CN204997254U - 一种焊接机械手立轴的升降结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种焊接机械手立轴的升降结构，属于焊接技术领域。它解决了现有焊接机械手立轴的升降结构精度差导致焊接质量低等技术问题。焊接机械手包括升降座，立轴竖直穿过升降座并能沿上下自由移动，本焊接机械手立轴的升降结构包括电机、蜗轮蜗杆减速机和齿轮，蜗轮蜗杆减速机固定在升降座外，升降座内设有转轴，齿轮固定在转轴上，转轴的一端连接在升降座上且转轴能沿其轴心线转动，另一端穿出升降座与蜗轮蜗杆减速机的输出轴连接，电机固定在蜗轮蜗杆减速机上，立轴轴面上沿立轴的轴向固定有能与齿轮啮合的齿条，齿轮与齿条啮合的轮齿始终与齿条上对应齿朝上的齿面抵靠。本实用新型具有提高了焊接精度的优点。

Description

一种焊接机械手立轴的升降结构

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，涉及一种焊接机械手，特别是一种焊接机械手立轴的升降结构。

背景技术

目前，在企业组织产品生产中，需要将一些金属件或金属板的连接部分进行固定连接，即焊接。焊接一般采用人工焊接的方式，但是人工焊接效率低，成本较高，无法适应流水线式的生产方式，因此，自动焊接机械手应运而生，焊接机械手可根据实际生产需求来设计，具有生产效率高，焊接质量稳定的优点。

焊接机械手一般具有多个自由度，通过多个摇臂来实现机械手的自由移动，位于末端的摇臂与一立轴连接，该立轴能沿上下方向移动，焊枪则固定在立轴的下端。例如中国专利文献公开的焊接机械手【授权公告号CN201371332Y】，该专利中通过电机直接驱动齿轮转动，通过齿轮带动立轴上下移动，该结构仅通过电机的转动来控制立轴的移动，控制精度较差，控制精度上容易丢步，在焊接时立轴是静止不动的，电机无自锁功能，需要长时间通电使得电机的电机轴保持不转动的状态，在电流出现波动是电机的状态也会不稳定，从而会导致立轴会出现移动的情况，在焊接时影响了焊接的质量；同时该专利中立轴仅通过单侧导轨来对立轴进行移动导向，在焊接时立轴的端部会出现晃动、抖动的情况，影响焊接质量；该专利中用来连接齿轮的转轴为悬臂结构，至于电机的转动轴连接，结构强度较低，稳定性差，从而导致传动精度不高，也影响了焊接质量。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种焊接机械手立轴的升降结构，本实用新型解决的技术问题是如何稳定的驱动立轴升降并在焊接时稳定的定位立轴。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种焊接机械手立轴的升降结构，焊接机械手包括升降座，其特征在于，立轴竖直穿过升降座并能沿上下自由移动，本升降结构包括电机、蜗轮蜗杆减速机和齿轮，所述升降座内设有转轴，所述齿轮固定在转轴上，转轴的一端连接在升降座上且转轴能沿其轴心线转动，转轴的另一端穿出升降座，所述蜗轮蜗杆减速机固定在升降座外，所述蜗轮蜗杆减速机的输出轴与转轴的另一端连接，所述电机固定在蜗轮蜗杆减速机上，电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速机的输入轴连接，所述立轴轴面上沿立轴的轴向固定有能与齿轮啮合的齿条，齿轮与齿条啮合的轮齿始终与齿条上对应齿朝上的齿面抵靠。

具体工作原理如下：升降座与摇臂固定的；电机与蜗轮蜗杆减速机连接，蜗轮蜗杆减速机的输出轴带动转轴转动，从而驱动转轴上的齿轮转动，齿轮与齿条啮合从而带动与齿条固定的立轴上下升降；蜗轮蜗杆减速机具有自锁功能，在立轴需要保持静止时只需切断电机的电源即可，因此通过蜗轮蜗杆减速机能在焊接时稳定的定位立轴的位置，使得立轴上的焊枪的焊接点位置精确，从而提高了焊接精度；由于立轴为上下设置的，立轴始终受到重力的作用，因此齿轮与齿条啮合的轮齿始终与齿条上对应齿朝上的齿面抵靠的状态，该结果消除了蜗轮蜗杆传动精度相对较低的问题，使得电机通过蜗轮蜗杆减速机传动时能保持对立轴上下升降高精度的控制，从而保证了焊接精度；转轴的两端分别与升降座和蜗轮蜗杆减速机的输出轴连接，连接结构稳定，齿轮与立轴的位置保持稳定，使得齿轮传动稳定，保证了传动精度，提高了焊接精度；齿条为机床标准齿条，相对现有的在立轴上加工齿条的方法大大降低了成本，也提高了传动精度。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述升降座一侧固定有轴承盖，所述转轴的一端伸入轴承盖并与轴承盖之间通过轴承连接，所述升降座另一侧固定有定位环，蜗轮蜗杆减速机固定在升降座另一侧的外侧壁上，所述转轴的另一端穿过定位环并伸入蜗轮蜗杆减速机内与蜗轮蜗杆减速机的输出轴同轴连接。立轴在上下移动或者静止时其重量均通过齿条压在齿轮上，齿轮会将立轴的重量均施加到转轴上，转轴的两端分别通过轴承和定位环定位，使转轴既能在承受立轴重量的情况下保持转动的稳定，从而保证了立轴移动精度及焊接时的静稳定性，从而保证了焊接精度。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述立轴的轴面上还固定有两根滑轨，两根所述滑轨沿立轴轴向布置，两根所述滑轨相对立轴的中心线对称，所述升降座内固定有与两根滑轨一一对应的两组导向块组，两根所述滑轨能分别沿对应的导向块组上下滑动。双滑轨的结构使立轴的轴向上与导向块组之间的接触面积更大，从而在立轴升降时稳定性更好；另外由于升降稳定性更好，能防止立轴固定有焊枪的一端出现晃动的情况，在焊接时提高了焊枪位置的精度，从而提高了焊接质量；同时两根滑轨增加了立轴的厚度，也就增加了立轴的强度，能减少立轴受到的振动影响，且在立轴大部分升降至位于升降座下方时，保证立轴固定有焊枪的一端强度也足够，从而进一步减少了立轴固定有焊枪的一端出现晃动的情况，提高了焊接质量。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述导向块组包括至少两块沿上下布置的导向块，位于最上方的导向块固定在升降座的上端口，位于最下端的导向块固定在升降座的下端口。该结构使得导向块组在沿立轴的轴向上与滑轨具有最大的导向长度，也保证了具有最大的接触面积，使得滑轨能稳定的上下滑动，提高了立轴升降的稳定性；导向块沿上下分段布置能降低导向块的整体质量，实现焊接机械手的轻量化。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述立轴的轴面上沿轴向开有两条呈长条形的固定凹槽，所述滑轨的侧面与固定凹槽的槽壁抵靠并固定在固定凹槽上。固定凹槽能快速并精确的定位滑轨在立轴上的位置，使得滑轨的固定位置准确，从而保证立轴升降时的升降稳定性及升降位移精度，从而提高了焊接质量。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述立轴的轴面上沿立轴的轴向固定有呈条形的安装板，所述安装板的横截面呈L型，所述齿条固定在安装板上，齿条的底面和一侧面分别与安装板的两内侧壁贴合抵靠。齿条为标准件，而立轴的轴面为圆柱面，因此直接将齿条固定在立轴上安装精度较低且稳定性较差；齿条通过安装板固定在立轴上能提高安装精度和安装稳定性，从而提高立轴升降的稳定性和升降位移精度；安装板的结构将齿条半包裹，在安装时能快速、精确的定位齿条和安装板的固定位置，也进一步提高了齿条的安装精度，提高了焊接质量。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述立轴的轴面上沿立轴的轴向开有长条形的固定凹口，所述固定凹口具有一沿其长度方向布置的长侧壁和位于长侧壁两端的短侧壁，所述安装板固定在固定凹口内，安装板的一侧面与长侧壁贴靠，安装板的两端面分别与两短侧壁贴靠。该结构的固定凹口能在安装时快速定位安装板相对立轴的固定位置，提高了齿条的安装精度，同时固定凹口能使得安装板稳定且牢固的固定在立轴上，从而使立轴的升降稳定且升降位移精度高，从而提高了焊接的精度。

在上述的焊接机械手立轴的升降结构中，所述齿条的侧面上开有若干沿齿条长度方向分布的固定孔，所述安装板与齿条侧面抵靠的侧壁上具有与上述固定孔一一对应的安装孔，所述齿条通过螺栓穿过固定孔和安装孔固定。该结构既能将齿条牢固的固定在安装板上，也能方便的拆卸安装齿条，同时可根据客户的不同焊接精度的要求固定或更换不同精度的齿条，提高了本焊接机械手的适用性。

与现有技术相比，本焊接机械手立轴的升降结构通过带自锁功能的蜗轮蜗杆减速机在焊接时稳定的定位立轴的位置，提高了焊接精度；同时通过立轴的布置方式及转轴和齿条的布置方式结合提高了立轴升降位移的传动精度，达到提高了焊接精度的优点。

附图说明

图1是本升降结构的立体结构示意图。

图2是本升降结构的剖视结构示意图。

图3是立轴的立体结构示意图。

图4是图3中A部的放大结构示意图。

图中，1、升降座；11、导向块；2、立轴；21、滑轨；22、固定凹口；221、长侧壁；222、短侧壁；23、固定凹槽；3、电机；4、蜗轮蜗杆减速机；5、转轴；51、轴承盖；52、轴承；53、定位环；6、齿轮；7、齿条；71、固定孔；8、安装板；9、焊枪。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

本实施例如图1至图4所示，焊接机械手包括与摇臂固定的升降座1，立轴2竖直穿过升降座1并能沿上下自由移动。具体来说，立轴2的轴面上还固定有两根滑轨21，两根滑轨21沿立轴2轴向布置，两根滑轨21相对立轴2的中心线对称，立轴2的轴面上沿轴向开有两条呈长条形的固定凹槽23，滑轨21的侧面与固定凹槽23的槽壁抵靠并固定在固定凹槽23上。升降座1内固定有与两根滑轨21一一对应的两组导向块组，导向块组包括至少两块沿上下布置的导向块11，位于最上方的导向块11固定在升降座1的上端口，位于最下端的导向块11固定在升降座1的下端口。两根滑轨21能分别沿对应的导向块组上下滑动，滑轨21和导向块11之间通过燕尾槽结构滑动连接。

本焊接机械手立轴的升降结构包括电机3、蜗轮蜗杆减速机4和齿轮6，本实施例中电机3采用交流伺服电机，交流伺服电机的控制精度高，有利于提高立轴2的升降精度，电机3的输出轴与蜗轮蜗杆减速机4的输入轴连接。

升降座1内设有转轴5，齿轮6固定在转轴5上，降座一侧固定有轴承盖51，转轴5的一端伸入轴承盖51并与轴承盖51之间通过轴承52连接，升降座1另一侧固定有定位环53，蜗轮蜗杆减速机4固定在升降座1另一侧的外侧壁上，转轴5的另一端穿过定位环53并伸入蜗轮蜗杆减速机4内与蜗轮蜗杆减速机4的输出轴同轴连接。

立轴2轴面上沿立轴2的轴向固定有能与齿轮6啮合的齿条7，齿轮6与齿条7啮合的轮齿始终与齿条7上对应齿朝上的齿面抵靠。

立轴2的轴面上沿立轴2的轴向开有长条形的固定凹口22，固定凹口22具有一沿其长度方向布置的长侧壁221和位于长侧壁221两端的短侧壁222，固定凹口22内沿立轴2的轴向固定有呈条形的安装板8，安装板8的一侧面与长侧壁221贴靠，安装板8的两端面分别与两短侧壁222贴靠。安装板8的横截面呈L型，齿条7固定在安装板8上，齿条7的底面和一侧面分别与安装板8的两内侧壁贴合抵靠。齿条7的侧面上开有若干沿齿条7长度方向分布的固定孔71，安装板8与齿条7侧面抵靠的侧壁上具有与上述固定孔71一一对应的安装孔，齿条7通过螺栓穿过固定孔71和安装孔固定。

具体工作原理如下：电机3与蜗轮蜗杆减速机4连接，蜗轮蜗杆减速机4的输出轴带动转轴5转动，从而驱动转轴5上的齿轮6转动，齿轮6与齿条7啮合从而带动与齿条7固定的立轴2上下升降；蜗轮蜗杆减速机4具有自锁功能，在立轴2需要保持静止时只需切断电机3的电源即可，因此通过蜗轮蜗杆减速机4能在焊接时稳定的定位立轴2的位置，使得立轴2上的焊枪9的焊接点精确，从而提高了焊接精度；由于立轴2为上下设置的，立轴2始终受到重力的作用，因此齿轮6与齿条7啮合的轮齿始终与齿条7上对应齿朝上的齿面抵靠的状态，该结果消除了蜗轮蜗杆传动精度相对较低的问题，使得电机3通过蜗轮蜗杆减速机4传动时能保持对立轴2上下升降高精度的控制，从而保证了焊接精度；转轴5的两端分别与升降座1和蜗轮蜗杆减速机4的输出轴连接，连接结构稳定，齿轮6与立轴2的位置保持稳定，使得齿轮6传动稳定，保证了传动精度，提高了焊接精度；齿条7为机床标准齿条7，相对现有的在立轴2上加工齿条7的方法大大降低了成本，也提高了传动精度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种焊接机械手立轴的升降结构，焊接机械手包括升降座(1)，其特征在于，立轴(2)竖直穿过升降座(1)并能沿上下自由移动，本升降结构包括电机(3)、蜗轮蜗杆减速机(4)和齿轮(6)，所述升降座(1)内设有转轴(5)，所述齿轮(6)固定在转轴(5)上，转轴(5)的一端连接在升降座(1)上且转轴(5)能沿其轴心线转动，转轴(5)的另一端穿出升降座(1)，所述蜗轮蜗杆减速机(4)固定在升降座(1)外，所述蜗轮蜗杆减速机(4)的输出轴与转轴(5)的另一端连接，所述电机(3)固定在蜗轮蜗杆减速机(4)上，电机(3)的输出轴与蜗轮蜗杆减速机(4)的输入轴连接，所述立轴(2)轴面上沿立轴(2)的轴向固定有能与齿轮(6)啮合的齿条(7)，齿轮(6)与齿条(7)啮合的轮齿始终与齿条(7)上对应齿朝上的齿面抵靠。

2.根据权利要求1所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述升降座(1)一侧固定有轴承盖(51)，所述转轴(5)的一端伸入轴承盖(51)并与轴承盖(51)之间通过轴承(52)连接，所述升降座(1)另一侧固定有定位环(53)，蜗轮蜗杆减速机(4)固定在升降座(1)另一侧的外侧壁上，所述转轴(5)的另一端穿过定位环(53)并伸入蜗轮蜗杆减速机(4)内与蜗轮蜗杆减速机(4)的输出轴同轴连接。

3.根据权利要求1或2所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述立轴(2)的轴面上还固定有两根滑轨(21)，两根所述滑轨(21)沿立轴(2)轴向布置，两根所述滑轨(21)相对立轴(2)的中心线对称，所述升降座(1)内固定有与两根滑轨(21)一一对应的两组导向块组，两根所述滑轨(21)能分别沿对应的导向块组上下滑动。

4.根据权利要求3所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述导向块组包括至少两块沿上下布置的导向块(11)，位于最上方的导向块(11)固定在升降座(1)的上端口，位于最下端的导向块(11)固定在升降座(1)的下端口。

5.根据权利要求3所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述立轴(2)的轴面上沿轴向开有两条呈长条形的固定凹槽(23)，所述滑轨(21)的侧面与固定凹槽(23)的槽壁抵靠并固定在固定凹槽(23)上。

6.根据权利要求1或2所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述立轴(2)的轴面上沿立轴(2)的轴向固定有呈条形的安装板(8)，所述安装板(8)的横截面呈L型，所述齿条(7)固定在安装板(8)上，齿条(7)的底面和一侧面分别与安装板(8)的两内侧壁贴合抵靠。

7.根据权利要求6所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述立轴(2)的轴面上沿立轴(2)的轴向开有长条形的固定凹口(22)，所述固定凹口(22)具有一沿其长度方向布置的长侧壁(221)和位于长侧壁(221)两端的短侧壁(222)，所述安装板(8)固定在固定凹口(22)内，安装板(8)的一侧面与长侧壁(221)贴靠，安装板(8)的两端面分别与两短侧壁(222)贴靠。

8.根据权利要求6所述的焊接机械手立轴的升降结构，其特征在于，所述齿条(7)的侧面上开有若干沿齿条(7)长度方向分布的固定孔(71)，所述安装板(8)与齿条(7)侧面抵靠的侧壁上具有与上述固定孔(71)一一对应的安装孔，所述齿条(7)通过螺栓穿过固定孔(71)和安装孔固定。