CN117862676B - 机器人手臂激光焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了应用于激光焊接领域的机器人手臂激光焊接机，包括基座、机械臂、圆弧形的杆架和两个位于杆架两端的激光焊接头，本申请通过将杆架安装于机械臂的末端，并将两个激光焊接头设置于杆架的两端，可以在同一时间对同一缝隙进行两处焊接加工，有利于大幅度缩短激光焊接所需的时长，进而有效提升了焊接效率，同时，通过将杆架设置为圆弧形结构，并将机械臂与基座转动连接，配合机械臂的倒置设置，使得该装置不仅可以适用于直线缝隙的激光焊接，同样还适用于圆弧形缝隙的焊接加工，有利于进一步提升该装置的适用范围。

Description

机器人手臂激光焊接机

技术领域

本申请涉及激光焊接领域，特别涉及机器人手臂激光焊接机。

背景技术

机器人手臂激光焊接机是一种将激光焊接头集成于机器人手臂上的机械设备，通过机器人手臂操控激光焊接头灵活移动，进行激光焊接操作，可以有效提升激光焊接操作的便捷性，有利于提升激光焊接加工的效率。

现有技术中的机器人手臂激光焊接机大多仅装载有单个激光焊接头，在进行激光焊接时，单个激光焊接头独自运行，受其焊接时的移动速度影响，其焊接效率难以提升，并且单个激光焊接头的操作模式通常较为单一，虽然可以适用于大多数工件缝隙的激光焊接加工，保障了其焊接加工的普遍适用性，但是单一的焊接加工模式下，同样难以提升激光焊接的效率，最终导致激光焊接机的整体工作效率难以大幅度提升。

为此，提出一种机器人手臂激光焊接机来解决上述现有技术中存在的一些问题。

发明内容

本申请目的在于提升机器人手臂激光焊接机使用过程中的焊接效率和焊接操作多样性，相比现有技术提供机器人手臂激光焊接机，包括基座，基座设置于上方，基座的底部转动安装有机械臂，且机械臂的末端连接有位于基座下方的承载台，承载台上安装有为圆弧形结构设置的杆架，承载台位于杆架的中间位置，杆架的两端均安装有激光焊接头。

进一步，杆架活动穿插于承载台内部，杆架的顶部均匀镶嵌有齿槽，承载台的顶部固定安装有伺服电机a，且伺服电机a的驱动轴上固定安装有与齿槽相啮合的齿轮a。

进一步，激光焊接头的外侧安装有与其平行设置的高温喷枪，且高温喷枪位于激光焊接头移动方向前方。

进一步，杆架前后两端外侧均滑动套接有滑动座，且滑动座上固定安装有伺服电机b，伺服电机b的驱动轴上固定安装有与齿槽相啮合的齿轮b。

进一步，滑动座上安装有轴架，激光焊接头转动安装于轴架内，轴架上固定安装有用于驱动激光焊接头旋转摆动的伺服电机d。

进一步，轴架转动安装于滑动座上，滑动座上固定安装有与轴架传动连接的伺服电机c，轴架的旋转方向与激光焊接头的摆动方向相垂直。

进一步，激光焊接头的外侧转动安装有圆盘，且圆盘与激光焊接头同轴设置，高温喷枪安装于圆盘上，圆盘的顶部固定安装有与其同轴设置的齿环，激光焊接头的外端壁上固定安装有伺服电机e，且伺服电机e的驱动轴上固定安装有与齿环相啮合的齿轮c。

进一步，激光焊接时，轴架的转速与圆盘的转速相同，轴架的转向与圆盘的转向相反。

进一步，圆盘的顶部竖直固定有电磁导轨，且电磁导轨上滑动连接有电磁滑座，高温喷枪滑动穿插于圆盘内，高温喷枪的顶端与电磁滑座固定连接。

进一步，滑动座的底部固定安装有朝向激光焊接头设置的抽气口，且抽气口外接抽尘器。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

(1)本申请通过将杆架安装于机械臂的末端，并将两个激光焊接头设置于杆架的两端，可以在同一时间对同一缝隙进行两处焊接加工，有利于大幅度缩短激光焊接所需的时长，进而有效提升了焊接效率，同时，通过将杆架设置为圆弧形结构，并将机械臂与基座转动连接，配合机械臂的倒置设置，使得该装置不仅可以适用于直线缝隙的激光焊接，同样还适用于圆弧形缝隙的焊接加工，有利于进一步提升该装置的适用范围。

(2)通过将杆架活动穿插于承载台内，并借助齿轮a和齿槽的啮合，配合伺服电机a进行驱动，可以根据使用需求灵活调节杆架相对于承载台的位置关系，灵活切换单激光焊接头运行或者双激光焊接头运行模式，且在单激光焊接头运行状态下可以借助杆架对焊接操作进行延伸，有利于提升该装置在狭窄空间内进行激光焊接的操作便捷性。

(3)通过设置有高温喷枪，可以在进行激光焊接前，通过炙烤清除焊接缝隙位置表面的油污，并通过高温炙烤预热提升待焊接位置周边的温度，有利于降低在通过激光焊接头进行激光焊接时，待焊接缝隙周边温度骤然升高而出现火花碎屑肆意飞溅的概率，有效保障了使用该装置进行激光焊接的稳定性。

(4)通过将滑动座活动套接于杆架外侧，并通过伺服电机b驱动齿轮b旋转，借助齿轮b与齿槽的啮合，在焊接加工时灵活调节两个杆架的相对位置关系，配合通过伺服电机c驱动轴架旋转，通过伺服电机d驱动轴架上的激光焊接头旋转，对激光焊接头的姿态进行调整，有利于实现该装置多模式激光焊接的灵活切换，提升了该装置的使用灵活性和适用性。

(5)通过将圆盘转动套接于激光焊接头的外侧，并借助齿环和齿轮c的啮合，配合伺服电机e进行旋转驱动，有利于实现对圆盘上高温喷枪的灵活调整，同时，通过将电磁导轨竖直固定于圆盘上，并将高温喷枪与电磁导轨上滑动连接的电磁滑座固定连接，可以通过电磁滑座在电磁导轨上的滑动，对高温喷枪距离焊接缝隙的实际距离进行调整，从而灵活改变待焊机缝隙预热时的实际受热效果，有效提升了该装置使用过程中的灵活性。

附图说明

图1为本申请的立体图；

图2为本申请激光焊接头和高温喷枪的立体图；

图3为本申请中激光焊接头处于杆架两端时的立体图；

图4为本申请图3中结构的侧视图；

图5为本申请中单个激光焊接头使用时的立体图；

图6为本申请中承载台处于杆架一端时的立体图；

图7为本申请中两对激光焊接头、高温喷枪位于同一直线缝隙上的立体图；

图8为本申请图7中结构的侧视图；

图9为本申请中两对激光焊接头、高温喷枪位于不同直线缝隙上的立体图；

图10为本申请图9中结构的侧视图。

图中标号说明：

1、基座；101、机械臂；102、承载台；2、杆架；201、齿槽；202、伺服电机a；203、齿轮a；3、激光焊接头；301、高温喷枪；4、滑动座；401、伺服电机b；402、齿轮b；5、轴架；501、伺服电机c；502、伺服电机d；6、圆盘；601、齿环；602、伺服电机e；603、齿轮c；604、电磁导轨；605、电磁滑座。

具体实施方式

实施例将结合说明书附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述，基于本申请中的实施例，本领域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。

实施例一：

本发明提供了机器人手臂激光焊接机，请参阅图1－图10，包括基座1，基座1设置于上方，基座1的底部转动安装有机械臂101，且机械臂101的末端连接有位于基座1下方的承载台102，承载台102上安装有为圆弧形结构设置的杆架2，承载台102位于杆架2的中间位置，杆架2的两端均安装有激光焊接头3。

该装置使用过程中，工作人员使用该装置进行激光焊接加工，当需要进行直线焊接时，通过调整使得杆架2两端的两个激光焊接头3均朝向同一直线缝隙，启动杆架2两端设置的激光焊接头3同时对同一直线缝隙的两处位置进行激光焊接操作，同步地，通过机械臂101的移动，控制杆架2带动两个激光焊接头3沿该直线缝隙进行缓慢稳定的移动，通过机械臂101带动杆架2两端激光焊接头3单次移动的长度与两个激光焊接头3的间距相符，单次移动后调整已焊接位置继续进行激光焊接操作，实现对直线缝隙的激光焊接加工。

当需要进行环形焊接时，工作人员将待焊接的工件放置于基座1的正下方，使得待焊接的环形缝隙的圆心与机械臂101与基座1的旋转中心同轴，随后，通过调整使得杆架2同轴套设于环形缝隙外侧，通过调整使得激光焊接头3朝向待焊接缝隙，启动杆架2两端设置的激光焊接头3对待焊接缝隙同时进行激光焊接操作。

在通过激光焊接头3进行激光焊接时，操控机械臂101带动杆架2围绕待焊接的环形缝隙做环绕运动，杆架2带动两个激光焊接头3围绕环形缝隙单次旋转移动的长度与两个激光焊接头3的间距相符，单次焊接结束后，通过机械臂101的调整，使得两个激光焊接头3跳过已焊接缝隙，继续环绕运动进行激光焊接加工，借助机械臂101带动杆架2多次有序的环绕待焊接的环形缝隙进行旋转移动，使得两个激光焊接头3逐步完成对环形缝隙的激光焊接操作。

本申请中，通过将杆架2安装于机械臂101的末端，并将两个激光焊接头3设置于杆架2的两端，使得该装置使用过程中，同一时间可以对同一缝隙进行两处焊接加工，通过两个激光焊接头3的同步移动实现激光焊接加工，有利于大幅度缩短激光焊接所需的时长，进而有效提升了焊接效率，同时，通过将杆架2设置为圆弧形结构，并将机械臂101与基座1转动连接，配合机械臂101的倒置设置，使得该装置不仅可以适用于直线缝隙的激光焊接，同样还适用于圆弧形缝隙的焊接加工，有利于进一步提升该装置的适用范围。

请参阅图3和图6，杆架2活动穿插于承载台102内部，杆架2的顶部均匀镶嵌有齿槽201，承载台102的顶部固定安装有伺服电机a202，且伺服电机a202的驱动轴上固定安装有与齿槽201相啮合的齿轮a203，该装置使用过程中，工作人员可以根据使用需求灵活调节该装置的使用状态，当仅需使用单个激光焊接头3进行激光焊接操作时，工作人员可以控制伺服电机a202通电启动，带动与其驱动轴固定连接的齿轮a203旋转，借助齿轮a203与齿槽201之间的啮合，驱使杆架2围绕其圆心旋转，使得杆架2的一端向承载台102靠近，这就使得两个激光焊接头3中的一个向承载台102靠近，另一侧则向外远离承载台102。

靠近承载台102的激光焊接头3关闭不启用，而远离承载台102的激光焊接头3则启动进行激光焊接，该模式下不仅可以将该装置切换为单个激光焊接头3运行的状态，同时由于杆架2的旋转使得启用的激光焊接头3的位置向外延伸，其操控距离得到加长，可以探入更加狭窄的空间进行激光焊接加工，有效提升了该装置的灵活适用性。

请参阅图2，激光焊接头3的外侧安装有与其平行设置的高温喷枪301，且高温喷枪301位于激光焊接头3移动方向前方，该装置使用过程中，在启动激光焊接头3对缝隙进行激光焊接时，会先启动高温喷枪301对焊接位置进行高温炙烤，通过炙烤预热提升待焊接位置周边的温度，有利于降低在通过激光焊接头3进行激光焊接时，待焊接缝隙周边温度骤然升高而出现火花碎屑肆意飞溅的概率，通过高温喷枪301提前对待焊接缝隙进行高温炙烤预热，不仅可以提升激光焊接时焊接缝隙位置的温度，还可以提前通过炙烤清除焊接缝隙位置表面的油污，从而进一步降低激光焊接时火花四溅的概率，有效保障了使用该装置进行激光焊接的稳定性。

请参阅图2、图3和图7，杆架2前后两端外侧均滑动套接有滑动座4，且滑动座4上固定安装有伺服电机b401，伺服电机b401的驱动轴上固定安装有与齿槽201相啮合的齿轮b402，该装置使用过程中，当需要对两个激光焊接头3的间距进行调整时，可以控制伺服电机b401通电启动，伺服电机b401通电后带动其驱动轴上固定的齿轮b402旋转，借助齿轮b402与齿槽201的啮合，驱使滑动座4沿杆架2移动，实现对激光焊接头3位置的调整，通过对两个激光焊接头3连接的滑动座4的位置进行调整，实现对两个激光焊接头3间距以及相关位置的调整，有效提升了该装置使用时的灵活性。

请参阅图2和图3，滑动座4上安装有轴架5，激光焊接头3转动安装于轴架5内，轴架5上固定安装有用于驱动激光焊接头3旋转摆动的伺服电机d502，该装置使用过程中，若需要对激光焊接头3的偏转角度进行调整时，则仅需控制伺服电机d502通电启动，通过伺服电机d502驱动轴的旋转带动激光焊接头3摆动，实现对激光焊接头3角度的偏转调节。

请参阅图2、图3和图7，轴架5转动安装于滑动座4上，滑动座4上固定安装有与轴架5传动连接的伺服电机c501，轴架5的旋转方向与激光焊接头3的摆动方向相垂直，当需要对激光焊接头3进行另一平面的旋转调整时，可以控制伺服电机c501通电启动，带动与其驱动轴固定连接的轴架5进行旋转，由于轴架5的旋转方向与激光焊接头3围绕轴架5的旋转方向相互垂直，在轴架5的旋转，以及激光焊接头3在轴架5上旋转的配合下，可以实现对激光焊接头3的全方位旋转调整，使得激光焊接头3可以在滑动座4下方进行全方位的灵活调整，有利于提升其使用过程中的灵活性。

请参阅图2，激光焊接头3的外侧转动安装有圆盘6，且圆盘6与激光焊接头3同轴设置，高温喷枪301安装于圆盘6上，圆盘6的顶部固定安装有与其同轴设置的齿环601，激光焊接头3的外端壁上固定安装有伺服电机e602，且伺服电机e602的驱动轴上固定安装有与齿环601相啮合的齿轮c603。

该装置使用过程中，可以控制伺服电机e602通电启动，进而带动与其驱动轴固定连接的齿轮c603旋转，借助齿轮c603与齿环601的啮合，实现对圆盘6的旋转驱动，通过控制伺服电机e602驱动轴的旋转方向，可以实现对圆盘6旋转方向的控制，通过多圆盘6的旋转，可以实现对高温喷枪301位置的切换，在激光焊接头3焊接移动方向改变时，通过对高温喷枪301位置的旋转调整，使得高温喷枪301始终位于激光焊接头3行进轨迹的前方，有利于保障通过高温喷枪301对待焊接缝隙进行提前预热时的稳定性。

激光焊接时，轴架5的转速与圆盘6的转速相同，轴架5的转向与圆盘6的转向相反，高温喷枪301与激光焊接头3的间距可以根据实际使用时的需求进行灵活的设置，伺服电机e602的存在不会对高温喷枪301的旋转调整造成阻挡。

在进行激光焊接时，当伺服电机c501、轴架5和激光焊接头3位于同一直线上时，可以通过伺服电机c501驱动激光焊接头3进行旋转运动，该状态下进行激光焊接时，由于激光焊接头3自身处于旋转状态，端头处激光束对焊接缝隙的加热可以更加的均衡，进而进一步提升激光焊接时缝隙位置的受热均衡性，而此过程中，伺服电机e602同步启动，以相同转速保障圆盘6带动高温喷枪301围绕激光焊接头3同步相反旋转，可以保障高温喷枪301位于激光焊接头3行进轨迹前方的稳定性。

请参阅图2，圆盘6的顶部竖直固定有电磁导轨604，且电磁导轨604上滑动连接有电磁滑座605，高温喷枪301滑动穿插于圆盘6内，高温喷枪301的顶端与电磁滑座605固定连接，该装置使用过程中，可以通过电磁滑座605在电磁导轨604上的滑动，对高温喷枪301距离焊接缝隙的实际距离进行调整，从而灵活改变待焊机缝隙预热时的实际受热效果，有效提升了该装置使用过程中的灵活性。

滑动座4的底部固定安装有朝向激光焊接头3设置的抽气口，且抽气口外接抽尘器，该装置使用过程中，外接抽尘器通电启动，通过与其进气口连通的抽气口进行抽气操作，在气流作用下，可以将激光焊接产生的烟尘快速抽离，有利于保障激光焊接加工的稳定性，同时，抽气口设置于远离高温喷枪301的一侧，在气流流动的带动下，可以在焊接结束后加快焊接位置的冷却效率。

以上，仅为本申请结合当前实际需求采用的最佳实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。

Claims (7)

1.机器人手臂激光焊接机，包括设置于上方的基座(1)，其特征在于：

机械臂(101)，所述机械臂(101)转动安装于基座(1)的底部；

承载台(102)，所述承载台(102)连接于机械臂(101)的末端，并位于基座(1)的下方；

杆架(2)，所述杆架(2)安装于承载台(102)上，并设置为圆弧形结构，所述杆架(2)的中间位置位于承载台(102)内；

激光焊接头(3)，两个所述激光焊接头(3)分别安装于杆架(2)的两端；

所述激光焊接头(3)的外侧安装有与其平行设置的高温喷枪(301)，且高温喷枪(301)位于激光焊接头(3)移动方向前方；

所述激光焊接头(3)的外侧转动安装有圆盘(6)，且圆盘(6)与激光焊接头(3)同轴设置，所述高温喷枪(301)安装于圆盘(6)上，所述圆盘(6)的顶部固定安装有与其同轴设置的齿环(601)，所述激光焊接头(3)的外端壁上固定安装有伺服电机e(602)，且伺服电机e(602)的驱动轴上固定安装有与齿环(601)相啮合的齿轮c(603)；

所述圆盘(6)的顶部竖直固定有电磁导轨(604)，且电磁导轨(604)上滑动连接有电磁滑座(605)，所述高温喷枪(301)滑动穿插于圆盘(6)内，所述高温喷枪(301)的顶端与电磁滑座(605)固定连接。

2.根据权利要求1所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：所述杆架(2)活动穿插于承载台(102)内部，所述杆架(2)的顶部均匀镶嵌有齿槽(201)，所述承载台(102)的顶部固定安装有伺服电机a(202)，且伺服电机a(202)的驱动轴上固定安装有与齿槽(201)相啮合的齿轮a(203)。

3.根据权利要求2所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：所述杆架(2)前后两端外侧均滑动套接有滑动座(4)，且滑动座(4)上固定安装有伺服电机b(401)，所述伺服电机b(401)的驱动轴上固定安装有与齿槽(201)相啮合的齿轮b(402)。

4.根据权利要求3所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：所述滑动座(4)上安装有轴架(5)，所述激光焊接头(3)转动安装于轴架(5)内，所述轴架(5)上固定安装有用于驱动激光焊接头(3)旋转摆动的伺服电机d(502)。

5.根据权利要求4所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：所述轴架(5)转动安装于滑动座(4)上，所述滑动座(4)上固定安装有与轴架(5)传动连接的伺服电机c(501)，所述轴架(5)的旋转方向与激光焊接头(3)的摆动方向相垂直。

6.根据权利要求5所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：激光焊接时，所述轴架(5)的转速与圆盘(6)的转速相同，所述轴架(5)的转向与圆盘(6)的转向相反。

7.根据权利要求4所述的机器人手臂激光焊接机，其特征在于：所述滑动座(4)的底部固定安装有朝向激光焊接头(3)设置的抽气口，且抽气口外接抽尘器。