多功能五軸龍門式焊接一體機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種多功能五軸龍門式焊接一體機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，哈爾濱工程大學(xué)申請(qǐng)的發(fā)明專利多功能龍門式七軸工業(yè)機(jī)器人(中國專利，申請(qǐng)?zhí)?200910072010.5)和發(fā)明專利一種用于管端作業(yè)的七軸串連工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)(中國專利，申請(qǐng)?zhí)?201010101017.8)，結(jié)構(gòu)均具有七個(gè)關(guān)節(jié)自由度，本實(shí)用新型專利具有五個(gè)關(guān)節(jié)自由度，除實(shí)現(xiàn)空間直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的三自由度具有類似結(jié)構(gòu)，其它二自由度具有完全不同的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，特別能夠滿足切割和焊接用途，因此與上述兩個(gè)專利具有有本質(zhì)上的區(qū)別。而目前龍門式兩自由度火焰切割機(jī)器人只能對(duì)平面內(nèi)各種曲線進(jìn)行切割，即使搭載焊具也只能實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)焊接，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上無法進(jìn)行三維空間曲線焊接?，F(xiàn)在以ESA公司為代表生產(chǎn)的龍門式五軸火焰切割機(jī)器人，包括XY兩軸的水平面內(nèi)的移動(dòng)和Z軸的垂直升降運(yùn)動(dòng)，X、Y、Z三軸互相垂直，在Z軸下端連接繞Z軸的旋轉(zhuǎn)軸U，在旋轉(zhuǎn)軸U下端連接弧板，并在弧板上安裝割具，并使其產(chǎn)生繞弧板中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而弧板的中心即為切割點(diǎn)，割具的軸線與Z軸所形成的夾角理論上最大為九十度，但這種方式由于受弧板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制使其切割范圍難以達(dá)到九十度，使其切割角度嚴(yán)重受限，現(xiàn)實(shí)中還沒有搭載焊具進(jìn)行焊接作業(yè)，是由于這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上無法實(shí)現(xiàn)搭載焊接設(shè)備，即使搭載焊接設(shè)備進(jìn)行焊接，其焊接角度和切割角度同樣受限；同時(shí)，弧板處的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)難以進(jìn)行防護(hù)，使其惡劣的工作條件下，難以在長(zhǎng)期的使用過程中保證精度。
[0003]上述幾種結(jié)構(gòu)的機(jī)器人現(xiàn)實(shí)中都沒有搭載焊接設(shè)備，主要原因是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上就無法搭載焊具，即使進(jìn)行某種改進(jìn)搭載焊具，龍門式兩自由度火焰切割機(jī)器人就無法實(shí)現(xiàn)三維空間曲線的焊接，而以ESA公司為代表生產(chǎn)的龍門式五軸火焰切割機(jī)器人其作業(yè)空間無論是切割作業(yè)還是焊接作業(yè)嚴(yán)重受限?，F(xiàn)實(shí)中急需一種即能進(jìn)行焊接作業(yè)又能實(shí)現(xiàn)切割作業(yè)、并能實(shí)現(xiàn)較大角度范圍的三維切割和三維焊接作業(yè)的多功能于一體的機(jī)器人。本實(shí)用新型專利具有結(jié)構(gòu)相對(duì)靈巧緊湊，便于搭載焊具，本實(shí)用新型專利的機(jī)構(gòu)易于保證定位精度和重復(fù)定位精度，可以實(shí)現(xiàn)大空間高精度焊接作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了適應(yīng)大型球冠、曲面板、壓力容器、錐體、筒體等的各種空間切割以及兩金屬三維空間連接處的多層多道的焊接而提供一種多功能五軸龍門式焊接一體機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:第一立柱202、第二立柱210分別通過第一 X移動(dòng)關(guān)節(jié)201、第二 X移動(dòng)關(guān)節(jié)211安裝在第一鋼軌213與第二鋼軌214上，橫梁206安裝在第一立柱202與第二立柱210之間，移動(dòng)臂212通過Y移動(dòng)關(guān)節(jié)205安裝于橫梁206上，升降臂204通過Z移動(dòng)關(guān)節(jié)203安裝在移動(dòng)臂212上，在所述升降臂204的端部設(shè)置有U旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)207，U旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)207的端部設(shè)置有V旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)208，V旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)208的端部連接有焊具或割具209 ;所述U旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)207包括安裝在升降臂端部的U支架16、安裝在U支架16上的U關(guān)節(jié)電機(jī)14、與U關(guān)節(jié)電機(jī)14輸出端連接的U關(guān)節(jié)減速器13、套裝在U關(guān)節(jié)減速器13輸出端的第一齒輪9和與第一齒輪9嚙合的第二齒輪10，且所述第二齒輪10套裝在第二齒輪軸上，第二齒輪軸安裝在U支架16上；所述V旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)208包括與第二齒輪10端面固連的V支架8、安裝在V支架8上的V關(guān)節(jié)電機(jī)6、與V關(guān)節(jié)電機(jī)6的輸出端連接的V關(guān)節(jié)減速器7、套裝在V關(guān)節(jié)減速器7輸出端上的齒輪1115、與齒輪III5嚙合的齒輪114和與齒輪114嚙合的齒輪13，齒輪114和齒輪13分別安裝在對(duì)應(yīng)的齒輪軸上且所述齒輪軸安裝在V支架8上，齒輪13的端面固連有夾槍器2，夾槍器2的端部固連有焊具或割具209。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型是即能進(jìn)行焊接作業(yè)又能實(shí)現(xiàn)切割作業(yè)、并能實(shí)現(xiàn)較大角度范圍的三維切割和三維焊接作業(yè)的多功能于一體的機(jī)器人。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)相對(duì)靈巧緊湊，便于搭載焊具，本實(shí)用新型易于保證定位精度和重復(fù)定位精度，可以實(shí)現(xiàn)大空間高精度焊接作業(yè)。本實(shí)用新型可以搭載焊接設(shè)備、能夠滿足切割和焊接用途、進(jìn)行三維空間曲線焊接，在惡劣的工作條件下，可以在長(zhǎng)期的使用過程中保證精度。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0008]圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是本實(shí)用新型的U旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和V旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示意圖一；
[0010]圖4是是本實(shí)用新型的U旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和V旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示意圖二 ；
[0011]圖5是本實(shí)用新型的Y移動(dòng)關(guān)節(jié)和Z移動(dòng)關(guān)節(jié)的不意圖一；
[0012]圖6是本實(shí)用新型的Y移動(dòng)關(guān)節(jié)和Z移動(dòng)關(guān)節(jié)的不意圖一.；
[0013]圖7是本實(shí)用新型的Y移動(dòng)關(guān)節(jié)和Z移動(dòng)關(guān)節(jié)的示意圖三；
[0014]圖8是本實(shí)用新型的支腿I的X移動(dòng)關(guān)節(jié)不意圖一；
[0015]圖9是本實(shí)用新型的支腿I的X移動(dòng)關(guān)節(jié)示意圖二 ；
[0016]圖10是本實(shí)用新型的支腿II的X移動(dòng)關(guān)節(jié)示意圖一；
[0017]圖11是本實(shí)用新型的支腿II的X移動(dòng)關(guān)節(jié)示意圖二 ；
[0018]圖12是本實(shí)用新型在墊鋼和鋼軌之間調(diào)整鋼軌平行度的調(diào)整墊塊的示意圖一；
[0019]圖13是本實(shí)用新型在墊鋼和鋼軌之間調(diào)整鋼軌平行度的調(diào)整墊塊的示意圖二。
[0020]圖中:焊具或割具1、夾槍器2、齒輪I 3、齒輪4 11、齒輪1115、￥關(guān)節(jié)電機(jī)6、￥關(guān)節(jié)減速器7、V支架8、第一齒輪9、第二齒輪10、螺釘組11、減速器支架12、U關(guān)節(jié)減速器13、U關(guān)節(jié)電機(jī)14、螺釘組15、U支架16、齒條17、螺釘組18、升降臂19、滑軌20、螺釘組21、滑軌22、螺釘組23、滑塊24、滑塊25、齒輪軸26、渦輪蝸桿減速器27、電機(jī)28、YZ連接塊29、滑軌30、螺釘組31、滑塊32、螺釘組33、滑塊34、螺釘組35、滑軌36、螺釘組37、滑塊38、螺釘組39、滑塊40、螺釘組41、齒條42、螺釘組43、支架44、螺釘組45、電機(jī)46、減速器47、齒輪48、橫梁49、螺栓組50、螺栓組51、支腿I 52、支腿II 53、電機(jī)54、減速器55、支架56、螺釘組57、齒輪58、齒條59、鋼軌60、行走軸61、行走輪62、軸承63、小圓螺母64、小軸65、軸承66、小圓螺母67、小軸68、軸承69、小圓螺母70、小軸71、軸承72、小圓螺母73、小軸74、行走軸75、行走輪76、軸承77、小圓螺母78、小軸79、軸承80、小圓螺母81、小軸82、軸承83、小圓螺母84、小軸85、軸承86、小圓螺母87、小軸88、行走軸89、行走輪90、行走軸91、行走輪92、電機(jī)93、減速器94、支架95、螺釘組96、齒輪97、齒條98、鋼軌99、軸承100、小圓螺母101、小軸102、軸承103、小圓螺母104、小軸105、軸承106、小圓螺母107、小軸108、軸承109、小圓螺母110、小軸111、軸承112、小圓螺母113、小軸114、軸承115、小圓螺母116、小軸117、軸承118、小圓螺母119、小軸120、軸承121、小圓螺母122、小軸123、螺栓124、螺栓125、壓片126、螺栓127、螺栓128、壓片129、螺栓130、螺栓131、螺栓132、螺栓133、螺栓134、螺栓135、螺栓136、螺栓137、壓片138、螺栓139、螺栓140、壓片141、螺栓142、螺栓143、調(diào)整墊塊144、墊鋼145、墊鋼146。
[0021]X移動(dòng)關(guān)節(jié)201、第一立柱202、Z移動(dòng)關(guān)節(jié)203、升降臂204、Y移動(dòng)關(guān)節(jié)205、橫梁206、U旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)207、V旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)208、割具或者焊具209、第二立柱210、X移動(dòng)關(guān)節(jié)211、移動(dòng)臂212、第一鋼軌213、第二鋼軌214。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]本實(shí)用新型采用了龍門式結(jié)構(gòu)，首先在地面鋪設(shè)墊鋼，在墊鋼上安裝鋼軌調(diào)整機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)卦O(shè)置鋼軌調(diào)整機(jī)構(gòu)的數(shù)量和間距，鋼軌通過螺栓安裝在多組調(diào)整墊塊上，通過多組調(diào)整機(jī)構(gòu)來調(diào)整龍門架兩側(cè)鋼軌在水平面內(nèi)的平行度；鐵路用鋼軌經(jīng)過加工，使安裝在支腿上的行走輪和夾持軸承能與鋼軌進(jìn)行線接觸，并將鋼軌夾持，使鋼軌與支腿之間有兩個(gè)自由度，但經(jīng)切割機(jī)器人的自重的限制，使支腿上的行走輪只能有沿著鋼軌的一個(gè)移動(dòng)自由度。兩支腿均采用三角型結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好和自身重心低，有利于減少每支架上安裝兩個(gè)輪的中心距，進(jìn)而增加有效行程，而這種結(jié)構(gòu)直接增加了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；在兩個(gè)支腿上面安裝橫梁，使兩個(gè)支腿和橫梁形成龍門式結(jié)構(gòu)，并在橫梁側(cè)面上固定有兩個(gè)相互平行的滑軌，在每個(gè)滑軌昂配置兩個(gè)滑塊，使沿著橫梁方向上形成一個(gè)移動(dòng)自由度，其也是由齒輪齒條驅(qū)動(dòng)；安裝在兩個(gè)滑軌上的四個(gè)滑塊上安裝YZ連接塊，在YZ連接塊上安裝升降用的滑塊，在升降臂上固定安裝升降用的滑塊，使滑軌相對(duì)滑塊只具有升降運(yùn)動(dòng)，其中X，Y，Z三軸互相垂直，從而可以實(shí)現(xiàn)空間相互垂直三個(gè)方向上的移動(dòng)；在升降臂下端安裝有在繞升降臂升降方向的U旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，