，来解决以上问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种护栏快速焊接机器人，通过移动机构的驱动装置的驱动机器人可以实现各个方向的移动定位，夹持机构通过过电机驱动将护栏横杆夹紧，传动机构与支撑机构相相配合使焊接机构转动，同时焊接机构中的角度调整装置调整焊接角度使得焊接头靠近焊接处进行焊接作业，焊接机构能够实现多个焊点同时精准作业，提高作业效率；解决了人工焊接作业施工效率低，成本较高的问题，避免了人工焊接作业中潜在的施工安全问题。

本发明所使用的技术方案是：一种护栏快速焊接机器人，包括：移动机构、支撑机构、夹持机构、焊接机构、传动机构；

所述支撑机构包括：安装板、安装杆、顶端板、底部板、并联机构；

所述移动机构固定连接于并联机构下板的底面；所述传动机构一端滑动连接在顶端板底面中心位置，另一端固定连接在底部板上表面中心位置；所述焊接机构为两个，对称分布于底部板底面两侧；所述夹持机构固定安装于底部板底面且位于两个焊接机构中间；

所述焊接机构，包括：两端板、转动固定杆、转动板、角度调整电机、调整齿轮、调整电机支架、焊接支架、焊接头；

所述两端板固定连接于底部板底面，所述转动固定杆穿过转动板固定连接于所述两端板侧面，所述转动固定杆与转动板转动连接，所述调整齿轮与角度调整电机固定连接于调整电机支架的两侧面，所述调整电机支架固定连接于底部板底面，通过角度调整电机带动调整齿轮转动，使转动板转动调节焊接角度；所述转动板下端固定安装在焊接支架设置的焊接上端板上，所述焊接支架还设置有焊接下端板，所述焊接头至少为十个，并均匀分布在焊接下端板的下表面。

进一步地，所述移动机构分为两部分：包括：主动轮电机、从动轮、车轮连接板、主动轮、圆柱齿轮、移动电机、配合齿轮；

所述主动轮电机固定连接在主动轮侧面，所述从动轮转动连接至车轮连接板下表面上，从动轮至少两个，所述主动轮转动连接至车轮连接板上，所述车轮连接板与并联机构下板固定连接，所述圆柱齿轮一端滑动连接在主动轮上端面，另一端固定连接在车轮连接板下表面上，配合齿轮与圆柱齿轮啮合连接，所述配合齿轮下端固定连接在移动电机转轴上，所述移动电机固定连接在主动轮上端面。

进一步地，所述并联机构包括：并联机构下板、并连电缸、并联结构上板；并联结构下板固定连接在车轮座连接板上表面，所述并连电缸至少六个且一端与并联结构下板固定连接，另一端与并联结构上板固定连接，所述并联结构上板固定连接于安装板下表面。

进一步地，所述移动机构、所述并联结构数量为两个。

进一步地，所述传动机构包括：转动电机、电机齿轮、转动轴、转动轴齿轮；所述转动电机固定安装在顶端板的下表面，所述电机齿轮转动连接于转动电机的底面，所述转动轴齿轮与电机齿轮啮合连接，所述转动轴与转动轴齿轮配合并固定连接，所述转动轴上端与所述顶端板转动连接，下端与底部板固定连接。

进一步地，所述夹持机构包括：电缸安装板、夹持电缸、固定爪；所述电缸安装板上表面固定安装在底部板底面上，所述夹持电缸至少五个并均匀排列固定在所述电缸安装板下表面，所述固定爪至少五个且对应与夹持电缸下表面固定连接。

进一步地，所述弧形滑轨至少为两个固定安装在两端板的下部，所述弧形滑轨设置有弧形滑道，所述焊接支架两端还设置有滑杆支架，在焊接作业时，辅助转动板调整角度，所述滑杆销轴至少两个且与弧形滑道相配合滑动连接。

进一步地，所述焊接头为十二个，并均匀分布在焊接下端板的下表面，在焊接作业时用于满足多点同时开始作业的需求。

进一步地，所述焊接机构中，所述焊接头共十二个均匀排列分布在焊接下端板下表面，在焊接作业时可以满足多点同时开始作业的需求。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

（1）本发明通过传动机构、夹持机构和焊接机构的相互配合，传动机构通过齿轮传动转动顶端板带动夹持机构和焊接机构转动接近焊接位置，夹持机构夹紧护栏横杆使焊接作业过程保持稳定，焊接机构中的电机齿轮与转动板相配合使更精确的找准焊点；焊接支架上安装有多组焊接头，可以满足大规模批量作业的要求。

（2）本发明通过支撑机构中多组并联电缸相互调节，配合移动机构使得夹持机构能够跟据不同角度的横杆进行夹紧，维持焊接作业精度，能够适应多种焊接环境，有较为广泛的应用性。

（3）本发明机械结构稳定，不易偏载，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明整体三维结构示意图

图2为本发明整体平面结构示意图

图3为本发明整体平面结构示意图

图4为本发明焊接机构三维示意图

图5为本发明移动机构与并联机构三维示意图

图6为本发明传动机构三维示意图

图7为本发明夹持机构三维示意图

图8为本发明主动轮三维示意图

附图标号：1-移动机构；2-支撑机构；3-夹持机构；4-焊接机构；5-传动机构；21--并联机构；101-主动轮电机；102-从动轮；103--圆柱齿轮；104--移动电机；105--车轮连接板；106--主动轮；107--配合齿轮；201-安装板；202-安装杆；203-顶端板；204-底部板；205--并联机构下板；206--并连电缸；207--并联结构上板；301-电缸安装板；302-夹持电缸；303-固定爪；401-两端板；402-转动固定杆；403-转动板；404-角度调整电机；405-调整齿轮；406-调整电机支架；407-弧形滑轨；408-焊接支架；409-滑杆销轴；410-焊接头；501-转动电机；502-电机齿轮；503-转动轴；504-转动轴齿轮。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。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，本领域技术人员能够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例的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而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，如图1-8所示，一种护栏快速焊接机器人，可以通过移动机构通过各个方向进行移动，通过传动机构、夹持机构、焊接机构可以实现对焊点进行精准定位并具有批量作业的功能，具体包括：移动机构1、支撑机构2、夹持机构3、焊接机构4、传动机构5；

所述支撑机构2包括：安装板201、安装杆202、顶端板203、底部板204、并联机构21；

移动机构1固定安装在并联机构21的底面上，移动机构1通过主动轮电机101驱动主动轮106并带动其余从动轮103滚动实现机器人的移动；并联机构21上表面与安装板201固定连接，传动机构5中，转动轴503一端滑动连接在顶端板203底面中心位置，另一端固定安装在底部板204中心位置，通过转动电机501驱动电机齿轮502，可带动转动轴503并与底部板204保持相同运动状态，使底部板204转动调节焊接头位置；焊接机构4固定安装在底部板204底面；焊接机构4有两个对称分布在底部板204底面两侧；夹持机构3固定安装在底部板204底面而且位于两个焊接机构4中间位置，当机器施工作业时，夹持电缸302驱动303固定爪夹紧护栏横杆，稳定机身，保证焊接头410工作的稳定；

焊接机构4有两个，具体有：两端板401、转动固定杆402、转动板403、角度调整电机404、调整齿轮405、调整电机支架406、弧形滑轨407、焊接支架408、滑杆销轴409、焊接头410；

两端板401固定连接在底部板204底面，转动固定杆402穿过转动板403与两端板401侧面固定，转动固定杆402与转动板403连接，且保持转动板403转动无阻，转动板403上端位置有弧形齿与调整齿轮405互相啮合，调整齿轮405与角度调整电机404固定连接于调整电机支架406的两侧面，调整电机支架406固定连接于底部板204底面，当焊接点与焊接头存在微小的角度误差时，通过角度调整电机404带动调整齿轮405转动，使转动板403转动调节焊接角度，提高焊接精度；

转动板403另一端固定安装在焊接支架408设置的焊接上端板上，弧形滑轨407固定在两端板401的底部，弧形滑轨407与焊接支架408两端设置的滑杆支架相互配合滑动连接，滑杆销轴410滑动安装在滑道内；在焊接作业时，转动板403通过与弧形滑轨407配合调整焊接头焊接角度。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图4所示，移动机构1分为两部分：包括：主动轮电机101、从动轮102、车轮连接板105、主动轮106；

从动轮102转动连接配合在车轮座连接板105下表面上，从动轮102至少两个，主动轮106转动连接在车轮座连接板105下表面上，车轮连接板105与并联机构下板205固定连接，圆柱齿轮103一端滑动连接在主动轮106上端面，另一端固定连接在车轮连接板105下表面上，配合齿轮107与圆柱齿轮103啮合连接，配合齿轮107下端固定连接在移动电机104转轴上，移动电机104固定连接在主动轮106上端面；

本实例采用的两个车轮机构的构造方式可以提高机器人移动的稳定性，在面对崎岖不平的路面时能够减少路况对焊接机构的焊接影响同时在体积上保持一定的便利性，方便携带及在相对窄小环境中作业的需求，若保证在开阔环境中使用本产品，可采用稳定性能更强的三车轮机构或四车轮机构。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图5所示，并联机构21，具体有：并联机构下板205、并连电缸206、并联结构上板207；并联结构下板205焊接于在车轮座连接板105上表面，并联结构下板205与并联结构上板207设置有可配合并连电缸206的凹槽，所述并连电缸206六个一端与并联结构下板205配合固定连接，另一端与并联结构上板207配合固定连接，所述并联结构上板207焊接于安装板201下表面；

例如，在遇到带有一定倾斜角度的护栏横杆时，并连电缸206根据横杆的倾斜角度可分别进行收缩伸展带动并联结构上板207调整，进而控制固定连接在底部板204地面上的加持机构进行调整，当夹持机构与横杆平行时停止调整，夹持装置进行夹持固定。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图6所示，传动机构5包括：转动电机501、电机齿轮502、转动轴503、转动轴齿轮504；转动电机501固定安装在顶端板503的下表面，电机齿轮502转动连接于转动电机501的底面，转动轴齿轮504与电机齿轮502啮合连接，转动轴503与转动轴齿轮504配合并固定连接，转动轴503上端与顶端板203转动连接，下端与底部板204固定连接，本机构主要通过转动电机501驱动齿轮间配合实现对底部板204的旋转控制进而控制焊接头的旋转角度；转动轴齿轮504作为与转动电机501的电机齿轮502相啮合的传动齿轮是考虑到转动轴503造价更高，啮合部位作为快速磨损部位，运用单独传动齿轮容易更换能够减少机器人的使用成本，若使用频率偏低还可以将转动轴进行轮齿加工，直接与电机齿轮502进行啮合。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图7所示，夹持机构3包括：电缸安装板301、夹持电缸302、固定爪303；所述电缸安装板301上表面固定安装在底部板204底面上，所述夹持电缸302上表面共五个均匀排列固定在所述电缸安装板301下表面，所述固定爪303共五个对应与夹持电缸302下表面固定连接，多个固定爪303分别对应单独电缸，可以应对阶梯状护栏多焊点同时作业的焊接要求。

本发明实施例的一个可选实施方式中，如图4所示，焊接机构4中，所述焊接支架408设置有焊接下端板，所述焊接头410共十个固定连接均匀排列分布在焊接下端板下表面，在焊接作业时可以满足多点同时开始作业的需求，在对应特种护栏进行焊接作业时，焊接头可按照具体要求进行排列，充分利用，实现焊接效率的提高。

本发明实施例的一个可选实施方式中，焊接头410为十二个，均匀分布在焊接下端板的下表面，在焊接作业时用于满足多点同时开始作业的需求，实际生产过程中，厂家可根据焊接作业的具体需要进行焊接头的安装。

本发明工作原理为：本发明的一种护栏快速焊接机器人在设定好具体焊接目标后，首先移动机构1中主动轮电机101通过转轴驱动主动轮106并带动其余从动轮103滚动实现机器人的移动，通过主动轮106上设置的电机转动圆柱齿轮控制主动轮的转向，两者相互配合使机器到达焊接大致位置；随后传动机构5通过转动电机501驱动电机齿轮502带动转动轴503转动，使与转动轴503固定连接的底部板204以及安装在底部板204上的焊接机构4、夹持机构3一并转动，当转动角度至夹持机构3方便夹持时，转动停止；夹持电缸302驱动固定爪303对护栏横杆进行夹持固定；当所需夹持固定的横杆具有一定角度的倾斜时，并连电缸206根据横杆的倾斜角度可分别进行收缩伸展带动并联结构上板207调整，进而控制固定连接在底部板204地面上的加持机构进行调整，当夹持机构与横杆平行时停止调整，夹持装置可进行夹持固定；固定完成后焊接机构4中的角度调整电机404驱动调整齿轮405进行转动，调整齿轮405与转动板403啮合连接，带动转动板403进行转动至焊接头410准确焊接角度时停止，焊接头开始焊接作业。

Claims (8)

1.一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，包括：移动机构（1）、支撑机构（2）、夹持机构（3）、焊接机构（4）、传动机构（5）；

所述支撑机构（2）包括：安装板（201）、安装杆（202）、顶端板（203）、底部板（204）、并联机构（21）；

所述移动机构（1）固定连接于并联机构（21）的底面，并联机构（21）上表面与安装板（201）固定连接；所述传动机构（5）一端转动连接在顶端板（203）底面中心位置，另一端固定连接在底部板（204）上表面中心位置；所述焊接机构（4）为两个，对称分布于底部板（204）底面两侧；所述夹持机构（3）固定安装于底部板（204）底面且位于两个焊接机构（4）中间；

所述焊接机构（4），包括：两端板（401）、转动固定杆（402）、转动板（403）、角度调整电机（404）、调整齿轮（405）、调整电机支架（406）、焊接支架（408）、焊接头（410）；

所述两端板（401）固定连接于底部板（204）底面，所述转动固定杆（402）穿过转动板（403）固定连接于所述两端板（401）侧面，所述转动固定杆（402）与转动板（403）转动连接，所述转动板（403）上端设置有弧形齿与调整齿轮（405）啮合连接，所述调整齿轮（405）与角度调整电机（404）固定连接于调整电机支架（406）的两侧面，所述调整电机支架（406）固定连接于底部板（204）底面，通过角度调整电机带动调整齿轮转动，使转动板转动调节焊接角度；所述转动板（403）下端固定安装在焊接支架（408）设置的焊接上端板上，所述焊接支架（408）还设置有焊接下端板，所述焊接头（410）至少为两个，并均匀分布在焊接下端板的下表面。

2.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述移动机构（1）包括：主动轮电机（101）、从动轮（102）、车轮连接板（105）、主动轮（106），圆柱齿轮（103）、移动电机（104）、配合齿轮（107）；

所述主动轮电机（101）固定连接在主动轮（106）侧面，所述从动轮（102）转动连接至车轮连接板（105）下表面上，从动轮（102）至少两个，所述车轮连接板（105）与并联机构下板（205）固定连接，所述圆柱齿轮（103）一端滑动连接在主动轮（106）上端面，另一端固定连接在车轮连接板（105）下表面上，配合齿轮（107）与圆柱齿轮（103）啮合连接，所述配合齿轮（107）下端固定连接在移动电机（104）转轴上，所述移动电机（104）固定连接在主动轮（106）上端面。

3.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述并联机构（21）包括：并联机构下板（205）、并连电缸（206）、并联结构上板（207）；并联结构下板（205）固定连接在车轮座连接板（105）上表面，所述并连电缸（206）至少六个且一端与并联结构下板（205）固定连接，另一端与并联结构上板（207）固定连接，所述并联结构上板（207）固定连接于安装板（201）下表面，用于调节夹持机构（3）在对护栏横杆进行夹持固定时角度的调整。

4.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述移动机构（1）、所述并联结构（21）数量为两个。

5.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述传动机构（5）包括：转动电机（501）、电机齿轮（502）、转动轴（503）、转动轴齿轮（504）；所述转动电机（501）固定安装在顶端板（503）的下表面，所述电机齿轮（502）转动连接于转动电机（501）的底面，所述转动轴齿轮（504）与电机齿轮（502）啮合连接，所述转动轴（503）与转动轴齿轮（504）配合并固定连接，所述转动轴（503）上端与所述顶端板（503）转动连接，下端与底部板（504）固定连接。

6.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述夹持机构（3）包括：电缸安装板（301）、夹持电缸（302）、固定爪（303）；所述电缸安装板（301）上表面固定安装在底部板（204）底面上，所述夹持电缸（302）上表面至少五个并均匀排列固定在所述电缸安装板（301）下表面，所述固定爪（303）至少五个并对应与夹持电缸（302）下表面固定连接。

7.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述焊接机构（4）还包括弧形滑轨（407），所述弧形滑轨（407）固定安装在两端板（401）的下部，所述弧形滑轨（407）设置有弧形滑道，所述焊接支架（408）两端设置有滑杆支架，所述滑杆支架上设有滑杆销轴（409），所述滑杆销轴（409）与弧形滑道相配合滑动连接，用于在焊接作业时辅助转动板（403）调整角度。

8.根据权利要求1所述一种护栏快速焊接机器人，其特征在于，所述焊接头（410）为十二个，并均匀分布在焊接下端板的下表面，在焊接作业时用于满足多点同时开始作业的需求。

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