CN103495824A

CN103495824A - 基于直角坐标系的焊接机器人

Info

Publication number: CN103495824A
Application number: CN201310469417.8A
Authority: CN
Inventors: 李乃刚; 黄钦杨
Original assignee: XIAMEN ZHIHUI ROBOT Co Ltd
Current assignee: XIAMEN ZHIHUI ROBOT Co Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明公开了基于直角坐标系的焊接机器人，X轴:机座、导轨、X轴滑台、电机、行星齿轮减速器、齿轮、齿条、电机带动行星减速器转动，齿轮转动，进而带动滑台在导轨上运动；Y轴：Y轴悬臂、电机、行星齿轮减速器、Y轴滑台、导轨、齿轮、齿条、送丝机、电机带动行星齿轮减速器转动，进而齿轮与齿条配合传动，带动Y轴悬臂在滑台上运动；Z轴：Z轴悬臂、电机、行星齿轮减速器、Z轴滑台、导轨、齿轮、齿条、电机带动行星齿轮减速器转动，进而齿轮与齿条配合传动，带动Z轴悬臂在滑台上运动；U轴：U轴电机安装板、电机、行星齿轮减速器、U轴法兰、电机转动，进而带动法兰转动；W轴：U轴电机安装板、电机、夹具、焊枪、电机转动，进而带动焊枪转动；结构简单，使用方便，降低成本。

Description

基于直角坐标系的焊接机器人

技术领域：

本发明属于自动控制技术领域，涉及一种机器人，尤其与一种结构简单，使用方便，成本低的基于直角坐标系的焊接机器人有关。

背景技术：

机器人技术从研究到成熟应用已经过去几十年的时间了，但是高昂的造价使得机器人只在汽车制造、半导体、电力等的少数行业得到应用，所以传统意义上的机器人，造价高、使用麻烦、应用场合窄等，限制了机器人的推广和应用。传统意义上的机器人从结构上分为关节型和梁型，关节型模仿人的造型和动作，梁型基本上已摆脱与人相似的特征。组成结构包括：结构件（臂），传动件（关节），驱动电机，控制器，人机界面，识别单元（图像视觉，位置传感器等）。现有机器人的缺点在于：

1、昂贵，专用，限制了应用的范围。

2、结构复杂，制造成本高。

3、专用的控制器，通用性差。

发明内容：

本发明目的在于克服上述缺点，提供一种结构简单，使用方便，普及的机器人，以巧妙的结构设计和独创的控制系统架构，彻底降低建造成本，使机器人能广泛应用于更多的行业和场合。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于直角坐标系的焊接机器人，所述的机器人包括：

X轴机座机构1:

机座11；两根第一导轨12：安装在机座11上；X轴滑台13：安装在导轨12上；第一电机14：安装在X轴滑台13上，第一电机14是由控制系统控制；第一行星齿轮减速器15：与第一电机14配合安装在X轴滑台13上，其输出转轴向下伸出X轴滑台13外；第一齿轮16：设置在X轴滑台13下方与第一行星齿轮减速器15固接；第一齿条17：安装在机座11上，与第一齿轮16啮合由其带动动作；其中，第一电机14带动第一行星减速器15转动，第一齿轮16转动，进而带动X轴滑台13在第一导轨12上运动；

Y轴悬臂机构2：

Y轴悬臂21；第二电机22：安装在X轴滑台13上，第二电机22是由控制系统控制；行星齿轮减速器23：安装在X轴滑台13上，与第二电机22配合由其带动，其输出转轴侧向伸出滑台13上的竖直安装板；Y轴滑台24：安装在X轴滑台13上；两根第二导轨25：安装在Y轴悬臂21底部，与Y轴滑台24配合；第二齿轮26：设置在悬臂侧面与行星齿轮减速器23固接；第二齿条27：安装在Y轴悬臂21侧面靠近第二行星减速器23一侧，与第二齿轮26啮合；送丝机28：安装在Y轴悬臂21端部；

其中，第二电机22带动第二行星齿轮减速器23转动，进而第二齿轮26与第二齿条27配合传动，带动Y轴悬臂21在第二滑台24上运动。

Z轴悬臂机构3：

Z轴悬臂31；第三电机32：安装在Y轴悬臂31端部，由控制系统控制；

第三行星齿轮减速器33：安装在Y轴悬臂21端部，第三电机32配合，其输出转轴轴线与Y轴悬臂21轴线平行；Z轴滑台34：安装在Y轴悬臂21端部；

第三导轨35：设置在Z轴悬臂31上，与Z轴滑台34配合；第三齿轮36：与第三行星齿轮减速器33固接；第三齿条37：安装在Z轴悬臂31上，与第三齿轮36啮合；其中，第三电机32带动第三行星齿轮减速器33转动，进而第三齿轮36与第三齿条37配合传动，带动Z轴悬臂31在Z轴滑台34上运动;

U轴结构4：

U轴电机安装板41：设置在Z轴悬臂31下端；第四电机42：安装在U轴电机安装板41上，由控制系统控制；第四行星齿轮减速器43：安装在U轴电机安装板41上，与第四电机42配合，其输出轴伸出U轴电机安装板朝下；U轴法兰44：其套设在第四电机42输出轴上，由其带动转动；其中，第四电机42转动，进而带动U轴法兰43转动;

W轴结构5：

W轴电机安装板51：设置在U轴法兰43上，由其带动转动；第五电机52：设置在W轴电机安装板51侧面，其输出轴伸出W轴电机安装板；夹具53：套设在第五电机52输出轴上，由其带动转动；焊枪54：其由夹具53固定在第五电机52的输出轴上；其中，第五电机52转动，进而带动焊枪54转动。

进一步，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机及第五电机可为伺服电机。

所述的控制系统包括：中控系统，其内装设有控制软件，中控系统连接人机界面，其内装设有界面软件。

采用上述技术方案，本发明巧妙的结构设计，完全颠覆现有焊接机器人的设计理念。独创的控制系统架构，通用性好，可靠，易用，便宜。软件易扩展，易维护，易升级。简化制造工艺，彻底的降低建造成本，使机器人普及成为可能。其具有如下技术优势：

1、直角坐标系结构，使得整个机器人结构简单，运行平稳，便于安放、移动。

2、采用齿轮齿条，其传递动力大、效率高，寿命长、工作平稳、可靠性高。

3、伺服电机驱动，精度高，可实现精确定位；运行平稳。

4、所有电缆通过线槽布置，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，并且布局美观。

附图说明：

以下用附图对本发明详细说明：

图1为本发明焊接机器人的主视结构示意图；

图2为本发明焊接机器人的俯视结构示意图；

图3为本发明焊接机器人的左视结构示意图；

图4为本发明焊接机器人的右视结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本发明详述：

如图1-图4所示的本发明的实施方式，基于直角坐标系的焊接机器人，所述的机器人包括：X轴机座机构1包括:机座11；两根第一导轨12：安装在机座11上；X轴滑台13：安装在第一导轨12上；第一电机14：安装在X轴滑台13上，第一电机是由控制系统控制；第一行星齿轮减速器15：与第一电机14配合安装在X轴滑台上，其输出转轴向下伸出X轴滑台外；第一齿轮16：设置在X轴滑台下方与第一行星齿轮减速器15固接；第一齿条17：安装在机座11上，与第一齿轮16啮合，由其带动动作；其中，第一电机14带动第一行星减速器15转动，第一齿轮16转动，进而带动X轴滑台13在第一导轨12上运动。

Y轴悬臂机构2包括：Y轴悬臂21；第二电机22：安装在X轴滑台13上，第二电机是由控制系统控制；第二行星齿轮减速器23：安装在X轴滑台13上，与第二电机21配合由其带动，其输出转轴侧向伸出X轴滑台13上的竖直安装板；Y轴滑台24：安装在X轴滑台13上；两根第二导轨25：安装在Y轴悬臂21底部，与Y轴滑台24配合；第二齿轮26：设置在悬臂侧面与第二行星齿轮减速器23固接；第二齿条27：安装在Y轴悬臂21侧面靠近第二行星减速器23一侧，与第二齿轮26啮合；送丝机28：安装在Y轴悬臂21端部；其中，第二电机22带动第二行星齿轮减速器23转动，进而第二齿轮26与第二齿条27配合传动，带动Y轴悬臂21在Y轴滑台24上运动。

Z轴悬臂机构3包括：Z轴悬臂31；第三电机32：安装在Y轴悬臂端部，由控制系统控制；第三行星齿轮减速器33：安装在Y轴悬臂21端部，与第三电机32配合，其输出转轴轴线与Y轴悬臂21轴线平行；Z轴滑台34：安装在Y轴悬臂21端部；第三导轨35：设置在Z轴悬臂上，与Z轴滑台34配合；第三齿轮36：与第三行星齿轮减速器33固接；第三齿条37：安装在Z轴悬臂31上，与第三齿轮36啮合；其中，第三电机32带动第三行星齿轮减速器33转动，进而第三齿轮36与第三齿条37配合传动，带动Z轴悬臂31在Z轴滑台34上运动。

U轴结构4包括：U轴电机安装板41：设置在Z轴悬臂31下端；第四电机42：安装在电机安装板41上，由控制系统控制；第四行星齿轮减速器43：安装在电机安装板41上，与第四电机42配合，其输出轴伸出电机安装板朝下；U轴法兰44：其套设在第四电机42输出轴上，由其带动转动；其中，第四电机42转动，进而带动法兰43转动。

W轴结构5包括：U轴电机安装板51：设置在U轴法兰43上，由其带动转动；第五电机52：设置在安装板51侧面，其输出轴伸出安装板；夹具53：套设在电机52输出轴上，由其带动转动；焊枪54：其由夹具53固定在电机52的输出轴上；其中，第五电机52转动，进而带动焊枪54转动。

本实用新型基于普及焊接机器人的目的，所以在结构设计和控制系统架构上，进行了巧妙的构思和设计。通过控制系统使直角坐标机器人与普通焊接机结合，实现只有结构复杂的专业关节焊接机器人才能实现的焊接工作。

本发明巧妙的结构设计，完全颠覆现有焊接机器人设计理念。独创的控制系统架构，通用性好，可靠，易用，便宜。软件易扩展，易维护，易升级。简化制造工艺，彻底的降低建造成本，使焊接机器人普及成为可能。其龙门式底座结构，使得整个机器人站立很稳固平稳，便于安放，移动。各轴采用方管材料，保证运行平稳，刚性高。所有电缆通过线槽布置，只有在关节处有微小弯曲动作，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，并且布局美观。

本发明控制系统：以“基于PLC的运动控制系统”为控制系统架构的核心，通用性好，易使用，而且极为可靠。人性化示教界面。模块化软件结构，开放的用户开发接口，便于开发针对于专用应用场合的应用程序。可远程编程、监控。多台机器人可联网运行。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.基于直角坐标系的焊接机器人，其特征在于：所述的机器人包括：

X轴机座机构（1）:

机座（11）；

两根第一导轨（12）：安装在机座（11）上；

X轴滑台（13）：安装在导轨（12）上；

第一电机（14）：安装在X轴滑台（13）上，第一电机（14）是由控制系统控制；

第一行星齿轮减速器（15）：与第一电机（14）配合安装在X轴滑台（13）上，其输出转轴向下伸出X轴滑台（13）外；

第一齿轮（16）：设置在X轴滑台（13）下方与第一行星齿轮减速器（15）固接；

第一齿条（17）：安装在机座（11）上，与第一齿轮（16）啮合由其带动动作；

其中，第一电机（14）带动第一行星减速器（15）转动，第一齿轮（16）转动，进而带动X轴滑台（13）在第一导轨（12）上运动；

Y轴悬臂机构（2）：

Y轴悬臂(21)；

第二电机(22)：安装在X轴滑台(13)上，第二电机(22)是由控制系统控制；

行星齿轮减速器（23）：安装在X轴滑台（13）上，与第二电机（22）配合由其带动，其输出转轴侧向伸出滑台（13）上的竖直安装板；

Y轴滑台（24）：安装在X轴滑台（13）上；

两根第二导轨（25）：安装在Y轴悬臂（21）底部，与Y轴滑台（24）配合；

第二齿轮（26）：设置在悬臂侧面与行星齿轮减速器（23）固接；

第二齿条（27）：安装在Y轴悬臂（21）侧面靠近第二行星减速器（23）一侧，与第二齿轮（26）啮合；

送丝机（28）：安装在Y轴悬臂（21）端部；

其中，第二电机（22）带动第二行星齿轮减速器（23）转动，进而第二齿轮（26）与第二齿条（27）配合传动，带动Y轴悬臂（21）在第二滑台（24）上运动。

Z轴悬臂机构（3）：

Z轴悬臂（31）；

第三电机（32）：安装在Y轴悬臂（31）端部，由控制系统控制；

第三行星齿轮减速器（33）：安装在Y轴悬臂（21）端部，第三电机（32）配合，其输出转轴轴线与Y轴悬臂（21）轴线平行；

Z轴滑台（34）：安装在Y轴悬臂（21）端部；

第三导轨（35）：设置在Z轴悬臂（31）上，与Z轴滑台（34）配合；

第三齿轮(36)：与第三行星齿轮减速器（33）固接；

第三齿条（37）：安装在Z轴悬臂（31）上，与第三齿轮（36）啮合；

其中，第三电机（32）带动第三行星齿轮减速器（33）转动，进而第三齿轮（36）与第三齿条（37）配合传动，带动Z轴悬臂（31）在Z轴滑台（34）上运动;

U轴结构（4）：

U轴电机安装板（41）：设置在Z轴悬臂（31）下端；

第四电机（42）：安装在U轴电机安装板（41）上，由控制系统控制；

第四行星齿轮减速器（43）：安装在U轴电机安装板（41）上，与第四电机（42）配合，其输出轴伸出U轴电机安装板朝下；

U轴法兰（44）：其套设在第四电机（42）输出轴上，由其带动转动；

其中，第四电机（42）转动，进而带动U轴法兰（43）转动;

W轴结构（5）：

W轴电机安装板（51）：设置在U轴法兰（43）上，由其带动转动；

第五电机（52）：设置在W轴电机安装板（51）侧面，其输出轴伸出W轴电机安装板；

夹具（53）：套设在第五电机（52）输出轴上，由其带动转动；

焊枪（54）：其由夹具（53）固定在第五电机（52）的输出轴上；

其中，第五电机（52）转动，进而带动焊枪(54)转动。

2.如权利要求1所述的基于直角坐标系的焊接机器人，其特征在于：第一电机、第二电机、第三电机、第四电机及第五电机为伺服电机。