本發(fā)明屬于機器人焊接技術(shù)領域中的末端執(zhí)行器焊槍的研究與設計，尤其是一種新型二自由度仿指焊槍的設計方案。

背景技術(shù)：

相貫線自動焊接可分為：1．變位機帶動工件配合機器人相對運動實現(xiàn)焊槍姿態(tài)的調(diào)節(jié)；2．機器人夾持在支管上，以支管為軸，繞軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)焊槍位置和焊槍姿態(tài)的改變實現(xiàn)焊接目的。焊槍位姿的改變都是以機器人系統(tǒng)為基礎的，系統(tǒng)實現(xiàn)焊槍的調(diào)節(jié)，但1和2兩種形式均有缺陷。第一種方案在主管巨大的情況下，需求的機器人龐大，系統(tǒng)更加復雜，不易完成工件的變位；第二種方案機器人多采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)的方式，實現(xiàn)焊槍位姿的變化需要多級關節(jié)耦合疊加，系統(tǒng)冗雜且慣量大。

在焊接復雜的空間曲線或進行全位置焊接時，傳統(tǒng)焊接機器人關節(jié)耦合，系統(tǒng)干涉現(xiàn)象較為普遍，焊接局限性明顯。為了克服焊槍位姿改變時的干涉現(xiàn)象，基于各位置焊縫角度和深度均動態(tài)變化，設計出一款能調(diào)節(jié)自身工作角的新型焊槍，使焊槍自身能夠具有一定的實時調(diào)節(jié)能力，增強機器人的實用性和可行性，滿足較為復雜相貫曲線的焊接要求。

本發(fā)明的目的是提供一種新型二自由度仿指焊槍的設計方案。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種新型二自由度仿指焊槍的設計方案，該設計方案包括槍身（1）、固定座（2）、近指節(jié)（3）、中指節(jié)（4）、遠指節(jié)（5）和運動控制模塊。

所述的槍身（1）由密封圈（6）、進氣孔（7）和接電螺柱（8）組成，實現(xiàn)機器人對焊槍整體進行夾持運動及焊槍通電和輸送氣。

所述固定座（2）使得焊槍指節(jié)與槍身（1）固定連接成一個整體，固定座包含兩個電機固定座（9）、電機Ⅰ（10）、電機Ⅱ（11），并且內(nèi)部鏤空便于氣體的輸送，實現(xiàn)機體固定、管道輸送功能及為指節(jié)運動提供動力。

所述的近指節(jié)（3）固定在固定座（2）上，由滾線輪（12）、軸端固定帽（13）、彈簧固定柱Ⅰ（14）組成，內(nèi)部鏤空便于內(nèi)骨彈簧和軟管的穿插。

所述的中指節(jié)（4）通過兩個連接軸梢（21）分別與近指節(jié)和遠指節(jié)鉸接，為指節(jié)之間的左右彎曲變化奠定基礎，其邊緣附有滑孔便于柔性繩索穿過，內(nèi)部鏤空便于內(nèi)骨彈簧（17）和軟管的穿插。

所述的內(nèi)骨彈簧（17）由近指節(jié)的彈簧固定柱Ⅰ（14）和遠指節(jié)的彈簧固定柱Ⅱ（22）固定在三個指節(jié)內(nèi)部，內(nèi)骨彈簧中的空隙穿插有送絲軟管（15）和通氣軟管（16），充當內(nèi)部通道。

所述的遠指節(jié)（5）由彈簧固定柱Ⅱ（22）、絕緣套（23）、出氣孔（24）、噴嘴（25）、導電嘴（26）組成，通過電機Ⅰ和Ⅱ拉動固定在遠指節(jié)上的滑孔實現(xiàn)指節(jié)左右彎曲變化，遠指節(jié)完成焊接功能。

所述的運動控制模塊由機器人控制系統(tǒng)發(fā)出信號完成電機Ⅰ和Ⅱ的不同操作，協(xié)同配合使焊槍實現(xiàn)左右彎曲變化焊接。

所述的電機Ⅰ（10）和電機Ⅱ（11）接收到運動指令協(xié)調(diào)配合運轉(zhuǎn)，通過拉動固定在遠指節(jié)（5）上的滑孔，帶動遠指節(jié)向左或者向右彎曲，內(nèi)骨彈簧（17）也會相應彎曲動作，同時指關節(jié)處的連接軸梢（21）配合指節(jié)實現(xiàn)彎曲運動。

所述的導電嘴（26）高出噴嘴（25）端面3mm，保證導電效果，使電流穩(wěn)定，均勻送絲，噴嘴內(nèi)的氣流通道光滑均勻，能以較小的保護氣體流量獲得較好的保護效果，便于焊接正常工作。

這個技術(shù)方案如下有益效果。

1. 槍自身能夠具有一定的實時調(diào)節(jié)能力，焊槍槍頭和中節(jié)能夠自由地彎曲，其末端軌跡達到了相貫線的每一點，各部件之間未出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。槍頭處的工作角可調(diào)范圍約為-74°～+74°，機器人控制焊槍能夠滿足全位置焊接。

2. 焊槍能夠很好地滿足焊縫角度和深度動態(tài)變化的特性，增強機器人的實用性和可行性，降低了工藝的復雜度，提高了焊接的質(zhì)量，滿足較為復雜相貫曲線的焊接要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型二自由度仿指焊槍整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的新型二自由度仿指焊槍模型圖。

圖3為本發(fā)明的新型二自由度仿指焊槍模擬焊接相貫線圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有優(yōu)點更加清楚明白，參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

新型二自由度仿指焊槍的設計方案，其特征在于，該系統(tǒng)包括槍身（1）、固定座（2）、近指節(jié)（3）、中指節(jié)（4）、遠指節(jié)（5）和運動控制模塊。

所述的槍身（1）由密封圈（6）、進氣孔（7）和接電螺柱（8）組成，實現(xiàn)機器人對焊槍整體進行夾持運動及焊槍通電和輸送氣。

所述的固定座（2）使得焊槍指節(jié)與槍身（1）固定連接成一個整體，固定座包含兩個電機固定座（9）、電機Ⅰ（10）、電機Ⅱ（11），并且內(nèi)部鏤空便于氣體的輸送，實現(xiàn)機體固定、管道輸送功能及為指節(jié)運動提供動力。

所述的近指節(jié)（3）固定在固定座（2）上，由滾線輪（12）、軸端固定帽（13）、彈簧固定柱Ⅰ（14）組成，內(nèi)部鏤空便于內(nèi)骨彈簧和軟管的穿插。

所述的中指節(jié)（4）通過兩個連接軸梢（21）分別與近指節(jié)和遠指節(jié)鉸接，為指節(jié)之間的左右彎曲變化奠定基礎，其邊緣附有滑孔便于柔性繩索穿過，內(nèi)部鏤空便于內(nèi)骨彈簧（17）和軟管的穿插。

所述的內(nèi)骨彈簧（17）由近指節(jié)的彈簧固定柱Ⅰ（14）和遠指節(jié)的彈簧固定柱Ⅱ（22）固定在三個指節(jié)內(nèi)部，內(nèi)骨彈簧中的空隙穿插有送絲軟管（15）和通氣軟管（16），充當內(nèi)部通道。

所述的遠指節(jié)（5）由彈簧固定柱Ⅱ（22）、絕緣套（23）、出氣孔（24）、噴嘴（25）、導電嘴（26）組成，通過電機Ⅰ和Ⅱ拉動固定在遠指節(jié)上的滑孔實現(xiàn)指節(jié)左右彎曲變化，遠指節(jié)完成焊接功能。

所述的運動控制模塊由機器人控制系統(tǒng)發(fā)出信號完成電機Ⅰ和Ⅱ的不同操作，協(xié)同配合使焊槍實現(xiàn)左右彎曲變化焊接。

結(jié)合本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖及模型圖進一步分析說明。

步驟S1：將新型二自由度焊槍安裝于機器人執(zhí)行器上，接電螺柱與機器人相接，用于機器人與焊槍之間的通信連接及電源供給，保護氣輸送管道與焊槍進氣孔相接，由通氣軟管直接輸送到遠指節(jié)出氣孔處。

步驟S2：將焊絲裝于送絲機構(gòu)上，依焊絲直徑調(diào)節(jié)導電嘴并將焊絲手動送入送絲軟管。

步驟S3：調(diào)節(jié)機器人送氣流量，同時檢查是否漏氣，焊槍試運行，檢查送絲、送氣是否正常。

步驟S4：檢查完畢后，機器人相對焊接工件進行位姿變換，調(diào)整焊槍位姿。

步驟S5：焊槍收到動作指令之后，兩個電機運作，當收到指令使焊槍向右彎曲一定角度之后，電機Ⅱ正轉(zhuǎn)，拉動柔性繩索帶動遠指節(jié)，內(nèi)骨彈簧（17）也會相應彎曲動作，指關節(jié)處的連接軸梢（21）也會向右彎曲，同時電機Ⅰ也以一定速度反轉(zhuǎn)，釋放柔性繩索配合電機Ⅱ?qū)崿F(xiàn)焊槍彎曲運動。

步驟S6：焊槍位姿變換完成后，進行焊接，焊接完畢后，及時進行清理焊渣和必要的更換。

對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，克服了焊槍位姿改變時的干涉現(xiàn)象，焊槍自身能夠具有一定的實時調(diào)節(jié)能力，增強機器人的實用性和可行性，滿足較為復雜相貫曲線的焊接要求。