CN105149831A - 多功能五轴龙门式焊接一体机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人，第一立柱、第二立柱分别通过第一X移动关节、第二X移动关节安装在第一钢轨与第二钢轨上，横梁安装在第一立柱与第二立柱之间，移动臂通过Y移动关节安装于横梁上，升降臂通过Z移动关节安装在移动臂上，在所述升降臂的端部设置有U旋转机构，U旋转机构的端部设置有V旋转机构，V旋转机构的端部连接有焊具或割具。本发明可适应大型球冠、曲面板、压力容器、锥体、筒体等的各种空间切割以及两金属三维空间连接处的多层多道的焊接。

Description

多功能五轴龙门式焊接一体机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。

背景技术

目前，哈尔滨工程大学申请的发明专利多功能龙门式七轴工业机器人(中国专利，申请号：200910072010.5)和发明专利一种用于管端作业的七轴串连工业机器人结构(中国专利，申请号：201010101017.8)，结构均具有七个关节自由度，本发明专利具有五个关节自由度，除实现空间直角坐标运动的三自由度具有类似结构，其它二自由度具有完全不同的机械传动结构和运动方式，特别能够满足切割和焊接用途，因此与上述两个专利具有有本质上的区别。而目前龙门式两自由度火焰切割机器人只能对平面内各种曲线进行切割，即使搭载焊具也只能实现平面内焊接，但其结构设计上无法进行三维空间曲线焊接。现在以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人，包括XY两轴的水平面内的移动和Z轴的垂直升降运动，X、Y、Z三轴互相垂直，在Z轴下端连接绕Z轴的旋转轴U，在旋转轴U下端连接弧板，并在弧板上安装割具，并使其产生绕弧板中心的旋转运动，而弧板的中心即为切割点，割具的轴线与Z轴所形成的夹角理论上最大为九十度，但这种方式由于受弧板设计结构的限制使其切割范围难以达到九十度，使其切割角度严重受限，现实中还没有搭载焊具进行焊接作业，是由于这种结构设计上无法实现搭载焊接设备，即使搭载焊接设备进行焊接，其焊接角度和切割角度同样受限；同时，弧板处的齿轮传动机构难以进行防护，使其恶劣的工作条件下，难以在长期的使用过程中保证精度。

上述几种结构的机器人现实中都没有搭载焊接设备，主要原因是其结构设计上就无法搭载焊具，即使进行某种改进搭载焊具，龙门式两自由度火焰切割机器人就无法实现三维空间曲线的焊接，而以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人其作业空间无论是切割作业还是焊接作业严重受限。现实中急需一种即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本发明专利具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本发明专利的机构易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。

发明内容

本发明的目的是为了适应大型球冠、曲面板、压力容器、锥体、筒体等的各种空间切割以及两金属三维空间连接处的多层多道的焊接而提供一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。

本发明的目的是这样实现的：第一立柱202、第二立柱210分别通过第一X移动关节201、第二X移动关节211安装在第一钢轨213与第二钢轨214上，横梁206安装在第一立柱202与第二立柱210之间，移动臂212通过Y移动关节205安装于横梁206上，升降臂204通过Z移动关节203安装在移动臂212上，在所述升降臂204的端部设置有U旋转机构207，U旋转机构207的端部设置有V旋转机构208，V旋转机构208的端部连接有焊具或割具209；所述U旋转机构207包括安装在升降臂端部的U支架16、安装在U支架16上的U关节电机14、与U关节电机14输出端连接的U关节减速器13、套装在U关节减速器13输出端的第一齿轮9和与第一齿轮9啮合的第二齿轮10，且所述第二齿轮10套装在第二齿轮轴上，第二齿轮轴安装在U支架16上；所述V旋转机构208包括与第二齿轮10端面固连的V支架8、安装在V支架8上的V关节电机6、与V关节电机6的输出端连接的V关节减速器7、套装在V关节减速器7输出端上的齿轮III5、与齿轮III5啮合的齿轮II4和与齿轮II4啮合的齿轮I3，齿轮II4和齿轮I3分别安装在对应的齿轮轴上且所述齿轮轴安装在V支架8上，齿轮I3的端面固连有夹枪器2，夹枪器2的端部固连有焊具或割具209。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本发明具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本发明易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。本发明可以搭载焊接设备、能够满足切割和焊接用途、进行三维空间曲线焊接，在恶劣的工作条件下，可以在长期的使用过程中保证精度。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的U旋转机构和V旋转机构的示意图一；

图4是是本发明的U旋转机构和V旋转机构的示意图二；

图5是本发明的Y移动关节和Z移动关节的示意图一；

图6是本发明的Y移动关节和Z移动关节的示意图二；

图7是本发明的Y移动关节和Z移动关节的示意图三；

图8是本发明的支腿Ⅰ的X移动关节示意图一；

图9是本发明的支腿Ⅰ的X移动关节示意图二；

图10是本发明的支腿Ⅱ的X移动关节示意图一；

图11是本发明的支腿Ⅱ的X移动关节示意图二；

图12是本发明在垫钢和钢轨之间调整钢轨平行度的调整垫块的示意图一；

图13是本发明在垫钢和钢轨之间调整钢轨平行度的调整垫块的示意图二。

图中：焊具或割具1、夹枪器2、齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ、齿轮Ⅲ5、V关节电机6、V关节减速器7、V支架8、第一齿轮9、第二齿轮10、螺钉组11、减速器支架12、U关节减速器13、U关节电机14、螺钉组15、U支架16、齿条17、螺钉组18、升降臂19、滑轨20、螺钉组21、滑轨22、螺钉组23、滑块24、滑块25、齿轮轴26、涡轮蜗杆减速器27、电机28、YZ连接块29、滑轨30、螺钉组31、滑块32、螺钉组33、滑块34、螺钉组35、滑轨36、螺钉组37、滑块38、螺钉组39、滑块40、螺钉组41、齿条42、螺钉组43、支架44、螺钉组45、电机46、减速器47、齿轮48、横梁49、螺栓组50、螺栓组51、支腿Ⅰ52、支腿Ⅱ53、电机54、减速器55、支架56、螺钉组57、齿轮58、齿条59、钢轨60、行走轴61、行走轮62、轴承63、小圆螺母64、小轴65、轴承66、小圆螺母67、小轴68、轴承69、小圆螺母70、小轴71、轴承72、小圆螺母73、小轴74、行走轴75、行走轮76、轴承77、小圆螺母78、小轴79、轴承80、小圆螺母81、小轴82、轴承83、小圆螺母84、小轴85、轴承86、小圆螺母87、小轴88、行走轴89、行走轮90、行走轴91、行走轮92、电机93、减速器94、支架95、螺钉组96、齿轮97、齿条98、钢轨99、轴承100、小圆螺母101、小轴102、轴承103、小圆螺母104、小轴105、轴承106、小圆螺母107、小轴108、轴承109、小圆螺母110、小轴111、轴承112、小圆螺母113、小轴114、轴承115、小圆螺母116、小轴117、轴承118、小圆螺母119、小轴120、轴承121、小圆螺母122、小轴123、螺栓124、螺栓125、压片126、螺栓127、螺栓128、压片129、螺栓130、螺栓131、螺栓132、螺栓133、螺栓134、螺栓135、螺栓136、螺栓137、压片138、螺栓139、螺栓140、压片141、螺栓142、螺栓143、调整垫块144、垫钢145、垫钢146。

X移动关节201、第一立柱202、Z移动关节203、升降臂204、Y移动关节205、横梁206、U旋转关节207、V旋转关节208、割具或者焊具209、第二立柱210、X移动关节211、移动臂212、第一钢轨213、第二钢轨214。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明采用了龙门式结构，首先在地面铺设垫钢，在垫钢上安装钢轨调整机构，根据实际情况适当地设置钢轨调整机构的数量和间距，钢轨通过螺栓安装在多组调整垫块上，通过多组调整机构来调整龙门架两侧钢轨在水平面内的平行度；铁路用钢轨经过加工，使安装在支腿上的行走轮和夹持轴承能与钢轨进行线接触，并将钢轨夹持，使钢轨与支腿之间有两个自由度，但经切割机器人的自重的限制，使支腿上的行走轮只能有沿着钢轨的一个移动自由度。两支腿均采用三角型结构，因为其结构稳定性好和自身重心低，有利于减少每支架上安装两个轮的中心距，进而增加有效行程，而这种结构直接增加了机器人运动的稳定性；在两个支腿上面安装横梁，使两个支腿和横梁形成龙门式结构，并在横梁侧面上固定有两个相互平行的滑轨，在每个滑轨昂配置两个滑块，使沿着横梁方向上形成一个移动自由度，其也是由齿轮齿条驱动；安装在两个滑轨上的四个滑块上安装YZ连接块，在YZ连接块上安装升降用的滑块，在升降臂上固定安装升降用的滑块，使滑轨相对滑块只具有升降运动，其中X,Y,Z三轴互相垂直，从而可以实现空间相互垂直三个方向上的移动；在升降臂下端安装有在绕升降臂升降方向的U旋转关节，使其可以产生无限旋转运动；在U旋转关节下面连接有V旋转关节，U旋转关节的轴心和V旋转关节的轴心互相垂直，并在V旋转关节处固定安装夹枪器，在夹枪器上安装焊具或者割具，使割具或者焊具绕V旋转关节产生旋转运动；在进行焊接作业的情况下，夹枪器夹持焊具，包括埋弧焊送丝焊枪、氩弧焊送丝焊枪和其他多种焊枪，在切割的情况下，夹枪器夹持割具，包括氧气和乙炔割枪、氧气和氢气割枪和等离子割枪；从而构成了五个关节互相串连的具有能实现焊接和切割作业集多种功能于一体的龙门式机器人。本机器人采用的龙门式结构使机器人的工作空间/结构体积比大，故便于工人现场监控和操作，本发明具有提高了工作效率、保证质量和有效地降低工人劳动强度的优点。

其中图1为机器人结构示意简图，其中的标注名称序号为：X移动关节201、第一立柱202、Z移动关节203、升降臂204、Y移动关节205、横梁206、U旋转关节207、V旋转关节208、割具或者焊具209、第二立柱210、X移动关节211、移动臂212、第一钢轨213、第二钢轨214，且所述的第一立柱202、第二立柱210是简图中为了方便简化标记的，真实对应的分别是支腿I52和支腿II53。

为了实现上述目的，发明采用的技术方案是如图1所示：机器人主要包括：V旋转机构、U旋转机构、Z移动机构Y移动机构和X移动机构。

所述的V旋转机构：螺钉组11、焊具或割具1、夹枪器2、齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ、齿轮Ⅲ5、V关节电机6、V关节减速器7、V支架8。V支架8通过螺钉组11固定在第二齿轮10的正下方，齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ和齿轮Ⅲ5通过各自的齿轮轴安装在V支架8上，同时齿轮Ⅰ3与夹枪器2为固定连接，安装在V支架8上V关节减速器7的输出轴上安装有齿轮Ⅲ5，从而形成以V关节减速器7的一级减速和以齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ和齿轮Ⅲ5的二级减速，其主要目的是为拉开V关节电机6和V关节减速器7与割具或者是焊具的距离，使割具或者是焊具处的作业空间不受V关节电机6和V关节减速器7安装位置的影响，又使电机和减速器免受焊接或者切割时所产生的热辐射的影响。本发明V关节处的有三个齿轮构成二级减速可以根据减速比和传动距离采用适当的齿轮数和传动比，也可以采用钢带传动、同步带传动、链条传动或者其他传动方式。

所述的U旋转机构:第一齿轮9、第二齿轮10、减速器支架12、U关节减速器13、U关节电机14、螺钉组15、U支架16。U支架16固定在升降臂19的正下方，第二齿轮10的齿轮轴安装在U支架16上，减速器支架12通过螺钉组15固定在U支架16的侧壁上，U关节减速器13安装在减速器支架12上，第一齿轮9安装于U关节减速器13输出轴，第一齿轮9与第二齿轮10为互相啮合传动，第二齿轮10的旋转轴心在降臂19的升降方向上。

所述的Z移动机构主要包括：齿条17、螺钉组18、升降臂19、滑轨20、螺钉组21、滑轨22、螺钉组23、滑块24、滑块25、齿轮轴26、涡轮蜗杆减速器27、电机28、YZ连接块29。滑块24和滑块25安装在YZ连接块29内，与滑块24配合的滑轨21安装在升降臂19上，与滑块25配合的滑轨22也安装在升降臂19上，滑轨21和滑轨22互相平行，从而使升降臂19的升降方向与所述的X移动机的移动方向相垂直，和所述的Y移动机构的移动方向也相垂直。此处升降机构的减速器采用涡轮蜗杆减速器27使其具有自锁功能，在涡轮蜗杆减速器27输出轴上安装齿轮轴26，并同时将涡轮蜗杆减速器27和齿轮轴26安装在YZ连接块上，齿条17通过螺钉组18固定在升降臂19上，齿条17与齿轮轴26上的齿互相啮合。

所述的Y移动机构主要包括:YZ连接块29、滑轨30、螺钉组31、滑块32、螺钉组33、滑块34、螺钉组35、滑轨36、螺钉组37、滑块38、螺钉组39、滑块40、螺钉组41、齿条42、螺钉组43、支架44、螺钉组45、电机46、减速器47、齿轮48。在龙门架的横梁49上安装滑轨30和滑轨36，并使滑轨30和滑轨36互相平行；同时在横梁49上安装齿条42，并在滑轨30上设置有滑块32和滑块34，在滑轨36上设置有滑块38和滑块40；YZ连接块29通过螺钉组29、螺钉组41、螺钉组35和螺钉组33固定在滑块38、滑块40、滑块34和滑块32上，多组滑块使其承重能力增强，Y方向上的电机支架44通过螺钉组45固定在YZ连接块29上，在支架44上安装减速器47，在减速器47输出轴上安装有齿轮48，齿轮48和齿条42相互啮合；Y移动机构的移动方向与X移动机构的移动方向相垂直。

所述的X移动机构主要包括：横梁49、螺栓组50、螺栓组51、支腿Ⅰ52、支腿Ⅱ53、电机54、减速器55、支架56、螺钉组57、齿轮58、齿条59、钢轨60、行走轴61、行走轮62、轴承63、小圆螺母64、小轴65、轴承66、小圆螺母67、小轴68、轴承69、小圆螺母70、小轴71、轴承72、小圆螺母73、小轴74、行走轴75、行走轮76、轴承77、小圆螺母78、小轴79、轴承80、小圆螺母81、小轴82、轴承83、小圆螺母84、小轴85、轴承86、小圆螺母87、小轴88、行走轴89、行走轮90、行走轴91、行走轮92、电机93、减速器94、支架95、螺钉组96、齿轮97、齿条98、钢轨99、轴承100、小圆螺母101、小轴102、轴承103、小圆螺母104、小轴105、轴承106、小圆螺母107、小轴108、轴承109、小圆螺母110、小轴111、轴承112、小圆螺母113、小轴114、轴承115、小圆螺母116、小轴117、轴承118、小圆螺母119、小轴120、轴承121、小圆螺母122、小轴123、螺栓124、螺栓125、压片126、螺栓127、螺栓128、压片129、螺栓130、螺栓131、螺栓132、螺栓133、螺栓134、螺栓135、螺栓136、螺栓137、压片138、螺栓139、螺栓140、压片141、螺栓142、螺栓143、调整垫块144、垫钢145、垫钢146。其中由支腿Ⅰ52、支腿Ⅱ53和横梁49构成龙门架，形成主体框架；在地面铺设并采取适当方法将垫钢145和垫钢146固定在地面上，根据实际情况，在垫钢145和垫钢146上面间隔均匀安装多组调整垫块144，在多组调整垫块144上面设置有钢轨60和钢轨99，通过调整多组调整垫块144上的螺栓和压片将钢轨60和钢轨99固定，并使支腿Ⅰ52和支腿Ⅱ53下方的钢轨60和钢轨99相互平行；在钢轨60上安装有齿条59，在钢轨99上安装有齿条98，在支腿Ⅰ52和支腿Ⅱ53上安装有驱动装置；在每个支腿上固定八个小轴，在每个小轴上安装轴承，并通过小圆螺母将轴承轴向固定，其中在每个支腿上形成四组对于钢轨的夹持，行走轮通过行走轴安装在支腿，每个支腿上安装两个行走轮，当安装在支腿上电机发出旋转运动时，固定在钢轨上的齿条和安装在支腿上的齿轮发生啮合运动，另外由于机器人的自身重量，使龙门架可以沿着钢轨方向移动。

另外本发明根据实际切割作业的跨度，即支腿Ⅰ和支腿Ⅱ之间的距离，在跨度小的情况下，适当地在X移动关节处采用单边驱动；在跨度大的情况下，适当地在X移动关节处采用双边驱动，X移动关节即使采用双边驱动，其仍为一个移动自由度。

图2、图3和图4所示的V旋转机构，在焊接作业的情况下，夹持器2夹持焊具，在切割的情况下夹持器2夹持割具；齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ和齿轮Ⅲ5通过各自的齿轮轴安装在V支架8，夹持器2安装在齿轮Ⅰ3上，夹持器2可以和齿轮Ⅰ3绕齿轮Ⅰ3的齿轮轴旋转，因为切割和焊接时，速度相对来说都很慢，所以需经V关节减速器7的进行一级减速，而齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ和齿轮Ⅲ5构成的齿轮组形成二级减速。V关节电机6安装于V关节减速器7，V关节减速器7通过螺钉安装在V支架8，V关节减速器7的输出轴上安装有齿轮Ⅲ5，当V关节电机6发出转动动作时，经过V关节减速器7的一级减速和由齿轮Ⅰ3、齿轮4Ⅱ和齿轮Ⅲ5构成的二级减速，最终带动夹持在夹持器2上的焊具或者是割具绕齿轮Ⅰ3的安装轴转动，从而实现V轴的旋转。

图2、图3和图4所示的U旋转机构，U支架16固定在升降臂19的正下方，第二齿轮10的齿轮轴安装在U支架16上，第二齿轮10的旋转轴心在降臂19的升降方向上，减速器支架12通过螺钉组15固定在U支架16的侧壁上，U关节减速器13安装在减速器支架12上，第一齿轮9安装于减速器输出轴，第一齿轮9与第二齿轮10为互相啮合传动，采用第二齿轮10和第一齿轮9的啮合传动可以在第二齿轮10的中心处采用空心结构，使V关节电机6的驱动线路和割具或焊具所用管路可以经过第二齿轮10的中心，在U支架16内可以安装电路滑环和气路滑环，使V支架8带动V旋转关节无限旋转，当U关节电机14发出旋转动作时，通过U关节减速器13的一级减速和第一齿轮9与第二齿轮10的二级啮合传动，带动安装在第二齿轮10上的V支架8一起旋转。

图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的Z移动机构，滑块24和滑块25安装在YZ连接块29内，与滑块24配合的滑轨21安装在升降臂19上，与滑块25配合的滑轨22也安装在升降臂19上，滑轨21和滑轨22互相平行，因滑轨与滑块之间只有沿滑轨方向上一个移动自由度，在结构上使升降臂19的升降方向与所述的X移动机的移动方向互相垂直，和所述的Y移动机构的移动方向也互相垂直；在安装滑轨21和滑轨22的升降臂19的对面，齿条17通过螺钉组18固定在升降臂19上；此处升降机构的减速器采用涡轮蜗杆减速器27使其具有自锁功能，在涡轮蜗杆减速器27输出轴上安装齿轮轴26，并同时将涡轮蜗杆减速器27，将齿轮轴26安装在YZ连接块上；齿轮轴26与齿条17为啮合传动，当电机28发出旋转动作时，通过齿轮轴26与齿条17的啮合传动，带动升降臂19做升降运动，从而使安装在升降臂19下方的U旋转机构一起做升降运动，以及安装在U旋转机构下的V旋转机构一起运动。

图2、图5、图6、图7所示的Y移动机构，在龙门架的横梁49上安装滑轨30和滑轨36，并使滑轨30和滑轨36互相平行，并在滑轨30上设置有滑块32和滑块34，在滑轨36上设置有滑块38和滑块40；同时在横梁49上通过螺钉组43将齿条42在横梁49上，齿条42的纵向与滑轨的方向相互平行；YZ连接块29通过螺钉组29、螺钉组41、螺钉组35和螺钉组33固定在滑块28、滑块40、滑块34和滑块32上，Y方向上的电机支架44通过螺钉组45安装在YZ连接块29上，在支架44上安装减速器47，在减速器47输出轴上安装有齿轮48，齿轮48和齿条42相互啮合；当电机发出旋转动作时，通过齿条42和齿轮48的啮合传动，使安装在滑块32、滑块34、滑块38和滑块40以及YZ连接块29一起沿着滑轨方向移动，从而带动安装在YZ连接块29上的Z移动机构一起运动，即而使串联在升降臂19下的U旋转机构和V旋转机构一起运动。

图2、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示的X移动机构，其中由支腿Ⅰ52、支腿Ⅱ53和横梁49构成龙门架，形成主体框架；在地面铺设并采取适当方法将垫钢145和垫钢146固定在地面上，使垫钢145和垫钢146基本平行。根据实际情况，在垫钢145和垫钢146上面间隔均匀安装多组调整垫块144，在多组调整垫块144上面设置有钢轨60和钢轨99，钢轨60和钢轨9也可以根据X移动机构的行程长度采取多段铺设。

下面就一组调整垫块144处的调整结构进行叙述，螺栓124、螺栓131、螺栓136和螺栓143将多组调整垫块144固定垫钢145和垫钢146上表面，压片126、压片129、压片138和压片141在如图所示靠近钢轨处开有豁槽，通过安装在调整垫块144上的螺栓125、螺栓130、螺栓137和螺栓142分别将压片126、压片129、压片138和压片141压住钢轨，使钢轨可以向下移动，在压片126、压片129、压片138和压片141的豁槽相对应位置的钢轨处加工有螺纹，可以通过螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135将钢轨顶起，当螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135顶起的高度不同时，就可以实现钢轨的姿态调整，螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135放在相应压片的豁槽内，可以避免压片126、压片129、压片138和压片141分别相对螺栓125、螺栓130、螺栓137和螺栓142的轴心转动，而无法压住钢轨，螺栓127、螺栓128、螺栓139和螺栓140通过安装在调整垫块144上加工的螺纹处拧入并顶向钢轨，使其可以左右移动；从而在垫钢145和垫钢146基本安装平行的情况下，通过多组间隔均匀分布的调整垫块144的调整使垫钢145上的钢轨60和垫钢145上的钢轨99在水平面内互相平行。当为多段钢轨连接时，连接处最好在调整垫块144的中间位置。

图2、图10和图11所示的支腿52处的结构，采用三角形结构，其具有稳定性好和重心低的优点；在支腿53下面安装有小轴105、小轴108、小轴102、小轴111、小轴114、小轴119、小轴117和小轴123，并在小轴105、小轴108、小轴102、小轴111、小轴114、小轴119、小轴117和小轴123上分别安装有轴承103、轴承106、轴承100、轴承109、轴承112、轴承118、轴承115、轴承121，并用分别用小圆螺母104、小圆螺母107、小圆螺母101、小圆螺母110、小圆螺母113、小圆螺母119、小圆螺母116、小圆螺母120将轴承轴向固定；其中轴承103和轴承106、轴承100和轴承109、轴承112和轴承118、轴承121和轴承115分别形成四组对钢轨99两侧的夹持；在支腿53上安装有行走轴89和行走轴91，并在行走轴89上安装行走轮90，行走轮90可以绕行走轴89转动，在行走轴91上安装行走轮92，行走轮92可以绕行走轴91转动；同时在龙门架自身重力作用下，使龙门架可以在钢轨上移动，而不至于脱离钢轨；在支腿53上安装支架95，在支架95上安装减速器94，并在减速器94输出轴上安装齿轮97，钢轨99上安装齿条98，齿轮97和齿条98为啮合传动。

图2、图8和图9所示的支腿52处的结构，采用三角形结构，其具有稳定性好和重心低的优点；在支腿52下面安装有小轴65、小轴68、小轴71、小轴74、小轴79、小轴82、小轴85、小轴88，并在小轴65、小轴68、小轴71、小轴74、小轴79、小轴82、小轴85、小轴88上分别安装有轴承63、轴承66、轴承69、轴承72、轴承77、轴承80、轴承83、轴承86，并分别用小园螺母64、小园螺母67、小园螺母69、小园螺母73、小园螺母78、小园螺母81、小园螺母84、小园螺母87将轴承轴向固定；其中轴承63和轴承66、轴承72和轴承69、轴承77和轴承80、轴承86和轴承83分别形成四组对钢轨60两侧的夹持；在支腿52上安装有行走轴75和行走轴61，并在行走轴61上安装行走轮62，行走轮62可以绕行走轴61转动，在行走轴75上安装行走轮76，行走轮76可以绕行走轴75转动；同时在龙门架自身重力作用下，使龙门架可以在钢轨上移动，而不至于脱离钢轨；在支腿52上安装支架56，在支架56上安装减速器55，并在减速器55输出轴上安装齿轮58，钢轨60上安装齿条59，齿轮58和齿条59为啮合传动。

支腿52和支腿53两边安装的电机、减速器、齿轮和齿条相同，即支腿52处的结构和支腿53处的结构在横梁中间面上为对称结构，因为减速比相同，当电机93和电机54同时输出旋转运动时，推动龙门架沿着刚轨移动；当支腿52和支腿53之间的距离比较大时，采用双边驱动，当支腿52和支腿53之间的距离比较小时，可以采用单边驱动；X移动关节即使采用双边驱动，其仍为一个移动自由度。

Claims (1)

1.多功能五轴龙门式焊接一体机器人，第一立柱(202)、第二立柱(210)分别通过第一X移动关节(201)、第二X移动关节(211)安装在第一钢轨(213)与第二钢轨(214)上，横梁(206)安装在第一立柱(202)与第二立柱(210)之间，移动臂(212)通过Y移动关节(205)安装于横梁(206)上，升降臂(204)通过Z移动关节(203)安装在移动臂(212)上，其特征在于：在所述升降臂(204)的端部设置有U旋转机构(207)，U旋转机构(207)的端部设置有V旋转机构(208)，V旋转机构(208)的端部连接有焊具或割具(209)；所述U旋转机构(207)包括安装在升降臂端部的U支架(16)、安装在U支架(16)上的U关节电机(14)、与U关节电机(14)输出端连接的U关节减速器(13)、套装在U关节减速器(13)输出端的第一齿轮(9)和与第一齿轮(9)啮合的第二齿轮(10)，且所述第二齿轮(10)套装在第二齿轮轴上，第二齿轮轴安装在U支架(16)上；所述V旋转机构(208)包括与第二齿轮(10)端面固连的V支架(8)、安装在V支架(8)上的V关节电机(6)、与V关节电机(6)的输出端连接的V关节减速器(7)、套装在V关节减速器(7)输出端上的齿轮III(5)、与齿轮III(5)啮合的齿轮II(4)和与齿轮II(4)啮合的齿轮I(3)，齿轮II(4)和齿轮I(3)分别安装在对应的齿轮轴上且所述齿轮轴安装在V支架(8)上，齿轮I(3)的端面固连有夹枪器(2)，夹枪器(2)的端部固连有焊具或割具(209)。