CN110434514A - 一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法 - Google Patents

一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法，包括基础组件、传动组件、动力组件和升降组件四个部分。其中升降组件，包括固定在支撑柱上方的下底板，两根安装在下底板中央的转轴，转动连接在转轴一端的第一连杆，连接在第一连杆一端的第二支撑杆，安装在第二支撑杆之间的第二平板，安装在第二支撑杆两端的剪叉臂，分别安装在剪叉臂水平的两端的第一支撑杆，安装在第一支撑杆之间的第一平板，转动连接在第一支撑杆的一端第二连杆，连接在第二连杆一端的支撑框架，以及与支撑框架相嵌和的上顶板。本发明通过机械臂、旋转台以及升降机构实现在焊接时对工件的全方位调节，确保焊接的精确度和自动化，增加工作效率。

Description

一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法。
背景技术
焊接是现代工业生产中制造大型的结构件和复杂的机械零部件时必不可少的机械加工方法。在工件的焊接过程中，当工件处于最佳的焊接位置才能达到理想的焊接效果。
现在的焊接设备在焊接立体的复杂机械零件时，只能将工件固定在夹具中，通过焊接变位机的翻转实现立体工件前后和上下的的焊接，而当需要焊接立体工件的侧面或者通过焊接变位机翻转后仍不能直接焊接的位置时，需要将工件拿下来，再次固定，然后进行焊接，该方法不仅效率低，浪费人力资源，而且无法保证再次焊接时已移动位置的焊缝能达到最佳焊接效果。
发明内容
发明目的：提供一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法，解决了现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种可全方位调节的焊接机器人，包括基础组件、传动组件、动力组件和升降组件四个部分。
其中，基础组件，包括安置在地面上的固定底座，位于所述固定底座一侧的基座，安装在所述固定底座两端上方的支撑柱，以及分别安装在所述支撑柱上方的第一固定仓和第二固定仓；
传动组件，包括安装在所述基座上方的旋转台，连接在旋转台上方的机械臂，转动连接在第一固定仓和第二固定仓一侧的夹紧器，分别嵌合在夹紧器中央的第一翻转板和第二翻转板，以及安装在第一翻转板和第二翻转板中间的工作台；
动力组件，包括连接在旋转台一侧的旋转电机，安装在机械臂上的伺服电机，安装在第一固定仓内的电机，以及四个分别对称固定在支撑柱一侧的小型电机；
升降组件，包括固定在支撑柱上方的下底板，两根安装在下底板中央的转轴，转动连接在转轴一端的第一连杆，连接在第一连杆一端的第二支撑杆，安装在第二支撑杆之间的第二平板，安装在第二支撑杆两端的剪叉臂，分别安装在剪叉臂水平的两端的第一支撑杆，安装在第一支撑杆之间的第一平板，转动连接在第一支撑杆的一端第二连杆，连接在第二连杆一端的支撑框架，以及与支撑框架相嵌和的上顶板。
在进一步的实施例中，第二支撑杆的一端在与第一连杆对应处设有第三连杆，第一支撑杆在在与第二连杆对应处设有第四连杆，第三连杆的一端连接在转轴的一端并安装有齿轮，第四连杆的一端连接在支撑框架的一侧并安装有齿轮，使第三连杆和第四连杆与小型电机的输出端齿动连接，从而能够确保升降机构完成上下升降运动。
在进一步的实施例中，所述剪叉臂由两根连杆交叉组成，所述剪叉臂有两个且下方两端连接第二支撑杆的两端，上方两端连接在第一支撑杆的两端，两个剪叉臂在两根连杆的交叉处安装有连接杆，连接了第一支撑杆和第二支撑杆，增加了受力点，能够确保升降机构升降的平稳性。
在进一步的实施例中，所述上顶板下方在支撑框架对应处设有凹槽，凹槽的宽度与深度分别大于支撑框架的宽和高，所述第一平板下方在连接杆对应处设有弧形凹槽，弧形凹槽的的宽度和深度大于连接杆的直径，所述第二平板下方在两根转轴对应处设有凹槽，凹槽的宽度大于两根转轴的直径之和，深度大于转轴的直径，能够确保升降组件在初始状态时工作台能保持水平，提高焊接头焊接的精准性。
在进一步的实施例中，所述支撑框架中安装有两根转动轴，转动轴的两端分别第二连杆和第四连杆转动连接，能够确保第二连杆和第四连杆实现上下转动。
在进一步的实施例中，第一平板和第二平板上表面设有若干条凹槽，增加第一平板和第二平板在接触时表面摩擦，从而增加升降机构在原始状态时工作台上焊接工件的稳定性。
在进一步的实施例中，在电机的输出轴与第一固定仓接触处设有轴承，能够使电机的输出轴只能沿轴向进行转动，从而使工作台能够上下翻转。
在进一步的实施例中，：所述工作台上安装有若干个放置部和固定部，所述机械臂的一端安装有焊接头，能够安放多个工件，实现多个工件之间的复杂焊接。
一种可全方位调节的焊接机器人的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、将工件安放在工作台的放置部上，通过固定部将其固定；
第二步、打开旋转电机和伺服电机，驱动旋转台旋转和机械臂的上下运动；
第三步、当安装在机械臂上的焊接头完成平面内的焊接时，打开电机，驱动连接在电机输出轴上的第一翻转板进行上下旋转，从而带动工作台上下翻转，通过焊接头完成对已翻转平面的焊接工作；
第四步、当完成翻转面的焊接后，需要焊接侧面时，打开小型电机，根据焊接工件所需焊接的角度，选择安装在两根支撑柱上方的升降机构的上升高度，两侧的升降机构的上升高度不一样，使工作台与地面所平行的水平面形成一个角度，从而完成工件的侧向焊接。
有益效果：本发明涉及一种可全方位调节的焊接机器人及使用方法，通过固定底座两端上方的支撑柱上分别安装有升降机构，根据工件侧向焊接所需旋转的角度，两个升降机构上升至不同的高度，由此使工作台侧向倾向，与地面形成一定的角度，使工件所需焊接处位与地面水平面平行，便于焊接头对工件的侧面进行焊接，无需将工件从工作台上卸下重新固定，又能增加复杂工件焊接时的精确度，达到理想的焊接效果；又通过安装在旋转台上的机械臂安装在工作台两侧的翻转板，能够对该发明实现全方位的调节，使焊接工件的翻转实现自动化，增加工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中焊接变位机的结构示意图。
图3为本发明中升降组件的结构示意图。
图4为本发明中升降组件的侧面的结构示意图。
图5为本发明中工作台与传动组件连接的结构示意图。
图中各附图标记为：基座1、旋转台2、旋转电机3、机械臂4、焊接头5、工作台6、放置部7、固定部8、第一翻转板9、第二翻转板10、固定底座11、第二固定仓12、第一固定仓13、夹紧器14、轴承15、支撑柱16、升降机构17、上顶板1701、支撑框架1702、第一平板1703、连接杆1704、第二平板1705、转轴1706、下底板1707、第一支撑杆1708、第二支撑杆1709、第一连杆1710、剪叉臂1711、第二连杆1712、第三连杆1713、第四连杆1714、电机18。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1至图5所示，一种可全方位调节的焊接机器人，以下简称“该装置”。该装置性包括基础组件、传动组件、动力组件和升降组件四个部分。
所述基础组件包括固定底座、基座、支撑柱、第一固定仓和第二固定仓；固定底座设置在地面上，基座设置在固定底座的一侧，支撑柱有两根，分别固定在固定底座两端的上方，第一固定仓和第二固定仓分别位于两根支撑柱上方。
所述传动组件包括旋转台、机械臂、夹紧器、第一翻转板、第二翻转板和工作台，旋转台安装在基座上方，机械臂连接在旋转台上，夹紧器有两个，分别连接在第一固定仓和第二固定仓的相对应的一侧，第一翻转板和第二翻转板分别嵌入在夹紧器的中央，工作台安装在第一翻转板和第二翻转板的中间。
在该实施例中，机械臂的一端安装有焊接头，工作台上设有若干个固定部和放置部，所述固定部由固定块、转动杆和压块组成，固定块安装在工作台上，转动杆连接在固定块上，压块固定在转动杆的一端，所述固定块的高度与放置部的高度一致，固定部通过转动杆旋转至工件安放在放置部的高度时，压块对工件进行固定。
在上述实施例中，工作台通过螺栓固定在第一翻转板和第二翻转板之间，可根据不同焊接工件所需放置部和固定部的不同更换工作台。
所述动力组件包括旋转电机、伺服电机、电机和小型电机，旋转电机安装在旋转台的一侧，伺服电机安装在机械臂上，电机安装在第一固定仓内，小型电机有四个，分别对称安装在两根支撑柱的一侧。
在该实施例中电机的输出端与第一固定仓接触处安装有轴承。
在上述所有实施例中，可实现如下工作过程：
将所需焊接的工件安放在放置部，通过固定部将其固定在工作台上，打开旋转电机和伺服电机，旋转台旋转至所需焊接处，伺服电机控制机械臂上下移动，从而控制焊接头对所需焊接处进行焊接；当所在平面内的焊缝全都焊接完成时，启动电机，通过电机旋转带动连接在电机输出端的夹紧器从而带动第一翻转板以及固定在第一翻转板一端的工作台旋转，当旋转到指定角度时，电机停止运转，焊接头对所需焊接处进行焊接；重复上述步骤，直至将工件的前后上下四面待焊接处全部焊接完成。
所述升降组件包括两个结构相同的升降机构，分别安装在两个支撑柱上方，所述升降机构包括下底板、转轴、第一连杆、第二连杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第三连杆、第四连杆、第一平板、第二平板、剪叉臂、支撑框架和上顶板。下底板固定在支撑架上，转轴有两根安装在下底板中央，第一连杆的一端连接转轴，另一端连接在第二支撑杆上，第二平板两侧安装有第二支撑杆，上顶板固定在第一固定仓和第二固定仓的下方，固定框架安装在上顶板下方中央处，固定框架中安装有两根转动轴，第二连杆一端连接在转动轴上，另一端连接在第一支撑杆上，第一平板两侧安装有第一支撑杆，剪叉臂有两个且由两根连杆交叉组成，剪叉臂的下方两端转动连接在第二支撑杆的两端，上方两端安装在第一支撑杆的两端且在两个剪叉臂的连杆交叉处安装有连接杆，第三连杆与第一连杆对称安装在第二支撑杆两端，第三连杆在连接转轴的一端安装有齿轮，第四连杆与第二连杆对称安装在第一支撑杆的两端，第四连杆在连接转动轴的一端安装有齿轮。
在上述实施例中，上顶板下方在支撑框架对应处开设有比支撑框架的宽和高都大的凹槽，第一平板下方在连接杆对应处开设有比连接杆直径大的弧形槽，第二平板下方在两根转轴对应处开设有比两根转轴直径总和宽且比转轴直径深的凹槽。
进一步实施例中，第三连杆和第四连杆在安装齿轮的一端与小型电机的输出轴齿动连接。
在上述所有实施例中，可实现如下工作过程：
当需要焊接工件的侧面时，打开小型电机，安装在两根支撑柱上的升降机构随着第三连杆和第四连杆的转动实现升降，两侧的升降机构根据所需的焊接角度，上升至不同的高度，最终使工作台与水平面平行，完成焊接。
如当需要焊接的面位于侧面且于地面相对应的水平面呈三十度角时，只需将一侧的升降机构上升直至被焊接面与水平面平行。
需要说明的是，由于升降机构具有一定的高度，当上升至极限时被焊接面仍未与水平面相平行，可与第一翻转板和第二翻转板相配合，只需要与地面平行的水平面在一个平面内即可。
在进一步实施例中，当工件体积长度大于工作台至地面的高度时，从而无法将工件固定在工作台时，可将安装在两根支撑柱上的升降机构同时升高相同高度，确保将工件固定。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (9)

1.一种可全方位调节的焊接机器人，其特征是包括：
基础组件，包括安置在地面上的固定底座，位于所述固定底座一侧的基座，安装在所述固定底座两端上方的支撑柱，以及分别安装在所述支撑柱上方的第一固定仓和第二固定仓；
传动组件，包括安装在所述基座上方的旋转台，连接在旋转台上方的机械臂，转动连接在第一固定仓和第二固定仓一侧的夹紧器，分别嵌合在夹紧器中央的第一翻转板和第二翻转板，以及安装在第一翻转板和第二翻转板中间的工作台；
动力组件，包括连接在旋转台一侧的旋转电机，安装在机械臂上的伺服电机，安装在第一固定仓内的电机，以及四个分别对称固定在支撑柱一侧的小型电机；
升降组件，包括固定在支撑柱上方的下底板，两根安装在下底板中央的转轴，转动连接在转轴一端的第一连杆，连接在第一连杆一端的第二支撑杆，安装在第二支撑杆之间的第二平板，安装在第二支撑杆两端的剪叉臂，分别安装在剪叉臂水平的两端的第一支撑杆，安装在第一支撑杆之间的第一平板，转动连接在第一支撑杆的一端第二连杆，连接在第二连杆一端的支撑框架，以及与支撑框架相嵌和的上顶板。
2.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：第二支撑杆的一端在与第一连杆对应处设有第三连杆，第一支撑杆在在与第二连杆对应处设有第四连杆，第三连杆的一端连接在转轴的一端并安装有齿轮，第四连杆的一端连接在支撑框架的一侧并安装有齿轮。
3.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：所述剪叉臂由两根连杆交叉组成，所述剪叉臂有两个且下方两端连接第二支撑杆的两端，上方两端连接在第一支撑杆的两端，两个剪叉臂在两根连杆的交叉处安装有连接杆。
4.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：所述上顶板下方在支撑框架对应处设有凹槽，凹槽的宽度与深度分别大于支撑框架的宽和高，所述第一平板下方在连接杆对应处设有弧形凹槽，弧形凹槽的的宽度和深度大于连接杆的直径，所述第二平板下方在两根转轴对应处设有凹槽，凹槽的宽度大于两根转轴的直径之和，深度大于转轴的直径。
5.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：所述支撑框架中安装有两根转动轴，转动轴的两端分别第二连杆和第四连杆转动连接。
6.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：第一平板和第二平板上表面设有若干条凹槽。
7.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：在电机的输出轴与第一固定仓接触处设有轴承。
8.根据权利要求1所述的一种可全方位调节的焊接机器人，其特征在于：所述工作台上安装有若干个放置部和固定部，所述机械臂的一端安装有焊接头。
9.一种可全方位调节的焊接机器人的使用方法，其特征在于：
S1、将工件安放在工作台的放置部上，通过固定部将其固定；
S2、打开旋转电机和伺服电机，驱动旋转台旋转和机械臂的上下运动；
S3、当安装在机械臂上的焊接头完成平面内的焊接时，打开电机，驱动连接在电机输出轴上的第一翻转板进行上下旋转，从而带动工作台上下翻转，通过焊接头完成对已翻转平面的焊接工作；
S4、当完成翻转面的焊接后，需要焊接侧面时，打开小型电机，根据焊接工件所需焊接的角度，选择安装在两根支撑柱上方的升降机构的上升高度，两侧的升降机构的上升高度不一样，使工作台与地面所平行的水平面形成一个角度，从而完成工件的侧向焊接。
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