CN211540024U - 一种u型多层多道机器人焊接变位机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种U型多层多道机器人焊接变位机，包括机架箱体、翻转机构、绝缘层、支撑臂、支撑横梁、回转机构、焊接卡盘、导电装置和供电回路机构，所述机架箱体与翻转机构连为一体，支撑横梁两端对称连接有支撑臂，两个翻转机构分别与支撑臂两端连接、并带动支撑臂翻转、进而带动支撑横梁翻转；回转机构固定在支撑横梁上、与焊接卡盘通过齿轮传动；导电装置分别与焊接卡盘及支撑横梁固定连接、为焊接卡盘上的待焊工件提供导电回路；供电回路机构与支撑横梁连接、为导电装置提供安装导电回路直导线槽。本实用新型具有很高的可靠性、反应速度和重复定位精度，安装与维修非常方便，整体具有很强的实用性。

Description

一种U型多层多道机器人焊接变位机

技术领域

本实用新型涉及一种U型多层多道机器人焊接变位机,涉及焊接设备技术领域。

背景技术

焊接是现代工业生产中一种重要的机械加工方法，尤其是在制造大型结构件或复杂机械零部件时，焊接工艺更是显得尤为重要。在工件的焊接过程中，需要工件处于最佳的焊接位置，以达到理想的焊接效果。目前大型结构件的焊接主要是采用行车吊装进行工件翻转，通过人工手动进行多层多道焊接。这种方法人工劳动强度大，效率低下，在焊接过程中工件的深焊缝无法快速准确到达最佳焊接位置，且操作过程中存在较大安全隐患。

现有技术中也有采用单方向翻转变位机配合焊接机器人来对大型工件进行焊接操作的，但是这种变位机由于转动自由度较少，且可转动的角度范围较小，使得待焊接工件的空间变位范围变得极为有限，部分焊缝仍然难以快速准确到达最佳焊接位置，极大的限制了工件的焊接效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种U型多层多道机器人焊接变位机。

为解决这一技术问题，本实用新型提供了一种U型多层多道机器人焊接变位机，包括机架箱体、翻转机构、绝缘层、支撑臂、支撑横梁、回转机构、焊接卡盘、导电装置和供电回路机构，所述机架箱体与翻转机构连接为一体，支撑横梁两端对称连接有支撑臂，两个翻转机构分别与支撑臂两端连接、并可带动支撑臂翻转、进而带动支撑横梁翻转；所述回转机构固定在支撑横梁上、与焊接卡盘通过齿轮传动；所述导电装置分别与焊接卡盘以及支撑横梁固定连接、为焊接卡盘上的待焊接工件提供导电回路；所述供电回路机构与支撑横梁连接、为导电装置提供安装导电回路的直导线槽。

所述机架箱体包括箱体基座、机架壳体、远程操作面板和故障警报信号灯，其中箱体基座包括底板、支撑板和地脚螺栓孔，底板四周均匀环绕设置有多个地脚螺栓孔，机架壳体固定在底板上，在底板与机架壳体之间均匀设置有多个支撑板；所述两个机架箱体的侧壁上均设有用于固定安装翻转机构的开口，两个机架箱体相互远离的一侧的侧壁设有可拆卸的通风散热窗口；所述远程操作面板和故障警报信号灯分别设置在机架壳体的侧面与顶面。

所述翻转机构包括翻转驱动伺服电机、第一主动轮和翻转机构交叉滚柱式回转支承，所述翻转驱动伺服电机固定在机架箱体上，第一主动轮安装在翻转驱动伺服电机的输出轴上；所述翻转机构交叉滚柱式回转支承包括翻转内圈和翻转外圈，翻转内圈固定在机架箱体上，翻转外圈与翻转内圈转动连接；所述翻转外圈与第一主动轮外啮合；所述支撑臂的端面与翻转外圈的端面固定连接。

所述翻转外圈外侧设置有一圈绝缘层。

所述翻转驱动伺服电机由对称设置的两个单轴伺服电机组成，两个伺服电机通过外部协同控制软件实现同步转动，运动时带动对称设置的两个支撑臂在竖直方向上同步旋转。

所述支撑臂包括翻转支承、固定螺栓和固定通孔，所述翻转支承位于支撑臂端面上，翻转外圈通过固定螺栓与翻转机构连接，所述支撑横梁通过固定通孔与供电回路机构固定连接。

所述支撑横梁包括顶部承重钢板和承重梁，所述顶部承重钢板与回转机构固定连接，承重梁通过固定通孔与支撑臂连接；所述翻转机构驱动支撑臂旋转时同步带动支撑横梁作翻转运动。

所述回转机构包括回转驱动伺服电机、第二主动轮和回转机构交叉滚柱式回转支承，所述回转驱动伺服电机固定安装在支撑横梁上，第二主动轮安装在回转驱动伺服电机输出轴上；所述回转机构交叉滚柱式回转支承包括回转内圈和回转外圈，所述回转内圈固定在支撑横梁上，回转外圈与回转内圈转动连接；所述第二主动轮与回转外圈外啮合，所述焊接卡盘可拆卸安装在回转外圈的端面上。

所述焊接卡盘包括卡盘底座、支撑装置和圆形承重面板，所述卡盘底座与回转机构中回转外圈的端面固定连接，支撑装置位于卡盘底座正上方；所述圆形承重面板上开设有夹具安装孔、位于支撑装置的正上方。

所述导电装置包括导电铜柱、电刷和电刷固定装置，所述导电铜柱固定在卡盘底座上，所述电刷固定在所述电刷固定装置上且与导电铜柱滑动接触，所述电刷固定装置固定在支撑横梁上。

有益效果：本实用新型解决在大型工件多层多道自动焊接操作中存在的无法使焊缝快速准确到达最佳焊接位置的问题。该装置能够在高强度焊接的恶劣环境下长期工作，具有很高的可靠性、反应速度和重复定位精度，且变位机系统安装与维修非常方便，整体具有很强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为本实用新型的结构示意图二；

图3为本实用新型机架箱体及翻转机构的结构示意图；

图4为本实用新型支撑臂、支撑横梁及回转机构的结构示意图；

图5为本实用新型焊接卡盘的结构示意图；

图6为本实用新型导电装置的结构示意图。

图中：1机架箱体、11箱体基座、111底板、112支撑板、113地脚螺栓孔、12机架壳体、13远程操作面板、14故障警报信号灯；2翻转机构、21翻转驱动伺服电机、22第一主动轮、23翻转机构交叉滚柱式回转支承、231翻转外圈、232翻转内圈；3绝缘层；4支撑臂、41翻转支承、42固定螺栓、43固定通孔；5支撑横梁、51顶部承重钢板、52承重梁；6回转机构、61回转驱动伺服电机、62第二主动轮、63回转机构交叉滚柱式回转支承、631回转外圈、632回转内圈；7焊接卡盘、71卡盘底座、72支撑装置、73圆形承重面板、74夹具安装孔；8导电装置、81导电铜柱、82电刷、83电刷固定装置；9供电回路机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做具体描述。

图1所示为本实用新型的结构示意图一。

图2所示为本实用新型的结构示意图二。

本实用新型提供了一种U型多层多道机器人焊接变位机，包括机架箱体1、翻转机构2、绝缘层3、支撑臂4、支撑横梁5、回转机构6、焊接卡盘7、导电装置8和供电回路机构9，所述机架箱体1与翻转机构2连接为一体，两个机架箱体1对称设置，并且箱体内部有空腔部分，两个翻转机构2分别固定安装在两个机架箱体1内部的空腔中；绝缘层3位于支撑臂4与翻转机构2之间，起绝缘作用；支撑横梁5两端对称连接有支撑臂4，两个翻转机构2分别与支撑臂4两端连接、并可带动支撑臂4翻转、进而带动支撑横梁5翻转；所述回转机构6固定在支撑横梁5上、与焊接卡盘7通过齿轮传动；所述导电装置8分别与焊接卡盘7以及支撑横梁5固定连接、为焊接卡盘7上的待焊接工件提供导电回路；所述供电回路机构9与支撑横梁5连接、为导电装置8提供安装导电回路的直导线槽。通过上述设置，待焊接工件能够在回转机构6的带动下回转，在翻转机构2的带动下翻转，同时由导电装置8提供导电回路，从而能够在焊接过程中快速准确地调整待焊接工件的空间位置，将焊缝送至最佳焊接位置，配合焊接机器人进行快速精准的自动焊接操作。

图3所示为本实用新型机架箱体及翻转机构的结构示意图。

所述机架箱体1包括箱体基座11、机架壳体12、远程操作面板13和故障警报信号灯14，其中箱体基座11包括底板111、支撑板112和地脚螺栓孔113，机架壳体12固定在底板111上，在底板111与机架壳体12之间均匀设置多个支撑板112；所述两个机架箱体1的侧壁上均设有用于固定安装翻转机构2的开口，两个机架箱体1相互远离的一侧的侧壁设有可拆卸的通风散热窗口，既能对箱体内部供电线路以及伺服电机提供散热，又能方便对位于机架箱体1内部的部件进行维护和保养；所述远程操作面板13和故障警报信号灯14分别设置在机架壳体12的侧面与顶面。本实施例中的两个机架箱体1对称设置，由于需要在两个机架箱体1上分别安装两个翻转机构2，因而两个机架箱体1相对的一侧的侧壁上有一部分为敞开的，敞开部分尺寸与翻转机构2中的翻转机构交叉滚柱式回转支承22的外圈尺寸相匹配；底板111四周均匀环绕设置有多个地脚螺栓孔113，在安装时可以选用高度可调节的地脚螺栓，从而当地面不平整的时候，可以通过调节每一个地脚螺栓的高度来找平。

所述翻转机构2包括翻转驱动伺服电机21、第一主动轮22和翻转机构交叉滚柱式回转支承23，所述翻转驱动伺服电机21固定在机架箱体1上，第一主动轮22安装在翻转驱动伺服电机21的输出轴上；所述翻转机构交叉滚柱式回转支承23包括翻转内圈232和翻转外圈231，翻转内圈232固定在机架箱体1上，翻转外圈231与翻转内圈232转动连接；所述翻转外圈231与第一主动轮22外啮合；所述支撑臂4的端面与翻转外圈231的端面固定连接。本实施例中两个翻转外圈231的端面分别与两个支撑臂4宽度方向上的两个回转支承41的端面固定连接，通过两个翻转驱动伺服电机21带动两个第一主动轮22转动，两个第一主动轮22分别带动两个翻转外圈231、两个支撑臂4以及支撑横梁5整体翻转。通过两个翻转外圈231对两个支撑臂4以及支撑横梁5进行支撑，两个翻转外圈231分别将支撑力传递给两个翻转内圈232，两个翻转内圈232分别将支撑力传递给两个机架箱体1。需要注意的是，翻转外圈231外侧设置有一圈绝缘层3，用于防止待焊接工件上的焊接电流对机架箱体内的电机与部件造成干扰。

所述翻转驱动伺服电机21由对称设置的两个单轴伺服电机组成，两个翻转驱动伺服电机21通过外部协同控制软件实现同步转动，运动时带动对称设置的两个支撑臂4在竖直方向上同步旋转。

图4所示为本实用新型支撑臂、支撑横梁及回转机构的结构示意图。

所述支撑臂4包括翻转支承41、固定螺栓42以及固定通孔43，翻转支承41位于支撑臂4的上半部分，翻转支承41外圈四周均匀设置有多个固定螺栓42，多个固定螺栓42用于将支撑臂4中回转支承41的端面与翻转机构交叉滚柱式回转支承23中的翻转外圈231固定连接，4个固定通孔43位于支撑臂4底部，其中两个与支撑横梁5中的承重梁52固定连接，因而当翻转机构2带动支撑臂4转动时，也会同时带动支撑横梁5作翻转运动，另外两个固定通孔43与供电回路机构9中的两条直导线槽固定连接，将供电回路机构9固定在支撑横梁5下方。需要注意的是，翻转驱动伺服电机21既能正转也能反转，可以带动支撑横梁5进行连续360度旋转，本实施例中，支撑横梁5的旋转轴线沿水平方向。

所述支撑横梁5包括顶部承重钢板51和承重梁52，所述顶部承重钢板51与回转机构6固定连接，承重梁52通过固定通孔43与支撑臂4连接；所述翻转机构2驱动支撑臂4旋转时同步带动支撑横梁5作翻转运动；承重梁52位于顶部承重钢板51下方，对顶部承重钢板51以及其上所承载的待焊接工件起到承重支撑的作用。

所述回转机构6包括回转驱动伺服电机61、第二主动轮62和回转机构交叉滚柱式回转支承63，所述回转驱动伺服电机61固定安装在支撑横梁5上，第二主动轮62安装在回转驱动伺服电机61输出轴上；所述回转机构交叉滚柱式回转支承63包括回转内圈632和回转外圈631，所述回转内圈632固定在支撑横梁5上，回转外圈631与回转内圈632转动连接；所述第二主动轮62与回转外圈631外啮合，所述焊接卡盘7可拆卸安装在回转外圈631的端面上。通过回转驱动伺服电机61带动第二主动轮62转动，第二主动轮62带动回转外圈631以及焊接卡盘整体翻转。需要注意的是，回转驱动伺服电机61既能正转也能反转，可以带动焊接卡盘7进行连续360度旋转，本实施例中，焊接卡盘7的旋转轴线沿竖直方向。

图5所示为本实用新型焊接卡盘的结构示意图。

所述焊接卡盘7包括卡盘底座71、支撑装置72和圆形承重面板73，所述卡盘底座71外圈均匀设置有多个螺栓孔，通过这些螺栓孔将卡盘底座71与回转机构6中回转外圈631的端面固定连接，支撑装置72位于卡盘底座71正上方；所述圆形承重面板73上开设有夹具安装孔74、位于支撑装置72的正上方。位于中心部位的环形支撑以及沿中心点均匀径向分布的条状支撑，对圆形承重面板73上的负载起承重支撑作用。夹具安装孔74包括在圆形承重面板73上开设的径向延伸的多条长条状夹具安装孔以及环形分布的多个圆形夹具安装孔，多条所述夹具安装孔周向均匀布置，用于固定夹具。通过上述设计可以配合夹具上的固定螺栓来固定夹具，进而固定待焊接工件，保证待焊接工件在各个方向上的完全定位。

图6所示为本实用新型导电装置的结构示意图。

所述导电装置8包括导电铜柱81、电刷82和电刷固定装置83，所述导电铜柱81固定在卡盘底座71上，所述电刷82固定在电刷固定装置83上且其刷头与导电铜柱81滑动接触，通过电刷固定装置83上的弹簧等辅助装置保持良好的接触性能，电刷82由供电回路机构9中引入的焊接电源供电线路来进行供电，所述电刷固定装置83固定在支撑横梁5上。通过上述设计可以使待焊接工件在整个焊接过程中在任意焊接位置都可以获得良好的焊接电流，而不用担心传统供电方法中待焊接工件空间位置变化引发的焊接电源线拉扯问题。

本实用新型解决在大型工件多层多道自动焊接操作中存在的无法使焊缝快速准确到达最佳焊接位置的问题。该装置能够在高强度焊接的恶劣环境下长期工作，具有很高的可靠性、反应速度和重复定位精度，且变位机系统安装与维修非常方便，整体具有很强的实用性。

本实用新型上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本实用新型范围内或等同本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包围。

Claims (10)

1.一种U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：包括机架箱体(1)、翻转机构(2)、绝缘层(3)、支撑臂(4)、支撑横梁(5)、回转机构(6)、焊接卡盘(7)、导电装置(8)和供电回路机构(9)，所述机架箱体(1)与翻转机构(2)连接为一体，支撑横梁(5)两端对称连接有支撑臂(4)，两个翻转机构(2)分别与支撑臂(4)两端连接、并可带动支撑臂(4)翻转、进而带动支撑横梁(5)翻转；所述回转机构(6)固定在支撑横梁(5)上、与焊接卡盘(7)通过齿轮传动；所述导电装置(8)分别与焊接卡盘(7)以及支撑横梁(5)固定连接、为待焊接工件提供导电回路；所述供电回路机构(9)与支撑横梁(5)连接、为导电装置(8)提供安装导电回路的直导线槽。

2.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述机架箱体(1)包括箱体基座(11)、机架壳体(12)、远程操作面板(13)和故障警报信号灯(14)，其中箱体基座(11)包括底板(111)、支撑板(112)和地脚螺栓孔(113)，底板(111)通过其四周均匀环绕设置的多个地脚螺栓孔(113)使用地脚螺栓将其固定在地面上，机架壳体(12)固定在底板(111)上，在底板(111)与机架壳体(12)之间均匀设置有多个支撑板(112)；所述两个机架箱体(1)的侧壁上均设有用于固定安装翻转机构(2)的开口，两个机架箱体(1)相互远离的一侧的侧壁设有可拆卸的通风散热窗口；所述远程操作面板(13)和故障警报信号灯(14)分别设置在机架壳体(12)的侧面与顶面。

3.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述翻转机构(2)包括翻转驱动伺服电机(21)、第一主动轮(22)和翻转机构交叉滚柱式回转支承(23)，所述翻转驱动伺服电机(21)固定在机架箱体(1)上，第一主动轮(22)安装在翻转驱动伺服电机(21)的输出轴上；所述翻转机构交叉滚柱式回转支承(23)包括翻转内圈(232)和翻转外圈(231)，翻转内圈(232)固定在机架箱体(1)上，翻转外圈(231)与翻转内圈(232)转动连接；所述翻转外圈(231)与第一主动轮(22)外啮合；所述支撑臂(4)的端面与翻转外圈(231)的端面固定连接。

4.根据权利要求3所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述翻转外圈(231)外侧设置有一圈绝缘层(3)。

5.根据权利要求3所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述翻转驱动伺服电机(21)由对称设置的两个单轴伺服电机组成，两个翻转驱动伺服电机(21)通过外部协同控制软件实现同步转动，运动时带动对称设置的两个支撑臂(4)在竖直方向上同步旋转。

6.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述支撑臂(4)包括翻转支承(41)、固定螺栓(42)和固定通孔(43)，所述翻转支承(41)位于支撑臂(4)端面上，翻转外圈(231)通过固定螺栓(42)与翻转机构(2)连接，所述支撑横梁(5)通过固定通孔(43)与供电回路机构(9)固定连接。

7.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述支撑横梁(5)包括顶部承重钢板(51)和承重梁(52)，所述顶部承重钢板(51)与回转机构(6)固定连接，承重梁(52)通过固定通孔(43)与支撑臂(4)连接；所述翻转机构(2)驱动支撑臂(4)旋转时同步带动支撑横梁(5)作翻转运动。

8.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述回转机构(6)包括回转驱动伺服电机(61)、第二主动轮(62)和回转机构交叉滚柱式回转支承(63)，所述回转驱动伺服电机(61)固定安装在支撑横梁(5)上，第二主动轮(62)安装在回转驱动伺服电机(61)输出轴上；所述回转机构交叉滚柱式回转支承(63)包括回转内圈(632)和回转外圈(631)，所述回转内圈(632)固定在支撑横梁(5)上，回转外圈(631)与回转内圈(632)转动连接；所述第二主动轮(62)与回转外圈(631)外啮合，所述焊接卡盘(7)可拆卸安装在回转外圈(631)的端面上。

9.根据权利要求1所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述焊接卡盘(7)包括卡盘底座(71)、支撑装置(72)和圆形承重面板(73)，所述卡盘底座(71)与回转机构(6)中回转外圈(631)的端面固定连接，支撑装置(72)位于卡盘底座(71)正上方；所述圆形承重面板(73)上开设有夹具安装孔(74)、位于支撑装置(72)的正上方。

10.根据权利要求1-9任一项所述的U型多层多道机器人焊接变位机，其特征在于：所述导电装置(8)包括导电铜柱(81)、电刷(82)和电刷固定装置(83)，所述导电铜柱(81)固定在卡盘底座(71)上，所述电刷(82)固定在电刷固定装置(83)上，且与导电铜柱(81)滑动接触，所述电刷固定装置(83)固定在支撑横梁(5)上。

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