CN116493836B - 一种门环线焊接机器人及机械手 - Google Patents

Abstract

一种门环线焊接机器人及机械手，属于机械手技术领域，为解决两套用于固定和对接的机械手成本较高，并且布局不合理占用场地的问题；本发明通过两组的上料机构从两侧提供用于焊接的门环分件，通过夹爪从两侧对两个分件进行夹持，随后启动第一电机带动对接机械手转动，当对接机械手转动九十度将分件移动至前方的时候，传动丝杆转动可带动整个对接机械手横向相对移动，当两组的对接机械手对接机械手移动至两组分件对接的时候，通过焊接机械臂和焊枪对接缝处进行焊接，焊接后的分件在伸缩式输送带伸出以及传送的作用下进入下个焊接流程，相比较使用两组机械手进行夹取对接的方式，操作简便，节省成本，相比较线性的焊接线，该设备的结构较为紧凑。

Description

一种门环线焊接机器人及机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，特别涉及一种门环线焊接机器人及机械手。

背景技术

汽车门环即汽车侧围加强板门环结构，门环结构就是将汽车车身传统的A柱上加强板、A柱下加强板、B柱加强板和门槛加强板独立分件结构焊接成成一体式的门环结构。

为提高门环的焊接速度，目前是通过机器人自动化的焊接，然而门环在两两进行焊接的时候，需要使用两套机械手对两组门环分件进行固定并对接，使用第三套机械手带动焊枪在两个门环之间进行焊接，首先两套用于固定和对接的机械手成本较高，并且这两套用于固定对接的机械手分布在焊接机械手两侧，整体布局呈线性设置，影响了上下料的同时，会造成生产线过长，大大占用场地。

为解决上述问题。为此，提出一种门环线焊接机器人及机械手。

发明内容

本发明的目的在于提供一种门环线焊接机器人及机械手，解决了背景技术中两套用于固定和对接的机械手成本较高，并且布局不合理占用场地的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种门环线焊接机器人及机械手，包括工作台和设置在工作台上的机械手驱动装置，机械手驱动装置上设置有对接机械手，还包括设置在工作台上的焊接机械臂，焊接机械臂的末端安装有焊枪，对接机械手设置有两组，且分别用于夹持两个门环分件，机械手驱动装置用于驱动对接机械手进行对接，焊接机械臂用于驱动焊枪对门环分件的连接处进行焊接；

机械手驱动装置包括壳体和设置在壳体内部的驱动机构和传动机构，驱动机构用于驱动对接机械手的移动，驱动机构包括转动连接在壳体内部的传动丝杆，对接机械手包括相互依次连接的转动辊、移料臂和夹爪，转动辊活动设置在壳体的内部，移料臂的一端与转动辊连接，移料臂的另一端延伸至壳体的外部，夹爪用于对门环分件夹持，转动辊的外部固定连接有与传动丝杆相啮合的蜗轮，传动机构包括固定连接在移料臂的一侧的固定架，固定架的一侧设置有与传动丝杆相对应的丝杆座。

进一步地，工作台的顶部两侧设置有上料机构，上料机构用于对门环分件进行上料，工作台的顶部还设置有伸缩式输送带，伸缩式输送带安装在位于机械手驱动装置前方的一侧，伸缩式输送带用于对焊接好的门环分件进行输送至下一流程进行焊接。

进一步地，上料机构包括上料箱和设置在上料箱上的定位槽，定位槽向上开口，定位槽内用于放置待焊接的门环分件，上料箱上设有横向贯通的出料口。

进一步地，工作台顶部位于出料口齐平的位置设置有推料气缸，推料气缸输出端安装有推料用的推料板，上料机构还包括设置在工作台上的托料气缸，托料气缸上方设置有托料板。

进一步地，壳体的内部横向设置有第一活动槽，壳体的内部还设置有限位机构，限位机构包括横向分布在壳体内部的直槽，设置在直槽两端的圆槽，其中直槽和圆槽上下分布有两层，限位机构还包括固定连接在转动辊两端的限位块，限位块活动设置在直槽和圆槽之间，限位块的长度与圆槽直径相同，限位块的宽度与直槽宽度相对应。

进一步地，壳体外缘设置有第二活动槽，第二活动槽对称设置有两组，第二活动槽呈扇形且内侧与第一活动槽连通，移料臂的一端与转动辊固定连接，移料臂的另一端贯穿第二活动槽并延伸至壳体的外部，壳体的一侧中间设置有预设槽，预设槽用于防止焊接分件内侧时对焊枪造成阻碍。

进一步地，驱动机构还包括固定设置在壳体内部的第一活动槽，第一活动槽的输出端固定连接有端面齿轮，壳体的内部还转动连接有斜齿轮，斜齿轮与端面齿轮啮合连接。

进一步地，传动丝杆设置有两组，且分别固定连接在斜齿轮的两侧，两组所述的传动丝杆呈对称分布，其表面的螺纹槽的绕转方向相反。

进一步地，夹爪包括固定连接在移料臂位于机械手驱动装置外部的一端的外壳，外壳的内侧上下设置有对称的滑动槽，外壳的内部上下设置有与滑动槽连通的滑动腔。

进一步地，夹爪还包括安装在外壳上方的第二电机，第二电机的输出端固定连接有转动杆，转动杆转动连接在外壳内部，转动杆上固定连接有直齿轮，滑动槽内滑动连接有夹块，外壳的内部滑动连接有挤压块，挤压块的一侧固定连接有齿条，且齿条与直齿轮啮合连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种门环线焊接机器人及机械手，通过两组的上料机构从两侧提供用于焊接的门环分件，通过夹爪从两侧对两个分件进行夹持，随后启动第一电机带动对接机械手转动，当对接机械手转动九十度将分件移动至前方的时候，限位块与直槽处于同一朝向，固定架一侧的丝杆座与传动丝杆啮合，传动丝杆转动可带动整个对接机械手横向相对移动，当两组的对接机械手对接机械手移动至两组分件对接的时候，通过焊接机械臂和焊枪对接缝处进行焊接，焊接完成后，对接机械手松开夹持，焊接后的分件在伸缩式输送带伸出以及传送的作用下进入下个焊接流程，相比较使用两组机械手进行夹取对接的方式，操作简便，节省成本的同时，相比较线性的焊接线，该设备的结构较为紧凑。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的上料机构结构示意图；

图3为本发明的机械手驱动装置和对接机械手结构示意图；

图4为本发明的机械手驱动装置结构拆分图；

图5为本发明的壳体结构示意图；

图6为本发明的壳体结构剖视图；

图7为本发明的驱动机构和传动机构结构示意图；

图8为本发明的驱动机构和传动机构结构爆炸图；

图9为本发明的夹爪结构剖视图；

图10为本发明的对接机械手三种状态图。

图中：1、工作台；2、机械手驱动装置；21、壳体；211、第一活动槽；212、圆槽；213、直槽；214、第二活动槽；215、预设槽；22、驱动机构；221、第一电机；222、端面齿轮；223、斜齿轮；224、传动丝杆；23、传动机构；231、固定架；232、丝杆座；3、对接机械手；31、转动辊；311、蜗轮；312、限位块；32、移料臂；33、夹爪；331、外壳；332、滑动槽；333、滑动腔；334、第二电机；335、转动杆；336、直齿轮；337、齿条；338、挤压块；339、夹块；4、上料机构；41、上料箱；42、定位槽；43、出料口；44、推料气缸；45、托料气缸；46、托料板；5、焊接机械臂；6、焊枪；7、伸缩式输送带。

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。

为了解决两套用于固定和对接的机械手成本较高，并且布局不合理占用场地的技术问题，如图1-图10所示，提供以下优选技术方案：

一种门环线焊接机器人及机械手，包括工作台1和设置在工作台1上的机械手驱动装置2，机械手驱动装置2上设置有对接机械手3，还包括设置在工作台1上的焊接机械臂5，焊接机械臂5的末端安装有焊枪6，对接机械手3设置有两组，且分别用于夹持两个门环分件，机械手驱动装置2用于驱动对接机械手3进行对接，焊接机械臂5用于驱动焊枪6对门环分件的连接处进行焊接；

机械手驱动装置2包括壳体21和设置在壳体21内部的驱动机构22和传动机构23，驱动机构22用于驱动对接机械手3的移动，驱动机构22包括转动连接在壳体21内部的传动丝杆224，对接机械手3包括相互依次连接的转动辊31、移料臂32和夹爪33，转动辊31活动设置在壳体21的内部，移料臂32的一端与转动辊31连接，移料臂32的另一端延伸至壳体21的外部，夹爪33用于对门环分件夹持，转动辊31的外部固定连接有与传动丝杆224相啮合的蜗轮311，传动机构23包括固定连接在移料臂32的一侧的固定架231，固定架231的一侧设置有与传动丝杆224相对应的丝杆座232。

工作台1的顶部两侧设置有上料机构4，上料机构4用于对门环分件进行上料，工作台1的顶部还设置有伸缩式输送带7，伸缩式输送带7安装在位于机械手驱动装置2前方的一侧，伸缩式输送带7用于对焊接好的门环分件进行输送至下一流程进行焊接。

上料机构4包括上料箱41和设置在上料箱41上的定位槽42，定位槽42向上开口，定位槽42内用于放置待焊接的门环分件，上料箱41上设有横向贯通的出料口43。

工作台1顶部位于出料口43齐平的位置设置有推料气缸44，推料气缸44输出端安装有推料用的推料板，上料机构4还包括设置在工作台1上的托料气缸45，托料气缸45上方设置有托料板46，在进行上料的时候，通过在定位槽42的内部堆叠放置门环分件，随后在推料气缸44的伸出下可将门环分件推送至托料板46的顶部，随后通过托料气缸45的伸出可将门环分件移动至对接机械手3的内侧以待夹持。

壳体21的内部横向设置有第一活动槽211，壳体21的内部还设置有限位机构，限位机构包括横向分布在壳体21内部的直槽213，设置在直槽213两端的圆槽212，其中直槽213和圆槽212上下分布有两层，限位机构还包括固定连接在转动辊31两端的限位块312，限位块312活动设置在直槽213和圆槽212之间，限位块312的长度与圆槽212直径相同，限位块312的宽度与直槽213宽度相对应，如图10中A状态所示，当限位块312位于圆槽212内的时候，限位块312与直槽213垂直，传动丝杆224转动只能带动蜗轮311和转动辊31转动，即带动对接机械手3转动，如图10中B状态所示，当限位块312与直槽213处于同一朝向的时候，固定架231一侧的丝杆座232与传动丝杆224啮合，传动丝杆224转动可带动整个对接机械手3横向移动，移动后如状态C所示。

壳体21外缘设置有第二活动槽214，第二活动槽214对称设置有两组，第二活动槽214呈扇形且内侧与第一活动槽211连通，移料臂32的一端与转动辊31固定连接，移料臂32的另一端贯穿第二活动槽214并延伸至壳体21的外部，壳体21的一侧中间设置有预设槽215，预设槽215用于防止焊接分件内侧时对焊枪6造成阻碍。

如图7-图8所示，驱动机构22还包括固定设置在壳体21内部的第一活动槽211，第一活动槽211的输出端固定连接有端面齿轮222，壳体21的内部还转动连接有斜齿轮223，斜齿轮223与端面齿轮222啮合连接，传动丝杆224设置有两组，且分别固定连接在斜齿轮223的两侧，两组的传动丝杆224呈对称分布，其表面的螺纹槽的绕转方向相反，在第一电机221启动的时候，通过端面齿轮222啮合斜齿轮223可带动传动丝杆224转动。

如图9所示，夹爪33包括固定连接在移料臂32位于机械手驱动装置2外部的一端的外壳331，外壳331呈C形，其内侧可容纳门环分件，外壳331的内侧上下设置有对称的滑动槽332，外壳331的内部上下设置有与滑动槽332连通的滑动腔333，夹爪33还包括安装在外壳331上方的第二电机334，第二电机334的输出端固定连接有转动杆335，转动杆335转动连接在外壳331内部，转动杆335上固定连接有直齿轮336，滑动槽332内滑动连接有夹块339，外壳331的内部滑动连接有挤压块338，挤压块338的一侧固定连接有齿条337，且齿条337与直齿轮336啮合连接，在第二电机334的驱动下，转动杆335和直齿轮336转动，使得齿条337带动挤压块338在外壳331内侧移动，最终使得两组的夹块339相互靠近最终对分件进行夹持。

具体的，首先通过两组的上料机构4从两侧提供用于焊接的门环分件，通过夹爪33对两个分件进行夹持，随后启动第一电机221，第一电机221通过端面齿轮222和斜齿轮223带动传动丝杆224转动，此时限位块312位于圆槽212内且与直槽213垂直，传动丝杆224转动只能带动蜗轮311和转动辊31转动，即带动对接机械手3转动，当对接机械手3转动九十度后，限位块312与直槽213处于同一朝向的时候，固定架231一侧的丝杆座232与传动丝杆224啮合，传动丝杆224转动可带动整个对接机械手3横向移动，当两组的对接机械手对接机械手3移动至两组分件对接的时候，通过焊接机械臂5和焊枪6对接缝处进行焊接，焊接完成后，对接机械手3松开夹持，焊接后的分件在伸缩式输送带7伸出以及传送的作用下进入下个焊接流程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种门环线焊接装置，包括工作台（1）和设置在工作台（1）上的机械手驱动装置（2），机械手驱动装置（2）上设置有对接机械手（3），还包括设置在工作台（1）上的焊接机械臂（5），焊接机械臂（5）的末端安装有焊枪（6），其特征在于：对接机械手（3）设置有两组，且分别用于夹持两个门环分件，机械手驱动装置（2）用于驱动对接机械手（3）进行对接，焊接机械臂（5）用于驱动焊枪（6）对门环分件的连接处进行焊接；

机械手驱动装置（2）包括壳体（21）和设置在壳体（21）内部的驱动机构（22）和传动机构（23），驱动机构（22）用于驱动对接机械手（3）的移动，驱动机构（22）包括转动连接在壳体（21）内部的传动丝杆（224），对接机械手（3）包括相互依次连接的转动辊（31）、移料臂（32）和夹爪（33），转动辊（31）活动设置在壳体（21）的内部，移料臂（32）的一端与转动辊（31）连接，移料臂（32）的另一端延伸至壳体（21）的外部，夹爪（33）用于对门环分件夹持，转动辊（31）的外部固定连接有与传动丝杆（224）相啮合的蜗轮（311），传动机构（23）包括固定连接在移料臂（32）的一侧的固定架（231），固定架（231）的一侧设置有与传动丝杆（224）相对应的丝杆座（232）；

壳体（21）的内部横向设置有第一活动槽（211），壳体（21）的内部还设置有限位机构，限位机构包括横向分布在壳体（21）内部的直槽（213），设置在直槽（213）两端的圆槽（212），其中直槽（213）和圆槽（212）上下分布有两层，限位机构还包括固定连接在转动辊（31）两端的限位块（312），限位块（312）活动设置在直槽（213）和圆槽（212）之间，限位块（312）的长度与圆槽（212）直径相同，限位块（312）的宽度与直槽（213）宽度相对应；

当限位块（312）位于圆槽（212）内且与直槽（213）垂直时，传动丝杆（224）转动只能带动蜗轮（311）和转动辊（31）转动，从而带动对接机械手（3）转动，当对接机械手（3）转动九十度后，限位块（312）与直槽（213）处于同一朝向时，固定架（231）一侧的丝杆座（232）与传动丝杆（224）啮合，传动丝杆（224）转动从而带动整个对接机械手（3）横向移动。

2.如权利要求1所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：工作台（1）的顶部两侧设置有上料机构（4），上料机构（4）用于对门环分件进行上料，工作台（1）的顶部还设置有伸缩式输送带（7），伸缩式输送带（7）安装在位于机械手驱动装置（2）前方的一侧，伸缩式输送带（7）用于对焊接好的门环分件进行输送至下一流程进行焊接。

3.如权利要求2所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：上料机构（4）包括上料箱（41）和设置在上料箱（41）上的定位槽（42），定位槽（42）向上开口，定位槽（42）内用于放置待焊接的门环分件，上料箱（41）上设有横向贯通的出料口（43）。

4.如权利要求3所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：工作台（1）顶部位于出料口（43）齐平的位置设置有推料气缸（44），推料气缸（44）输出端安装有推料用的推料板，上料机构（4）还包括设置在工作台（1）上的托料气缸（45），托料气缸（45）上方设置有托料板（46）。

5.如权利要求1所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：壳体（21）外缘设置有第二活动槽（214），第二活动槽（214）对称设置有两组，第二活动槽（214）呈扇形且内侧与第一活动槽（211）连通，移料臂（32）的一端与转动辊（31）固定连接，移料臂（32）的另一端贯穿第二活动槽（214）并延伸至壳体（21）的外部，壳体（21）的一侧中间设置有预设槽（215），预设槽（215）用于防止焊接分件内侧时对焊枪（6）造成阻碍。

6.如权利要求1所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：驱动机构（22）还包括固定设置在壳体（21）内部的第一电机（221），第一电机（221）的输出端固定连接有端面齿轮（222），壳体（21）的内部还转动连接有斜齿轮（223），斜齿轮（223）与端面齿轮（222）啮合连接。

7.如权利要求6所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：传动丝杆（224）设置有两组，且分别固定连接在斜齿轮（223）的两侧，两组所述的传动丝杆（224）呈对称分布，其表面的螺纹槽的绕转方向相反。

8.如权利要求1所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：夹爪（33）包括固定连接在移料臂（32）位于机械手驱动装置（2）外部的一端的外壳（331），外壳（331）的内侧上下设置有对称的滑动槽（332），外壳（331）的内部上下设置有与滑动槽（332）连通的滑动腔（333）。

9.如权利要求8所述的一种门环线焊接装置，其特征在于：夹爪（33）还包括安装在外壳（331）上方的第二电机（334），第二电机（334）的输出端固定连接有转动杆（335），转动杆（335）转动连接在外壳（331）内部，转动杆（335）上固定连接有直齿轮（336），滑动槽（332）内滑动连接有夹块（339），外壳（331）的内部滑动连接有挤压块（338），挤压块（338）的一侧固定连接有齿条（337），且齿条（337）与直齿轮（336）啮合连接。