CN117324869B - 一种自动化电力施工焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化电力施工焊接机器人，涉及电力焊接施工技术领域，包括：机架；两个相对布置的定位单元，每个定位单元包括定位板、滑动件、容置板以及锁定组件；竖轴，其相对机架转动且竖向滑动布置，竖轴在竖直方向上的投影位于两个定位单元之间的中间位置；升降机构，其动力输出端上升的行程中依次具有：驱使竖轴仅上升的第一行程，以及驱使竖轴上升且转动的第二行程；联动组件，其接受竖轴上升的驱动以使两个定位单元同步上升，且接受竖轴的转动驱动以使两个定位单元的容置板逆向同步滑动，使得两个容置板上的工件相对接；机械手焊枪，其用于对两个相对接的工件的对接缝进行焊接。

Description

一种自动化电力施工焊接机器人

技术领域

本发明涉及电力焊接施工技术领域，具体为一种自动化电力施工焊接机器人。

背景技术

电力施工中需要对电线铁塔、架线搭架等进行焊接操作，尤其是对角钢、H型钢等钢材进行拼连焊接，提高边材的材料利用率。焊接机器人通常主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成，而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。

公开号为CN215432265U，名称为“一种具有定位固定功能的工业用智能焊接机器人”的专利，其包括焊接台和连接部，连接部的下表面固定安装有焊接机器人本体，焊接台的表面固定设有移动定位机构，焊接台的表面还固定设有夹持机构；夹持机构包括有固定板，固定板的下表面和焊接台的上表面固定连接，两组固定板的相对侧均开设有导向槽，两组导向槽的表面均对称滑动连接有导向块，两组导向块之间螺纹转动连接有双头螺杆，双头螺杆和固定板转动连接，两组导向块之间固定连接有夹持板，夹持板的下表面和焊接台的上表面活动接触。其通过旋钮转动手柄，转动手柄带动双头螺杆转动，双头螺杆使两组导向块沿着导向槽的表面相向移动，导向块带动夹持板和防滑垫相向移动，当两组防滑垫的侧面与两组钢件的外壁紧密接触并将两组待焊接的钢件夹紧后再停止旋钮转动手柄，从而完成了待焊接的两组钢件的夹持，进而有效的提高了后续钢件焊接时的稳定性。

诸如上述专利的现有技术中，虽然能够对钢件进行稳定夹持，但也存在一些不足之处，其一是夹持过程需要依赖人工手动操作，不够自动化，其二是两个钢件进行对接的对接缝位置需要通过人工调整，使对接缝位于焊枪的正下方，不同的钢件的长度有差异时，还需调整不同钢件的夹持位置，致使对接缝与焊架对准精度不高，影响焊接效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化电力施工焊接机器人，以解决上述现有技术中的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动化电力施工焊接机器人，包括：机架；两个相对布置的定位单元，每个所述定位单元包括定位板、滑动件、容置板以及锁定组件，所述定位板固定连接在机架上，所述滑动件水平滑动设置在机架上，所述容置板竖向滑动设置在滑动件上，所述锁定组件用于使待焊接的工件与定位板抵接并且将工件锁定在容置板；竖轴，其相对机架转动且竖向滑动布置，竖轴在竖直方向上的投影位于两个定位单元之间的中间位置；升降机构，其动力输出端上升的行程中依次具有：驱使所述竖轴仅上升的第一行程，以及驱使所述竖轴上升且转动的第二行程；联动组件，其接受竖轴上升的驱动以使两个定位单元同步上升，且接受竖轴的转动驱动以使两个定位单元的容置板逆向同步滑动，使得两个容置板上的工件相对接；机械手焊枪，其用于对两个相对接的工件的对接缝进行焊接。

进一步地，所述联动组件包括：转杆，其中部转动连接在竖轴上；两个连杆，其一端与转杆的两端一一对应地转动连接，另一端与两容置板一一对应的转动连接；蜗轮，其同轴固定连接在竖轴上；蜗杆，其通过支杆转动连接在所述动力输出端上，蜗杆与蜗轮啮合；齿轮，其同轴固定连接在蜗杆上；齿条，其固定连接在机架上，在第二行程中齿条与齿轮啮合配合。

进一步地，所述升降机构包括固定安装在机架上的液压缸，所述动力输出端与竖轴底部转动连接。

进一步地，所述滑动件包括竖杆和滑块，竖杆与滑块固定连接，滑块滑动连接在机架上，容置板滑动设置在竖杆上。

进一步地，所述锁定组件包括：固定侧板，其固定连接在容置板的一侧；活动侧板，其弹性铰接在容置板的相对另一侧；限位板，其沿容置板的长度方向移动设置在容置板上；弹性伸缩杆，其一端通过支架与容置板固定连接，另一端与限位板固定连接；压紧板，其竖向滑动设置在滑动件上，压紧板位于容置板的上方；弹性件，其弹力向下作用于压紧板上；抵接杆，其固定连接在压紧板上，压紧板下移的行程中具有一使的抵接板与机架抵接的最低工位，在最低工位时，挤压板与容置板之间的间距大于工件的厚度。

进一步地，弹性件包括压簧，压簧的上端与螺接在滑动件顶部的螺母抵接，下端与压紧板抵接。

进一步地，所述压紧板、限位板以及固定侧板的内侧均设有引导斜坡。

在上述技术方案中，本发明提供的一种自动化电力施工焊接机器人，两个待焊接的工件分别放置到两个定位单元的容置板上，锁定组件使工件与定位板抵接并且将工件锁定在对应的容置板上，然后升降机构上升两个行程，在第一行程驱使竖轴仅上升，上升的竖轴驱使两个定位单元及工件同步上升，两个挡位单元的容置板及工件的运动到高于定位板，在第二行程驱使竖轴上升且转动，上升且转动的竖轴驱使两个定位单元的容置板及工件逆向同步滑动合拢，使得两个容置板上的工件相对接，此时两个工件的对接缝位于两定位板之间的中线上，即与机械手焊枪的焊枪头完全对准，并且在每一个焊接周期，不同工件的对接缝始终处于同一个位置，几乎不存在误差，大幅提高了焊接精度和焊接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-3为本发明实施例提供的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定位单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的联动组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的装载工件时的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；2、定位单元；2.1、定位板；2.2、滑动件；2.3、容置板；2.4、锁定组件；2.41、固定侧板；2.42、活动侧板；2.43、限位板；2.44、弹性伸缩杆；2.45、压紧板；2.46、弹性件；2.47、抵接杆；3、竖轴；4、升降机构；4.1、动力输出端；5、联动组件；5.1、转杆；5.2、连杆；5.3、蜗轮；5.4、蜗杆；5.5、支杆；5.6、齿轮；5.7、齿条；6、机械手焊枪。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参阅图1-6，本发明实施例提供的一种自动化电力施工焊接机器人，包括机架1、两个定位单元2、竖轴3、升降机构4、联动组件5以及机械手焊枪6，其中，两个定位单元2在机架1上相对布置，每个定位单元2包括定位板2.1、滑动件2.2、容置板2.3以及锁定组件2.4，定位板2.1固定连接在机架1上，滑动件2.2水平滑动设置在机架1上，容置板2.3竖向滑动设置在滑动件2.2上，具体的，滑动件2.2包括竖杆和滑块，竖杆与滑块固定连接，滑块滑动连接在机架1上，容置板2.3滑动设置在竖杆上，滑动件2.2的数量可设置有多组，锁定组件2.4用于使待焊接的工件与定位板2.1抵接并且将工件锁定在容置板2.3；竖轴3相对机架1转动且竖向滑动布置，竖轴3在竖直方向上的投影位于两个定位单元2之间的中间位置；升降机构4的动力输出端4.1上升的行程中依次具有：驱使竖轴3仅上升的第一行程，以及驱使竖轴3上升且转动的第二行程；优选的，升降机构4包括固定安装在机架1上的液压缸，液压缸的液压杆的开放端即为动力输出端4.1，动力输出端4.1与竖轴3底部转动连接，进一步地，液压缸能够被电动推杆、气缸等能够输出直线往复运动的装置替代；联动组件5接受竖轴3上升的驱动以使两个定位单元2同步上升，且接受竖轴3的转动驱动以使两个定位单元2的容置板2.3逆向同步滑动，使得两个容置板2.3上的工件相对接；机械手焊枪6固定设置或移动设置在机架1上，用于对两个相对接的工件的对接缝进行焊接，机械手焊枪6可采用现有技术实现，对其具体结构此处不赘述。

在上述技术方案中，本发明提供的一种自动化电力施工焊接机器人，两个待焊接的工件分别放置到两个定位单元2的容置板2.3上，锁定组件2.4使工件与定位板2.1抵接并且将工件锁定在对应的容置板2.3上，然后升降机构4上升两个行程，在第一行程驱使竖轴3仅上升，上升的竖轴3驱使两个定位单元2及工件同步上升，两个挡位单元的容置板2.3及工件的运动到高于定位板2.1，在第二行程驱使竖轴3上升且转动，上升且转动的竖轴3驱使两个定位单元2的容置板2.3及工件逆向同步滑动合拢，使得两个容置板2.3上的工件相对接，此时两个工件的对接缝位于两定位板2.1之间的中线上，即与机械手焊枪6的焊枪头完全对准，并且在每一个焊接周期，不同工件的对接缝始终处于同一个位置，几乎不存在误差，大幅提高了焊接精度和焊接效果。

作为本发明优选的技术方案，联动组件5包括转杆5.1、两个连杆5.2、蜗轮5.3、蜗杆5.4、齿轮5.6以及齿轮5.6，其中，转杆5.1的中部转动连接在竖轴3上；两个连杆5.2的一端与转杆5.1的两端一一对应地转动连接，另一端与两容置板2.3一一对应的转动连接，即其中一个连杆5.2的一端与转杆5.1的一端转动连接，另一端与其中一容置板2.3转动连接，另一连杆5.2的一端与转杆5.1的另一端转动连接，另一端与另一容置板2.3转动连接；蜗轮5.3同轴固定连接在竖轴3上，即蜗轮5.3能够与竖轴3同步上升和同步转动；蜗杆5.4通过支杆5.5转动连接在动力输出端4.1上，蜗杆5.4与蜗轮5.3啮合，蜗杆5.4的导程角小于蜗轮5.3轮齿间的当量摩擦角，即只能蜗杆5.4带动蜗轮5.3转动，而不能由蜗轮5.3带动蜗杆5.4转动，实现了反向自锁的效果；齿轮5.6同轴固定连接在蜗杆5.4上；齿条5.7固定连接在机架1上，在第一行程中，齿轮5.6不与齿条5.7啮合配合，在第二行程中齿条5.7与齿轮5.6啮合配合。

在上述技术方案中，在第一行程中，升降机构4的动力输出端4.1驱使竖轴3上升，使得支杆5.5、蜗杆5.4、齿轮5.6、蜗轮5.3、转杆5.1、两连杆5.2、两定位单元2的容置板2.3、锁定组件2.4及工件同步上升，使两容置板2.3的底部高于定位板2.1的顶部，此时第一行程结束且第二行程开始，齿轮5.6刚好与齿条5.7开始啮合，随着第二行程进行，升降机构4的动力输出端4.1继续驱使竖轴3上升，同时，由于齿轮5.6与齿条5.7啮合配合，使得齿轮5.6转动，齿轮5.6带动蜗杆5.4转动，蜗杆5.4带动蜗轮5.3转动，从而蜗轮5.3带动竖轴3转动，即实现了竖轴3边上升边转动，竖轴3的转动带动转杆5.1转动，转杆5.1通过两连杆5.2带动两定位单元2的滑动件2.2、容置板2.3及工件滑动合拢，从而实现了两个待焊接工件的对接，对接缝位于两定位板2.1之间的中线上，即对接缝与机械手焊枪6对准。

作为本发明进一步优选的技术方案，锁定组件2.4包括固定侧板2.41、活动侧板2.42、限位板2.43、弹性伸缩杆2.44、压紧板2.45、弹性件2.46以及抵接杆2.47，其中，固定侧板2.41固定连接在容置板2.3的一侧，活动侧板2.42弹性铰接在容置板2.3的相对另一侧，具体为活动侧板2.42与容置板2.3之间的铰接轴上活动套设有扭簧，扭簧的一端与活动侧板2.42固定连接，另一端与容置板2.3固定连接；限位板2.43沿容置板2.3的长度方向移动设置在容置板2.3上；弹性伸缩杆2.44的一端通过支架与容置板2.3固定连接，另一端与限位板2.43固定连接；压紧板2.45竖向滑动设置在滑动件2.2上，压紧板2.45位于容置板2.3的上方；弹性件2.46的弹力向下作用于压紧板2.45上，具体的，弹性件2.46包括活动套设在滑动件2.2上的压簧，压簧的上端与螺接在滑动件2.2顶部的螺母抵接，下端与压紧板2.45抵接；抵接杆2.47固定连接在压紧板2.45上，压紧板2.45下移的行程中具有一使的抵接板与机架1抵接的最低工位，在最低工位时，挤压板与容置板2.3之间的间距大于工件的厚度；压紧板2.45、限位板2.43以及固定侧板2.41的内侧均设有引导斜坡，能够便于将工件放置到容置板2.3上。

在上述技术方案中，通过引导斜坡将工件压入到容置板2.3上，弹性伸缩杆2.44的弹力作用于限位板2.43上，限位板2.43将工件抵紧到对应的定位板2.1上，在第一行程中，升降机构4的动力输出端4.1驱使竖轴3上升，使得两定位单元2的容置板2.3、工件、锁定组件2.4的限位板2.43、固定侧板2.41及活动侧板2.42同步上升，即容置板2.3带动工件上移向压紧板2.45靠近并挤压压紧板2.45，使得弹性件2.46进一步发生弹性形变，从而将工件夹紧在容置板2.3与压紧板2.45之间，这样在第一行程末期，即使工件脱离了与定位板2.1的抵接，弹性伸缩杆2.44的弹力也无法克服弹性件2.46的弹力使工件相对容置板2.3发生位移，从而确保第二行程末期时两个定位单元2上的工件的对接精度。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，包括：

机架；

两个相对布置的定位单元，每个所述定位单元包括定位板、滑动件、容置板以及锁定组件，所述定位板固定连接在机架上，所述滑动件水平滑动设置在机架上，所述容置板竖向滑动设置在滑动件上，所述锁定组件用于使将待焊接的工件锁定在容置板上并且工件与定位板抵接；

竖轴，其相对机架转动且竖向滑动布置，竖轴在竖直方向上的投影位于两个定位单元之间的中间位置；

升降机构，其动力输出端上升的行程中依次具有：驱使所述竖轴仅上升的第一行程，以及驱使所述竖轴上升且转动的第二行程；

联动组件，其接受竖轴上升的驱动以使两个定位单元同步上升，且接受竖轴的转动驱动以使两个定位单元的容置板逆向同步滑动，使得两个容置板上的工件相对接；

机械手焊枪，其用于对两个相对接的工件的对接缝进行焊接；

所述联动组件包括：

转杆，其中部转动连接在竖轴上；

两个连杆，其一端与转杆的两端一一对应地转动连接，另一端与两容置板一一对应的转动连接；

蜗轮，其同轴固定连接在竖轴上；

蜗杆，其通过支杆转动连接在所述动力输出端上，蜗杆与蜗轮啮合；

齿轮，其同轴固定连接在蜗杆上；

齿条，其固定连接在机架上，在第一行程中，齿轮不与齿条啮合配合，在第二行程中齿条与齿轮啮合配合。

2.根据权利要求1所述的一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，所述升降机构包括固定安装在机架上的液压缸，所述动力输出端与竖轴底部转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，所述滑动件包括竖杆和滑块，竖杆与滑块固定连接，滑块滑动连接在机架上，容置板滑动设置在竖杆上。

4.根据权利要求1所述的一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，所述锁定组件包括：

固定侧板，其固定连接在容置板的一侧；

活动侧板，其弹性铰接在容置板的相对另一侧；

限位板，其沿容置板的长度方向移动设置在容置板上；

弹性伸缩杆，其一端通过支架与容置板固定连接，另一端与限位板固定连接；

压紧板，其竖向滑动设置在滑动件上，压紧板位于容置板的上方；

弹性件，其弹力向下作用于压紧板上；

抵接杆，其固定连接在压紧板上，压紧板下移的行程中具有一使的抵接板与机架抵接的最低工位，在最低工位时，挤压板与容置板之间的间距大于工件的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，弹性件包括压簧，压簧的上端与螺接在滑动件顶部的螺母抵接，下端与压紧板抵接。

6.根据权利要求4所述的一种自动化电力施工焊接机器人，其特征在于，所述压紧板、限位板以及固定侧板的内侧均设有引导斜坡。