專利名稱：定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種焊接設備的部件，具體說涉及一種焊接機器人的焊槍定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件，屬于機械裝置及運輸技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
焊接機器人是焊接技術(shù)與機器人技術(shù)的結(jié)合體，是焊接自動化的典型代表。相貫線焊縫是常見于鍋爐、管道行業(yè)的焊縫形式，其焊接過程需要實時調(diào)節(jié)焊槍相對于焊縫的姿態(tài)。目前，這一工作主要由手工完成，焊接質(zhì)量難以保證。因此，為了高質(zhì)量地完成焊接任務，迫切需要引進自動焊接工藝。
近年來，國內(nèi)外全位置相貫線焊接機器人的開發(fā)不在少數(shù)，按照位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)方式可分為兩類1、位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)耦合的關(guān)節(jié)式機器人；2、位置與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦的圓柱坐標式機器人。前者運動學較復雜，運動反解困難，確定末端件的位姿不直觀，進行控制時計算量比較大，且耦合效應會放大誤差。而后者運動學簡單，反解容易，確定末端件位姿直觀，進行控制時計算量較小。因此，多數(shù)研究集中在圓柱坐標式機器人，為此，需要開發(fā)定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。目前的研究開發(fā)中，主要有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)加不完全齒輪型定心部件、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)加弧形軌道型定心部件以及雙弧形軌道型定心部件。這些形式的定心部件主要存在三個問題1、不完全齒輪或弧形軌道容易與被焊零件干涉，因此限制了其角度調(diào)節(jié)范圍；2、驅(qū)動配置影響定心部件的外觀；3、部件制造成本較高。
本發(fā)明開發(fā)了包含轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和連桿機構(gòu)的定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件，外形簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造，有著很大的現(xiàn)實意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)外形簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造的焊接機器人用焊槍定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。該部件為開發(fā)焊槍位置調(diào)節(jié)與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦的焊接機器人提供條件，應用該部件可以方便地調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)而不改變焊槍末端的位置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。仿照地球經(jīng)緯線，本定心部件包括經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)和緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)；其中
所述的經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在焊接機器人手臂上的基座、安裝在基座中的推力軸承、安裝在基座上的中環(huán)、安裝在中環(huán)上的上蓋、安裝在上蓋中內(nèi)的徑向軸承、安裝在上蓋上的經(jīng)度調(diào)節(jié)電機以及安裝在推力軸承和徑向軸承中與經(jīng)度調(diào)節(jié)電機輸出軸同軸聯(lián)接的搖桿軸，搖桿軸在經(jīng)度調(diào)節(jié)電機的帶動下轉(zhuǎn)動。
所述的緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在搖桿軸上的搖桿AC、安裝在搖桿AC上的緯度調(diào)節(jié)電機、安裝在緯度調(diào)節(jié)電機輸出軸上與搖桿AC以鉸鏈A鉸接的連桿AJ、與搖桿AC以鉸鏈 C鉸接的連桿CK、與連桿AJ和連桿CK分別以鉸鏈B和鉸鏈D鉸接的連桿BD、與連桿AJ以鉸鏈J鉸接的連桿EJ、與連桿CK以鉸鏈K鉸接的連桿GK、與連桿EJ和連桿GK分別以鉸鏈 F和鉸鏈H鉸接的連桿ΠΙ以及與連桿EJ和連桿GK分別以鉸鏈E和鉸鏈G鉸接的焊槍EG ；所述的相互鉸接的連桿AJ、連桿CK、連桿BD及搖桿AC構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)，相互鉸接的連桿EJ、連桿GK、連桿ΠΙ及焊槍EG構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；鉸接點A、B、J位于同一直線上，鉸接點E、F、J位于同一直線上，鉸接點C、D、K位于同一直線上、鉸接點G、H、K位于同一直線上；焊槍末端點與鉸接點E位于鉸接點G的兩側(cè)，并且三點位于同一直線上；鉸接點CK之間的距離/鉸接點AJ之間的距離=鉸接點GK之間的距離/鉸接點EJ之間的距離=焊槍末端點與鉸接點G之間的距離/焊槍末端點與鉸接點E之間的距離；緯度調(diào)節(jié)電機通過連桿機構(gòu)帶動焊槍繞焊槍末端點轉(zhuǎn)動。
所述搖桿軸的軸線通過焊槍末端點，且位于焊槍運動過程中焊槍軸線掃過的平
本發(fā)明采用經(jīng)緯度調(diào)節(jié)思路，外觀簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造，能有效地避免同被焊零件的干涉問題，同時靈活完成焊槍的姿態(tài)調(diào)節(jié)。該部件有利于實現(xiàn)機器人位置調(diào)節(jié)與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦，可應用于插接管道相貫線焊縫的焊接機器人以及其他需要定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整的設備。


圖1定心部件外觀示意圖
圖2經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)示意圖
圖3緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)實施例1
圖4緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)實施例1運動簡圖
圖5緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)實施例2
圖6緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)實施例2運動簡圖
附圖中所標示的各部分名稱如下1、經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)；2、緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)；11、經(jīng)度調(diào)節(jié)電機；12、上蓋；13、徑向軸承；14、搖桿軸；15、中環(huán)；16、推力軸承；17、基座；21、搖桿AC; 22、緯度調(diào)節(jié)電機；A、B、C、D、E、F、G、H、J、K為鉸鏈；0為焊槍末端點；AJ, CK、EJ、GK、EG、BD 以及ra均為連桿，且EG代表焊槍。
具體實施方式
結(jié)合附圖1 6，對本發(fā)明的兩種優(yōu)選實例作如下詳細說明。
實施例1
如圖1所示，實施例1中的定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件由經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)1和緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)2構(gòu)成。
經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)能實現(xiàn)經(jīng)度方向的角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括經(jīng)度調(diào)節(jié)電機11、上蓋12、徑向軸承13、搖桿軸14、中環(huán)15、推力軸承16和基座17。其中基座17 固定在焊接機器人的手臂上；推力軸承16安裝在基座中的孔內(nèi)；徑向軸承13安裝在上蓋 12中的孔內(nèi)；搖桿軸14安裝在徑向軸承13和推力軸承16中，并從基座伸出；經(jīng)度調(diào)節(jié)電機11通過螺栓固定在上蓋12上，并且其輸出軸與搖桿軸14同軸聯(lián)接；上蓋12和中環(huán)15 通過螺栓固定在基座上?？刂平?jīng)度調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動可以調(diào)節(jié)搖桿軸14的角度。
緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)能實現(xiàn)緯度方向的角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其機構(gòu)運動簡圖如圖4所示，包括搖桿AC (21)、緯度調(diào)節(jié)電機22、連桿AJ、連桿CK、連桿EJ、連桿GK、焊槍EG、連桿BD、連桿HL其中搖桿AW21)與搖桿軸14通過螺栓或焊接固連，搖桿AW21) 與連桿AJ以鉸鏈A鉸接，搖桿AC 與連桿CK以鉸鏈C鉸接，連桿AJ與連桿EJ以鉸鏈 J鉸接，連桿AJ與連桿BD以鉸鏈B鉸接，連桿EJ與連桿ΠΙ以鉸鏈F鉸接，焊槍EG與連桿 EJ和連桿GK分別以鉸鏈E和鉸鏈G鉸接，鉸接點D、K、H重合，連桿CK、連桿BD、連桿Hl與連桿GK以復合鉸鏈K鉸接；相互鉸接的連桿AJ、連桿BD、連桿CK、搖桿AW21)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；相互鉸接的連桿EJ、連桿冊、連桿GK、焊槍EG構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；鉸接點A、 B、J位于同一直線上，鉸接點E、F、J位于同一直線上；焊槍末端點0與鉸接點E位于鉸接點 G的兩側(cè)，并且三點位于同一直線上；鉸接點CK之間的距離/鉸接點AJ之間的距離=鉸接點GK之間的距離/鉸接點EJ之間的距離=焊槍末端點0與鉸接點G之間的距離/焊槍末端點0與鉸接點E之間的距離?？刂凭暥日{(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動可以調(diào)節(jié)焊槍EG繞焊槍末端點 0的轉(zhuǎn)動。
經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)的搖桿軸14的軸線通過焊槍末端點0，且位于焊槍運動過程中焊槍軸線掃過的平面。
實施例2
如圖1所示，實施例1中的定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件由經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)1和緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)2構(gòu)成。
經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)能實現(xiàn)經(jīng)度方向的角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括經(jīng)度調(diào)節(jié)電機11、上蓋12、徑向軸承13、搖桿軸14、中環(huán)15、推力軸承16和基座17。其中基座17 固定在焊接機器人的手臂上；推力軸承16安裝在基座中的孔內(nèi)；徑向軸承13安裝在上蓋 12中的孔內(nèi)；搖桿軸14安裝在徑向軸承13和推力軸承16中，并從基座伸出；經(jīng)度調(diào)節(jié)電機11通過螺栓固定在上蓋12上，并且其輸出軸與搖桿軸14同軸聯(lián)接；上蓋12和中環(huán)15 通過螺栓固定在基座上。控制經(jīng)度調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動可以調(diào)節(jié)搖桿軸14的角度。
緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)能實現(xiàn)緯度方向的角度調(diào)節(jié)，其具體結(jié)構(gòu)如圖5所示，其機構(gòu)運動簡圖如圖6所示，包括搖桿AW21)、緯度調(diào)節(jié)電機22、連桿AJ、連桿CK、連桿EJ、連桿GK、焊槍EG、連桿BD、連桿HL其中搖桿AW21)與搖桿軸14通過螺栓或焊接固連，搖桿AW21) 與連桿AJ以鉸鏈A鉸接，搖桿AC 與連桿CK以鉸鏈C鉸接，連桿AJ與連桿EJ以鉸鏈 J鉸接，連桿AJ與連桿BD以鉸鏈B鉸接，連桿EJ與連桿ΠΙ以鉸鏈F鉸接，焊槍EG與連桿 EJ和連桿GK分別以鉸鏈E和鉸鏈G鉸接，鉸接點D、K、H不重合，連桿BD與連桿CK以鉸鏈 D鉸接，連桿ra與連桿GK以鉸鏈H鉸接，連桿CK與連桿GK以鉸鏈K鉸接；相互鉸接的連桿AJ、連桿BD、連桿CK、搖桿AW21)構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；相互鉸接的連桿EJ、連桿冊、連桿GK、焊槍EG構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；鉸接點A、B、J位于同一直線上，鉸接點E、F、J位于同一直線上；焊槍末端點0與鉸接點E位于鉸接點G的兩側(cè)，并且三點位于同一直線上；鉸接點CK之間的距離/鉸接點AJ之間的距離=鉸接點GK之間的距離/鉸接點EJ之間的距離 =焊槍末端點0與鉸接點G之間的距離/焊槍末端點0與鉸接點E之間的距離。控制緯度調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)動可以調(diào)節(jié)焊槍EG繞焊槍末端點0的轉(zhuǎn)動。
經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)的搖桿軸14的軸線通過焊槍末端點0，且位于焊槍運動過程中焊槍軸線掃過的平面。
至此，已經(jīng)對本發(fā)明對焊槍進行姿態(tài)調(diào)節(jié)的兩種優(yōu)選實例進行了說明。但是本發(fā)明不僅僅局限于上述實例，凡是基于本發(fā)明的基礎上進行的任何改進和變形均屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件，其特征在于包括經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)和緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)；其中所述的經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在焊接機器人手臂上的基座、安裝在基座中的推力軸承、安裝在基座上的中環(huán)、安裝在中環(huán)上的上蓋、安裝在上蓋中內(nèi)的徑向軸承、安裝在上蓋上的經(jīng)度調(diào)節(jié)電機以及安裝在推力軸承和徑向軸承中與經(jīng)度調(diào)節(jié)電機輸出軸同軸聯(lián)接的搖桿軸，搖桿軸在經(jīng)度調(diào)節(jié)電機的帶動下轉(zhuǎn)動。所述的緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括安裝在搖桿軸上的搖桿Ac、安裝在搖桿AC上的緯度調(diào)節(jié)電機、安裝在緯度調(diào)節(jié)電機輸出軸上與搖桿AC以鉸鏈A鉸接的連桿AJ、與搖桿AC以鉸鏈C鉸接的連桿CK、與連桿AJ和連桿CK分別以鉸鏈B和鉸鏈D鉸接的連桿BD、與連桿AJ以鉸鏈 J鉸接的連桿EJ、與連桿CK以鉸鏈K鉸接的連桿GK、與連桿EJ和連桿GK分別以鉸鏈F和鉸鏈H鉸接的連桿ΠΙ以及與連桿EJ和連桿GK分別以鉸鏈E和鉸鏈G鉸接的焊槍EG ；所述的相互鉸接的連桿AJ、連桿CK、連桿BD及搖桿AC構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)，相互鉸接的連桿 EJ、連桿GK、連桿ΠΙ及焊槍EG構(gòu)成平行四邊形機構(gòu)；鉸接點A、B、J位于同一直線上，鉸接點E、F、J位于同一直線上，鉸接點C、D、K位于同一直線上、鉸接點G、H、K位于同一直線上； 焊槍末端點與鉸接點E位于鉸接點G的兩側(cè)，并且三點位于同一直線上；鉸接點CK之間的距離/鉸接點AJ之間的距離=鉸接點GK之間的距離/鉸接點EJ之間的距離=焊槍末端點與鉸接點G之間的距離/焊槍末端點與鉸接點E之間的距離；緯度調(diào)節(jié)電機通過連桿機構(gòu)帶動焊槍繞焊槍末端點轉(zhuǎn)動。所述搖桿軸的軸線通過焊槍末端點，且位于焊槍運動過程中焊槍軸線掃過的平面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接設備的部件，具體說涉及一種焊接機器人的焊槍定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。該部件有利于實現(xiàn)機器人位置調(diào)節(jié)與姿態(tài)調(diào)節(jié)解耦，可應用于插接管道相貫線焊縫的焊接機器人以及其他需要定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整的設備。為實現(xiàn)上述目的，設計了一種由經(jīng)度調(diào)節(jié)機構(gòu)和緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)組成的定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整部件。其中緯度調(diào)節(jié)機構(gòu)為一種平面單自由度三環(huán)八桿機構(gòu)。本發(fā)明外觀簡潔、角度調(diào)節(jié)范圍大且便于制造，能靈活完成定心經(jīng)緯姿態(tài)調(diào)整。
文檔編號B23K37/02GK102513754SQ20111042326
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉廷順, 盧振洋, 杜濱, 趙京, 郭建偉, 陳樹君 申請人:北京工業(yè)大學