專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有旋轉(zhuǎn)升降二自由度的機(jī)器人并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種具有旋轉(zhuǎn)升降二自由度的機(jī)器人并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于焊接機(jī)器人技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中，插管焊接是化工和鍋爐等行業(yè)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(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低焊接質(zhì)量難以保持穩(wěn) 定。在焊接生產(chǎn)中采用機(jī)器人技術(shù)，可以提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件、穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量、 實(shí)現(xiàn)相貫線焊縫的自動(dòng)化焊接。目前，現(xiàn)有的焊接機(jī)器人大多采用關(guān)節(jié)式機(jī)器人。這類(lèi)焊接機(jī)器人要完成焊接任 務(wù)，必須所有關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)，采用的是串聯(lián)機(jī)構(gòu)。而各個(gè)部件的聯(lián)動(dòng)，對(duì)于焊接機(jī)器人在焊接過(guò) 程的控制來(lái)說(shuō)，既不直觀，也不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有焊接機(jī)器人的上述缺陷，提供了一種能夠使焊槍能 夠完成旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證焊槍的旋轉(zhuǎn)和升降互不影響的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)焊接機(jī) 器人。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種具有旋轉(zhuǎn)升降二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)，其中的機(jī)架包括上固定盤(pán)、下固定盤(pán)、連桿、機(jī)座，其中上固定盤(pán)和下 固定盤(pán)通過(guò)8根連桿連接，上、下固定盤(pán)中心各有一通孔，盤(pán)面各有2個(gè)互成90度、用來(lái)安 裝軸承的通孔；下固定盤(pán)的中心孔與機(jī)座配合，機(jī)座與工件錨固；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括齒輪軸I、驅(qū)動(dòng)電機(jī)I、旋轉(zhuǎn)筒體、升降臺(tái)導(dǎo)桿座、升降臺(tái)導(dǎo)桿、內(nèi)齒 輪；其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)I與齒輪軸I相連，齒輪軸I與內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合，齒輪軸I通過(guò)軸承安裝在 機(jī)架的上、下固定盤(pán)盤(pán)面的一個(gè)通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)筒體內(nèi)壁上；旋轉(zhuǎn)筒體通過(guò)軸承 安裝在機(jī)座上，并可繞機(jī)座旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)筒體外壁裝有縱向的升降臺(tái)導(dǎo)桿座，導(dǎo)桿座裝有兩根 升降臺(tái)導(dǎo)桿；所述的升降機(jī)構(gòu)包括齒輪軸II、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II、軸承外套、絲杠、螺母導(dǎo)桿、絲杠螺 母、螺母導(dǎo)桿座、升降臺(tái)、齒輪II、剛性軸套、連接桿；其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)II與齒輪軸II相連，齒 輪軸與齒輪II外嚙合，齒輪軸II通過(guò)軸承安裝在機(jī)架的上、下固定盤(pán)盤(pán)面的另一個(gè)通孔 內(nèi)，齒輪II的安裝軸與絲杠用剛性軸套聯(lián)為一體，通過(guò)軸承安裝在機(jī)架上、下固定盤(pán)的中 心孔內(nèi)，絲杠上裝有螺母，螺母沿著兩根螺母導(dǎo)桿作升降運(yùn)動(dòng)，螺母導(dǎo)桿固定在螺母導(dǎo)桿座 上，導(dǎo)桿座安裝在上固定盤(pán)上；螺母的外壁安裝在軸承的內(nèi)圈，軸承外圈裝在軸承外套內(nèi)， 軸承外套通過(guò)連接桿與升降臺(tái)相連，并可帶動(dòng)升降臺(tái)沿升降臺(tái)導(dǎo)桿做升降運(yùn)動(dòng)。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)升降二自由 度并聯(lián)機(jī)構(gòu)焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于安裝與拆卸。焊接機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)與升降二 自由度相互獨(dú)立、互不干涉，便于控制的實(shí)現(xiàn)。另外在焊接過(guò)程中，由于控制此二自由度的電機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)是固定不動(dòng)的，也避免了因?yàn)樾D(zhuǎn)而產(chǎn)生的導(dǎo)線纏繞等問(wèn)題。以下結(jié)合


和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1 旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)軸側(cè)視2 旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
圖3 旋轉(zhuǎn)自由度正向剖視4 升降自由度側(cè)向剖視5 機(jī)架軸側(cè)視6 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸測(cè)7:升降機(jī)構(gòu)軸測(cè)中1、連桿，2、上固定盤(pán)，3、連桿螺母，4、軸承蓋1，5、軸承蓋螺栓，6、齒輪軸I， 7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，8、軸承蓋11，9、齒輪軸II，10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II，11、旋轉(zhuǎn)筒體，12、軸承外套，13、 螺母軸承，14、頂蓋，15、絲杠，16、螺母導(dǎo)桿，17、絲杠螺母，18、升降臺(tái)導(dǎo)桿座，19、升降臺(tái)導(dǎo) 桿，20、螺栓，21、絲杠軸承，22、螺母導(dǎo)桿座，23、升降臺(tái)，24、齒輪II，25、內(nèi)齒輪，26、剛性軸 套，27、軸承，28、鎖緊螺母，29、下固定盤(pán)，30、機(jī)座，31、連接桿。
具體實(shí)施例方式由圖1至圖7的本發(fā)明的實(shí)施方式可知，本發(fā)明所提供的機(jī)構(gòu)具有旋轉(zhuǎn)和升降兩 個(gè)自由度。旋轉(zhuǎn)通過(guò)齒輪內(nèi)嚙合實(shí)現(xiàn)，升降通過(guò)絲杠實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)自由度通過(guò)螺母軸承13解 耦，二者互相獨(dú)立，互不干涉，成為并聯(lián)機(jī)構(gòu)。機(jī)架相對(duì)于世界坐標(biāo)系固定不動(dòng)，它由上固定 盤(pán)2、下固定盤(pán)29通過(guò)連桿1螺紋連接，機(jī)架下部安裝有機(jī)座30，將整個(gè)機(jī)構(gòu)錨固在工件 上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)17啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)17將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至齒輪軸16，齒輪軸16安裝 在機(jī)架的安裝孔中，齒輪軸16與內(nèi)齒輪25內(nèi)嚙合，從而帶動(dòng)內(nèi)齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)，而內(nèi)齒輪25 用螺栓安裝在旋轉(zhuǎn)筒體11上，旋轉(zhuǎn)筒體11底部有軸承安裝在機(jī)座30上，因此可隨內(nèi)齒輪 25實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)IIlO啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)IIlO將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至齒輪軸119，齒輪軸 119與齒輪1124嚙合，齒輪1124的下部用軸承安裝在下固定盤(pán)29上，上部與絲杠15通過(guò) 剛性軸套26相連，因此齒輪1124的轉(zhuǎn)動(dòng)引起絲桿15的上下移動(dòng)。絲杠15上有絲杠螺母 17，絲桿15的上下移動(dòng)帶動(dòng)螺母17在螺母導(dǎo)桿16上上下滑動(dòng)。螺母導(dǎo)桿16安裝在螺母 導(dǎo)桿座22上，再安裝在下固定盤(pán)29上，螺母17套在螺母軸承13的內(nèi)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(tái)23，升降臺(tái) 23在升降臺(tái)導(dǎo)桿19上滑動(dòng)，升降臺(tái)導(dǎo)桿19通過(guò)升降臺(tái)導(dǎo)桿座18安裝在旋轉(zhuǎn)筒體11上。 因此，螺母17的上下移動(dòng)又可以依次通過(guò)螺母軸承13、軸承外套12、連接桿31，最終傳遞至 升降臺(tái)23，從而實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)23的升降運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
一種具有旋轉(zhuǎn)升降二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的機(jī)架包括上固定盤(pán)(2)、下固定盤(pán)(29)、連桿(1)、機(jī)座(30)，其中上固定盤(pán)(2)和下固定盤(pán)(29)通過(guò)8根連桿(1)連接，上、下固定盤(pán)中心各有一通孔，盤(pán)面各有2個(gè)互成90度、用來(lái)安裝軸承的通孔；下固定盤(pán)(29)的中心孔與機(jī)座(30)配合，機(jī)座(30)與工件錨固；所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括齒輪軸I(6)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)I(7)、旋轉(zhuǎn)筒體(11)、升降臺(tái)導(dǎo)桿座(18)、升降臺(tái)導(dǎo)桿(19)、內(nèi)齒輪(25)；其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)I(7)與齒輪軸I(6)相連，齒輪軸I(6)與內(nèi)齒輪(25)內(nèi)嚙合，齒輪軸I(6)通過(guò)軸承安裝在機(jī)架的上、下固定盤(pán)(2)、(29)盤(pán)面的一個(gè)通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪(25)安裝在旋轉(zhuǎn)筒體(11)內(nèi)壁上；旋轉(zhuǎn)筒體(11)通過(guò)軸承安裝在機(jī)座(30)上，并可繞機(jī)座旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)筒體(11)外壁裝有縱向的升降臺(tái)導(dǎo)桿座(18)，導(dǎo)桿座裝有兩根升降臺(tái)導(dǎo)桿(19)；所述的升降機(jī)構(gòu)包括齒輪軸II(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II(10)、軸承外套(12)、絲杠(15)、螺母導(dǎo)桿(16)、絲杠螺母(17)、螺母導(dǎo)桿座(22)、升降臺(tái)(23)、齒輪II(24)、剛性軸套(26)、連接桿(31)；其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)II(10)與齒輪軸II(9)相連，齒輪軸(9)與齒輪II(24)外嚙合，齒輪軸II(9)通過(guò)軸承安裝在機(jī)架的上、下固定盤(pán)(2)、(29)盤(pán)面的另一個(gè)通孔內(nèi)，齒輪II(24)的安裝軸與絲杠(15)用剛性軸套(26)聯(lián)為一體，通過(guò)軸承安裝在機(jī)架上、下固定盤(pán)(2)、(29)的中心孔內(nèi)，絲杠上裝有螺母(17)，螺母沿著兩根螺母導(dǎo)桿(16)作升降運(yùn)動(dòng)，螺母導(dǎo)桿(16)固定在螺母導(dǎo)桿座(22)上，導(dǎo)桿座(22)安裝在上固定盤(pán)(2)上；螺母的外壁安裝在軸承的內(nèi)圈，軸承外圈裝在軸承外套(12)內(nèi)，軸承外套通過(guò)連接桿(31)與升降臺(tái)(23)相連，并可帶動(dòng)升降臺(tái)(23)沿升降臺(tái)導(dǎo)桿(19)做升降運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有旋轉(zhuǎn)升降二自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，屬于焊接機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由齒輪傳遞實(shí)現(xiàn)，升降機(jī)構(gòu)由絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)通過(guò)一個(gè)軸承解耦，能夠?qū)崿F(xiàn)在焊接過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，不影響升降動(dòng)作，反之亦然。本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)升降二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于安裝與拆卸。機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)與升降二自由度相互獨(dú)立、互不干涉，便于控制的實(shí)現(xiàn)。另外在焊接過(guò)程中，由于控制此二自由度的電機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)是固定不動(dòng)的，也避免了因?yàn)樾D(zhuǎn)而產(chǎn)生的導(dǎo)線纏繞等問(wèn)題。
文檔編號(hào)B23K37/00GK101862928SQ20101019915
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者于洋, 劉翼, 涂志偉, 管新勇, 陳樹(shù)君 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)