專利名稱：八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種具有八自由度的混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人。
背景技術(shù)：
[0002]焊接機(jī)器人，顧名思義就是指從事包括切割與噴涂在內(nèi)的焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)焊接機(jī)器人從60年代開(kāi)始用于生產(chǎn)以來(lái)，其技術(shù)已日益成熟，由于具有較好的穩(wěn)定性和較高的焊接質(zhì)量，極大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且可在有害環(huán)境下作業(yè)，降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少了相應(yīng)的設(shè)備投資等等，由于具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在各行各業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人主要有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串聯(lián)機(jī)器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，控制簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)空間大等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如各種機(jī)床，裝配車間等，并聯(lián)機(jī)器人的研究與串聯(lián)機(jī)器人相比起步較晚， 但由于其具有剛度大，承載能力強(qiáng)，精度高，末端件慣性小等優(yōu)點(diǎn)，在高速，大承載能力的場(chǎng)合，與串聯(lián)機(jī)器人相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此越來(lái)越受到青睞。目前在自動(dòng)焊接技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的機(jī)器人產(chǎn)品幾乎全部為串聯(lián)機(jī)器人，即各個(gè)鉸鏈和驅(qū)動(dòng)單元串行連接構(gòu)成開(kāi)環(huán)機(jī)械臂，該種機(jī)器人具有承載能力低、精度差、功率消耗大等缺點(diǎn)，不適合于高精度焊接定位。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型提供一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，解決了焊接機(jī)器人承載能力低、精度差和功率消耗大，而且不能滿足高精度焊接作業(yè)的問(wèn)題。[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案[0005]一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，由兩部分組成六自由度并聯(lián)機(jī)器人和與其串聯(lián)安裝的二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人包括基座、動(dòng)平臺(tái)和二者之間的六根機(jī)械腿，六根機(jī)械腿并聯(lián)，各機(jī)械腿兩端與基座和動(dòng)平臺(tái)鉸接，每根機(jī)械腿配有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在六自由度并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上，所述機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)與所屬六自由度并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)一致并連接在六自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械腿末端，所述機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上設(shè)置有連接板，其上安裝一組動(dòng)平臺(tái)箱體，動(dòng)平臺(tái)箱體上相對(duì)安裝有兩個(gè)方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)，方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)線驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)連接到焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件。[0006]作為一個(gè)優(yōu)選方案，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人共有6條相同的機(jī)械腿，其兩端通過(guò)球鉸鏈分別連接到基座和動(dòng)平臺(tái)；所述機(jī)械腿采用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)機(jī)械腿配有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)械腿內(nèi)的絲杠通過(guò)齒輪傳動(dòng)連接。[0007]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述機(jī)械腿采用雙層套筒結(jié)構(gòu)，外套筒貫穿整條機(jī)械腿， 外套筒上安裝有限位開(kāi)關(guān)安裝箱，其上安裝有限位開(kāi)關(guān)，所述外套筒下端設(shè)置有連接件，其一端通過(guò)螺絲與所述外套筒下端相連，另一端連接到基座的球鉸鏈；所述外套筒內(nèi)有內(nèi)套筒，其上端與外套筒之間套裝有線性滑動(dòng)軸承，下端套裝有限制轉(zhuǎn)動(dòng)套筒，內(nèi)套筒可在外套筒內(nèi)前后滑動(dòng)，內(nèi)套筒內(nèi)有絲杠，絲杠上有螺母，所述絲杠上端有絲杠支撐件支撐，下端套裝有一對(duì)角接觸球軸承，所述角接觸球軸承安裝在外套筒內(nèi)的軸承箱體內(nèi)，絲杠最下端的絲杠齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)輸出齒輪傳動(dòng)連接；所述內(nèi)套筒上端的連接件連接到動(dòng)平臺(tái)的球鉸鏈上；所述二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接板上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體內(nèi)安裝有兩個(gè)相對(duì)的方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)和一對(duì)錐齒輪，所述錐齒輪安裝在箱體上兩個(gè)相對(duì)的齒輪軸上，軸端安裝有滑輪，其與方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的滑輪之間通過(guò)鋼絲傳動(dòng)連接，機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體上端兩個(gè)相對(duì)的錐齒輪之間安裝有一個(gè)中間錐齒輪，其與兩個(gè)錐齒輪傳動(dòng)連接，且所述中間錐齒輪上端安裝有中心為空的焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件。[0008]本實(shí)用新型通過(guò)將一個(gè)并聯(lián)的六自由度機(jī)器人和一個(gè)二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)混串聯(lián)，組成一個(gè)具有八個(gè)自由度的混聯(lián)機(jī)器人，六自由度機(jī)器人就有6條機(jī)械腿可同時(shí)支撐輸出平臺(tái)，使其具有更高的承載能力，而且各個(gè)機(jī)械腿之間的誤差可以互相抵消，具有了更高的控制精度，適合于高精度要求的焊接生產(chǎn)定位；二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用線驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)差速裝置能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前后俯仰擺動(dòng)以及自轉(zhuǎn)，為焊接用戶提供方便適用于不同角度的焊接操作；且該混聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)由六自由度并聯(lián)機(jī)器人為焊接輸出機(jī)構(gòu)提供精確定位，當(dāng)需要焊接某些特殊位置或特殊角度時(shí)，二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以對(duì)焊接輸出機(jī)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，由于全空間運(yùn)動(dòng)只需六自由度，該八自由度機(jī)器人的設(shè)計(jì)可以提供更大的機(jī)器人靈巧性，從而使得執(zhí)行相同焊接功能時(shí)，機(jī)器人可以具有更好的各向同性，且避免了并聯(lián)機(jī)器人活動(dòng)空間受限，由于具有八個(gè)自由度，可以更好的優(yōu)化工作姿態(tài)， 相對(duì)于傳統(tǒng)6自由度焊接機(jī)器人更容易完成操作，進(jìn)而提供更高質(zhì)量的焊接性能。


[0009]下面根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0010]圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖2是圖1中件1的結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖3是圖1中件2的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖4是圖1中件106組成結(jié)構(gòu)剖視圖。[0014]圖中[0015]1、六自由度并聯(lián)機(jī)器人；2、二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；100、基座；101、第一球鉸鏈； 102、下連接件；103、電機(jī)安裝箱體；104、限位開(kāi)關(guān)；105、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；106、機(jī)械腿；107、內(nèi)套筒；108、第二球鉸鏈；109、動(dòng)平臺(tái)；110、線性滑動(dòng)軸承；111、滾珠絲杠；112、絲杠支撐件； 113、上連接件；114、螺母；115、外套筒；116、套筒箱體；117、角接觸球軸承；118、軸承箱體； 119、電機(jī)輸出齒輪；120、絲杠齒輪；121、限位開(kāi)關(guān)安裝箱；122、限制轉(zhuǎn)動(dòng)套筒；200、機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)；201、連接板；202、機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體；203、方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)；204、齒輪箱；205、錐齒輪； 206、中間錐齒輪；207、焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件；208、電機(jī)碼盤(pán)輸出軸。
具體實(shí)施方式
[0016]如圖1至4所示，給出了本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，圖中，一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，由兩部分組成六自由度并聯(lián)機(jī)器人1和二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2，以4上兩部分通過(guò)一個(gè)機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)200串聯(lián)。[0017]如圖2、圖4所示，上述六自由度并聯(lián)機(jī)器人1包括基座100、動(dòng)平臺(tái)109和二者之間的機(jī)械腿106，共有6條相同的機(jī)械腿106，其兩端通過(guò)下連接件102、上連接件113分別與基座100和動(dòng)平臺(tái)109上的第一球鉸鏈101和第二球鉸鏈108鉸接；機(jī)械腿106采用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；機(jī)械腿106采用雙層套筒結(jié)構(gòu)，其中外套筒115貫穿整條機(jī)械腿，其底部安裝在套筒箱體116內(nèi)，在外套筒115 —側(cè)的套筒箱體116上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)105以及配套的編碼器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)105與機(jī)械腿106內(nèi)的滾珠絲杠111通過(guò)齒輪傳動(dòng)連接；外套筒 115上還安裝有限位開(kāi)關(guān)安裝箱121，其上安裝有限位開(kāi)關(guān)104，外套筒115下端的下連接件 102 一端通過(guò)螺絲安裝在外套筒115下端，另一端連接到基座100上的第一球鉸鏈101，外套筒115內(nèi)有內(nèi)套筒107，其上端與外套筒115之間套裝有線性滑動(dòng)軸承110，下端套裝有限制轉(zhuǎn)動(dòng)套筒122，內(nèi)套筒107可在外套筒115內(nèi)前后滑動(dòng)，內(nèi)套筒107內(nèi)有滾珠絲杠111， 滾珠絲杠111上有螺母114，滾珠絲杠111上端有絲杠支撐件112支撐，滾珠絲杠111下端的軸承箱體118內(nèi)套裝有一對(duì)角接觸球軸承117，滾珠絲杠111最下端的絲杠齒輪120與驅(qū)動(dòng)電機(jī)105的電機(jī)輸出齒輪119傳動(dòng)連接；內(nèi)套筒107上端的上連接件113連接到機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)200的第二球鉸鏈108上。[0018]如圖3所示，二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2采用線性驅(qū)動(dòng)，其機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)200安裝在六自由度并聯(lián)機(jī)器人1的動(dòng)平臺(tái)109上，且其與動(dòng)平臺(tái)109設(shè)計(jì)一致，因此該二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2是串聯(lián)加載在六自由度并聯(lián)機(jī)器人1的動(dòng)平臺(tái)109之上的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；機(jī)構(gòu)靜平臺(tái) 200上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體202內(nèi)安裝有兩個(gè)相對(duì)的方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)203和一對(duì)安裝在機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體202上兩個(gè)相對(duì)的齒輪軸上的錐齒輪205，兩個(gè)錐齒輪205的軸端均安裝有滑輪， 其分別與同側(cè)的方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)203輸出軸上的滑輪之間通過(guò)鋼絲傳動(dòng)連接，機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體202上方，兩個(gè)錐齒輪205中間配合安裝有中間錐齒輪206，受兩個(gè)錐齒輪205的共同驅(qū)動(dòng)，中間錐齒輪206上端穿出機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體202上側(cè)安裝有中空的焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件 207，用于裝卡焊接執(zhí)行裝置如焊槍等；上述方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)203軸端和錐齒輪205軸端的滑輪以及傳動(dòng)鋼絲均位于機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體202內(nèi)側(cè)，方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)203的電機(jī)碼盤(pán)輸出軸208 露出部分用來(lái)連接控制線。[0019]本實(shí)用新型通過(guò)將一個(gè)并聯(lián)的六自由度并聯(lián)機(jī)器人1和一個(gè)二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2串聯(lián)，組成一個(gè)具有八個(gè)自由度的混聯(lián)機(jī)器人，六自由度并聯(lián)機(jī)器人1就有6條機(jī)械腿可同時(shí)支撐輸出平臺(tái)，使其具有更高的承載能力，而且各個(gè)機(jī)械腿之間的誤差可以互相抵消，具有了更高的控制精度，適合于高精度要求的焊接生產(chǎn)定位；二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 2采用線驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)差速裝置能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前后俯仰擺動(dòng)以及自轉(zhuǎn)，為焊接用戶提供方便適用與不同角度的焊接操作；且該混聯(lián)機(jī)器人的設(shè)計(jì)由六自由度并聯(lián)機(jī)器人1為焊接輸出機(jī)構(gòu)提供精確定位，當(dāng)需要焊接某些特殊位置或特殊角度時(shí)，二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2可以對(duì)焊接輸出機(jī)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，由于全空間運(yùn)動(dòng)只需六自由度，該八自由度機(jī)器人的設(shè)計(jì)可以提供更大的機(jī)器人靈巧性，從而使得執(zhí)行相同焊接功能時(shí)，機(jī)器人可以具有更好的各向同性，且避免了并聯(lián)機(jī)器人活動(dòng)空間受限，由于具有八個(gè)自由度，可以更好的優(yōu)化工作姿態(tài)，相對(duì)于傳統(tǒng)六自由度焊接機(jī)器人更容易完成操作，進(jìn)而提供更高質(zhì)量的焊接性能。
權(quán)利要求1.一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，其特征在于，由兩部分組成六自由度并聯(lián)機(jī)器人和與其串聯(lián)安裝的二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人包括基座、動(dòng)平臺(tái)和二者之間的六根機(jī)械腿，六根機(jī)械腿并聯(lián)，各機(jī)械腿兩端與基座和動(dòng)平臺(tái)鉸接，每根機(jī)械腿配有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在六自由度并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)平臺(tái)上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上，所述機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)與所屬六自由度并聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)一致并連接在六自由度并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械腿末端，所述機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上設(shè)置有連接板，其上安裝一組動(dòng)平臺(tái)箱體，動(dòng)平臺(tái)箱體上相對(duì)安裝有兩個(gè)方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)，方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)線驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)連接到焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，其特征在于，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人共有6條相同的機(jī)械腿，其兩端通過(guò)球鉸鏈分別連接到基座和動(dòng)平臺(tái)； 所述機(jī)械腿采用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)機(jī)械腿配有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)械腿內(nèi)的絲杠通過(guò)齒輪傳動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)械腿采用雙層套筒結(jié)構(gòu)，外套筒貫穿整條機(jī)械腿，外套筒上安裝有限位開(kāi)關(guān)安裝箱，其上安裝有限位開(kāi)關(guān)，所述外套筒下端設(shè)置有連接件，其一端通過(guò)螺絲與所述外套筒下端相連，另一端連接到基座的球鉸鏈；所述外套筒內(nèi)有內(nèi)套筒，其上端與外套筒之間套裝有線性滑動(dòng)軸承，下端套裝有限制轉(zhuǎn)動(dòng)套筒，內(nèi)套筒可在外套筒內(nèi)前后滑動(dòng)，內(nèi)套筒內(nèi)有絲杠，絲杠上有螺母，所述絲杠上端有絲杠支撐件支撐，下端套裝有一對(duì)角接觸球軸承，所述角接觸球軸承安裝在外套筒內(nèi)的軸承箱體內(nèi)，絲杠最下端的絲杠齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)輸出齒輪傳動(dòng)連接；所述內(nèi)套筒上端的連接件連接到動(dòng)平臺(tái)的球鉸鏈上；所述二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接板上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體內(nèi)安裝有兩個(gè)相對(duì)的方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)和一對(duì)錐齒輪，所述錐齒輪安裝在箱體上兩個(gè)相對(duì)的齒輪軸上，軸端安裝有滑輪，其與方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的滑輪之間通過(guò)鋼絲傳動(dòng)連接，機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體上端兩個(gè)相對(duì)的錐齒輪之間安裝有一個(gè)中間錐齒輪，其與兩個(gè)錐齒輪傳動(dòng)連接，且所述中間錐齒輪上端安裝有中心為空的焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件。
專利摘要一種八自由度混聯(lián)式自動(dòng)焊接機(jī)器人，由兩部分組成六自由度并聯(lián)機(jī)器人和二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，二者通過(guò)動(dòng)平臺(tái)串聯(lián)組成具有八個(gè)自由度的混聯(lián)機(jī)器人，所述六自由度并聯(lián)機(jī)器人包括基座、動(dòng)平臺(tái)和二者之間的機(jī)械腿，所述機(jī)械腿兩端分別與基座和動(dòng)平臺(tái)鉸接；所述二自由度方位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在與動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)一致，且與其串聯(lián)在一起的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上，其采用線驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)上有一塊連接板，連接板上的機(jī)構(gòu)靜平臺(tái)箱體上安裝有兩個(gè)方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)，方位驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)線驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)連接到焊接輸出機(jī)構(gòu)連接件。本實(shí)用新型具有更高的承載能力和控制精度，且避免了并聯(lián)機(jī)器人活動(dòng)空間受限，進(jìn)而提供更高質(zhì)量的焊接性能。
文檔編號(hào)B25J9/08GK202241278SQ201120331860
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
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