CN217529728U - 一种一键三自由度自动焊焊枪夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，包括滑杆、滑套、焊枪夹；所述滑套通过调节装置可移动旋转的设置在滑杆上；所述焊枪夹位于调节装置上，焊枪夹上夹设有焊枪。所述焊枪夹具在锁紧轴锁紧的状态下，焊枪的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是固定不变的。当松开锁紧轴时，焊枪的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是自由可调的。因此本实用新型专利具有一键锁定或者松开三个运动副的效果。

Description

一种一键三自由度自动焊焊枪夹具

技术领域

本实用新型属于机械及其自动化领域，具体涉及一种一键三自由度自动焊焊枪夹具。

背景技术

由于焊接是特别工种，焊工必须具有特种作业焊工证才能作业，而且作业环境恶劣，工作辛苦，是很多年轻人都不愿意从事的行业。焊接自动化可以取代焊接熟练工人具有广大的发展空间。

由于焊接时焊缝的质量会受到焊枪的空间姿态的影响，沿焊枪前进(焊接)方向的倾斜(前倾或后倾)角度，对焊接过程的熔池液态金属流动行为及焊缝成形有重要影响，焊枪前进方向的左侧或右侧的偏摆(左摆或右摆)角度，对焊接过程的熔池液态金属流动行为和焊缝成形有不可忽视的影响(张天一,朱志明,朱传辉.基于视觉与重力融合传感的焊枪位姿反馈控制[J].焊接学报,2021,42(11),1-7)；随着偏摆角的增大熔宽增大，熔深和余高减小，导致焊缝成形系数增大(田晓虎,吴嘉珩,范劲扬,等.斜板横焊条件下焊枪侧倾角对焊缝成形的影响[J].焊接技术,2021,50(10),22-25)。焊枪前进角度θ和焊枪与腹板的夹角θ2要在25°<θ2<35°，90°<θ<95°，角接头两侧熔深出现交汇区，熔深根部咬合和互熔良好，焊缝熔宽、熔深和余高较为理想，外观成形良好(邓火生,杨启杰,龙昌茂,戴建树.基于机器人焊枪角度变化的熔深分析研究[J].焊接与切割,2021,7,33-37)。故自动焊接设备一般都设计有比较复杂的多个自由度的焊枪角度调整机构，用于固定焊枪。一般的通常的焊枪固定调整机构都设计成逐级固定，单独调整的方式。这些各个自由度单独松开，单独夹紧的调整固定方式的问题是最终的焊枪姿态由3套机构相互作用而形成，这样给实际调整造成麻烦。比如高度调整到位锁紧后，如果发现角度差一些，进而要对前后倾角进行调节。不幸的是调整角度时，焊点的位置会随角度的变化而变化，而不得不对高度进行重新调整。同样道理，两个不同的角度调整也可能相互影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于利用一键锁定或者松开三个自由度，从而实现焊枪姿态的快速调整。本实用新型通过一个锁紧轴上的锁紧螺母松开及紧固，可以松开或者紧固三个自由度，很好解决上述调整焊枪姿态的问题。具体操作就是将夹具松开，由于具有三个自由度，因此很容易将焊枪置于想要的角度，然后锁紧即为所需要的焊枪姿态。实际操作时，可以先松开三个自由度，由有经验的焊接师傅按照合适的角度把持焊枪，然后锁紧夹具，即可完成调整工作。大大地方便调整，减少调整时间。

本实用新型通过如下技术方案实现。

一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，包括滑杆、滑套、焊枪夹；所述滑套通过调节装置可移动旋转的设置在滑杆上；所述焊枪夹位于调节装置上，焊枪夹上夹设有焊枪。

优选地，所述调节装置包括锁紧轴和锁紧螺母。

优选地，所述滑套通过锁紧轴可移动旋转的安装在滑杆上。

优选地，当松开锁紧轴时，滑套被松开，滑套沿着滑杆上下移动，带动焊枪夹具有沿Z轴上下移动的自由度；同时滑套绕滑杆旋转而带着焊枪围绕滑杆旋转，让焊枪具有绕Z轴转动的自由度。

优选地，所述焊枪夹固定在锁紧轴上，通过锁紧轴的旋转，焊枪夹和焊枪绕水平轴X轴方向旋转。

优选地，所述滑杆为一端带固定安装孔的圆柱形直棒。

优选地，所述滑套为带有多个通孔零件，其中一个通孔与滑杆的外径组成间隙配合，使滑套能在滑杆移动和转动。

优选地，所述调节装置为锁紧轴，锁紧轴的螺栓接入滑套的通孔中，通过螺母锁紧滑套。

优选地，所述焊枪夹包括两个对称的腔体，两个对称的腔体将焊枪夹紧。

优选地，所述滑杆设置于机械手的工具固定位或者移动平台的移动头上

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过将上下移动功能及绕Z方向旋转功能都设计在滑套上，融合了两个自由度的同时，滑套的锁紧螺栓除了完成锁紧功能外还成为另外一个自由度旋转轴。本实用新型称之为锁紧轴。

2、本实用新型的锁紧轴为异形的螺杆，重新定义了它既是另外运动副的锁紧螺钉，又本运动副的旋转主轴，还是后面焊枪夹的支撑机构。这个融合了三大功能于一体的设计，是由一个稍微变形的螺栓体来完成。

3、本实用新型将三自由度集成于一个键处锁定，同时大大的简化了夹具。用极简单的设计实现了强大的功能。既大大减少零件，可以让机构做到最轻，又能够保证刚性、强度和性能。为自动化执行机构提供了极大的可用性能。

4、本实用新型大大简化零件同时设计精度要求不高，使得加工制造成本很低。

附图说明

图1为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的滑杆结构图；

图2为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的滑套结构图；

图3为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的锁紧轴结构图；

图4为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的焊枪夹结构图；

图5为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的焊枪图结构图；

图6为实施例一种一键三自由度自动焊焊枪夹具的组装图；

图7为实施例滑套向上运动时的姿态图；

图8为实施例滑套向下运动时的姿态图；

图9为实施例滑套向左转时的姿态图；

图10为实施例滑套向右转时的姿态图；

图11为实施例焊枪夹向上转动时的姿态图；

图12为实施例焊枪夹向下转动时的姿态图；

其中，1-滑杆、2-滑套、3-锁紧轴、4-焊枪夹、5-焊枪。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，以下将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图6所示的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，包括滑杆1、滑套2、调节装置3、固定在调节装置上的焊枪夹4、和设置在焊枪夹4上的焊枪5。滑杆1可以固定于机械手的工具固定位或者任何XY移动平台的移动头上；滑套2通过调节装置可移动旋转的设置在滑杆1上。

本实施例的调节装包括锁紧轴3和锁紧螺母，所述焊枪夹4安装在锁紧轴3上。

所述锁紧轴3锁紧滑套2，将滑套2固定在滑杆1的某一位置；同时，锁紧轴3本身可以旋转，锁紧轴3又充当了焊枪夹4的旋转轴；锁紧轴3既是是焊枪的旋转轴，还是焊枪的支撑固定轴。

当松开锁紧轴3时，滑套2被松开，滑套2可以沿着滑杆1上下移动，因而具有上下移动而带动焊枪5上下移动，让焊枪5具有沿Z轴上下移动的自由度；同时滑套2还可以绕滑杆1旋转而带着焊枪5围绕滑杆1旋转，让焊枪5具有绕Z轴转动的自由度；同时由于锁紧轴3本身是松开状态，因此锁紧轴3本身可以旋转，从而让焊枪夹4和焊枪5绕水平轴X轴方向旋转，使焊枪5具有绕X轴转动的自由度。

所述三个自由度，均由于松开锁紧轴3而获得。同样原理，当锁紧轴3锁紧时，滑套2被固定，它既不能上下移动，也不能旋转，所以焊枪5沿Z轴上下移动的自由度和让焊枪5绕Z轴转动的自由度被锁定；同时锁定轴3本身也被固定不能旋转，因而焊枪5绕X轴转动的自由度也被固定。

所述焊枪夹4在锁紧轴3锁紧的状态下，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是固定不变的。当松开锁紧轴3时，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是自由可调的。

如图6所示组装完成后，在需要调整姿态的时候，松开锁紧轴3的锁紧螺母。此时滑套2通过弹性变形恢复原来的公差，滑套2和滑杆1之间可以相对运动。当滑套2向上运动时如图7所示，当滑套2向下运动时如图8所示。

同样的情况在滑套2松开的情况下，滑套2可以绕滑杆1转动。左转时如图9所示，右转时如图10所示。

进一步地，由于锁紧螺母松开了，使得锁紧轴3可以自由旋转。故焊枪5可以绕水平锁紧轴3旋转，转动向上转动时如图11所示，向下转动时如图12所示。

进一步地，经过上述三个自由度的调整，达到满意的焊枪5姿态后，锁紧螺母即可锁紧三个自由度。锁紧后，滑套2被压缩发生弹性变形夹紧滑杆，此时滑套2既不能上下移动，也不能旋转；同时，锁紧螺母锁紧后，锁紧轴3也不能旋转了。这样三个自由度均处于锁定状态，从而固定了焊枪5的焊接姿态。

而实际操作中，只需要松开锁紧螺母，由有经验的焊接工人手握焊枪5将它摆到需要的姿态，后锁紧螺母即可。大大简化调整步骤，节省调整时间。

实施例2

本实施例的的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，包括滑杆1、滑套2、锁紧轴3、焊枪夹4、以及设置在焊枪夹4上的焊枪5。滑杆1可以固定于机械手的工具固定位或者任何XY移动平台的移动头上；滑套2通过锁紧轴3可移动旋转的设置在滑杆1上。

所述滑杆1如图1所示，是一端带固定安装孔的圆柱形直棒。棒的长度和粗细视使用的实际情况及需要调节范围而定。滑杆1不限定是实心，也不限定材料，只要刚性足够就可以。

作为一种优选，滑杆1的直径为20mm负公差。

所述滑套2如图2所示，是一个带开口的通孔零件。通孔的内孔径20mm正公差，与滑杆1的外径组成间隙配合，保证滑套2可以套在滑杆1上自由移动或者自由转动。这样可以获得两个自由度。

作为一种优选，滑套2侧边用线切割切开3mm的开口。开口的两侧垂直方向设置一个11mm通孔。可以用M10的螺栓收紧开口到达收紧滑套，从而可以锁紧滑套2和滑杆1之间的运动。

作为一种优选，所述锁紧轴如图3所示，锁紧轴3一头为M10的螺杆，另一头为直径为14的圆棒。M10的螺杆长度比滑套2的厚度要长多一个半螺母的厚度。锁紧轴3的螺栓一头接入滑套2的11mm的通孔中，外加一个M10螺母就可以锁紧固定滑套2。

所述锁紧轴3锁紧滑套2，将滑套2固定在滑杆1的某一位置；同时，锁紧轴3本身可以旋转，锁紧轴3又充当了焊枪夹4的旋转轴；锁紧轴3既是焊枪的旋转轴，还是焊枪的支撑固定轴。

当松开锁紧轴3时，滑套2被松开，滑套2可以沿着滑杆1上下移动，因而具有上下移动而带动焊枪5上下移动，让焊枪5具有沿Z轴上下移动的自由度；同时滑套2还可以绕滑杆1旋转而带着焊枪5围绕滑杆1旋转，让焊枪5具有绕Z轴转动的自由度；同时由于锁紧轴3本身是松开状态，因此锁紧轴3本身可以旋转，从而让焊枪夹4和焊枪5绕水平轴X轴方向旋转，使焊枪5具有绕X轴转动的自由度。

所述三个自由度，均由于松开锁紧轴3而获得。同样原理，当锁紧轴3锁紧时，滑套2被固定，它既不能上下移动，也不能旋转，所以焊枪5沿Z轴上下移动的自由度和让焊枪5绕Z轴转动的自由度被锁定；同时锁定轴3本身也被固定不能旋转，因而焊枪5绕X轴转动的自由度也被固定。

所述焊枪夹4在锁紧轴3锁紧的状态下，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是固定不变的。当松开锁紧轴3时，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是自由可调的。

实施例3

本实施例的的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，包括滑杆1、滑套2、锁紧轴3、焊枪夹4、以及设置在焊枪夹4上的焊枪5。滑杆1可以固定于机械手的工具固定位或者任何XY移动平台的移动头上；滑套2通过锁紧轴3可移动旋转的设置在滑杆1上。

所述焊枪夹如图4所示，由两个对称夹体组成。焊枪夹对角方向分别有两个M6的螺孔或者7mm的通孔。用两个M6的螺钉将两个夹体合在一起就形成一个内空的腔体。这个内空的腔体就是焊枪5安装固定位置，通过螺钉的拧紧就可以夹紧焊枪5。组合后的焊枪夹的没有孔的一角开一通孔，孔径和上述锁紧轴的14相同，采用上公差一便方便安装在锁紧轴上。开孔的外边线切割开口，以便可以在它的垂直方向加工螺钉孔及孔方便将焊枪夹锁紧在锁紧轴上。

本实施例的调节装包括锁紧轴3和锁紧螺母，所述焊枪夹4安装在锁紧轴3上。

所述锁紧轴3锁紧滑套2，将滑套2固定在滑杆1的某一位置；同时，锁紧轴3本身可以旋转，锁紧轴3又充当了焊枪夹4的旋转轴；锁紧轴3既是是焊枪的旋转轴，还是焊枪的支撑固定轴。

当松开锁紧轴3时，滑套2被松开，滑套2可以沿着滑杆1上下移动，因而具有上下移动而带动焊枪5上下移动，让焊枪5具有沿Z轴上下移动的自由度；同时滑套2还可以绕滑杆1旋转而带着焊枪5围绕滑杆1旋转，让焊枪5具有绕Z轴转动的自由度；同时由于锁紧轴3本身是松开状态，因此锁紧轴3本身可以旋转，从而让焊枪夹4和焊枪5绕水平轴X轴方向旋转，使焊枪5具有绕X轴转动的自由度。

所述三个自由度，均由于松开锁紧轴3而获得。同样原理，当锁紧轴3锁紧时，滑套2被固定，它既不能上下移动，也不能旋转，所以焊枪5沿Z轴上下移动的自由度和让焊枪5绕Z轴转动的自由度被锁定；同时锁定轴3本身也被固定不能旋转，因而焊枪5绕X轴转动的自由度也被固定。

所述焊枪夹4在锁紧轴3锁紧的状态下，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是固定不变的。当松开锁紧轴3时，焊枪5的姿态包括高低、前后倾斜角、左右摇摆角均是自由可调的。

焊枪如图5所示。本案的焊枪选用的是直的自动焊枪，在实际应用中可以根据焊枪的形状而修改一下焊枪夹的内腔轮廓得到实现，这里不一一描述。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，包括滑杆（1）、滑套（2）、焊枪夹（4）；所述滑套（2）通过调节装置可移动旋转的设置在滑杆（1）上；所述焊枪夹（4）位于调节装置上，焊枪夹（4）上夹设有焊枪（5）。

2.根据权利要求1所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述调节装置包括锁紧轴（3）和锁紧螺母。

3.根据权利要求2所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述滑套（2）通过锁紧轴（3）可移动旋转的安装在滑杆（1）上。

4.根据权利要求3所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，当松开锁紧轴（3）时，滑套（2）被松开，滑套（2）沿着滑杆（1）上下移动，带动焊枪夹（4）具有沿Z轴上下移动的自由度；同时滑套（2）绕滑杆（1）旋转而带着焊枪（5）围绕滑杆（1）旋转，让焊枪（5）具有绕Z轴转动的自由度。

5.根据权利要求2所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述焊枪夹（4）固定在锁紧轴（3）上，通过锁紧轴（3）的旋转，焊枪夹（4）和焊枪（5）绕水平轴X轴方向旋转。

6.根据权利要求1所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述滑杆（1）为一端带固定安装孔的圆柱形直棒。

7.根据权利要求6所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述滑套（2）为带有多个通孔零件，其中一个通孔与滑杆（1）的外径组成间隙配合，使滑套（2）能在滑杆（1）移动和转动。

8.根据权利要求6或7所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述调节装置为锁紧轴（3），锁紧轴（3）的螺栓接入滑套（2）的通孔中，通过螺母锁紧滑套（2）。

9.根据权利要求1所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述焊枪夹（4）包括两个对称的腔体，两个对称的腔体将焊枪（5）夹紧。

10.根据权利要求1所述的一种一键三自由度自动焊焊枪夹具，其特征在于，所述滑杆（1）设置于机械手的工具固定位或者移动平台的移动头上。

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