CN220660883U - 一种自动焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体为一种自动焊接机械手，包括机械手，机械手一端上设有用于焊接的焊枪，每个焊枪上均通过连接件安装有多个喷嘴，多个喷嘴均向焊枪一侧倾斜，连接件包括横杆、竖杆、连接板，焊枪上套设有固定框，固定框一侧上连接有横杆，横杆远离固定框一端上连接有竖杆，竖杆下端连接有连接板，连接板上均布有多个喷嘴。本实用新型通过在机械手上设有多个喷嘴，在焊枪焊接时，通过多个喷嘴喷出形成空气墙，将飞溅的火花给阻挡住，避免火花四溅后伤及到周围的工作人员，相较于在焊枪周围设置有挡板，通过多个喷嘴形成的空气墙，可以透过空气墙观测到其中的焊接情况，便于工作人员进行调节。

Description

一种自动焊接机械手

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体为一种自动焊接机械手。

背景技术

焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，随着技术的发展，现有已然存在自动化焊接工艺，其中自动焊接机械手为其中常用的一种设备。

自动焊接机械手一般通过PLC数控程序进行控制，而机械手主体一般存在多个自由度，可以进行多角度焊接，在焊接效率和焊接准确度上相较于人工有很大的提升，随着自动焊接机械手在工业领域的广泛应用，火花的产生成为一个需要关注和解决的问题，火花不仅可能引起火灾危险，还可能对周围的工作人员和设备造成伤害；其中最简单的方式即在焊枪上设有挡板对火花进行拦截，但这存在一个问题，工作人员无法实时观测到焊枪对焊缝的焊接情况，则可能会导致焊缝出现漏焊等情况，需人工进行补焊，较为麻烦且繁琐。

为此，提出一种自动焊接机械手，通过对气流进行加压喷射形成空气墙，让空气墙代替挡板对焊接所产生的火花进行拦截，并且工作人员还可投过透明的空气墙实时观测焊缝的焊接情况，避免上述情况发生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动焊接机械手，通过在机械手上设有多个喷嘴，在焊枪焊接时，通过多个喷嘴喷出形成空气墙，将飞溅的火花给阻挡住，避免火花四溅后伤及到周围的工作人员，相较于在焊枪周围设置有挡板，虽然能够起到同样的效果，但是周围的工作人员无法观测到机械手和焊枪对待焊接材料的焊接情况，造成不便，而通过多个喷嘴形成的空气墙，可以透过空气墙观测到其中的焊接情况，便于工作人员进行调节。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自动焊接机械手，包括：

机械手，所述机械手上设有用于驱动机械手运动的驱动单元，所述机械手一端上设有用于焊接的焊枪，每个所述焊枪上均通过连接件安装有多个喷嘴，多个所述喷嘴均向焊枪一侧倾斜，所述连接件包括横杆、竖杆、连接板，所述焊枪上套设有固定框，所述固定框一侧上连接有横杆，所述横杆远离固定框一端上连接有竖杆，所述竖杆下端连接有连接板，所述连接板上均布有多个喷嘴。

优选的，所述竖杆向着焊枪一侧倾斜布置，且横杆和竖杆之间的夹角为锐角。

优选的，所述连接板为弧板，每个所述喷嘴均为扇形喷嘴，所述连接板的内弧一侧靠近焊枪，多个所述喷嘴在连接板上交错布置，且相邻两个喷嘴不处于同一圆周平面。

优选的，每个所述喷嘴内部可分为收缩部和扩张部，即前半部分是由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张至喷嘴口，设定喷嘴外的环境压强为Pa，喷嘴内的气体压强为Pe，此时喷嘴的状态为Pe>Pa。

优选的，每个所述喷嘴与气管连接处均设有整流器，所述整流器内轴线平行等分线上设有整流体，且整流体截面为水滴状的板件，所述整流器逆风向一侧上开设有与整流体上下表面配合的两个进风口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型所述的一种自动焊接机械手，通过在机械手上设有多个喷嘴，在焊枪焊接时，通过多个喷嘴喷出形成空气墙，将飞溅的火花给阻挡住，避免火花四溅后伤及到周围的工作人员，相较于在焊枪周围设置有挡板，虽然能够起到同样的效果，但是周围的工作人员无法观测到机械手和焊枪对待焊接材料的焊接情况，造成不便，而通过多个喷嘴形成的空气墙，可以透过空气墙观测到其中的焊接情况，便于工作人员进行调节。

2、本实用新型所述的一种自动焊接机械手，通过设置横杆和竖杆之间的夹角角度为锐角，具体为70°-80°，多个喷嘴形成空气墙对火花进行拦截的同时，还能将部分火花往回推动，进一步减少火花向外飞溅的情况，并且喷出的气体能够将焊枪周围的温度带走，即焊枪周围的温度得到降温，加速了焊缝的冷却降温速率。

3、本实用新型所述的一种自动焊接机械手，通过设置喷嘴内部为先收缩后扩张的形状，使得气体在经过时能够被压缩后喷出，在同等压强下可以起到增强流速的作用，又在喷嘴内部设有整流器，气体从两个进风口进入到整流器内，经过进风口与气管壁之间的整流缝和过整流体后，紊流的气体均变成了完全的层流气体，则喷嘴喷出的气体呈现为层流状态，即喷射出的气体流速增大，提高了多个喷嘴喷出气体形成的“空气墙”的拦截力度。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型喷嘴内部结构剖视图；

图4为本实用新型喷嘴喷射形成空气墙的范围示意图。

图中：1、机械手；2、焊枪；3、喷嘴；4、横杆；5、竖杆；6、连接板；7、固定框；8、收缩部；9、扩张部；10、窄喉；11、整流器；12、整流体；13、进风口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种自动焊接机械手，技术方案如下：

机械手1，所述机械手1上设有用于驱动机械手1运动的驱动单元，所述机械手1一端上设有用于焊接的焊枪2，每个所述焊枪2上均通过连接件安装有多个喷嘴3，多个所述喷嘴3均向焊枪2一侧倾斜，所述连接件包括横杆4、竖杆5、连接板6，所述焊枪2上套设有固定框7，所述固定框7一侧上连接有横杆4，所述横杆4远离固定框7一端上连接有竖杆5，所述竖杆5下端连接有连接板6，所述连接板6上均布有多个喷嘴3。

机械手1根据工作人员预先涉及的PLC控制系统带动焊枪2进行移动，驱动单元驱动机械手1运动，带动焊枪2到达需要焊接位置，随后焊枪2开始焊接，焊枪2在焊接时会产生火花，火花会向着周围飞溅，容易对周围的工作人员造成人身伤害；机械手1上设有用于给予多个喷嘴3送气的气泵，多个喷嘴3均通过气管与气泵连接，在焊枪2进行焊接的同时，气泵启动，通过气管和多个喷嘴3将气体喷出，形成空气墙，将飞溅的火花给阻挡住，避免火花四溅后伤及到周围的工作人员，而多个喷嘴3均向着焊枪2一侧倾斜，则喷出气体倾向焊枪2一侧，将火花向着焊枪2一侧进行拦截和推动；同样的，可以在焊枪2周围设置有挡板，也能起到同样的效果，但是周围的工作人员无法观测到机械手1和焊枪2对待焊接材料的焊接情况，造成不便，而通过多个喷嘴3形成的空气墙，可以透过空气墙观测到其中的焊接情况，便于工作人员进行调节。

优选的，所述竖杆5向着焊枪2一侧倾斜布置，且横杆4和竖杆5之间的夹角为锐角。

横杆4和竖杆5之间的夹角角度为锐角，具体为70°-80°，横杆4和竖杆5均采用轻质的铝合金材质制成，多个喷嘴3喷出的气体形成空气墙将焊接时产生的火花进行拦截，且多个喷嘴3在竖杆5和连接板6的作用下向着焊枪2一侧倾斜，则将火花拦截的同时还能将部分火花往回推动，进一步减少火花向外飞溅的情况，而焊枪2焊接后的焊缝需要进行自然冷却降温，而气体经由多个喷嘴3喷出时，会将焊枪2周围的温度随之带走，即焊枪2周围的温度得到降温，加速了焊缝的冷却降温速率。

优选的，所述连接板6为弧板，每个所述喷嘴3均为扇形喷嘴3，所述连接板6的内弧一侧靠近焊枪2，多个所述喷嘴3在连接板6上交错布置，且相邻两个喷嘴3不处于同一圆周平面。

多个喷嘴3均选用304不锈钢扇形喷嘴3，喷嘴3的开口形状具有弧度，多个喷嘴3在喷出气体形成空气墙时，若两个相邻的喷嘴3喷出的气体形成立体交叉，则会相互干涉，导致空气墙出现漏洞，设置多个喷嘴3在弧板上交错布置，且相邻的两个喷嘴3不在同一个圆周平面，即避免多个喷嘴3之间喷出的气体相互抵消、干涉，多个喷嘴3喷出的空气范围相互叠加，形成较为严密的包围弧面，使得空气墙形成包围状，将两个相邻的喷嘴3范围之间的缝隙覆盖住，避免火花从缝隙之前飞溅出去，伤及周围的工作人员。

优选的，每个所述喷嘴3内部可分为收缩部8和扩张部9，即前半部分是由大变小向中间收缩至一个窄喉10，窄喉10之后又由小变大向外扩张至喷嘴3口，设定喷嘴3外的环境压强为Pa，喷嘴3内的气体压强为Pe，此时喷嘴3的状态为Pe>Pa。

每个喷嘴3内部可分为收缩部8和扩张部9，即每个喷嘴3内部形状均为先收缩后扩张的形状，即前半部分是由大变小向中间收缩至一个窄喉10，窄喉10之后又由小变大向外扩张至喷嘴3口，喷嘴3内的气体受高压流入喷嘴3的前半部，穿过窄喉10后由后半部逸出，以窄喉10处为界限，气体进入的入口为收缩管，气体喷出的出口为扩张管，即在同等压力下的气体，在经过窄喉10的压缩后，形成加速效果，流速能够达到之前的2-3倍，在不提高抽吸风机额外抽吸功率的同时，能够提升喷嘴3喷出的流速，对焊接产生的火花给予更强的拦截能力；设定喷嘴3外的环境压强为Pa，喷嘴3内的气体压强为Pe，此时喷嘴3的状态为Pe>Pa，形成欠膨胀状态流动，收缩管的直径等于扩张管的直径，气体在经过喷嘴3喷出时，气体并未膨胀完全，在喷嘴3外能够继续膨胀，直到压强等于Pa时为止，但喷出气体的流速会小于最佳膨胀状态时的流速，因此喷嘴3出口处有一系列膨胀波，使得喷嘴3喷出的气体范围能够进一步扩大，增加单个喷嘴3所形成的“空气墙”的阻挡范围，进而能够减少喷嘴3的布置数量，减少成本经济的支出；同时，喷嘴3外的压强扰动会减小，不会逆向传入喷嘴3内，提升了喷嘴3喷出气体时的稳定性。

优选的，每个所述喷嘴3与气管连接处均设有整流器11，所述整流器11内轴线平行等分线上设有整流体12，且整流体12截面为水滴状的板件，所述整流器11逆风向一侧上开设有与整流体12上下表面配合的两个进风口13。

整流器11内轴线平行等分线上设有整流体12，且整流体12截面为水滴状的板件，所述整流器11逆风向一侧上开设有两个与整流体12上下表面配合的进风口13，气体在气道内流通时会直接与管壁冲击，故而在冲击处形成紊流，使得流速降低，气体在喷嘴3喷出时所给予的拦截力度降低，紊流的气体经过整流器11时，从上下两个进风口13进入到整流器11内，经过进风口13与气管壁之间的整流缝，降低了紊流程度，再通过整流体12后，基本上紊流的气体均变成了完全的层流气体，最后再通过喷嘴3喷出，使喷射出的气体为层流状态，即喷射出的气体流速增大，能够提高单个喷嘴3对火花的拦截力度，以及提高了多个喷嘴3组合形成的空气墙的拦截力度。

工作过程：机械手1根据工作人员预先涉及的PLC控制系统带动焊枪2进行移动，驱动单元驱动机械手1运动，带动焊枪2到达需要焊接位置，随后焊枪2开始焊接，同时气泵启动，通过气管和多个喷嘴3将气体喷出，形成空气墙，将飞溅的火花给阻挡住，由于横杆4和竖杆5之间的夹角为锐角，具体在70°-80°，喷出的气体形成空气墙拦截火花的同时还能将部分火花往回推动，进一步减少火花向外飞溅的情况，并且带动焊枪2周围的温度远离，使得焊枪2周围的温度得到下降，加速了焊缝的冷却降温速率；过程中，经过喷嘴3的气流通过整流器11和整流体12的作用，紊流的气体变成了完全的层流气体，再经过收缩部8和扩张部9的加压，形成加速效果，流速能够达到之前的2-3倍，在不提高抽吸风机额外抽吸功率的同时，能够提升喷嘴3喷出的流速，对焊接产生的火花给予更强的拦截能力。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种自动焊接机械手，其特征在于，包括：

机械手(1)，所述机械手(1)上设有用于驱动机械手(1)运动的驱动单元，所述机械手(1)一端上设有用于焊接的焊枪(2)，每个所述焊枪(2)上均通过连接件安装有多个喷嘴(3)，多个所述喷嘴(3)均向焊枪(2)一侧倾斜，所述连接件包括横杆(4)、竖杆(5)、连接板(6)，所述焊枪(2)上套设有固定框(7)，所述固定框(7)一侧上连接有横杆(4)，所述横杆(4)远离固定框(7)一端上连接有竖杆(5)，所述竖杆(5)下端连接有连接板(6)，所述连接板(6)上均布有多个喷嘴(3)。

2.根据权利要求1所述的一种自动焊接机械手，其特征在于：所述竖杆(5)向着焊枪(2)一侧倾斜布置，且横杆(4)和竖杆(5)之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的一种自动焊接机械手，其特征在于：所述连接板(6)为弧板，每个所述喷嘴(3)均为扇形喷嘴(3)，所述连接板(6)的内弧一侧靠近焊枪(2)，多个所述喷嘴(3)在连接板(6)上交错布置，且相邻两个喷嘴(3)不处于同一圆周平面。

4.根据权利要求3所述的一种自动焊接机械手，其特征在于：每个所述喷嘴(3)内部可分为收缩部(8)和扩张部(9)，即前半部分是由大变小向中间收缩至一个窄喉(10)，所述窄喉(10)之后又由小变大向外扩张至喷嘴(3)出口，设定所述喷嘴(3)外的环境压强为Pa，喷嘴(3)内的气体压强为Pe，设定此时所述喷嘴(3)的状态为Pe>Pa。

5.根据权利要求1所述的一种自动焊接机械手，其特征在于：每个所述喷嘴(3)与气管连接处均设有整流器(11)，所述整流器(11)内轴线平行等分线上设有整流体(12)，且整流体(12)截面为水滴状的板件，所述整流器(11)逆风向一侧上开设有与整流体(12)上下表面配合的两个进风口(13)。