CN116214027B - 一种焊接切割用l型工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了应用于焊接机器人领域的一种焊接切割用L型工业机器人，在进行更为精确的角度调节时，启动电磁器，利用电磁器与磁圈环之间的磁吸作用或者磁斥效果，在橡胶圈的弹性支持下，使得焊接切割枪在固定竖直安装的状态下能够发生一定幅度的偏转，在此过程中，借助焊接切割枪表面的校准激光灯源，能够对精确微调状态中的焊接切割枪的操作点进行校准，同时本机器人还能够辅助焊接切割枪实现X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴和D轴方向的多轴运动，加强本机器人的关节灵活度，此外采用L型悬臂式结构，悬臂设计为三角形设计，增加强度的同时又实现了轻量化。

Description

一种焊接切割用L型工业机器人

技术领域

本申请涉及焊接机器人领域，特别涉及一种焊接切割用L型工业机器人。

背景技术

焊接机器人是从事焊接的工业机器人，它主要包括机器人和焊接设备两部分，相对于传统的焊接方法，焊接机器人的优点更加明显，能够有效地提高劳动生产率、改善工人的劳动条件、稳定焊接质量，因此焊接切割用工业机器人的推广显而易见。

出于灵活度的考虑，现有的焊接切割用工业机器人通常设计为内置有多个伺服电机、通过减速器、同步带轮等驱动多个关节轴的旋转的多轴机器人，操作灵活、定位精确，但是在实际焊接操作时，针对需要精细调整角度的焊接位置，多轴灵活度通常处于固定竖直的安装状态，难以实现精准定位，导致机器人的焊接操作精确性受到限制。

为此我们提出一种焊接切割用L型工业机器人，在保证机器人多自由度活动的基础上，通过调整端部焊接枪的安装件，来增强机器人的焊接精确性。

发明内容

本申请目的在于对现有的焊接切割机器人进行精确性改进处理，相比现有技术提供一种焊接切割用L型工业机器人，包括截面均为凹字型的X轴直线导轨和Y轴直线导轨，移动座的底部安装有旋转支架，旋转支架包括有C轴伺服电机，C轴伺服电机的输出端连接有内部中空的调节连接件，调节连接件的顶部和底部均设有圆槽，圆槽的内壁连接有橡胶圈，橡胶圈的内部套接有焊接切割枪，焊接切割枪的尾端表面连接有平行布置的校准激光灯源，焊接切割枪的表面套接有关于两个橡胶圈对称布置的磁圈环，旋转支架的内部贯穿镶嵌安装有与磁圈环一一对应的电磁器，在进行更为精确的角度调节时，启动电磁器，利用电磁器与磁圈环之间的磁吸作用或者磁斥效果，在橡胶圈的弹性支持下，使得焊接切割枪在固定竖直安装的状态下能够发生一定幅度的偏转，在此过程中，借助焊接切割枪表面的校准激光灯源，能够对精确微调状态中的焊接切割枪的操作点进行校准，在本机器人自身多自由度的基础上，实现精准微调处理，以此提高机器人的焊接定位准确性。

进一步的，X轴直线导轨的内部固定有X轴齿条板，X轴直线导轨的顶部滑动连接有滑动基座，滑动基座的顶部安装有X轴伺服电机，X轴伺服电机的输出端连接有一号减速器，一号减速器的输出端连接有位于滑动基座下方的一号齿轮，且一号齿轮与X轴齿条板相互啮合。

进一步的，滑动基座的顶部通过轴承连接有转动杆，转动杆的表面套接有D轴驱动齿轮，滑动基座的顶部安装有位于X轴伺服电机一侧的D轴伺服电机，D轴伺服电机的输出端连接有二号减速器，二号减速器的输出端连接有二号齿轮，且二号齿轮与D轴驱动齿轮啮合传动。

进一步的，转动杆的顶端连接有基座，基座的顶部固定有D轴直线导轨，D轴直线导轨的顶部固定有Z轴伺服电机，Z轴伺服电机的输出端连接有Z轴往复丝杠，Z轴往复丝杠的表面通过螺母套接有滑动架，且滑动架的一侧表面与Y轴直线导轨固定连接，且Y轴直线导轨与D轴直线导轨垂直布置，Y轴直线导轨的内侧固定连接有Y轴齿条板，Y轴直线导轨的底部滑动连接有移动座，移动座的底部安装有位于旋转支架一侧的Y轴伺服电机，Y轴伺服电机的输出端连接有三号减速器，三号减速器的输出端连接有三号齿轮，且三号齿轮与Y轴齿条板啮合连接。

进一步的，旋转支架包括有轴杆，且轴杆连接于移动座的底部并位于Y轴伺服电机的一侧，轴杆的表面套接有A轴转动架，移动座的底部连接有A轴伺服电机，且A轴伺服电机的输出端与轴杆连接，A轴转动架的底部连接有B轴伺服电机，且B轴伺服电机位于Y轴直线导轨的下方，B轴伺服电机的输出端连接有操作架，且C轴伺服电机安装于操作架的内部，B轴伺服电机与C轴伺服电机的转动方向相互垂直，A轴伺服电机、B轴伺服电机和D轴伺服电机的转动方向相互平行。

进一步的，旋转支架包括有一号旋转臂，一号旋转臂固定安装于移动座的底部且位于Y轴伺服电机的一侧，一号旋转臂的内侧安装有一号轴杆，一号轴杆的表面固定套接有二号旋转臂，二号旋转臂的内部安装有二号轴杆，二号轴杆的表面固定安装有驱动伺服电机，驱动伺服电机的输出端与调节连接件的表面连接。

可选的，调节连接件的内部密封填充有吸热液，吸热液的内部混合有感温变色颜料，且调节连接件为透明材料制成，调节连接件的底部贯穿安装有排液管，且调节连接件的顶部贯穿安装有注液管。

可选的，橡胶圈的内部设有贯穿的磁纳圆槽，且磁纳圆槽的尾端延伸至调节连接件的内部，磁纳圆槽的尾端连接有电磁块，磁纳圆槽的内部滑动连接有约束磁棒。

进一步的，约束磁棒的长度小于磁纳圆槽长度的二分之一，焊接切割枪的表面套接有硅胶圈，且硅胶圈与橡胶圈的内侧表面接触。

进一步的，滑动基座的顶部安装有控制器，且控制器与X轴伺服电机、Y轴伺服电机与Z轴伺服电机、A轴伺服电机、B轴伺服电机、C轴伺服电机和D轴伺服电机电性连接，且X轴伺服电机、Y轴伺服电机与Z轴伺服电机带动的直线运动与A轴伺服电机、B轴伺服电机、C轴伺服电机、D轴伺服电机带动的旋转运动通过控制器的控制相联动运动。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

（1）在进行更为精确的角度调节时，启动电磁器，利用电磁器与磁圈环之间的磁吸作用或者磁斥效果，在橡胶圈的弹性支持下，使得焊接切割枪在固定竖直安装的状态下能够发生一定幅度的偏转，在此过程中，借助焊接切割枪表面的校准激光灯源，能够对精确微调状态中的焊接切割枪的操作点进行校准，同时通过X轴伺服电机、D轴伺服电机、Z轴伺服电机、Y轴伺服电机、B轴伺服电机、C轴伺服电机和A轴伺服电机的配合，能够辅助焊接切割枪实现X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴和D轴方向的多轴运动，加强本机器人的关节灵活度，以此在本机器人自身多自由度的基础上，实现精准微调处理，以此提高机器人的焊接定位准确性。

（2）吸热液能够对焊接切割枪工作时产生的热量予以吸热处理，进而避免焊接切割枪自身因温度升高影响焊接切割质量，而感温变色颜料的使用，能够明确通过颜色的变化体现吸热液的温度变化，以便及时更换失去吸热能力的吸热液。

（3）在不需要进行精密角度调整时或者精密角度调整结束后，启动电磁块，使得电磁块与约束磁棒之间产生排斥作用，进而使得约束磁棒与焊接切割枪的表面接触，实现对焊接切割枪的约束处理，保证其稳定性。

（4）约束磁棒的长度限制，使得约束磁棒收纳在磁纳圆槽内部时，橡胶圈在遭遇焊接切割枪的挤压过程中，有效阻碍的空间变小，进而保证焊接切割枪在进行挤压调整方位时具有更为充足的活动空间。

附图说明

图1为本申请的工作状态示意图；

图2为本申请的仰视示意图；

图3为本申请的侧视示意图；

图4为本申请的正视示意图；

图5为本申请的B轴伺服电机、C轴伺服电机、焊接切割枪和调节连接件安装结构示意图；

图6为本申请的C轴伺服电机、焊接切割枪、调节连接件、橡胶圈和磁圈环安装示意图；

图7为本申请的C轴伺服电机、焊接切割枪、调节连接件、橡胶圈、磁圈环和电磁器安装示意图；

图8为本申请的焊接切割枪微动调整状态示意图；

图9为本申请的实施例2的安装结构示意图；

图10为本申请的约束磁棒处于磁纳圆槽内部的状态示意图；

图11为本申请的实施例3的安装结构示意图。

图中标号说明：

1、X轴直线导轨；11、X轴伺服电机；12、X轴齿条板；13、滑动基座；2、D轴伺服电机；21、D轴直线导轨；22、D轴驱动齿轮；3、Z轴伺服电机；31、Z轴往复丝杠；4、Y轴直线导轨；41、Y轴伺服电机；42、Y轴齿条板；43、移动座；431、一号旋转臂；432、二号旋转臂；433、驱动伺服电机；5、B轴伺服电机；6、C轴伺服电机；7、焊接切割枪；71、校准激光灯源；8、调节连接件；81、橡胶圈；82、磁纳圆槽；83、约束磁棒；9、磁圈环；91、电磁器；10、A轴伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种焊接切割用L型工业机器人，请参阅图5-8，包括截面均为凹字型的X轴直线导轨1和Y轴直线导轨4，移动座43的底部安装有旋转支架，旋转支架包括有C轴伺服电机6，C轴伺服电机6的输出端连接有内部中空的调节连接件8，调节连接件8的顶部和底部均设有圆槽，圆槽的内壁连接有橡胶圈81，橡胶圈81的内部套接有焊接切割枪7，焊接切割枪7的尾端表面连接有平行布置的校准激光灯源71，焊接切割枪7的表面套接有关于两个橡胶圈81对称布置的磁圈环9，旋转支架的内部贯穿镶嵌安装有与磁圈环9一一对应的电磁器91。

具体的，在进行更为精确的角度调节时，启动电磁器91，利用电磁器91与磁圈环9之间的磁吸作用或者磁斥效果，在橡胶圈81的弹性支持下，使得焊接切割枪7在固定竖直安装的状态下能够发生一定幅度的偏转，在此过程中，借助焊接切割枪7表面的校准激光灯源71，能够对精确微调状态中的焊接切割枪7的操作点进行校准，以此在本机器人自身多自由度的基础上，实现精准微调处理，以此提高机器人的焊接定位准确性；

C轴伺服电机6带动调节连接件8转动，从而带动焊接切割枪7实现C轴方向上的转动，并在电磁器91、磁圈环9和橡胶圈81之间配合下的精确微调结合，加强本机器人的灵活精确度。

请参阅图1-4，X轴直线导轨1的内部固定有X轴齿条板12，X轴直线导轨1的顶部滑动连接有滑动基座13，滑动基座13的顶部安装有X轴伺服电机11，X轴伺服电机11的输出端连接有一号减速器，一号减速器的输出端连接有位于滑动基座13下方的一号齿轮，且一号齿轮与X轴齿条板12相互啮合。

具体的，在本机器人进行X轴方向的移动时，启动X轴伺服电机11，带动一号齿轮转动，进而通过与X轴齿条板12的啮合作用，实现滑动基座13在行X轴方的水平移动。

滑动基座13的顶部通过轴承连接有转动杆，转动杆的表面套接有D轴驱动齿轮22，滑动基座13的顶部安装有位于X轴伺服电机11一侧的D轴伺服电机2，D轴伺服电机2的输出端连接有二号减速器，二号减速器的输出端连接有二号齿轮，且二号齿轮与D轴驱动齿轮22啮合传动。

具体的，在本机器人进行D轴方向的移动时，启动D轴伺服电机2，带动二号齿轮转动，通过二号齿轮与D轴驱动齿轮22的啮合连接关系，带动基座以及与基座连接的D轴直线导轨21转动，间接实现焊接切割枪7的D轴转动。

转动杆的顶端连接有基座，基座的顶部固定有D轴直线导轨21，D轴直线导轨21的顶部固定有Z轴伺服电机3，Z轴伺服电机3的输出端连接有Z轴往复丝杠31，Z轴往复丝杠31的表面通过螺母套接有滑动架，且滑动架的一侧表面与Y轴直线导轨4固定连接，且Y轴直线导轨4与D轴直线导轨21垂直布置，Y轴直线导轨4的内侧固定连接有Y轴齿条板42，Y轴直线导轨4的底部滑动连接有移动座43，移动座43的底部安装有位于旋转支架一侧的Y轴伺服电机41，Y轴伺服电机41的输出端连接有三号减速器，三号减速器的输出端连接有三号齿轮，且三号齿轮与Y轴齿条板42啮合连接。

具体的，通过Z轴伺服电机3与Z轴往复丝杠31的配合，可使得滑动架实现Z轴方向上的升降处理，进而间接带动焊接切割枪7实现Z轴方向的运动，而启动Y轴伺服电机41后，带动三号齿轮转动，进而借助三号齿轮与Y轴齿条板42的啮合连接作用，可间接带动旋转支架以及旋转支架内侧的焊接切割枪7在Y轴方向上移动。

旋转支架包括有轴杆，且轴杆连接于移动座43的底部并位于Y轴伺服电机41的一侧，轴杆的表面套接有A轴转动架，移动座43的底部连接有A轴伺服电机10，且A轴伺服电机10的输出端与轴杆连接，A轴转动架的底部连接有B轴伺服电机5，且B轴伺服电机5位于Y轴直线导轨4的下方，B轴伺服电机5的输出端连接有操作架，且C轴伺服电机6安装于操作架的内部，B轴伺服电机5与C轴伺服电机6的转动方向相互垂直，A轴伺服电机10、B轴伺服电机5和D轴伺服电机2的转动方向相互平行。

具体的，A轴伺服电机10启动后，能够带动A轴转动架移动，进而间接带动焊接切割枪7实现A轴方向的转动，并能够在B轴伺服电机5启动时，间接带动焊接切割枪7实现B轴方向的转动；

通过X轴伺服电机11、D轴伺服电机2、Z轴伺服电机3、Y轴伺服电机41、B轴伺服电机5、C轴伺服电机6和A轴伺服电机10的配合，能够辅助焊接切割枪7实现X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴和D轴方向的多轴运动，加强本机器人的关节灵活度。

调节连接件8的内部密封填充有吸热液，吸热液的内部混合有感温变色颜料，且调节连接件8为透明材料制成，调节连接件8的底部贯穿安装有排液管，且调节连接件8的顶部贯穿安装有注液管。

具体的，吸热液能够对焊接切割枪7工作时产生的热量予以吸热处理，进而避免焊接切割枪7自身因温度升高影响焊接切割质量，而感温变色颜料的使用，能够明确通过颜色的变化体现吸热液的温度变化，以便及时更换失去吸热能力的吸热液；

在调节连接件8内部吸热液温度上升失去吸热效果后，通过排液管将调节连接件8内部的液体予以排出，之后通过注液管进行吸热液的重新补充。

滑动基座13的顶部安装有控制器，且控制器与X轴伺服电机11、Y轴伺服电机41与Z轴伺服电机3、A轴伺服电机10、B轴伺服电机5、C轴伺服电机6和D轴伺服电机2电性连接，且X轴伺服电机11、Y轴伺服电机41与Z轴伺服电机3带动的直线运动与A轴伺服电机10、B轴伺服电机5、C轴伺服电机6、D轴伺服电机2带动的旋转运动通过控制器的控制相联动运动。

具体的，通过X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴、C轴、D轴的结合，采用专用的控制程序进行联动运行，实现其搬运、码垛、喷涂、焊接、切割等工作。

实施例2：

请参阅图9-10，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例2与实施例1的不同之处在于：橡胶圈81的内部设有贯穿的磁纳圆槽82，且磁纳圆槽82的尾端延伸至调节连接件8的内部，磁纳圆槽82的尾端连接有电磁块，磁纳圆槽82的内部滑动连接有约束磁棒83。

具体的，为保证焊接切割枪7在跟随旋转支架运动时，避免因转动导致包围在橡胶圈81内侧的焊接切割枪7发生晃动，进而保证焊接切割枪7的稳定状态，以此焊接切割枪7后续操作过程中的稳定性，在不需要进行精密角度调整时或者精密角度调整结束后，启动电磁块，使得电磁块与约束磁棒83之间产生排斥作用，进而使得约束磁棒83与焊接切割枪7的表面接触，实现对焊接切割枪7的约束处理，保证其稳定性。

约束磁棒83的长度小于磁纳圆槽82长度的二分之一，焊接切割枪7的表面套接有硅胶圈，且硅胶圈与橡胶圈81的内侧表面接触。

具体的，约束磁棒83的长度限制，使得约束磁棒83收纳在磁纳圆槽82内部时，橡胶圈81在遭遇焊接切割枪7的挤压过程中，有效阻碍的空间变小，进而保证焊接切割枪7在进行挤压调整方位时具有更为充足的活动空间；

此外约束磁棒83的尾端与套接有硅胶圈的焊接切割枪7接触后，具有更为稳定的约束限位效果。

实施例3：

请参阅图11，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例3与实施例1的不同之处在于：旋转支架包括有一号旋转臂431，一号旋转臂431固定安装于移动座43的底部且位于Y轴伺服电机41的一侧，一号旋转臂431的内侧安装有一号轴杆，一号轴杆的表面固定套接有二号旋转臂432，二号旋转臂432的内部安装有二号轴杆，二号轴杆的表面固定安装有驱动伺服电机433，驱动伺服电机433的输出端与调节连接件8的表面连接。

在此实施例中，通过安装于一号旋转臂431以及二号旋转臂432外部的电机的带动，可使得一号轴杆、二号轴杆在一号旋转臂431以及二号旋转臂432的内侧旋转，进而实现相应的关节活动，并与驱动伺服电机433以及调节连接件8配合，形成相应的多灵活度关节旋转操作。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种焊接切割用L型工业机器人，包括截面均为凹字型的X轴直线导轨（1）和Y轴直线导轨（4），其特征在于，所述Y轴直线导轨（4）的底部滑动连接有移动座（43），所述移动座（43）的底部安装有旋转支架，所述旋转支架包括有C轴伺服电机（6），所述C轴伺服电机（6）的输出端连接有内部中空的调节连接件（8），所述调节连接件（8）的顶部和底部均设有圆槽，所述圆槽的内壁连接有橡胶圈（81），所述橡胶圈（81）的内部套接有焊接切割枪（7），所述焊接切割枪（7）的尾端表面连接有平行布置的校准激光灯源（71），所述焊接切割枪（7）的表面套接有关于两个橡胶圈（81）对称布置的磁圈环（9），所述旋转支架的内部贯穿镶嵌安装有与磁圈环（9）一一对应的电磁器（91）；

所述橡胶圈（81）的内部设有贯穿的磁纳圆槽（82），且磁纳圆槽（82）的尾端延伸至调节连接件（8）的内部，所述磁纳圆槽（82）的尾端连接有电磁块，所述磁纳圆槽（82）的内部滑动连接有约束磁棒（83）。

2.根据权利要求1所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述X轴直线导轨（1）的内部固定有X轴齿条板（12），所述X轴直线导轨（1）的顶部滑动连接有滑动基座（13），所述滑动基座（13）的顶部安装有X轴伺服电机（11），所述X轴伺服电机（11）的输出端连接有一号减速器，所述一号减速器的输出端连接有位于滑动基座（13）下方的一号齿轮，且一号齿轮与X轴齿条板（12）相互啮合。

3.根据权利要求2所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述滑动基座（13）的顶部通过轴承连接有转动杆，所述转动杆的表面套接有D轴驱动齿轮（22），所述滑动基座（13）的顶部安装有位于X轴伺服电机（11）一侧的D轴伺服电机（2），所述D轴伺服电机（2）的输出端连接有二号减速器，所述二号减速器的输出端连接有二号齿轮，且二号齿轮与D轴驱动齿轮（22）啮合传动。

4.根据权利要求3所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述转动杆的顶端连接有基座，所述基座的顶部固定有D轴直线导轨（21），所述D轴直线导轨（21）的顶部固定有Z轴伺服电机（3），所述Z轴伺服电机（3）的输出端连接有Z轴往复丝杠（31），所述Z轴往复丝杠（31）的表面通过螺母套接有滑动架，且滑动架的一侧表面与Y轴直线导轨（4）固定连接，且Y轴直线导轨（4）与D轴直线导轨（21）垂直布置，所述Y轴直线导轨（4）的内侧固定连接有Y轴齿条板（42），所述移动座（43）的底部安装有位于旋转支架一侧的Y轴伺服电机（41），所述Y轴伺服电机（41）的输出端连接有三号减速器，所述三号减速器的输出端连接有三号齿轮，且三号齿轮与Y轴齿条板（42）啮合连接。

5.根据权利要求4所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述旋转支架包括有轴杆，且轴杆连接于移动座（43）的底部并位于Y轴伺服电机（41）的一侧，所述轴杆的表面套接有A轴转动架，所述移动座（43）的底部连接有A轴伺服电机（10），且A轴伺服电机（10）的输出端与轴杆连接，所述A轴转动架的底部连接有B轴伺服电机（5），且B轴伺服电机（5）位于Y轴直线导轨（4）的下方，所述B轴伺服电机（5）的输出端连接有操作架，且C轴伺服电机（6）安装于操作架的内部，所述B轴伺服电机（5）与C轴伺服电机（6）的转动方向相互垂直，所述A轴伺服电机（10）、B轴伺服电机（5）和D轴伺服电机（2）的转动方向相互平行。

6.根据权利要求1所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述调节连接件（8）的内部密封填充有吸热液，所述吸热液的内部混合有感温变色颜料，且调节连接件（8）为透明材料制成，所述调节连接件（8）的底部贯穿安装有排液管，且调节连接件（8）的顶部贯穿安装有注液管。

7.根据权利要求5所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述滑动基座（13）的顶部安装有控制器，且控制器与X轴伺服电机（11）、Y轴伺服电机（41）与Z轴伺服电机（3）、A轴伺服电机（10）、B轴伺服电机（5）、C轴伺服电机（6）和D轴伺服电机（2）电性连接，且X轴伺服电机（11）、Y轴伺服电机（41）与Z轴伺服电机（3）带动的直线运动与A轴伺服电机（10）、B轴伺服电机（5）、C轴伺服电机（6）、D轴伺服电机（2）带动的旋转运动通过控制器的控制相联动运动。

8.根据权利要求1所述的一种焊接切割用L型工业机器人，其特征在于，所述约束磁棒（83）的长度小于磁纳圆槽（82）长度的二分之一，所述焊接切割枪（7）的表面套接有硅胶圈，且硅胶圈与橡胶圈（81）的内侧表面接触。