[发明专利]一种五自由度并联焊接机器人的设计

说明书

技术领域

本发明属于相贯线自动焊接机器人领域，尤其涉及一种五自由度并联焊接机器人。

背景技术

现代焊接生产中，焊接机器人正在承担越来越多的焊接任务，但是针对焊缝较为复杂的工件，焊接机器人也很难满足要求，仍需要工人进行手动焊接，浪费大量的人力，现有的专用焊接机器人，在相贯线自动焊接过程中机器人的结构太大，移动装卡难度较大，运动空间受到限制，在电机较多的情况下，电机线杂乱容易对机器人运动产生缠绕和干涉，难以保证焊接的速度和效率，甚至难以完成焊接工作，基于此，提出一种五自由度并联焊接机器人，其机构较小，采用并联传动的方式，模块化组合，使机器人重量变轻，方便拆卸、移动、更换及安装，并减少了机器人的系统惯性，优化动力性能，很好地解决了电缆缠绕的问题，有利于自动焊接的正常进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种五自由度并联焊接机器人的设计方案。

机器人采用并联传动的方式，具有五个自由度，该系统包含四个组成部分：旋转机构（1）、升降机构（2）、径给机构（3）、焊枪姿态调整机构（4）、（5），其中：

所述的旋转机构（1）由旋转电机控制整个机器人以机架为中心做360°旋转，实现相贯线整周焊接；

所述的升降机构（2）利用丝杠C驱动关节A，将电机的旋转运动转化成竖直方向上的升降运动，同时装有升降盘D也做升降运动，使焊枪可以更大幅度地上下运动，以对应相贯线曲线的高度变化；

所述的径给机构（3）采用丝杠机构，与升降机构中的丝杠垂直安装，控制焊枪在水平方向上的直线运动，使焊枪可以前后运动，径给机构配合升降机构和旋转机构共同改变焊枪的空间位置；

所述的焊枪姿态调整机构（4）、（5），两个电机分别驱动两个丝杠，也都附有升降盘，升降盘外接同步带B，当升降盘同步运动时，同步带不会被拉动，焊枪只做升降运动；当（4）、（5）中的升降盘与（2）中的升降盘之间速度有差值时，同步带会被拉动，使下面的两个带轮转动，与带轮相接的差动轮发生转动，实现焊枪工作角和行走角的改变，完成焊枪姿态的调整。

机器人装卡在支管上，由旋转机构、升降机构和径给机构配合完成焊枪的空间位置变换，焊枪姿态调整机构调节焊枪的俯仰和偏转，改变其工作角和行走角，实现相贯线整周焊接。

这个技术方案如下有益效果：

机器人采用并联传动方式，模块化组合，其机构较小，使机器人重量变轻，方便拆卸、移动、更换及安装，并减少了机器人的系统惯性，优化动力性能，很好地解决了电缆缠绕的问题。

附图说明

图1为五自由度并联焊接机器人的整体设计方案图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，参照附图，对本发明进一步详细说明：

机器人采用并联传动的方式，所有的电机都装在机架上，机器人装卡在支管上，而机架的位置相对于世界坐标系固定不变。

机器人具有五个自由度，该系统包含四个组成部分：旋转机构（1）、升降机构（2）、径给机构（3）、焊枪姿态调整机构（4）、（5），其中。

所述的旋转机构（1）由旋转电机控制整个机器人以支管轴线为中心围绕着支管做360°旋转，实现相贯线整周焊接。

所述的升降机构（2）利用丝杠C驱动关节A，将电机的旋转运动转化成竖直方向上的升降运动，同时装有升降盘D也做升降运动，使焊枪可以更大幅度地上下运动，以对应相贯线曲线的高度变化，旋转运动和升降运动是并联的，可以独立被控制，做旋转运动的同时也可以做旋转运动，互不干涉。

所述的径给机构（3）采用丝杠机构，与升降机构中的丝杠垂直安装，控制焊枪在水平方向上的直线运动，使焊枪可以前后运动，由于丝杠本身的自锁功能使焊枪上下左右运动更加平稳，径给机构配合升降机构和旋转机构共同改变焊枪的空间位置。

所述的升降机构（2）和径给机构（3）共同组成直线位移机构，安装于旋转机构上。

所述的焊枪姿态调整机构（4）、（5），两个电机分别驱动两个丝杠，也都附有升降盘，升降盘外接同步带B，当升降盘同步运动时，同步带不会被拉动，焊枪只做升降运动；当（4）、（5）中的升降盘与（2）中的升降盘之间速度有差值时，同步带会被拉动，使下面的两个带轮转动，与带轮相接的差动轮发生转动，实现焊枪工作角和行走角的改变，完成焊枪姿态的调整。

机器人装卡在支管上，由旋转机构、升降机构和径给机构配合完成焊枪的空间位置变换，焊枪姿态调整机构调节焊枪的俯仰和偏转，改变其工作角和行走角，实现相贯线整周焊接。