CN116079195B - 一种末端执行器及弧焊机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种末端执行器及弧焊机器人，涉及焊接加工技术领域，所述末端执行器包括执行器主体、设置在执行器主体一端的焊嘴和分布在所述焊嘴四周的喷气孔；所述执行器主体包括分路机构、进气管道和若干个输气管道，所述分路机构上设置有若干个分路管道；所述进气管道的一端与所述喷气孔连通，所述进气管道的另一端基于所述分路机构的分路管道连接着所述输气管道。所述末端执行器通过设置分路机构，减少了分路机构和弧焊机器人之间的冗长管道设计，降低管道打结或管道与弧焊机器人互相干涉的风险，提高所述弧焊机器人弧焊加工的可靠性。

Description

一种末端执行器及弧焊机器人

技术领域

本发明涉及焊接加工技术领域，具体涉及一种末端执行器及弧焊机器人。

背景技术

弧焊机器人是指用于进行自动弧焊的工业机器人，可以在计算机的控制下实现连续轨迹控制和点位控制，还可以利用直线插补和圆弧插补功能焊接完成直线及圆弧状的空间焊缝焊接操作，具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性等特点。

目前的弧焊机器人一般依靠外部供气设备提供保护气体，以满足弧焊机器人进行焊接的需求，对于不同的焊接任务和焊接对象，需要弧焊机器人切换不同的焊接方式，同时需要切换不同的供气设备进行保护气体的切换，由于现有的气体分路机构一般固定设置在供气设备和弧焊机器人之间，气体分路机构和弧焊机器人之间通过管道连接，在弧焊机器人执行焊接工作时，弧焊机器人的操作动作容易对管道进行牵扯，需要对管道进行冗长设计，但是这种冗长设计的管道在使用过程中容易出现管道打结或管道与弧焊机器人相互干涉的情况，影响弧焊机器人弧焊加工的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种末端执行器及弧焊机器人，所述末端执行器通过设置分路机构，减少了分路机构和弧焊机器人之间的冗长管道设计，降低管道打结或管道与弧焊机器人互相干涉的风险，提高所述弧焊机器人弧焊加工的可靠性。

本发明提供了一种末端执行器，所述末端执行器包括执行器主体、设置在执行器主体一端的焊嘴和分布在所述焊嘴四周的喷气孔；

所述执行器主体包括分路机构、进气管道和若干个输气管道，所述分路机构上设置有若干个分路管道；

所述进气管道的一端与所述喷气孔连通，所述进气管道的另一端基于所述分路机构的分路管道连接着所述输气管道。

进一步的，所述喷气孔的位置设置有活动气塞，所述活动气塞为常闭状态。

进一步的，若干所述喷气孔沿所述焊嘴的圆周方向均匀排布，且任一所述喷气孔的喷气方向朝向所述焊嘴位置。

进一步的，所述分路机构包括驱动件、摆动杆和弧形板；

所述驱动件的输出端连接着所述摆动杆的一端，所述摆动杆的另一端连接着所述弧形板。

进一步的，所述弧形板上设置有若干个分路管道，若干个所述分路管道与若干个所述输气管道一一对应连接；

所述进气管道基于所述分路管道与若干个所述输气管道的其中一个输气管道连接。

本发明还提供了一种弧焊机器人，所述弧焊机器人包括转动底座、第一臂和第二臂，所述转动底座上设置有连接部，所述第一臂的一端铰接在所述转动底座上，所述第二臂的一端铰接在所述第一臂的另一端上，所述第二臂的另一端设置有所述末端执行器。

进一步的，所述第二臂的另一端设置有球型连接部，所述末端执行器基于所述球型连接部设置在所述第二臂的另一端上。

进一步的，所述第二臂上设置有焊条输送机构，所述焊条输送机构包括输料槽和齿轮输送组件；

所述齿轮输送组件设置在所述输料槽外侧。

进一步的，所述齿轮输送组件包括第一齿轮组件和第二齿轮组件，所述第一齿轮组件和所述第二齿轮组件对称设置在所述输料槽的两侧；

所述第一齿轮组件包括第一驱动电机和第一传动皮带机构，所述第二齿轮组件包括第二驱动电机和第二传动皮带机构，所述第一驱动电机驱动连接着所述第一传动皮带机构。

进一步的，所述输料槽的两侧侧壁设置有开槽，所述第一传动皮带机构和所述第二传动皮带机构的一部分经过所述开槽延伸在所述输料槽内部。

本发明提供了一种末端执行器及弧焊机器人，所述末端执行器通过设置分路机构，减少了分路机构和弧焊机器人之间的冗长管道设计，降低管道打结或管道与弧焊机器人互相干涉的风险，提高所述弧焊机器人弧焊加工的可靠性。

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，显而易见的，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它的附图。

图1是本发明实施例中末端执行器的结构示意图；

图2是本发明实施例中分路机构的结构示意图；

图3是本发明实施例中弧形板的结构示意图；

图4是本发明实施例中弧焊机器人的结构示意图；

图5是本发明实施例中焊条输送机构的结构示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中末端执行器1的结构示意图，所述末端执行器1包括执行器主体、设置在执行器主体一端的焊嘴11和分布在所述焊嘴11四周的喷气孔12；所述执行器主体包括分路机构2、进气管道22和若干个输气管道，所述分路机构2上设置有若干个分路管道；所述进气管道22的一端与所述喷气孔12连通，所述进气管道22的另一端基于所述分路机构2的分路管道连接着所述输气管道。

具体的，所述喷气孔12的位置设置有活动气塞，所述活动气塞为常闭状态，当所述末端执行器1处于空闲状态时，所述活动气塞可以将所述喷气孔12关闭，避免保护气体从所述喷气孔泄露到外部环境中，造成对环境的污染，当所述末端执行器1进行焊接操作时，所述保护气体可以在加压状态下开启所述活动气塞，使得保护气体从所述喷气孔排出到焊接位置中。

进一步的，所述输气管道连接着外部气源，通过外部气源为所述末端执行器1提供足够的保护气体，以满足末端执行器1的工作需求，所述外部气源能够进行增压操作，即提高保护气体的气压，使得保护气体经过所述进气管道22时，可以开启所述活动气塞，从而使得保护气体通过所述喷气孔向焊接位置喷气，从而对焊接操作进行保护。

进一步的，若干所述喷气孔沿所述焊嘴11的圆周方向均匀排布，且任一所述喷气孔的喷气方向朝向所述焊嘴11位置，即保护气体经过所述喷气孔的喷射后可以在所述焊嘴11位置形成保护气流，从而实现对焊接操作的保护。

具体的，所述分路机构2包括驱动件26、摆动杆25和弧形板21，所述驱动件26的输出端连接着所述摆动杆25的一端，所述摆动杆25的另一端连接着所述弧形板21，所述弧形板21上设置有若干个分路管道，若干个所述分路管道与若干个所述输气管道一一对应连接，所述进气管道22基于所述分路管道与若干个所述输气管道的其中一个输气管道连接，所述驱动件26可以驱动所述摆动杆25转动，从而带动所述弧形板21转动，使得所述进气管道22可以通过所述弧形板21的分路管道与另外一个输气管道连接。

具体的，图2示出了本发明实施例中分路机构的结构示意图，在本实施例中，所述若干个输气管道包括第一输气管道23和第二输气管道24，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24的一端设置为弧形面，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24基于所述弧形面紧贴在所述弧形板21的一侧弧面上，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24可以与所述弧形板21上的其中一个分路管道连通。

进一步的，通过设置所述弧形面，使得所述弧形板21在摆动过程中，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24保持与所述弧形板21的接触。

进一步的，所述第一输气管道23、所述第二输气管道24和所述进气管道22的管口处设置有润滑油脂，所述润滑油脂可以降低所述第一输气管道23和第二输气管道24以及进气管道22与所述弧形板21之间的摩擦，从而提高所述弧形板21在所述第一输气管道23和第二输气管道24以及进气管道22之间的转动的便捷性。

具体的，所述弧形板21的外表面设置有弹性塑胶层，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24与所述进气管道22之间的距离略小于所述弧形板21的尺寸，即所述弧形板21设置在所述进气管道22和所述第一输气管道23以及第二输气管道24之间，所述弧形板21处于受压状态，使得所述第一输气管道23、第二输气管道24以及所述进气管道22能够紧密贴合在所述弧形板21的侧壁上，避免出现管道漏气的情况。

进一步的，在所述弧形板21转动时，所述第一输气管道23和第二输气管道24以及进气管道22可以基于润滑油脂提高弧形板21转动的流畅性，当所述弧形板21转动到位时，所述弧形板21可以基于表面的弹性塑胶层对所述第一输气管道23和第二输气管道24以及进气管道22挤压，从而提高所述第一输气管道23和第二输气管道24以及进气管道22和弧形板21之间的贴合紧密性，提高所述分路机构2的气密性。

具体的，所述驱动件26的输出端连接着所述摆动杆25的一端，所述驱动件26可以驱动所述摆动杆25沿预设的圆弧轨道摆动，所述摆动杆25的另一端连接着所述弧形板21的底部，即所述弧形板21设置在所述摆动杆25的顶部，使得所述弧形板21在摆动过程中，能够避免所述摆动杆25与所述输气管道发生碰撞等情况，从而降低所述分路机构2受损的风险。

进一步的，所述驱动件26可以为驱动电机，通过所述驱动电机带动所述摆动杆25转动，通过预设的程序可以调整所述摆动杆25的摆动和停止位置，从而实现不同输气管道的切换。所述驱动件26还可以为驱动气缸，通过所述驱动气缸调整所述摆动杆25的转动工作，通过设定的气缸动作驱动摆动杆25转动，使得摆动杆25能够满足不同输气管道的切换，能够提高所述摆动杆25切换输气管道的可靠性。

具体的，图3示出了本发明实施例中弧形板21的结构示意图，所述弧形板21内设置有第一分路管道211和第二分路管道212，所述第一分路管道211和所述第二分路管道212对称设置在所述弧形板21上，所述进气管道22的一端设置为弧形面，所述进气管道22的一端基于所述弧形面贴合在所述弧形板21的另一侧弧面上。

进一步的，当所述进气管道22与所述第一分路管道211的一端连通时，所述第一分路管道211的另一端与所述第一输气管道23连通，即所述第一输气管道23基于所述第一分路管道211与所述进气管道22接通；当所述进气管道22与所述第二分路管道212的一端连通时，所述第二分路管道212的另一端与所述第二输气管道24连通，即所述进气管道22基于所述第二分路管道212与所述第二输气管道24连通。

进一步的，所述第一输气管道23和所述第二输气管道24可以接入不同的保护气体，如所述第一输气管道23可以接入氩气保护气体，所述第二输气管道24可以接入二氧化碳保护气体，通过所述弧形板21可以切换所述末端执行器工作时使用的保护气体，从而满足不同材料的焊接需求。

具体的，所述弧形板21的中部设置有放气槽213，所述放气槽213位于所述弧形板21的一侧中部，当所述弧形板21在转动时，所述进气管道22可以与所述放气槽213的一端相接，所述放气槽213的另一端裸露在进气管道22的外侧，使得所述进气管道22可以基于所述放气槽213与外部环境相连通，使得所述进气管道22中残留的保护气体可以排放到外部环境中，从而避免不同的保护气体对不同的焊接操作造成影响。

进一步的，所述弧形板21的顶面向内部分凹陷形成所述放气槽213，使得所述放气槽213转动经过所述进气管道22时，所述进气管道22的管道口部分与所述放气槽213连通，从而使得所述进气管道22内的残余保护气体可以通过所述放气槽排出。

进一步的，所述末端执行器1的侧壁上设置有通气孔13，所述通气孔13用于连通所述末端执行器1的内部与外部，当所述末端执行器1切换保护气体时，所述进气管道22内部的保护气体可以通过所述通气孔13排放到外部环境中，从而避免保护气体积聚在所述末端执行器1的内部，避免所述末端执行器1内部气压过高导致内部机构损坏。

进一步的，末端执行器1的工作原理为：根据不同的焊接对象调整焊接方式，当所述末端执行器1需要切换焊接方式时，需要根据焊接方式的不同进行焊接保护气体的切换，所述分路机构2驱动弧形板21转动，所述进气管道22脱离与所述弧形板21的第一分路管道211的连通状态，从而切断所述进气管道22和所述第一输气管道23的连通关系，且在所述弧形板21的转动过程中，所述进气管道22可以接通放气槽213的一部分，所述放气槽213的另一部分与弧形板21的外部连接，从而使得进气管道22和弧形板21外部连通，进气管道22内的高压保护气体可以释放到弧形板21外部。

进一步的，当所述弧形板21持续转动，所述进气管道22可以与所述弧形板21的放气槽213脱离连通状态，且当弧形板21转动到位后，所述进气管道22可以接入所述弧形板21的第二分路管道212并基于所述第二分路管道212连通所述第二输气管道24，从而实现所述末端执行器1的保护气体的切换操作，使得所述弧焊机器人在焊接过程中可以快速切换保护气体。

具体的，所述末端执行器1通过设置分路机构2对保护气体进行切换，使得末端执行器1能够根据实际需求调整保护气体，以满足不同焊接方式的焊接需求，提高末端执行器1的通用性能。

进一步的，通过将所述分路机构2设置在所述末端执行器1内，减少保护气体切换后管道内残余保护气体的容量，提高所述末端执行器1的保护气体切换使用效率，从而提高所述末端执行器1进行执行焊接任务的工作效率。

图4示出了本发明实施例中弧焊机器人的结构示意图，所述弧焊机器人包括转动底座3、第一臂4和第二臂5，所述转动底座3上设置有连接部，所述第一臂4的一端铰接在所述转动底座3上，所述第二臂5的一端铰接在所述第一臂4的另一端上，所述第二臂5的另一端设置有所述末端执行器1，所述弧焊机器人通过调整所述第一臂4和所述第二臂5的位置，从而调整所述末端执行器1的工作位置，使得所述末端执行器1能够满足不同的焊接任务。

进一步的，所述转动底座3内部设置有沿Z轴方向排布的转轴，即所述转动底座3可以绕Z轴方向转轴转动，从而带动所述第一臂4和第二臂5绕Z轴轴向方向转动，使得所述弧焊机器人能够快速调整自身位姿，满足不同焊接任务的需求。

进一步的，通过设置所述末端执行器1，便于在所述弧焊机器人进行管道的铺排，使得所述管道能够适应所述弧焊机器人的焊接操作动作，降低出现管道打结或管道与弧焊机器人干涉的风险，提高所述弧焊机器人的焊接操作可靠性。

具体的，所述第二臂5的另一端设置有球型连接部，所述末端执行器1基于所述球型连接部设置在所述第二臂5的另一端上，所述球型连接部能够提高所述末端执行器1的转动幅度，使得所述末端执行器1能够适应多种角度和环境的焊接任务，从而提高所述末端执行器1的工作可靠性。

进一步的，所述第一臂4基于转轴转动连接在所述转动底座3上，所述转轴沿Y轴向排布，所述第一臂4可以基于所述转轴绕Y轴转动，从而调整所述第一臂4和第二臂5的工作位置。

进一步的，所述第二臂5和所述第一臂4的连接位置设置有与所述转动底座3相同的转轴结构，即所述第二臂5能够以所述第一臂4的连接位置绕Y轴转动，从而提高所述第一臂4和所述第二臂5的工作灵活性，使得所述弧焊机器人能够适应不同场景的焊接工作。

具体的，图5示出了本发明实施例中焊条输送机构6的结构示意图，所述第二臂5上设置有焊条输送机构6，所述焊条输送机构6包括输料槽63和齿轮输送组件，所述齿轮输送组件设置在所述输料槽63外侧，所述输料槽63的一端基于管道连接着自动送丝机，即自动送丝机可以通过管道向所述焊条输送机构6的输料槽63输送焊条，所述输料槽63的另一端设置有出料口，所述出料口的出料方向朝向所述执行器主体的焊嘴11方向。

进一步的，所述焊条输送机构6可以向所述执行器主体提供焊条，使得所述末端执行器1可以满足不同的焊接需求。

具体的，所述齿轮输送组件包括第一齿轮组件61和第二齿轮组件62，所述第一齿轮组件61和所述第二齿轮组件62对称设置在所述输料槽63的两侧，所述第一齿轮组件61包括第一驱动电机611和第一传动皮带机构612，所述第二齿轮组件62包括第二驱动电机621和第二传动皮带机构622，所述第一驱动电机611驱动连接着所述第一传动皮带机构612，所述第二驱动电机621驱动连接着所述第二传动皮带机构622，所述第一驱动电机611可以驱动所述第一传动皮带机构612转动，所述第二驱动电机621可以驱动第二传动皮带机构622，从而使得所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622能够同时转动，实现对焊条的传动输送。

进一步的，所述第一传动皮带机构612和所述第二传动皮带机构622之间的间隙略小于焊条的直径大小，当焊条位于所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622之间时，所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622可以将焊条压紧，从而增大焊条和第一传动皮带机构612以及第二传动皮带机构622之间的摩擦，使得第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622能够完成焊条的输送。

进一步的，所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622的皮带具有弹性，在输送焊条过程中，能够对焊条进行弹性挤压，提高第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622和焊条之间的摩擦力，同时减少所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622和焊条的接触刚性，降低焊条受压受损的风险。

进一步的，所述焊条在输送过程可能出现折弯或者摩擦过大的情况，容易焊条表面的药皮掉落和磨损情况，在使用所述焊条进行焊接操作时，所述末端执行器1可以通过喷气孔12对焊接操作进行保护气体的补充，从而提高所述弧焊机器人的焊接质量。

具体的，所述输料槽63的两侧侧壁设置有开槽，所述第一传动皮带机构612和所述第二传动皮带机构622的一部分经过所述开槽延伸在所述输料槽63内部，当自动送丝机将焊条输送到所述输料槽63内，所述焊条在所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622的带动下沿输料槽63的长度方向移动，并通过所述输料槽63的出料口向末端执行器1的焊嘴11方向移动。

进一步的，所述输料槽63一端的入料口的开口方向朝向所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622之间的间隙，所述焊条从所述输料槽63的入料口进入所述输料槽63之后，所述焊条可以进入所述第一传动皮带机构612和所述第二传动皮带机构622之间并与所述第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622接触，所述焊条可以在第一传动皮带机构612和第二传动皮带机构622的带动下沿输料槽63的长度方向移动。

进一步的，所述焊条输送机构6基于转轴连接在所述第二臂5的外侧壁上，所述焊条输送机构6可以根据所述末端执行器1的工作位置调整自身的倾斜角度，从而确保所述焊条输送机构6的出料方向朝向所述末端执行器1的焊接加工位置，确保所述弧焊机器人能够进行焊接操作。

具体的，所述弧焊机器人的工作原理为：所述弧焊机器人通过调整所述第一臂4和所述第二臂5的摆动位置，使得所述第二臂5上的末端执行器1移动到合适的焊接位置上，通过第二臂5上的焊条输送机构6向末端执行器1的焊接位置进行焊条输料操作，配合末端执行器1上的喷气孔12输出的保护气体执行焊接任务。

本发明提供了一种末端执行器及弧焊机器人，所述末端执行器1通过设置分路机构2，减少了分路机构2和弧焊机器人之间的冗长管道设计，降低管道打结或管道与弧焊机器人互相干涉的风险，提高所述弧焊机器人弧焊加工的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，ReadOnly Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、磁盘或光盘等。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种末端执行器1及弧焊机器人进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种末端执行器，其特征在于，所述末端执行器包括执行器主体、设置在执行器主体一端的焊嘴和分布在所述焊嘴四周的喷气孔；

所述执行器主体包括分路机构、进气管道和若干个输气管道，所述分路机构上设置有若干个分路管道；

所述进气管道的一端与所述喷气孔连通，所述进气管道的另一端基于所述分路机构的分路管道连接着所述输气管道；

所述分路机构包括驱动件、摆动杆和弧形板；

所述驱动件的输出端连接着所述摆动杆的一端，所述摆动杆的另一端连接着所述弧形板；

所述弧形板上设置有若干个分路管道，若干个所述分路管道与若干个所述输气管道一一对应连接；

所述进气管道基于所述分路管道与若干个所述输气管道的其中一个输气管道连接；

所述弧形板的一侧侧壁中部设置有放气槽，所述进气管道的管道口与所述弧形板的一侧侧壁贴合，或所述进气管道的管道口部分与所述放气槽连通。

2.如权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述喷气孔的位置设置有活动气塞，所述活动气塞为常闭状态。

3.如权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，若干所述喷气孔沿所述焊嘴的圆周方向均匀排布，且任一所述喷气孔的喷气方向朝向所述焊嘴位置。

4.一种弧焊机器人，其特征在于，所述弧焊机器人包括转动底座、第一臂和第二臂，所述转动底座上设置有连接部，所述第一臂的一端铰接在所述转动底座上，所述第二臂的一端铰接在所述第一臂的另一端上，所述第二臂的另一端设置有如权利要求1至3任一所述的末端执行器。

5.如权利要求4所述的弧焊机器人，其特征在于，所述第二臂的另一端设置有球型连接部，所述末端执行器基于所述球型连接部设置在所述第二臂的另一端上。

6.如权利要求4所述的弧焊机器人，其特征在于，所述第二臂上设置有焊条输送机构，所述焊条输送机构包括输料槽和齿轮输送组件；

所述齿轮输送组件设置在所述输料槽外侧。

7.如权利要求6所述的弧焊机器人，其特征在于，所述齿轮输送组件包括第一齿轮组件和第二齿轮组件，所述第一齿轮组件和所述第二齿轮组件对称设置在所述输料槽的两侧；

所述第一齿轮组件包括第一驱动电机和第一传动皮带机构，所述第二齿轮组件包括第二驱动电机和第二传动皮带机构，所述第一驱动电机驱动连接着所述第一传动皮带机构。

8.如权利要求7所述的弧焊机器人，其特征在于，所述输料槽的两侧侧壁设置有开槽，所述第一传动皮带机构和所述第二传动皮带机构的一部分经过所述开槽延伸在所述输料槽内部。

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