一种适合管道焊接的焊接机械手

1.本发明涉及管道焊接技术领域，具体为一种适合管道焊接的焊接机械手。


背景技术：

2.焊接机械手通常用于自动化焊接，有多个自由度可以进行调整，可以从多个方向对工件进行焊接，与手工焊接相比，焊接机械手的焊接效果好，焊接效率高，适合自动化、标准化生产大批量的产品。
3.现有技术中公开的一种适合管道焊接的焊接机械手发明案件中，发明专利申请号为cn202010002405.4的中国专利，一种适合管道焊接的焊接机械手，包括机壳，所述机壳内设有工作腔，所述工作腔内设有焊接口，所述焊接口可对零件进行焊接，所述焊接口可进行左右旋转，从不同角度对零件进行焊接，所述工作腔上端壁内设有平移电机，所述平移电机动力连接有主动轴，所述主动轴转动可使所述焊接口进行水平方向运动，所述机壳内设有左固定板和右固定板，所述左固定板与所述右固定板进行配合可对需要进行焊接的零件进行固定，所述左固定板左端面固定连接有平移轴，所述平移轴可进行前后方向旋转从而带动所述左固定板进行前后方向旋转，从而带动固定的零件进行前后方向旋转，配合焊接口自身左右运动和左右方向的旋转，可对零件各点进行焊接加工处理。
4.在进行管道焊接时，由于管道壁相对较薄，容易被焊接软化，需要对管壁进行支撑，遇到开口小的管道，不方便对管道内壁焊接处进行支撑，一方面导致薄的管道在焊接时受热过度被烧通，另一方面管道过薄缺少支撑，在焊接时导致焊缝处凹凸不平，不符合焊接要求，焊接出的管道无法使用。
5.基于此，本发明设计了一种适合管道焊接的焊接机械手，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适合管道焊接的焊接机械手，以解决上述背景技术中提出了在进行管道焊接时，由于管道壁相对较薄，需要对管壁进行支撑，遇到开口小的管道，不方便对管道内壁焊接处进行支撑，一方面导致薄的管道在焊接时受热过度被烧通，另一方面管道过薄缺少支撑，在焊接时导致焊缝处凹凸不平，不符合焊接要求，焊接出的管道无法使用的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适合管道焊接的焊接机械手，包括底座，所述底座顶部固定连接有第一液压缸、第二液压缸，所述第一液压缸输出端固定连接有第一夹具，所述第二液压缸输出端固定连接有第二夹具，所述底座顶部放置有第一方管和第二方管，所述第一方管和第二方管互相拼接并夹在第一夹具和第二夹具之间，所述底座顶部固定固定连接有第三液压缸，所述第三液压缸输出端固定连接有工作台，所述工作台顶部固定连接有焊接机器人；所述工作台右侧固定连接有支撑板，所述支撑板与第一方管内壁顶部互相接触，所述支撑板与第二方管内壁右侧互相接触，所述支撑板底部固定连接有前后对称分布的第
一基座，两个所述第一基座共同转动连接有第一旋转轴，所述第一旋转轴表面固定连接有承载板，所述承载板与第一方管内壁底部互相接触，所述第一旋转轴表面固定连接有齿轮，所述齿轮啮合有门形齿条，所述门形齿条滑动连接在支撑板底部，所述门形齿条右端与第二方管内壁互相接触，所述支撑板底部对应门形齿条位置固定连接有第一弹簧座，所述第一弹簧座与门形齿条左侧之间共同固定连接有第一复位弹簧；所述承载板前后两侧均固定连接有轨道板，所述轨道板滑动连接有挤压块，所述挤压块与第二方管内壁互相接触，所述承载板右侧滑动连接有摩擦块，所述摩擦块与挤压块互相接触，所述承载板右侧固定连接有第二弹簧座，所述第二弹簧座与摩擦块之间共同固定连接有第二复位弹簧；工作时，在进行管道焊接时，由于管道壁相对较薄，需要对管壁进行支撑，遇到开口小的管道，不方便对管道内壁焊接处进行支撑，一方面导致薄的管道在焊接时受热过度被烧通，另一方面管道过薄缺少支撑，在焊接时导致焊缝处凹凸不平，不符合焊接要求，焊接出的管道无法使用，此焊接机械手在工作时，将第一方管与第二方管拼接放置在底座上，启动第一液压缸和第二液压缸，从而使第一夹具和第二夹具将拼接好的第一方管与第二方管固定住，启动第三液压缸，第三液压缸推动工作台向右移动，工作台带动支撑板从第一方管左侧进入第一方管内部，随着工作台的不断移动，支撑板带动门形齿条和挤压块与第二方管内壁互相接触，门形齿条受到挤压时向左移动，从而带动齿轮逆时针旋转，齿轮通过第一旋转轴带动承载板向下翻转并最终翻转到竖直状态与第一方管内壁顶部互相接触，对支撑板右端进行支撑，挤压块受到挤压时向左移动，挤压摩擦块向下移动，并最终于第一方管内壁底部互相接触，从而增加了承载板与第一方管内壁之间的摩擦，使承载板在竖直状态更加稳定，从而使支撑板更稳定地支撑第一方管与第二方管的焊接处，通过设置支撑板，支撑板在伸入第一方管后，当支撑板与第二方管内壁互相接触，支撑板将第一方管与第二方管的焊接处托住，使焊接处在被焊接时底下有稳定支撑，此时承载板在门形齿条作用下向下翻转，对支撑板右端进行支撑，避免了支撑板深入第一方管过长导致支撑板末端不稳定无法起到足够支撑作用的问题，挤压块挤压摩擦块向下移动与第一方管内壁互相接触，从而增加承载板在竖直状态的稳定性，从而使承载板对支撑板的支撑更加稳定，确保在焊接时能够提供足够的支撑力。
8.作为本发明的进一步方案，所述第一基座外侧固定连接有密封环，所述密封环与第一旋转轴之间共同固定连接有复位弹片；当焊接完成后，第一复位弹簧推动门形齿条向右移动，门形齿条通过齿轮驱动承载板向上翻转，由于第一复位弹簧弹力有限，承载板不能完全完全复位，工作时，承载板在没有进行使用时会垂下，占用移动空间，不便于使用，承载板向下翻转，复位弹片蓄力，当焊接完成，支撑板向左移动，第一复位弹簧推动门形齿条向右移动，门形齿条通过齿轮驱动承载板向上翻转，同时复位弹片回弹，通过第一旋转轴带动承载板向上翻转，通过第一复位弹簧，和复位弹片共同作用，确保承载板能够有足够动力向上翻转，使承载板在非工作状态时能够完全收纳，能够从第一方管中退出。
9.作为本发明的进一步方案，所述支撑板前后两侧均开设有第一滑槽，所述第一滑槽内壁滑动连接有推动块，所述推动块与第一滑槽内壁之间共同固定连接有第三复位弹簧，所述推动块右端固定连接有l形连杆，所述l形连杆横向端与第二方管内壁互相接触，所述支撑板前后两侧均固定连接有两个第四基座，两个所述第四基座之间共同转动连接有延
展板，所述延展板底部与推动块互相接触，所述延展板与第一方管内壁顶部互相接触；工作时，支撑板的承载面积有限，从而造成支撑面积不够，不利于对焊机口附近的稳定支撑，第一方管开口小，内部空间大，光靠支撑板无法将焊接处全部支撑住，支撑板两侧没有得到足够支撑，工作时，支撑板与第二方管内壁互相接触时，l形连杆受到第二方管内壁挤压从而带动挤压块向左移动，挤压块向左移动推动延展板向上翻转，并最终再挤压块的作用下翻转至与第一方管内壁互相接触，从而配合支撑板将焊接处完全支撑住，确保在焊接时，第一方管与第二方管的焊接处都能够被支撑，从而避免了缺少支撑导致焊接质量不合格的问题。
10.作为本发明的进一步方案，所述延展板底部固定连接有同步环，所述同步环滑动连接在支撑板上，所述同步环上开设有对接口，所述l形连杆横向端左侧固定连接有伸缩弹簧杆，所述伸缩弹簧杆伸出端穿过对接口；工作时，对延展板翻转的后状态支撑点较少，对推动块的支撑点要求太高，容易造成推动块的损坏，影响支撑，延展板带动同步环一起旋转，伸缩弹簧杆伸出端与同步环互相接触，随着延展板完成翻转时，伸缩弹簧杆伸出端穿过对接口，从而卡住同步环，避免延展板在展开后自动回转，导致延展板无法对焊接处进行支撑的问题，同时伸缩弹簧杆卡住同步环使延展板能够更好对焊接处进行支撑，提高焊接效果。
11.作为本发明的进一步方案，所述承载板左侧固定连接有前后对称分布的第二基座，所述支撑板底部滑动连接有前后对称分布的第三基座，所述第二基座和第三基座之间共同转动连接有稳固板，所述支撑板底部开设有前后对称分布的收纳槽，所述收纳槽顶部开设有斜滑槽，所述斜滑槽内壁转动连接有滑杆，所述滑杆表面转动连接有辅助板，所述辅助板与延展板底部互相接触，所述第三基座外侧固定连接有l形连块，所述l形连块横向端开设有升降槽，所述滑杆与升降槽顶部互相接触；工作时，推动块对延展板的支撑点位置过于靠近边沿处，且支撑面积较小，不利于延展板的稳定，承载板翻转通过稳固板带动第三基座向右移动，第三基座带动l形连块向右移动，l形连块通过滑杆带动辅助板沿斜滑槽向右移动，辅助板从底部对延展板进行支撑，确保延展板能够紧紧与第一方管内壁互相接触，进一步提高延展板对焊接处的支撑效果。
12.作为本发明的进一步方案，所述延展板底部和支撑板前后两侧均固定连接有散热板，所述支撑板底部固定连接有抽气扇；工作时，支撑板、延展板与第一方管和第二方管紧密接触，在焊接时热量传导到支撑板和延展板上，通过设置散热板能够将传导到支撑板和延展板上的热量快速散发，从而对焊接处进行降温，避免第一方管和第二方管焊接处温度过高，再通过抽气扇加速第一方管内部空气流动，将热量快速传递到外面，使焊接处不会过热，从而避免了管道过薄在焊接时受热过度被烧穿的风险。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 通过设置支撑板，支撑板在伸入第一方管后，当支撑板与第二方管内壁互相接触，支撑板将第一方管与第二方管的焊接处托住，使焊接处在被焊接时底下有稳定支撑，此时承载板在门形齿条作用下向下翻转，对支撑板右端进行支撑，避免了支撑板深入第一方管过长导致支撑板末端不稳定无法起到足够支撑作用的问题，挤压块挤压摩擦块向下移动与第一方管内壁互相接触，从而增加承载板在竖直状态的稳定性，从而使承载板对支撑板的支撑更加稳定，确保在焊接时能够提供足够的支撑力。
14.2. 通过设置延展板，在挤压块作用下延展板向上翻转，配合支撑板将焊接处全部支撑住，通过设置同步环和辅助板，从多个方向来稳固延展板，确保延展板能够保持稳定状态，在焊接时延展板能够对焊接处起到支撑作用，避免因支撑不足导致焊接失败的问题。
15.3. 通过设置散热板能够将传导到支撑板和延展板上的热量快速散发，从而对焊接处进行降温，避免第一方管和第二方管焊接处温度过高，再通过抽气扇加速第一方管内部空气流动，将热量快速传递到外面，使焊接处不会过热，从而避免了管道过薄在焊接时受热过度被烧穿的风险。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
17.图1为本发明第一总体结构示意图；图2为本发明第二总体结构示意图（隐藏底座、第一液压缸、第一液压缸、第三液压缸，剖开第二方管）；图3为本发明第三总体结构示意图（隐藏底座、第一方管、第二方管）；图4为本发明第四总体结构示意图（隐藏底座、第一方管、第二方管，截取部分支撑板）；图5为图4中a处放大图；图6为本发明第五总体结构示意图（隐藏底座、第一方管、第二方管，截取部分支撑板）；图7为本发明第六总体结构示意图（隐藏底座、第一方管、第二方管，截取部分支撑板）；图8为图7中b处放大图；图9为本发明第七总体结构示意图（隐藏底座、第一方管、第二方管，截取部分支撑板）；图10为推动块结构示意图；图11为同步环在支撑板连接示意图；图12为图11中c处放大图。
18.附图中，各标号所代表的部件列表如下：底座1、第一液压缸2、第一液压缸3、第一夹具4、第二夹具5、第一方管6、第二方管7、第三液压缸8、工作台9、焊接机器人10、支撑板11、第一基座12、第一旋转轴13、承载板14、齿轮15、门形齿条16、第一弹簧座17、第一复位弹簧18、第二基座19、第三基座20、稳固板21、轨道板22、挤压块23、摩擦块24、第二弹簧座25、第二复位弹簧26、密封环27、复位弹片28、第一滑槽29、推动块30、第三复位弹簧31、l形连杆32、第四基座33、延展板34、同步环35、对接口36、伸缩弹簧杆37、收纳槽38、斜滑槽39、滑杆40、辅助板41、l形连块42、升降槽43、散热板44、抽气扇45。
具体实施方式
19.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1
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12，本发明提供一种技术方案：一种适合管道焊接的焊接机械手，包括底座1，底座1顶部固定连接有第一液压缸2、第二液压缸3，第一液压缸2输出端固定连接有第一夹具4，第二液压缸3输出端固定连接有第二夹具5，底座1顶部放置有第一方管6和第二方管7，第一方管6和第二方管7互相拼接并夹在第一夹具4和第二夹具5之间，底座1顶部固定固定连接有第三液压缸8，第三液压缸8输出端固定连接有工作台9，工作台9顶部固定连接有焊接机器人10；工作台9右侧固定连接有支撑板11，支撑板11与第一方管6内壁顶部互相接触，支撑板11与第二方管7内壁右侧互相接触，支撑板11底部固定连接有前后对称分布的第一基座12，两个第一基座12共同转动连接有第一旋转轴13，第一旋转轴13表面固定连接有承载板14，承载板14与第一方管6内壁底部互相接触，第一旋转轴13表面固定连接有齿轮15，齿轮15啮合有门形齿条16，门形齿条16滑动连接在支撑板11底部，门形齿条16右端与第二方管7内壁互相接触，支撑板11底部对应门形齿条16位置固定连接有第一弹簧座17，第一弹簧座17与门形齿条16左侧之间共同固定连接有第一复位弹簧18；承载板14前后两侧均固定连接有轨道板22，轨道板22滑动连接有挤压块23，挤压块23与第二方管7内壁互相接触，承载板14右侧滑动连接有摩擦块24，摩擦块24与挤压块23互相接触，承载板14右侧固定连接有第二弹簧座25，第二弹簧座25与摩擦块24之间共同固定连接有第二复位弹簧26；工作时，在进行管道焊接时，由于管道壁相对较薄，需要对管壁进行支撑，遇到开口小的管道，不方便对管道内壁焊接处进行支撑，一方面导致薄的管道在焊接时受热过度被烧通，另一方面管道过薄缺少支撑，在焊接时导致焊缝处凹凸不平，不符合焊接要求，焊接出的管道无法使用，此焊接机械手在工作时，将第一方管6与第二方管7拼接放置在底座1上，启动第一液压缸2和第二液压缸3，从而使第一夹具4和第二夹具5将拼接好的第一方管6与第二方管7固定住，启动第三液压缸8，第三液压缸8推动工作台9向右移动，工作台9带动支撑板11从第一方管6左侧进入第一方管6内部，随着工作台9的不断移动，支撑板11带动门形齿条16和挤压块23与第二方管7内壁互相接触，门形齿条16受到挤压时向左移动，从而带动齿轮15逆时针旋转，齿轮15通过第一旋转轴13带动承载板14向下翻转并最终翻转到竖直状态与第一方管6内壁顶部互相接触，对支撑板11右端进行支撑，挤压块23受到挤压时向左移动，挤压摩擦块24向下移动，并最终于第一方管6内壁底部互相接触，从而增加了承载板14与第一方管6内壁之间的摩擦，使承载板14在竖直状态更加稳定，从而使支撑板11更稳定地支撑第一方管6与第二方管7的焊接处，通过设置支撑板11，支撑板11在伸入第一方管6后，当支撑板11与第二方管7内壁互相接触，支撑板11将第一方管6与第二方管7的焊接处托住，使焊接处在被焊接时底下有稳定支撑，此时承载板14在门形齿条16作用下向下翻转，对支撑板11右端进行支撑，避免了支撑板11深入第一方管6过长导致支撑板11末端不稳定无法起到足够支撑作用的问题，挤压块23挤压摩擦块24向下移动与第一方管6内壁互相接触，
从而增加承载板14在竖直状态的稳定性，从而使承载板14对支撑板11的支撑更加稳定，确保在焊接时能够提供足够的支撑力。
21.作为本发明的进一步方案，第一基座12外侧固定连接有密封环27，密封环27与第一旋转轴13之间共同固定连接有复位弹片28；当焊接完成后，第一复位弹簧18推动门形齿条16向右移动，门形齿条16通过齿轮15驱动承载板14向上翻转，由于第一复位弹簧18弹力有限，承载板14不能完全完全复位，工作时，承载板14在没有进行使用时会垂下，占用移动空间，不便于使用，承载板14向下翻转，复位弹片28蓄力，当焊接完成，支撑板11向左移动，第一复位弹簧18推动门形齿条16向右移动，门形齿条16通过齿轮15驱动承载板14向上翻转，同时复位弹片28回弹，通过第一旋转轴13带动承载板14向上翻转，通过第一复位弹簧18，和复位弹片28共同作用，确保承载板14能够有足够动力向上翻转，使承载板14在非工作状态时能够完全收纳，能够从第一方管6中退出。
22.作为本发明的进一步方案，支撑板11前后两侧均开设有第一滑槽29，第一滑槽29内壁滑动连接有推动块30，推动块30与第一滑槽29内壁之间共同固定连接有第三复位弹簧31，推动块30右端固定连接有l形连杆32，l形连杆32横向端与第二方管7内壁互相接触，支撑板11前后两侧均固定连接有两个第四基座33，两个第四基座33之间共同转动连接有延展板34，延展板34底部与推动块30互相接触，延展板34与第一方管6内壁顶部互相接触；工作时，支撑板11的承载面积有限，从而造成支撑面积不够，不利于对焊机口附近的稳定支撑，第一方管6开口小，内部空间大，光靠支撑板11无法将焊接处全部支撑住，支撑板11两侧没有得到足够支撑，工作时，支撑板11与第二方管7内壁互相接触时，l形连杆32受到第二方管7内壁挤压从而带动挤压块23向左移动，挤压块23向左移动推动延展板34向上翻转，并最终再挤压块23的作用下翻转至与第一方管6内壁互相接触，从而配合支撑板11将焊接处完全支撑住，确保在焊接时，第一方管6与第二方管7的焊接处都能够被支撑，从而避免了缺少支撑导致焊接质量不合格的问题。
23.作为本发明的进一步方案，延展板34底部固定连接有同步环35，同步环35滑动连接在支撑板11上，同步环35上开设有对接口36，l形连杆32横向端左侧固定连接有伸缩弹簧杆37，伸缩弹簧杆37伸出端穿过对接口36；工作时，对延展板34翻转的后状态支撑点较少，对推动块30的支撑点要求太高，容易造成推动块30的损坏，影响支撑，延展板34带动同步环35一起旋转，伸缩弹簧杆37伸出端与同步环35互相接触，随着延展板34完成翻转时，伸缩弹簧杆37伸出端穿过对接口36，从而卡住同步环35，避免延展板34在展开后自动回转，导致延展板34无法对焊接处进行支撑的问题，同时伸缩弹簧杆37卡住同步环35使延展板34能够更好对焊接处进行支撑，提高焊接效果。
24.作为本发明的进一步方案，承载板14左侧固定连接有前后对称分布的第二基座19，支撑板11底部滑动连接有前后对称分布的第三基座20，第二基座19和第三基座20之间共同转动连接有稳固板21，支撑板11底部开设有前后对称分布的收纳槽38，收纳槽38顶部开设有斜滑槽39，斜滑槽39内壁转动连接有滑杆40，滑杆40表面转动连接有辅助板41，辅助板41与延展板34底部互相接触，第三基座20外侧固定连接有l形连块42，l形连块42横向端开设有升降槽43，滑杆40与升降槽43顶部互相接触；工作时，推动块30对延展板34的支撑点位置过于靠近边沿处，且支撑面积较小，不利于延展板34的稳定，承载板14翻转通过稳固板21带动第三基座20向右移动，第三基座20带动l形连块42向右移动，l形连块42通过滑杆40
带动辅助板41沿斜滑槽39向右移动，辅助板41从底部对延展板34进行支撑，确保延展板34能够紧紧与第一方管6内壁互相接触，进一步提高延展板34对焊接处的支撑效果。
25.作为本发明的进一步方案，延展板34底部和支撑板11前后两侧均固定连接有散热板44，支撑板11底部固定连接有抽气扇45；工作时，支撑板11、延展板34与第一方管6和第二方管7紧密接触，在焊接时热量传导到支撑板11和延展板34上，通过设置散热板44能够将传导到支撑板11和延展板34上的热量快速散发，从而对焊接处进行降温，避免第一方管6和第二方管7焊接处温度过高，再通过抽气扇45加速第一方管6内部空气流动，将热量快速传递到外面，使焊接处不会过热，从而避免了管道过薄在焊接时受热过度被烧穿的风险。
26.工作原理：此焊接机械手在工作时，将第一方管6与第二方管7拼接放置在底座1上，启动第一液压缸2和第二液压缸3，从而使第一夹具4和第二夹具5将拼接好的第一方管6与第二方管7固定住，启动第三液压缸8，第三液压缸8推动工作台9向右移动，工作台9带动支撑板11从第一方管6左侧进入第一方管6内部，随着工作台9的不断移动，支撑板11带动门形齿条16和挤压块23与第二方管7内壁互相接触，门形齿条16受到挤压时向左移动，从而带动齿轮15逆时针旋转，齿轮15通过第一旋转轴13带动承载板14向下翻转并最终翻转到竖直状态与第一方管6内壁顶部互相接触，对支撑板11右端进行支撑，挤压块23受到挤压时向左移动，挤压摩擦块24向下移动，并最终于第一方管6内壁底部互相接触，从而增加了承载板14与第一方管6内壁之间的摩擦，使承载板14在竖直状态更加稳定，从而使支撑板11更稳定地支撑第一方管6与第二方管7的焊接处，通过设置支撑板11，支撑板11在伸入第一方管6后，当支撑板11与第二方管7内壁互相接触，支撑板11将第一方管6与第二方管7的焊接处托住，使焊接处在被焊接时底下有稳定支撑，此时承载板14在门形齿条16作用下向下翻转，对支撑板11右端进行支撑，避免了支撑板11深入第一方管6过长导致支撑板11末端不稳定无法起到足够支撑作用的问题，挤压块23挤压摩擦块24向下移动与第一方管6内壁互相接触，从而增加承载板14在竖直状态的稳定性，从而使承载板14对支撑板11的支撑更加稳定，确保在焊接时能够提供足够的支撑力。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
28.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。