CN211331925U - 一种基于多自由度的焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于多自由度的焊接装置，包括并联机构，并联机构包括静平台和设置在静平台正下方的动平台，静平台上安装有至少六个电机，每个电机的动力输出轴与小连杆上端连接，小连杆下端通过球铰与大连杆上端连接，大连杆下端与动平台通过球铰连接，动平台下端面固定有焊笔；大连杆为伸缩杆。并联机构可实现六个自由度方向的运动，而且结构紧凑、占地面积小、可以实现较大范围内的移动。通过球铰和小连杆的连接，增加了机构的机动性，既可以增大运动空间范围，又可以实现机构灵活操作的便捷。本实用新型的并连机构与机架之间通过采用波纹管的柔性连接方式，增加了机构的灵活性。
Description
技术领域
本实用新型属于焊接设备技术领域，具体涉及一种基于多自由度的焊接装置。
背景技术
目前，焊接机床的应用越来越多，随着社会的发展，对焊接精度的要求也越来越高，传统的焊接平台大都采用丝杠驱动，其焊接总是直线型的，所以一般只有2个自由度，这也是造成零件的粗加工尺寸误差大的问题之一。由于受到驱动方式和结构的限制，传统的焊接平台已经无法满足现代化社会的焊接要求，不能实现加工零件的高精准焊接以及定位。
发明内容
本实用新型提供了一种基于多自由度的焊接装置，可实现多方位、多角度的焊接工作。
为达到上述目的，本实用新型一种基于多自由度的焊接装置，包括并联机构，并联机构包括静平台和设置在静平台正下方的动平台，静平台上安装有至少六个电机，每个电机的动力输出轴上安装有小连杆，小连杆通过球铰与大连杆一端连接，大连杆另一端与动平台通过球铰连接，动平台下端面固定有焊笔；大连杆为伸缩杆。
进一步的，大连杆包括套筒，套筒中设置有缓冲装置，缓冲装置与弹性件的第一端固定连接，弹性件的第二端安装在小连杆下端。
进一步的，套筒中设置有用于测量弹性件受到的力的力传感器，力传感器与缓冲装置连接。
进一步的，弹性件的第二端与第一姿态传感器一端固定连接，第一姿态传感器和小连杆铰接，大连杆下端安装有第二姿态传感器。
进一步的，弹性件为弹簧。
进一步的，弹簧的压缩强度为50N/S。
进一步的，并联机构安装在框架中，框架的底板上安装有焊接工作平台。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：
并联机构可实现六个自由度方向的运动，而且结构紧凑、占地面积小、可以实现较大范围内的移动。本实用新型有静平台和动平台，其主要移动的是动平台，动力装置用于驱动小连杆运动，小连杆带动大连杆运动，进而实现整个机构运动的基础。为增大整个机构的运动空间，在电机与大连杆之间设置有一个小连杆，同时也增加了机构的灵活性。大连杆可以实现伸缩，进而增大整个机构的灵活性；大连杆中的传感器可以反馈大连杆的位移大小；动平台和大连杆通过球铰连接方式连接，进一步增大整个机构的空间和灵活性，球铰可以实现大连杆不同角度的旋转，增加了机构的灵活性。通过球铰和小连杆的连接，增加了机构的机动性，既可以增大运动空间范围，又可以实现机构灵活操作的便捷。本实用新型的并连机构与机架之间通过采用波纹管的柔性连接方式，增加了机构的灵活性。
进一步的，大连杆两端设置有姿态传感器，该姿态传感器可以根据用户所给定的原点坐标，计算出其所在的空间位置坐标，通过对大连杆两端位置的精确定位，可以确保大连杆的运行位置，进而确定动平台上焊笔的空间位置。
进一步的，大连杆包括套筒，套筒中设置有缓冲装置，缓冲装置与弹性件的第一端固定连接，所述弹性件的第二端安装在小连杆下端。缓冲装置对弹簧施加给传感器的力起一个缓冲集中的作用,使测得的力的大小更为精确。
附图说明
图1是本实用新型装置结构图；
图2是并联机构图；
图3是大连杆正视图；
图4是连杆剖面图；
图5是为固定端和连接杆的连接示意图。
附图中：1.固定端；2.框架；4.焊笔；5.焊接工作平台；6.静平台；7.电机；8.小连杆；9. 大连杆；10.动平台；11.球铰；12.传感器；13.套筒，14.弹簧；15.姿态传感器；17.缓冲装置， 18.连接杆，101.凸台，181.卡台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1，一种基于多自由度的焊接装置，包括动力装置、并联机构和检测装置。
动力装置用于为并联机构提供动力，为焊接的精准提供基础，动力装置为电机7，具体为伺服电机。
参照图2，并联机构包括静平台6和设置在静平台6正下方的动平台10，静平台6和动平台10均为圆盘形，静平台6上安装有六个伺服电机，每个伺服电机的动力输出轴与小连杆8 上端连接，小连杆8下端通过球铰与大连杆9上端连接，大连杆9下端与动平台10通过球铰 11连接。动平台10下端面圆心处固定有焊笔4，焊接工作平台5位于焊笔4下方。
参照图3和图4，大连杆9具有伸缩功能，大连杆9包括套筒13，套筒13中设置有力传感器12和缓冲装置17，缓冲装置17为台阶形，大端和力传感器12连接，小端与弹簧14的第一端固定连接，弹簧14的第二端与第一姿态传感器15固定连接。弹簧14的第一端位于套筒13中，第二端位于套筒13外。缓冲装置17有两个作用：一是对弹簧14施加给传感器的力起一个缓冲集中的作用,使测得的力的大小更为精确；二是与电机的运动配合，共同控制弹簧14的变形量大小。弹簧14若直接与传感器连接，受结构的影响,可能会导致传感器所测得的弹簧的力的大小不精确，有误差。
所述弹簧14的性能参数为:普通压缩弹簧，材质为65锰制作，压缩强度为50(N/S)。
通过弹簧14在套筒13内的伸缩和移动，从而增加大连杆的运动空间，进而整个并联机构的运动空间也会增大。伸缩功能为提高并联机构的灵活性，以便提高焊接平台的灵活性以及准确度。
检测装置主要用来检测并联机构的工作误差。检测装置包括第一姿态传感器15、第二姿态传感器(所述第一和第二姿态传感器均为一种姿态传感器，用于估计大连杆在空间的位置姿态)和力传感器12，第一姿态传感器15安装在小连杆与大连杆之间，用于监测大连杆上端的坐标，大连杆与球铰之间的第二姿态传感器用于监测大连杆下端的位移大小，通过第一探测器和第二探测器之间的位移变化关系，可以校准被焊接物件的具体焊接位置。而大连杆内部的压力传感器12，用于测量弹簧14的变形量，并将弹簧14的变形量反馈给后端控制系统，通过控制系统来控制伺服电机的转动角度来控制弹簧的变形量，进而控制大连杆的位移；也可以作为弹簧14的保护装置，将弹簧14的位移转化为力输出，然后进行大连杆内部弹簧力的数据校核，防止动平台与静平台的距离过大而使焊接力过大，同时也防止焊接力过大使大连杆受到损害。
检测装置包括力传感器12、第一姿态传感器15和第二姿态传感器。力传感器12为电阻应变片式压力传感器，第一姿态传感器15和第二姿态传感器的型号均为LPMS-CURS小型姿态传感器。
如图1和图5所示，并联结构安装在框架2中，框架2顶壁安装有固定端1，固定端1为中空结构，固定端1向内伸出有凸台101，连接杆18上端向外延伸有卡台181，卡台181的下端面和凸台101的上端面相接。框架2的底板上安装有焊接工作平台5。
上述装置的工作原理如下：
电机7驱动小连杆8摆动，小连杆8带动大连杆9运动，进而实现整个机构运动的基础。大连杆9两端设置有姿态传感器，该姿态传感器可以监控大连杆的所在位置的坐标，将各个大连杆9上下两端的坐标反馈给控制系统，通过控制系统计算每个大连杆9上下两端的位置的误差大小。第一探测器15设置早大连杆9与小连杆8之间，该位置的精准测量，也会增加机构的精确度；大连杆9可以实现伸缩，进而增大整个机构的灵活性，传感器12可以反馈大连杆的位移大小；在动平台10与大连杆9之间通过球铰连接方式，进一步增大整个机构的空间和灵活性，球铰可以实现大连杆不同角度的旋转，增加了机构的灵活性。大连杆9通过球铰和小连杆8连接，增加了机构的机动性，既可以增大运动空间范围，又可以实现机构灵活操作的便捷。大连杆运动的同时也带动动平台10开始运动，从而实现了焊笔4的空间位置变化。
实现焊接的精准定位，提高焊接机构的灵活性，也可以提高焊接的准确度。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，包括并联机构，所述并联机构包括静平台(6)和设置在静平台(6)正下方的动平台(10)，所述静平台(6)上安装有至少六个电机，每个所述电机的动力输出轴上安装有小连杆(8)，小连杆(8)通过球铰与大连杆(9)一端连接，大连杆(9)另一端与动平台(10)通过球铰(11)连接，所述动平台(10)下端面固定有焊笔(4)；所述大连杆(9)为伸缩杆。
2.根据权利要求1所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述大连杆(9)包括套筒(13)，套筒(13)中设置有缓冲装置(17)，缓冲装置(17)与弹性件的第一端固定连接，所述弹性件的第二端安装在小连杆(8)下端。
3.根据权利要求2所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述套筒(13)中设置有用于测量弹性件受到的力的力传感器(12)，所述力传感器(12)与缓冲装置(17)连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述弹性件的第二端与第一姿态传感器(15)一端固定连接，所述第一姿态传感器(15)另一端和小连杆(8)铰接，所述大连杆(9)下端安装有第二姿态传感器。
5.根据权利要求2所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
6.根据权利要求5所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述弹簧的压缩强度为50N/S。
7.根据权利要求1所述的一种基于多自由度的焊接装置，其特征在于，所述并联机构安装在框架(2)中，框架(2)的底板上安装有焊接工作平台(5)。
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| CN112847417A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 洛阳尚奇机器人科技有限公司 | 一种机械臂末端执行装置 |
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| CN112847417B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-29 | 洛阳尚奇机器人科技有限公司 | 一种机械臂末端执行装置 |
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