CN105834621A - 一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手，包括冗余并联机构和焊接执行装置；所述的焊接执行装置位于冗余并联机构正下方，且焊接执行装置与冗余并联机构固连。本发明可进行灵活的焊接作业，且焊接时整体位置可调节，局部位置运动灵活，稳定性高，同时可实现一边焊接一边给送焊丝的功能，焊接效率高，焊接质量好，且其焊接执行装置通过送丝驱动轮的啮合旋转实现了焊丝从储丝机构上垂直由上往下的输送，且通过伺服电机可带动焊枪的局部转动，便于焊接的灵活性，同时可实现一边焊接一边给送焊丝的功能。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体的说是一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手。
背景技术
焊接也称作熔接或者镕接，焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术；现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等，除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空，无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施，焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。对于目前的焊接多采用人工焊接，这样不仅占用了大量的人工成本，焊接效率低，焊接质量差，而且由于人工焊接，在焊接过程中常伴有危险事故产生，给焊接工人带来了一定的人身危险。鉴于此，本发明提供了一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手。
本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。
一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手，包括冗余并联机构和焊接执行装置；所述的焊接执行装置位于冗余并联机构正下方，且焊接执行装置与冗余并联机构固连。
进一步，所述的冗余并联机构包括定平台、动平台、第一支链和第二支链；所述的定平台和动平台均为圆盘状结构，且动平台位于定平台正上方；所述的第一支链和第二支链的数量均为二，第一支链和第二支链均位于定平台和动平台之间，第一支链和第二支链的两端均分别与定平台和动平台相连接，且第一支链和第二支链的水平安装角度为90度；所述的第一支链包括第一耳座、虎克铰、第一电动推杆、第一球铰链、第一连接柱和第一减震弹簧；所述的第一耳座固定在定平台上端面上，第一耳座与第一电动推杆下端之间采用虎克铰进行连接，第一电动推杆上端与第一球铰链相连接，第一球铰链通过第一连接柱固定在动平台的下端面上，第一减震弹簧绕套在第一电动推杆上，通过虎克铰可进行两个方向的转动，通过第一球铰链可进行三个方向的转动，通过第一电动推杆可进行上下移动，第一支链采用2-UPS并联机构的形式，且通过第一减震弹簧增加了第一支链运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；所述的第二支链包括第二耳座、转动销、第二电动推杆、第二球铰链、第二连接柱和第二减震弹簧；所述的第二耳座固定在定平台上端面上，第二耳座与第二电动推杆下端之间采用转动销进行连接，第二电动推杆上端与第二球铰链相连接，第二球铰链通过第二连接柱固定在动平台的下端面上，第二减震弹簧绕套在第二电动推杆上，通过转动销可进行一个方向的转动，通过第二球铰链可进行三个方向的转动，通过第二电动推杆可进行上下移动，第二支链采用2-RPS并联机构的形式，且通过第二减震弹簧增加了第二支链运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；冗余并联机构通过定平台、动平台、第一支链和第二支链组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，在本发明中，通过冗余并联机构带动整个焊接执行装置在空间内可进行两平移两转动共四个自由度方向的运动，便于焊接执行装置在焊接时局部精准微小尺寸小方位的调节。
进一步，所述的焊接执行装置包括伺服电机、焊枪、储丝机构和送丝机构；所述的伺服电机与焊枪上端相连接，储丝机构位于送丝机构正上方；所述的储丝机构包括U型耳座、储丝转轴和储丝轮，储丝轮通过储丝转轴安装在U型耳座上，储丝机构主要用于焊丝的储放；所述的送丝机构包括导向管、焊丝、送丝导轨、送丝耳座、送丝驱动轮和送丝驱动电机，焊丝一端缠绕在储丝轮上，焊丝另一端穿过导向管，导向管材质为PP塑料材料，送丝导轨、送丝耳座、送丝驱动轮和送丝驱动电机的数量均为二，送丝导轨分别位于焊丝左右两侧，送丝耳座上端设置有送丝导块，送丝导块安装在送丝导轨上，送丝耳座下端为倒立的U型结构，送丝驱动轮前后两端分别对称设置有转杆，转杆安装在送丝耳座上，送丝驱动轮沿其中心轴线呈周向方向分别均匀设置有驱动柱，且驱动柱呈半圆形柱体结构，送丝驱动电机主轴与送丝驱动轮的转杆相连接；具体焊接时，通过送丝驱动电机的转动带动送丝驱动轮的旋转，因为送丝驱动轮上设置有驱动柱，且两个送丝驱动轮对称啮合安装，所以通过送丝驱动轮的啮合旋转实现了焊丝从储丝机构上垂直由上往下的输送，且通过伺服电机可带动焊枪的局部转动，便于焊接的灵活性。
具体焊接操作时，通过冗余并联机构可带动焊接执行装置在空间内两平移两转动共四个自由度方向的运动，起到了对焊接执行装置在执行焊接作业时的灵活运动，且运动尺寸方位精准，起到了良好的焊接位置调节的效果，提高了焊接的质量，在焊接执行作业中，通过焊接执行装置可实现一边焊接一边给送焊丝的功能，焊接效率高，焊接质量好。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明可进行灵活的焊接作业，且焊接时整体位置可调节，局部位置运动灵活，稳定性高，同时可实现一边焊接一边给送焊丝的功能，焊接效率高，焊接质量好。
(2)本发明的焊接执行装置通过送丝驱动轮的啮合旋转实现了焊丝从储丝机构上垂直由上往下的输送，且通过伺服电机可带动焊枪的局部转动，便于焊接的灵活性，同时可实现一边焊接一边给送焊丝的功能。
(3)本发明的冗余并联机构通过定平台、动平台、第一支链和第二支链组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，在本发明中，通过冗余并联机构带动整个焊接执行装置在空间内可进行两平移两转动共四个自由度方向的运动，便于焊接执行装置在焊接时局部精准微小尺寸小方位的调节。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明冗余并联机构的立体结构示意图；
图3是本发明焊接执行装置的立体结构示意图(从前往后看)；
图4是本发明焊接执行装置的立体结构示意图(从左往右看)。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手，包括冗余并联机构4和焊接执行装置5；所述的焊接执行装置5位于冗余并联机构4正下方，且焊接执行装置5与冗余并联机构4固连。
如图1和图2所示，所述的冗余并联机构4包括定平台41、动平台42、第一支链43和第二支链44；所述的定平台41和动平台42均为圆盘状结构，且动平台42位于定平台41正上方；所述的第一支链43和第二支链44的数量均为二，第一支链43和第二支链44均位于定平台41和动平台42之间，第一支链43和第二支链44的两端均分别与定平台41和动平台42相连接，且第一支链43和第二支链43的水平安装角度为90度；所述的第一支链43包括第一耳座431、虎克铰432、第一电动推杆433、第一球铰链434、第一连接柱435和第一减震弹簧436；所述的第一耳座431固定在定平台31上端面上，第一耳座431与第一电动推杆433下端之间采用虎克铰432进行连接，第一电动推杆433上端与第一球铰链434相连接，第一球铰链434通过第一连接柱435固定在动平台42的下端面上，第一减震弹簧436绕套在第一电动推杆433上，通过虎克铰432可进行两个方向的转动，通过第一球铰链434可进行三个方向的转动，通过第一电动推杆433可进行上下移动，第一支链43采用2-UPS并联机构的形式，且通过第一减震弹簧436增加了第一支链43运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；所述的第二支链44包括第二耳座441、转动销442、第二电动推杆443、第二球铰链444、第二连接柱445和第二减震弹簧446；所述的第二耳座441固定在定平台41上端面上，第二耳座441与第二电动推杆443下端之间采用转动销442进行连接，第二电动推杆443上端与第二球铰链444相连接，第二球铰链444通过第二连接柱445固定在动平台42的下端面上，第二减震弹簧446绕套在第二电动推杆443上，通过转动销442可进行一个方向的转动，通过第二球铰链444可进行三个方向的转动，通过第二电动推杆443可进行上下移动，第二支链44采用2-RPS并联机构的形式，且通过第二减震弹簧446增加了第二支链44运动时的平稳性，提高了本发明的运动性能；冗余并联机构通过定平台41、动平台42、第一支链43和第二支链44组成了四自由度对称并联机构，且其采用2-UPS-2-RPS的并联机构形式，其能实现沿X轴和Z轴移动以及绕X轴和绕Y轴的转动共四个自由度方向的运动，且四个自由度均独立，通过四个自由度也可以协调工作，使的动平台42轨迹沿预定空间的曲线运动，运动平稳，运动灵活，在本发明中，通过冗余并联机构4带动整个焊接执行装置5在空间内可进行两平移两转动共四个自由度方向的运动，便于焊接执行装置5在焊接时局部精准微小尺寸小方位的调节。
如图3和图4所示，所述的焊接执行装置5包括伺服电机51、焊枪52、储丝机构53和送丝机构54；所述的伺服电机51与焊枪52上端相连接，储丝机构53位于送丝机构54正上方；所述的储丝机构53包括U型耳座531、储丝转轴532和储丝轮533，储丝轮533通过储丝转轴532安装在U型耳座531上，储丝机构53主要用于焊丝的储放；所述的送丝机构54包括导向管541、焊丝542、送丝导轨543、送丝耳座544、送丝驱动轮545和送丝驱动电机546，焊丝542一端缠绕在储丝轮533上，焊丝542另一端穿过导向管541，导向管541材质为PP塑料材料，送丝导轨543、送丝耳座544、送丝驱动轮545和送丝驱动电机546的数量均为二，送丝导轨543分别位于焊丝542左右两侧，送丝耳座544上端设置有送丝导块，送丝导块安装在送丝导轨543上，送丝耳座544下端为倒立的U型结构，送丝驱动轮545前后两端分别对称设置有转杆，转杆安装在送丝耳座544上，送丝驱动轮545沿其中心轴线呈周向方向分别均匀设置有驱动柱，且驱动柱呈半圆形柱体结构，送丝驱动电机546主轴与送丝驱动轮545的转杆相连接；具体焊接时，通过送丝驱动电机546的转动带动送丝驱动轮545的旋转，因为送丝驱动轮545上设置有驱动柱，且两个送丝驱动轮545对称啮合安装，所以通过送丝驱动轮545的啮合旋转实现了焊丝542从储丝机构53上垂直由上往下的输送，且通过伺服电机51可带动焊枪52的局部转动，便于焊接的灵活性。
具体焊接操作时，通过冗余并联机构4可带动焊接执行装置5在空间内两平移两转动共四个自由度方向的运动，起到了对焊接执行装置5在执行焊接作业时的灵活运动，且运动尺寸方位精准，起到了良好的焊接位置调节的效果，提高了焊接的质量，在焊接执行作业中，通过焊接执行装置5可实现一边焊接一边给送焊丝的功能，焊接效率高，焊接质量好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种基于对称冗余并联机构的焊接机器人焊接机械手，其特征在于：包括冗余并联机构和焊接执行装置；所述的焊接执行装置位于冗余并联机构正下方，且焊接执行装置与冗余并联机构固连；其中：
所述的冗余并联机构包括定平台、动平台、第一支链和第二支链；所述的定平台和动平台均为圆盘状结构，且动平台位于定平台正上方；所述的第一支链和第二支链的数量均为二，第一支链和第二支链均位于定平台和动平台之间，第一支链和第二支链的两端均分别与定平台和动平台相连接，且第一支链和第二支链的水平安装角度为90度；
所述的第一支链包括第一耳座、虎克铰、第一电动推杆、第一球铰链、第一连接柱和第一减震弹簧；所述的第一耳座固定在定平台上端面上，第一耳座与第一电动推杆下端之间采用虎克铰进行连接，第一电动推杆上端与第一球铰链相连接，第一球铰链通过第一连接柱固定在动平台的下端面上，第一减震弹簧绕套在第一电动推杆上；
所述的第二支链包括第二耳座、转动销、第二电动推杆、第二球铰链、第二连接柱和第二减震弹簧；所述的第二耳座固定在定平台上端面上，第二耳座与第二电动推杆下端之间采用转动销进行连接，第二电动推杆上端与第二球铰链相连接，第二球铰链通过第二连接柱固定在动平台的下端面上，第二减震弹簧绕套在第二电动推杆上；
所述的焊接执行装置包括伺服电机、焊枪、储丝机构和送丝机构；所述的伺服电机与焊枪上端相连接，储丝机构位于送丝机构正上方；所述的储丝机构包括U型耳座、储丝转轴和储丝轮，储丝轮通过储丝转轴安装在U型耳座上；所述的送丝机构包括导向管、焊丝、送丝导轨、送丝耳座、送丝驱动轮和送丝驱动电机，焊丝一端缠绕在储丝轮上，焊丝另一端穿过导向管，导向管材质为PP塑料材料，送丝导轨、送丝耳座、送丝驱动轮和送丝驱动电机的数量均为二，送丝导轨分别位于焊丝左右两侧，送丝耳座上端设置有送丝导块，送丝导块安装在送丝导轨上，送丝耳座下端为倒立的U型结构，送丝驱动轮前后两端分别对称设置有转杆，转杆安装在送丝耳座上，送丝驱动轮沿其中心轴线呈周向方向分别均匀设置有驱动柱，且驱动柱呈半圆形柱体结构，送丝驱动电机主轴与送丝驱动轮的转杆相连接。
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| CN105834621B (zh) | 2017-11-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Rao Lin Inventor before: Ding Shilin |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171030 Address after: 312400 Zhejiang city of Shaoxing province Shengzhou City Zhijie Lake Yan Shengzhou Building No. 37 North Street Applicant after: Shengzhou Northern Star Investment Limited company of science and technology of the public record Address before: 105, room 2, unit 119, Jade Rainbow Street, Daguan District, Anhui, Anqing 246001, China Applicant before: Ding Shilin |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191206 Address after: 314200 No. 2111 Hing Road, Pinghu Economic Development Zone, Jiaxing, Zhejiang Patentee after: ZHEJIANG STEELRIX OFFICE FURNITURE CO.,LTD. Address before: 312400 Zhejiang city of Shaoxing province Shengzhou City Zhijie Lake Yan Shengzhou Building No. 37 North Street Patentee before: Shengzhou Northern Star Investment Limited company of science and technology of the public record |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171124 |