CN103084765B - 应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造价低、稳定性好、承载能力高、焊接工作长度能延长的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，包括设有两两相互垂直的X、Y、Z方向滑轨的龙门安装架，三方向滑轨上均设置有带滑块的滑移驱动装置，X方向滑轨水平设置在龙门安装架上，Y方向滑轨为悬臂式滑轨，其一端固定支承在X方向滑轨上、并与X方向滑轨上的滑块相连接，Y滑轨能在X滑轨上来回滑动，Z方向滑轨支承在Y方向滑轨上、并与Y方向滑轨上滑块相连接，Z方向滑轨竖直支承在Y方向滑轨上、并与Y方向滑轨上的滑块相连接，焊枪头与设置在Z方向滑轨上的滑块相连接，Z方向滑轨能在Y方向滑轨上来回滑动，焊枪头能在Z方向滑轨上来回滑动。

Description

应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构

技术领域

本发明涉及焊接机器人领域。

背景技术

工业机器人是一种多用途的、可编程的自动控制操作装置，广泛应用于工业自动化的各个领域。焊接机器人是工业机器人中的一种，它主要用于代替人工进行焊接工作。目前使用的焊接机器人主要是关节式焊接机器人，关节式焊接机器人中设置有焊接组件，焊接组件包括：焊丝机，焊丝机上连接有用于穿设焊丝的焊枪软管，焊枪软管的头部安装有焊枪头，焊枪头安装在关节式焊接机器人的关节臂上。由控制器对关节式焊接机器人的关节臂进行运动控制，从而达到操纵焊枪头进行焊接工作的目的。关节式焊接机器人的缺点如下：一、关节式焊接机器人的结构复杂、稳定性差、承载能力低；二、关节式焊接机器人的造价高；三、工作半径有限，最大只能是三米，从而导致焊接工作长度受限；四、关节式机器人重复定位精度低；五、安全性差，维护不便；六、拓展能力有限。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：提供一种造价低、结构简单、稳定性好、承载能力高、焊接工作长度能延长、且能提高定位精度的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，包括龙门安装架，龙门安装架由两根支撑立柱、和支承在两根支撑立柱顶部的顶部支撑横梁构成，龙门安装架上设置有两两相互垂直的X、Y、Z方向滑轨，X、Y、Z方向滑轨上分别设置有带滑块的滑移驱动装置，X方向滑轨水平设置在水平支撑横梁上，水平支撑横梁的两端分别固定安装在龙门安装架的两根支撑立柱上，Y方向滑轨的一端固定支承在X方向滑轨上、并与设置在X方向滑轨上的滑块相连接，Y方向滑轨的另一端向外伸出，使Y方向滑轨形成悬臂式滑轨，在X方向滑轨上的带滑块的滑移驱动装置的驱动下，Y方向滑轨能在X方向滑轨上来回滑动，用以支承焊枪头的Z方向滑轨沿竖直方向设置，Z方向滑轨支承在Y方向滑轨上、并与设置在Y方向滑轨上的滑块相连接，在Y方向滑轨上带滑块的滑移驱动装置的驱动下，Z方向滑轨能在Y方向滑轨上来回滑动，焊枪头设置在Z方向滑轨的滑块上，在Z方向滑轨上的带滑块的滑移驱动装置的驱动下，焊枪头能在Z方向滑轨上上下移动。

进一步地，前述的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，其中，在Y方向滑轨与龙门安装架之间还设置有上部支撑机构，其结构为：斜向支撑板的底部固定连接在Y方向滑轨的悬臂部分上，竖向支撑板的上端固定连接在斜向支撑板上，竖向支撑板的底部支承在支撑座上，所述的支撑座固定支承在X方向滑轨上带滑块的滑移驱动装置中的滑块上，斜向支撑板的上端连接有辅助滑块，所述的辅助滑块与辅助滑轨相配合、并能在其上来回滑动，所述的辅助滑轨平行于X方向滑轨、并水平设置在龙门安装架的顶部支撑横梁上。

进一步地，前述的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，其中，所述的带滑块的滑移驱动装置的结构包括：所述的滑轨为支撑线滑轨，在滑轨的一端设置有滑移驱动电机，滑移驱动电机的输出轴与设置在滑轨上的丝杠的尾部相连接，丝杠上螺纹配合设置有滑块，滑块上设置有滑槽，滑槽与滑轨中的轨道相配合，在滑移驱动电机的驱动下滑块沿着轨道来回滑动。

本发明的有益效果：一方面，X、Y、Z方向滑轨的长度可分别根据实际焊接工作的需要分别进行延长设置，又由于Y方向滑轨采用上部支撑机构的悬臂式滑轨，其底部没有支撑，即Y方向滑轨的上部支撑机构不会对X、Y、Z方向的焊接工作长度产生任何限制，这样X、Y、Z方向上的焊接工作长度就会随着X、Y、Z方向滑轨的延长而延长；另一方面，其稳定性好、承载能力高、且造价较低；此外本发明所述的悬臂式滑轨机构还可广泛应用于数控钻床、线切割、激光切割、数控注塑机等设备中。

附图说明

图1是本发明所述的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构的右视方向轴侧结构示意图。

图2是本发明所述的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构的左视方向轴侧结构示意图。

图3是图2中X方向滑轨的横截面结构示意图。

图4是图2中X、Y、Z方向滑轨左视方向的布置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和最优实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，包括龙门安装架36，龙门安装架36由两根支撑立柱1、和支承在两根支撑立柱1顶部的顶部支撑横梁2构成，龙门安装架36上设置有两两相互垂直的X、Y、Z方向滑轨，X、Y、Z方向滑轨上分别设置有带滑块的滑移驱动装置，X、Y、Z方向滑轨上的带滑块的滑移驱动装置的结构和工作原理相同，本实施例仅以X方向滑轨3上的带滑块的滑移驱动装置为例展开说明，其具体的结构包括：X方向滑轨3为支撑线滑轨，在X方向滑轨3的一端设置有X方向滑移驱动电机17，X方向滑移驱动电机17的输出轴与设置在X方向滑轨3上的X方向丝杠18的尾部相连接，X方向丝杠18上螺纹配合设置有X方向滑块19，X方向滑块19上设置有X方向滑槽20，X方向滑槽20与X方向滑轨3中的X方向轨道21相配合，在X方向滑移驱动电机17的驱动下X方向滑块19沿着X方向轨道21来回滑动，为了起到防尘作用，X方向滑轨3上盖装有防尘盖22。X方向滑轨3水平设置在水平支撑横梁4上，水平支撑横梁4的两端分别固定安装在龙门安装架36的两根支撑立柱1上，Y方向滑轨5的一端固定支承在X方向滑轨3上、并与设置在X方向滑轨3上的X方向滑块19固定连接，本实施例中Y方向滑轨5与X方向滑块19的具体连接结构为：Y方向滑轨5固定连接在支撑座14的一侧，支撑座14的底部固定设置有第一连接板23，所述的第一连接板23与X方向滑块19固定连接；Y方向滑轨5的另一端向外伸出，使Y方向滑轨5形成悬臂式滑轨，本实施例中，为了提高Y方向滑轨的稳定性和承载能力，在Y方向滑轨5与龙门安装架36之间还设置有上部支撑机构，其具体结构包括：斜向支撑板12，斜向支撑板12的底部固定连接在Y方向滑轨5的悬臂部分上，竖向支撑板13的上端固定连接斜向支撑板12上，竖向支撑板13的底部支承在支撑座14上，斜向支撑板12的上端连接有辅助滑块15，所述的辅助滑块15与辅助滑轨16相配合、并能在其上来回滑动，所述的辅助滑轨16平行于X方向滑轨3、并水平设置在龙门安装架36的顶部支撑横梁2上，在X方向滑移驱动电机17的驱动下，Y方向滑轨5能在X方向滑轨3上来回滑动的同时、带动辅助滑块15在辅助滑轨16上来回滑动。用以支承焊枪头8的Z方向滑轨6沿竖直方向设置，Z方向滑轨6支承在Y方向滑轨5上、并与设置在Y方向滑轨5上的滑块相连接，在Y方向滑轨5上带滑块的滑移驱动装置的驱动下，Z方向滑轨6能在Y方向滑轨5上来回滑动，焊枪头8设置在Z方向滑轨6的滑块上，这样在Z方向滑轨6上的带滑块的滑移驱动装置的驱动下，焊枪头8能在Z方向滑轨6上上下移动。

本发明的工作原理如下：如图1、图2所示，X、Y、Z三个方向的滑轨确定了焊枪头8沿X、Y、Z运动的三个方向。焊接工作时，在X方向滑移驱动电机17的驱动下，X方向丝杠18转动，从而带动X方向滑块19沿着X方向轨道21来回滑动，由于Y方向滑轨5与X方向滑块19固定连接，因此Y方向滑轨5会带动其上的Z方向滑轨6随着X方向滑块19一起在X方向滑轨3上来回滑动，从而改变焊枪头8在X方向上的空间位置；同理在Y方向滑轨5上的滑移驱动电机51的驱动下，Z方向滑轨6在Y方向滑轨5上来回滑动，从而改变焊枪头8在Y方向上的空间位置；又同理在Z方向滑轨6上的滑移驱动电机61的驱动下，焊枪头8在Z方向滑轨6上上下滑动，从而改变焊枪头8在Z方向上的空间位置；焊接时，通过控制器对焊接机器人进行自动控制，控制器发出相应地位置调整命令，使焊枪头8在X、Y、Z方向调整位置的同时进行焊接操作。本实施例中，X、Y、Z方向滑轨上带滑块的滑移驱动装置中都是采用丝杠型驱动方式，此驱动方式的定位精度高，可达0.01mm，采用龙门安装架上的直角坐标系滑轨机构的形式，这样可大大提高焊接机器人的稳定性和承载能力，并可根据焊接工作的实际需要分别延长设置X、Y、Z方向滑轨的长度，从而使得X、Y、Z方向上的焊接工作长度也相应延长，且由于Y方向滑轨采用上部支承机构的悬臂式滑轨结构，其底部没有支撑，不会对X、Y、Z方向上的焊接工作范围产生影响；此外本发明所述的悬臂式滑轨机构还可广泛应用于数控钻床、线切割、激光切割、数控注塑机等设备中。

Claims (2)

1.应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，其特征在于：包括龙门安装架，龙门安装架由两根支撑立柱、和支承在两根支撑立柱顶部的顶部支撑横梁构成，龙门安装架上设置有两两相互垂直的X、Y、Z方向滑轨，X、Y、Z方向滑轨上分别设置有带滑块的滑移驱动装置，X方向滑轨水平设置在水平支撑横梁上，水平支撑横梁的两端分别固定安装在龙门安装架的两根支撑立柱上，Y方向滑轨的一端固定支承在X方向滑轨上、并与设置在X方向滑轨上的滑块相连接，Y方向滑轨的另一端向外伸出，使Y方向滑轨形成悬臂式滑轨，在X方向滑轨上的带滑块的滑移驱动装置的驱动下，Y方向滑轨能在X方向滑轨上来回滑动，用以支承焊枪头的Z方向滑轨沿竖直方向设置，Z方向滑轨支承在Y方向滑轨上、并与设置在Y方向滑轨上的滑块相连接，在Y方向滑轨上带滑块的滑移驱动装置的驱动下，Z方向滑轨能在Y方向滑轨上来回滑动，焊枪头设置在Z方向滑轨的滑块上，在Z方向滑轨上的带滑块的滑移驱动装置的驱动下，焊枪头能在Z方向滑轨上上下移动；在Y方向滑轨与龙门安装架之间还设置有上部支撑机构，其结构为：斜向支撑板的底部固定连接在Y方向滑轨的悬臂部分上，竖向支撑板的上端固定连接在斜向支撑板上，竖向支撑板的底部支承在支撑座上，所述的支撑座固定支承在X方向滑轨上带滑块的滑移驱动装置中的滑块上，斜向支撑板的上端连接有辅助滑块，所述的辅助滑块与辅助滑轨相配合、并能在其上来回滑动，所述的辅助滑轨平行于X方向滑轨、并水平设置在龙门安装架的顶部支撑横梁上。

2.根据权利要求1所述的应用于直角坐标系焊接机器人的悬臂式滑轨机构，其特征在于：所述的带滑块的滑移驱动装置的结构包括：所述的滑轨为支撑线滑轨，在滑轨的一端设置有滑移驱动电机，滑移驱动电机的输出轴与设置在滑轨上的丝杠的尾部相连接，丝杠上螺纹配合设置有滑块，滑块上设置有滑槽，滑槽与滑轨中的轨道相配合，在滑移驱动电机的驱动下滑块沿着轨道来回滑动。