CN112475674A - 一种自动焊接机器人及其焊接方法 - Google Patents

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CN112475674A CN202011211967.6A CN202011211967A CN112475674A CN 112475674 A CN112475674 A CN 112475674A CN 202011211967 A CN202011211967 A CN 202011211967A CN 112475674 A CN112475674 A CN 112475674A
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刘宝兵
李哲
王刚
谌勇涛
谷广杰
朱琪珂
王刘彬
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Abstract

本发明公开了一种自动焊接机器人及其焊接方法，包括底座，底座的顶端前后对称设有第一导轨，两个所述第一导轨上套设有座架，移动座的顶端固定连接立架，立架的内腔侧壁前后对称设有第二导轨，两个第二导轨之间设有第二丝杠，第二丝杠上套设有与第二导轨相配合的升降座，升降座的侧端设有若干电动伸缩装置，电动伸缩装置上的伸缩杆的活动端固定连接焊枪筒，焊枪筒上安装有不同规格的焊枪；本发明的整个焊接工作中除了上下料工作，其他的全是自动完成，工人只需远距离观察设备的运行即可，从而能有效的避免焊接工作过程中产生的高温碎屑飞溅在工人身体上，能最大限度的降低焊接工作对工人的影响，能最大限度的保护工人的人身安全。

Description

一种自动焊接机器人及其焊接方法
技术领域
本发明涉及机器人加工技术领域，尤其是一种自动焊接机器人及其焊接方法。
背景技术
机器人，是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。历史上最早的机器人见于隋炀帝命工匠按照柳抃形象所营造的木偶机器人，施有机关，有坐、起、拜、伏等能力。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。
焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。现有的焊接工作多为人工完成操作，焊接工作进行时，会产生大量的高温碎屑，这些高温碎屑会有相当部分飞溅在工人身上，长时间从事焊接工作的工人都会出现烫伤的情况，对工人的身体影响很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动焊接机器人及其焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自动焊接机器人，包括底座，所述底座是U型结构，底座的顶端前后对称设有第一导轨，两个所述第一导轨上套设有座架，所述座架是U型结构，座架固定连接在底座的顶端，座架的顶端设有滑轨，所述滑轨是圆环形结构，滑轨的顶端转动连接工作台，所述座架的内腔顶壁固定连接旋转电机，所述旋转电机上转动连接转轴，所述转轴的顶端贯穿座架的顶壁并固定连接在工作台的底端，转轴的轴线与工作台的轴线重合，通过工作台装夹待焊接的产品，然后通过旋转电机配合转轴带动工作台在滑轨上转动，进而转动待焊接的产品，即可全方位的对产品进行焊接工作，从而保证一次装夹能最大限度的全面焊接产品，从而保证产品的焊接质量和提升产品的焊接效率；
两个所述第一导轨之间设有第一丝杠，所述第一丝杠的一端通过轴承座转动连接在底座上，第一丝杠的另一端转动连接在推进电机上，所述推进电机固定连接在底座的顶端，所述第一丝杠上套设有与第一导轨相配合的移动座，通过推进电机带动第一丝杠旋转，进而利用第一丝杠推动移动座沿着第一导轨左右滑动，即可把移动座送至座架的内腔或把移动座远离座架的内腔；
所述移动座的顶端固定连接立架，所述立架是L形结构，立架的内腔侧壁前后对称设有第二导轨，两个所述第二导轨之间设有第二丝杠，所述第二丝杠的底端通过第二轴承座转动连接在移动座的顶端，第二丝杠的顶端贯穿立架的顶壁并转动连接在升降电机上，第二丝杠转动连接在立架上，所述升降电机固定安装在立架的顶端，第二丝杠上套设有与第二导轨相配合的升降座，所述升降座是U形结构，升降座的侧端设有若干电动伸缩装置，所有的所述电动伸缩装置是并排竖向设置，电动伸缩装置上的伸缩杆的活动端固定连接焊枪筒，所述焊枪筒上安装有不同规格的焊枪，通过升降电机带动第二丝杠正反向旋转，进而利用第二丝杠推动升降座沿着第二导轨上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置对准工作台上的产品，进而利用电动伸缩装置伸出伸缩杆，进而利用伸缩杆把相应的焊枪送至工作台上并完成焊接工作；整个焊接工作中可以自由的选择不同的焊枪，以满足产品的不同焊接使用需求，从而满足产品各种焊接的使用需求，能大幅提升整个装置的工作范围，便于整个装置进行推广使用；
整个焊接工作中除了上下料工作，其他的全是自动完成，工人只需远距离观察设备的运行即可，从而能有效的避免焊接工作过程中产生的高温碎屑飞溅在工人身体上，能最大限度的降低焊接工作对工人的影响，能最大限度的保护工人的人身安全。
为了防止焊接工作过程中产生的焊烟弥漫整个车间，所述立架的顶壁嵌设有与焊枪相配合的集烟筒。
在进一步的实施例中，所述集烟筒包括筒体，所述筒体是上下端均为敞口的圆管形结构，筒体嵌设在立架的顶壁上，筒体的内腔自上而下依次设有内撑板、排气扇和防护网，所述内撑板是圆环形结构，内撑板的顶端放置有与筒体相配合的净化筒，所述筒体的顶端开口内螺纹连接有与净化筒相配合的压紧板，所述压紧板是圆环型结构，压紧板的内腔设有扶手杆，集烟筒使用时，通过排气扇牵引焊枪工作过程中产生的烟雾进入筒体内，并经净化筒净化，最后通过筒体的顶端排出，从而可以集中处理焊枪工作过程中产生的烟雾，能有效的避免焊烟污染车间空气，能进一步保证工人的人身健康；同时通过扶手杆正向转动压紧板，即可卸下压紧板，进而即可直接从筒体的顶端取出净化筒，便于对净化筒进行清理，能有效的保证净化筒对工作焊烟的净化工作。
在进一步的实施例中，所述净化筒包括管套，所述管套是上下端均为敞口的圆管形结构，管套的内腔自上而下依次设有第三过滤层、第二过滤层和第一过滤层，所述第一过滤层是棉纤维层，所述第二过滤层是活性炭纤维网层，所述第三过滤层是活性炭颗粒层，净化筒是通过第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层对焊烟进行层层过滤，能有效的净化焊烟中的固体颗粒和有毒物质，能有效的避免焊烟侵蚀工人的身体健康；
所述管套的外侧均匀的套设有若干与筒体相配合的稳定环，所述稳定环是圆环形结构，通过管套配合稳定环，可以大幅提升净化筒在筒体内安装的稳定性。
一种自动焊接机器人的焊接方法，包括以下步骤：
S1)装夹工件：通过工装夹具把待焊接的产品固定安装在工作台上；
S2)选定焊枪：通过升降电机带动第二丝杠正反向旋转，进而利用第二丝杠推动升降座沿着第二导轨上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置对准工作台上的产品，即可选定要使用的焊枪；
S3)定位焊枪：通过推进电机带动第一丝杠正向旋转，进而利用第一丝杠推动移动座沿着第一导轨向左滑动，即可把移动座送至座架的附近，即可把立架上的焊枪送至工作台的上方；
S4)完成焊接：通过电动伸缩装置伸出伸缩杆，进而利用伸缩杆把相应的焊枪送至待焊接的产品上进行焊接工作；在焊接过程中，同时通过旋转电机配合转轴带动工作台在滑轨上转动，进而转动待焊接的产品，即可利用焊枪全方位的对产品进行焊接工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的整个焊接工作中除了上下料工作，其他的全是自动完成，工人只需远距离观察设备的运行即可，从而能有效的避免焊接工作过程中产生的高温碎屑飞溅在工人身体上，能最大限度的降低焊接工作对工人的影响，能最大限度的保护工人的人身安全；
2、本发明通过工作台装夹待焊接的产品，然后通过旋转电机配合转轴带动工作台在滑轨上转动，进而转动待焊接的产品，即可全方位的对产品进行焊接工作，从而保证一次装夹能最大限度的全面焊接产品，从而保证产品的焊接质量和提升产品的焊接效率；
3、本发明通过升降电机带动第二丝杠正反向旋转，进而利用第二丝杠推动升降座沿着第二导轨上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置对准工作台上的产品，进而利用电动伸缩装置伸出伸缩杆，进而利用伸缩杆把相应的焊枪送至工作台上并完成焊接工作；整个焊接工作中可以自由的选择不同的焊枪，以满足产品的不同焊接使用需求，从而满足产品各种焊接的使用需求，能大幅提升整个装置的工作范围，便于整个装置进行推广使用；
4、本发明集烟筒使用时，通过排气扇牵引焊枪工作过程中产生的烟雾进入筒体内，并经净化筒净化，最后通过筒体的顶端排出，从而可以集中处理焊枪工作过程中产生的烟雾，能有效的避免焊烟污染车间空气，能进一步保证工人的人身健康；
5、本发明中的集烟筒在维修时，通过扶手杆正向转动压紧板，即可卸下压紧板，进而即可直接从筒体的顶端取出净化筒，便于对净化筒进行清理，能有效的保证净化筒对工作焊烟的净化工作；
6、本发明中净化筒是通过第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层对焊烟进行层层过滤，能有效的净化焊烟中的固体颗粒和有毒物质，能有效的避免焊烟侵蚀工人的身体健康；且通过管套配合稳定环，可以大幅提升净化筒在筒体内安装的稳定性。
附图说明
图1为一种自动焊接机器人的正视图的结构示意图；
图2为一种自动焊接机器人的座架与工作台的配合关系结构的立体示意图；
图3为一种自动焊接机器人的座架与底座的配合关系的立体结构示意图；
图4为一种自动焊接机器人的集烟筒的结构示意图；
图5为一种自动焊接机器人的净化筒的立体结构示意图；
图6为一种自动焊接机器人的净化筒的横截面的结构示意图；
图7为一种自动焊接机器人的焊接方法的工作流程图。
图中：1-底座，2-座架，3-滑轨，4-工作台，5-旋转电机，6-转轴，7-轴承，8-第一导轨，9-第一丝杠，10-推进电机，11-第一轴承座，12-移动座，13-立架，14-第二丝杠，15-第二轴承座，16-升降电机，17-第二导轨，18-升降座，19-电动伸缩装置，20-伸缩杆，21-焊枪筒，22-焊枪，23-集烟筒，231-筒体，232-防护网，233-排气扇，234-内撑板，235-净化筒，2351-管套，2352-第一过滤层，2353-第二过滤层，2354-第三过滤层，2355-稳定环，236-压紧板，237-扶手杆。
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。
实施例1
请参见图1-3，一种自动焊接机器人，包括底座1，所述底座1是U型结构，底座1的顶端前后对称设有第一导轨8，两个所述第一导轨8上套设有座架2，所述座架2是U型结构，座架2固定连接在底座1的顶端，座架2的顶端设有滑轨3，所述滑轨3是圆环形结构，滑轨3的顶端转动连接工作台4，所述座架2的内腔顶壁固定连接旋转电机5，所述旋转电机5上转动连接转轴6，所述转轴6的顶端贯穿座架2的顶壁并固定连接在工作台4的底端，转轴6的轴线与工作台4的轴线重合，通过工作台4装夹待焊接的产品，然后通过旋转电机5配合转轴6带动工作台4在滑轨3上转动，进而转动待焊接的产品，即可全方位的对产品进行焊接工作，从而保证一次装夹能最大限度的全面焊接产品，从而保证产品的焊接质量和提升产品的焊接效率；
两个所述第一导轨8之间设有第一丝杠9，所述第一丝杠9的一端通过轴承座11转动连接在底座1上，第一丝杠9的另一端转动连接在推进电机10上，所述推进电机10固定连接在底座1的顶端，所述第一丝杠9上套设有与第一导轨8相配合的移动座12，通过推进电机10带动第一丝杠9旋转，进而利用第一丝杠9推动移动座12沿着第一导轨8左右滑动，即可把移动座12送至座架2的内腔或把移动座12远离座架2的内腔；
所述移动座12的顶端固定连接立架13，所述立架13是L形结构，立架13的内腔侧壁前后对称设有第二导轨17，两个所述第二导轨17之间设有第二丝杠14，所述第二丝杠14的底端通过第二轴承座15转动连接在移动座12的顶端，第二丝杠14的顶端贯穿立架13的顶壁并转动连接在升降电机16上，第二丝杠14转动连接在立架13上，所述升降电机16固定安装在立架13的顶端，第二丝杠14上套设有与第二导轨17相配合的升降座18，所述升降座18是U形结构，升降座18的侧端设有若干电动伸缩装置19，所有的所述电动伸缩装置19是并排竖向设置，电动伸缩装置19上的伸缩杆20的活动端固定连接焊枪筒21，所述焊枪筒21上安装有不同规格的焊枪22，通过升降电机16带动第二丝杠14正反向旋转，进而利用第二丝杠14推动升降座18沿着第二导轨17上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置19对准工作台4上的产品，进而利用电动伸缩装置19伸出伸缩杆20，进而利用伸缩杆20把相应的焊枪22送至工作台4上并完成焊接工作；整个焊接工作中可以自由的选择不同的焊枪22，以满足产品的不同焊接使用需求，从而满足产品各种焊接的使用需求，能大幅提升整个装置的工作范围，便于整个装置进行推广使用；
整个焊接工作中除了上下料工作，其他的全是自动完成，工人只需远距离观察设备的运行即可，从而能有效的避免焊接工作过程中产生的高温碎屑飞溅在工人身体上，能最大限度的降低焊接工作对工人的影响，能最大限度的保护工人的人身安全。
为了防止焊接工作过程中产生的焊烟弥漫整个车间，所述立架13的顶壁嵌设有与焊枪22相配合的集烟筒23。
实施例2
请参见图4，与实施例1相区别的是：所述集烟筒23包括筒体231，所述筒体231是上下端均为敞口的圆管形结构，筒体231嵌设在立架13的顶壁上，筒体231的内腔自上而下依次设有内撑板234、排气扇233和防护网232，所述内撑板234是圆环形结构，内撑板234的顶端放置有与筒体231相配合的净化筒235，所述筒体231的顶端开口内螺纹连接有与净化筒235相配合的压紧板236，所述压紧板236是圆环型结构，压紧板236的内腔设有扶手杆237，集烟筒23使用时，通过排气扇233牵引焊枪22工作过程中产生的烟雾进入筒体231内，并经净化筒235净化，最后通过筒体231的顶端排出，从而可以集中处理焊枪22工作过程中产生的烟雾，能有效的避免焊烟污染车间空气，能进一步保证工人的人身健康；同时通过扶手杆237正向转动压紧板236，即可卸下压紧板236，进而即可直接从筒体231的顶端取出净化筒235，便于对净化筒235进行清理，能有效的保证净化筒235对工作焊烟的净化工作。
实施例3
请参见图5-6，与实施例2相区别的是：所述净化筒235包括管套2351，所述管套2351是上下端均为敞口的圆管形结构，管套2351的内腔自上而下依次设有第三过滤层2354、第二过滤层2353和第一过滤层2352，所述第一过滤层2352是棉纤维层，所述第二过滤层2353是活性炭纤维网层，所述第三过滤层2354是活性炭颗粒层，净化筒235是通过第一过滤层2352、第二过滤层2353和第三过滤层2354对焊烟进行层层过滤，能有效的净化焊烟中的固体颗粒和有毒物质，能有效的避免焊烟侵蚀工人的身体健康；
所述管套2351的外侧均匀的套设有若干与筒体231相配合的稳定环2355，所述稳定环2355是圆环形结构，通过管套2351配合稳定环2355，可以大幅提升净化筒235在筒体231内安装的稳定性。
请参见图7，上述实施例1-3公开的自动焊接机器人的焊接方法，包括以下步骤：
S1)装夹工件：通过工装夹具把待焊接的产品固定安装在工作台4上；S2)选定焊枪：通过升降电机16带动第二丝杠14正反向旋转，进而利用第二丝杠14推动升降座18沿着第二导轨17上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置19对准工作台4上的产品，即可选定要使用的焊枪22；S3)定位焊枪：通过推进电机10带动第一丝杠9正向旋转，进而利用第一丝杠9推动移动座12沿着第一导轨8向左滑动，即可把移动座12送至座架2的附近，即可把立架13上的焊枪22送至工作台4的上方；S4)完成焊接：通过电动伸缩装置19伸出伸缩杆20，进而利用伸缩杆20把相应的焊枪22送至待焊接的产品上进行焊接工作；在焊接过程中，同时通过旋转电机5配合转轴6带动工作台4在滑轨3上转动，进而转动待焊接的产品，即可利用焊枪22全方位的对产品进行焊接工作。
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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种自动焊接机器人，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)是U型结构，底座(1)的顶端前后对称设有第一导轨(8)，两个所述第一导轨(8)上套设有座架(2)，所述座架(2)是U型结构，座架(2)固定连接在底座(1)的顶端，座架(2)的顶端设有滑轨(3)，所述滑轨(3)是圆环形结构，滑轨(3)的顶端转动连接工作台(4)，所述座架(2)的内腔顶壁固定连接旋转电机(5)，所述旋转电机(5)上转动连接转轴(6)，所述转轴(6)的顶端贯穿座架(2)的顶壁并固定连接在工作台(4)的底端；
两个所述第一导轨(8)之间设有第一丝杠(9)，所述第一丝杠(9)的一端通过轴承座(11)转动连接在底座(1)上，第一丝杠(9)的另一端转动连接在推进电机(10)上，所述推进电机(10)固定连接在底座(1)的顶端，所述第一丝杠(9)上套设有与第一导轨(8)相配合的移动座(12)；
所述移动座(12)的顶端固定连接立架(13)，所述立架(13)是L形结构，立架(13)的内腔侧壁前后对称设有第二导轨(17)，两个所述第二导轨(17)之间设有第二丝杠(14)，所述第二丝杠(14)的底端通过第二轴承座(15)转动连接在移动座(12)的顶端，第二丝杠(14)的顶端贯穿立架(13)的顶壁并转动连接在升降电机(16)上，第二丝杠(14)转动连接在立架(13)上，所述升降电机(16)固定安装在立架(13)的顶端，第二丝杠(14)上套设有与第二导轨(17)相配合的升降座(18)，升降座(18)的侧端设有若干电动伸缩装置(19)，所有的所述电动伸缩装置(19)是并排竖向设置，电动伸缩装置(19)上的伸缩杆(20)的活动端固定连接焊枪筒(21)，所述焊枪筒(21)上安装有不同规格的焊枪(22)；
所述立架(13)的顶壁嵌设有与焊枪(22)相配合的集烟筒(23)。
2.根据权利要求1所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述转轴(6)的轴线与工作台(4)的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述升降座(18)是U形结构。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述集烟筒(23)包括筒体(231)，所述筒体(231)是上下端均为敞口的圆管形结构，筒体(231)嵌设在立架(13)的顶壁上，筒体(231)的内腔自上而下依次设有内撑板(234)、排气扇(233)和防护网(232)，内撑板(234)的顶端放置有与筒体(231)相配合的净化筒(235)，所述筒体(231)的顶端开口内螺纹连接有与净化筒(235)相配合的压紧板(236)，所述压紧板(236)是圆环型结构，压紧板(236)的内腔设有扶手杆(237)。
5.根据权利要求4所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述内撑板(234)是圆环形结构。
6.根据权利要求4所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述净化筒(235)包括管套(2351)，所述管套(2351)是上下端均为敞口的圆管形结构，管套(2351)的内腔自上而下依次设有第三过滤层(2354)、第二过滤层(2353)和第一过滤层(2352)。
7.根据权利要求6所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述第一过滤层(2352)是棉纤维层，所述第二过滤层(2353)是活性炭纤维网层，所述第三过滤层(2354)是活性炭颗粒层。
8.根据权利要求6所述的一种自动焊接机器人，其特征在于，所述管套(2351)的外侧均匀的套设有若干与筒体(231)相配合的稳定环(2355)，所述稳定环(2355)是圆环形结构。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种自动焊接机器人的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)装夹工件：通过工装夹具把待焊接的产品固定安装在工作台(4)上；
S2)选定焊枪：通过升降电机(16)带动第二丝杠(14)正反向旋转，进而利用第二丝杠(14)推动升降座(18)沿着第二导轨(17)上下移动，进而可以调整不同电动伸缩装置(19)对准工作台(4)上的产品，即可选定要使用的焊枪(22)；
S3)定位焊枪：通过推进电机(10)带动第一丝杠(9)正向旋转，进而利用第一丝杠(9)推动移动座(12)沿着第一导轨(8)向左滑动，即可把移动座(12)送至座架(2)的附近，即可把立架(13)上的焊枪(22)送至工作台(4)的上方；
S4)完成焊接：通过电动伸缩装置(19)伸出伸缩杆(20)，进而利用伸缩杆(20)把相应的焊枪(22)送至待焊接的产品上进行焊接工作；在焊接过程中，同时通过旋转电机(5)配合转轴(6)带动工作台(4)在滑轨(3)上转动，进而转动待焊接的产品，即可利用焊枪(22)全方位的对产品进行焊接工作。
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