[實用新型]一種具有旋轉升降二自由度的機器人并聯機構

無效

• 申請號: 201020222964.8
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN201728487U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 陳樹君;劉翼;管新勇;涂志偉;于洋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型提供了一種具有旋轉升降二自由度的機器人并聯機構，屬于焊接機器人技術領域。

背景技術

在現代焊接生產中，插管焊接是化工和鍋爐等行業中非常普遍的一種連接形式。一般工廠仍由手工焊接完成，制造周期長，勞動強度大，生產效率低焊接質量難以保持穩定。在焊接生產中采用機器人技術，可以提高生產率、改善勞動條件、穩定和保證焊接質量、實現相貫線焊縫的自動化焊接。

目前，現有的焊接機器人大多采用關節式機器人。這類焊接機器人要完成焊接任務，必須所有關節聯動，采用的是串聯機構。而各個部件的聯動，對于焊接機器人在焊接過程的控制來說，既不直觀，也不方便。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服了現有焊接機器人的上述缺陷，提供了一種能夠使焊槍能夠完成旋轉和升降運動，同時保證焊槍的旋轉和升降互不影響的二自由度并聯機構焊接機器人。

本實用新型采用的技術方案如下：一種具有旋轉升降二自由度的并聯機構，包括機架、旋轉機構、升降機構，其中的機架包括上固定盤、下固定盤、連桿、機座，其中上固定盤和下固定盤通過8根連桿連接，上、下固定盤中心各有一通孔，盤面各有2個互成90度、用來安裝軸承的通孔；下固定盤的中心孔與機座配合，機座與工件錨固；

旋轉機構包括齒輪軸I、驅動電機I、旋轉筒體、升降臺導桿座、升降臺導桿、內齒輪；其中驅動電機I與齒輪軸I相連，齒輪軸I與內齒輪內嚙合，齒輪軸I通過軸承安裝在機架的上、下固定盤盤面的一個通孔內，內齒輪安裝在旋轉筒體內壁上；旋轉筒體通過軸承安裝在機座上，并可繞機座旋轉；旋轉筒體外壁裝有縱向的升降臺導桿座，導桿座裝有兩根升降臺導桿；

所述的升降機構包括齒輪軸II、驅動電機II、軸承外套、絲杠、螺母導桿、絲杠螺母、螺母導桿座、升降臺、齒輪II、剛性軸套、連接桿；其中驅動電機II與齒輪軸II相連，齒輪軸與齒輪II外嚙合，齒輪軸II通過軸承安裝在機架的上、下固定盤盤面的另一個通孔內，齒輪II的安裝軸與絲杠用剛性軸套聯為一體，通過軸承安裝在機架上、下固定盤的中心孔內，絲杠上裝有螺母，螺母沿著兩根螺母導桿作升降運動，螺母導桿固定在螺母導桿座上，導桿座安裝在上固定盤上；螺母的外壁安裝在軸承的內圈，軸承外圈裝在軸承外套內，軸承外套通過連接桿與升降臺相連，并可帶動升降臺沿升降臺導桿做升降運動。

與現有的技術相比，本實用新型具有以下的有益效果：本實用新型提供的旋轉升降二自由度并聯機構焊接機器人結構簡單，加工方便，便于安裝與拆卸。焊接機器人的旋轉與升降二自由度相互獨立、互不干涉，便于控制的實現。另外在焊接過程中，由于控制此二自由度的電機相對于世界坐標是固定不動的，也避免了因為旋轉而產生的導線纏繞等問題。

以下結合附圖說明和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

附圖說明

圖1：旋轉升降機構軸側視圖

圖2：旋轉升降機構內部結構圖

圖3：旋轉自由度正向剖視圖

圖4：升降自由度側向剖視圖

圖5：機架軸側視圖

圖6：旋轉機構軸測圖

圖7：升降機構軸測圖

圖中：1、連桿，2、上固定盤，3、連桿螺母，4、軸承蓋I，5、軸承蓋螺栓，6、齒輪軸I，7、驅動電機I，8、軸承蓋II，9、齒輪軸II，10、驅動電機II，11、旋轉筒體，12、軸承外套，13、螺母軸承，14、頂蓋，15、絲杠，16、螺母導桿，17、絲杠螺母，18、升降臺導桿座，19、升降臺導桿，20、螺栓，21、絲杠軸承，22、螺母導桿座，23、升降臺，24、齒輪II，25、內齒輪，26、剛性軸套，27、軸承，28、鎖緊螺母，29、下固定盤，30、機座，31、連接桿。

具體實施方式

由圖1至圖7的本實用新型的實施方式可知，本實用新型所提供的機構具有旋轉和升降兩個自由度。旋轉通過齒輪內嚙合實現，升降通過絲杠實現。兩個自由度通過螺母軸承13解耦，二者互相獨立，互不干涉，成為并聯機構。機架相對于世界坐標系固定不動，它由上固定盤2、下固定盤29通過連桿1螺紋連接，機架下部安裝有機座30，將整個機構錨固在工件上。

當驅動電機17啟動時，驅動電機17將旋轉運動傳遞至齒輪軸16，齒輪軸16安裝在機架的安裝孔中，齒輪軸16與內齒輪25內嚙合，從而帶動內齒輪25轉動，而內齒輪25用螺栓安裝在旋轉筒體11上，旋轉筒體11底部有軸承安裝在機座30上，因此可隨內齒輪25實現旋轉自由度。

當驅動電機II10啟動時，驅動電機II10將旋轉運動傳遞至齒輪軸II9，齒輪軸II9與齒輪II24嚙合，齒輪II24的下部用軸承安裝在下固定盤29上，上部與絲杠15通過剛性軸套26相連，因此齒輪II24的轉動引起絲桿15的上下移動。絲杠15上有絲杠螺母17，絲桿15的上下移動帶動螺母17在螺母導桿16上上下滑動。螺母導桿16安裝在螺母導桿座22上，再安裝在下固定盤29上，螺母17套在螺母軸承13的內圈，軸承外圈套有軸承外套12，連接桿31裝在軸承外套12的孔中，連接桿31的另一端裝有升降臺23，升降臺23在升降臺導桿19上滑動，升降臺導桿19通過升降臺導桿座18安裝在旋轉筒體11上。因此，螺母17的上下移動又可以依次通過螺母軸承13、軸承外套12、連接桿31，最終傳遞至升降臺23，從而實現升降臺23的升降運動。