專利名稱：全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊接設(shè)備的部件，具體說(shuō)涉及一種自動(dòng)化焊接機(jī)器人定心姿 態(tài)調(diào)整部件。在狹小的工作空間情況下，本系統(tǒng)可應(yīng)用于完成管道對(duì)接、大型容器封頭焊接 和容器的插管焊等空間相貫線的封閉焊接。
背景技術(shù)：
焊接是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化領(lǐng)域的前沿 性課題。焊接機(jī)器人發(fā)展至今，手臂結(jié)構(gòu)有了很大的改進(jìn)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的焊槍姿態(tài)調(diào) 整主要靠關(guān)節(jié)型手臂和手腕的調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)存在著很大的耦合性、算法較繁瑣和結(jié)構(gòu) 較復(fù)雜的缺點(diǎn)。研究全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件，可以有效的克服這些缺點(diǎn)，有著 很大的現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有焊接機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整裝置的上述缺陷，提供了 一種全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件。該部件實(shí)現(xiàn)了全位置管道焊接時(shí)焊槍姿態(tài)的調(diào) 節(jié)更加簡(jiǎn)單和操作器結(jié)構(gòu)的更加緊湊。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。本定心部件包括包括第一 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、安裝在基座上的端 蓋、安裝在端蓋上的第一電機(jī)、安裝在基座上的第一軸承、與第一電機(jī)輸出軸同軸連接的傳 動(dòng)軸、以及與傳動(dòng)軸固定連接的搖桿，傳動(dòng)軸與第一軸承配合安裝，搖桿在第一電機(jī)的帶動(dòng) 下擺動(dòng)。所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定在搖桿上的殼體、安裝在殼體上的第二電機(jī)、安 裝在電機(jī)輸出軸上的齒輪、安裝在殼體上用于對(duì)齒輪進(jìn)行軸向定位的擋圈、安裝在殼體上 的第二軸承、安裝在齒輪和第二軸承之間的不完全齒圈、以及固定安裝在不完全齒圈上的 焊槍，所述不完全齒圈是從完整的外齒圈上截?cái)嘞聛?lái)的一段齒圈，不完全齒圈的外圈與齒 輪相嚙合，不完全齒圈的內(nèi)圈與第二軸承的外圈圓柱面相切，齒輪和第二軸承對(duì)不完全齒 圈進(jìn)行徑向定位，殼體對(duì)不完全齒圈進(jìn)行軸向定位，不完全齒圈和焊槍在齒輪的帶動(dòng)下擺 動(dòng)。所述焊槍的焊點(diǎn)位于所述搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和不完全齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的交點(diǎn)。搖桿的擺動(dòng)平面為水平平面，不完全齒圈和焊槍的擺動(dòng)平面為豎直平面，兩平面 互相垂直。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本實(shí)用新型采用第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的聯(lián) 動(dòng)，使得焊槍姿態(tài)的調(diào)整更加簡(jiǎn)單、靈活，所述的第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的水平擺動(dòng)和第二角度 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的豎直擺動(dòng)采用分離的形式；2)在焊接過(guò)程中，由于焊槍的焊點(diǎn)位于搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和不完全齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的交點(diǎn)上，所以焊槍姿態(tài)的調(diào)整不會(huì)使焊點(diǎn)的位置發(fā)生變化，還消除了焊接機(jī)器人各部分 之間的耦合，簡(jiǎn)化了控制的算法；3)本實(shí)用新型的主要結(jié)構(gòu)采用定心式模塊化設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)可以靈活變換焊槍姿態(tài) 的同時(shí)，還簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)和尺寸。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，便于裝卸和改裝，能靈活應(yīng) 用于不同焊接尺寸的工作任務(wù)要求。

圖1整體外觀示意圖圖2水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖圖3豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖(a)圖4豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖(b)圖中1、水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，2、豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，11、第一電機(jī)，12、端 蓋，13、基座，14、第一軸承，15、傳動(dòng)軸，16、搖桿，21、第二電機(jī)，22、殼體，23、齒輪，24、擋圈， 25、不完全齒圈，26、第二軸承，27、焊槍。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1 圖4對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)施例中的全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件由水平方向角度 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2構(gòu)成，主要應(yīng)用于焊槍27姿態(tài)的調(diào)整。水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包 括第一電機(jī)11、端蓋12、基座13、第一軸承14，傳動(dòng)軸15和搖桿16。其中基座13和焊接 機(jī)器人手臂連接，端蓋12通過(guò)螺柱固定在基座13上，第一電機(jī)11通過(guò)螺釘固定在端蓋12 上。第一電機(jī)11輸出軸穿過(guò)基座13向搖桿16伸出，傳動(dòng)軸15通過(guò)鍵連接套在第一電機(jī) 11的輸出軸上，并由第一軸承14和搖桿16軸向定位，第一軸承14安裝在基座13上，搖桿 16通過(guò)鍵連接裝在傳動(dòng)軸15上?？刂频谝浑姍C(jī)11的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)搖桿16的角度，通過(guò)搖 桿16的定心擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平方向角度調(diào)節(jié)。豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所 示，包括殼體22、第二電機(jī)21、齒輪23、擋圈24、第二軸承26和焊槍27。其中殼體22通 過(guò)螺柱固定在搖桿16上，第二電機(jī)21通過(guò)螺釘固定在殼體22上，齒輪23通過(guò)鍵連接套在 電機(jī)21的電機(jī)輸出軸上，并由擋圈24軸向定位，擋圈24通過(guò)螺柱固定在殼體22上。第二 軸承26 (兩個(gè)軸承)通過(guò)軸固定在殼體22上，不完全齒圈25安裝在第二軸承26和齒輪23 之間。不完全齒圈是從完整的外齒圈上截?cái)嘞聛?lái)的一段齒圈，具體為在齒圈的圓周方向截 下來(lái)的一段圓弧形的齒圈。不完全齒圈的外圈與齒輪23相嚙合，不完全齒圈的內(nèi)圈與第二 軸承的外圈圓柱面相切。齒輪和第二軸承對(duì)不完全齒圈進(jìn)行徑向定位，殼體對(duì)不完全齒圈 進(jìn)行軸向定位。焊槍27通過(guò)螺紋固定在不完全齒圈25上。豎直方向角度的調(diào)節(jié)是通過(guò)不 完全齒圈25的定心擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，控制第二電機(jī)21的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)齒輪23的角度，進(jìn)而控 制不完全齒圈25的角度，實(shí)現(xiàn)豎直方向角度調(diào)節(jié)。工作時(shí)，第二電機(jī)21帶動(dòng)齒輪23的轉(zhuǎn) 動(dòng)，齒輪23的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)不完全齒圈25的擺動(dòng)。焊槍27的焊點(diǎn)的位置是搖桿16水平方向 定心擺動(dòng)的軸線和不完全齒圈25豎直方向定心擺動(dòng)的軸線的交點(diǎn)。搖桿16水平方向定心擺動(dòng)和不完全齒圈25豎直方向定心擺動(dòng)只改變焊槍27的姿態(tài)，不改變焊點(diǎn)的位置。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下工作時(shí)，先把基座13用螺柱固定在焊接機(jī)器人手臂上。完成固定后，首先調(diào)整焊 槍27的位置。通過(guò)焊接機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)，把焊點(diǎn)調(diào)整到合適的位置。然后，通過(guò)控制水 平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1的驅(qū)動(dòng)裝置和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的驅(qū)動(dòng)裝置，帶動(dòng)水平方向 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)控制水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和 豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的配合運(yùn)動(dòng)，使焊槍27的焊接姿態(tài)調(diào)整到最佳狀態(tài)。完成調(diào)整后 開(kāi)始焊接，焊接機(jī)器人腰和手臂的配合運(yùn)動(dòng)不斷的調(diào)整著焊點(diǎn)的位置。同時(shí)，不斷的調(diào)整水 平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的配合運(yùn)動(dòng)，從而不斷的調(diào)整焊槍27保 持最佳焊接姿態(tài)。因?yàn)楹笜?7的焊點(diǎn)位于所述搖桿16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和不完全齒圈25的轉(zhuǎn) 動(dòng)軸線的交點(diǎn)，所以調(diào)整水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的配合運(yùn)動(dòng) 不會(huì)影響焊點(diǎn)的位置，使得焊接控制十分方便，并提高了焊接的質(zhì)量。完成焊接后，松開(kāi)連 接基座I3和焊接機(jī)器人手臂的螺柱，就可以從焊接機(jī)器人手臂上取下全位置焊接機(jī)器人 定心姿態(tài)調(diào)整部件。如果焊接對(duì)象的尺寸發(fā)生了大的改變，只需要改變搖桿16的尺寸就可 以滿足焊接要求，十分利于模塊化設(shè)計(jì)和使用。前面用舉例的方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型不僅僅局限于這一實(shí) 例。凡是基于本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的任何改進(jìn)和變型均屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件，其特征在于包括第一角度調(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、安裝在基座上的端蓋、安裝在端蓋上的第一電機(jī)、安裝在基座上的第一軸承、與第一電機(jī)輸出軸同軸連接的傳動(dòng)軸、以及與傳動(dòng)軸固定連接的搖桿，傳動(dòng)軸與第一軸承配合安裝，搖桿在第一電機(jī)的帶動(dòng)下擺動(dòng)；所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定在搖桿上的殼體、安裝在殼體上的第二電機(jī)、安裝在電機(jī)輸出軸上的齒輪、安裝在殼體上用于對(duì)齒輪進(jìn)行軸向定位的擋圈、安裝在殼體上的第二軸承、安裝在齒輪和第二軸承之間的不完全齒圈、以及固定安裝在不完全齒圈上的焊槍，所述不完全齒圈是從完整的外齒圈上截?cái)嘞聛?lái)的一段齒圈，不完全齒圈的外圈與齒輪相嚙合，不完全齒圈的內(nèi)圈與第二軸承的外圈圓柱面相切，齒輪和第二軸承對(duì)不完全齒圈進(jìn)行徑向定位，殼體對(duì)不完全齒圈進(jìn)行軸向定位，不完全齒圈和焊槍在齒輪的帶動(dòng)下擺動(dòng)；所述搖桿的擺動(dòng)平面和不完全齒圈及焊槍的擺動(dòng)平面互相垂直；所述焊槍的焊點(diǎn)位于所述搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和不完全齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的交點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件，其特征在于所述的搖 桿的擺動(dòng)平面為水平平面，不完全齒圈和焊槍的擺動(dòng)平面為豎直平面。
專利摘要本實(shí)用新型是一種焊接設(shè)備的部件，具體說(shuō)是全位置焊接機(jī)器人定心姿態(tài)調(diào)整部件。該系統(tǒng)包括水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。水平方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括基座、第一電機(jī)、與第一電機(jī)輸出軸同軸連接的傳動(dòng)軸以及與傳動(dòng)軸鍵連接的搖桿，搖桿在第一電機(jī)的帶動(dòng)下能夠沿著水平面擺動(dòng)。豎直方向角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括安裝在搖桿上的殼體、第二電機(jī)、安裝在電機(jī)輸出軸上的齒輪、安裝在軸承上的不完全齒圈、安裝在不完全齒圈上的焊槍，在齒輪的帶動(dòng)下能夠在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。焊槍的焊點(diǎn)位于所述搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和不完全齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的交點(diǎn)。本實(shí)用新型在實(shí)現(xiàn)可以靈活變換焊槍姿態(tài)的同時(shí)，還消除了焊接機(jī)器人各部分之間的耦合，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)和尺寸。
文檔編號(hào)B23K37/00GK201669516SQ20102017424
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者劉廷順, 趙京, 馬佳弘 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)