CN117245298A - 一种多自由度移动汽车焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度移动汽车焊接机器人，属于汽车加工技术领域，包括地轨、滑台和焊接机器人，焊接机器人包括主架和设置在主架两侧的多个焊接臂，以及设置在主架顶部的夹持臂；焊接臂由焊接后臂、焊接前臂、伸缩臂以及焊枪座组成；夹持臂由夹持转座、夹持后臂、夹持前臂和夹具组成，夹具包括夹板以及活动设置在夹板内部的第一夹持块和第二夹持块。本发明通过多焊接臂的设计可以使焊接枪从两侧的多个角度同时对汽车零件进行加工作业，并且焊接臂可以与夹持臂相互配合对零件进行焊接加工。而且通过转动框的设计可以对焊接枪的焊接角度和周向运动进行自由调整，在保证顺利作业的同时也大大降低了时间成本和人力成本。

Description

一种多自由度移动汽车焊接机器人

技术领域

本发明涉及汽车加工技术领域，具体是一种多自由度移动汽车焊接机器人。

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。汽车自车身构件主要由冲压和焊接工艺性良好的冷轧钢板冲压件经装配、焊接制成，其焊接生产批量大、生产速度快、对被焊零件装配焊接精度要求高，多采用流水作业的生产方式，机械化、自动化程度高，大量采用专用设备及工装夹具，焊接工作越来越多的由自动焊机、焊接机器人来完成。

但是现有的汽车焊接机器人加工效率低，自由度一般，无法通过单台机器同时多个角度对汽车进行同时焊接，并且对于不规则的零件夹持能力一般，夹具无法自适应调整与零件之间的贴合度。因此，针对以上现状，迫切需要开发一种多自由度移动汽车焊接机器人，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的汽车焊接机器人自由度一般，无法通过单台机器同时多个角度对汽车进行同时焊接，并且夹具无法自适应调整与零件之间的贴合度等问题，提供一种多自由度移动汽车焊接机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种多自由度移动汽车焊接机器人，包括地轨、滑台和焊接机器人，所述滑台滑动设置在所述地轨上，所述焊接机器人通过万向座设置在所述滑台的顶部；所述焊接机器人包括主架和设置在所述主架两侧的多个焊接臂，以及设置在所述主架顶部的夹持臂；所述焊接臂包括焊枪座，所述焊枪座的底部固定安装有L型安装板，所述L型安装板的底部设置有第一摆槽，所述L型安装板的侧面设置有第二摆槽和通孔，所述第一摆槽的两侧设置有竖板，所述竖板之间转动设置有转动框；所述转动框内设置有焊接枪，所述焊接枪的侧面设置有凸环，所述焊接枪通过所述凸环转动设置在所述转动框内，所述焊接枪的上部还设置有从动锥齿轮；所述L型安装板的侧面转动安装有摆动板，所述摆动板上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过所述通孔并连接有主动锥齿轮；所述夹持臂由夹持转座、夹持后臂、夹持前臂和夹具组成，所述夹具包括夹板以及活动设置在所述夹板内部的第一夹持块和第二夹持块。

作为本发明再进一步的方案：所述L型安装板的前侧固定安装有气缸板，所述气缸板上固定安装有第二气缸，所述第二气缸的输出轴连接有推板，所述推板与所述摆动板和转动框连接。

作为本发明再进一步的方案：所述焊接臂还包括焊接后臂、焊接前臂和伸缩臂，所述主架的两侧设置有多个焊接支座，所述焊接支座的顶部转动安装有焊接转座，所述焊接臂通过所述焊接转座转动设置在所述主架的两侧，所述焊接前臂的侧面设置有转动电机，所述焊接前臂通过所述转动电机相对于所述焊接后臂转动；所述伸缩臂的侧面设置有行走电机，所述伸缩臂通过所述行走电机相对于所述焊接前臂伸缩；所述焊接前臂的两侧设置有行走槽，所述焊接前臂的内壁顶部设置有行走齿板，所述伸缩臂的后部设置有齿轮仓，所述齿轮仓内转动设置有行走齿轮，所述行走电机沿着所述行走槽运动；所述焊接前臂内设置有伸缩槽，所述伸缩臂的上下两侧还设置有与所述伸缩槽相互配合的凸台。

作为本发明再进一步的方案：所述地轨由两侧的轨道和设置在所述轨道之间的滑动辊组成，所述滑动辊中部设置有双轴电机，所述双轴电机驱动所述滑动辊转动。

作为本发明再进一步的方案：所述滑台的两侧设置有行走架，所述行走架内转动设置有多个辊轮，所述滑台的顶部安装有滑动电机，所述滑动电机与所述辊轮连接。

作为本发明再进一步的方案：所述伸缩臂的右端设置有转动槽，所述焊枪座活动设置在所述转动槽内；所述转动槽的内侧设置有第一气缸，所述第一气缸的输出轴与所述焊枪座活动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述主架的顶部设置有夹持支座，所述夹持臂的底部安装有夹持转座，所述夹持转座转动设置在所述夹持支座上，所述夹具活动设置在所述夹持前臂上，所述夹具包括两块上下平行设置的安装板；所述安装板内转动设置有主动齿轮，所述安装板的顶部设置有夹持电机，所述主动齿轮由所述夹持电机驱动；所述安装板内还转动设置有从动齿轮，两个所述从动齿轮对称设置在所述安装板内，两个所述从动齿轮之间相互啮合，所述主动齿轮与其中一个从动齿轮啮合。

作为本发明再进一步的方案：所述从动齿轮固定连接有连接板，所述连接板的内侧设置有夹板，所述连接板与所述夹板的背部活动连接，所述夹板的侧面活动连接有连接杆，所述连接杆与所述安装板的顶部活动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述夹板上开设有多个第一夹持槽，所述第一夹持槽的两侧设置有第一限位块，所述第一夹持槽内活动设置有第一夹持块，所述第一夹持块的侧面设置有第一限位槽，所述第一限位槽的中部设置有第一限位板，所述第一限位块与所述第一限位板相互配合对所述第一夹持块进行限位。

作为本发明再进一步的方案：所述第一夹持块上开设有多个第二夹持槽，所述第二夹持槽的两侧设置有第二限位块，所述第二夹持槽内活动设置有第二夹持块，所述第二夹持块的侧面设置有第二限位槽，所述第二限位槽的中部设置有第二限位板，所述第二限位块与所述第二限位板相互配合对所述第二限位块进行限位。

作为本发明再进一步的方案：所述通孔与第二摆槽的宽度相同。

作为本发明再进一步的方案：所述夹持后臂可相对于夹持转座自由转动。

本发明通过改进在此提供一种多自由度移动汽车焊接机器人，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明通过多焊接臂的设计可以使焊接枪从两侧的多个角度同时对汽车零件进行加工作业，并且焊接臂可以与夹持臂相互配合对零件进行焊接加工。而且通过转动框的设计可以对焊接枪的焊接角度和周向运动进行自由调整，这大大提高了响应速度和加工效率，在保证顺利作业的同时也大大降低了时间成本和人力成本。

其二：本发明通过在夹板上设计多重夹持块可以大大提高异形零件的夹持贴合度，可以提高零件夹持的稳定性，这可以有效避免因夹持松动而导致的焊接失败，并进一步降低了时间成本和提高工作效率。

附图说明

图1是本发明结构的主视图。

图2是本发明结构中地轨的结构示意图。

图3是本发明结构中滑台的侧视图。

图4是本发明中焊接机器人的仰视图。

图5是本发明中焊接臂的***俯视图。

图6是本发明中焊接臂的***仰视图。

图7是本发明中焊接枪的主视图。

图8是本发明中焊接枪的侧视图。

图9是本发明中焊接枪的剖视图。

图10是本发明中夹持臂的结构放大图。

图11是本发明中夹板的***图。

图12是本发明中夹板的***侧视图。

附图标记说明：

1、地轨；101、轨道；102、滑动辊；103、双轴电机；2、滑台；201、行走架；202、辊轮；203、滑动电机；204、万向座；3、焊接机器人；301、主架；302、焊接臂；303、夹持臂；304、焊接支座；305、夹持支座；306、焊接转座；307、夹持转座；308、焊接后臂；309、焊接前臂；310、转动电机；311、行走槽；312、行走齿板；313、伸缩臂；314、伸缩槽；315、凸台；316、齿轮仓；317、行走齿轮；318、行走电机；319、焊枪座；320、转动槽；321、第一气缸；322、L型安装板；323、第一摆槽；324、第二摆槽；325、竖板；326、转动框；327、焊接枪；328、凸环；329、摆动板；330、旋转电机；331、通孔；332、主动锥齿轮；333、从动锥齿轮；334、气缸板；335、第二气缸；336、推板；337、夹持后臂；338、夹持前臂；339、夹具；340、安装板；341、主动齿轮；342、从动齿轮；343、夹持电机；344、连接板；345、夹板；346、连接杆；347、第一夹持槽；348、第一限位块；349、第一夹持块；350、第二夹持块；351、第一限位槽；352、第二限位槽；353、第一限位板；354、第二限位板；355、第二夹持槽；356、第二限位块。

具体实施方式

下面将结合附图1至图12对本发明进行详细说明，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种多自由度移动汽车焊接机器人，如图1-图4所示，该多自由度移动汽车焊接机器人3主要分为三个部分：地轨1、滑台2和焊接机器人3，滑台2滑动设置在地轨1上，焊接机器人3通过万向座204设置在滑台2的顶部。焊接机器人3包括主架301和设置在主架301两侧的多个焊接臂302，以及设置在主架301顶部的夹持臂303。在使用时，开启双轴电机103和滑动电机203，驱动滑台2沿着地轨1移动到操作位置。当移动到所需位置后，开启转动电机310使焊接前臂309相对于焊接后臂308转动，然后再开启行走电机318使伸缩臂313沿着焊接前臂309伸缩。

参阅附图7-附图9，L型安装板322的前侧固定安装有气缸板334，并且为了自由调整焊接枪327的角度，所以在气缸板334上固定安装有第二气缸335。通过推板336的作用，第二气缸335的输出轴连接有推板336，推板336与摆动板329和转动框326连接。其中摆动板329和转动框326可同步摆动，该设计可以保证焊接枪327的转动作业。

参阅附图4-附图6，为了对焊接臂302进行整体转动，所以使焊接臂302通过焊接转座306转动设置在主架301的焊接支座304上。焊接前臂309通过转动电机310相对于焊接后臂308转动，焊接前臂309的两侧设置有行走槽311，焊接前臂309的内壁顶部设置有行走齿板312，伸缩臂313的后部设置有齿轮仓316，齿轮仓316内转动设置有行走齿轮317，行走电机318沿着行走槽311运动。为了提高焊接臂302的自由度，并使焊接枪327向前自由伸缩，所以使伸缩臂313相对于焊接前臂309伸缩运动。为了提高伸缩时的稳定性，所以在焊接前臂309内设置有伸缩槽314，在伸缩臂313的上下两侧设置有与伸缩槽314相互配合的凸台315。

参阅附图1-附图2，地轨1由两侧的轨道101和设置在轨道101之间的滑动辊102组成，滑动辊102中部设置有双轴电机103。为了减小滑台2在地轨1上滑动时的摩擦力，所以在轨道101之间设置有滑动辊102。滑动辊102转动设置在轨道101的侧面，并且滑动辊102与滑台2的底部滚动接触，为了驱动两侧滑动辊102的转动，所以在滑动辊102的中部设置有双轴电机103。

参阅附图3-附图4，滑台2的两侧设置有行走架201，行走架201内转动设置有多个辊轮202。为了保证滑台2沿着地轨1顺利运动，所以在滑台2的两侧设置有行走架201。辊轮202在地轨1两侧的轨道101内往复运动，为了驱动辊轮202转动，所以在滑台2的顶部设置有多个滑动电机203

参阅附图5-附图9，伸缩臂313的右端设置有转动槽320，焊枪座319活动设置在转动槽320内。转动槽320的内侧设置有第一气缸321，第一气缸321的输出轴与焊枪座319活动连接。为了自由调整焊枪座319的转动角度，所以使焊枪座319活动设置在伸缩臂313的转动槽320内。为了驱动焊枪座319自动转动，所以在转动槽320的内侧设置了第一气缸321，并且第一气缸321的输出轴与焊枪座319活动连接。

参阅附图4和附图10，为了对夹持臂303整体进行旋转，所以使夹持臂303通过夹持转座307转动设置在主架301的夹持支座305上。夹持转座307转动设置在夹持支座305上，为了自由调整夹具339的角度，所以使夹具339活动设置在夹持前臂338上。夹具339包括两块上下平行设置的安装板340。安装板340内转动设置有主动齿轮341，安装板340的顶部设置有夹持电机343，主动齿轮341由夹持电机343驱动。安装板340内还转动设置有从动齿轮342，两个从动齿轮342对称设置在安装板340内，从动齿轮342之间相互啮合，主动齿轮341与其中一个从动齿轮342啮合。从动齿轮342固定连接有连接板344，连接板344的内侧设置有夹板345。为了驱动两侧的夹板345对零件进行夹持，所以通过主动齿轮341和从动齿轮342的相互配合对夹板345进行夹持，为了提高夹持的稳定性，所以使连接板344与夹板345的背部活动连接，并且夹板345的侧面与连接杆346活动连接，连接杆346与安装板340的顶部活动连接。

参阅附图10-附图12，夹持臂303由夹持转座307、夹持后臂337、夹持前臂338和夹具339组成，夹具339包括夹板345以及活动设置在夹板345内部的第一夹持块349和第二夹持块350。为了提高夹板345的贴合度，防止夹具339不能对异形零件进行稳定夹持，所以在夹板上设置有多重夹持块。其中夹板345上开设有多个第一夹持槽347，第一夹持槽347内活动设置有第一夹持块349。并且第一限位块348上开设有多个第二夹持槽355，第二夹持槽355内活动设置有第二夹持块350。通过夹板345、第一夹持块349和第二夹持块350的相互配合可以根据零件的规格进行自适应调整夹持，这可以大大提高夹持的贴合度。为了对第一夹持块349和第二夹持块350进行限位，保证其在夹持槽内自由转动，所以在第一夹持槽347的两侧设置有第一限位块348，在第二夹持槽355的两侧设置有第二限位块356，通过限位板的配合可以对第一夹持块349和第二夹持块350进行限位。第一夹持块349的侧面设置有第一限位槽351，第一限位槽351的中部设置有第一限位板353，第一限位块348与第一限位板353相互配合对第一夹持块349进行限位。第一夹持块349上开设有多个第二夹持槽355，第二夹持槽355的两侧设置有第二限位块356，第二夹持槽355内活动设置有第二夹持块350，第二夹持块350的侧面设置有第二限位槽352，第二限位槽352的中部设置有第二限位板354，第二限位块356与第二限位板354相互配合对第二限位块356进行限位。

实施例1：该多自由度移动汽车焊接机器人在使用时，首先开启双轴电机103和滑动电机203，驱动滑台2沿着地轨1移动到操作位置。当移动到所需位置后，开启转动电机310使焊接前臂309相对于焊接后臂308转动，然后再开启行走电机318使伸缩臂313沿着焊接前臂309伸缩。当需要调整焊枪座319的角度时，则开启第一气缸321进行调整。当需要调整焊接枪327的摆动角度时，开启第二气缸335，通过推板336推动转动框326和摆动板329沿着第一摆槽323和第二摆槽324摆动。当需要转动焊接枪327进行周向焊接作业时，开启旋转电机330，通过主动锥齿轮332和从动锥齿轮333的配合驱动焊接枪327自由旋转。当需要对其他零件进行夹持时，开启夹持电机343，在夹板345、第一夹持块349和第二夹持块350之间的相互配合下，将零件夹持到需要焊接的位置。并且第一摆槽323的两侧设置有竖板325，竖板325之间转动设置有转动框326；焊接枪327通过凸环328转动设置在转动框326内，旋转电机330的输出轴穿过通孔331与主动锥齿轮332连接。

实施例2：本发明通过多焊接臂302的设计可以使焊接枪327从两侧的多个角度同时对汽车零件进行加工作业，并且焊接臂302可以与夹持臂303相互配合对零件进行焊接加工。而且通过转动框326的设计可以对焊接枪327的焊接角度和周向运动进行自由调整，这大大提高了响应速度和加工效率，在保证顺利作业的同时也大大降低了时间成本和人力成本。本发明通过在夹板345上设计多重夹持块可以大大提高异形零件的夹持贴合度，可以提高零件夹持的稳定性，这可以有效避免因夹持松动而导致的焊接失败，并进一步降低了时间成本和提高工作效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多自由度移动汽车焊接机器人，包括地轨（1）、滑台（2）和焊接机器人（3），其特征在于：所述滑台（2）滑动设置在所述地轨（1）上，所述焊接机器人（3）通过万向座（204）设置在所述滑台（2）的顶部；

所述焊接机器人（3）包括主架（301）和设置在所述主架（301）两侧的多个焊接臂（302），以及设置在所述主架（301）顶部的夹持臂（303）；所述焊接臂（302）包括焊枪座（319），所述焊枪座（319）的底部固定安装有L型安装板（322），所述L型安装板（322）的底部设置有第一摆槽（323），所述L型安装板（322）的侧面设置有第二摆槽（324）和通孔（331），所述第一摆槽（323）的两侧设置有竖板（325），所述竖板（325）之间转动设置有转动框（326）；所述转动框（326）内设置有焊接枪（327），所述焊接枪（327）的侧面设置有凸环（328），所述焊接枪（327）通过所述凸环（328）转动设置在所述转动框（326）内，所述焊接枪（327）的上部还设置有从动锥齿轮（333）；所述L型安装板（322）的侧面转动安装有摆动板（329），所述摆动板（329）上安装有旋转电机（330），所述旋转电机（330）的输出轴穿过所述通孔（331）并连接有主动锥齿轮（332）；所述夹持臂（303）由夹持转座（307）、夹持后臂（337）、夹持前臂（338）和夹具（339）组成，所述夹具（339）包括夹板（345）以及活动设置在所述夹板（345）内部的第一夹持块（349）和第二夹持块（350）。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述L型安装板（322）的前侧固定安装有气缸板（334），所述气缸板（334）上固定安装有第二气缸（335），所述第二气缸（335）的输出轴连接有推板（336），所述推板（336）与所述摆动板（329）、转动框（326）连接。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述焊接臂（302）还包括焊接后臂（308）、焊接前臂（309）和伸缩臂（313），所述主架（301）的两侧设置有多个焊接支座（304），所述焊接支座（304）的顶部转动安装有焊接转座（306），所述焊接臂（302）通过所述焊接转座（306）转动设置在所述主架（301）的两侧，所述焊接前臂（309）的侧面设置有转动电机（310），所述焊接前臂（309）通过所述转动电机（310）相对于所述焊接后臂（308）转动；所述伸缩臂（313）的侧面设置有行走电机（318），所述伸缩臂（313）通过所述行走电机（318）相对于所述焊接前臂（309）伸缩；所述焊接前臂（309）的两侧设置有行走槽（311），所述焊接前臂（309）的内壁顶部设置有行走齿板（312），所述伸缩臂（313）的后部设置有齿轮仓（316），所述齿轮仓（316）内转动设置有行走齿轮（317），所述行走电机（318）沿着所述行走槽（311）运动；所述焊接前臂（309）内设置有伸缩槽（314），所述伸缩臂（313）的上下两侧还设置有与所述伸缩槽（314）相互配合的凸台（315）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述地轨（1）由两侧的轨道（101）和设置在所述轨道（101）之间的滑动辊（102）组成，所述滑动辊（102）中部设置有双轴电机（103），所述双轴电机（103）驱动所述滑动辊（102）转动。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述滑台（2）的两侧设置有行走架（201），所述行走架（201）内转动设置有多个辊轮（202），所述滑台（2）的顶部安装有滑动电机（203），所述滑动电机（203）与所述辊轮（202）连接。

6.根据权利要求3所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述伸缩臂（313）的右端设置有转动槽（320），所述焊枪座（319）活动设置在所述转动槽（320）内；所述转动槽（320）的内侧设置有第一气缸（321），所述第一气缸（321）的输出轴与所述焊枪座（319）活动连接。

7.根据权利要求1所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述主架（301）的顶部设置有夹持支座（305），所述夹持臂（303）的底部安装有夹持转座（307），所述夹持转座（307）转动设置在所述夹持支座（305）上，所述夹具（339）活动设置在所述夹持前臂（338）上，所述夹具（339）包括两块上下平行设置的安装板（340）；所述安装板（340）内转动设置有主动齿轮（341），所述安装板（340）的顶部设置有夹持电机（343），所述主动齿轮（341）由所述夹持电机（343）驱动；所述安装板（340）内还转动设置有从动齿轮（342），两个所述从动齿轮（342）对称设置在所述安装板（340）内，两个所述从动齿轮（342）之间相互啮合，所述主动齿轮（341）与其中一个从动齿轮（342）啮合。

8.根据权利要求7所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述从动齿轮（342）固定连接有连接板（344），所述连接板（344）的内侧设置有夹板（345），所述连接板（344）与所述夹板（345）的背部活动连接，所述夹板（345）的侧面活动连接有连接杆（346），所述连接杆（346）与所述安装板（340）的顶部活动连接。

9.根据权利要求1所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述夹板（345）上开设有多个第一夹持槽（347），所述第一夹持槽（347）的两侧设置有第一限位块（348），所述第一夹持槽（347）内活动设置有第一夹持块（349），所述第一夹持块（349）的侧面设置有第一限位槽（351），所述第一限位槽（351）的中部设置有第一限位板（353），所述第一限位块（348）与所述第一限位板（353）相互配合对所述第一夹持块（349）进行限位。

10.根据权利要求9所述的一种多自由度移动汽车焊接机器人，其特征在于：所述第一夹持块（349）上开设有多个第二夹持槽（355），所述第二夹持槽（355）的两侧设置有第二限位块（356），所述第二夹持槽（355）内活动设置有第二夹持块（350），所述第二夹持块（350）的侧面设置有第二限位槽（352），所述第二限位槽（352）的中部设置有第二限位板（354），所述第二限位块（356）与所述第二限位板（354）相互配合对所述第二限位块（356）进行限位。