CN113618327A - 一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,包括固定机构,固定机构包括转环,所述转环的上端固定连接有卡盘,所述转环外转动套设有调节环,所述调节环的上端内侧壁设有台阶,所述台阶内设有第一齿轮,所述转环的侧壁上设有与第一齿轮相匹配的环形齿槽,所述调节环的下端固定连接有第一电机,所述第一电机的驱动轴转动贯穿调节环并与第一齿轮同轴固定连接,所述卡盘的上端面内侧壁上设有三个T型开槽,三个所述T型开槽设有卡紧机构。本发明可以对不同尺寸的焊管进行加工,且可以实现立管和水平管的加工,适用的范围较广且可以保证焊接和切割的质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接机器人组件技术领域,尤其涉及一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置。
背景技术
随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展,自动焊接机器人技术已日益成熟,在提高焊接质量、劳动生产率、改善工人劳动强度等方面与传统人工焊接相比均具有明显优势。
焊接机器人的旋转卡盘匀速转动是保证焊接质量的重要部件,普通旋转卡盘通过电机加减速机实现匀速转动,但未考虑转速与负载大小之间的相互影响,普通电机当负载加大时就会出现速度下降的情况。
为此,我们提出来一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中旋转卡盘的转速与负载之间相互相应,负载较大会出现速度下降的问题,而提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,包括固定机构,固定机构包括转环,所述转环的上端固定连接有卡盘,所述转环外转动套设有调节环,所述调节环的上端内侧壁设有台阶,所述台阶内设有第一齿轮,所述转环的侧壁上设有与第一齿轮相匹配的环形齿槽,所述调节环的下端固定连接有第一电机,所述第一电机的驱动轴转动贯穿调节环并与第一齿轮同轴固定连接,所述卡盘的上端面内侧壁上设有三个T型开槽,三个所述T型开槽设有卡紧机构。
优选地,所述卡紧机构包括三根分别与三个T型开槽内侧壁转动连接的螺纹杆,三根所述螺纹杆远离T型开槽内侧壁的一端螺纹连接有推板,三个所述T型开槽内均放置有卡爪,三块所述推板分别与三个卡爪相匹配,三根所述螺纹杆远离推板的一端均转动贯穿卡盘设置,所述卡盘内设有环形空腔,所述环形空腔内设有三根转轴,三根所述转轴的一端均转动贯穿卡盘并与三根螺纹杆之间通过第一传动机构传动连接,所述环形空腔内转动连接有环形齿盘,三根所述转轴位于环形空腔内的一端均同轴固定连接有第二齿轮,三个所述第二齿轮均与环形齿盘相啮合,所述转环的下端固定连接有第二电机,所述第二电机的驱动轴转动贯穿转环和卡盘并延伸至环形空腔内,所述第二电机的驱动轴位于环形空腔内的部分同轴固定连接有第三齿轮,所述环形齿盘的内侧壁上设有与第三齿轮相啮合的齿槽。
优选地,所述第一传动机构包括第一皮带轮和第二皮带轮,所述第一皮带轮与转轴同轴固定连接,所述第二皮带轮与螺纹杆同轴固定连接,所述第一皮带轮与第二皮带轮之间通过皮带传动连接。
优选地,所述转环与调节环之间通过回转支承轴承转动连接。
优选地,所述卡爪靠近卡盘中心处的一端呈弧形设置。
优选地,还包括转动机构,所述转动机构包括设置在转环下方的安装板,所述安装板的上端固定连接有两块竖板,两块所述竖板转动贯穿设有转动杆,所述安装板的上端固定连接有第三电机,所述第三电机的驱动轴与转动杆同轴固定连接,两块所述竖板上均转动贯穿设有固定轴,两根所述固定轴分别与调节环的左右两端固定连接,所述转动杆和两根固定轴之间通过第二传动机构传动连接。
优选地,所述第二传动机构包括第三皮带轮和第四皮带轮,所述第三皮带轮与转动杆同轴固定连接,所述第四皮带轮与固定轴同轴固定连接。
优选地,三个所述T型开槽呈均匀阵列分布。
优选地,所述第一电机为步进电机。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、通过设置固定机构,可以根据需要焊接的焊管直径更换卡爪,从而实现对DN50至DN500管径的焊管加工,适用范围广;
2、通过设置转动机构,可以将卡盘从水平到垂直90度旋转,实现立管和水平管焊口的焊接;
3、通过设置步进电机,本装置卡盘驱动采用步进电机,精度误差小,仅为步距角的3%-5%,且不累积;过载性好,其转速不受负载大小的影响,消除了因速度下降造成的焊接不均匀、成型差的缺点,在对焊管焊接或切割时,焊接机器人的悬臂式焊枪、割枪固定角度,管段用卡盘固定,通过步进电机驱动主轴旋转消除过载引起的位移速度变化,保证焊接、切割质量。
本发明可以对不同尺寸的焊管进行加工,且可以实现立管和水平管的加工,适用的范围较广且可以保证焊接和切割的质量。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置的正面结构透视图;
图2为本发明提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置中卡盘和转盘的位置结构透视图;
图3为图2中A-A向剖视图;
图4为本发明提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置中卡盘的俯视结构示意图;
图5为本发明提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置中卡盘结构立体图;
图6为本发明提出的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置的运作结构框图。
图中:1转环、2卡盘、3调节环、4台阶、5第一齿轮、6第一电机、7 T型开槽、8卡紧机构、9螺纹杆、10推板、11卡爪、12环形空腔、13转轴、14第一传动机构、15环形齿盘、16第二齿轮、17第二电机、18第三齿轮、19第一皮带轮、20第二皮带轮、21安装板、22竖板、23转动杆、24第三电机、25固定轴、26第二传动机构、27第三皮带轮、28第四皮带轮。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
参照图1-6,一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,包括固定机构,固定机构包括转环1,转环1的上端固定连接有卡盘2,转环1外转动套设有调节环3,需要说明的是,转环1与调节环3之间通过回转支承轴承转动连接,调节环3的上端内侧壁设有台阶4,台阶4内设有第一齿轮5,转环1的侧壁上设有与第一齿轮5相匹配的环形齿槽,调节环3的下端固定连接有第一电机6,值得一提的是,第一电机6为步进电机,需要说明的是,第一电机6可采用型号为PLX的步进电机,且已于外部电源电性连接,为现有技术,具体不做赘述,第一电机6的驱动轴转动贯穿调节环3并与第一齿轮5同轴固定连接。
本发明中,卡盘2的上端面内侧壁上设有三个T型开槽7,三个T型开槽7设有卡紧机构8,具体的,卡紧机构8包括三根分别与三个T型开槽7内侧壁转动连接的螺纹杆9,需要说明的是,三根螺纹杆9呈环形阵列分布,三根螺纹杆9远离T型开槽7内侧壁的一端螺纹连接有推板10,三个T型开槽7内均放置有卡爪11,三块推板10分别与三个卡爪11相匹配,值得一提的是,卡爪11靠近卡盘2中心处的一端呈弧形设置,三根螺纹杆9远离推板10的一端均转动贯穿卡盘2设置,卡盘2内设有环形空腔12,环形空腔12内设有三根转轴13。
本发明中,三根转轴13的一端均转动贯穿卡盘2并与三根螺纹杆9之间通过第一传动机构14传动连接,值得一提的是,第一传动机构14包括第一皮带轮19和第二皮带轮20,第一皮带轮19与转轴13同轴固定连接,第二皮带轮20与螺纹杆9同轴固定连接,第一皮带轮19与第二皮带轮20之间通过皮带传动连接,环形空腔12内转动连接有环形齿盘15,三根转轴13位于环形空腔12内的一端均同轴固定连接有第二齿轮16,三个第二齿轮16均与环形齿盘15相啮合,转环1的下端固定连接有第二电机17,需要说明的是,第二电机17可采用型号为HT57的微型步进电机,且已于外部电源电性连接,为现有技术,具体不做赘述,第二电机17的驱动轴转动贯穿转环1和卡盘2并延伸至环形空腔12内,第二电机17的驱动轴位于环形空腔12内的部分同轴固定连接有第三齿轮18。
本发明中,环形齿盘15的内侧壁上设有与第三齿轮18相啮合的齿槽,值得一提的是,还包括转动机构,转动机构包括设置在转环1下方的安装板21,安装板21的上端固定连接有两块竖板22,两块竖板22转动贯穿设有转动杆23,安装板21的上端固定连接有第三电机24,需要说明的是,第三电机24可采用型号为PLX的步进电机,且已于外部电源电性连接,为现有技术,具体不做赘述,第三电机24的驱动轴与转动杆23同轴固定连接,两块竖板22上均转动贯穿设有固定轴25,两根固定轴25分别与调节环3的左右两端固定连接,转动杆23和两根固定轴25之间通过第二传动机构26传动连接,需要注意的是,第二传动机构26包括第三皮带轮27和第四皮带轮28,第三皮带轮27与转动杆23同轴固定连接,第四皮带轮28与固定轴25同轴固定连接。
本发明对卡盘2的角度进行调节时,通过第三电机24带动转动杆23转动,转动杆23带动两个第三皮带轮27转动,两个第三皮带轮27通过两个第二皮带带动两个第四皮带轮28转动,两个第四皮带轮28带动两根固定轴25转动,两根固定轴25带动调节环3转动,调节环3通过转环1带动卡盘2转动。
本发明对焊管进行固定调节时,通过第二电机17带动第三齿轮18转动,第三齿轮18带动环形齿盘15转动,环形齿盘15带动三个第二齿轮16转动,三个第二齿轮16带动三根转轴13转动,三根转轴13通过第一皮带轮19和第二皮带轮20带动三根螺纹杆9转动,三根螺纹杆9带动带动三块推板10相对移动,三块推板10推动三个卡爪11移动,即可对焊管固定,通过第一电机6带动第一齿轮5转动,第一齿轮5带动转环1转动转环1通过卡盘2带动焊管自转。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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 (9)
1.一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,包括固定机构,其特征在于,固定机构包括转环(1),所述转环(1)的上端固定连接有卡盘(2),所述转环(1)外转动套设有调节环(3),所述调节环(3)的上端内侧壁设有台阶(4),所述台阶(4)内设有第一齿轮(5),所述转环(1)的侧壁上设有与第一齿轮(5)相匹配的环形齿槽,所述调节环(3)的下端固定连接有第一电机(6),所述第一电机(6)的驱动轴转动贯穿调节环(3)并与第一齿轮(5)同轴固定连接,所述卡盘(2)的上端面内侧壁上设有三个T型开槽(7),三个所述T型开槽(7)设有卡紧机构(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述卡紧机构(8)包括三根分别与三个T型开槽(7)内侧壁转动连接的螺纹杆(9),三根所述螺纹杆(9)远离T型开槽(7)内侧壁的一端螺纹连接有推板(10),三个所述T型开槽(7)内均放置有卡爪(11),三块所述推板(10)分别与三个卡爪(11)相匹配,三根所述螺纹杆(9)远离推板(10)的一端均转动贯穿卡盘(2)设置,所述卡盘(2)内设有环形空腔(12),所述环形空腔(12)内设有三根转轴(13),三根所述转轴(13)的一端均转动贯穿卡盘(2)并与三根螺纹杆(9)之间通过第一传动机构(14)传动连接,所述环形空腔(12)内转动连接有环形齿盘(15),三根所述转轴(13)位于环形空腔(12)内的一端均同轴固定连接有第二齿轮(16),三个所述第二齿轮(16)均与环形齿盘(15)相啮合,所述转环(1)的下端固定连接有第二电机(17),所述第二电机(17)的驱动轴转动贯穿转环(1)和卡盘(2)并延伸至环形空腔(12)内,所述第二电机(17)的驱动轴位于环形空腔(12)内的部分同轴固定连接有第三齿轮(18),所述环形齿盘(15)的内侧壁上设有与第三齿轮(18)相啮合的齿槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述第一传动机构(14)包括第一皮带轮(19)和第二皮带轮(20),所述第一皮带轮(19)与转轴(13)同轴固定连接,所述第二皮带轮(20)与螺纹杆(9)同轴固定连接,所述第一皮带轮(19)与第二皮带轮(20)之间通过皮带传动连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述转环(1)与调节环(3)之间通过回转支承轴承转动连接。
5.根据权利要求2所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述卡爪(11)靠近卡盘(2)中心处的一端呈弧形设置。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,还包括转动机构,所述转动机构包括设置在转环(1)下方的安装板(21),所述安装板(21)的上端固定连接有两块竖板(22),两块所述竖板(22)转动贯穿设有转动杆(23),所述安装板(21)的上端固定连接有第三电机(24),所述第三电机(24)的驱动轴与转动杆(23)同轴固定连接,两块所述竖板(22)上均转动贯穿设有固定轴(25),两根所述固定轴(25)分别与调节环(3)的左右两端固定连接,所述转动杆(23)和两根固定轴(25)之间通过第二传动机构(26)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述第二传动机构(26)包括第三皮带轮(27)和第四皮带轮(28),所述第三皮带轮(27)与转动杆(23)同轴固定连接,所述第四皮带轮(28)与固定轴(25)同轴固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,三个所述T型开槽(7)呈均匀阵列分布。
9.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接的高精度步进电机驱动卡盘装置,其特征在于,所述第一电机(6)为步进电机。
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