[實用新型]五自由度焊接切割機器人

有效

• 申請號: 201520536312.4
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN204913115U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 楊學兵;丁原彥;王偉;魏來;田強;趙改賓;萬明明;王作鋒
• 申請（專利權）人: 北京中電華強焊接工程技術有限公司
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;馬皓

技術領域

本實用新型屬于焊接切割技術領域，特別涉及一種五自由度焊接切割機器人。

背景技術

焊接切割機器人，是一種能夠完成焊接切割操作的自動化裝置，一般采用多個關節的機械手臂，以實現工作空間內任意位置和姿態的調整。

目前，五軸機器人結構形式主要有直角坐標型和關節坐標型兩種。前者定位精度高，但是在窄小空間中，該類機器人行動受阻，不能做到游刃有余；后者運動速度快，但位置和姿態自由度耦合在一起，控制復雜。基于空間復雜曲線(如相貫線)的封閉曲線連續回轉焊接切割需求，對機器人的機械結構特征提出了更高的要求。

焊接機器人一般還采用通用六關節式機械手臂，重復定位精度高，但操作空間相對有限，適用于中小型零部件的焊接切割，在國內外工業生產中得到普及性應用。現有傳統六節工業機器人機構均存在機構奇異點，不能實現封閉曲面的連續切割和狹小區間連續重復回轉焊接的需要，而上述的焊接切割要求，在工業生產中是普遍性存在的工業機器人功能化需求。

申請號200710179406.0實用新型名稱：大型焊接智能機器人裝置，提出一種基于視覺控制技術的機器人裝置。該焊接機器人具有九個運動軸，包括三個宏觀平移運動軸、三個微動平移運動軸和三個旋轉運動軸。該實用新型通過視覺傳感技術和智能視覺控制技術，提高了焊接機器人自動焊接的質量和效率。但是由于其結構和編程控制復雜，需要較大的硬件與軟件的投入，造價也會相對昂貴很多。

現有的工業機器人焊接切割的電纜線基本上都隨著機器人的運動而不停擺動，而對于某些復雜空間曲線，如空間封閉曲面切割、支管焊接等，常常會因為電纜的纏繞導致焊接切割工作不能連續進行。機器人機械結構設計的不合理也會限制焊接切割工具的姿態，從而影響特定焊接切割工況下的工作范圍。工作點姿態和位置調整時，機器人的各關節軸相互關聯，機器人位置示教和編程需要具有一定技能培訓的人員才能實現操作。機器人臂桿結構設計在復雜的構件焊接時，容易產生位置干涉。

實用新型內容

針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種五自由度焊接切割機器人，在滿足傳統機器人焊接切割操作功能的同時，能夠解決空間復雜封閉曲面的連續切割和復雜封閉曲線連續重復焊接，工具電纜無纏繞，焊接切割工具點坐標與機器人的機構運動點重合，不因工具姿態調整發生位置變化；機器人位置、姿態調整直觀簡單；各運動軸獨立操作，能夠實現六自由度機器人空間姿態位置的可達性，沒有機構的奇異點，滿足焊接切割生產領域通用性的應用需求。

為達到以上目的，本實用新型采用的技術方案是：提供一種五自由度焊接切割機器人，包括立柱和機器人本體，所述機器人本體安裝在所述立柱上且能夠沿立柱的垂直方向上下移動；其特征在于：所述機器人本體包括依次相連接的后擺臂座、后擺臂、前擺臂以及機頭裝配組件；所述后擺臂的一端與后擺臂座可轉動地連接，通過后擺臂的轉動帶動機頭裝配組件在水平面內移動；所述后擺臂的另一端與前擺臂可轉動地連接，通過前擺臂的轉動帶動機頭裝配組件實現圓周運動；所述機頭裝配組件與前擺臂的末端相連接；所述機頭裝配組件包括第三傳動機構、斜齒輪接桿、斜齒輪組、座擺臂以及焊接切割工具組件，其中，焊接切割工具組件固定在座擺臂的自由端，第三傳動機構通過從斜齒輪接桿中穿過的中心軸與斜齒輪組連接，該斜齒輪組驅動座擺臂使焊接切割工具組件沿自身軸線自由回轉，實現連接電纜的無纏繞釋放；而且，第三傳動機構還直接驅動斜齒輪接桿以使斜齒輪接桿進行圓周擺動。

進一步，所述第三傳動機構包括蝸輪箱組件、第二齒形帶輪組、傳動軸以及擺動回轉座；所述蝸輪箱組件包括相互嚙合的第二蝸輪和第二蝸桿；所述第二齒形帶輪組包括第二主動輪和第二從動輪，兩者通過第二齒形帶相連接；第二蝸輪通過第二轉軸與第二主動輪相連接，所述第二從動輪可自由轉動地套裝在所述傳動軸上；第二從動輪的下端與所述擺動回轉座固接，所述擺動回轉座的下端與斜齒輪接桿固接。

進一步，所述第三傳動機構還包括第一齒形帶輪組以及第三齒形帶輪組；所述蝸輪箱組件還包括相互嚙合的第一蝸輪和第一蝸桿；所述第一齒形帶輪組包括第一主動輪和第一從動輪，兩者通過第一齒形帶相連接；第三齒形帶輪組包括第三主動輪和第三從動輪，兩者通過第三齒形帶相連接；所述第一蝸輪與第一主動輪通過第一轉軸相連接，第一從動輪與第三主動輪分別固定安裝在所述傳動軸的兩端；第三從動輪與斜齒輪接桿的所述中心軸相固接。