CN114012331B - 定位机构及焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位机构及焊接机器人，包括定位基座，其包括上基面和下基面；圆形轨道，其活动设置在圆形通槽内，所述圆形轨道上设置有齿条；第一丝杆，其与第一导轨平行设置，且其两端分别与第一滑块和第二滑块可转动连接；锥形轮，其活动设置在连接块上，且可沿竖直方向上下移动，贴合或远离锥形孔；第二导轨，其固定设置在锥形轮上端面，且关于圆心对称。本发明通过在定位基座上活动设置圆形轨道，在齿条和转向电机的作用下，第一导轨能够在圆形轨道水平面内朝向任意角度的转动，使得上部的焊枪能够对水平面内任意方向的焊缝进行焊接，不仅仅局限于横向或竖向，无需在焊接过程中频繁调节焊缝的朝向，极大的提高了焊接效率。

Description

定位机构及焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，具体为一种定位机构及焊接机器人。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，是一种可编程和多功能的操作机。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作，在多个领域中均有重要用途。

中国专利公开号：CN109202338B，公开了一种焊接机器人,包括焊接支架、定位机构、矫正机构、装夹机构和焊接机构，可以通过焊接支架上设置的焊接支撑板对要焊接的板材进行支撑，通过定位机构上设置的定位板Ⅰ和定位板Ⅱ对板材实现两种装夹，适用于不同的使用需求，通过矫正机构上设置的矫正板可以对要焊接板材的基准变进行校正，以矫正板为校正焊接的基准，需要将一块板材竖直焊接在另一块板材上时，装夹机构通过其上设置的装夹板对要焊接的竖直板材进行装夹定位，防止由于热胀冷缩在焊接时造成竖直板材相对的弯曲，但是上述装置在使用过程存在较为明显的缺陷：由于焊接头活动设置在焊接圆弧板上，使得焊接头只能沿圆弧板做圆弧运动，导致上述装置无法进行横向焊接；同时，由于焊接圆弧板通过滑槽活动设置在下部的底板上，使得焊接圆弧板只能在前后方向上移动，导致焊接头只能对处于竖向或横向的焊缝进行焊接，在面对不规则焊缝时，需要不断调整焊缝，使其处于横向或竖向，严重影响焊接效率，以及下部的定位固定装置无法实现快速定位固定。

发明内容

本发明的目的在于提供定位机构及焊接机器人，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：

定位机构，包括

定位基座，其包括上基面和下基面，所述上基面和下基面之间通过支柱连接，并形成空腔结构，所述上基面上开设有圆形通槽；

圆形轨道，其活动设置在圆形通槽内，所述圆形轨道上设置有齿条，所述圆形轨道上滑动设置有一组相互对称的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块通过贯穿圆心的第一导轨相互连接，所述第一滑块或第二滑块上设置有用于驱动第一滑块和第二滑块沿圆形轨道转动的转向电机，所述转向电机主轴上设置有与齿条相啮合的驱动齿轮，所述第一导轨上滑动设置有连接块，所述连接块上开设有锥形孔；

第一丝杆，其与第一导轨平行设置，且其两端分别与第一滑块和第二滑块固定连接，所述第一丝杆与驱动套内壁传动啮合，所述驱动套外壁活动连接连接座，所述驱动套端部套接有第一齿轮，所述连接座固定连接连接块，所述连接座上设置有用于驱动驱动套转动的驱动电机，所述驱动电机主轴上设置有与第一齿轮相啮合的第二齿轮；

锥形轮，其活动设置在连接块上，且可沿竖直方向上下移动，贴合或远离锥形孔，所述锥形轮下端连接有连接轴，所述连接轴另一端安装有结合块，所述连接轴上套接有弹簧，所述弹簧的上下两端分别与连接块和结合块相抵接；

第二导轨，其固定设置在锥形轮上端面，且关于圆心对称，所述第二导轨上开设有第一导槽，所述第一导槽内设置有第二丝杆；

电磁吸座，其可移动的设置在第二导轨上，所述电磁吸座下端延伸至第一导槽内，且与第一导槽内的第二丝杆传动连接，所述电磁吸座上开设有第二导槽，所述第二导槽内可转动设置有用于固定圆管的电磁吸辊；以及

液压缸，其固定设置在下基面上，用于驱动锥形轮贴合或远离锥形孔，所述液压缸上端设置有与结合块相配合的接合套。

优选的，所述圆形轨道通过转轴可转动设置在圆形通槽内。

优选的，所述第二丝杆延伸至第二导轨外部的一端上设置有转轮。

优选的，所述锥形轮与锥形孔贴合时摩擦连接。

优选的，所述上基面上活动设置有焊枪，所述焊枪固定连接第三滑块，所述第三滑块可移动的设置在第三导轨上，所述第三导轨通过连接架连接上基面。

优选的，所述下基面与地面接触的一侧上设置有防滑垫。

本申请还提供一种焊接机器人，包括上述所述的定位机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在定位基座上活动设置圆形轨道，在齿条和转向电机的作用下，第一导轨能够在圆形轨道水平面内朝向任意角度的转动，使得上部的焊枪能够对水平面内任意方向的焊缝进行焊接，不仅仅局限于横向或竖向，无需在焊接过程中频繁调节焊缝的朝向，极大的提高了焊接效率；同时，由于圆形轨道通过转轴可转动连接圆形通槽，使得圆形轨道能够环绕转轴在垂直平面内旋转一定角度，使得焊枪能够对一定维度空间焊缝进行焊接，进一步提高了整个装置的适应性；以及，电磁吸座和电磁吸辊的设置能够对焊接板材进行快速固定，避免了繁琐的固定程序，进一步提高了焊接效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的定位基座和焊枪结构示意图；

图3为本发明的圆形轨道结构示意图；

图4为本发明的转向电机结构示意图；

图5为图3中A区结构放大示意图；

图6为本发明的锥形轮结构示意图；

图7为本发明的第二导轨和电磁吸座结构示意图；

图8为本发明的第二导轨和电磁吸座俯视图。

图中：1定位基座、2上基面、3下基面、4支柱、5圆形通槽、6圆形轨道、7转轴、8齿条、9第一滑块、10第二滑块、11第一导轨、12连接块、13锥形孔、14转向电机、15驱动齿轮、16第一丝杆、17驱动套、18第一齿轮、19连接座、20驱动电机、21第二齿轮、22锥形轮、23连接轴、24结合块、25弹簧、26第二导轨、27第一导槽、28第二丝杆、29转轮、30电磁吸座、31第二导槽、32电磁吸辊、33接合套、34液压缸、35第三导轨、36连接架、37第三滑块、38焊枪。

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。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

定位机构，包括

定位基座1，其包括上基面2和下基面3，在本实施例的技术方案中，上基面2和下基面3均为尺寸和形状相同的矩形，其具体形状可根据实际的焊接要求进行设定，上基面2构成整个装置的工作面，而下基面3与地面接触，构成整个装置的支撑面，下基面3与地面接触的一侧上设置有防滑垫，防滑垫的设置能够增加下基面3与地面的接触摩擦力，避免整个装置在焊接过程中出现的滑动，提高整个装置的稳定性；上基面2和下基面3之间通过支柱4连接，并形成空腔结构，支柱4共设置有四组，分别位于上基面2和下基面3的四角处，上基面2上开设有圆形通槽5，空腔结构的设置使得上部的圆形轨道6能够在圆形通槽5进行一定角度的转动，便于焊接非水平面内的焊缝；

圆形轨道6，其通过转轴7可转动设置在圆形通槽5内，这样设置的优点在于：圆形轨道6能够环绕转轴7向上或向下转动一定角度，使得圆形轨道6与圆形通槽5不共面，使得上部的焊枪38能够对相应非水平面内的焊缝进行焊接；圆形轨道6朝向圆心的侧面上固定设置有齿条8，圆形轨道6上滑动设置有一组相互对称的第一滑块9和第二滑块10，第一滑块9和第二滑块10能够沿圆形轨道6滑动，第一滑块9和第二滑块10通过贯穿圆心的第一导轨11相互连接，第一导轨11共有两组，且相互平行设置，第一滑块9或第二滑块10上设置有用于驱动第一滑块9和第二滑块10沿圆形轨道6转动的转向电机14，转向电机14主轴上设置有与齿条8相啮合的驱动齿轮15，通过转向电机14转动，联动驱动齿轮15转动，在齿条8的作用下，第一滑块9和第二滑块10环绕圆形轨道6转动，进而联动第一导轨11环绕圆心转动，使得第一导轨11能够在圆形轨道6平面内朝向任意角度，使得焊枪38能够对平面内焊接板材上任意朝向的焊缝进行焊接，一方面极大的提高了整个装置的适应性，不仅仅局限对横向或竖向的焊缝进行焊接；另一方面，避免在了焊接过程中人工手动频繁调节焊缝位置，提高了焊接效率；第一导轨11上滑动设置有连接块12，连接块12能够沿第一导轨11方向滑动，连接块12上开设有锥形孔13；

第一丝杆16，其与第一导轨11平行设置，且其两端分别与第一滑块9和第二滑块10固定连接，第一丝杆16与驱动套17内壁传动啮合，驱动套17外壁活动连接连接座19，驱动套17端部套接有第一齿轮18，连接座19固定连接连接块12，连接座19上设置有用于驱动驱动套17转动的驱动电机20，驱动电机20主轴上设置有与第一齿轮18相啮合的第二齿轮21，通过驱动电机20的转动，在第二齿轮21和第一齿轮18的作用下联动驱动套17转动，由于驱动套17内壁与第一丝杆16传动连接，进而联动连接座19沿第一丝杆16方向运动，同时连接座19又与连接块12连接，进而联动连接块12沿第一导轨11方向移动，最终实现驱动需要进行焊接的板材，使得板材中经过调向后的焊缝，依次经过上部的焊枪38，实现焊接；

锥形轮22，其活动设置在连接块12上，且可沿圆心竖直方向上下移动，进而贴合或远离锥形孔13，锥形轮22与锥形孔13贴合时处于摩擦连接，由于锥形轮22仅与连接块12保持同步移动，并不与其保持同步转动，所以，在连接块12进行转动时（调整焊缝移动方向），下部的驱动机构驱动锥形轮22向上运动，使得锥形轮22远离锥形孔13，在连接块12转向结束时，下部的驱动机构驱动锥形轮22向下运动，使得锥形轮22贴合到锥形孔13内，由于两者均是锥形结构，使得两者相互贴合时，之间的摩擦力较大，锥形轮22在与连接块12沿第一导轨11同步移动时不会发生相应的转动，锥形轮22下端连接有连接轴23，连接轴23另一端安装有结合块24，连接轴23上套接有弹簧25，弹簧25的上下两端分别与连接块12和结合块24相抵接，在弹簧25的作用下，锥形轮22能够紧密贴合到锥形孔13内，使得锥形轮22在与连接块12同步移动时保持连接的稳定性；

第二导轨26，其固定设置在锥形轮22上端面，且关于圆心对称，第二导轨26上开设有第一导槽27，第一导槽27内设置有第二丝杆28，第二丝杆28延伸至第二导轨26外部的一端上设置有转轮29；

电磁吸座30，其可移动的设置在第二导轨26上，需要进行焊接的板材被吸附固定在两侧的电磁吸座30上，电磁吸座30在未通电下不具有吸力，在通电时具有强吸力，能够对需要进行焊接的板材进行很好的吸附固定，避免了现有技术中繁琐的固定操作；电磁吸座30下端延伸至第一导槽27内，且与第一导槽27内的第二丝杆28传动连接，通过转动侧边的转轮29联动第二丝杆28转动，进而驱动两侧的电磁吸座30靠近或远离，进而对不同形状和尺寸的板材进行焊缝调节；电磁吸座30上开设有第二导槽31，第二导槽31内可转动设置有用于固定圆管的电磁吸辊32，电磁吸辊32连接动力驱动装置，电磁吸辊32能够有效对管状类的板材进行吸附固定，在焊接过程中，通过电磁吸辊32固定和转动，使得圆形的焊缝依次经过上部的焊枪38，实现焊接；以及

液压缸34，其固定设置在下基面3上，用于驱动锥形轮22贴合或远离锥形孔13，液压缸34上端设置有与结合块24相配合的接合套33；

上基面2上活动设置有焊枪38，焊枪38固定连接第三滑块37，第三滑块37可移动的设置在第三导轨35上，第三导轨35通过连接架36连接上基面2，在焊接过程中，焊枪38保持静止，下部的环形转向装置和水平移动装置驱动需要进行焊接的板材，使得板材上的焊缝依次经过焊枪38，实现焊接。

工作原理：首先将需要进行焊接的板材放置到上部的电磁吸座30上（焊接板材为圆管时可放置到电磁吸辊32上），通过旋转侧边的转轮29，来调节两侧电磁吸座30的距离，使得焊缝与焊枪3相对应；接着通电，使得电磁吸座30紧密吸附固定焊接板材，然后开启下部的液压缸34，液压缸34向上运动，使得接合套33套接结合块24，进而驱动锥形轮22远离锥形孔13，接着启动转向电机14，联动第一导轨11沿着圆形轨道6，使得第一导轨11与上部板材的焊缝保持平行，然后驱动液压缸34向下运动，锥形轮22紧密贴合到锥形孔13内，接合套33远离结合块24，最后，启动驱动电机20，在第一丝杆16和驱动套17的作用下，连接块12沿第一丝杆16方向移动，联动上部板材同步移动，使得焊缝依次经过上部的焊枪38，实现焊接。本发明的技术方案中，首选调节第一导轨11的方向，使得第一导轨11与焊缝方向相同，然后在驱动连接块12沿第一导轨11运动，使得焊缝依次经过焊枪38，实现焊接，上述装置能够满足对不同方向的焊缝进行焊接，不仅仅局限于横向或竖向，提高了整个装置的适应性，同时，避免了在焊接过程中频繁的调整焊缝方向，提高了焊接效率。

本申请还提供一种焊接机器人，包括上述所述的定位机构。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种定位机构，其特征在于：包括

定位基座（1），其包括上基面（2）和下基面（3），所述上基面（2）和下基面（3）之间通过支柱（4）连接，并形成空腔结构，所述上基面（2）上开设有圆形通槽（5）；

圆形轨道（6），其活动设置在圆形通槽（5）内，所述圆形轨道（6）上设置有齿条（8），所述圆形轨道（6）上滑动设置有一组相互对称的第一滑块（9）和第二滑块（10），所述第一滑块（9）和第二滑块（10）通过贯穿圆心的第一导轨（11）相互连接，所述第一滑块（9）或第二滑块（10）上设置有用于驱动第一滑块（9）和第二滑块（10）沿圆形轨道（6）转动的转向电机（14），所述转向电机（14）主轴上设置有与齿条（8）相啮合的驱动齿轮（15），所述第一导轨（11）上滑动设置有连接块（12），所述连接块（12）上开设有锥形孔（13）；

第一丝杆（16），其与第一导轨（11）平行设置，且其两端分别与第一滑块（9）和第二滑块（10）固定连接，所述第一丝杆（16）与驱动套（17）内壁传动啮合，所述驱动套（17）外壁活动连接连接座（19），所述驱动套（17）端部套接有第一齿轮（18），所述连接座（19）固定连接连接块（12），所述连接座（19）上设置有用于驱动驱动套（17）转动的驱动电机（20），所述驱动电机（20）主轴上设置有与第一齿轮（18）相啮合的第二齿轮（21）；

锥形轮（22），其活动设置在连接块（12）上，且可沿竖直方向上下移动，贴合或远离锥形孔（13），所述锥形轮（22）下端连接有连接轴（23），所述连接轴（23）另一端安装有结合块（24），所述连接轴（23）上套接有弹簧（25），所述弹簧（25）的上下两端分别与连接块（12）和结合块（24）相抵接；

第二导轨（26），其固定设置在锥形轮（22）上端面，且关于圆心对称，所述第二导轨（26）上开设有第一导槽（27），所述第一导槽（27）内设置有第二丝杆（28）；

电磁吸座（30），其可移动的设置在第二导轨（26）上，所述电磁吸座（30）下端延伸至第一导槽（27）内，且与第一导槽（27）内的第二丝杆（28）传动连接，所述电磁吸座（30）上开设有第二导槽（31），所述第二导槽（31）内可转动设置有用于固定圆管的电磁吸辊（32）；以及

液压缸（34），其固定设置在下基面（3）上，用于驱动锥形轮（22）贴合或远离锥形孔（13），所述液压缸（34）上端设置有与结合块（24）相配合的接合套（33）。

2.根据权利要求1所述的定位机构，其特征在于：所述圆形轨道（6）通过转轴（7）可转动设置在圆形通槽（5）内。

3.根据权利要求1所述的定位机构，其特征在于：所述第二丝杆（28）延伸至第二导轨（26）外部的一端上设置有转轮（29）。

4.根据权利要求1所述的定位机构，其特征在于：所述锥形轮（22）与锥形孔（13）贴合时摩擦连接。

5.根据权利要求1所述的定位机构，其特征在于：所述上基面（2）上活动设置有焊枪（38），所述焊枪（38）固定连接第三滑块（37），所述第三滑块（37）可移动的设置在第三导轨（35）上，所述第三导轨（35）通过连接架（36）连接上基面（2）。

6.根据权利要求5所述的定位机构，其特征在于：所述下基面（3）与地面接触的一侧上设置有防滑垫。

7.一种焊接机器人，其特征在于：包括权利要求1-6任意一项所述的定位机构。

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