CN219767188U - 一种三点式多自由度焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三点式多自由度焊接机械手，包括装配底座，所述装配底座上装配有臂架，所述臂架上顺次装配有机械臂大臂、机械臂小臂以及主焊枪组件；并在臂架与机械臂大臂、机械臂大臂与机械臂小臂以及机械臂小臂与主焊枪组件之间通过机械臂关节装配连接；所述臂架竖向固定设置于装配底座上的圆形立柱体结构，所述机械臂大臂的臂杆为圆形管体结构；所述臂架与所述机械臂大臂的臂杆上均预成型有环形槽；所述环形槽位置预装配有环形轴承座，所述环形轴承座与辅助机械支臂装配连接，并在所述辅助机械支臂的末端通过机械臂关节与辅助焊枪组件装配连接。本实用新型能有效提高焊接机械手在大尺寸工件上进行多点焊接时的焊接效率。

Description

一种三点式多自由度焊接机械手

技术领域

本实用新型涉及自动焊接技术领域，具体涉及一种用于自动化生产线的一种三点式多自由度焊接机械手。

背景技术

机械手作为一种多关节、可编程的系统结构，具有精度高、重复性好、可操作性强、安全性高、加工效率高、使用范围广等优势，是目前工业自动化和智能制造领域中的重要设备，自动焊接机械手作为一类机械手应用，利用焊枪与机械手的组合来模拟人手完成焊接作业，可通过应用编程有效提高焊接效率和焊接质量。

现有的自动焊接机械手多为单焊枪结构，焊枪设置于机械臂的端部，这种结构设置有利于利用机械手的多关节臂结构实现高自由度的焊接作业，从而实现高精度焊接作业。但对一些操作焊接区域大、焊接面广的大尺寸工件进行焊接操作时，其多以焊接强度要求为主，需要实现高精度焊接的区域往往不多，这使得单焊枪结构的机械臂在对这一类大尺寸工件进行焊接处理时需要对焊接点进行顺序处理，存在焊接效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种三点式多自由度焊接机械手，以解决上述技术背景中的缺陷。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种三点式多自由度焊接机械手，包括装配底座，所述装配底座上装配有臂架，所述臂架上顺次装配有机械臂大臂、机械臂小臂以及主焊枪组件；并在臂架与机械臂大臂、机械臂大臂与机械臂小臂以及机械臂小臂与主焊枪组件之间通过机械臂关节装配连接；

所述臂架竖向固定设置于装配底座上的圆形立柱体结构，所述机械臂大臂的臂杆为圆形管体结构；

所述臂架与所述机械臂大臂的臂杆上均预成型有环形槽；所述环形槽位置预装配有环形轴承座，所述环形轴承座与辅助机械支臂装配连接，并在所述辅助机械支臂的末端通过机械臂关节与辅助焊枪组件装配连接。

作为进一步限定，所述装配底座上设置有用于将装配底座在生产线侧旁进行固定装配的装配部，且所述装配部为螺纹装配零件与地埋件或者法兰的组合。

作为进一步限定，所述辅助机械支臂包括至少一个机械臂臂杆以及与之配套的机械臂关节；

所述臂架上装配的辅助机械支臂包括一根机械臂臂杆，所述机械臂臂杆两端分别通过机械臂关节与环形轴承座以及辅助焊枪组件装配连接；

所述机械臂大臂的臂杆上装配的辅助机械支臂包括顺序连接的两根机械臂臂杆，辅助机械支臂在两端分别通过机械臂关节与环形轴承座以及辅助焊枪组件装配连接，且在两根机械臂臂杆之间通过机械臂关节装配连接。

作为进一步限定，每个所述机械臂关节均包括两个转动平面，且同一机械臂关节上的两个转动平面相互垂直。

作为进一步限定，用于连接所述主焊枪组件或者所述辅助焊枪组件的机械臂关节可通过球铰来进行替换。

有益效果：本实用新型一种三点式多自由度焊接机械手通过在臂架和机械臂大臂上分别利用环形轴承座连接装配一个辅助焊枪组件，其能在不影响主焊枪组件高精度焊接的正常使用情况下，通过带辅助机械支臂的辅助焊枪对工件的基部进行中、低精度等级的焊接作业，在工件的中间位置进行中、高精度等级的焊接作业，该结构尤其适合于大尺寸工件的连续焊接作业，从而保证工件的焊接作业效率，提高单工件在自动化生产线上的流转效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中主焊枪组件的结构仰视图。

其中：1、装配底座；2、臂架；3、第一环形轴承座；4、转台；5、转轴支座；6、机械臂大臂；7、第二环形轴承座；8、第二机械臂关节；9、机械臂小臂；10、主焊枪组件；11、第三机械臂关节；12、第一机械臂臂杆；13、第一辅助焊枪组件；14、转座；15、第四机械臂关节；16、第二机械臂臂杆；17、第五机械臂关节；18、第三机械臂臂杆；19、第二辅助焊枪组件；20、保护壳体；21、球铰支座；22、焊枪。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述，并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。

参见图1、图2的一种三点式多自由度焊接机械手的较佳实施例，在本实施例中，该三点式多自由度焊接机械手设置于自动化生产线的侧旁，用于对汽车车架这一类大尺寸工件进行焊接作业，机械臂架包括装配底座1，该装配底座1上设置有法兰连接座，而与之对应的在自动化生产线上对应焊接工作位的侧旁设置有相匹配的装配位，该装配位在不同的实施例中可以设置于钢架结构上或者是通过校准的地面上，装配底座1在法兰连接座位置通过螺纹连接件在上述装配位与对应的钢架结构或预埋有地埋件的地面进行装配固定。

装配底座1上装配有臂架2，该臂架2竖向固定设置于装配底座上的圆形立柱体结构，其内部中空以方便布线，臂架2中间位置预成型有一个内凹的环形槽，并在该环形槽位置装配有一个与该环形槽尺寸相匹配的第一环形轴承座3，该第一环形轴承座3能通过电控实现在环形槽位置上的周向转动。

第一环形轴承座3上通过第三机械臂关节11装配有第一辅助机械支臂，该第三机械臂关节11为单转轴关节，而辅助机械支臂包括第一机械臂臂杆12，该第一机械臂臂杆12的一端与第三机械臂关节11可拆卸装配连接，而另一端与第一辅助焊枪组件13可拆卸装配连接，而在本实施例中，通过更换不同长度的第一机械臂臂杆12可以实现不同的焊接位置需求，尤其是适合于同批次多个尺寸相同或者类似的同类产品。

与该第一辅助焊枪组件13装配的第一辅助机械支臂由于自由度较低，且装配位置较低，因而适合于在工件基部对焊接精度要求不高的小范围焊接区域进行中、低精度的强度焊接，其常用于基座与机架的焊接连接。

在本实施例中，第一机械臂臂杆12上的可拆卸装配方式以及后述技术内容中的可拆卸装配方式均可以是现有的可拆卸装配方式，如螺纹旋接装配、销连接装配、键连接装配等。

臂架2的顶部还设置有一个转台4，该转台4可用于实现整个机械手上部机械臂大臂6、机械臂小臂9以及主焊枪组件10部位在水平面内的整体转动，转台4上装配有转轴支座5，该转轴支座5在转轴上装配机械臂大臂6，以使得机械臂大臂6能绕该转轴支座5的转轴在垂直于水平面上的平面上进行转动，配合转台4的水平面内转动能达到在机械臂大臂6基部实现第一机械臂关节的使用效果来在两个平面内的自由度运动。

机械臂大臂6的臂杆为圆形管体结构，并在其臂杆中间位置上同样成型有一个内凹的环形槽，该环形槽位置装配有一个与该环形槽尺寸相匹配的第二环形轴承座7，该第二环形轴承座7能通过电控实现在环形槽位置上的周向转动。第二环形轴承座7上通过转座14连接有第四机械臂关节15，该第四机械臂关节15为与第三机械臂关节11结构类似的单转轴关节，并在第四机械臂关节15上装配有第二辅助机械支臂，转座14与第四机械臂关节15的组合使得第二辅助机械支臂在基部即具有两个平面转动的自由度优势。

第二辅助机械支臂包括顺序连接的第二机械臂臂杆16以及第三机械臂臂杆18，第二机械臂臂杆16与第三机械臂臂杆18的长度之和小于机械臂大臂6的臂杆长度，其第二机械臂臂杆16一端与第四机械臂关节15装配连接，而另一端与第三机械臂臂杆18通过第五机械臂关节17进行关节装配连接，而该第五机械臂关节17同样具有横竖两组转轴，具有在两个平面转动的自由度；第五机械臂关节17外端与第二辅助焊枪组件19可拆卸装配连接。

在本实施例中，与第二辅助焊枪组件19装配连接的第二辅助机械支臂具有较高的自由度优势，在合适的控制程序条件下具有较高的焊接装配精度，可用于在大尺寸工件的中间腰线位置及腰线以下区域的中、高精度的精密焊接作业。

机械臂大臂6之上的结构与领域内常见的其他焊接机械手类似：机械臂大臂6通过具有在两个平面转动的自由度的第二机械臂关节8与机械臂小臂9装配连接，而机械臂小臂9的外侧自由端则装配连接有主焊枪组件10。而与其他焊接机械手不同的是，该主焊枪组件10的工作区域主要在大尺寸工件的顶面至中间腰线位置的高精度焊接作业。

在本实施例中，主焊枪组件10、第一辅助焊枪组件13以及第二辅助焊枪组件19的装配样式类似，差别仅在于焊枪组件的型号、尺寸、功率的差异；以实现上述不同工作类型的焊接作业。以图2的主焊枪组件10结构样式图为例，其包括保护壳体20，该保护壳体20中封装有用于实现焊枪焊接功能的相关电控元件，保护壳体20整体封闭，并在外端面上成型有一个球铰支座21，该球铰支座21上可拆卸装配有用于进行焊接作业的焊枪22。

在本实施例的技术条件下，将传统焊接机械臂上的单焊枪结构替换为三焊枪结构，其中，主焊枪组件10与第二辅助焊枪组件19之间以及第一辅助焊枪组件13与第二辅助焊枪组件19之间均能实现协同作业，在必要情况下能实现在同一工件上的三点同时作业，在相关软件的协调下能够有效提高对汽车车架这一类大尺寸工件的焊接作业效率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，包括装配底座，所述装配底座上装配有臂架，所述臂架上顺次装配有机械臂大臂、机械臂小臂以及主焊枪组件；并在臂架与机械臂大臂、机械臂大臂与机械臂小臂以及机械臂小臂与主焊枪组件之间通过机械臂关节装配连接；

所述臂架竖向固定设置于装配底座上的圆形立柱体结构，所述机械臂大臂的臂杆为圆形管体结构；

所述臂架与所述机械臂大臂的臂杆上均预成型有环形槽；所述环形槽位置预装配有环形轴承座，所述环形轴承座与辅助机械支臂装配连接，并在所述辅助机械支臂的末端通过机械臂关节与辅助焊枪组件装配连接。

2.根据权利要求1所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，所述装配底座上设置有用于将装配底座在生产线侧旁进行固定装配的装配部，且所述装配部为螺纹装配零件与地埋件或者法兰的组合。

3.根据权利要求1所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，所述辅助机械支臂包括至少一个机械臂臂杆以及与之配套的机械臂关节。

4.根据权利要求3所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，所述臂架上装配的辅助机械支臂包括一根机械臂臂杆，所述机械臂臂杆两端分别通过机械臂关节与环形轴承座以及辅助焊枪组件装配连接。

5.根据权利要求3所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，所述机械臂大臂的臂杆上装配的辅助机械支臂包括顺序连接的两根机械臂臂杆，辅助机械支臂在两端分别通过机械臂关节与环形轴承座以及辅助焊枪组件装配连接，且在两根机械臂臂杆之间通过机械臂关节装配连接。

6.根据权利要求5所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，所述机械臂大臂的臂杆上装配的两根所述机械臂臂杆的长度之和小于机械臂大臂的臂杆长度。

7.根据权利要求1～6所述的任一一种三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，每个所述机械臂关节均包括两个转动平面，且同一机械臂关节上的两个转动平面相互垂直。

8.根据权利要求1所述的三点式多自由度焊接机械手，其特征在于，用于连接主焊枪组件或者辅助焊枪组件的机械臂关节为球铰。