CN213257833U - 一种三维焊接装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接机器人技术领域，具体涉及一种三维焊接装备，包括X轴天轨、Y轴悬臂、Z轴升降臂和焊接系统。X轴天轨包括支撑立柱、连接横梁和第一滑动组件；Y轴悬臂垂直连接于X轴上，包括Y轴臂架和第二滑动组件，第一安装板带动Y轴沿X轴滑动；Z轴升降臂垂直于Y轴，第二安装板带动Z轴沿Y轴滑动；第三滑动组件带动Z轴升降臂上下滑动升降；焊接系统的焊接机器人倒装于Z轴下端；焊接机器人本体末端的快换支架可对激光焊缝跟踪器进行快换；焊丝盘固定于X轴固定导轨上减轻悬臂轴的重量，使机器人行走焊接更为流畅。本实用新型的三维焊接装备可对大尺寸、焊缝复杂的工件进行焊接，并能伸入工件内部进行焊接。

Description

一种三维焊接装备

技术领域

本实用新型涉及焊接机器人领域，尤其涉及一种三维焊接装备。

背景技术

焊接机器人是制造业焊接生产中实现半自动或全自动焊接的一种不可缺少的设备。近年来，焊接机器人在我国各个装备制造领域取得较大的发展，获得了广泛的应用，而且需求量与日俱增，尤其是在进行自动焊接的生产场合，焊接机器人已经成为一种必不可少的生产工具。但在对一些大尺寸、焊缝复杂的工件进行焊接时，例如风电机座的焊接，焊接机器人的工作覆盖范围不足以达到，且无法伸入工件进行内部焊缝的焊接。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可对大尺寸、焊缝复杂的工件进行焊接的三维焊接装备。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种三维焊接装备，包括：

X轴天轨，包括支撑立柱、连接横梁和第一滑动组件，所述支撑立柱用于直立固定于地面，所述连接横梁水平固定于所述支撑立柱的顶部，所述第一滑动组件滑动连接于所述连接横梁上，所述第一滑动组件包括第一安装板、第一滑动件和第一驱动件；

Y轴悬臂，所述Y轴悬臂与所述连接横梁垂直，所述Y轴悬臂包括Y轴臂架和第二滑动组件，所述Y轴臂架水平固定于所述第一安装板上，所述第二滑动组件滑动连接于所述Y轴臂架，所述第二滑动组件包括第二安装板、第二滑动件和第二驱动件；

Z轴升降臂，所述Z轴升降臂包括Z轴臂架和第三滑动组件，所述Z轴臂架与所述Y轴悬臂垂直，所述Z轴臂架滑动连接于所述第二安装板上，所述第三滑动组件滑动连接于所述Z轴臂架；所述第三滑动组件包括第三滑动件和第三驱动件；以及

焊接系统，包括焊接机器人、焊缝跟踪系统、焊丝盘，所述焊接机器人倒装于所述Z轴臂架的下端；所述焊缝跟踪系统包括激光焊缝跟踪器及快换支架，所述焊缝跟踪系统设置于第一固定架上；所述焊丝盘固定于所述第一安装板上。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第一滑动件包括第一直线滑轨、第一齿条和第一滑块；所述第一驱动件包括第一驱动电机、第一精密减速机和第一齿轮；所述第一直线滑轨和所述第一齿条沿所述连接横梁的长度方向固定安装于所述连接横梁上表面，所述第一驱动电机和所述第一精密减速机固定安装于所述第一安装板上表面，所述第一齿轮固定连接于所述第一精密减速机的输出轴上，并与所述第一齿条啮合；所述第一滑块固定于所述第一安装板的下底面，并与所述第一直线滑轨滑动连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第二滑动件还包括第二直线滑轨、第二齿条和第二滑块；所述第二驱动件包括第二驱动电机第二精密减速机和第二齿轮；所述第二直线滑轨和所述第二齿条沿所述Y轴臂架的长度方向固定安装于所述Y轴臂架侧面，所述第二驱动电机和所述第二精密减速机固定安装于所述第二安装板上表面，所述第二齿轮固定连接于所述第二精密减速机的输出轴上，并与所述第二齿条啮合；所述第二滑块固定于所述第二安装板的下底面，并与所述第二直线滑轨滑动连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第三滑动件包括第三直线滑轨、第三齿条和第三滑块；所述第三驱动件包括第三驱动电机、第三精密减速机和第三齿轮；所述第三直线滑轨和所述第三齿条沿所述Z轴臂架的长度方向固定安装于所述Z轴臂架的后侧面，所述第三驱动电机和所述第三精密减速机固定安装于所述第二安装板下表面，所述第三齿轮固定连接于所述第三精密减速机的输出轴上，并与所述第三齿条啮合；所述第三滑块固定于所述第二安装板的上表面，并与所述第三直线滑轨滑动连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述焊接系统还包括第二固定架，所述第二固定架位于Y轴悬臂的悬空一端的尾部，所述第二固定架被配置为固定所述激光焊缝跟踪器。

作为本实用新型的一种优选结构，所述焊接系统还包括送丝机，所述送丝机呈45°斜装固定于所述Z轴臂架的前侧面。

作为本实用新型的一种优选结构，所述焊接系统还包括平衡器，所述平衡器固定于所述Z轴臂架的上端和下端，用于平衡支起送丝管和线缆。

作为本实用新型的一种优选结构，还包括机械限位装置，所述机械限位装置分别设置于所述X轴天轨、所述Y轴悬臂和所述Z轴升降臂上。

作为本实用新型的一种优选结构，所述焊接机器人选用六轴工业焊接机器人。

作为本实用新型的一种优选结构，所述支撑立柱、所述连接横梁和所述Y轴臂架采用钢板组对焊接，所述Z轴臂架使用铝型材。

本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的三维焊接装备，为工业焊接机器人添加可移动的三维轨道，并将焊接机器人倒装在可移动轨道的Z轴末端；可移动三维轨道包括X轴天轨、Y轴悬臂、Z轴升降臂。X轴天轨作为固定导轨；Y轴悬臂垂直连接于X轴上，并可沿X轴天轨滑动形成X轴运动；Z轴升降臂垂直于Y轴，并沿Y轴悬臂滑动形成Y轴运动；Z轴升降臂可上下滑动升降形成Z轴运动。快换支架可对激光焊缝跟踪器进行快换；焊丝盘固定于X轴天轨上减轻悬臂轴的重量，使机器人行走焊接更为流畅。本实用新型的三维焊接装备，其工作范围广、不干扰地面工作人机环境、占用地面面积少，可对大尺寸、焊缝复杂的工件进行焊接，并能伸入工件内部进行焊接；焊接系统设置激光焊缝跟踪器及快换装置，工作方便高效，焊接质量高；焊丝盘设置在固定X轴导轨上，减轻悬臂轴的重量，机器人行走焊接更为流畅。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的三维焊接装备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的三维焊接装备的主视图；

图3是本实用新型实施例提供的图1中A部分的局部放大示图。

图中：

1、X轴天轨；11、支撑立柱；12、连接横梁；13、第一滑动组件；131、第一安装板；132、第一直线滑轨；133、第一齿条；134、第一驱动电机；

2、Y轴悬臂；21、Y轴臂架；22、第二滑动组件；221、第二安装板；222、第二直线滑轨；223、第二齿条；224、第二驱动电机；

3、Z轴升降臂；31、Z轴臂架；32、第三滑动组件；321、第三直线滑轨；322、第三齿条；323、第三驱动电机；

4、焊接系统；41、焊接机器人；42、焊缝跟踪系统；421、激光焊缝跟踪器；422、快换支架；43、焊丝盘；44、第一固定架；45、送丝机；46、平衡器；

5、机械限位装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实用新型实施例提供一种三维焊接装备，如图1、图2所示为本实用新型实施例的三维焊接装备的结构示意图和主视图。该三维焊接装备包括X轴天轨1、Y轴悬臂2、Z轴升降臂3和焊接系统4。X轴天轨1包括支撑立柱11、连接横梁12和第一滑动组件13，支撑立柱11直立固定于地面，连接横梁12水平固定于支撑立柱11的顶部；支撑立柱11由型材或者钢板组对焊接而成，固定安装在地面上，可根据焊接机器人41需要工作的X轴范围确定支撑立柱11的数量及高度；连接横梁12由钢板组对焊接而成并将支撑立柱11可靠地固定连接在一起。第一滑动组件13滑动连接于连接横梁12上，第一滑动组件13包括第一安装板131、第一滑动件和第一驱动件。Y轴悬臂2与连接横梁12垂直，Y轴悬臂2包括Y轴臂架21和第二滑动组件22，第二滑动组件22包括第二安装板221、第二滑动件和第二驱动件。Y轴臂架21水平固定于第一安装板131上，第一安装板131可带动Y轴臂架21沿连接横梁12的长度方向滑动，形成X轴运动。Z轴升降臂3包括Z轴臂架31和第三滑动组件32，第三滑动组件32包括第三滑动件和第三驱动件。Z轴臂架31滑动连接于Y轴臂架21上，Z轴升降臂31与Y轴悬臂2垂直，Z轴臂架31滑动连接于第二安装板221上，第三滑动组件32带动Z轴臂架31实现上下滑动升降，行成Z轴运动；第二安装板221带动Z轴臂架31沿Y轴悬臂2的长度方向滑动，形成Y轴运动。

焊接系统4包括焊接机器人41、焊缝跟踪系统42、焊丝盘43，焊接机器人41倒装于Z轴臂架31的下端；优选地，焊接机器人41选用六轴工业焊接机器人，其工作覆盖范围大。在其它实施例中，也可以根据实际焊接需求，选用其它轴数的焊接机器人41。焊缝跟踪系统42包括激光焊缝跟踪器421及快换支架422，焊缝跟踪系统42通过第一固定架44上设置于焊接机器人41的本体末轴端。激光焊缝跟踪器421为焊接机器人41提供焊前焊缝跟踪，为避免对焊接机器人41工作过程中产生运动干涉，快换支架422能实现快速取下激光焊缝跟踪器421，提高焊接效率。快换支架422对激光焊缝跟踪器421的装夹和松开采用气动控制，为本领域的常规装置，其基本结构和工作原理在此不再赘述。焊丝盘43固定于第一安装板131上，将焊丝盘43安装于固定X轴上，能减轻悬臂轴的重量。

进一步地，第一滑动件还包括第一直线滑轨132、第一齿条133和第一滑块，第一驱动件还包括第一驱动电机134、第一精密减速机和第一齿轮；第一直线滑轨132和第一齿条133沿连接横梁12的长度方向固定安装于连接横梁12的上表面；驱动电机134和第一精密减速机固定安装于第一安装板131上表面，第一齿轮固定连接于第一精密减速机的输出轴上，并与第一齿条133啮合；第一滑块固定于第一安装板131的下底面，并与第一直线滑轨132滑动连接。工作时，第一驱动电机134和第一精密减速机的输出轴带动第一齿轮旋转，通过第一齿轮与第一齿条133的啮合带动安装于第一安装板131上的部件直线运动，形成系统的X轴运动；第一滑块与第一直线滑轨132的滑动配合使得运动更为顺畅。

进一步地，第二滑动件还包括第二直线滑轨222、第二齿条223和第二滑块，第二驱动件还包括第二驱动电机224、第二精密减速机和第二齿轮；第二直线滑轨222和第二齿条223沿Y轴臂架21的长度方向固定安装于Y轴臂架21侧面，第二驱动电机224和第二精密减速机固定安装于第二安装板221上表面，第二齿轮固定连接于第二精密减速机的输出轴上，并与第二齿条223啮合；第二滑块固定于第二安装板221的下底面，并与第二直线滑轨222滑动连接。工作时，第二驱动电机224和第二精密减速机的输出轴带动第二齿轮旋转，通过第二齿轮与第二齿条223的啮合带动安装于第二安装板221上的部件直线运动，形成系统的Y轴运动。

进一步地，第三滑动件包括第三直线滑轨321、第三齿条322和第三滑块；第三驱动件包括第三驱动电机323、第三精密减速机和第三齿轮；第三直线滑轨321和第三齿条322沿Z轴臂架31的长度方向固定安装于Z轴臂架31的后侧面，第三驱动电机323和第三精密减速机固定安装于第二安装板221下表面。第三齿轮固定连接于第三精密减速机的输出轴上，并与第三齿条322啮合；第三滑块固定于第二安装板221的上表面，并与第三直线滑轨321滑动连接。工作时，第三驱动电机323和第三精密减速机的输出轴带动第三齿轮旋转，通过第三齿轮与第三齿条322的啮合带动Z轴升降臂31直线运动，形成系统的Z轴运动。

进一步地，焊接系统4还包括第二固定架(图中未标出)，第二固定架位于Y轴悬臂2的悬空一端的尾部，被配置为固定激光焊缝跟踪器421。当激光焊缝跟踪器421完成焊缝跟踪后，可将其从快换支架422取下，放置于第二固定架上，避免激光焊缝跟踪器421干涉焊接机器人41的运动。第二固定架提供固定功能，为本领域的常规装置，其基本结构和工作原理在此不再赘述。

进一步地，焊接系统4还包括送丝机45，送丝机45呈45°斜装固定于Z轴臂架31的前侧面。采用45°斜装方式固定送丝机45能保证送丝顺畅。

进一步地，焊接系统4还包括平衡器46，平衡器46固定于Z轴臂架31的上端和下端，用于平衡支起送丝管和线缆。平衡器46包括支架和平衡环，送丝管和线缆穿过平衡环，避免焊接机器人41运动过程中造成送丝管和线缆的缠绕。

进一步地，三维焊接装备还包括机械限位装置5。机械限位装置5设置于X轴天轨1、Y轴悬臂2和Z轴升降臂3上，如连接横梁12、Y轴臂架21和Z轴臂架31两端均固定有限位块。机械限位装置5为三个轴的运动提供机械限位，避免控制系统限位失效引起的运动超程。

进一步地，Z轴臂架31使用铝型材。铝型材重量轻，大大降低悬臂端的重量，且机械性能好，连接强度高，承载能力大，安装及拆卸方便，适合作为焊接机器人41的安装轴端。

三维焊接装备的控制系统采用PLC作为主要控制单元，通过PLC自带的I/O输入输出信号实现与机器人控制系统之间的实时通讯应答，再通过输出端向各伺服电机驱动器发送高频脉冲信号，精确控制倒装的三维焊接装备系统的各轴运动参数，从而实现X轴、Y轴和Z轴运动参数与机器人运动的协调一致，大大地提高了焊接机器人工作覆盖范围，并节约了地面的占用空间。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维焊接装备，其特征在于，包括

X轴天轨(1)，包括支撑立柱(11)、连接横梁(12)和第一滑动组件(13)，所述支撑立柱(11)用于直立固定于地面，所述连接横梁(12)水平固定于所述支撑立柱(11)的顶部，所述第一滑动组件(13)滑动连接于所述连接横梁(12)上，所述第一滑动组件(13)包括第一安装板(131)、第一滑动件和第一驱动件；

Y轴悬臂(2)，所述Y轴悬臂(2)与所述连接横梁(12)垂直，所述Y轴悬臂(2)包括Y轴臂架(21)和第二滑动组件(22)，所述Y轴臂架(21)水平固定于所述第一安装板(131)上，所述第二滑动组件(22)滑动连接于所述Y轴臂架(21)，所述第二滑动组件(22)包括第二安装板(221)、第二滑动件和第二驱动件；

Z轴升降臂(3)，所述Z轴升降臂(3)包括Z轴臂架(31)和第三滑动组件(32)，所述Z轴臂架(31)与所述Y轴悬臂(2)垂直，所述Z轴臂架(31)滑动连接于所述第二安装板(221)上，所述第三滑动组件(32)滑动连接于所述Z轴臂架(31)；所述第三滑动组件(32)包括第三滑动件和第三驱动件；以及

焊接系统(4)，包括焊接机器人(41)、焊缝跟踪系统(42)、焊丝盘(43)，所述焊接机器人(41)倒装于所述Z轴臂架(31)的下端；所述焊缝跟踪系统(42)包括激光焊缝跟踪器(421)及快换支架(422)，所述焊缝跟踪系统(42)设置于第一固定架(44)上；所述焊丝盘(43)固定于所述第一安装板(131)上。

2.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述第一滑动件包括第一直线滑轨(132)、第一齿条(133)和第一滑块；所述第一驱动件包括第一驱动电机(134)、第一精密减速机和第一齿轮；所述第一直线滑轨(132)和所述第一齿条(133)沿所述连接横梁(12)的长度方向固定安装于所述连接横梁(12)上表面，所述第一驱动电机(134)和所述第一精密减速机固定安装于所述第一安装板(131)上表面，所述第一齿轮固定连接于所述第一精密减速机的输出轴上，并与所述第一齿条(133)啮合；所述第一滑块固定于所述第一安装板(131)的下底面，并与所述第一直线滑轨(132)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述第二滑动件还包括第二直线滑轨(222)、第二齿条(223)和第二滑块；所述第二驱动件包括第二驱动电机(224)、第二精密减速机和第二齿轮；所述第二直线滑轨(222)和所述第二齿条(223)沿所述Y轴臂架(21)的长度方向固定安装于所述Y轴臂架(21)侧面，所述第二驱动电机(224)和所述第二精密减速机固定安装于所述第二安装板(221)上表面，所述第二齿轮固定连接于所述第二精密减速机的输出轴上，并与所述第二齿条(223)啮合；所述第二滑块固定于所述第二安装板(221)的下底面，并与所述第二直线滑轨(222)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述第三滑动件包括第三直线滑轨(321)、第三齿条(322)和第三滑块；所述第三驱动件包括第三驱动电机(323)、第三精密减速机和第三齿轮；所述第三直线滑轨(321)和所述第三齿条(322)沿所述Z轴臂架(31)的长度方向固定安装于所述Z轴臂架(31)的后侧面，所述第三驱动电机(323)和所述第三精密减速机固定安装于所述第二安装板(221)下表面，所述第三齿轮固定连接于所述第三精密减速机的输出轴上，并与所述第三齿条(322)啮合；所述第三滑块固定于所述第二安装板(221)的上表面，并与所述第三直线滑轨(321)滑动连接。

5.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述焊接系统(4)还包括第二固定架，所述第二固定架位于Y轴悬臂(2)的悬空一端的尾部，所述第二固定架被配置为固定所述激光焊缝跟踪器(421)。

6.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述焊接系统(4)还包括送丝机(45)，所述送丝机(45)呈45°斜装固定于所述Z轴臂架(31)的前侧面。

7.根据权利要求1所述的三维焊接装备，其特征在于，所述焊接系统(4)还包括平衡器(46)，所述平衡器(46)固定于所述Z轴臂架(31)的上端和下端，用于平衡支起送丝管和线缆。

8.根据权利要求1-7任一所述的三维焊接装备，其特征在于，还包括机械限位装置(5)，所述机械限位装置(5)分别设置于所述X轴天轨(1)、所述Y轴悬臂(2)和所述Z轴升降臂(3)上。

9.根据权利要求1-7任一所述的三维焊接装备，其特征在于，所述焊接机器人(41)选用六轴工业焊接机器人。

10.根据权利要求1-7任一所述的三维焊接装备，其特征在于，所述支撑立柱(11)、所述连接横梁(12)和所述Y轴臂架(21)采用钢板组对焊接，所述Z轴臂架(31)使用铝型材。

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