[發(fā)明專利]二自由度定心姿態(tài)調(diào)整部件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210055068.0
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102528356A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭建偉;趙京;邵磊;陳樹君;盧振洋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備的部件，具體說涉及一種焊接機(jī)器人的焊槍二自由度定心姿態(tài)調(diào)整部件，屬于機(jī)械裝置及運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

焊接機(jī)器人是焊接技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合體，是焊接自動(dòng)化的典型代表。相貫線焊縫是常見于鍋爐、管道行業(yè)的焊縫形式，其焊接過程需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)焊槍相對于焊縫的姿態(tài)。目前，這一工作主要由手工完成，焊接質(zhì)量難以保證。因此，為了高質(zhì)量地完成焊接任務(wù)，迫切需要引進(jìn)自動(dòng)焊接工藝。

近年來，國內(nèi)外全位置相貫線焊接機(jī)器人的開發(fā)不在少數(shù)，按照位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)方式可分為兩類：1、位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)耦合的關(guān)節(jié)式機(jī)器人；2、位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦的圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人。前者運(yùn)動(dòng)學(xué)較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)反解困難，確定末端件的位姿不直觀，進(jìn)行控制時(shí)計(jì)算量比較大，且耦合效應(yīng)會(huì)放大誤差。而后者運(yùn)動(dòng)學(xué)簡單，反解容易，確定末端件位姿直觀，進(jìn)行控制時(shí)計(jì)算量較小。因此，多數(shù)研究集中在圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人，為此，需要開發(fā)定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。目前的研究開發(fā)中，主要有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)加不完全齒輪型定心部件、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)加弧形軌道型定心部件以及雙弧形軌道型定心部件。這些形式的定心部件主要存在三個(gè)問題：1、不完全齒輪或弧形軌道容易與被焊零件干涉，因此限制了其角度調(diào)節(jié)范圍；2、驅(qū)動(dòng)配置影響定心部件的外觀；3、部件制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開發(fā)外形簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造的焊接機(jī)器人用焊槍定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。該部件為開發(fā)焊槍位置調(diào)節(jié)與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦的焊接機(jī)器人提供條件，應(yīng)用該部件可以方便地調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)而不改變焊槍末端的位置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本定心部件包括第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中：

所述的第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括安裝在焊接機(jī)器人手臂上的基座和安裝在基座上的第一角度調(diào)節(jié)電機(jī)。

所述的第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括與第一角度調(diào)節(jié)電機(jī)軸固連的搖桿AB、安裝在搖桿AB上的第二角度調(diào)節(jié)電機(jī)、安裝在第二角度調(diào)節(jié)電機(jī)輸出軸上與搖桿AB以鉸鏈B鉸接的連桿BC、與搖桿AB以鉸鏈A鉸接的連桿AE、與連桿BC和連桿AE分別以鉸鏈C和鉸鏈D鉸接的連桿CG、與連桿AE以鉸鏈E鉸接的連桿EF、與連桿CG以鉸鏈G鉸接的焊槍FG，連桿EF和焊槍FG以鉸鏈F鉸接；所述的相互鉸接的連桿AE、連桿BC、連桿CG及搖桿AB構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，相互鉸接的連桿AE、連桿CG、連桿EF及焊槍FG構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)；鉸接點(diǎn)A、D、E位于同一直線上，鉸接點(diǎn)C、D、G位于同一直線上，焊槍末端點(diǎn)O與鉸接點(diǎn)F、G位于同一直線上；鉸接點(diǎn)AD之間的距離等于焊槍末端點(diǎn)O與鉸接點(diǎn)G之間的距離；第二角度調(diào)節(jié)電機(jī)通過連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊槍繞焊槍末端點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述第一角度調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出軸的軸線通過焊槍末端點(diǎn)O，且位于焊槍運(yùn)動(dòng)過程中焊槍軸線掃過的平面。

本發(fā)明外觀簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造，能有效地避免同被焊零件的干涉問題，同時(shí)靈活完成焊槍的姿態(tài)調(diào)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人位置調(diào)節(jié)與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦，可應(yīng)用于插接管道相貫線焊縫的焊接機(jī)器人以及其他需要定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整的設(shè)備。此外，在我方之前申請的定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件中，所用的主要定心機(jī)構(gòu)為一種平面三環(huán)八連桿單自由度機(jī)構(gòu)；而在此次申請中，所用的為平面兩環(huán)六連桿單自由度機(jī)構(gòu)，連桿數(shù)目由八降低到六；并且由于平行四邊形機(jī)構(gòu)等約束條件，第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件轉(zhuǎn)角與焊槍轉(zhuǎn)角之比為1∶1，為電機(jī)的控制提供了方便。

附圖說明

圖1定心部件外觀示意圖

圖2第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖

圖3第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖

圖4第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

附圖中所標(biāo)示的各部分名稱如下：1、第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；2、第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；11、第一角度調(diào)節(jié)電機(jī)；12、基座；21、搖桿AB；22、第二角度調(diào)節(jié)電機(jī)；A、B、C、D、E、F、G為鉸鏈；O為焊槍末端點(diǎn)；AE、BC、CG、EF、FG均為連桿，且FG代表焊槍。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖1～4，對本發(fā)明的實(shí)例作如下詳細(xì)說明。

如圖1所示，此二自由度定心姿態(tài)調(diào)整部件由第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2構(gòu)成。