CN114871659A - 一种汽车装配用自动化焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种汽车装配用自动化焊接机械手，包括设有高度调整装置的底座，高度调整装置上侧设第一倾角调整装置，第一倾角调整装置的输出端设有周向转角调整装置，周向转角调整装置的输出端的中心轴与第一倾角调整装置的输出端的中心轴垂直，周向转角调整装置的输出端设有第二倾角调整装置，第二倾角调整装置的输出端的中心轴与周向转角调整装置的输出端的中心轴垂直，第二倾角调整装置的输出端设伸缩装置，伸缩装置的输出端设夹持座，夹持座上设焊钳；焊钳上内嵌测量装置。本发明能兼顾到多个焊接工位的焊接需求，满足多工位互换的多姿态作业要求，操作简单，结构可靠，提高了工人的工作效率，实用性强，值得推广。

Description

一种汽车装配用自动化焊接机械手

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种汽车装配用自动化焊接机械手。

背景技术

汽车是各种零部件的有机组合体，汽车生产的最后一道工序必定是装配，否则各种零部件无法组合在一起并发挥应有的功能。所谓装配，其实就是将各种零部件、合件或总成按规定的技术条件和质量要求联接组合成完整产品的生产过程，也可称为“使各种零件部件、合件或总成具有规定的相互位置关系的工艺过程”。

在装配产线上装配时，经常需要进行焊接作业，但是目前的焊接作业一部分使用人工完成，另一部分采用固定在作业位的焊接机完成，使得整体的作业灵活性差，不能满足多工位互换的多姿态作业要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种汽车装配用自动化焊接机械手，以便解决上述提出的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种汽车装配用自动化焊接机械手，包括底座，所述底座上设置有高度调整装置，所述高度调整装置的上侧设置有第一倾角调整装置，所述第一倾角调整装置的输出端设置有周向转角调整装置，所述周向转角调整装置的输出端的中心轴与所述第一倾角调整装置的输出端的中心轴垂直，所述周向转角调整装置的输出端设置有第二倾角调整装置，所述第二倾角调整装置的倾角调整平面与所述第一倾角调整装置的倾角调整平面垂直，所述第二倾角调整装置的输出端的中心轴与所述周向转角调整装置的输出端的中心轴垂直，所述第二倾角调整装置的输出端设置有伸缩装置，所述伸缩装置的输出端设置有夹持座，所述夹持座上设置有焊钳；所述焊钳上内嵌有用于检测焊接位置点与焊钳之间的距离的测量装置，所述测量装置、高度调整装置、第一倾角调整装置、周向转角调整装置、第二倾角调整装置、伸缩装置和焊钳与设置在底座上的控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

进一步的，所述第一倾角调整装置包括与所述高度调整装置的顶头固定连接的第一舵机，所述第一舵机的输出轴水平设置且在其上套装固定安装块。

进一步的，所述周向转角调整装置包括与所述安装块固定连接的电动分度盘，所述电动分度盘上均布设置有多个夹持结构。

进一步的，所述第二倾角调整装置包括与所述夹持结构固定连接的第二舵机，所述第二舵机的输出轴水平设置且在其上套装有连接套，伸缩装置的一端与所述连接套固定连接。

进一步的，所述夹持座和伸缩装置之间设置有用于调整所述焊钳的使用角度的调整装置。

进一步的，所述调整装置包括与伸缩装置的顶头固定的第三舵机，所述第三舵机的输出轴与所述伸缩装置的中心线同轴，所述夹持座设置在所述第三舵机的输出轴上。

进一步的，还包括用于调整所述焊钳的位置的微位移调整装置，所述微位移调整装置设置在所述夹持座和所述第三舵机之间。

进一步的，所述微位移调整装置包括：

直线电机，其固定件与安装板固定，所述安装板与所述第三舵机的输出轴垂直且与所述安装板固定；

架体，包括与直线电机的移动件固定的板体，所述板体的一侧垂直固定框体，所述板体的另一侧对称设置有两个座体一；

两个连杆一，一端与所述框体铰接，另一端与所述夹持座铰接；

两个连杆二，位于所述连杆一的下侧，一端与所述座体对应铰接，另一端与所述夹持座铰接，两个连杆二之间架设有连杆三，所述连杆三上设置有座体二；

液压缸，一端与所述框体铰接，另一端与所述座体二铰接。

进一步的，所述夹持座包括依次首尾固定连接的第一板、第二板和第三板，所述第一板和第三板平行，所述第一板和第二板垂直，连杆一、连杆二分别与所述第二板铰接，所述第一板和第三板上分别穿设有两个紧定螺钉，紧定螺钉相对的一端各设置有一个用于固定焊钳的弧形板。

进一步的，所述弧形板有多个不同大小的规格，所述弧形板与所述紧定螺钉可拆卸式连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种汽车装配用自动化焊接机械手，能兼顾到多个焊接工位的焊接需求，满足多工位互换的多姿态作业要求，操作简单，结构可靠，提高了工人的工作效率，实用性强，值得推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构的主视图；

图3为本发明的局部结构的俯视图。

具体实施方式

本发明提供了一种汽车装配用自动化焊接机械手，下面结合图1到图3的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种汽车装配用自动化焊接机械手，包括底座1，底座1上设置有用于调整执行端的高度的高度调整装置2，高度调整装置2的上侧设置有用于实现执行端绕水平面前后转动的第一倾角调整装置。具体的，高度调整装置2可以用气缸、液压缸或者多级液压缸中的其中一种来实现，可以将气缸、液压缸或者多级液压缸的缸体与底座1垂直固定，在气缸、液压缸或者多级液压缸的活塞杆的端部设置第一倾角调整装置。当气缸、液压缸或者多级液压缸的活塞杆伸出的时候，执行端的高度变大，当气缸、液压缸或者多级液压缸的活塞杆收回的时候，执行端的高度变小。

具体的，第一倾角调整装置包括与高度调整装置2的顶头固定连接的第一舵机3，第一舵机3的输出轴水平设置且在其上套装固定安装块4。在具体结构实现的时候，可以在气缸、液压缸或者多级液压缸的活塞杆的端部固定第一舵机3。

其中，第一舵机3可以选用MG995或者MG996R型舵机，以方便实现在第一舵机3的输出轴的周向的一定角度范围内的转动。

第一舵机3的输出轴上设置有周向转角调整装置，周向转角调整装置的输出端的中心轴与第一舵机3的输出轴垂直。

具体的，周向转角调整装置包括与安装块4固定连接的电动分度盘5，电动分度盘5可用于实现360度方向上的精确分度和定位，带动焊钳10移动到多个焊接工位上，满足多工位互换的多姿态作业要求。此外，在电动分度盘5上均布设置有多个夹持结构，夹持结构可以用多个压板结构来实现。

夹持结构上装夹有第二倾角调整装置，第二倾角调整装置的倾角调整平面与第一倾角调整装置的倾角调整平面垂直，第二倾角调整装置的输出端的中心轴与周向转角调整装置的输出端的中心轴垂直，第二倾角调整装置的输出端设置有伸缩装置7。

优选的，第二倾角调整装置包括与夹持结构固定连接的第二舵机6，第二舵机6的输出轴水平设置且在其上套装有连接套，伸缩装置7的一端与连接套固定连接。

其中，第二舵机6也可以选用MG995或者MG996R型舵机，以方便实现在第二舵机6的输出轴的周向的一定角度范围内的转动。

具体的，伸缩装置7也可以用气缸、液压缸或者多级液压缸中的其中一种来实现。

在伸缩装置7的输出端设置有夹持座，夹持座上设置有焊钳10；焊钳10上内嵌有用于检测焊接位置点与焊钳10之间的距离的测量装置，具体的，测量装置可以优选为红外线测距传感器，型号优选为夏普GP2Y0A21YK0F，可在焊钳10上内嵌多个红外线测距传感器，组成对位置准确定位的检测组。

测量装置、高度调整装置2、第一倾角调整装置、周向转角调整装置、第二倾角调整装置、伸缩装置7和焊钳10与设置在底座1上的控制器电连接，控制器通过控制开关与供电电源电连接。

优选的，控制器可以选择为单片机，单片机的型号优选为西门子S7-400。

其中，红外线测距传感器用于测量焊接位置点与焊钳10之间的距离，并将测量到的信号传送给控制器进行处理，控制器将接收到的信号进行融合消噪处理，然后分析出焊接位置点的相对坐标，并进行分解后，发送相应的控制指令分别给高度调整装置2、第一倾角调整装置、周向转角调整装置、第二倾角调整装置和伸缩装置7，以使得焊钳10准确定位在焊接位置点上进行焊接。

优选的，夹持座和伸缩装置7之间设置有用于调整焊钳10的使用角度的调整装置。调整装置包括与伸缩装置7的顶头固定的第三舵机8，第三舵机8的输出轴与伸缩装置7的中心线同轴，夹持座设置在第三舵机8的输出轴上。

将本发明提供的装置放置在控制坐标系内进行说明，其中，高度调整装置2用于调整焊钳10在Z轴方向上的位置，第一倾角调整装置用第一舵机3实现，第一舵机3转动的时候，带动焊钳10在围绕X轴的方向上转动，相当于是A轴，周向转角调整装置用电动分度盘5实现，周向转角调整装置带动焊钳10围绕偏置Z轴一定距离的Z’轴的方向上转动，相当于是C’轴，而周向转角调整装置上方的第二倾角调整装置用第二舵机6实现，其实现的是带动焊钳10围绕Y’轴的方向上转动，相当于是B’轴，伸缩装置7用于调整焊钳10在X’轴的方向上的位置，调整装置用于焊钳10的尖端的使用角度的单独调整，其主要用第三舵机8实现，第三舵机8带动焊钳10在围绕X’轴的方向上转动，相当于是A’轴，多个结构的复合作用，使得本装置可以实现改变焊钳10的作用点的目的，能兼顾到多个焊接工位的焊接需求，满足多工位互换的多姿态作业要求。

实施例2

为了方便对焊钳10的位置进行微调整，基于实施例1的技术基础，在装置上设置了用于调整焊钳10的位置的微位移调整装置9，微位移调整装置9设置在夹持座和第三舵机8之间。

微位移调整装置9的结构包括直线电机，直线电机的固定件与安装板固定，安装板与第三舵机8的输出轴垂直且与安装板固定，直线电机的移动件与架体903固定。

具体的，如图2和图3所示，架体903包括与直线电机的移动件固定的板体，板体的一侧垂直固定框体，板体的另一侧对称设置有两个座体一。框体与两个连杆一902的一端铰接，两个连杆一902的另一端与夹持座铰接。在连杆一902的下侧有两个连杆二901，两个连杆二901的一端与座体对应铰接，另一端与夹持座铰接，两个连杆二901之间架设有连杆三，连杆三上设置有座体二。连杆一902和连杆二901之间有一个倾斜设置的液压缸904，液压缸904的一端与框体铰接，另一端与座体二铰接。

当液压缸904的活塞杆伸出的时候，可以压迫连杆二901和连杆一902围绕其与架体903的铰接点转动，从而使得焊钳10的位置点下降，当液压缸904的活塞杆收回的时候，可以压迫连杆二901和连杆一902围绕其与架体903的铰接点反向转动，从而使得焊钳10的位置点上升。

其中，直线电机可以实现其中一个方向上的微移动控制，液压缸904的作用下，可以实现另一个方向上的微移动控制，这两个方向垂直，在其协同作用下，实现一个二维平面上的运动的复合，使得焊钳10的位置可以实现微调整。

实施例3

为了方便更换不同规格和功率的焊钳10，基于实施例1的技术基础，将夹持座的结构设置为：包括依次首尾固定连接整体呈U型的第一板、第二板和第三板，第一板和第三板平行，第一板和第二板垂直，连杆一902、连杆二901分别与第二板铰接，在第一板和第三板上分别穿设有两个紧定螺钉，紧定螺钉相对的一端各设置有一个用于固定焊钳10的弧形板。

优选的，弧形板有多个不同大小的规格，以方便适应不同功率和规格的焊钳10，弧形板与紧定螺钉可拆卸式连接，以方便快速更换。

本发明提供的一种汽车装配用自动化焊接机械手，能兼顾到多个焊接工位的焊接需求，满足多工位互换的多姿态作业要求，操作简单，结构可靠，提高了工人的工作效率，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设置有高度调整装置(2)，所述高度调整装置(2)的上侧设置有第一倾角调整装置，所述第一倾角调整装置的输出端设置有周向转角调整装置，所述周向转角调整装置的输出端的中心轴与所述第一倾角调整装置的输出端的中心轴垂直，所述周向转角调整装置的输出端设置有第二倾角调整装置，所述第二倾角调整装置的倾角调整平面与所述第一倾角调整装置的倾角调整平面垂直，所述第二倾角调整装置的输出端的中心轴与所述周向转角调整装置的输出端的中心轴垂直，所述第二倾角调整装置的输出端设置有伸缩装置(7)，所述伸缩装置(7)的输出端设置有夹持座，所述夹持座上设置有焊钳(10)；所述焊钳(10)上内嵌有用于检测焊接位置点与焊钳(10)之间的距离的测量装置，所述测量装置、高度调整装置(2)、第一倾角调整装置、周向转角调整装置、第二倾角调整装置、伸缩装置(7)和焊钳(10)与设置在底座(1)上的控制器电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述第一倾角调整装置包括与所述高度调整装置(2)的顶头固定连接的第一舵机(3)，所述第一舵机(3)的输出轴水平设置且在其上套装固定安装块(4)。

3.根据权利要求2所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述周向转角调整装置包括与所述安装块(4)固定连接的电动分度盘(5)，所述电动分度盘(5)上均布设置有多个夹持结构。

4.根据权利要求3所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述第二倾角调整装置包括与所述夹持结构固定连接的第二舵机(6)，所述第二舵机(6)的输出轴水平设置且在其上套装有连接套，伸缩装置(7)的一端与所述连接套固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述夹持座和伸缩装置(7)之间设置有用于调整所述焊钳(10)的使用角度的调整装置。

6.根据权利要求4所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述调整装置包括与伸缩装置(7)的顶头固定的第三舵机(8)，所述第三舵机(8)的输出轴与所述伸缩装置(7)的中心线同轴，所述夹持座设置在所述第三舵机(8)的输出轴上。

7.根据权利要求6所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，还包括用于调整所述焊钳(10)的位置的微位移调整装置(9)，所述微位移调整装置(9)设置在所述夹持座和所述第三舵机(8)之间。

8.根据权利要求7所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述微位移调整装置(9)包括：

直线电机，其固定件与安装板固定，所述安装板与所述第三舵机(8)的输出轴垂直且与所述安装板固定；

架体(903)，包括与直线电机的移动件固定的板体，所述板体的一侧垂直固定框体，所述板体的另一侧对称设置有两个座体一；

两个连杆一(902)，一端与所述框体铰接，另一端与所述夹持座铰接；

两个连杆二(901)，位于所述连杆一(902)的下侧，一端与所述座体对应铰接，另一端与所述夹持座铰接，两个连杆二(901)之间架设有连杆三，所述连杆三上设置有座体二；

液压缸(904)，一端与所述框体铰接，另一端与所述座体二铰接。

9.根据权利要求8所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述夹持座包括依次首尾固定连接的第一板、第二板和第三板，所述第一板和第三板平行，所述第一板和第二板垂直，连杆一(902)、连杆二(901)分别与所述第二板铰接，所述第一板和第三板上分别穿设有两个紧定螺钉，紧定螺钉相对的一端各设置有一个用于固定焊钳(10)的弧形板。

10.根据权利要求9所述的一种汽车装配用自动化焊接机械手，其特征在于，所述弧形板有多个不同大小的规格，所述弧形板与所述紧定螺钉可拆卸式连接。

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