CN204094364U - 焊接专用机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接专用机器人，包括一焊接支架和一焊接机，焊接机安装在焊接支架上，焊接支架为一横梁立柱焊接支架，包括一底座平台、一立柱和一横梁，立柱安装在底座平台上，横梁嵌套安装于立柱上；焊接机为一转摆焊接机，包括一转摆焊接机枪和一转摆焊接机头，转摆焊接机枪和转摆焊接机头相互连接，转摆焊接机枪设置于横梁上；立柱用于作轴向自转，横梁能够沿立柱作上下垂直移动并绕其作轴向回转，转摆焊接机枪用于沿横梁作水平位移，转摆焊接机枪用于作轴向自转，转摆焊接机头能够沿其轴作定角摆动。使用本结构的焊接专用机器人，具有精准定位，保证质量，提高产量，大大降低工人的劳动强度和操作的技术水平，并可以单人多工位操作。

Description

焊接专用机器人

技术领域

本实用新型涉及一种焊接专用机器人。

背景技术

焊接技术在各制造领域中是必不可少的工种，这么重要的工种制造手段却是“高投入”、“高耗能”、“高污染”的“三高”工种。因为人工劳动强度大，弧光及粉尘的污染严重，易疲劳，而产品的质量随着工人的疲劳强度增加而降低，特别在一些关键零部件的制造或修复中，如内孔堆焊、相关零件连续焊接等方面，若用传统手工操作势必是低效的，高工时甚至困难重重。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中因“三高”而导致的产品质量低下等缺陷，提供一种焊接专用机器人，该焊接专用机器人既可以降低“三高”，保证焊接质量。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种焊接专用机器人，其特点在于，所述焊接专用机器人包括一焊接支架和一焊接机，所述焊接机安装在所述焊接支架上，所述焊接支架为一横梁立柱焊接支架，包括一底座平台、一立柱和一横梁，所述立柱安装在所述底座平台上，所述横梁嵌套安装于所述立柱上；所述焊接机为一转摆焊接机，包括一转摆焊接机枪和一转摆焊接机头，所述转摆焊接机枪和所述转摆焊接机头相互连接，所述转摆焊接机枪设置于所述横梁上；所述立柱用于作轴向自转，所述横梁能够沿所述立柱作上下垂直移动并绕其作轴向回转，所述转摆焊接机枪用于沿所述横梁作水平位移，且用于作轴向自转；所述立柱的轴向自转、所述横梁的上下垂直移动和所述转摆焊接机枪的水平位移以及轴向自转用于使所述焊接机直达焊点；所述转摆焊接机头能够沿其轴作定角摆动，所述转摆焊接机头的定角摆动用于对所述焊接机进行微调。

较佳地，所述立柱设有一伺服立柱回转电机，且还设有一伺服横梁升降电机，所述横梁设有一机头移动电机，所述转摆焊接机枪设有一焊枪回转电机，所述转摆焊接机头设有一定角摆动电机。

较佳地，所述焊接专用机器人有一辅助升程，所述辅助升程用于使所述焊接支架作上下垂直移动。

一种焊接专用机器人，其特点在于，所述焊接专用机器人包括一焊接支架和一焊接机，所述焊接机安装在所述焊接支架上，包括一机座、一第一摇杆、一第二摇杆和一升降机头，所述机座设有所述第一摇杆，所述第一摇杆与所述第二摇杆转动连接，所述第二摇杆与所述升降机头连接；所述焊接机为一转摆升降焊接机，包括一转摆升降焊接机枪和一转摆升降焊接机头，所述转摆升降焊接机枪和所述转摆升降焊接机头连接；所述第一摇杆用于作轴向回转，所述第二摇杆用于沿其轴作定角摆动，所述转摆升降焊接机枪套设安装于所述升降机头内，且能够沿其作上下垂直移动和轴向自转；所述第一摇杆的轴向回转、所述第二摇杆的定角摆动、所述转摆升降焊接机枪的上下垂直移动和轴向自转用于使所述焊接机直达焊点；所述转摆升降焊接机头沿其轴作定角摆动，所述转摆升降焊接机头的定角摆动用于对所述焊接机进行微调。

较佳地，所述第一摇杆设有一第一摇杆伺服电机，所述第二摇杆设有一第二摇杆伺服电机，所述升降机头设有一伺服升降电机，所述转摆升降焊接机枪设有一伺服回转电机，所述转摆升降焊接机头设有一混合式步进电机。

较佳地，所述焊接专用机器人有一辅助升程，所述辅助升程用于使所述焊接支架作上下垂直移动。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本实用新型的积极步进效果在于：使用本结构的焊接专用机器人，具有精准定位，保证质量，提高产量，大大降低工人的劳动强度和操作的技术水平，并可以单人多工位操作。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例1和2的焊接专用机器人的4轴联动结构示意图。

图2为本实用新型的较佳实施例1和2的焊接专用机器人的4+1轴联动结构示意图。

图3为本实用新型的较佳实施例1的横梁立柱焊接专用机器人结构示意图。

图4为本实用新型的较佳实施例1的横梁立柱焊接专用机器人运动坐标图

图5为本实用新型的较佳实施例2的双摇杆焊接专用机器人结构示意图。

图6为本实用新型的较佳实施例2的双摇杆焊接专用机器人运动坐标图。

附图标记说明

底座平台 11

立柱 21

横梁 31

转摆焊接机枪 41

转摆焊接机头 51

立柱回转电机 61

横梁升降电机 71

机头移动电机 81

焊枪回转电机 91

定角摆动电机 101

机座 12

第一摇杆 22

第二摇杆 32

升降机头 42

转摆升降焊接机枪 52

转摆升降焊接机头 62

第一摇杆伺服电机 72

第二摇杆伺服电机 82

伺服升降电机 92

伺服回转电机 102

混合式步进电机 112

具体实施方式

下面举两个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

焊接专用机器人是模仿手工操作来完成焊接时最基本的全方位工作，X、Y、Z直角三坐标保证了立体焊接的需要。由于焊接专用机器人要作全方位工作，焊接机枪需随时按焊接运动轨迹作角度转动，此时焊接机枪沿Z轴自转，即Zr是必须的。这就组成了如图1所示的4轴联动。也就是说，4轴联动满足了焊接专用机器人所能走出的运动轨迹的最低限度，无论是沿X、Y平面，X、Z平面或Y、Z平面，焊接专用机器人都能完成包括圆弧、直线、曲线等各种运动轨迹。

为了实现类似宽焊缝的多方位焊接，焊接机头必须具备摆动功能，才能达到最佳焊接角度，为了实现这个目的，焊接机头在Z轴下端增加了一转动轴Zb(如图2所示)，Zb垂直于Z轴并随Z轴一起作360°回转(焊接机头另增了一沿着X轴作轴向自转的自由度)，这样就形成了由X、Y、Z、Zr、Zb五个自由度所组成的4+1联动。Zr与Zb轴相互垂直，Zr与Zb轴转动最佳焊接角度即可形成如图中所示的球状轨迹，这样一来焊接机头可以全方位的作出各种轨迹。

需要补充的是，当被焊工件静止摆放于平台上，焊接专用机器人必须完成包括X、Y、Z轴在内的X、Y、Z、Zr、Zb轴五个自由度才能实现焊接专用机器人最终的精确定位，当然也不仅限于这X、Y、Z这三个轴的自由度，X、Y、Z轴中的任何一个轴重复出现最多两次相同的自由度，剩下的一个自由度由有另外两个轴中的一个补充完成，只要总数上满足三个自由度即可实现焊接机头从一个点到另一个点的位移。

在以下分别要介绍的两个实施例中，焊接专用机器人均采用了4+2联动技术，在实施例1中，横梁立柱焊接专用机器人是在半自动焊接专用机器人的基础上发展起来，由于采用了4+2联动技术具备了较高的精度。在实施例2中，双摇杆焊接专用机器人是在手动气割机的基础上发展起来的，具有结构简单的特点，此外，双摇杆焊接专用机器人还配备有45°±旋转传动箱，由定心轴和刻度盘组成，双螺钉固定，转摆升降焊接机枪的倾斜角度可手动调整，为的是适应大型工件在斜面上进行焊接，这可以被视为是在4+1联动基础上新增加了一个额外自由度的技术改进。

这两种焊接专用机器人都能满足一般电弧焊接的技术需求，因为装备了微处理机，以此对焊接机头作适当微调，以便更好的实现焊点定位，所以具有很高的工作可靠性和操作简易性。

实施例1

本实施例为一种焊接专用机器人(如图3所示)，包括一横梁立柱焊接支架和一转摆焊接机，转摆焊接机安装在横梁立柱焊接支架上，横梁立柱焊接支架包括一底座平台11、一立柱21、一横梁31，立柱安装在底座平台上，横梁嵌套安装于立柱上，转摆焊接机包括一转摆焊接机枪41和一转摆焊接机头51，转摆焊接机枪和转摆焊接机头固定连接，转摆焊接机枪设置于横梁之上。

立柱可作轴向回转，横梁可沿柱作上下垂直移动并绕其作轴向回转，转摆焊接机枪可沿横梁作水平位移并作轴向自转，转摆焊接机头沿其轴作定角摆动。

立柱设有一伺服立柱回转电机61，用于带动立柱作轴向自转，且还设有一伺服横梁升降电机71，横梁设有一机头移动电机81，用于带动横梁相对于底座平台作上下垂直移动，转摆焊接机枪设有一焊枪回转电机91，用于带动转摆焊接机枪作轴向自转，转摆焊接机头设有一定角摆动电机101，用于带动转摆焊接机头沿其轴作定角摆动。

图4所示的一平面坐标描述了转摆焊接机枪的运动轨迹，如果转摆焊接机枪要从坐标原点O直达最终焊区B，首先横梁要在立柱作上下垂直移动，直至转摆焊接机头的坐标原点O与最终焊区B处于同一平面，接着转摆焊接机枪在横梁上如图2所示向右移动到过渡焊区A，过渡焊区A与最终焊区B相对于坐标原点O处于同一半径。

当立柱转动α₁角度，横梁也随之转动α₁角度并带动转摆焊接机头直达最终焊区B；立柱的轴向自转、横梁的上下垂直移动、转摆焊接机枪的水平位移和其轴向自转构成主定位；转摆焊接机头的定角摆动构成辅助定位，辅助定位对转摆焊接机头进行微调，并使转摆焊接机最终到达指定焊点。

在图4的坐标轴中，最终焊区B相对于坐标原点O的X轴距离为X＝OA·cosα₁，最终焊区B相对于坐标原点O的Y轴距离为Y＝OB·sinα₁，α₁为立柱的回转角度。

实施例2

本实施例为一种焊接专用机器人(如图5所示)，包括一双摇杆焊接支架和一转摆升降焊接机，双摇杆焊接支架包括一机座12、一第一摇杆22、一第二摇杆32和一升降机头42，机座设有第一摇杆，第一摇杆与第二摇杆转动连接，第二摇杆与升降机头连接，转摆升降焊接机包括一转摆升降焊接机枪52和一转摆升降焊接机头62，转摆升降焊接机枪和转摆升降焊接机头相互连接。

第一摇杆设有一第一摇杆伺服电机72，用于带动第一摇杆作轴向回转，第二摇杆设有一第二摇杆伺服电机82，用于带动第二摇杆沿其轴作定角摆动，升降机头设有一伺服升降电机92，用于带动转摆升降焊接机枪作上下垂直移动，转摆升降焊接机枪设有一伺服回转电机102，用于带动转摆升降焊接机枪沿其轴作轴向自转，转摆升降焊接机头设有一混合式步进电机112，用于带动转摆升降焊接机头沿其轴作摆动微调。

第一摇杆伺服电机、第二摇杆伺服电机和混合式步进电机均带有减震装置，伺服升降电机和伺服回转电机不带减震装置。

图6所示的一平面坐标描述了转摆升降焊接机枪的运动轨迹，O₁为第一摇杆的回转中心，O₂为第二摇杆的回转中心，O₃为转摆升降焊接机枪的回转中心，假设O₁、O₂和O₃处于同一水平线上，如果转摆升降焊接机枪要从回转中心O₃直达最终焊区D，首先第一摇杆回转α₂角度，转摆升降焊接机枪从回转中心O₃移动到过渡焊区C，此时第二摇杆不作任何摆动，O₁、O₂’和过渡焊区C在同一直线上。

接着第二摇杆回转α₃角度，转摆升降焊接机枪从过渡焊区C到达最终焊区D的正上方，过渡焊区C与最终焊区D相对于第二摇杆的回转中心O₂’处于同一半径，最后转摆升降焊接机枪垂直移动，并直达最终焊区D；第一摇杆作轴向回转、第二摇杆的定角摆动、转摆升降焊接机枪的垂直移动和轴向自转构成主定位；转摆升降焊接机头的定角摆动构成辅助定位，辅助定位对转摆升降焊接机头进行微调，并使转摆升降焊接机最终到达指定焊点。

在图6的坐标轴中，当第一摇杆转动α₂角度后，过渡焊区C相对于坐标原点O₁的X轴距离为X＝O₁O₂·cosα₂，过渡焊区C相对于坐标原点O的Y轴距离为Y＝O₁O₂·sinα₂。随后当第二摇杆转动α₃角度后，最终焊区D、坐标原点O₁和第二摇杆的回转中心O₂’所组成的三角边长关系式为2·cos(180°-α₃)·DO₂’·O₁O₂’＝O₁O₂’²+DO₂’²-DO₁ ²，从而可以直接推导出最终焊区D相对于坐标原点O₁的直线距离DO₁。

若被焊工件有高、低二层，距离大于既定升程，就不能同时完成焊接，只有焊接专用机器人整体上提，即增加了辅助升程，并形成了最终的4+2联动，焊接机头只有通过这种辅助升程才能够到达焊点。

本焊接专用机器人除有焊接功能外，还有示教功能，只需手动操作按钮就能实现焊接机枪的移动，焊接机头对准工件上的焊缝轨迹，进行单点、双点、三点、多点的操演，点迹信息经微处理机的运算，自动得出所需要焊接的直线、圆弧、曲线等轨迹数据，并将其导入存储器中。在需要焊接时，控制系统从存储器中读出相应的数据并转换成各种指令，驱动焊接机枪，使其沿着操演的轨迹进行焊接。此外，本焊接专用机器人还能就焊接过程中因轨迹偏移所产生的焊缝误差作随时修正，同时能调节焊接电压及焊接电流。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种焊接专用机器人，其特征在于，所述焊接专用机器人包括一焊接支架和一焊接机，所述焊接机安装在所述焊接支架上，所述焊接支架为一横梁立柱焊接支架，包括一底座平台、一立柱和一横梁，所述立柱安装在所述底座平台上，所述横梁嵌套安装于所述立柱上；所述焊接机为一转摆焊接机，包括一转摆焊接机枪和一转摆焊接机头，所述转摆焊接机枪和所述转摆焊接机头相互连接，所述转摆焊接机枪设置于所述横梁上；所述立柱用于作轴向自转，所述横梁能够沿所述立柱作上下垂直移动并绕其作轴向回转，所述转摆焊接机枪用于沿所述横梁作水平位移，且用于作轴向自转；所述立柱的轴向自转、所述横梁的上下垂直移动和所述转摆焊接机枪的水平位移以及轴向自转用于使所述焊接机直达焊点；所述转摆焊接机头能够沿其轴作定角摆动，所述转摆焊接机头的定角摆动用于对所述焊接机进行微调。

2.如权利要求1所述的焊接专用机器人，其特征在于，所述立柱设有一伺服立柱回转电机，且还设有一伺服横梁升降电机，所述横梁设有一机头移动电机，所述转摆焊接机枪设有一焊枪回转电机，所述转摆焊接机头设有一定角摆动电机。

3.如权利要求1所述的焊接专用机器人，其特征在于，所述焊接专用机器人有一辅助升程，所述辅助升程用于使所述焊接支架作上下垂直移动。

4.一种焊接专用机器人，其特征在于，所述焊接专用机器人包括一焊接支架和一焊接机，所述焊接机安装在所述焊接支架上，所述焊接支架为一双摇杆焊接支架，包括一机座、一第一摇杆、一第二摇杆和一升降机头，所述机座设有所述第一摇杆，所述第一摇杆与所述第二摇杆转动连接，所述第二摇杆与所述升降机头连接；所述焊接机为一转摆升降焊接机，包括一转摆升降焊接机枪和一转摆升降焊接机头，所述转摆升降焊接机枪和所述转摆升降焊接机头连接；所述第一摇杆用于作轴向回转，所述第二摇杆用于沿其轴作定角摆动，所述转摆升降焊接机枪套设安装于所述升降机头内，且能够沿其作上下垂直移动和轴向自转；所述第一摇杆的轴向回转、所述第二摇杆的定角摆动、所述转摆升降焊接机枪的上下垂直移动和轴向自转用于使所述焊接机直达焊点；所述转摆升降焊接机头沿其轴作定角摆动，所述转摆升降焊接机头的定角摆动用于对所述焊接机进行微调。

5.如权利要求4所述的焊接专用机器人，其特征在于，所述第一摇杆设有一第一摇杆伺服电机，所述第二摇杆设有一第二摇杆伺服电机，所述升降机头设有一伺服升降电机，所述转摆升降焊接机枪设有一伺服回转电机，所述转摆升降焊接机头设有一混合式步进电机。

6.如权利要求4所述的焊接专用机器人，其特征在于，所述焊接专用机器人有一辅助升程，所述辅助升程用于使所述焊接支架作上下垂直移动。