CN110640366A - 一种自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化焊接设备，包括支撑装置、移动装置、控制装置，能够沿竖直方向伸缩的第一伸缩装置，能够沿竖直方向伸缩的第二伸缩装置。所述支撑装置用于实现支撑。所述支撑装置的顶端与第一伸缩装置的上端固定连接，所述第一伸缩装置的下端与夹持器的固定端固定连接，所述夹持器的开口朝下，所述开口中夹持有焊接头，所述夹持器中具有拉杆，所述拉杆的直线运动能够带动开口的开闭。所述第二伸缩装置的顶端与第一伸缩装置的下端固定连接，所述第二伸缩装置的下端与拉杆铰接。所述移动装置设置于支撑装置下方。本发明能够解决现已焊接机器人的成本高，对恶劣环境适应性差的问题；解决现有自动化焊接设备焊接头更换不方便、装置冗余等问题。

Description

一种自动化焊接设备

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种自动化焊接设备。

背景技术

焊接设备是实现焊接工艺所需要的装备。焊接设备包括焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具。自动化焊接技术及设备正以前所未有的速度发展。西气东输工程、航天工程等国家大型基础工程的发展和国内汽车工业的崛起，都有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。

发明人了解到，在一些环境恶劣，不适合焊接工人长期焊接工作的场所、或需要标准化焊接，对同一批次焊接质量要求均一化的焊接场所，已采用自动化焊接设备实现焊接。

现有自动化焊接设备具有下述缺点：

1)采用机械手全程操作的焊接机器人需要预先设定焊接头焊接点移动路径，通过示教法或者编程法对焊接机器人手臂的运动轨迹进行规划；这种焊接装置的精度高、自动化程度高；但是成本较高、使用时的前置工序复杂，需要培养专门的操作人员；并且一般不能放置于较为恶劣的环境中使用，其移动需要预先铺设导轨，运动不便。

2)在一些其他的自动化焊接设备中，焊接头更换不方便，需要拧动螺栓等锁紧件，操作费时费力，影响生产。

3)在一些可以自行移动以变更焊接工位的焊接设备中，移动装置与焊接头的方向调整装置分离设置。通过移动装置将焊接设备转移到设定工位后，焊接头在导轨及驱动作用下完成三维空间中的移动，实现焊接。即移动装置与焊接头的驱动装置无有效的整合，造成装置的整体结构较大。

4)在一些远程操控的自动化设备中，会出现焊接设备撞击障碍物，或者焊接设备焊接出错而无法及时发现的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化焊接设备，能够解决现已焊接机器人的成本高，对恶劣环境适应性差的问题；解决现有自动化焊接设备焊接头更换不方便、装置冗余等问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种自动化焊接设备，包括支撑装置、移动装置、控制装置，能够沿竖直方向伸缩的第一伸缩装置，能够沿竖直方向伸缩的第二伸缩装置。所述支撑装置用于实现支撑。

所述支撑装置的顶端与第一伸缩装置的上端固定连接，所述第一伸缩装置的下端与夹持器的固定端固定连接，所述夹持器的开口朝下，所述开口中夹持有焊接头，所述夹持器中具有拉杆，所述拉杆的直线运动能够带动开口的开闭。

所述第二伸缩装置的顶端与第一伸缩装置的下端固定连接，所述第二伸缩装置的下端与拉杆铰接。

所述移动装置设置于支撑装置下方，所述移动装置带动支撑装置沿设定方向运动。

所述控制装置用于控制移动装置、第一伸缩装置、第二伸缩装置及焊接头的工作状态。

进一步，所述支撑装置上设有摄像头，所述摄像头能够拍摄焊接头下方工件的图像并传递给远程控制终端，所述远程控制终端与控制装置信号连接。

进一步，所述移动装置中设有检测装置，所述检测装置用于检测前进方向的障碍物以及移动装置移动的速度、加速度数值，所述检测装置与远程控制终端信号连接。

进一步，所述支撑装置上设有信号天线，所述控制装置与摄像头及检测装置通过数据线连接，所述控制装置与信号天线连接，所述信号天线用于实现控制装置与远程控制终端间的通信。

进一步，所述支撑装置包括底座，所述底座的下端设有所述移动装置，所述底座的上端与支撑架的下端固定连接，所述支撑架的上端与横臂固定连接，所述横臂的末端安装有所述第一伸缩装置。

进一步，所述第一伸缩装置包括电动推杆，所述电动推杆的主体结构与横臂固定连接，所述电动推杆的伸出杆末端与夹持器的固定端固定连接。

进一步，所述第二伸缩装置包括气缸，所述气缸的缸体与电动推杆的伸出杆固定连接，所述气缸的活塞杆与夹持器的拉杆铰接。

进一步，所述气缸通过气泵供气，所述气泵与横臂固定连接。

进一步，所述夹持器包括两个夹块，两个第一连杆和两个第二连杆，两个夹块相对设置，夹块的上端与第一连杆的下端铰接，第一连杆的上端与第二连杆的下端铰接；

两个第一连杆间连接有固定杆，两个拉杆将连接有拉杆，所述固定杆与电动推杆的伸出杆固定连接，所述拉杆与气缸的活塞杆固定连接。

进一步，所述固定杆与滑轨固定连接，滑轨与第一连杆垂直，所述滑轨的上端与电动推杆的伸出杆固定；

所述拉杆的中部设有滑块，所述滑块能够沿滑轨滑动，所述滑块与气缸的活塞杆铰接。

本发明的有益效果：

1)采用第一伸缩装置与夹持器的固定端固定连接，采用第二伸缩装置与夹持器的拉杆固定连接，第二伸缩装置的顶端与第一伸缩装置的下端固定连接；能够通过第二伸缩装置的伸缩实现夹持器的开闭，进而方便更换焊接头；第一伸缩装置、第二伸缩装置及夹持器在竖直方向有部分重合；能够减少该部分的空间占用。

2)采用检测装置与控制装置信号连接的方式，在远程控制终端控制移动装置移动时，检测装置能够检测周围的障碍物，避免远程控制导致的焊接设备与障碍物碰撞；并能够检测移动装置的移动轨迹，将其检测到的移动轨迹回馈给远程控制终端，方便控制。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中整体结构主视图；

图2为本发明实施例中底座的内部结构示意图；

图3为本发明实施例中各部件间的信号连接示意图。

图中：1、底座；2、支撑架；3、摄像头；4、控制装置；401、控制箱；402、控制器；403、信号天线；5、动力传动机构；501、气泵；502、气缸；503、电动推杆；504、滑轨；505、拉杆；6、固定杆；7、夹块；8、焊接头；9、电源；10、散热通孔；11、远程控制终端；12、摄像头；14、电源；15、执行器；101、驱动电机；102、万向轮；104、检测装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种典型实施方式中，如1-3所示，一种自动化焊接设备，包括支撑装置、移动装置、控制装置4，能够沿竖直方向伸缩的第一伸缩装置，能够沿竖直方向伸缩的第二伸缩装置。所述支撑装置用于实现支撑。

所述支撑装置的顶端与第一伸缩装置的上端固定连接，所述第一伸缩装置的下端与夹持器的固定端固定连接，所述夹持器的开口朝下，所述开口中夹持有焊接头8，所述夹持器中具有拉杆505，所述拉杆505的直线运动能够带动开口的开闭。

所述第二伸缩装置的顶端与第一伸缩装置的下端固定连接，所述第二伸缩装置的下端与拉杆505铰接。所述第一伸缩装置与第二伸缩装置组成传动装置5。

所述移动装置设置于支撑装置下方，所述移动装置带动支撑装置沿设定方向运动。

所述控制装置4用于控制移动装置、第一伸缩装置、第二伸缩装置及焊接头8的工作状态。

具体的，所述控制装置4包括控制箱401，所述控制箱中设有控制器402。

所述支撑装置上设有摄像头3，所述摄像头3能够拍摄焊接头8下方工件的图像并传递给远程控制终端11，所述远程控制终端11与控制装置4信号连接。

所述移动装置中设有检测装置，所述检测装置用于检测前进方向的障碍物以及移动装置移动的速度、加速度数值，所述检测装置与远程控制终端11信号连接。

具体的，移动装置包括电源9，所述电源6与驱动电机101连接，所述驱动电机101的输出轴通过传动装置与驱动轮连接，所述驱动轮为万向轮102。

检测装置104包括加速度传感器、角度传感器、红外测距传感器、防碰撞传感器等。检测装置设置于底座中，底座的表面开设有散热通孔10。

进一步，所述支撑装置上设有信号天线403，所述控制装置4与摄像头3及检测装置通过数据线连接，所述控制装置4与信号天线403连接，所述信号天线403用于实现控制装置4与远程控制终端11间的通信。

所述支撑装置包括底座1，所述底座1的下端设有所述移动装置，所述底座1的上端与支撑架2的下端固定连接，所述支撑架2的上端与横臂固定连接，所述横臂的末端安装有所述第一伸缩装置。

所述第一伸缩装置包括电动推杆503，所述电动推杆503的主体结构与横臂固定连接，所述电动推杆503的伸出杆末端与夹持器的固定端固定连接。

所述第二伸缩装置包括气缸502，所述气缸502的缸体与电动推杆503的伸出杆固定连接，所述气缸502的活塞杆与夹持器的拉杆505铰接。

所述气缸502通过气泵501供气，所述气泵501与横臂固定连接。

在一些实施方式中，所述夹持器包括两个夹块7，两个第一连杆和两个第二连杆，两个夹块7相对设置，夹块7的上端与第一连杆的下端铰接，第一连杆的上端与第二连杆的下端铰接；两个第一连杆间连接有固定杆6，两个拉杆505将连接有拉杆505，所述固定杆6与电动推杆503的伸出杆固定连接，所述拉杆505与气缸502的活塞杆固定连接。所述固定杆6与滑轨504固定连接，滑轨504与第一连杆垂直，所述滑轨504的上端与电动推杆503的伸出杆固定；所述拉杆505的中部设有滑块，所述滑块能够沿滑轨504滑动，所述滑块与气缸502的活塞杆铰接。

远程控制终端与控制器信号连接，控制器分别与摄像头、执行器信号连接。

执行器指的是驱动电机、气缸、气泵、电动推杆等部件。

工作原理：当使用本装置时，气缸502的活塞杆伸出，推动拉杆505向着靠近开口的方向运动，开口张开，将焊接头8放入开口中；然后活塞杆回缩，开口闭合。

远程控制移动装置运动使得焊接设备到达焊接工位，通过摄像头3观测周围的环境，操作着观看到焊接设备到达工位后；第一伸缩装置伸出，焊接头8靠近焊缝，若焊接头8的上下运动不足以使得焊接头8的底端对准焊缝，则启动移动装置，通过控制移动装置使得焊接头8对准焊缝。

然后远程控制终端11控制移动装置按照焊缝轨迹运动，带动焊接头8沿设定方向焊接工件中的焊缝。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种自动化焊接设备，其特征在于，包括，

支撑装置，所述支撑装置用于实现支撑；

能够沿竖直方向伸缩的第一伸缩装置，所述支撑装置的顶端与第一伸缩装置的上端固定连接，所述第一伸缩装置的下端与夹持器的固定端固定连接，所述夹持器的开口朝下，所述开口中夹持有焊接头，所述夹持器中具有拉杆，所述拉杆的直线运动能够带动开口的开闭；

能够沿竖直方向伸缩的第二伸缩装置，所述第二伸缩装置的顶端与第一伸缩装置的下端固定连接，所述第二伸缩装置的下端与拉杆铰接；

移动装置，所述移动装置设置于支撑装置下方，所述移动装置带动支撑装置沿设定方向运动；

控制装置，所述控制装置用于控制移动装置、第一伸缩装置、第二伸缩装置及焊接头的工作状态。

2.根据权利要求1所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述支撑装置上设有摄像头，所述摄像头能够拍摄焊接头下方工件的图像并传递给远程控制终端，所述远程控制终端与控制装置信号连接。

3.根据权利要求1所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述移动装置中设有检测装置，所述检测装置用于检测前进方向的障碍物以及移动装置移动的速度、加速度数值，所述检测装置与远程控制终端信号连接。

4.根据权利要求2或3所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述支撑装置上设有信号天线，所述控制装置与摄像头及检测装置通过数据线连接，所述控制装置与信号天线连接，所述信号天线用于实现控制装置与远程控制终端间的通信。

5.根据权利要求1所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述支撑装置包括底座，所述底座的下端设有所述移动装置，所述底座的上端与支撑架的下端固定连接，所述支撑架的上端与横臂固定连接，所述横臂的末端安装有所述第一伸缩装置。

6.根据权利要求5所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述第一伸缩装置包括电动推杆，所述电动推杆的主体结构与横臂固定连接，所述电动推杆的伸出杆末端与夹持器的固定端固定连接。

7.根据权利要求6所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述第二伸缩装置包括气缸，所述气缸的缸体与电动推杆的伸出杆固定连接，所述气缸的活塞杆与夹持器的拉杆铰接。

8.根据权利要求7所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述气缸通过气泵供气，所述气泵与横臂固定连接。

9.根据权利要求7所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述夹持器包括两个夹块，两个第一连杆和两个第二连杆，两个夹块相对设置，夹块的上端与第一连杆的下端铰接，第一连杆的上端与第二连杆的下端铰接；

两个第一连杆间连接有固定杆，两个拉杆将连接有拉杆，所述固定杆与电动推杆的伸出杆固定连接，所述拉杆与气缸的活塞杆固定连接。

10.根据权利要求9所述的自动化焊接设备，其特征在于，所述固定杆与滑轨固定连接，滑轨与第一连杆垂直，所述滑轨的上端与电动推杆的伸出杆固定；

所述拉杆的中部设有滑块，所述滑块能够沿滑轨滑动，所述滑块与气缸的活塞杆铰接。

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