[發明專利]一種五自由度并聯焊接機器人的設計

在審

• 申請號: 201710218986.3
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106994572A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李東潔;李潛;宋賀
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02;B25J11/00;B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于相貫線自動焊接機器人領域，尤其涉及一種五自由度并聯焊接機器人。

背景技術

現代焊接生產中，焊接機器人正在承擔越來越多的焊接任務，但是針對焊縫較為復雜的工件，焊接機器人也很難滿足要求，仍需要工人進行手動焊接，浪費大量的人力，現有的專用焊接機器人，在相貫線自動焊接過程中機器人的結構太大，移動裝卡難度較大，運動空間受到限制，在電機較多的情況下，電機線雜亂容易對機器人運動產生纏繞和干涉，難以保證焊接的速度和效率，甚至難以完成焊接工作，基于此，提出一種五自由度并聯焊接機器人，其機構較小，采用并聯傳動的方式，模塊化組合，使機器人重量變輕，方便拆卸、移動、更換及安裝，并減少了機器人的系統慣性，優化動力性能，很好地解決了電纜纏繞的問題，有利于自動焊接的正常進行。

發明內容

本發明的目的是提供一種五自由度并聯焊接機器人的設計方案。

機器人采用并聯傳動的方式，具有五個自由度，該系統包含四個組成部分：旋轉機構（1）、升降機構（2）、徑給機構（3）、焊槍姿態調整機構（4）、（5），其中：

所述的旋轉機構（1）由旋轉電機控制整個機器人以機架為中心做360°旋轉，實現相貫線整周焊接；

所述的升降機構（2）利用絲杠C驅動關節A，將電機的旋轉運動轉化成豎直方向上的升降運動，同時裝有升降盤D也做升降運動，使焊槍可以更大幅度地上下運動，以對應相貫線曲線的高度變化；

所述的徑給機構（3）采用絲杠機構，與升降機構中的絲杠垂直安裝，控制焊槍在水平方向上的直線運動，使焊槍可以前后運動，徑給機構配合升降機構和旋轉機構共同改變焊槍的空間位置；

所述的焊槍姿態調整機構（4）、（5），兩個電機分別驅動兩個絲杠，也都附有升降盤，升降盤外接同步帶B，當升降盤同步運動時，同步帶不會被拉動，焊槍只做升降運動；當（4）、（5）中的升降盤與（2）中的升降盤之間速度有差值時，同步帶會被拉動，使下面的兩個帶輪轉動，與帶輪相接的差動輪發生轉動，實現焊槍工作角和行走角的改變，完成焊槍姿態的調整。

機器人裝卡在支管上，由旋轉機構、升降機構和徑給機構配合完成焊槍的空間位置變換，焊槍姿態調整機構調節焊槍的俯仰和偏轉，改變其工作角和行走角，實現相貫線整周焊接。

這個技術方案如下有益效果：

機器人采用并聯傳動方式，模塊化組合，其機構較小，使機器人重量變輕，方便拆卸、移動、更換及安裝，并減少了機器人的系統慣性，優化動力性能，很好地解決了電纜纏繞的問題。

附圖說明

圖1為五自由度并聯焊接機器人的整體設計方案圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，參照附圖，對本發明進一步詳細說明：

機器人采用并聯傳動的方式，所有的電機都裝在機架上，機器人裝卡在支管上，而機架的位置相對于世界坐標系固定不變。

機器人具有五個自由度，該系統包含四個組成部分：旋轉機構（1）、升降機構（2）、徑給機構（3）、焊槍姿態調整機構（4）、（5），其中。

所述的旋轉機構（1）由旋轉電機控制整個機器人以支管軸線為中心圍繞著支管做360°旋轉，實現相貫線整周焊接。

所述的升降機構（2）利用絲杠C驅動關節A，將電機的旋轉運動轉化成豎直方向上的升降運動，同時裝有升降盤D也做升降運動，使焊槍可以更大幅度地上下運動，以對應相貫線曲線的高度變化，旋轉運動和升降運動是并聯的，可以獨立被控制，做旋轉運動的同時也可以做旋轉運動，互不干涉。

所述的徑給機構（3）采用絲杠機構，與升降機構中的絲杠垂直安裝，控制焊槍在水平方向上的直線運動，使焊槍可以前后運動，由于絲杠本身的自鎖功能使焊槍上下左右運動更加平穩，徑給機構配合升降機構和旋轉機構共同改變焊槍的空間位置。

所述的升降機構（2）和徑給機構（3）共同組成直線位移機構，安裝于旋轉機構上。

所述的焊槍姿態調整機構（4）、（5），兩個電機分別驅動兩個絲杠，也都附有升降盤，升降盤外接同步帶B，當升降盤同步運動時，同步帶不會被拉動，焊槍只做升降運動；當（4）、（5）中的升降盤與（2）中的升降盤之間速度有差值時，同步帶會被拉動，使下面的兩個帶輪轉動，與帶輪相接的差動輪發生轉動，實現焊槍工作角和行走角的改變，完成焊槍姿態的調整。

機器人裝卡在支管上，由旋轉機構、升降機構和徑給機構配合完成焊槍的空間位置變換，焊槍姿態調整機構調節焊槍的俯仰和偏轉，改變其工作角和行走角，實現相貫線整周焊接。