用于自动焊接的多自由度机械臂

本实用新型属于自动焊接和机械臂设计技术领域，具体涉及用于自动焊接的多自由度机械臂。

背景技术：

由于焊接具有密封性好、连接强度高、适应性强以及生产效率高等特点，且广泛应用于压力容器等大型设备和结构件的连接上。因此，焊接质量的好坏往往决定着一个零件的使用寿命和使用安全。焊接技术的发展经历了从弧焊、氧燃气焊、电阻焊，到埋弧焊、熔化极气体保护焊、药芯焊丝电弧焊，再到激光和电子束焊接的发展历程；在这个过程中研究者们不断探索焊接技术的改进，从人力到自动化。如今，在焊接技术中，人们通常使用机械臂来代替人工焊接，能够节省劳动力。

然而利用现有的机械臂进行焊接，往往只能进行单一角度的焊接，对于需要多角度焊接的复杂结构需要花费大量的时间进行焊接，降低了焊接效率，同时对于困难位置的焊接质量也无法保证。另外，受限于机械臂的自由度，现有用于焊接的机械臂的整体通用性也不高。

例如，申请号为cn201611185086.5的中国发明专利所述的一种焊接装置，尤其是一种焊接机的机械臂，包括立柱、固定臂、调整臂、焊接臂、连接板、角度调节装置、焊枪固定座和焊枪；所述固定臂的一端固定在立柱上，固定臂的另一端通过角度调整装置与调整臂的一端连接，所述调整臂的另一端通过角度调整装置与焊接臂的一端连接，所述焊接臂的另一端装有焊枪固定座，所述焊枪固定座上装有焊枪。虽然具有结构简单可靠、调整方便、适用范围广、成本低等优势，但是其缺点在于仅能将焊丝缓缓匀速输送到所述的焊枪头进行焊接，而不能实现出丝枪和焊枪进行同步移动，进而实现精准、高效的焊接目的。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中，使用现有的机械臂只能进行单一角度的焊接，对于需要多角度焊接的复杂结构需要花费大量的时间进行焊接，降低了焊接效率，通用性差，同时对于困难位置的焊接质量也无法保证的问题，提供了一种结构简单、技术门槛低、易于操作使用，能够实现多角度焊接，提高焊接效率的用于自动焊接的多自由度机械臂。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

用于自动焊接的多自由度机械臂，包括底座、设于底座上的竖直转轴、设于竖直转轴上的旋转底座、设于旋转底座上的水平转轴、设于水平转轴上的旋转臂、设于旋转臂末端上的连接转珠和设于连接转珠上的焊枪；所述底座与旋转底座通过竖直转轴连接；所述焊枪通过连接转珠与旋转臂连接，所述连接转珠用于实现焊枪的多自由度转动。

作为优选，所述焊枪包括焊枪喷嘴和钨针，所述钨针插入焊枪喷嘴内并固定。

作为优选，所述焊枪喷嘴内还设有保护气体，用于在焊接时同时喷出。

作为优选，所述焊枪喷嘴通过连接转珠与旋转臂连接。

作为优选，所述竖直转轴与底座的接触面以及竖直转轴与旋转底座的接触面均涂有润滑剂。

作为优选，所述旋转底座上还安装有用于控制用于自动焊接的多自由度机械臂运作的控制箱。

作为优选，所述旋转臂包括第一支撑臂、连接轴和第二支撑臂，所述第一支撑臂通过连接轴与第二支撑臂进行铰接，所述第一支撑臂与水平转轴连接，所述第二支撑臂与连接转珠连接。

作为优选，所述连接转珠的外形呈球体。

本实用新型与现有技术相比，有益效果是：(1)本实用新型弥补了传统机械臂的不足，使焊枪在连接转珠的作用下不再受自由度的限制，能够任意转动并实现多角度的焊接，大大提高了焊接效率，并且也为复杂结构工件的焊接提供了条件；(2)本实用新型结构简单、技术门槛低，易于操作使用。

附图说明

图1为本实用新型用于自动焊接的多自由度机械臂的一种结构示意图；

图2为本实用新型用于自动焊接的多自由度机械臂的一种局部结构示意图。

图中：底座1、竖直转轴2、旋转底座3、钨针4、焊枪喷嘴5、连接转珠6、旋转臂7、水平转轴8、控制箱9。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：

如图1所示的用于自动焊接的多自由度机械臂，包括底座1、设于底座上的竖直转轴2、设于竖直转轴上的旋转底座3、设于旋转底座上的水平转轴8、设于水平转轴上的旋转臂7、设于旋转臂末端上的连接转珠6和设于连接转珠上的焊枪；所述底座与旋转底座通过竖直转轴连接；所述焊枪通过连接转珠与旋转臂连接，所述连接转珠用于实现焊枪的多自由度转动。其中，旋转底座带动水平转轴用于控制焊枪的水平转动方向，旋转臂用于控制焊枪的垂直转动方向。另外，连接转珠的外形呈球体，球体的形状能够为焊枪的多角度转动提供方便。

进一步的，如图2所示，所述焊枪包括焊枪喷嘴5和钨针4，所述钨针插入焊枪喷嘴内并固定。所述焊枪喷嘴通过连接转珠与旋转臂连接。所述连接转珠呈球体，进而能够实现焊枪的多自由度转动，为复杂焊件的焊接提供了条件。

进一步的，所述焊枪喷嘴内还设有保护气体，用于在焊接时同时喷出。保护气体在焊接过程中用于保护金属熔滴，对焊接的生产率和质量具有重要作用。保护气体防止固化中的熔融焊缝发生氧化，同时也阻挡杂质和空气中的湿气，避免杂质和湿气通过改变接缝的几何特性而削弱焊缝的耐腐蚀能力、产生气孔并削弱焊缝的耐久性。保护气体还能够使焊枪得到冷却。

进一步的，所述旋转底座上还安装有用于控制用于自动焊接的多自由度机械臂运作的控制箱9，所述控制箱内设置有单片机和驱动模块，驱动模块与单片机电连接，旋转底座、水平转轴和旋转臂均与驱动模块电性连接。旋转底座、水平转轴和旋转臂在单片机的控制下，利用驱动模块使旋转底座、水平转轴和旋转臂实现运作。

进一步的，所述竖直转轴与底座的接触面以及竖直转轴与旋转底座的接触面均涂有润滑剂。上述各接触面涂有的润滑剂，能够减小各零部件在运作过程中之间的摩擦阻力，降低各零部件的损耗，延长使用寿命。

进一步的，所述旋转臂包括第一支撑臂、连接轴和第二支撑臂，所述第一支撑臂通过连接轴与第二支撑臂进行铰接，所述第一支撑臂与水平转轴连接，所述第二支撑臂与连接转珠连接。所述两段式的设计，使得旋转臂能够更加精确的控制调整焊枪在垂直方向上的转动。

本实用新型的工作方式和原理是：

焊枪的定位通过旋转底座、水平转轴、旋转臂、连接转珠和控制箱共同实现，旋转底座带动水平转轴主要用于调节焊枪在水平面上的定位，旋转臂主要用于调节焊枪在垂直方向上的定位，连接转珠则主要用于使焊枪能够多自由度转动，以调节焊枪的焊接角度方向；上述调节方式均通过控制箱来控制实现。

另外，本实用新型还可以在底座的底部设置滑块，在滑块底部设置导轨，滑块与导轨滑动连接，滑块与底座固定连接。通过导轨上的滑块，在导轨上的移动实现焊枪沿焊缝方向的移动。

本实用新型弥补了传统机械臂的不足，使焊枪在连接转珠的作用下不再受自由度的限制，能够任意转动并实现多角度的焊接，大大提高了焊接效率，并且也为复杂结构工件的焊接提供了条件；本实用新型结构简单、技术门槛低，易于操作使用。

以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。