一种平板点焊机的上电极机械臂的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种平板点焊机的上电极机械臂，上电极机械臂包括：上电极大臂、上电极小臂和末端装有上电极的焊头部分；控制上电极大臂、上电极小臂和焊头部分上下移动和转动的控制装置；上电极大臂两端分别装有驱动其绕升降滑座和上电极小臂一端转动电机，上电极小臂两端分别装有驱动其在竖直平面内旋转电机和驱动焊头部分摆动电机。本发明有益效果是：本发明由控制装置控制电机驱动各旋转关节动作，上电极摆角定位精准使焊头部分的上电极沿竖直方向偏转，能完成对钣金折弯后边角处和结构复杂零件的焊接，提高生产效率；具有结构简单，操作者不用手持上电极机械臂，利用遥控装置驱动上电极焊接，避免焊接火花给操作者带来伤害。
【专利说明】一种平板点焊机的上电极机械臂
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种平板点焊机，特别涉及的是一种平板点焊机的上电极机械 臂。
【背景技术】
[0002] 现有技术平板点焊机中的上电极机械臂包括：上电极大臂、上电极小臂和焊头部 分，焊头部分末端装有坚直方向的气缸和上电极；上电极大臂一端底部铰接在升降滑座一 端，升降滑座另一端滑配在立柱上，立柱垂直设置在底座上；上电极大臂另一端底部铰接在 上电极小臂一端，上电极小臂另一端安装有焊头部分。
[0003] 上述现有技术的平板点焊机存在如下缺陷：首先，现有技术的上电极机械臂有两 个在水平面内旋转关节，即位于上电极大臂与升降滑座之间和上电极大臂与上电极小臂之 间，因此，现有技术平板点焊机只适应焊接平整的钣金零件，当钣金零件经折弯成箱体后再 进行焊接，则坚直方向的上电极便不能对钣金零件边角处或折弯后的翻边处的焊点进行焊 接，当遇到折弯后成箱体的钣金零件需要焊接边角处时，则需要选择弯形的焊头伸到钣金 零件折弯后的边角处进行焊接，上述现有技术平板点焊机的上电极机械臂焊接零件有局限 性；其次，手动操作焊头部分的绝缘手柄进行定位和焊接时，由于焊头部分的气缸动作时产 生震动和冲击，会使已经对准的焊接点产生偏移，焊接过程中，操作者需要一直手持绝缘手 柄，焊接产生的火花极容易喷溅到操作者身上，存在随时给操作者带来伤害的危险。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在上电极大臂与升降滑座之 间、上电极大臂与上电极小臂之间、上电极小臂与焊头部分之间分别用伺服电机驱动不同 方向旋转，定位精准，适用异形钣金零件焊接的一种平板点焊机的上电极机械臂。
[0005] 解决上述技术问题的技术是：一种平板点焊机的上电极机械臂，所述上电极机械 臂包括：底座、上电极大臂、上电极小臂和末端装有上电极的焊头部分；控制上电极大臂、 上电极小臂和焊头部分上下移动和转动的控制装置；在所述底座上坚直设置有立柱，在立 柱上有移动驱动机构驱动升降滑座的另一端滑配在立柱上，升降滑座的一端上面铰接支撑 上电极大臂一端底部，在上电极大臂一端内装有第一关节电机，第一关节电机驱动上电极 大臂一端底部绕升降滑座一端在水平面内转动；所述上电极大臂另一端底部连接直角法兰 一端，直角法兰另一端铰接上电极小臂一端，在上电极大臂另一端内装有第二关节电机，第 二关节电机驱动直角法兰并带动上电极小臂一端绕上电极大臂另一端底部在水平面内转 动；在直角法兰另一端装有第三关节电机，第三关节电机输出轴连接上电极小臂一端，第三 关节电机驱动上电极小臂在与水平面垂直的坚直平面内旋转；所述上电极小臂另一端铰接 坚直设置的焊头部分，上电极小臂另一端内装有第四关节电机，第四关节电机驱动焊头部 分绕上电极小臂另一端摆动。
[0006] 优选方案是：所述移动驱动机构包括：设置在立柱右侧的升降电机，升降电机通 过带传动/链传动连接丝杠上端，丝杠通过两个丝杠支撑座铰接在立柱上；在立柱左侧设 置有导轨；在所述升降滑座另一端设置有丝杠螺母和导轨滑块，丝杠螺母配装在丝杠上，导 轨滑块滑配在导轨上；升降电机驱动升降滑座带动所述上电极大臂沿立柱上下移动。
[0007] 优选方案是：驱动上电极大臂一端底部绕升降滑座一端转动结构包括：第一关节 电机安装在上电极大臂一端上部，上电极大臂一端下部连接第一关节减速机的壳体；第一 关节电机输出轴连接第一关节减速机输入端，第一关节减速机的输出轴连接升降滑座一 端。
[0008] 优选方案是：驱动上电极小臂一端绕上电极大臂另一端转动结构包括：第二关节 电机安装于上电极大臂另一端上部，上电极大臂另一端下部连接第二关节减速机的壳体； 第二关节电机输出轴连接第二关节减速机输入端，第二关节减速机的输出轴通过第二关节 法兰连接直角法兰一端，直角法兰另一端连接上电极小臂一端。
[0009] 优选方案是：第三关节电机驱动上电极小臂在坚直平面内旋转的结构包括：直角 法兰另一端连接第三关节轴承座一端，第三关节轴承座另一端通过轴承铰接设置在上电极 小臂一端的第三关节转动体，第三关节转动体一端装有第三关节从动轮，第三关节转动体 通过轴承铰接在第三关节轴承座内孔中，第三关节同步带套装在第三关节从动轮和第三关 节主动轮上，第三关节主动轮安装于第三关节电机输出轴上，第三关节电机通过第三关节 电机板安装在直角法兰侧面上；第三关节转动体另一端两侧分别连接第四关节第一固定板 和第四关节第二固定板，第四关节第一固定板和第四关节第二固定板设置在上电极小臂两 侧。
[0010] 优选方案是：所述第四关节电机驱动焊头部分绕上电极小臂另一端摆动的结构包 括：位于上电极小臂两侧的第四关节第一固定板和第四关节第二固定板之间设置有第四关 节电机和气缸安装板；气缸安装板两端分别有气缸板第一支撑轴和气缸板第二支撑轴；气 缸板第一支撑轴和气缸板第二支撑轴分别通过轴承铰接在第四关节第一固定板和第四关 节第二固定板上；在气缸板第一支撑轴端部装有第四关节从动轮，第四关节同步带套装在 第四关节从动轮和第四关节主动轮上，第四关节主动轮装在第四关节电机输出轴上；第一 扣盖和第二扣盖分别扣在第四关节第一固定板和第四关节第二固定板外侧。
[0011] 优选方案是：所述焊头部分包括：气缸、与上电极导线连接的上电极座和上电极； 所述气缸装在气缸安装板上，位于气缸两侧的气缸安装板上分别设置有安装导套的一对通 孔，两根导柱滑配在所述导套内孔中，两根导柱下端均固定在一块连接气缸杆的导柱安装 板的一个侧面上并随气缸杆移动；导柱安装板另一个侧面上绝缘连接上电极座一端，上电 极座另一端连接上电极。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明克服现有技术的缺陷，本发明由控制装置控制伺服 电机驱动各旋转关节的动作，上电极摆角定位精准；本发明上电极机械臂有五个自由度，使 得焊头部分的上电极可以沿坚直方向偏转，能完成对钣金折弯后边角处和结构复杂零件的 焊接，避免再次更换焊头或选择其它的弯头，提高生产效率；本发明具有结构简单，操作者 不用手持上电极机械臂，利用遥控装置驱动上电极焊接，避免焊接火花给操作者带来伤害。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明主视图，图中显示上电极机械臂由多个关节组成的结构图；
[0014] 图2是图1中的剖视图；
[0015] 图3是图1中G-G剖视图；
[0016] 图4是图1中F-F剖视图；
[0017] 图5是本发明立体图。
[0018]《附图中序号说明》
[0019] 1 :底座；3 :立柱（H型钢）；4 :升降电机；5 :升降电机安装板；6 :升降电机主动轮； 7 :升降电机同步带；8 :升降电机从动轮；9 :丝杠支撑座；10 :丝杠；11 :丝杠螺母；12 :导 轨；13 :导轨滑块；14 :升降滑座；15 :第一关节减速机；
[0020] 16 :上电极大臂；17 :第一关节电机；18 :第二关节电机；19 :第二关节减速机；20 : 第二关节法兰；21 :直角法兰；22 :第三关节轴承座；23 :第三关节转盘轴承；24 :第三关节 转动体；25 :第四关节第一固定板；25a :第四关节第二固定板；26 :第三关节从动轮；27 :第 三关节同步带；28 :第三关节主动轮；29 :第三关节电机；30 :第三关节电机板；31 :第三关 节滚珠轴承；
[0021] 32 :第四关节电机；33 :第四关节主动轮；34 :第四关节同步带；35 :第四关节从动 轮；36 :气缸板第一支撑轴；37 :第四关节转盘轴承；38 :气缸安装板；39 :气缸板第二支撑 轴；40 :气缸；40a :气缸杆；41 :导套；42 :导柱；43 :导柱安装板；44 :上电极座；45 :上电极 导线；46 :第四关节滚柱轴承；47 :上电极；48 :第一扣盖；48a :第二扣盖；49 :下电极；50 : 上电极小臂；51:焊头部分；
[0022] L1 :上电极大臂长度；L2 :上电极小臂长度；X :水平横向轴；Y :水平纵向轴；Z :垂 直于水平面的坚直轴。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明的实施例进一步详述。
[0024] 本发明提供一种平板点焊机的上电极机械臂，平板点焊机包括：底座1 ;位于底座 1内的变压器（图未示），变压器输出端的一极连接上电极47,变压器输出端的另一极连接 下电极49,下电极49与底座1绝缘连接并位于底座1上，形成点焊机的工作台。
[0025] 所述上电极机械臂包括：底座1、上电极大臂16、上电极小臂50和末端装有上电极 47的焊头部分51 ;控制上电极大臂16、上电极小臂50和焊头部分51上下移动和转动的控 制装置。
[0026] 如图1、图2所示，在所述底座1上坚直设置有立柱3,在立柱3上有移动驱动机构 驱动升降滑座14的另一端滑配在立柱3上，升降滑座14的一端上面铰接支撑上电极大臂 16 -端底部，在上电极大臂16 -端内装有第一关节电机17,第一关节电机17驱动上电极 大臂16 -端底部绕升降滑座14 一端在水平面内转动。
[0027] 所述上电极大臂16另一端底部连接直角法兰21 -端，直角法兰21另一端铰接上 电极小臂50 -端，在上电极大臂16另一端内装有第二关节电机18,第二关节电机18驱动 直角法兰21并带动上电极小臂50 -端绕上电极大臂16另一端底部在水平面内转动；
[0028] 在直角法兰21另一端装有第三关节电机29,第三关节电机29输出轴连接上电极 小臂50 -端，第三关节电机29驱动上电极小臂50在与水平面垂直的坚直平面内旋转；
[0029] 所述上电极小臂50另一端铰接坚直设置的焊头部分51，上电极小臂50另一端内 装有第四关节电机32,第四关节电机32驱动焊头部分51绕上电极小臂50另一端摆动。
[0030] 如图1图2所示，所述移动驱动机构包括：设置在立柱3右侧的升降电机4,升降 电机4通过带传动/链传动连接丝杠10上端，丝杠10通过两个丝杠支撑座9铰接在立柱3 上；在立柱3左侧设置有导轨12 ;在所述升降滑座14另一端设置有丝杠螺母11和导轨滑 块13,丝杠螺母11配装在丝杠10上，导轨滑块13滑配在导轨12上。升降电机4驱动升降 滑座14带动所述上电极大臂16、上电极小臂50和焊头部分51沿立柱3上下移动。
[0031] 更具体的说，本发明中涉及的电机选用伺服电机，由控制装置（图未示）控制伺服 电机驱动上电极机械臂各旋转部位（也称旋转关节）动作。
[0032] 本发明的升降电机4通过升降电机安装板5安装于Η型钢立柱3的右侧，升降电 机4输出轴连接升降电机主动轮6,升降电机同步带7套装在升降电机主动轮6和升降电机 从动轮8上，升降电机从动轮8安装在丝杠10上端连接。
[0033] 驱动上电极大臂16 -端底部绕升降滑座14 一端转动结构包括：第一关节电机17 安装在上电极大臂16 -端上部，上电极大臂16 -端下部连接第一关节减速机15的壳体； 第一关节电机17输出轴连接第一关节减速机15输入端，第一关节减速机15的输出轴连接 升降滑座14 一端。
[0034] 第一关节减速机15选用机器人专用减速机，为外购件，也称RV减速机，型号为 RV320E ;RV320E型号减速机旋转方向和减速比有多种组合，第一关节减速机15选用"输出 轴固定，输入齿轮轴输入，壳体输出"的组合方式，即第一关节减速机15输出轴固定，第一关 节减速机15输入轴被第一关节电机17输出轴驱动旋转，第一关节减速机15壳体旋转。
[0035] 当第一关节电机17输出轴驱动第一关节减速机15输入端旋转工作时，第一关节 减速机15的输出端连接升降滑座14不转动，第一关节减速机15的壳体转动带动上电极大 臂16、上电极小臂50和上电极47在水平横向轴X和水平纵向轴Y组成的水平面内转动，即 上电极47以上电极小臂长度L2加上上电极大臂长度L1为半径绕升降滑座14在水平面内 转动。
[0036] 如图1、图2所示，驱动上电极小臂50 -端绕上电极大臂16另一端转动结构包括： 第二关节电机18安装于上电极大臂16另一端上部，上电极大臂16另一端下部连接第二关 节减速机19的壳体；第二关节电机18输出轴连接第二关节减速机19输入端，第二关节减 速机19的输出轴通过第二关节法兰20连接直角法兰21 -端，直角法兰21另一端连接上 电极小臂50 -端。
[0037] 第二关节电机18转动驱动第二关节减速机19输出端带动直角法兰21转动，也带 动上电极小臂50在水平横向轴X和水平纵向轴Y组成的水平面内转动。
[0038] 如图3所示，第三关节电机29驱动上电极小臂50在坚直平面内旋转，即上电极小 臂50在垂直于第三关节轴承安装座22轴线的平面内旋转。
[0039] 所述上电极小臂50在坚直平面内旋转的结构包括：直角法兰21另一端连接第三 关节轴承座22 -端，第三关节轴承座22另一端通过第三关节转盘轴承23铰接设置在上电 极小臂50 -端的第三关节转动体24,第三关节转动体24的一端装有第三关节从动轮26， 第三关节转动体24通过第三关节滚珠轴承31铰接在第三关节轴承座22内孔中，第三关节 同步带27套装在第三关节从动轮26和第三关节主动轮28上，第三关节主动轮28安装于 第三关节电机29输出轴上，第三关节电机29过第三关节电机板30安装在直角法兰21侧 面上；第三关节转动体24另一端两侧分别通过螺钉连接第四关节第一固定板25和第四关 节第二固定板25a，第四关节第一固定板25和第四关节第二固定板25a设置在上电极小臂 50两侧。
[0040] 如图1至图4所示，所述第四关节电机32驱动焊头部分51绕上电极小臂50另一 端摆动的结构包括：位于上电极小臂50两侧的第四关节第一固定板25和第四关节第二固 定板25a之间设置有第四关节电机32和气缸安装板38 ;气缸安装板38两端分别有气缸板 第一支撑轴36和气缸板第二支撑轴39 ;气缸板第一支撑轴36和气缸板第二支撑轴39分 别通过第四关节转盘轴承37和第四关节滚柱轴承46铰接在第四关节第一固定板25和第 四关节第二固定板25a上。
[0041] 在气缸板第一支撑轴36端部装有第四关节从动轮35,第四关节同步带34套装在 第四关节从动轮35和第四关节主动轮33上，第四关节主动轮33装在第四关节电机32输 出轴上；第一扣盖48和第二扣盖48a分别扣在第四关节第一固定板25和第四关节第二固 定板25a外侧。
[0042] 所述焊头部分51包括：气缸40、与上电极导线45连接的上电极座44和上电极47。
[0043] 所述气缸40装在气缸安装板38上，位于气缸40两侧的气缸安装板38上分别设 置有安装导套41的一对通孔，两根导柱42滑配在所述导套41内孔中，两根导柱42下端均 固定在一块连接气缸杆40a的导柱安装板43的一个侧面上并随气缸杆40a移动；导柱安装 板43另一个侧面上绝缘连接上电极座44 一端，上电极座44另一端连接上电极47。
【权利要求】
1. 一种平板点焊机的上电极机械臂，所述上电极机械臂包括：底座（1)、上电极大臂 (16)、上电极小臂（50)和末端装有上电极（47)的焊头部分（51);控制上电极大臂（16)、上 电极小臂（50)和焊头部分（51)上下移动和转动的控制装置； 在所述底座（1)上坚直设置有立柱（3)，在立柱（3)上有移动驱动机构驱动升降滑座 (14)的另一端滑配在立柱（3)上，升降滑座（14)的一端上面铰接支撑上电极大臂（16) - 端底部，在上电极大臂（16) -端内装有第一关节电机（17)，第一关节电机（17)驱动上电极 大臂（16) -端底部绕升降滑座（14) 一端在水平面内转动； 所述上电极大臂（16)另一端底部连接直角法兰（21) -端，直角法兰（21)另一端铰接 上电极小臂（50) -端，在上电极大臂（16)另一端内装有第二关节电机（18)，第二关节电机 (18)驱动直角法兰（21)并带动上电极小臂（50) -端绕上电极大臂（16)另一端底部在水 平面内转动； 在直角法兰（21)另一端装有第三关节电机（29)，第三关节电机（29)输出轴连接上电 极小臂（50) -端，第三关节电机（29)驱动上电极小臂（50)在与水平面垂直的坚直平面内 旋转； 所述上电极小臂（50)另一端铰接坚直设置的焊头部分（51)，上电极小臂（50)另一端 内装有第四关节电机（32)，第四关节电机（32)驱动焊头部分（51)绕上电极小臂（50)另一 端摆动。
2. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，所述移动 驱动机构包括：设置在立柱（3)右侧的升降电机（4)，升降电机（4)通过带传动/链传动连 接丝杠（10)上端，丝杠（10)通过两个丝杠支撑座（9)铰接在立柱（3)上；在立柱（3)左侧 设置有导轨（12);在所述升降滑座（14)另一端设置有丝杠螺母（11)和导轨滑块（13)，丝 杠螺母（11)配装在丝杠（10)上，导轨滑块（13)滑配在导轨（12)上；升降电机（4)驱动升 降滑座（14)带动所述上电极大臂（16)沿立柱（3)上下移动。
3. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，驱动上电 极大臂（16) -端底部绕升降滑座（14) 一端转动结构包括：第一关节电机（17)安装在上电 极大臂（16) -端上部，上电极大臂（16) -端下部连接第一关节减速机（15)的壳体；第一 关节电机（17)输出轴连接第一关节减速机（15)输入端，第一关节减速机（15)的输出轴连 接升降滑座（14) 一端。
4. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，驱动上电 极小臂（50) -端绕上电极大臂（16)另一端转动结构包括：第二关节电机（18)安装于上电 极大臂（16)另一端上部，上电极大臂（16)另一端下部连接第二关节减速机（19)的壳体； 第二关节电机（18)输出轴连接第二关节减速机（19)输入端，第二关节减速机（19)的输出 轴通过第二关节法兰（20)连接直角法兰（21) -端，直角法兰（21)另一端连接上电极小臂 (50) 一端。
5. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，第三关节 电机（29)驱动上电极小臂（50)在坚直平面内旋转的结构包括：直角法兰（21)另一端连接 第三关节轴承座（22) -端，第三关节轴承座（22)另一端通过轴承铰接设置在上电极小臂 (50) -端的第三关节转动体（24)，第三关节转动体（24) -端装有第三关节从动轮（26)，第 三关节转动体（24)通过轴承铰接在第三关节轴承座（22)内孔中，第三关节同步带（27)套 装在第三关节从动轮（26)和第三关节主动轮（28)上，第三关节主动轮（28)安装于第三关 节电机（29)输出轴上，第三关节电机（29)通过第三关节电机板（30)安装在直角法兰（21) 侧面上；第三关节转动体（24)另一端两侧分别连接第四关节第一固定板（25)和第四关节 第二固定板（25a)，第四关节第一固定板（25)和第四关节第二固定板（25a)设置在上电极 小臂（50)两侧。
6. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，所述第四 关节电机（32)驱动焊头部分（51)绕上电极小臂（50)另一端摆动的结构包括：位于上电极 小臂（50)两侧的第四关节第一固定板（25)和第四关节第二固定板（25a)之间设置有第四 关节电机（32)和气缸安装板（38);气缸安装板（38)两端分别有气缸板第一支撑轴（36) 和气缸板第二支撑轴（39);气缸板第一支撑轴（36)和气缸板第二支撑轴（39)分别通过轴 承铰接在第四关节第一固定板（25)和第四关节第二固定板（25a)上；在气缸板第一支撑 轴（36)端部装有第四关节从动轮（35)，第四关节同步带（34)套装在第四关节从动轮（35) 和第四关节主动轮（33)上，第四关节主动轮（33)装在第四关节电机（32)输出轴上；第一 扣盖（48)和第二扣盖（48a)分别扣在第四关节第一固定板（25)和第四关节第二固定板 (25a)外侧。
7. 根据权利要求1中所述的一种平板点焊机的上电极机械臂，其特征在于，所述焊头 部分（51)包括：气缸（40)、与上电极导线（45)连接的上电极座（44)和上电极（47);所述 气缸（40)装在气缸安装板（38)上，位于气缸（40)两侧的气缸安装板（38)上分别设置有 安装导套（41)的一对通孔，两根导柱（42)滑配在所述导套（41)内孔中，两根导柱（42)下 端均固定在一块连接气缸杆（40a)的导柱安装板（43)的一个侧面上并随气缸杆（40a)移 动；导柱安装板（43)另一个侧面上绝缘连接上电极座（44) 一端，上电极座（44)另一端连 接上电极（47)。
【文档编号】B23K11/11GK104096960SQ201410310497
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】陈振生 申请人:天津市科华焊接设备有限公司