CN101844284B - 全位置焊接机器人定心姿态调整部件 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种焊接设备的部件，具体说是全位置焊接机器人定心姿态调整部件。该系统包括水平方向角度调节机构和竖直方向角度调节机构。水平方向角度调节机构包括基座、第一电机、与第一电机输出轴同轴连接的传动轴以及与传动轴键连接的摇杆，摇杆在第一电机的带动下能够沿着水平面摆动。竖直方向角度调节机构包括安装在摇杆上的壳体、第二电机、安装在电机输出轴上的齿轮、安装在轴承上的不完全齿圈、安装在不完全齿圈上的焊枪，在齿轮的带动下能够在竖直平面内摆动。焊枪的焊点位于所述摇杆的转动轴线和不完全齿圈的转动轴线的交点。本发明在实现可以灵活变换焊枪姿态的同时，还消除了焊接机器人各部分之间的耦合，简化了整体结构和尺寸。

Description

全位置焊接机器人定心姿态调整部件
技术领域
本发明涉及一种焊接设备的部件，具体说涉及一种自动化焊接机器人定心姿态调整部件。在狭小的工作空间情况下，本系统可应用于完成管道对接、大型容器封头焊接和容器的插管焊等空间相贯线的封闭焊接。
背景技术
焊接是工业机器人应用最重要的领域之一，焊接机器人是焊接自动化领域的前沿性课题。焊接机器人发展至今，手臂结构有了很大的改进。当前工业机器人的焊枪姿态调整主要靠关节型手臂和手腕的调节，而这种调节存在着很大的耦合性、算法较繁琐和结构较复杂的缺点。研究全位置焊接机器人定心姿态调整部件，可以有效的克服这些缺点，有着很大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服了现有焊接机器人姿态调整装置的上述缺陷，提供了一种全位置焊接机器人定心姿态调整部件。该部件实现了全位置管道焊接时焊枪姿态的调节更加简单和操作器结构的更加紧凑。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本定心部件包括包括第一角度调节机构和第二角度调节机构；其中：
所述第一角度调节机构包括安装在焊接机器人手臂上的基座、安装在基座上的端盖、安装在端盖上的第一电机、安装在基座上的第一轴承、与第一电机输出轴同轴连接的传动轴、以及与传动轴固定连接的摇杆，传动轴与第一轴承配合安装，摇杆在第一电机的带动下摆动。
所述第二角度调节机构包括固定在摇杆上的壳体、安装在壳体上的第二电机、安装在电机输出轴上的齿轮、安装在壳体上用于对齿轮进行轴向定位的挡圈、安装在壳体上的第二轴承、安装在齿轮和第二轴承之间的不完全齿圈、以及固定安装在不完全齿圈上的焊枪，所述不完全齿圈是从完整的外齿圈上截断下来的一段齿圈，不完全齿圈的外圈与齿轮相啮合，不完全齿圈的内圈与第二轴承的外圈圆柱面相切，齿轮和第二轴承对不完全齿圈进行径向定位，壳体对不完全齿圈进行轴向定位，不完全齿圈和焊枪在齿轮的带动下摆动。所述焊枪的焊点位于所述摇杆的转动轴线和不完全齿圈的转动轴线的交点。
摇杆的摆动平面为水平平面，不完全齿圈和焊枪的摆动平面为竖直平面，两平面互相垂直。
本发明具有以下优点：
1)本发明采用第一角度调节机构和第二角度调节机构实现两个自由度的联动，使得焊枪姿态的调整更加简单、灵活，所述的第一角度调节机构的水平摆动和第二角度调节机构的竖直摆动采用分离的形式；
2)在焊接过程中，由于焊枪的焊点位于摇杆的转动轴线和不完全齿圈的转动轴线的交点上，所以焊枪姿态的调整不会使焊点的位置发生变化，还消除了焊接机器人各部分之间的耦合，简化了控制的算法；
3)本发明的主要结构采用定心式模块化设计，在实现可以灵活变换焊枪姿态的同时，还简化了整体结构和尺寸。同时还实现了模块化设计，便于装卸和改装，能灵活应用于不同焊接尺寸的工作任务要求。
附图说明
图1整体外观示意图
图2水平方向角度调节机构装配示意图
图3竖直方向角度调节机构装配示意图(a)
图4竖直方向角度调节机构装配示意图(b)
图中：1、水平方向角度调节机构，2、竖直方向角度调节机构，11、第一电机，12、端盖，13、基座，14、第一轴承，15、传动轴，16、摇杆，21、第二电机，22、壳体，23、齿轮，24、挡圈，25、不完全齿圈，26、第二轴承，27、焊枪。
具体实施方式
下面结合附图1～图4对本发明的一个优选实施例进行详细说明。
如图1所示，本实施例中的全位置焊接机器人定心姿态调整部件由水平方向角度调节机构1和竖直方向角度调节机构2构成，主要应用于焊枪27姿态的调整。
水平方向角度调节机构1能够实现水平方向角度调节，其具体结构如图2所示，包括第一电机11、端盖12、基座13、第一轴承14，传动轴15和摇杆16。其中：基座13和焊接机器人手臂连接，端盖12通过螺柱固定在基座13上，第一电机11通过螺钉固定在端盖12上。第一电机11输出轴穿过基座13向摇杆16伸出，传动轴15通过键连接套在第一电机11的输出轴上，并由第一轴承14和摇杆16轴向定位，第一轴承14安装在基座13上，摇杆16通过键连接装在传动轴15上。控制第一电机11的转速可以调节摇杆16的角度，通过摇杆16的定心摆动实现水平方向角度调节。
竖直方向角度调节机构2能够实现竖直方向角度调节，其具体结构如图3、图4所示，包括壳体22、第二电机21、齿轮23、挡圈24、第二轴承26和焊枪27。其中：壳体22通过螺柱固定在摇杆16上，第二电机21通过螺钉固定在壳体22上，齿轮23通过键连接套在电机21的电机输出轴上，并由挡圈24轴向定位，挡圈24通过螺柱固定在壳体22上。第二轴承26(两个轴承)通过轴固定在壳体22上，不完全齿圈25安装在第二轴承26和齿轮23之间。不完全齿圈是从完整的外齿圈上截断下来的一段齿圈，具体为在齿圈的圆周方向截下来的一段圆弧形的齿圈。不完全齿圈的外圈与齿轮23相啮合，不完全齿圈的内圈与第二轴承的外圈圆柱面相切。齿轮和第二轴承对不完全齿圈进行径向定位，壳体对不完全齿圈进行轴向定位。焊枪27通过螺纹固定在不完全齿圈25上。竖直方向角度的调节是通过不完全齿圈25的定心摆动实现的，控制第二电机21的转速可以调节齿轮23的角度，进而控制不完全齿圈25的角度，实现竖直方向角度调节。工作时，第二电机21带动齿轮23的转动，齿轮23的转动带动不完全齿圈25的摆动。焊枪27的焊点的位置是摇杆16水平方向定心摆动的轴线和不完全齿圈25竖直方向定心摆动的轴线的交点。摇杆16水平方向定心摆动和不完全齿圈25竖直方向定心摆动只改变焊枪27的姿态，不改变焊点的位置。
本发明的工作过程如下：
工作时，先把基座13用螺柱固定在焊接机器人手臂上。完成固定后，首先调整焊枪27的位置。通过焊接机器人手臂的运动，把焊点调整到合适的位置。然后，通过控制水平方向角度调节机构1的驱动装置和竖直方向角度调节机构2的驱动装置，带动水平方向角度调节机构1和竖直方向角度调节机构2的运动。通过控制水平方向角度调节机构1和竖直方向角度调节机构2的配合运动，使焊枪27的焊接姿态调整到最佳状态。完成调整后开始焊接，焊接机器人腰和手臂的配合运动不断的调整着焊点的位置。同时，不断的调整水平方向角度调节机构1和竖直方向角度调节机构2的配合运动，从而不断的调整焊枪27保持最佳焊接姿态。因为焊枪27的焊点位于所述摇杆16的转动轴线和不完全齿圈25的转动轴线的交点，所以调整水平方向角度调节机构1和竖直方向角度调节机构2的配合运动不会影响焊点的位置，使得焊接控制十分方便，并提高了焊接的质量。完成焊接后，松开连接基座13和焊接机器人手臂的螺柱，就可以从焊接机器人手臂上取下全位置焊接机器人定心姿态调整部件。如果焊接对象的尺寸发生了大的改变，只需要改变摇杆16的尺寸就可以满足焊接要求，十分利于模块化设计和使用。
前面用举例的方式对本发明进行了说明，但本发明不仅仅局限于这一实例。凡是基于本发明的基础上进行的任何改进和变型均属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.全位置焊接机器人定心姿态调整部件，其特征在于：包括第一角度调节机构和第二角度调节机构；其中：
所述第一角度调节机构包括安装在焊接机器人手臂上的基座、安装在基座上的端盖、安装在端盖上的第一电机、安装在基座上的第一轴承、与第一电机输出轴同轴连接的传动轴、以及与传动轴固定连接的摇杆，传动轴与第一轴承配合安装，摇杆在第一电机的带动下摆动；
所述第二角度调节机构包括固定在摇杆上的壳体、安装在壳体上的第二电机、安装在电机输出轴上的齿轮、安装在壳体上用于对齿轮进行轴向定位的挡圈、安装在壳体上的第二轴承、安装在齿轮和第二轴承之间的不完全齿圈、以及固定安装在不完全齿圈上的焊枪，所述不完全齿圈是从完整的外齿圈上截断下来的一段齿圈，不完全齿圈的外圈与齿轮相啮合，不完全齿圈的内圈与第二轴承的外圈圆柱面相切，齿轮和第二轴承对不完全齿圈进行径向定位，壳体对不完全齿圈进行轴向定位，不完全齿圈和焊枪在齿轮的带动下摆动；
所述摇杆的摆动平面和不完全齿圈及焊枪的摆动平面互相垂直；
所述焊枪的焊点位于所述摇杆的转动轴线和不完全齿圈的转动轴线的交点。
2.如权利要求1所述的全位置焊接机器人定心姿态调整部件，其特征在于：所述的摇杆的摆动平面为水平平面，不完全齿圈和焊枪的摆动平面为竖直平面。
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