CN103551772A - 一种焊接机器人装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接机器人装置，属于自动化焊接技术领域。该装置包括焊接机器人本体、焊接机、焊丝罐和清枪器，还包括焊接机器人外部轴运动装置和焊接变位机，所述焊接机器人外部轴运动装置安装在所述焊接变位机的一侧，所述焊接机器人本体安装在所述焊接机器人外部轴运动装置上。该装置结构可靠、空间可达性高、适用于大型复杂工件焊接、且拥有多个外部轴。

Description

一种焊接机器人装置
技术领域
本发明属于自动化焊接技术领域，具体涉及一种焊接机器人装置。
背景技术
随着焊接机器人应用的不断深入，焊接对象也从单一批量的小型零件向大型复杂零件进行延伸，但在实际应用中发现由于焊接机器人作业半径和大型工件焊接空间的限制，对于超出焊接机器人作业半径的焊缝，焊接机器人往往不能提供最佳的焊接姿态，且容易发生空间干涉造成设备损坏故障，这样使得焊接机器人的空间可达性较低，直接影响了机器人焊接的效率和质量，因此阻碍了焊接机器人在大型工件焊接领域的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构可靠、空间可达性高、适用于大型复杂工件焊接、且拥有多个外部轴的焊接机器人装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种焊接机器人装置，包括焊接机器人本体、焊接机、焊丝罐和清枪器，还包括焊接机器人外部轴运动装置和焊接变位机，所述焊接机器人外部轴运动装置安装在所述焊接变位机的一侧，所述焊接机器人本体安装在所述焊接机器人外部轴运动装置上。
进一步地，所述焊接机器人外部轴运动装置包括Z轴回转外部轴、Z轴垂直运动外部轴、Y轴水平运动外部轴和X轴水平运动外部轴。
更进一步地，所述Z轴回转外部轴包括固定立柱和第一伺服电机，所述固定立柱的顶端安装第一回转支撑齿轮副，所述第一回转支撑齿轮副的内圈与所述固定立柱固定连接，所述第一回转支撑齿轮副的外圈与回转立柱固定连接，所述第一伺服电机安装在所述固定立柱的顶端，所述第一伺服电机驱动所述第一回转支撑齿轮副，所述第一回转支撑齿轮副带动所述回转立柱转动；
所述Z轴垂直直线外部轴包括丝杆导轨传动副和第二伺服电机，所述丝杆导轨传动副安装在所述回转立柱顶部一侧，所述丝杆导轨传动副上安装有机器人升降座，所述焊接机器人本体安装在所述机器人升降座上，所述第二伺服电机安装在所述回转立柱的顶端，所述第二伺服电机直联驱动所述丝杆导轨传动副，所述丝杆导轨传动副带动所述机器人升降座做垂直运动；
所述的Y轴水平直线外部轴包括第一齿轮齿条副、第一滑轨、第三伺服电机和第一滑座，所述第一齿轮齿条副和第一滑轨安装在所述第一滑座上，所述第一滑座和第三伺服电机安装在固定立柱的底部，所述第三伺服电机驱动第一齿轮齿条副，所述第一齿轮齿条副带动所述固定立柱（11）沿Y轴方向平移；
所述X轴水平直线外部轴包括第二齿轮齿条副、第二滑轨、第四伺服电机和第二滑座，所述第二齿轮齿条副和第二滑轨安装在所述第二滑座上，所述第二滑座和第四伺服电机安装在第一滑座的底部，所述第四伺服电机驱动所述第二齿轮齿条副，所述第二齿轮齿条副带动所述Y轴水平直线外部轴沿X轴方向平移。
进一步地，所述焊接机、焊丝罐和清枪器固定在所述回转立柱的两侧。
进一步地，所述焊接变位机包括回转支架、第二回转支撑齿轮副、组合齿轮副、第五伺服电机、工件装夹转盘、第三回转支撑齿轮副和第六伺服电机，所述回转支架的两侧各安装变位机机座，一侧为主驱动，另一侧则为从动，所述第二回转支撑齿轮副与所述回转组合齿轮副连接，所述第五伺服电机与所述回转组合齿轮副连接，所述第五伺服电机安装在所述主驱动的变位机机座上，所述第五伺服电机驱动回转组合齿轮副和所述第二支撑齿轮副，带动所述回转支架旋转，所述工件装夹转盘与所述第三回转支撑齿轮副连接，所述第三回转支撑齿轮副与所述第六伺服电机连接，所述工件装夹转盘和第六伺服电机安装在所述回转支架上，所述第六伺服电机驱动所述第三回转支撑齿轮副，所述第三回转支撑齿轮副带动所述工件装夹转盘旋转。
优选地，所述焊接变位机为头尾箱式对称结构。
优选地，所述工件装夹转盘安装在所述回转支架中心处。
本发明具有以下优点：
本装置结构简单，操作方便，通过为焊接机器人搭载XYZ三坐标直线外部轴以及Z回转外部轴，大大提高了焊接机器人的工作范围和空间可达性；同时该焊接机器人具备大纵深的空间，能够适应大型复杂工件的自动化焊接要求，有助于提高大型工件的焊接质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种焊接机器人装置的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图2的A向视图；
图4为图2的A-A截面视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1至图4，本实施例提供的一种焊接机器人装置，包括焊接机器人本体3、焊接机4、焊丝罐5、清枪器6，焊接机器人外部轴运动装置1和焊接变位机2。焊接机器人外部轴运动装置1安装在焊接变位机2的一侧，焊接机器人本体3安装在焊接机器人外部轴运动装置1上。焊接机器人外部轴运动装置1包括Z轴回转外部轴7、Z轴垂直运动外部轴8、Y轴水平运动外部轴9和X轴水平运动外部轴10。Z轴回转外部轴7包括固定立柱11和第一伺服电机14，固定立柱11的顶端安装第一回转支撑齿轮副13，第一回转支撑齿轮副13的内圈与固定立柱11固定连接，第一回转支撑齿轮副13的外圈与回转立柱12固定连接，第一伺服电机14安装在固定立柱11的顶端，第一伺服电机14驱动第一回转支撑齿轮副（13），第一回转支撑齿轮副13带动回转立柱（12）转动。Z轴垂直直线外部轴8包括丝杆导轨传动副16和第二伺服电机17，丝杆导轨传动副16安装在回转立柱12顶部一侧，丝杆导轨传动副16上安装有机器人升降座15，焊接机器人本体3安装在机器人升降座15上，第二伺服电机17安装在回转立柱12的顶端，第二伺服电机17直联驱动丝杆导轨传动副16，丝杆导轨传动副16带动机器人升降座15做垂直运动。Y轴水平直线外部轴9包括第一齿轮齿条副18、第一滑轨19、第三伺服电机20和第一滑座21，第一齿轮齿条副18和第一滑轨19安装在第一滑座21上，第一滑座21和第三伺服电机20安装在固定立柱11的底部，第三伺服电机20驱动第一齿轮齿条副18，第一齿轮齿条副18带动固定立柱11沿Y轴方向平移。X轴水平直线外部轴10包括第二齿轮齿条副22、第二滑轨23、第四伺服电机24和第二滑座25，第二齿轮齿条副22和第二滑轨23安装在第二滑座25上，第二滑座25和第四伺服电机24安装在第一滑座21的底部，第四伺服电机24驱动第二齿轮齿条副22，第二齿轮齿条副22带动所述Y轴水平直线外部轴9沿X轴方向平移。焊接机4、焊丝罐5和清枪器6固定在回转立柱12的两侧。焊接变位机2为头尾箱式对称结构，焊接变位机2包括回转支架26、第二回转支撑齿轮副28、组合齿轮副29、第五伺服电机30、工件装夹转盘31、第三回转支撑齿轮副32和第六伺服电机33，回转支架26的两侧各安装变位机机座27，一侧为主驱动，另一侧则为从动，第二回转支撑齿轮副28与回转组合齿轮副29连接，第五伺服电机30与回转组合齿轮副29连接，第五伺服电机30安装在主驱动的变位机机座27上，第五伺服电机30驱动回转组合齿轮副29和第二支撑齿轮副28，带动所述回转支架26旋转，工件装夹转盘31与第三回转支撑齿轮副32连接，第三回转支撑齿轮副32与第六伺服电机33连接，工件装夹转盘31和第六伺服电机33安装在回转支架26上，工件装夹转盘31安装在回转支架26中心处，第六伺服电机33驱动第三回转支撑齿轮副32，第三回转支撑齿轮副32带动工件装夹转盘31旋转。
本实施例的焊接机器人装置工作过程为：将焊接工件装夹于焊接变位机2的工件装夹转盘31上，此时焊接变位机3上的第五伺服电机30和第六伺服电机33按程序控制同时启动，第五伺服电机30通过第二回转支撑齿轮副28和组合齿轮副29驱动回转支架26进行工件的翻转动作，第六伺服电机33通过第三回转支撑齿轮副32驱动工件装夹转盘31进行回转动作，当运动至最佳焊接位置时，焊接变位机2的停止对工件的变位。此时焊接机器人外部轴运动装置1开始工作，Z轴垂直运动外部轴8中第二伺服电机17、Y轴水平运动外部轴9中的第三伺服电机20和X轴水平运动外部轴10中第四伺服电机24由程序控制同时启动。第二伺服电机17通过丝杆导轨传动副16驱动机器人升降座15沿Z轴方向垂直运动；第三伺服电机20通过第一齿轮齿条副18驱动Z轴回转外部轴7以上的组件沿第一滑轨19平移运动；第四伺服电机24通过第二齿轮齿条副22驱动Y轴水平运动外部轴9以上的组件沿第二滑轨23平移运动。通过XYZ三轴方向上的运动在焊接机器人本体的初始位与焊接作业位之间的三维空间内复合出一条最短路径，当焊接机器人本体3到达焊接作业的指定位置后，焊接机器人本体3开始焊接作业，在焊接过程中焊接机器人外部轴运动装置1中的Z轴垂直运动外部轴8、Y轴水平运动外部轴9和X轴水平运动外部轴10可以与焊接机器人本体3实现多外部轴的联动复合控制，焊接完毕后，焊接机器人外部轴运动装置1先复位，然后焊接变位机2再复位将工件回复水平放置状态，完成一个工作循环。另外焊接机器人外部轴运动装置1中的Z轴回转外部轴7用于自动化焊接线上将焊接机器人本体在X轴方向两侧的不同焊接变位机之间进行工位切换，其第一伺服电机14通过第一回转支撑齿轮副13驱动回转立柱12沿Z轴进行旋转。
本装置结构简单，操作方便，通过为焊接机器人搭载XYZ三坐标直线外部轴以及Z回转外部轴，大大提高了焊接机器人的工作范围和空间可达性；同时该焊接机器人具备大纵深的空间，能够适应大型复杂工件的自动化焊接要求，有助于提高大型工件的焊接质量。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种焊接机器人装置，包括焊接机器人本体（3）、焊接机（4）、焊丝罐（5）和清枪器（6），其特征在于，还包括焊接机器人外部轴运动装置（1）和焊接变位机（2），所述焊接机器人外部轴运动装置（1）安装在所述焊接变位机（2）的一侧，所述焊接机器人本体（3）安装在所述焊接机器人外部轴运动装置（1）上。
2.根据权利要求1所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述焊接机器人外部轴运动装置（1）包括Z轴回转外部轴（7）、Z轴垂直运动外部轴（8）、Y轴水平运动外部轴（9）和X轴水平运动外部轴（10）。
3.根据权利要求2所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述Z轴回转外部轴（7）包括固定立柱（11）和第一伺服电机（14），所述固定立柱（11）的顶端安装第一回转支撑齿轮副（13），所述第一回转支撑齿轮副（13）的内圈与所述固定立柱（11）固定连接，所述第一回转支撑齿轮副（13）的外圈与回转立柱（12）固定连接，所述第一伺服电机（14）安装在所述固定立柱（11）的顶端，所述第一伺服电机（14）驱动所述第一回转支撑齿轮副（13），所述第一回转支撑齿轮副（13）带动所述回转立柱（12）转动；
所述Z轴垂直直线外部轴（8）包括丝杆导轨传动副（16）和第二伺服电机（17），所述丝杆导轨传动副（16）安装在所述回转立柱（12）顶部一侧，所述丝杆导轨传动副（16）上安装有机器人升降座（15），所述焊接机器人本体（3）安装在所述机器人升降座（15）上，所述第二伺服电机（17）安装在所述回转立柱（12）的顶端，所述第二伺服电机（17）直联驱动所述丝杆导轨传动副（16），所述丝杆导轨传动副（16）带动所述机器人升降座（15）做垂直运动；
所述的Y轴水平直线外部轴（9）包括第一齿轮齿条副（18）、第一滑轨（19）、第三伺服电机（20）和第一滑座（21），所述第一齿轮齿条副（18）和第一滑轨（19）安装在所述第一滑座（21）上，所述第一滑座（21）和第三伺服电机（20）安装在固定立柱（11）的底部，所述第三伺服电机（20）驱动第一齿轮齿条副（18），所述第一齿轮齿条副（18）带动所述固定立柱（11）沿Y轴方向平移；
所述X轴水平直线外部轴（10）包括第二齿轮齿条副（22）、第二滑轨（23）、第四伺服电机（24）和第二滑座（25），所述第二齿轮齿条副（22）和第二滑轨（23）安装在所述第二滑座（25）上，所述第二滑座（25）和第四伺服电机（24）安装在第一滑座（21）的底部，所述第四伺服电机（24）驱动所述第二齿轮齿条副（22），所述第二齿轮齿条副（22）带动所述Y轴水平直线外部轴（9）沿X轴方向平移。
4.根据权利要求1或3所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述焊接机（4）、焊丝罐（5）和清枪器（6）固定在所述回转立柱（12）的两侧。
5.根据权利要求1所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述焊接变位机（2）包括回转支架（26）、第二回转支撑齿轮副（28）、组合齿轮副（29）、第五伺服电机（30）、工件装夹转盘（31）、第三回转支撑齿轮副（32）和第六伺服电机（33），所述回转支架（26）的两侧各安装变位机机座（27），一侧为主驱动，另一侧则为从动，所述第二回转支撑齿轮副（28）与所述回转组合齿轮副（29）连接，所述第五伺服电机（30）与所述回转组合齿轮副（29）连接，所述第五伺服电机（30）安装在所述主驱动的变位机机座（27）上，所述第五伺服电机（30）驱动回转组合齿轮副（29）和所述第二支撑齿轮副（28），带动所述回转支架（26）旋转，所述工件装夹转盘（31）与所述第三回转支撑齿轮副（32）连接，所述第三回转支撑齿轮副（32）与所述第六伺服电机（33）连接，所述工件装夹转盘（31）和第六伺服电机（33）安装在所述回转支架26上，所述第六伺服电机（33）驱动所述第三回转支撑齿轮副（32），所述第三回转支撑齿轮副（32）带动所述工件装夹转盘（31）旋转。
6.根据权利要求5所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述焊接变位机（2）为头尾箱式对称结构。
7.根据权利要求5所述的焊接机器人装置，其特征在于，所述工件装夹转盘（31）安装在所述回转支架（26）中心处。
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