CN104959708B - 一种坐标焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种坐标焊接机械手，属于焊接设备领域，包括焊枪三维坐标移动支架、焊丝给进装置和与所述焊枪三维坐标移动支架和所述焊丝给进装置相连接的焊接端，所述焊丝给进装置包括焊丝给进部和焊丝管微调部；所述焊丝管微调部包括焊丝管、微调电机和设置在所述微调电机输出轴端的焊丝管安置槽，所述焊丝管经圆周运动安置在所述焊丝管安置槽内并与焊接端连接；所述焊接端工作的时候所述微调电机配合所述焊接端控制所述焊接管的供给量。采用上述方案实现了解决焊丝都处在受拉力或者推力的作用下，使得焊丝容易损坏或者堵住。焊丝管的长度不能控制使得焊丝管和焊接端之间经常受到拉扯，使得焊丝管容易脱落等问题。

Description

一种坐标焊接机械手

技术领域

本发明属于焊接设备领域，具体涉及一种坐标焊接机械手。

背景技术

焊接是制造工业中最重要的工艺技术之一，随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段发展成为制造行业中一项基础工艺和生产尺寸精确地制成品的制成手段。

传统的手工焊接已经不能满足现代技术所生产的产品的质量上的要求，焊接机械手应运而生，焊接机械手具有稳定而高效的优点，可在有害环境下连续运行，并能缩短产品改型换代的准备周期，是焊接技术领域革命性的技术。

但是现有焊接机械手有的成本太高，不适合中小企业使用，而且这种焊接枪的焊接管从支架内部走，不利于更换和维修；而且在整个支架内部焊丝都处在受拉力或者推力的作用下，使得焊丝容易损坏或者堵住。焊丝管的长度不能控制使得焊丝管和焊接端之间经常受到拉扯，使得焊丝管容易脱落。

发明内容

本发明的发明目的，是为现有坐标焊接机械手提供一种克服上述问题的新型机械手，以替代上述存在问题的现有技术。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种坐标焊接机械手，包括焊枪三维坐标移动支架、焊丝给进装置和与所述焊枪三维坐标移动支架和所述焊丝给进装置相连接的焊接端，所述焊丝给进装置包括焊丝给进部和焊丝管微调部；所述焊丝管微调部包括焊丝管、微调电机和设置在所述微调电机输出轴端的焊丝管安置槽，所述焊丝管经圆周运动安置在所述焊丝管安置槽内并与焊接端连接；所述焊接端工作的时候所述微调电机配合所述焊接端控制所述焊接管的供给量。焊丝管微调部的设置就是通过伺服电机输出端设置一个容纳焊丝管的焊丝管安置槽使得焊丝管在焊丝管安置槽内固定并缠绕部分在去跟焊接头连接。在焊接头焊接的时候，焊接管的供给量通过控制***给伺服电机指令来控制。

作为优选，所述焊接端包括与焊枪三维坐标移动支架连接的旋转支架和与所述焊丝管连接的焊接枪头，所述焊丝管轴向截面的材料纹理在焊接前后与所述焊接枪头中心轴平行；且所述焊丝管焊接时在0°到360°之间旋转。焊接管在工作或者静止时，焊接管不会绕着焊接枪头的中心轴旋转360°，就是侧向投影焊丝管和焊接枪头不会相交。

作为优选，所述焊接端还包括与所述旋转支架固定的大臂杆和活动连接所述大臂杆端部且活动连接所述焊接枪头的小臂杆，所述小臂杆在所述大臂杆的长度方向上转动。小臂杆的转动由焊丝管微调部提供动力。

作为优选，所述焊丝给进部包括焊丝，焊丝推送装置和设置在靠近所述焊接端的焊丝拉取装置，所述焊丝经所述焊丝管到达所述焊接端。焊丝在焊丝管安置槽上经过一个圆周运动然后在到达焊接枪头。为确保焊丝在焊丝管内的正常滑行，并不受焊丝管安置槽的阻力，所以在焊丝管安置槽的一侧边设置有焊丝推送装置，另一侧边设置有焊丝拉取装置。

作为优选，所述焊丝管包含所述焊丝在所述焊丝管安置槽内做一圆周运动与所述焊接端连接，所述焊丝覆盖所述焊丝管安置槽表面，所述焊丝管部分覆盖所述焊丝管安置槽表面。虽然设置了焊丝推送装置和焊丝拉取装置，焊丝和焊丝管在焊丝管安置槽内接触过多的话还是会产生较大的阻力，所以焊丝管在焊丝管安置槽内接触部分可以使得焊丝更加顺畅的滑动。

作为优选，所述三维坐标移动支架包括与底座相连的X轴支架、可以在所述X轴支架移动的Z轴支架和可以在所述Z轴支架上移动的Y轴支架，所述焊丝给进装置设置在所述Y轴支架上。Z轴支架在X轴上移动实现了空间焊接。

作为优选，所述焊接端近似竖直向下设置。配合焊丝管使得焊丝管与焊枪三维坐标移动支架之间很少有接触。

作为优选，所述小臂杆转动的角度在0°到90°之间。因为小臂杆的转转动也是通过焊丝管带动的，所以为了不使的焊丝管与焊枪三维坐标移动支架有接触，所以焊接枪头不会设置在焊丝给进装置的同侧。

作为优选，所述旋转支架上开设有通孔，所述焊丝管经过所述通孔内与所述焊接端连接。通孔方便焊丝进入焊接枪头的时候是直的，也方便旋转支架的运动。通孔也为焊丝管提供空间，尽量使得焊丝管与焊接端处于同一旋转轴心上，使得焊丝管的旋转运动所带来的位移尽量小，且焊丝管处于所述通孔中，中间再无阻碍物，这样，所述焊丝管便不会缠绕到物体上阻碍旋转运动的进行。

作为优选，所述Y轴支架上设置有保持所述焊丝管稳定的限位装置，所述限位装置为内部通过有所述焊丝管的限位圈，所述限位圈内表面设置有软质缓冲层。该限位装置保证了焊丝管在旋转时只相对限位装置发生相对转动，而不会发生相对位移，干扰焊接的进行。

有益效果

综上所述，本发明具有以下有益效果：焊丝管的可调节设置使得焊丝管不会因为焊丝管与其他物体的接触导致焊接枪头无法转动到相应的焊接位置，而且焊丝管的可调节设置还为焊接枪头的微调提供相应的动力，并且使得焊丝管与焊接枪头处具有一个缓冲，不会应为快速的拉扯而导致焊丝管的脱落。焊丝管在焊接工作开始前焊接工作开始后和不会相对焊接枪头的中心轴进行转动或者焊丝管也不会相对其本身的中心轴进行转动。因为优选的是在转动支架内开设有容纳焊丝管的通孔，所以焊丝管相对焊接枪头的中心轴进行转动被排除掉是因为当焊丝管通过通孔的时候，其本身的中心轴和焊接枪头的中心轴重合。因为焊丝管只有在焊接工作的时候相对其本身的中心轴转动0°-360°之间的一个角度，且马上复位，所以焊丝管不会跟焊枪三维坐标移动支架和焊接端有接触，使得焊接能顺利进行。小臂杆的上下转动使得焊接枪头可以在一定高度的侧壁和带有弧形转角的材料上进行焊接，并且为焊接管在焊枪三维坐标移动支架和旋转支架运动的过程中使得处在焊接端内的焊接管的材料本身具有稳定性，不会受到拉扯等杂力而导致焊接的稳定性下降。

确保焊丝在焊丝管内的正常滑行，并不受焊丝管安置槽的阻力，所以在焊丝管安置槽的一侧边设置有焊丝推送装置，另一侧边设置有焊丝拉取装置。焊丝的推送装置给出的焊丝量稍微大于焊丝拉取装置所需要的量，使得焊接管虽然在焊接端与焊丝管安置槽之间是处于拉直状态，但是被推送出来的过量焊丝在整个焊丝管内是只收到一个拉力，这样减少了焊丝与焊丝管安置槽的受力接触面积，使得焊丝的拉取变得十分容易而且松紧的变化还能使得焊丝不会堵住。如果没有焊丝推送装置，焊丝在被拉取的时候与焊丝管安置槽的受力面积会变大；如果焊丝推送装置推送的焊丝量没有盈余，焊丝在被拉取的时候与焊丝管安置槽的受力面积也会变大，以上两种情况使得本申请中，不管遇到哪种型号的焊丝，焊丝推送装置都是必不可少的。

附图说明

图1为本发明的侧视示意图；

图2为本发明的整体示意图；

图1和图2中，1-焊枪三维坐标移动支架、11-X轴支架、12-Z轴支架、13-Y轴支架、2-焊丝给进装置、21-焊丝给进部、22-焊丝管微调部、3-焊接端、31-旋转支架、32-焊接枪头、33-大臂杆、4-通孔。

具体实施方式

下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示的一种坐标焊接机械手，包括焊枪三维坐标移动支架1、焊丝给进装置2和与焊枪三维坐标移动支架1和焊丝给进装置2相连接的焊接端3。焊枪三维坐标移动支架1包括与底座相连的X轴支架11、可以在X轴支架11移动的Z轴支架12和可以在Z轴支架12上移动的Y轴支架13，焊丝给进装置2设置在Y轴支架13上。

焊丝给进装置2包括焊丝给进部21和焊丝管微调部22。焊丝给进部21包括焊丝，焊丝推送装置和设置在靠近焊接端3的焊丝拉取装置。焊丝管微调部22包括焊丝管、微调电机和设置在微调电机输出轴端的焊丝管安置槽，焊丝管经圆周运动安置在焊丝管安置槽内并与焊接端3连接；焊接端3工作的时候微调电机配合焊接端3控制焊接管的供给量。焊丝管包含焊丝在焊丝管安置槽内做一圆周运动与焊接端3连接，焊丝覆盖焊丝管安置槽表面，焊丝管部分覆盖焊丝管安置槽表面。Y轴支架13上设置有保持焊丝管稳定的限位装置，限位装置为内部通过有焊丝管的限位圈，限位圈内表面设置有软质缓冲层。

焊接端3包括与焊枪三维坐标移动支架1连接的旋转支架31和与焊丝管连接的焊接枪头32，焊丝管轴向截面的材料纹理在焊接前后与焊接枪头32中心轴平行；且焊丝管焊接时在0°到360°之间旋转。焊接端3还包括与旋转支架31固定的大臂杆33和活动连接大臂杆33端部且活动连接焊接枪头32的小臂杆，小臂杆在大臂杆33的长度方向上转动一个在0°到90°之间的角度。旋转支架31上开设有通孔4，焊丝管经过通孔4内与焊接端3连接。

焊接端3近似竖直向下设置。因为焊丝管固定安放在Y轴支架13的上方，为了防止焊丝管与Y轴支架13相交，所以焊接端3的设置方向一定是竖直向下。而且焊接端3的竖直向下也是为了配合焊接转动支架。

焊接转动支架的结构包括支架底座，支架底座包括主动支架、从动支架和设置在主动支架和从动支架之间的转轴。整个支架底座用于配合焊接用的焊接枪，整个控制电路控制支架底座1和控制焊接枪，使得支架底座1配合焊接枪的运动而移动。

转轴上设置有以转轴为对称轴的转轴底座台，转轴底座台始终处在平行于水平面的平面内，转轴底座台为一个长方体且横截面为一个中间带有安置转轴的圆的矩形。转轴底座台转轴的两侧边设置有第一固定件连接焊接支撑单元，中部以转轴的轴线为中心线对称设置有两个第二固定件连接挡板。第一固定件为一组四个贯穿转轴底座台的螺栓孔支撑单元被螺栓固定在第一固定件上。为了满足焊接枪将一排焊接支撑单元上焊接物全部焊接完后所需要的时间大于或等于操作人员在另一侧对焊接完成的焊接物进行取下并且再次填装的时间，所以焊接支撑单元设置六个，六个焊接支撑单元是操作者能跟上焊接枪的移动，又能满足对焊接物的拿去和再安放的最有效的时间，太少焊接枪行走的频率和操作人员重复取放的频率比较频繁，再多操作人员的开始明显的跟不上焊接枪的移动的速度。第二固定件是开设在转轴和转轴底座台上且连在一起的螺孔。

五星椅脚包括中心轴圈、设置在中心轴圈四周的椅脚管和与椅脚管连接的滚轮，椅脚管包括与中心轴圈焊接的圆端、与滚轮配合的压端和设置在滚轮和压端之间的滚轮固定结构，圆端为横截面趋向于圆形的椅脚管端，该端与中心轴圈焊接并且其横截面与中心轴圈的轴线平行，压端为横截面趋向于线段的椅脚管端，压端的横截面线段具有一个向下的弧形且端头处的横截面垂直与中心轴圈的轴线，滚轮固定结构为被压端包裹的中空固定底座，为了焊接上述椅脚管和滚轮固定结构焊接支撑装置本体配合上述形状和结构，所以支撑单元包括垂直支撑圆端表面的椅脚管支撑座和配合椅脚管支撑座的椅脚管限位件，还包括支撑滚轮固定结构的滚轮支撑座。

椅脚管支撑座包括限制圆端移动的第一支撑片，第一支撑片在竖直平面内开设有向上的卡槽配合圆端。椅脚管限位件包括升降支撑杆，设置升降支撑杆上的可旋转固定杆和控制可旋转固定杆旋转固定和升降支撑杆启闭的控制装置。可旋转固定杆通过升降支撑杆对椅脚管的作用力方向与第一支撑片对所述椅脚管的作用力方向相对且平行。可旋转固定杆端部设置有橡胶垫，可旋转固定杆转动的角度为90°，其升起的时候平行于被安放的椅脚管，保证了椅脚管的取放不会和椅脚管限位件进行一些没必要的碰撞。

滚轮支撑座包括基座，用于固定滚轮固定结构的固定件和固定压端的固定挡边。滚轮支撑座和椅脚管支撑座是一个整体，基座跟椅脚管支撑座处在同一个平面内，在该平面上设置有第一支撑片。中空固定底座与基座紧密接触，且固定件使得中空固定底座在固定件的轴向运动。固定挡边为在基座所在的平面内的两片延伸挡片，延伸挡片对称设置在固定件两侧。

挡板通过螺栓紧固在螺孔内使得挡板被固定，且同时固定转轴和转轴底座台。挡板以转轴中心对称。

焊接转动支架的设置就是为了克服焊接端3无法向上焊接，通过焊接转动支架的调整来实现对焊接物的全方位焊接。

定义支架底座与焊接枪配合的一面为后方，其相对面为前方。整个机械开始工作时，在前方的操作人先对支撑单元进行焊接物的放置工作，就是在固定件上安置滚轮固定结构，就是固定件伸入中空固定底座内。然后将椅脚管放入，在放的时候先将压端包裹滚轮固定结构，再将圆端放在卡槽内，调节可旋转固定杆使得带有橡胶垫的一端转到椅脚管上方，然后升降支撑杆下降固定椅脚管。当升降支撑杆下降固定椅脚管的时候，控制电路受到指令，转动转轴4使得处在前方的支撑单元转动180°，当转轴转动180°的时候，原本为了使得焊接物固定方便而导致处在焊接枪相对面的焊接面暴露在焊接枪下，使得焊接枪开始工作，与此同时，操作对因为转动而互换位置的另一侧支撑单元进行安放焊接物的操作，当操作人员安放完成后，焊接枪还未焊接完成，留下一个取出焊接物的时间和准备时间。

焊接枪头32由初始位置开始运动，当需要焊接枪头32调整位置的时候，微调电机放出或者收缩焊丝管使得焊丝管和焊接枪头32的连接处不会受到很高的拉扯力，并且还可以对焊接枪头32提供一个使得其转动一个角度的力以配合五星椅脚局部的弧面。焊丝在微调电机左面的时候有少量的盈余为了使得微调电机右边的焊丝拉取装置更加顺利的拉取，当整个焊接工作停止时，盈余的焊丝被焊丝推送装置回收，焊丝管也被微调电机回收部分使得焊接枪头32处在竖直向下的初始位置。双面焊接先对其中一面进行焊接，等该零件的一面全部焊接完成后，将支架底座在水平面内转动180°，然后可焊接零件的另一面。

Claims (7)

1.一种坐标焊接机械手，包括焊枪三维坐标移动支架（1）、焊丝给进装置（2）和与所述焊枪三维坐标移动支架（1）和所述焊丝给进装置（2）相连接的焊接端（3），其特征在于，所述焊丝给进装置（2）包括焊丝给进部（21）和焊丝管微调部（22）；所述焊丝管微调部（22）包括焊丝管、微调电机和设置在所述微调电机输出轴端的焊丝管安置槽，所述焊丝管经圆周运动安置在所述焊丝管安置槽内并与焊接端（3）连接，焊丝管部分覆盖焊丝管安置槽表面；所述焊接端（3）工作的时候所述微调电机配合所述焊接端（3）控制所述焊接管的供给量；

所述焊接端（3）包括与焊枪三维坐标移动支架（1）连接的旋转支架（31）和与所述焊丝管连接的焊接枪头（32）；且所述焊丝管焊接时在0°到360°之间旋转；

所述焊接端（3）还包括与所述旋转支架（31）固定的大臂杆（33）和活动连接所述大臂杆（33）端部且活动连接所述焊接枪头（32）的小臂杆，所述小臂杆在所述大臂杆（33）的长度方向上转动。

2.根据权利要求1所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述焊丝给进部（21）包括焊丝，焊丝推送装置和设置在靠近所述焊接端（3）的焊丝拉取装置，所述焊丝经所述焊丝管到达所述焊接端（3）。

3.根据权利要求1所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述三维坐标移动支架（1）包括与底座相连的X轴支架（11）、可以在所述X轴支架（11）移动的Z轴支架（13）和可以在所述Z轴支架（13）上移动的Y轴支架（12），所述焊丝给进装置（2）设置在所述Y轴支架（12）上。

4.根据权利要求1所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述焊接端（3）近似竖直向下设置。

5.根据权利要求1所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述小臂杆转动的角度在0°到90°之间。

6.根据权利要求1所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述旋转支架（31）上开设有通孔（4），所述焊丝管经过所述通孔（4）内与所述焊接端（3）连接。

7.根据权利要求3所述的一种坐标焊接机械手，其特征在于，所述Y轴支架（12）上设置有保持所述焊丝管稳定的限位装置，所述限位装置为内部通过有所述焊丝管的限位圈，所述限位圈内表面设置有软质缓冲层。