CN116618826A - 一种三维五轴激光精密智能焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，涉及自动焊接领域，包括：机器人安装台；机器人底座，所述机器人底座螺纹固定连接在机器人安装台的顶部；第二滑动座，所述第二滑动座转动连接在第一滑动座的侧面；第二滑动传动组件，所述第二滑动传动组件设置在第二摆臂中部；焊接头座摆动传动组件，所述焊接头座摆动传动组件设置在焊接头摆动座内部；焊接头旋转传动组件，所述焊接头旋转传动组件设置在焊接头摆动座内部。更好的调整焊接范围，满足长焊口的焊接，提高了长焊口的焊接精度，解决了现有的五轴激光焊接机器人的臂展有限，在对大的平直焊缝需要通过多组电机同时联动，控制难度大，对设备的精度要求较高。

Description

一种三维五轴激光精密智能焊接机器人

技术领域

本发明涉及自动焊接技术领域，特别涉及一种三维五轴激光精密智能焊接机器人。

背景技术

随着科技的进步，自动化焊接已经广泛应用到各种机械设备的加工过程中，五轴激光焊接机器人就是其中最先进的一种自动化焊接设备，五轴激光焊接机器人是通过采用关节结构，利用五轴控制技术实现对零件各个角度和方向的焊接。

例如申请号：CN201710363552.2本发明涉及一种焊接机器人，包括底座上转动设置的转盘，转盘上铰接设置有大臂杆且铰接轴水平，大臂杆的另一端铰接设置有小臂杆且铰接轴与大臂杆的铰接轴平行，小臂杆的另一端转动式设置有支撑架且铰接轴与小臂杆的铰接轴垂直，支撑架上设置有焊接头，焊接头内设置有焊丝的输送管，焊丝伸出输送管的管端，焊接头内设置有冷却水道，冷却水道与冷却水源连通，冷却水道贯穿整个焊接头，在焊接头内开设冷却水道，并且向冷却水道内通入冷却水，从而实施对焊接头的冷却，避免高温导致焊丝在输送管内融化导致的焊接头堵塞的问题，提高焊接头的使用寿命。

然而，现有的五轴激光焊接机器人的臂展有限，只能对一定范围的零件进行焊接，然而对于体积较大的零件在焊接时难以实现一次性焊接，需要分次焊接，同时现有的焊接机器人在对大的平直焊缝需要通过多组电机同时联动，控制难度大，对设备的精度要求较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其更好的调整焊接范围，即可以满足小型零件的焊接又可以满足大型零件的焊接，提高了焊接机器人的应用范围，同时通过采用滑动结构，可以实现将滑动方向与焊口方向平行，满足长焊口的焊接，不需要通过多个电机的联动实现长焊缝的焊接，减少了控制难度，提高了长焊口的焊接精度。

本发明提供了一种三维五轴激光精密智能焊接机器人的目的与功效，具体包括：机器人安装台；

机器人底座，所述机器人底座固定连接在机器人安装台的顶部；

机器人旋转座，所述机器人旋转座转动连接在机器人底座的上端面；

第一驱动件，所述第一驱动件固定连接在机器人旋转座的一侧，第一驱动件通过齿轮传动机构与机器人底座传动连接；

第二驱动件，所述第二驱动件固定连接在机器人旋转座顶部侧面；

第一摆臂，所述第一摆臂转动连接在机器人旋转座上部侧面，第一摆臂的转轴与第二驱动件的转轴同轴固定连接；

第一滑动座，所述第一滑动座滑动连接在第一摆臂中部；

第二滑动座，所述第二滑动座转动连接在第一滑动座的侧面；

第二摆臂，所述第二摆臂滑动连接在第二滑动座内部；

焊接头摆动座，所述焊接头摆动座转动连接在第二摆臂的端部；

焊接头组件，所述焊接头组件转动连接在焊接头摆动座内部；

第一滑动传动组件，所述第一滑动传动组件设置在第一摆臂上部；

第二转动传动组件，所述第二转动传动组件设置在第二滑动座内部；

第二滑动传动组件，所述第二滑动传动组件设置在第二摆臂中部；

焊接头座摆动传动组件，所述焊接头座摆动传动组件设置在焊接头摆动座内部；

焊接头旋转传动组件，所述焊接头旋转传动组件设置在焊接头摆动座内部。

进一步的，所述第一滑动传动组件包括有：

第一滑动导向件，所述第一滑动导向件共设置有两组，两组第一滑动导向件分别固定连接在第一摆臂的两侧，第一滑动座通过第一滑动导向件与第一摆臂滑动连接。

进一步的，所述第一滑动导向件为表面镀铬的圆轨结构。

进一步的，所述第一滑动传动组件还包括有：

第一滑动齿条，所述第一滑动齿条固定连接在第一摆臂的中部；

第一滑动驱动件，所述第一滑动驱动件固定连接在第一滑动座的端面；

第一滑动齿轮，所述第一滑动齿轮同轴固定连接在第一滑动驱动件的转轴上，第一滑动齿条与第一滑动齿轮啮合共同构成齿轮齿条传动机构。

进一步的，所述第二转动传动组件包括有：

第二摆动从动齿轮，所述第二摆动从动齿轮同轴固定连接在第一滑动座与转轴上；

第二摆动驱动件，所述第二摆动驱动件固定连接在第二滑动座的端面上；

第二摆动主动齿轮，所述第二摆动主动齿轮同轴固定连接在第二摆动驱动件的转轴端部，第二摆动主动齿轮与第二摆动从动齿轮啮合共同构成齿轮传动机构。

进一步的，所述第二滑动传动组件包括有：

第二导向件，所述第二导向件共设置有两组，两组第二导向件分别固定连接在第二摆臂的两侧，第二滑动座通过第二导向件与第二摆臂滑动连接。

进一步的，所述第二导向件为表面镀铬的圆轨结构。

进一步的，所述第二滑动传动组件还包括有：

第二滑动齿条，所述第二滑动齿条固定连接在第二摆臂的中部；

第二滑动驱动件，所述第二滑动驱动件固定连接在第二滑动座的端部；

第二滑动齿轮，所述第二滑动齿轮同轴固定连接在第二滑动驱动件的转轴端部，第二滑动齿轮与第二滑动齿条啮合共同构成齿轮齿条传动机构。

进一步的，所述焊接头座摆动传动组件包括有：

焊接头摆动驱动件，所述焊接头摆动驱动件固定连接在焊接头摆动座的后方；

焊接头摆动蜗杆，所述焊接头摆动蜗杆同轴固定连接在焊接头摆动驱动件的转轴端部；

焊接头摆动蜗轮，所述焊接头摆动蜗轮同轴固定连接在第二摆臂的转轴端部，焊接头摆动蜗杆与焊接头摆动蜗轮啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构。

进一步的，所述焊接头旋转传动组件包括有：

焊接头旋转驱动件，所述焊接头旋转驱动件固定连接在焊接头摆动座的侧面；

焊接头旋转蜗杆，所述焊接头旋转蜗杆同轴固定连接在焊接头旋转驱动件的转轴端部；

焊接头旋转蜗轮，所述焊接头旋转蜗轮同轴固定连接在焊接头组件的中部，焊接头旋转蜗杆与焊接头旋转蜗轮啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构。

有益效果：

本发明可以更好的调整焊接范围，即可以满足小型零件的焊接又可以满足大型零件的焊接，提高了焊接机器人的应用范围，同时通过采用滑动结构，可以实现将滑动方向与焊口方向平行，满足长焊口的焊接，不需要通过多个电机的联动实现长焊缝的焊接，减少了控制难度，提高了长焊口的焊接精度。

此外，通过采用关节式五轴结构，可以实现对工件的三维焊接，可以实现不同方向和不同角度的焊接，可以满足复杂形状的焊口的焊接，自动化程度高，提高了工作效率，提高了工件的焊接质量。

此外，通过采用伸缩结构的第一摆臂和第二摆臂，在满足三维立体焊接的同时，可以更好的调整焊接范围，即可以满足小型零件的焊接又可以满足大型零件的焊接，提高了焊接机器人的应用范围，同时通过采用滑动结构，可以实现将滑动方向与焊口方向平行，满足长焊口的焊接，不需要通过多个电机的联动实现长焊缝的焊接，减少了控制难度，提高了长焊口的焊接精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的整体轴测结构示意图。

图2是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的传动结构示意图。

图3是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的第一滑动座安装结构示意图。

图4是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的第一摆臂伸缩传动结构示意图。

图5是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的第二滑动座转动传动结构示意图。

图6是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的第二滑动座内部结构示意图。

图7是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的第二摆臂伸缩传动结构示意图。

图8是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的焊接头组件传动结构示意图。

图9是本发明的实施例的三维五轴激光精密智能焊接机器人的焊接头摆动座传动结构示意图。

附图标记列表

1、机器人安装台；2、机器人底座；3、机器人旋转座；4、第一驱动件；5、第二驱动件；6、第一摆臂；601、第一滑动导向件；602、第一滑动齿条；7、第一滑动座；701、第二摆动从动齿轮；8、第一滑动驱动件；801、第一滑动齿轮；9、第二滑动座；10、第二滑动驱动件；1001、第二滑动齿轮；11、第二摆动驱动件；1101、第二摆动主动齿轮；12、第二摆臂；1201、第二导向件；1202、第二滑动齿条；1203、焊接头摆动蜗轮；13、焊接头摆动驱动件；1301、焊接头摆动蜗杆；14、焊接头旋转驱动件；1401、焊接头旋转蜗杆；15、焊接头组件；1501、焊接头旋转蜗轮；16、焊接头摆动座。

具体实施方式

实施例一：请参考图1至图9所示：

本发明提供一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，包括机器人安装台1；

机器人底座2，机器人底座2固定连接在机器人安装台1的顶部；

机器人旋转座3，机器人旋转座3转动连接在机器人底座2的上端面；

第一驱动件4，第一驱动件4固定连接在机器人旋转座3的一侧，第一驱动件4通过齿轮传动机构与机器人底座2传动连接，在使用中，第一驱动件4通过齿轮传动机构带动机器人旋转座3在机器人底座2上旋转；

第二驱动件5，第二驱动件5固定连接在机器人旋转座3顶部侧面；

第一摆臂6，第一摆臂6转动连接在机器人旋转座3上部侧面，第一摆臂6的转轴与第二驱动件5的转轴同轴固定连接；

第一滑动座7，第一滑动座7滑动连接在第一摆臂6中部；

第二滑动座9，第二滑动座9转动连接在第一滑动座7的侧面；

第二摆臂12，第二摆臂12滑动连接在第二滑动座9内部；

焊接头摆动座16，焊接头摆动座16转动连接在第二摆臂12的端部；

焊接头组件15，焊接头组件15转动连接在焊接头摆动座16内部；

第一滑动传动组件，第一滑动传动组件设置在第一摆臂6上部；

第二转动传动组件，第二转动传动组件设置在第二滑动座9内部；

第二滑动传动组件，第二滑动传动组件设置在第二摆臂12中部；

焊接头座摆动传动组件，焊接头座摆动传动组件设置在焊接头摆动座16内部；

焊接头旋转传动组件，焊接头旋转传动组件设置在焊接头摆动座16内部。

其中，第二转动传动组件包括有：

第二摆动从动齿轮701，第二摆动从动齿轮701同轴固定连接在第一滑动座7与转轴上；

第二摆动驱动件11，第二摆动驱动件11固定连接在第二滑动座9的端面上；

第二摆动主动齿轮1101，第二摆动主动齿轮1101同轴固定连接在第二摆动驱动件11的转轴端部，第二摆动主动齿轮1101与第二摆动从动齿轮701啮合共同构成齿轮传动机构，在使用中，第二摆动驱动件11通过由第二摆动主动齿轮1101与第二摆动从动齿轮701共同构成的齿轮传动机构带动第二摆动主动齿轮1101在第二摆动从动齿轮701的外侧滚动，实现了第二滑动座9与第一滑动座7之间的相对转动，调节第二摆臂12的角度。

其中，焊接头座摆动传动组件包括有：

焊接头摆动驱动件13，焊接头摆动驱动件13固定连接在焊接头摆动座16的后方；

焊接头摆动蜗杆1301，焊接头摆动蜗杆1301同轴固定连接在焊接头摆动驱动件13的转轴端部；

焊接头摆动蜗轮1203，焊接头摆动蜗轮1203同轴固定连接在第二摆臂12的转轴端部，焊接头摆动蜗杆1301与焊接头摆动蜗轮1203啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构，在使用中，焊接头摆动驱动件13通过由焊接头摆动蜗杆1301与焊接头摆动蜗轮1203啮合共同构成的蜗轮蜗杆传动机构带动焊接头摆动座16转动，调整焊接角度。

其中，焊接头旋转传动组件包括有：

焊接头旋转驱动件14，焊接头旋转驱动件14固定连接在焊接头摆动座16的侧面；

焊接头旋转蜗杆1401，焊接头旋转蜗杆1401同轴固定连接在焊接头旋转驱动件14的转轴端部；

焊接头旋转蜗轮1501，焊接头旋转蜗轮1501同轴固定连接在焊接头组件15的中部，焊接头旋转蜗杆1401与焊接头旋转蜗轮1501啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构，在使用中，焊接头旋转驱动件14通过由焊接头旋转蜗杆1401与焊接头旋转蜗轮1501啮合共同构成的蜗轮蜗杆传动机构带动焊接头组件15旋转，改变焊接头组件15的朝向，方便对工件进行焊接。

本实施例的具体使用方式与作用：本发明在使用时，第一驱动件4通过齿轮传动机构带动机器人旋转座3在机器人底座2上旋转；第二摆动驱动件11通过由第二摆动主动齿轮1101与第二摆动从动齿轮701共同构成的齿轮传动机构带动第二摆动主动齿轮1101在第二摆动从动齿轮701的外侧滚动，实现了第二滑动座9与第一滑动座7之间的相对转动，调节第二摆臂12的角度；焊接头摆动驱动件13通过由焊接头摆动蜗杆1301与焊接头摆动蜗轮1203啮合共同构成的蜗轮蜗杆传动机构带动焊接头摆动座16转动，调整焊接角度；焊接头旋转驱动件14通过由焊接头旋转蜗杆1401与焊接头旋转蜗轮1501啮合共同构成的蜗轮蜗杆传动机构带动焊接头组件15旋转，改变焊接头组件15的朝向，方便对工件进行焊接，通过采用关节式五轴结构，可以实现对工件的三维焊接，可以满足复杂形状的焊口的焊接，提高了焊接质量。

实施例二：请参考图3、图4和图7所示：

在实施例一的基础上，提供一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，第一滑动传动组件包括有：

第一滑动导向件601，第一滑动导向件601共设置有两组，两组第一滑动导向件601分别固定连接在第一摆臂6的两侧，第一滑动座7通过第一滑动导向件601与第一摆臂6滑动连接，在使用中，通过第一滑动导向件601实现了对第一滑动座7的导向，同时提供了良好的支撑。

第一滑动导向件601为表面镀铬的圆轨结构，在使用中保证了良好的导向效果。

第一滑动齿条602，第一滑动齿条602固定连接在第一摆臂6的中部；

第一滑动驱动件8，第一滑动驱动件8固定连接在第一滑动座7的端面；

第一滑动齿轮801，第一滑动齿轮801同轴固定连接在第一滑动驱动件8的转轴上，第一滑动齿条602与第一滑动齿轮801啮合共同构成齿轮齿条传动机构，在使用中，第一滑动驱动件8通过由第一滑动齿条602与第一滑动齿轮801共同构成的齿轮齿条传动机构带动第一滑动齿轮801在第一滑动齿条602上滚动，实现了第一滑动座7在第一摆臂6滑动，调整焊接机器人第一摆臂6的伸缩，可以更好的调整焊接范围。

其中，第二滑动传动组件包括有：

第二导向件1201，第二导向件1201共设置有两组，两组第二导向件1201分别固定连接在第二摆臂12的两侧，第二滑动座9通过第二导向件1201与第二摆臂12滑动连接，第二导向件1201为表面镀铬的圆轨结构，在使用中，通过第二导向件1201实现了第二滑动座9的导向。

第二滑动齿条1202，第二滑动齿条1202固定连接在第二摆臂12的中部；

第二滑动驱动件10，第二滑动驱动件10固定连接在第二滑动座9的端部；

第二滑动齿轮1001，第二滑动齿轮1001同轴固定连接在第二滑动驱动件10的转轴端部，第二滑动齿轮1001与第二滑动齿条1202啮合共同构成齿轮齿条传动机构，在使用中，第二滑动驱动件10通过由第二滑动齿轮1001与第二滑动齿条1202共同构成的齿轮齿条传动机构带动第二摆臂12在第二滑动座9内部滑动，实现了第二摆臂12的伸缩，调整焊接机器人第二摆臂12的伸缩，可以更好的调整焊接范围。

本实施例的具体使用方式与作用：第一滑动驱动件8通过由第一滑动齿条602与第一滑动齿轮801共同构成的齿轮齿条传动机构带动第一滑动齿轮801在第一滑动齿条602上滚动，实现了第一滑动座7在第一摆臂6滑动，调整焊接机器人第一摆臂6的伸缩，可以更好的调整焊接范围；第二滑动驱动件10通过由第二滑动齿轮1001与第二滑动齿条1202共同构成的齿轮齿条传动机构带动第二摆臂12在第二滑动座9内部滑动，实现了第二摆臂12的伸缩，调整焊接机器人第二摆臂12的伸缩，可以更好的调整焊接范围，可以满足大型零件的焊接。同时通过采用滑动结构，可以实现将滑动方向与焊口方向平行，满足长焊口的焊接，提高了长焊口的焊接精度。

Claims (10)

1.一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于，包括：机器人安装台（1）；

机器人底座（2），所述机器人底座（2）固定连接在机器人安装台（1）的顶部；

机器人旋转座（3），所述机器人旋转座（3）转动连接在机器人底座（2）的上端面；

第一驱动件（4），所述第一驱动件（4）固定连接在机器人旋转座（3）的一侧，第一驱动件（4）通过齿轮传动机构与机器人底座（2）传动连接；

第二驱动件（5），所述第二驱动件（5）固定连接在机器人旋转座（3）顶部侧面；

第一摆臂（6），所述第一摆臂（6）转动连接在机器人旋转座（3）上部侧面，第一摆臂（6）的转轴与第二驱动件（5）的转轴同轴固定连接；

第一滑动座（7），所述第一滑动座（7）滑动连接在第一摆臂（6）中部；

第二滑动座（9），所述第二滑动座（9）转动连接在第一滑动座（7）的侧面；

第二摆臂（12），所述第二摆臂（12）滑动连接在第二滑动座（9）内部；

焊接头摆动座（16），所述焊接头摆动座（16）转动连接在第二摆臂（12）的端部；

焊接头组件（15），所述焊接头组件（15）转动连接在焊接头摆动座（16）内部；

第一滑动传动组件，所述第一滑动传动组件设置在第一摆臂（6）上部；

第二转动传动组件，所述第二转动传动组件设置在第二滑动座（9）内部；

第二滑动传动组件，所述第二滑动传动组件设置在第二摆臂（12）中部；

焊接头座摆动传动组件，所述焊接头座摆动传动组件设置在焊接头摆动座（16）内部；

焊接头旋转传动组件，所述焊接头旋转传动组件设置在焊接头摆动座（16）内部。

2.如权利要求1所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第一滑动传动组件包括有：

第一滑动导向件（601），所述第一滑动导向件（601）共设置有两组，两组第一滑动导向件（601）分别固定连接在第一摆臂（6）的两侧，第一滑动座（7）通过第一滑动导向件（601）与第一摆臂（6）滑动连接。

3.如权利要求2所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第一滑动导向件（601）为表面镀铬的圆轨结构。

4.如权利要求2所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第一滑动传动组件还包括有：

第一滑动齿条（602），所述第一滑动齿条（602）固定连接在第一摆臂（6）的中部；

第一滑动驱动件（8），所述第一滑动驱动件（8）固定连接在第一滑动座（7）的端面；

第一滑动齿轮（801），所述第一滑动齿轮（801）同轴固定连接在第一滑动驱动件（8）的转轴上，第一滑动齿条（602）与第一滑动齿轮（801）啮合共同构成齿轮齿条传动机构。

5.如权利要求1所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第二转动传动组件包括有：

第二摆动从动齿轮（701），所述第二摆动从动齿轮（701）同轴固定连接在第一滑动座（7）与转轴上；

第二摆动驱动件（11），所述第二摆动驱动件（11）固定连接在第二滑动座（9）的端面上；

第二摆动主动齿轮（1101），所述第二摆动主动齿轮（1101）同轴固定连接在第二摆动驱动件（11）的转轴端部，第二摆动主动齿轮（1101）与第二摆动从动齿轮（701）啮合共同构成齿轮传动机构。

6.如权利要求1所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第二滑动传动组件包括有：

第二导向件（1201），所述第二导向件（1201）共设置有两组，两组第二导向件（1201）分别固定连接在第二摆臂（12）的两侧，第二滑动座（9）通过第二导向件（1201）与第二摆臂（12）滑动连接。

7.如权利要求6所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第二导向件（1201）为表面镀铬的圆轨结构。

8.如权利要求6所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述第二滑动传动组件还包括有：

第二滑动齿条（1202），所述第二滑动齿条（1202）固定连接在第二摆臂（12）的中部；

第二滑动驱动件（10），所述第二滑动驱动件（10）固定连接在第二滑动座（9）的端部；

第二滑动齿轮（1001），所述第二滑动齿轮（1001）同轴固定连接在第二滑动驱动件（10）的转轴端部，第二滑动齿轮（1001）与第二滑动齿条（1202）啮合共同构成齿轮齿条传动机构。

9.如权利要求1所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述焊接头座摆动传动组件包括有：

焊接头摆动驱动件（13），所述焊接头摆动驱动件（13）固定连接在焊接头摆动座（16）的后方；

焊接头摆动蜗杆（1301），所述焊接头摆动蜗杆（1301）同轴固定连接在焊接头摆动驱动件（13）的转轴端部；

焊接头摆动蜗轮（1203），所述焊接头摆动蜗轮（1203）同轴固定连接在第二摆臂（12）的转轴端部，焊接头摆动蜗杆（1301）与焊接头摆动蜗轮（1203）啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构。

10.如权利要求1所述一种三维五轴激光精密智能焊接机器人，其特征在于：所述焊接头旋转传动组件包括有：

焊接头旋转驱动件（14），所述焊接头旋转驱动件（14）固定连接在焊接头摆动座（16）的侧面；

焊接头旋转蜗杆（1401），所述焊接头旋转蜗杆（1401）同轴固定连接在焊接头旋转驱动件（14）的转轴端部；

焊接头旋转蜗轮（1501），所述焊接头旋转蜗轮（1501）同轴固定连接在焊接头组件（15）的中部，焊接头旋转蜗杆（1401）与焊接头旋转蜗轮（1501）啮合共同构成蜗轮蜗杆传动机构。