CN113172596B - 一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人 - Google Patents

一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，属于机器人领域，包括轨道板，所述轨道板开设有滑动轨道，所述滑动轨道内滑动设有两个底座，两个所述底座的上侧共同安装有半圆形架，其中一个所述底座的顶壁上安装有双轴电机，另一个所述底座的顶壁上安装有摆臂电机，所述双轴电机的两个输出端均安装有轨道齿轮，所述轨道板的顶壁且位于滑动轨道的两侧均安装有齿条，且齿条与轨道齿轮相互啮合；本发明的焊接机器人可实现位置调节、高度调节以及摆动幅度调节，同时配合水平和竖向角度旋转，使得机器人可实现全方位的焊接操作。

Description

一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人。
背景技术
目前，市场上的焊接机器人一般为多关节式的结构，该种多关节式的机器人操作复杂，对工人操作水平要求高，而且编程复杂，耗时久，价格较为昂贵，不被中小企业所普遍接受。
经检索，中国专利号CN 107775227 A公开了一种悬臂式焊接机器人，其特征在于，地脚板的上端连接有连接座，连接座的上端设有机器人；所述机器人包括悬臂轴，悬臂轴连接有通过驱动结构I驱动旋转的悬臂，悬臂轴的右端通过摆臂轴连接有通过驱动结构II驱动的摆臂，摆臂的左端通过驱动结构III连接有竖向伸缩轴，该竖向伸缩轴的下端通过减速机连接有夹头。
现有技术中的焊接机器人在实际使用时依然存在如下技术缺点：焊接机器人的动作单一，其位置无法移动，高度不可调节，导致机器人的操作范围十分有限，因此本发明在此提出一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，包括轨道板，所述轨道板开设有滑动轨道，所述滑动轨道内滑动设有两个底座，两个所述底座的上侧共同安装有半圆形架，其中一个所述底座的顶壁上安装有双轴电机，另一个所述底座的顶壁上安装有摆臂电机，所述双轴电机的两个输出端均安装有轨道齿轮，所述轨道板的顶壁且位于滑动轨道的两侧均安装有齿条，且齿条与轨道齿轮相互啮合；
所述半圆形架底部的内侧壁安装有一个转轴和两个支撑臂，所述转轴与半圆形架转动安装，所述支撑臂与半圆形架固定安装，所述转轴的一端与摆臂电机的驱动端安装，所述半圆形架贯穿开设有半圆形槽，所述半圆形槽内设有摆臂板，所述摆臂板的底端通过轴杆与两个支撑臂的中部转动安装，所述摆臂板的底端安装有蜗轮，所述转轴的中部安装有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合；
所述摆臂板的顶端延伸至半圆形架的上侧且安装有竖向气缸，所述竖向气缸的伸缩端安装有横向气缸，所述横向气缸的伸缩端安装有管道架，所述管道架的外侧设有旋转架和旋转驱动机构，所述旋转架的外侧设有安装架，所述安装架与焊枪安装；
所述管道架包括带孔管，所述带孔管的一侧贯穿开设有通孔，所述带孔管的外侧壁开设有两个环形槽，所述横向气缸的伸缩端通过通孔延伸至带孔管内且与其固定；
所述旋转架包括两个滑环，两个所述滑环分别滑动设置在环形槽内，两个所述滑环共同通过支杆安装有安装板，所述安装板的内壁安装有电机座；
所述旋转驱动机构包括旋转电机、旋转齿轮和旋转齿圈，所述旋转电机与电机座固定，所述旋转电机的驱动端安装有旋转齿轮，所述旋转齿圈套设固定在带孔管的外侧；
所述安装架包括U形座和螺栓，所述焊枪通过螺栓与U形座可拆卸安装。
进一步地，所述底座和滑动轨道的截面均呈倒T字形结构。
进一步地，所述摆臂板的底端开设有安装槽，所述蜗轮通过轴杆固定在安装槽内，且蜗轮的直径大于安装槽的直径。
进一步地，所述摆臂板为条形板，所述摆臂板与半圆形槽滑动配合，所述摆臂板的顶端通过安装座与竖向气缸的底部安装固定。
进一步地，所述滑环均通过环形槽与带孔管转动安装，所述滑环均通过两个支杆与安装板安装固定。
本发明的另一个目的在于：在机器人的位置和高度调节的基础上，进行全方位的角度调节，增加机器人的操作范围，因此本发明在上述技术方案的基础上，同时提出如下技术方案：
进一步地，所述竖向气缸的伸缩端与横向气缸的固定端共同安装有水平旋转机构，所述横向气缸的伸缩端与带孔管的内侧共同安装有竖直旋转机构。
进一步地，所述水平旋转机构包括第一电机、第一齿轮、第一齿圈，所述第一电机的驱动端与第一齿轮安装，所述第一齿轮与第一齿圈啮合，所述第一齿圈固定在竖向气缸的伸缩端，所述竖直旋转机构包括第二电机、第二齿轮、第二齿圈，所述第二电机的驱动端与第二齿轮安装，所述第二齿轮与第二齿圈啮合，所述第二齿圈固定在横向气缸的伸缩端。
进一步地，所述竖向气缸的伸缩端转动安装有第一基板，所述横向气缸的固定端固定在第一基板上，所述第一电机与第一基板固定安装，所述横向气缸的伸缩端转动安装有第二基板，所述第二基板固定在带孔管的内壁，所述第二电机与第二基板固定安装。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的焊接机器人通过双轴电机的驱动可实现其位置的移动，增加其操作距离；同时通过竖向气缸和横向气缸的设置可实现其操组高度以及臂展长度的调节，增加其操作高度和范围，通过摆臂电机驱动蜗杆和蜗轮的啮合，可驱动摆臂板和上部的机械手臂摆动，增加摆动幅度从而增加操作范围。
2、本发明的焊接机器人通过设置的水平旋转机构和竖直旋转机构的设置可对机器人前端安装的焊枪进行水平和竖向范围内进行旋转摆动，配合机器人的位置调节、高度调节以及摆动幅度调节，从而使焊接机器人具有全方位焊接操作的能力。
综上所述，本发明的焊接机器人可实现位置调节、高度调节以及摆动幅度调节，同时配合水平和竖向角度旋转，使得机器人可实现全方位的焊接操作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人的前视图；
图2为本发明提出的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人的后视图；
图3为本发明中半圆形架与轨道板以及摆臂板的安装示意图；
图4为本发明中横向伸缩机构与管道架、旋转架、固定架以及焊枪的正面示意图；
图5为本发明中横向伸缩机构与管道架、旋转架、固定架以及焊枪的顶面示意图；
图6为本发明中竖向伸缩机构与横向伸缩机构的安装示意图；
图7为本发明中管道架的结构组成示意图；
图8为本发明中旋转架的结构组成示意图；
图9为本发明中旋转驱动机构的结构组成示意图；
图10为本发明中固定架的结构组成示意图。
图中：1轨道板、2底座、3半圆形架、4摆臂电机、5转轴、6蜗杆、7支撑臂、8摆臂板、9蜗轮、10半圆形槽、11竖向气缸、12横向气缸、13水平旋转机构、14竖直旋转机构、15管道架、16旋转架、17安装架、18焊枪、19双轴电机、20齿条、21轨道齿轮、22第一电机、23第一齿轮、24第一齿圈、25第二电机、26第二齿轮、27第二齿圈、28第一基板、29第二基板、30滑环、31支杆、32安装板、33电机座、34旋转电机、35旋转齿轮、36旋转齿圈、37带孔管、38环形槽、39U形座、40螺栓。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
实施例一
参照图1-10，一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，包括轨道板1，轨道板1开设有滑动轨道，滑动轨道内滑动设有两个底座2，两个底座2的上侧共同安装有半圆形架3，其中一个底座2的顶壁上安装有双轴电机19，另一个底座2的顶壁上安装有摆臂电机4，双轴电机19的两个输出端均安装有轨道齿轮21，轨道板1的顶壁且位于滑动轨道的两侧均安装有齿条20，且齿条20与轨道齿轮21相互啮合；
双轴电机19驱动着两个轨道齿轮21转动，使其与齿条20啮合，由于齿条20与轨道板1固定，而双轴电机19固定在其中一个底座2上，因此双轴电机19驱动时，可促使其自身以及底座2、半圆形架3同时移动。底座2和滑动轨道的截面均呈倒T字形结构。T字形结构具有限位效果，避免在双轴电机19驱动时，促使底座2与滑动轨道以及轨道板1分离。
半圆形架3底部的内侧壁安装有一个转轴5和两个支撑臂7，转轴5与半圆形架3转动安装，转轴5的两端均安装有轴承，用于与半圆形架3转动安装。支撑臂7与半圆形架3固定安装，转轴5的一端与摆臂电机4的驱动端安装，半圆形架3贯穿开设有半圆形槽10，半圆形槽10内设有摆臂板8，摆臂板8的底端通过轴杆与两个支撑臂7的中部转动安装，摆臂板8的底端安装有蜗轮9，转轴5的中部安装有蜗杆6，蜗杆6与蜗轮9啮合。
摆臂板8的底端开设有安装槽，蜗轮9通过轴杆固定在安装槽内，且蜗轮9的直径大于安装槽的直径。确保蜗杆6与蜗轮9顺利啮合，而不会使摆臂板8对蜗杆6造成阻碍。
摆臂电机4驱动着转轴5转动，带动着蜗杆6与蜗轮9啮合，蜗轮9与摆臂板8固定，因此可使得摆臂板8通过轴杆与支撑臂7转动，并以轴杆为圆心做圆周运动，此时摆臂板8可在半圆形架3的半圆形槽10内摆动。
摆臂板8的顶端延伸至半圆形架3的上侧且安装有竖向气缸11，摆臂板8为条形板，摆臂板8与半圆形槽10滑动配合，摆臂板8的顶端通过安装座与竖向气缸11的底部安装固定。
竖向气缸11的伸缩端安装有横向气缸12，横向气缸12的伸缩端安装有管道架15，管道架15的外侧设有旋转架16和旋转驱动机构，旋转架16的外侧设有安装架17，安装架17与焊枪18安装；
摆臂板8带动着上方的竖向气缸11、横向气缸12、管道架15、旋转架16、旋转驱动机构、安装架17和焊枪18一同竖直平面内摆动。
竖向气缸11可竖向伸缩，从而调节机器人以及焊枪18的高度，横向气缸12可横向伸缩，从而调节机器人的臂展长度以及焊枪18的操作位置。
管道架15包括带孔管37，带孔管37的一侧贯穿开设有通孔，带孔管37的外侧壁开设有两个环形槽38，横向气缸12的伸缩端通过通孔延伸至带孔管37内且与其固定；
旋转架16包括两个滑环30，两个滑环30分别滑动设置在环形槽38内，两个滑环30共同通过支杆31安装有安装板32，安装板32的内壁安装有电机座33；
旋转驱动机构包括旋转电机34、旋转齿轮35和旋转齿圈36，旋转电机34与电机座33固定，旋转电机34的驱动端安装有旋转齿轮35，旋转齿圈36套设固定在带孔管37的外侧；
旋转电机34驱动旋转齿轮35与旋转齿圈36啮合，由于旋转电机34与电机座33固定，因此旋转电机34驱动时，可促使安装板32、电机座33、旋转电机34和旋转齿轮35围绕着旋转齿圈36以及带孔管37旋转，其旋转路径为一个非闭合的圆形，即无法旋转一周。
安装架17包括U形座39和螺栓40，焊枪18通过螺栓40与U形座39可拆卸安装。
滑环30均通过环形槽38与带孔管37转动安装，滑环30均通过两个支杆31与安装板32安装固定。
实施例二
竖向气缸11的伸缩端与横向气缸12的固定端共同安装有水平旋转机构13，横向气缸12的伸缩端与带孔管37的内侧共同安装有竖直旋转机构14。
水平旋转机构13包括第一电机22、第一齿轮23、第一齿圈24，第一电机22的驱动端与第一齿轮23安装，第一齿轮23与第一齿圈24啮合，第一齿圈24固定在竖向气缸11的伸缩端，竖直旋转机构14包括第二电机25、第二齿轮26、第二齿圈27，第二电机25的驱动端与第二齿轮26安装，第二齿轮26与第二齿圈27啮合，第二齿圈27固定在横向气缸12的伸缩端。
竖向气缸11的伸缩端转动安装有第一基板28，横向气缸12的固定端固定在第一基板28上，第一电机22与第一基板28固定安装，横向气缸12的伸缩端转动安装有第二基板29，第二基板29固定在带孔管37的内壁，第二电机25与第二基板29固定安装。
第一电机22驱动时，驱动第一齿轮23与第一齿圈24的啮合，由于第一电机22与第一基板28固定，且竖向气缸11的伸缩端与第一基板28转动安装，因此在第一电机22驱动时，可促使第一基板28、横向气缸12、第一电机22以及第一齿轮23围绕着第一齿圈24以及竖向气缸11的伸缩端旋转，从而实现对焊枪18在水平面内的角度旋转调节。
第二电机25驱动时，驱动第二齿轮26与第二齿圈27的啮合，由于第二电机25与第二基板29固定，且横向气缸12的伸缩端与第二基板29转动安装，因此在第二电机25驱动时，可促使第二基板29、横向气缸12、第二电机25、带孔管37以及第二齿轮26围绕着第二齿圈27以及横向气缸12的伸缩端旋转，从而实现对焊枪18在竖直面内的角度旋转调节。
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 (6)

1.一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，包括轨道板(1)，其特征在于，所述轨道板(1)开设有滑动轨道，所述滑动轨道内滑动设有两个底座(2)，两个所述底座(2)的上侧共同安装有半圆形架(3)，其中一个所述底座(2)的顶壁上安装有双轴电机(19)，另一个所述底座(2)的顶壁上安装有摆臂电机(4)，所述双轴电机(19)的两个输出端均安装有轨道齿轮(21)，所述轨道板(1)的顶壁且位于滑动轨道的两侧均安装有齿条(20)，且齿条(20)与轨道齿轮(21)相互啮合；
所述半圆形架(3)底部的内侧壁安装有一个转轴(5)和两个支撑臂(7)，所述转轴(5)与半圆形架(3)转动安装，所述支撑臂(7)与半圆形架(3)固定安装，所述转轴(5)的一端与摆臂电机(4)的驱动端安装，所述半圆形架(3)贯穿开设有半圆形槽(10)，所述半圆形槽(10)内设有摆臂板(8)，所述摆臂板(8)的底端通过轴杆与两个支撑臂(7)的中部转动安装，所述摆臂板(8)的底端安装有蜗轮(9)，所述转轴(5)的中部安装有蜗杆(6)，所述蜗杆(6)与蜗轮(9)啮合；
所述摆臂板(8)的顶端延伸至半圆形架(3)的上侧且安装有竖向气缸(11)，所述竖向气缸(11)的伸缩端安装有横向气缸(12)，所述横向气缸(12)的伸缩端安装有管道架(15)，所述管道架(15)的外侧设有旋转架(16)和旋转驱动机构，所述旋转架(16)的外侧设有安装架(17)，所述安装架(17)与焊枪(18)安装；
所述管道架(15)包括带孔管(37)，所述带孔管(37)的一侧贯穿开设有通孔，所述带孔管(37)的外侧壁开设有两个环形槽(38)，所述横向气缸(12)的伸缩端通过通孔延伸至带孔管(37)内且与其固定；
所述旋转架(16)包括两个滑环(30)，两个所述滑环(30)分别滑动设置在环形槽(38)内，两个所述滑环(30)共同通过支杆(31)安装有安装板(32)，所述安装板(32)的内壁安装有电机座(33)；
所述旋转驱动机构包括旋转电机(34)、旋转齿轮(35)和旋转齿圈(36)，所述旋转电机(34)与电机座(33)固定，所述旋转电机(34)的驱动端安装有旋转齿轮(35)，所述旋转齿圈(36)套设固定在带孔管(37)的外侧；
所述安装架(17)包括U形座(39)和螺栓(40)，所述焊枪(18)通过螺栓(40)与U形座(39)可拆卸安装。
2.根据权利要求1所述的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，其特征在于，所述底座(2)和滑动轨道的截面均呈倒T字形结构。
3.根据权利要求1所述的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，其特征在于，所述摆臂板(8)的底端开设有安装槽，所述蜗轮(9)通过轴杆固定在安装槽内，且蜗轮(9)的直径大于安装槽的直径。
4.根据权利要求1所述的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，其特征在于，所述摆臂板(8)为条形板，所述摆臂板(8)与半圆形槽(10)滑动配合，所述摆臂板(8)的顶端通过安装座与竖向气缸(11)的底部安装固定。
5.根据权利要求1所述的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，其特征在于，所述滑环(30)均通过环形槽(38)与带孔管(37)转动安装，所述滑环(30)均通过两个支杆(31)与安装板(32)安装固定。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种位置和高度可调节的悬臂式焊接机器人，其特征在于，所述竖向气缸(11)的伸缩端与横向气缸(12)的固定端共同安装有水平旋转机构(13)，所述横向气缸(12)的伸缩端与带孔管(37)的内侧共同安装有竖直旋转机构(14)；
所述水平旋转机构(13)包括第一电机(22)、第一齿轮(23)、第一齿圈(24)，所述第一电机(22)的驱动端与第一齿轮(23)安装，所述第一齿轮(23)与第一齿圈(24)啮合，所述第一齿圈(24)固定在竖向气缸(11)的伸缩端，所述竖直旋转机构(14)包括第二电机(25)、第二齿轮(26)、第二齿圈(27)，所述第二电机(25)的驱动端与第二齿轮(26)安装，所述第二齿轮(26)与第二齿圈(27)啮合，所述第二齿圈(27)固定在横向气缸(12)的伸缩端；
所述竖向气缸(11)的伸缩端转动安装有第一基板(28)，所述横向气缸(12)的固定端固定在第一基板(28)上，所述第一电机(22)与第一基板(28)固定安装，所述横向气缸(12)的伸缩端转动安装有第二基板(29)，所述第二基板(29)固定在带孔管(37)的内壁，所述第二电机(25)与第二基板(29)固定安装。
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