CN114769791B - 一种用于智能建造的焊接机械臂及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于智能建造的焊接机械臂及其焊接工艺，包括机械臂单元和设置在机械臂单元上的焊枪单元，还包括设置在机械臂单元上并用于将焊条跟换至焊枪单元上的上焊条单元，焊枪单元包括枪管、电极件以及驱使电极件移动的第一驱动件；本发明通过机械臂单元控制焊枪单元为垂直状态时，第一驱动件驱使电极件而解除对焊条的夹持，使得焊条自动从枪管脱落，同时通过焊条排列在倾斜的焊条槽体上，当机械臂单元控制焊枪单元水平且同轴于焊条槽体最底一根焊条时，通过第二驱动件驱使推块移动，实现焊条的自动更换，有效避免手动更换焊条而影响整体焊接效率。

Description

一种用于智能建造的焊接机械臂及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于智能建造的焊接机械臂及其焊接工艺。

背景技术

电弧焊，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的。其中，焊条电弧焊操作方便、适应性强、适用于不同钢种、各种位置和各种结构的焊接，因此，广泛应用于工业生产中，占焊接生产总量的60%以上。

现有的电弧焊大多采用手工操作，劳动强度大，效率低，因此市场上出现基于机械臂的电弧焊，其结构通常包括机械臂以及设置在机械臂端的焊枪，其效率高，而且不需手动操作，有效避免一些安全问题。

在焊接过程中，电弧焊的焊条产生消耗，因此需要更换焊条。但是，现有机械臂的电弧焊都是手动更换焊条，从而影响整个焊接效率。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种用于智能建造的焊接机械臂及其焊接工艺，能够有效地解决现有技术现有机械臂的电弧焊都是手动更换焊条，从而影响整个焊接效率的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于智能建造的焊接机械臂，包括机械臂单元和设置在机械臂单元上的焊枪单元，还包括设置在机械臂单元上并用于将焊条更换至焊枪单元上的上焊条单元，所述焊枪单元包括枪管、电极件以及驱使电极件移动的第一驱动件，所述上焊条单元包括倾斜设置并可依次排列焊条的焊条槽体、推块和第二驱动件；其中，当机械臂单元控制焊枪单元为垂直状态时，第一驱动件驱使电极件移动而解除对焊条的夹持，则焊条从枪管脱落；当机械臂单元控制焊枪单元为同轴于焊条槽体最底一根焊条时，第二驱动件驱使推块移动，将焊条槽体最底一根焊条推向枪管后，第一驱动件再驱使电极件将焊条夹持在枪管上。

更进一步地，所述电极件包括支板和与支板滑动连接的电极板，所述支板与电极板之间设置有第一弹性件。

更进一步地，所述电极板滑动在枪管内，且电极板面向枪管一侧设置有V型槽。

更进一步地，所述上焊条单元还包括将不同型号的焊条放入焊条槽体内的选焊条机构。

更进一步地，所述选焊条机构包括筒体和转动连接在筒体内的转条体，所述筒体面向焊条槽体一侧开设有出口，所述转条体包括多组用于存放不同型号焊条的存放腔，所述存放腔面向筒体内壁一侧开设有对应型号焊条尺寸的条缝口。

更进一步地，所述选焊条机构还包括设置在出口与焊条槽体之间的分条辊，所述分条辊用于将从条缝口落出的焊条依次放入焊条槽体上。

更进一步地，所述分条辊包括辊体，辊体外侧壁开设有多组条槽。

更进一步地，所述选焊条机构还包括固定在转条体端部的调节盘，所述调节盘侧壁设置有分别对应不同型号焊条的弧面，所述分条辊还包括转动在辊体两端的端架，其中，通过弧面与端架接触配合，当转条体转动时，条槽与条缝口之间间距分别对应不同型号焊条的尺寸。

更进一步地，所述端架分别滑动在筒体外侧，所述筒体外侧设置有对端架弹性作用的第二弹性件。

一种用于智能建造的焊接机械臂的焊接工艺，所述焊接工艺根据上述的一种用于智能建造的焊接机械臂，所述焊接工艺包括如下步骤：

S1、依次将不同型号焊条分别放入不同的存放腔内；

S2、控制电动导轨，使得机械臂单元移动至对应型号焊条回收篮处，再通过机械臂单元控制焊枪单元为垂直于回收篮上方，再控制第一驱动件驱使电极件移动而解除对焊条的夹持，焊条落入于回收篮内；

S3、转动转条体，使得所要更换型号焊条的存放腔转动至出口处；

S4、再转动分条辊，使得所要更换型号焊条转落至焊条槽体上，该型号焊条滚落至焊条槽体倾斜底部内；

S5、通过机械臂单元控制焊枪单元移动至与焊条槽体上的焊条同轴，再通过第二驱动件驱使推块移动，将焊条推向枪管后，第一驱动件再驱使电极件将焊条夹持在枪管上，之后，通过机械臂单元控制焊枪单元进行焊接。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过机械臂单元控制焊枪单元为垂直状态时，第一驱动件驱使电极件而解除对焊条的夹持，使得焊条自动从枪管脱落，同时通过焊条排列在倾斜的焊条槽体上，当机械臂单元控制焊枪单元水平且同轴于焊条槽体最底一根焊条时，通过第二驱动件驱使推块移动，实现焊条的自动更换，有效避免手动更换焊条而影响整体焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的焊接工艺流程图；

图2为本发明的整体立体结构示意图；

图3为本发明的焊枪单元与焊条连接结构示意图；

图4为本发明的焊枪单元爆炸结构示意图；

图5为本发明的部分上焊条单元第一视角结构示意图；

图6为本发明的部分上焊条单元第二视角结构示意图；

图7为本发明的部分上焊条单元爆炸结构示意图；

图8为本发明的部分上焊条单元截面结构示意图；

图9为本发明的图8中A处放大结构示意图；

图中的标号分别代表：100、机械臂单元；11、旋转座；12、机械臂；13、电动导轨；200、焊枪单元；1、枪管；101、夹持槽；102、限位块；2、电极件；201、支板；202、电极板；203、第一弹性件；3、第一驱动件；300、焊条；400、上焊条单元；4、焊条槽体；401、槽板；402、侧板；403、钩槽；404、槽缝；5、推块；6、第二驱动件；7、筒体；701、出口；702、筒中壳；703、筒端壳；704、壳缺口；705、端盖；706、进口；707、支架；8、转条体；801、存放腔；802、条缝口；803、转运架；804、弧盖；805、长圆口；9、分条辊；901、辊体；902、条槽；903、端架；904、第二弹性件；905、滚轮；906、第四驱动件；907、第二导杆；10、调节盘；1001、弧面；14、支撑架；15、第三驱动件；16、连接架；17、枪架；18、固定环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

本实施例的一种用于智能建造的焊接机械臂，参照图2-9：包括机械臂单元100和设置在机械臂单元100上的焊枪单元200，还包括设置在机械臂单元100上并用于将焊条300更换至焊枪单元200上的上焊条单元400。

具体的，机械臂单元100包括旋转座11和安装在旋转座11顶侧（以图1为参考方向，下同）的机械臂12，通过旋转座11带动机械臂12的转动，实现机械臂12的6轴方向运动，同时在旋转座11底侧设置有电动导轨13，使得旋转座11能沿电动导轨13方向移动，进而使得机械臂12能在多个工位进行运作。

焊枪单元200包括枪管1、电极件2以及驱使电极件2移动的第一驱动件3；其中，枪管1底侧固定有枪架17，枪架17通过固定环18固定在机械臂12的臂端，枪管1底侧开设有延伸至枪架17的夹持槽101。

电极件2滑动在夹持槽101内，且第一驱动件3固定安装在夹持槽101内，用于带动电极件2上下移动；其中，第一驱动件3选择直动式电磁铁，其响应快，能快速带动电极件2松开焊条300。

电极件2包括支板201和电极板202，电极板202通过第一导杆与支板201滑动连接，且在第一导杆外侧套设有位于支板201与电极板202之间的第一弹性件203，通过第一弹性件203对电极板202的弹性作用，使得电极板202将不同尺寸型号的焊条300夹持在夹持槽101内；其中，电极板202通过导线与电弧焊机（图未示出）电性连接，且电极板202上下呈V型槽，进而保证每根更换的焊条300夹持处于枪管1的同一位置，提高焊接的准确性；同时在夹持槽101一端设置有限位块102，用于限制焊条300深入夹持槽101内的长度，在后续更换焊条300时，保证每根更换的焊条300夹持长度一致。

上焊条单元400包括焊条槽体4、推块5和第二驱动件6，还包括支撑架14；其中，支撑架14固定在旋转座11顶侧，焊条槽体4倾斜固定在支撑架14上，推块5滑动在焊条槽体4倾斜底部，第二驱动件6选择气缸，用于带动推块5的移动。

将焊条300依次排列在倾斜的焊条槽体4上，当机械臂单元100控制焊枪单元200为垂直状态时，第一驱动件3驱使电极件2向枪架17方向移动，使得解除对焊条300的夹持，则焊条300从枪管1脱落；之后，机械臂单元100控制焊枪单元200水平且同轴于焊条槽体4最底一根焊条300时，第二驱动件6驱使推块5移动，将焊条槽体4最底一根焊条300推向枪管1，再通过第一驱动件3再驱使电极件2将焊条300夹持在枪管1上，实现焊条300的自动更换，有效避免手动更换焊条300而影响整体焊接效率。

由于倾斜的焊条槽体4，使得当焊条槽体4最底一根焊条300更换至枪管1上后，并当第二驱动件6驱使推块5复位后，使得焊条槽体4内的焊条自动向下移动而“补位”至焊条槽体4倾斜底部内，进而便于连续焊条300的更换。

其中，焊条槽体4包括槽板401，槽板401上侧分别对称设置有侧板402，实现对焊条300的限位，并在槽板401倾斜底部设置有钩槽403，用于对位于焊条槽体4最底一根焊条300进行限位和导向，同时在钩槽403上开设槽缝404，供连接推块5与第二驱动件6的连接架16穿入钩槽403。

同时在机械臂单元100的左侧，还设置有用于回收不同型号焊条300的回收篮（图未示出）。

本技术方案中，上焊条单元400还包括将不同型号的焊条300放入焊条槽体4内的选焊条机构。

具体的，选焊条机构包括筒体7和转动连接在筒体7内的转条体8；其中，筒体7固定在支撑架14上，筒体7包括筒中壳702，筒中壳702下侧壁分别开设有出口701，转条体8包括转运架803，转运架803转动在筒中壳702内，其包括多组用于存放不同型号焊条300的存放腔801，且每组存放腔801面向筒中壳702内壁一侧分别开设有对应型号焊条300尺寸的条缝口802。

选焊条机构还包括驱动转条体8转动的第三驱动件15，具体选择伺服电机；本技术方案中，存放腔801具体为扇形结构，且条缝口802尺寸远大于任何一种型号焊条300的尺寸；通过控制第三驱动件15带动转运架803转动，将对应型号焊条300的存放腔801转动至出口701处，则使得存放腔801内的焊条300通过条缝口802与出口701落至焊条槽体4上，从而实现自动将焊条放入焊条槽体4上。

为便于将焊条300放入存放腔801内，筒中壳702上侧开设有进口706，存放腔801面向筒中壳702一侧分别转动连接有对称的弧盖804；通过在进口706处，打开弧盖804，实现焊条300放入存放腔801内；其中，弧盖804上开设有便于打开弧盖804的长圆口805，且弧盖804上分别开设有半条缝口；同时出口701尺寸小于弧盖804的尺寸，从而避免弧盖804在出口701处打开。

选焊条机构还包括设置在出口701与焊条槽体4之间的分条辊9，分条辊9用于将从条缝口802落出的焊条300依次放入焊条槽体4上。

具体的，分条辊9包括辊体901和两组端架903，辊体901转动连接在两组端架903之间，且辊体901外侧壁开设有多组条槽902，条槽902与条缝口802之间的间距恰好能容纳一根焊条300。

分条辊9还包括安装在其中一组端架903侧壁上的第四驱动件906，具体选择伺服电机；通过第四驱动件906带动辊体901的转动，当条槽902不与条缝口802对应时，此时位于存放腔801内的焊条300无法落出条缝口802；当条槽902与条缝口802对应时，焊条300可落在条槽902上，并通过辊体901的转动，使得焊条300依次放入焊条槽体4上，避免焊条300层叠在焊条槽体4上而影响焊条300的更换。

为匹配不同型号的焊条300所对应的条槽902与条缝口802之间的间距，选焊条机构还包括固定在转条体8端部的调节盘10。

具体的，筒中壳702两端还固定有筒端壳703，筒端壳703底部开设有壳缺口704，并在筒端壳703端部均固定安装有端盖705，从而便于转条体8和调节盘10的组装。其中，第三驱动件15固定安装在其中一组端盖705上。

同时，两组端架903滑动在筒体7底部；具体的，端架903顶侧均固定有第二导杆907，在端盖705上均固定安装有与第二导杆907滑动配合的支架707，第二导杆907外侧还套设有第二弹性件904，用于对端架903进行弹性作用。

调节盘10圆周侧壁分别设置有对应不同型号焊条300的弧面1001，弧面1001与端架903接触配合；具体的，每组弧面1001所对应的半径不同，即直径粗的焊条300所对应的弧面1001半径大，相应的，直径细的焊条300所对应的弧面1001半径小；从而，当对应不同型号焊条300的存放腔801与出口701对应时，所对应的弧面1001与端架903接触，从而调节条槽902与条缝口802之间间距，使得其间距与对应型号焊条300的尺寸匹配。

本实施例还提供了一种用于智能建造的焊接机械臂的焊接工艺，焊接工艺根据上述的一种用于智能建造的焊接机械臂，焊接工艺包括如下步骤：

S1、依次将不同型号焊条300分别放入不同的存放腔801内；

S2、控制电动导轨，使得机械臂单元100移动至对应型号焊条300回收篮处，再通过机械臂单元100控制焊枪单元200为垂直于回收篮上方，再控制第一驱动件3驱使电极件2移动而解除对焊条300的夹持，焊条300落入于回收篮内；

S3、转动转条体8，使得所要更换型号焊条300的存放腔801转动至出口701处；

S4、再转动分条辊9，使得所要更换型号焊条300转落至焊条槽体4上，该型号焊条300滚落至焊条槽体4倾斜底部内；

S5、通过机械臂单元100控制焊枪单元200移动至与焊条槽体4上的焊条300同轴，再通过第二驱动件6驱使推块5移动，将焊条推向枪管1后，第一驱动件3再驱使电极件2将焊条300夹持在枪管1上，之后，通过机械臂单元100控制焊枪单元200进行焊接。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于智能建造的焊接机械臂，包括机械臂单元（100）和设置在机械臂单元（100）上的焊枪单元（200），其特征在于：还包括设置在机械臂单元（100）上并用于将焊条（300）更换至焊枪单元（200）上的上焊条单元（400），所述焊枪单元（200）包括枪管（1）、电极件（2）以及驱使电极件（2）移动的第一驱动件（3），所述上焊条单元（400）包括倾斜设置并可依次排列焊条（300）的焊条槽体（4）、推块（5）和第二驱动件（6）；

所述上焊条单元（400）还包括将不同型号的焊条（300）放入焊条槽体（4）内的选焊条机构；

所述选焊条机构包括筒体（7）和转动连接在筒体（7）内的转条体（8），所述筒体（7）面向焊条槽体（4）一侧开设有出口（701），所述转条体（8）包括多组用于存放不同型号焊条（300）的存放腔（801），所述存放腔（801）面向筒体（7）内壁一侧开设有对应型号焊条（300）尺寸的条缝口（802）；

所述选焊条机构还包括设置在出口（701）与焊条槽体（4）之间的分条辊（9），所述分条辊（9）用于将从条缝口（802）落出的焊条（300）依次放入焊条槽体（4）上；

其中，当机械臂单元（100）控制焊枪单元（200）为垂直状态时，第一驱动件（3）驱使电极件（2）移动而解除对焊条（300）的夹持，则焊条（300）从枪管（1）脱落；当机械臂单元（100）控制焊枪单元（200）为同轴于焊条槽体（4）最底一根焊条（300）时，第二驱动件（6）驱使推块（5）移动，将焊条槽体（4）最底一根焊条（300）推向枪管（1）后，第一驱动件（3）再驱使电极件（2）将焊条（300）夹持在枪管（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述电极件（2）包括支板（201）和与支板（201）滑动连接的电极板（202），所述支板（201）与电极板（202）之间设置有第一弹性件（203）。

3.根据权利要求2所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述电极板（202）滑动在枪管（1）内，且电极板（202）面向枪管（1）一侧设置有V型槽。

4.根据权利要求1所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述分条辊（9）包括辊体（901），辊体（901）外侧壁开设有多组条槽（902）。

5.根据权利要求4所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述选焊条机构还包括固定在转条体（8）端部的调节盘（10），所述调节盘（10）侧壁设置有分别对应不同型号焊条（300）的弧面（1001），所述分条辊（9）还包括转动在辊体（901）两端的端架（903），其中，通过弧面（1001）与端架（903）接触配合，当转条体（8）转动时，条槽（902）与条缝口（802）之间间距分别对应不同型号焊条（300）的尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述端架（903）分别滑动在筒体（7）外侧，所述筒体（7）外侧设置有对端架（903）弹性作用的第二弹性件（904）。

7.一种用于智能建造的焊接机械臂的焊接工艺，所述焊接工艺根据权利要求1所述的一种用于智能建造的焊接机械臂，其特征在于，所述焊接工艺包括如下步骤：

S1、依次将不同型号焊条（300）分别放入不同的存放腔（801）内；

S2、控制电动导轨，使得机械臂单元（100）移动至对应型号焊条（300）回收篮处，再通过机械臂单元（100）控制焊枪单元（200）为垂直于回收篮上方，再控制第一驱动件（3）驱使电极件（2）移动而解除对焊条（300）的夹持，焊条（300）落入于回收篮内；

S3、转动转条体（8），使得所要更换型号焊条（300）的存放腔（801）转动至出口（701）处；

S4、再转动分条辊（9），使得所要更换型号焊条（300）转落至焊条槽体（4）上，该型号焊条（300）滚落至焊条槽体（4）倾斜底部内；

S5、通过机械臂单元（100）控制焊枪单元（200）移动至与焊条槽体（4）上的焊条（300）同轴，再通过第二驱动件（6）驱使推块（5）移动，将焊条推向枪管（1）后，第一驱动件（3）再驱使电极件（2）将焊条（300）夹持在枪管（1）上，之后，通过机械臂单元（100）控制焊枪单元（200）进行焊接。

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