CN117583780B - 双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接设备领域，提供了一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构，包括机座、及安装在机座上的动力组件、主传动组件、从传动组件及焊接组件；动力组件包括驱动轴、第一凸轮及第二凸轮，驱动轴与机座旋转连接，第一凸轮与第二凸轮均与驱动轴传动连接；主传动组件与从传动组件和第一凸轮与第二凸轮传动连接；焊接组件包括焊枪，焊枪由主传动组件与从传动组件协同驱动沿预设曲线轨迹对工件进行焊接。本双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构，通过凸轮驱动主动摇杆带动多个连杆协同动作，最后由连杆驱动焊枪按照预定的曲线轨迹对工件进行自动焊接，结构简洁可靠，设备成本投入低；焊接不同曲线轨迹的工件只需更换相对应的凸轮即可，操作简单方便。

Description

双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，特别涉及了一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构。

背景技术

在航天、航空、船舶和石油化工等领域，大量存在各种具有曲线轮廓的设备。在设备的制造生产过程中，需要将工件沿曲线轮廓轨迹焊接起来。目前，由于曲线轨迹焊接比较难通过自动化实现，因此曲线轨迹的焊接多数采用人工焊接方式，少数也有采用多轴型工业机器人进行焊接。前者对工人的技术水平要求高且工人的劳动强度大、焊接效率低，焊接质量不易保证；后者设备复杂，生产和维护成本高。

本申请所要解决的技术问题为：如何通过机械结构实现曲线轨迹自动焊接。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构，其能够实现自动沿曲线轨迹焊接，焊接质量和效率高的优点。

本发明所采用的技术方案为：

一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构，包括机座，还包括安装在机座上的动力组件、主传动组件、从传动组件及焊接组件；

动力组件包括驱动轴、第一凸轮及第二凸轮，驱动轴与机座旋转连接，第一凸轮与第二凸轮均与驱动轴传动连接；

主传动组件包括第一主动摇杆、第一连杆、第二主动摇杆、第一杠杆件、第二连杆、第三连杆及第四连杆，第一主动摇杆与第一凸轮传动连接，第一连杆与机座通过第一连接轴枢接，第一连杆的一端与第一主动摇杆枢接，另一端旋转连接有第二连接轴，第二主动摇杆与第二凸轮传动连接，第二连杆与第二主动摇杆通过第一杠杆件枢接，第一杠杆件与第一连接轴旋转连接，第三连杆的一端与第二连杆枢接，另一端通过第二连接轴与第四连杆的一端固定连接；

从传动组件包括安装杆、从动摇杆、第二杠杆件及第五连杆，安装杆与第四连杆的另一端枢接，从动摇杆的一端与安装杆枢接，另一端与第二杠杆件枢接，第二杠杆件与第二连接轴旋转连接，第五连杆的一端与第二杠杆件枢接，另一端与机座枢接；

焊接组件包括焊枪，焊枪安装在安装杆上。

本发明通过双凸轮分别驱动两个摇杆运动，再由两个摇杆驱动多个连杆协同运动使得焊枪能够按照预设的曲线轨迹对工件进行焊接；本机构通过纯机械结构实现了较为复杂的曲线轨迹焊接，整体设备具有结构简单、运行稳定而且成本低的特点，特别适用于批量同规格产品的焊接生产。

在一些实施方式中，第一主动摇杆上旋转连接有第一从动滚子，第一从动滚子与第一凸轮保持抵接；

第二主动摇杆上旋转连接有第二从动滚子，第二从动滚子与第二凸轮保持抵接。

通过设置第一从动滚子有利于第一主动摇杆与第一凸轮保持抵接，同理通过设置第二从动滚子有利于第二主动摇杆与第二凸轮保持抵接。

在一些实施方式中，机座上旋转设置有限位轴，限位轴包括第一插接块与第二插接块；

第一插接块上开设有第一插接孔，第一主动摇杆上设置有与第一插接孔对应的第一插接柱，第一插接柱穿设第一插接孔与第一插接块活动连接；

第二插接块上开设有第二插接孔，第二主动摇杆上设置有与第二插接孔对应的第二插接柱，第二插接柱穿设第二插接孔与第二插接块活动连接。

通过设置限位轴可以限制第一主动摇杆与第二主动摇杆沿限位轴的轴向发生位移；而通过第一插接块与第一插接柱配合可以使得第一主动摇杆可以沿限位轴的径向转动和沿第一插接孔的轴向滑动，从而确保第一主动摇杆可以与第一凸轮保持传动连接；同理通过设置第二插接块与第二插接柱可以确保第二主动摇杆与第二凸轮保持传动连接。

在一些实施方式中，安装杆的一端与第四连杆的一端枢接，另一端与焊枪连接，从动摇杆的一端与安装杆的中部枢接。这样设置可以使得焊枪可以在移动过程中保持与焊接点成一定的角度，以确保焊接质量。

在一些实施方式中，焊接组件还包括安装座，安装座与安装杆远离第四连杆的一端连接，焊枪安装在安装座上。通过设置安装座，方便于安装焊枪。

在一些实施方式中，焊接组件还包括调节件，调节件与安装座可拆卸连接，焊枪与调节件连接。通过设置调节件可以便于调节焊枪的位姿，使得焊枪的位姿与焊缝的轨迹相适应，提高焊接质量。

在一些实施方式中，动力组件还包括动力元件，动力元件与驱动轴传动连接。

在一些实施方式中，动力元件包括马达与变速器，马达的输出端与变速器的输入端传动连接，变速器的输出端与驱动轴传动连接。

在一些实施方式中，机座包括底板与立板，立板与底板连接，驱动轴与立板旋转连接，第一连接轴与立板固定连接，第五连杆与立板枢接，限位轴与立板旋转连接。

在一些实施方式中，立板的数量为两个，两个立板相对间隔设置，第一凸轮、第二凸轮、第一主动摇杆及第二主动摇杆设置在两个立板之间。通过设置两个立板，并将运动部件设置在两个立板之间可以起到防护的作用。

本发明的有益效果为：

本双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构，通过一个电机带动两个凸轮分别驱动两个主动摇杆，再由两个主动摇杆驱动多个连杆协同动作，最后由连杆驱动焊枪按照预定的曲线轨迹对工件进行自动焊接，来代替人工焊接；本机构采用机械结构协同传动实现曲线轨迹焊接，结构简洁，传动精度高，设备成本投入低；焊接不同曲线轨迹的工件只需更换相对应的凸轮即可，无需编程控制，操作简单方便。

附图说明

图1是本发明的一较佳实施例的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构的整体结构示意图；

图2为图1所示的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构的另一视角结构示意图，其中一个立板未展示；

图3为图2所示的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构的另一视角结构示意图；

图4为图3所示的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构的另一视角结构示意图。

图中：100、双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构；10、机座；11、底板；12、立板；13、限位轴；131、第一插接块；132、第二插接块；20、动力组件；21、驱动轴；22、第一凸轮；23、第二凸轮；24、动力元件；30、主传动组件；31、第一主动摇杆；311、第一从动滚子；312、第一插接柱；32、第一连杆；33、第一连接轴；34、第二连接轴；35、第二主动摇杆；351、第二从动滚子；352、第二插接柱；36、第一杠杆件；37、第二连杆；38、第三连杆；39、第四连杆；40、从传动组件；41、安装杆；42、从动摇杆；43、第二杠杆件；44、第五连杆；50、焊接组件；51、焊枪；52、安装座；53、调节件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件的数目被称为有“多个”，它可以为两个或两个以上的任意数目。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图4，为本发明的一较佳实施例的一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构100，包括机座10，还包括安装在机座10上的动力组件20、主传动组件30、从传动组件40及焊接组件50；动力组件20包括驱动轴21、第一凸轮22及第二凸轮23，驱动轴21与机座10旋转连接，第一凸轮22与第二凸轮23均与驱动轴21传动连接；主传动组件30包括第一主动摇杆31、第一连杆32、第二主动摇杆35、第一杠杆件36、第二连杆37、第三连杆38及第四连杆39，第一主动摇杆31与第一凸轮22传动连接，第一连杆32与机座10通过第一连接轴33枢接，第一连杆32的一端与第一主动摇杆31枢接，另一端旋转连接有第二连接轴34，第二主动摇杆35与第二凸轮23传动连接，第二连杆37与第二主动摇杆35通过第一杠杆件36枢接，第一杠杆件36与第一连接轴33旋转连接，第三连杆38的一端与第二连杆37枢接，另一端通过第二连接轴34与第四连杆39的一端固定连接；从传动组件40包括安装杆41、从动摇杆42、第二杠杆件43及第五连杆44，安装杆41与第四连杆39的另一端枢接，从动摇杆42的一端与安装杆41枢接，另一端与第二杠杆件43枢接，第二杠杆件43与第二连接轴34旋转连接，第五连杆44的一端与第二杠杆件43枢接，另一端与机座10枢接；焊接组件50包括焊枪51，焊枪51安装在安装杆41上。本发明通过双凸轮分别驱动两个串联的摇杆运动，再由两个摇杆驱动多个连杆协同运动使得焊枪51能够按照预设的曲线轨迹对工件进行焊接；本机构通过纯机械结构实现了较为复杂的曲线轨迹焊接，整体设备具有结构简单、运行稳定而且成本低的特点，特别适用于批量同规格产品的焊接生产。

如图1所示，机座10包括底板11与立板12，立板12与底板11连接，驱动轴21与立板12旋转连接，第一连接轴33与立板12固定连接，第五连杆44与立板12枢接，限位轴13与立板12旋转连接。优选地，为了使得机座10的结构更加稳定，受力更加均衡，立板12的数量为两个，两个立板12相对间隔设置。

请参阅图2，动力组件20包括驱动轴21、第一凸轮22及第二凸轮23，驱动轴21与机座10的立板12旋转连接，第一凸轮22与第二凸轮23均与驱动轴21传动连接；第一凸轮22与第二凸轮23的外形轮廓可以根据所需焊接工件的轨迹进行对应设计，并且第一凸轮22与第二凸轮23之间的相对位置也可以根据实际所需焊接的工件进行调整。动力组件20还包括动力组件20还包括动力元件24，动力元件24与驱动轴21传动连接；动力元件24包括马达与变速器，马达的输出端与变速器的输入端传动连接，变速器的输出端与驱动轴21传动连接，通过马达与变速器配合可以使得动力元件输出的动力控制在所需范围内；本实施例中，马达为电动马达，在其他实施例中，马达也可以为其他能实现同等功能的动力元器件。

请一并参阅图2与图3，主传动组件30包括第一主动摇杆31、第一连杆32、第二主动摇杆35、第一杠杆件36、第二连杆37、第三连杆38及第四连杆39。第一主动摇杆31与第一凸轮22传动连接，第一连杆32与机座10通过第一连接轴33枢接，第一连杆32靠近第一连接轴33的一端与第一主动摇杆31的一端枢接，另一端旋转连接有第二连接轴34，第二主动摇杆35与第二凸轮23传动连接，第二连杆37的一端与第二主动摇杆35的一端通过第一杠杆件36枢接，第一杠杆件36与第一连接轴33旋转连接，第三连杆38的一端与第二连杆37的另一端枢接，另一端通过第二连接轴34与第四连杆39的一端固定连接，即第三连杆38与第四连杆39均和第二连接轴34固定连接。

本实施例中，第一主动摇杆31上旋转连接有第一从动滚子311，第一从动滚子311与第一凸轮22保持抵接；第二主动摇杆35上旋转连接有第二从动滚子351，第二从动滚子351与第二凸轮23保持抵接。通过设置第一从动滚子311有利于第一主动摇杆31与第一凸轮22保持抵接，同理通过设置第二从动滚子351有利于第二主动摇杆35与第二凸轮23保持抵接。

为了确保第一主动摇杆31与第一凸轮22、第二主动摇杆35与第二凸轮23保持抵接，机座10还包括限位轴13，限位轴13与立板12旋转连接；进一步地，限位轴13包括第一插接块131与第二插接块132；第一插接块131上开设有第一插接孔，第一主动摇杆31上连接有与第一插接孔对应的第一插接柱312，第一插接柱312穿设第一插接孔与第一插接块131活动连接；第二插接块132上开设有第二插接孔，第二主动摇杆35上连接有与第二插接孔对应的第二插接柱352，第二插接柱352穿设第二插接孔与第二插接块132活动连接。通过设置限位轴13可以限制第一主动摇杆31与第二主动摇杆35沿限位轴13的轴向发生位移；而通过第一插接块131与第一插接柱312配合可以使得第一主动摇杆31可以沿限位轴13的径向转动和沿第一插接孔的轴向滑动，从而确保第一主动摇杆31可以与第一凸轮22保持传动连接；同理通过设置第二插接块132与第二插接柱352可以确保第二主动摇杆35与第二凸轮23保持传动连接。

为了确保安全，第一凸轮22、第二凸轮23、第一主动摇杆31、第二主动摇杆35及限位轴13设置在两个立板12之间。将运动部件设置在两个立板12之间可以起到防护的作用。

请参阅图2，本实施例中，第一杠杆件36整体为等腰三角形的板件，第一杠杆件36的顶角与第一连接轴33旋旋连接，两个底角分别与第二主动摇杆35和第二连杆37枢接。

请一并参阅图1与图2，从传动组件40包括安装杆41、从动摇杆42、第二杠杆件43及第五连杆44，安装杆41与第四连杆39的另一端枢接，从动摇杆42的一端与安装杆41枢接，另一端与第二杠杆件43枢接，第二杠杆件43与第二连接轴34旋转连接，第五连杆44的一端与第二杠杆件43枢接，另一端与机座10的立板12枢接。本实施例中，安装杆41的一端与第四连杆39的一端枢接，另一端与焊接组件50连接，从动摇杆42的一端与安装杆41的中部枢接。这样设置可以使得焊嘴可以在移动过程中保持与焊接点成一定的角度，并且该角度处于焊接操作规程标准范围内，以确保焊接质量。第二杠杆件43的形状与第一杠杆件36相似，也为等腰三角形的板件，其中第二杠杆的顶角与第二连接轴34旋转连接，两个底角分别与从动摇杆42和第五连杆44枢接。

请一并参阅图1至图4，焊接组件50包括焊枪51，焊枪51安装在安装杆41上。为了便于安装焊枪51，焊接组件50还包括安装座52，安装座52与安装杆41远离第四连杆39的一端连接，焊枪51安装在安装座52上。在一实施例中，焊接组件50还包括调节件53，调节件53与安装座52可拆卸连接，焊枪51与调节件53连接。通过设置调节件53可以便于调节焊枪51的位姿，使得焊枪51的位姿与焊缝的轨迹相适应，提高焊接质量。

本双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构100，由动力元件24驱动驱动轴21旋转，再由驱动轴21带动第一凸轮22与第二凸轮23同时旋转，然后通过两个凸轮分别驱动两个主动摇杆，接着再由两个主动摇杆驱动多个连杆协同动作，最后由连杆驱动焊枪51按照预定的曲线轨迹对工件进行自动焊接，来代替人工焊接；本机构由一个马达作为动力来源，采用纯机械结构协同传动实现曲线轨迹焊接，无需配备额外的气动、液动元件或者电机参与传动，结构简洁，传动精度高，设备成本投入低；而且焊接不同曲线轨迹的工件只需更换相对应的凸轮即可，无需编程控制，操作简单方便。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），包括机座（10），其特征在于，还包括安装在所述机座（10）上的动力组件（20）、主传动组件（30）、从传动组件（40）及焊接组件（50）；

所述动力组件（20）包括驱动轴（21）、第一凸轮（22）及第二凸轮（23），所述驱动轴（21）与机座（10）旋转连接，所述第一凸轮（22）与第二凸轮（23）均与驱动轴（21）传动连接；

所述主传动组件（30）包括第一主动摇杆（31）、第一连杆（32）、第二主动摇杆（35）、第一杠杆件（36）、第二连杆（37）、第三连杆（38）及第四连杆（39），所述第一主动摇杆（31）与第一凸轮（22）传动连接，所述第一连杆（32）与机座（10）通过第一连接轴（33）枢接，所述第一连杆（32）的一端与第一主动摇杆（31）枢接，另一端旋转连接有第二连接轴（34），所述第二主动摇杆（35）与第二凸轮（23）传动连接，所述第二连杆（37）与第二主动摇杆（35）通过第一杠杆件（36）枢接，所述第一杠杆件（36）与第一连接轴（33）旋转连接，所述第三连杆（38）的一端与所述第二连杆（37）枢接，另一端通过第二连接轴（34）与第四连杆（39）的一端固定连接；

所述从传动组件（40）包括安装杆（41）、从动摇杆（42）、第二杠杆件（43）及第五连杆（44），所述安装杆（41）与第四连杆（39）的另一端枢接，所述从动摇杆（42）的一端与安装杆（41）枢接，另一端与第二杠杆件（43）枢接，所述第二杠杆件（43）与第二连接轴（34）旋转连接，所述第五连杆（44）的一端与第二杠杆件（43）枢接，另一端与机座（10）枢接；

所述焊接组件（50）包括焊枪（51），所述焊枪（51）安装在所述安装杆（41）上；

所述机座（10）上旋转设置有限位轴（13），所述限位轴（13）包括第一插接块（131）与第二插接块（132）；

所述第一插接块（131）上开设有第一插接孔，所述第一主动摇杆（31）上设置有与第一插接孔对应的第一插接柱（312），所述第一插接柱（312）穿设第一插接孔与第一插接块（131）活动连接；

所述第二插接块（132）上开设有第二插接孔，所述第二主动摇杆（35）上设置有与第二插接孔对应的第二插接柱（352），所述第二插接柱（352）穿设第二插接孔与第二插接块（132）活动连接。

2.根据权利要求1所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述第一主动摇杆（31）上旋转连接有第一从动滚子（311），所述第一从动滚子（311）与第一凸轮（22）保持抵接；

所述第二主动摇杆（35）上旋转连接有第二从动滚子（351），所述第二从动滚子（351）与第二凸轮（23）保持抵接。

3.根据权利要求1所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述安装杆（41）的一端与第四连杆（39）的一端枢接，另一端与焊枪（51）连接，所述从动摇杆（42）的一端与安装杆（41）的中部枢接。

4.根据权利要求3所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述焊接组件（50）还包括安装座（52），所述安装座（52）与安装杆（41）远离第四连杆（39）的一端连接，所述焊枪（51）安装在安装座（52）上。

5.根据权利要求4所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述焊接组件（50）还包括调节件（53），所述调节件（53）与安装座（52）可拆卸连接，所述焊枪（51）与调节件（53）连接。

6.根据权利要求1所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述动力组件（20）还包括动力元件（24），所述动力元件（24）与驱动轴（21）传动连接。

7.根据权利要求6所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述动力元件（24）包括马达与变速器，所述马达的输出端与变速器的输入端传动连接，所述变速器的输出端与驱动轴（21）传动连接。

8.根据权利要求1所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述机座（10）包括底板（11）与立板（12），所述立板（12）与底板（11）连接，所述驱动轴（21）与立板（12）旋转连接，所述第一连接轴（33）与立板（12）固定连接，所述第五连杆（44）与立板（12）枢接，所述限位轴（13）与立板（12）旋转连接。

9.根据权利要求8所述的双凸轮驱动曲线轨迹的焊接机构（100），其特征在于，所述立板（12）的数量为两个，两个所述立板（12）相对间隔设置，所述第一凸轮（22）、第二凸轮（23）、第一主动摇杆（31）及第二主动摇杆（35）设置在两个立板（12）之间。