CN104029201A - 一种用于焊接操作的专用scara机器人 - Google Patents

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welding
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李凯凯
李涛
骆敏舟
邓建新
郭发勇
凌松
陈海霞
骆长俊
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Abstract

本发明创造提供一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,包括底座、大摆臂和小摆臂,底座顶部设有定轴,大摆臂的重心位置套装在定轴上且与该定轴形成转动连接;小摆臂一端通过与其固定设置的转轴铰接于大摆臂,其另一端连接有可相对小摆臂上下移动的纵向垂直设置的套管,套管内穿设有相对套管转动连接的竖轴,竖轴下端铰接焊枪头夹具;本发明可以取代人工焊接,克服了焊接时的恶劣环境和有毒物质会对工人健康造成损害,以及焊接质量不稳定和生产效率低的问题;降低了焊接操作时工人的劳动强;本发明整体结构简单,制造成本低,焊接精度高;并且具有工作空间大、定位精确、顺应性好、以及响应快的优点。

Description

—种用于焊接操作的专用SCARA机器人
技术领域
[0001] 本发明创造属于焊接设备领域,尤其是涉及一种用于焊接操作的专用SCARA机器人。
背景技术
[0002] SCARA 机器人(英文全称!Selectively Compliance Assembl yRobot Arm,中文译名:选择顺应性装配机器手臂),SCARA机器人通常有三个旋转关节用于完成末端的纵向或横向的运动,由于该结构中的旋转臂较为薄弱,难以承受较大地、频繁地冲击载荷,因此SCARA机器人在工业中的应用受到很大的局限;目前在焊接领域,大都采用手工焊接,焊接时的恶劣环境和有毒物质会对工人的健康造成损害,工人劳动强度大,焊接质量不稳定和生产效率低等。
发明内容
[0003] 本发明创造要解决的问题是提供一种用于焊接操作的专用SCARA机器人。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明创造采用的技术方案是:一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,包括底座、大摆臂和小摆臂,底座顶部设有定轴,大摆臂的重心位置套装在定轴上且与该定轴形成转动连接;小摆臂一端通过与其固定设置的转轴铰接于大摆臂,其另一端连接有可相对小摆臂上下移动的纵向垂直设置的套管,该套管内穿设有相对套管转动连接的竖轴,竖轴下端铰接焊枪头夹具;所述大摆臂、小摆臂、套管、竖轴和焊枪夹具分别由第一、第二、第三、第四和第五步进电机驱动。
[0005] 由于采用了上述技术方案,可实现大摆臂、小摆臂、套管、竖轴和焊枪夹具的五个控制运动,并且该五个控制运动均由步进电机驱动,可完成焊接操作时的自动控制;大摆臂的重心位置套装在定轴上且与该定轴形成转动连接,克服了 SCARA机器人结构中的旋转臂较为薄弱,难以承受较大地、频繁地冲击载荷的缺点,实现焊接操作的自动化,并且解决了焊接质量不稳定和生产效率低的问题。
[0006] 为了进一步提高安装的准确性,方便安装时进行定位,所述定轴下底部设置法兰盘,该法兰盘通过螺钉与底座固定连接,该法兰盘下底面设置有定位凹槽,在底座顶部上表面设置有与该定位凹槽相配合的定位凸台。
[0007]为了进一步扩大焊接操作时的工作空间,所述小摆臂一端通过与其固定设置的转轴铰接于大摆臂一端的上表面。
[0008] 为了进一步适应焊接操作,提高焊接操作时的稳定性和可靠性,所述第一步进电机、第二步进电机分别串联第一、第二减速机,第一、第二减速机通过传动齿轮与所述大摆臂、小摆臂连接。
[0009] 为了进一步满足手动操作和手动定位,所述第一、第二减速机分别串联有通电闭合、断电断开的第一、第二电磁离合器。
[0010] 为了进一步提高定位精度、提高本发明的响应速度,所述套管与小摆臂之间设置有传动机构,该传动机构包括齿轮和齿条,所述第三步进电机设置在小摆臂上与该传动机构连接。
[0011] 为了进一步适应焊接操作,提高焊接操作时的稳定性和可靠性,所述第四步进电机上设置有第三减速机,第四步进电机和第三减速机设置在套管上。
[0012] 为了进一步适应焊接操作,提高焊接操作时的稳定性和可靠性,所述第五步进电机上设置有第四减速机。
[0013] 为了进一步满足手动操作和手动定位,提高焊接操作时的稳定性和可靠性,所述小摆臂靠近套管一端设置有用于平衡套管、竖轴和焊枪头夹具重力的重力平衡机构。
[0014] 为了进一步提高定位精度,实现精确地自动化运动控制,所述大摆臂、小摆臂、套管、竖轴和焊枪夹具分别连接有用于测量运动信号的位置传感器,该位置传感器与编码器相连接;所述编码器包括设置在第一步进电机上的第一编码器和设置在第三步进电机上的第二编码器。
[0015] 本发明创造具有的优点和积极效果是:本发明可以取代人工焊接,克服了焊接时的恶劣环境和有毒物质会对工人健康造成损害,以及焊接质量不稳定和生产效率低的问题;降低了焊接操作时工人的劳动强;本发明整体结构简单,制造成本低,焊接精度高;并且具有工作空间大、定位精确、顺应性好以及响应快的优点。
附图说明
[0016] 图1是本发明的总装结构的剖面示意图
[0017] 图2是图1中的A位置的局部放大图
[0018] 图3是图1中的B位置的局部放大图
[0019] 图4是图1中的定轴、法兰盘和底座之间的连接结构示意图
[0020] 图5是本发明的总装结构的立体示意图
[0021] 图中:底座10 ;大摆臂20 ;小摆臂30 ;转轴40 ;套管50 ;竖轴60 ;焊枪夹具70 ;传感器80 ;定轴101 ;定位凹槽102 ;法兰盘103 ;定位凸台104 ;螺钉105 ;第一步进电机201 ;第一减速机202 ;第一电磁离合器203 ;第一齿轮副204 ;第一编码器205 ;第二齿轮副207 ;第二步进电机301 ;第二减速机302 ;第二电磁离合器303 ;第三齿轮副304 ;第二编码器305 ;第四齿轮副307 ;第三步进电机501 ;传动机构502 ;重力平衡机构504 ;第四步进电机601 ;第三减速机602 ;第五步进电机701 ;第四减速机702。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
[0023] 如图1至5所示,一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,包括底座10、大摆臂20和小摆臂30,底座10顶部设有定轴101,大摆臂20的重心位置套装在定轴101上且与该定轴101形成转动连接;小摆臂30 —端通过与其固定设置的转轴40铰接于大摆臂20,其另一端连接有可相对小摆臂30上下移动的纵向垂直设置的套管50,该套管50内穿设有相对套管50转动连接的竖轴60,竖轴60下端铰接焊枪头夹具70 ;所述大摆臂20、小摆臂30、套管50、竖轴60和焊枪夹具70分别由第一步进电机201、第二步进电机301、第三步进电机501、第四步进电机601和第五步进电机701驱动;[0024] 所述定轴101下底部设置法兰盘103,该法兰盘103通过螺钉105与底座10固定连接,该法兰盘103下底面设置有定位凹槽102,在底座10顶部上表面设置有与该定位凹槽102相配合的定位凸台104 ;
[0025] 所述小摆臂30 —端通过与其固定设置的转轴40铰接于大摆臂20 —端的上表面;
[0026] 所述第一步进电机201、第二步进电机301分别串联第一减速机202、第二减速机302,第一减速机202、第二减速机302通过传动齿轮与所述大摆臂20、小摆臂30连接;所示传动齿轮包括与第一减速机202相配合的第一齿轮副204和第二齿轮副207,以及与第二减速机302相配合的第三齿轮副304和第四齿轮副307 ;
[0027] 所述第一减速机202、第二减速机302分别串联有通电闭合断电断开的第一电磁离合器203、第二电磁离合器303 ;
[0028] 所述套管50与小摆臂30之间设置有传动机构502,该传动机构包括齿轮和齿条,所述第三步进电机501设置在小摆臂30上与该传动机构502连接;
[0029] 所述第四步进电机601上设置有第三减速机602,第四步进电机601和第三减速机602设置在套管50上;
[0030] 所述第五步进电机701上设置有第四减速机702 ;
[0031] 所述小摆臂30靠近套管50 —端设置有用于平衡套管、竖轴和焊枪头夹具重力的重力平衡机构504 ;该重力平衡机构504可以是包括配重块的重力平衡机构,也可以是包括卷绕弹簧的重力平衡机构;
[0032] 所述大摆臂20、小摆臂30、套管50、竖轴60和焊枪夹具70分别连接有用于测量运动信号的位置传感器80,该位置传感器80与编码器相连接;传感器80采集的数据送入编码器80以实现对本产品的自动化控制;
[0033] 所述编码器包括设置在第一步进电机201上的第一编码器205和设置在第三步进电机301上的第二编码器305。
[0034] 以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,包括底座、大摆臂和小摆臂,其特征在于:底座顶部设有定轴,大摆臂的重心位置套装在定轴上且与该定轴形成转动连接;小摆臂一端通过与其固定设置的转轴铰接于大摆臂,其另一端连接有可相对小摆臂上下移动的纵向垂直设置的套管,该套管内穿设有相对套管转动连接的竖轴,竖轴下端铰接焊枪头夹具;所述大摆臂、小摆臂、套管、竖轴和焊枪夹具分别由第一、第二、第三、第四和第五步进电机驱动。
2.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述定轴下底部设置法兰盘,该法兰盘通过螺钉与底座固定连接,该法兰盘下底面设置有定位凹槽,在底座顶部上表面设置有与该定位凹槽相配合的定位凸台。
3.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述小摆臂一端通过与其固定设置的转轴铰接于大摆臂一端的上表面。
4.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述第一步进电机、第二步进电机分别串联第一、第二减速机,第一、第二减速机通过传动齿轮与所述大摆臂、小摆臂连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述第一、第二减速机分别串联有通电闭合、断电断开的第一、第二电磁离合器。
6.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述套管与小摆臂之间设置有传动机构,该传动机构包括齿轮和齿条,所述第三步进电机设置在小摆臂上与该传动机构连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述第四步进电机上设置有第三减速机,第四步进电机和第三减速机设置在套管上。
8.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述第五步进电机上设置有第四减速机。
9.根据权利要求1所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述小摆臂靠近套管一端设置有用于平衡套管、竖轴和焊枪头夹具重力的重力平衡机构。
10.根据权利要求1至8任一权利要求所述的一种用于焊接操作的专用SCARA机器人,其特征在于:所述大摆臂、小摆臂、套管、竖轴和焊枪夹具分别连接有用于测量运动信号的位置传感器,该位置传感器与编码器相连接;所述编码器包括设置在第一步进电机上的第一编码器和设置在第三步进电机上的第二编码器。
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