一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，屬于自動化控制【技術(shù)領域】。它解決了現(xiàn)有機器人的槍管裝置工作空間大、加工縱深不足、存在焊接死角等問題。本槍管裝置的焊槍頭安裝于芯軸底端，焊槍頭尾部與送絲管連接，芯軸處設有控制焊槍頭活動的擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)。本焊接機器人的槍管裝置通過擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)組合操作，槍管裝置結(jié)構(gòu)緊湊，焊槍頭活動更加靈活，適合結(jié)構(gòu)復雜的工裝環(huán)境；擺動和回轉(zhuǎn)半徑均比較小，能深入工裝內(nèi)部進行作業(yè)。經(jīng)測試，本實用新型所需工作空間僅需Φ100毫米，加工縱深范圍能達到1000毫米。
【專利說明】—種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于自動化控制【技術(shù)領域】，涉及一種直角坐標系焊接機器人的槍管裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接機器人主要用于代替人工進行焊接工作。目前焊接機器人有直角坐標系機器人和關(guān)節(jié)式機器人。關(guān)節(jié)式焊接機器人的焊槍軟管沿關(guān)節(jié)臂懸掛至端部關(guān)節(jié)，使焊槍軟管頭部的焊槍頭安裝在關(guān)節(jié)臂的端部關(guān)節(jié)的下方，端部關(guān)節(jié)在驅(qū)動電機的驅(qū)動下能繞其上一關(guān)節(jié)來回轉(zhuǎn)動，從而帶動其上的焊槍頭一起來回轉(zhuǎn)動和擺動。上述機構(gòu)存在缺點如下:為了避免焊槍軟管與關(guān)節(jié)臂相互干涉，焊槍頭的回轉(zhuǎn)角度只能小于180°，從而導致焊接死角很大，通常都大于180°。由于關(guān)節(jié)與焊槍頭的距離較遠，擺動和回轉(zhuǎn)的半徑較大，無法伸入到空間較小且復雜工裝的內(nèi)部。關(guān)節(jié)式焊接機器人由于結(jié)構(gòu)復雜、造價成本高，很難在量大面廣的中小企業(yè)中推廣。
[0003]目前市場上推出了價廉的直角坐標系焊接機器人，如:中國專利文獻CN103111777 A中公布了直角坐標系焊接機器人裝置，其焊槍頭可回轉(zhuǎn)180°角度，但不能上下擺動。該專利存在以下缺點:1、回轉(zhuǎn)電機通過連接板與焊槍頭連接，回轉(zhuǎn)半徑較大，無法伸入到空間較小且復雜工裝的內(nèi)部，工作空間大，加工縱深不足；2、存在45°的回轉(zhuǎn)死角，對工裝的某個角度無法進行焊接；3、焊槍頭不能擺動，焊槍頭的運動受到一定的限制，無法實現(xiàn)復雜工裝的焊接。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種工作空間較小、加工縱深較大且適合復雜環(huán)境作業(yè)的焊接機器人的槍管裝置。
[0005]本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):焊槍頭安裝于芯軸底端，焊槍頭尾部與送絲管連接，芯軸處設有控制焊槍頭活動的擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)。
[0006]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，擺動機構(gòu)由擺桿、兩銷軸、絲桿及由伺服電機控制的連接機構(gòu)構(gòu)成，送絲管底部裝于擺桿一端，擺桿另一端分別與芯軸底部、絲桿的螺桿底部鉸鏈，絲桿頂端設有連接機構(gòu)。
[0007]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，芯軸底部制有凹槽，凹槽兩邊的叉部各制有鉸鏈軸孔，擺桿上部制有凹槽，兩邊叉部分別設軸孔和軸孔，絲桿的螺桿底部制有軸孔，銷軸裝于芯軸的鉸鏈軸孔和擺桿的軸孔內(nèi)，另一銷軸裝于擺桿的軸孔和絲桿的軸孔內(nèi)。
[0008]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，銷軸套有兩個軸套，分別位于芯軸的兩鉸鏈軸孔內(nèi)側(cè)、擺桿的兩軸孔外側(cè)；擺桿底部制有抱夾結(jié)構(gòu)，送絲管底部套有絕緣套，裝于擺桿的抱夾結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0009]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，連接機構(gòu)由法蘭、兩推力球軸承、電機座、螺母座、軸承座和伺服電機構(gòu)成，電機座通過法蘭固裝于芯軸頂端；兩推力球軸承、螺母座和軸承座裝于電機座內(nèi)腔，螺母座與電機座間隙配合，絲桿的螺母裝于螺母座內(nèi)，螺桿穿過推力球軸承、法蘭，伺服電機安裝于電機座頂端，輸出軸穿過軸承座、另一推力球軸承與螺母座固連。
[0010]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，推力球軸承與螺母座之間設有調(diào)整墊，套于絲桿的螺桿上；芯軸設有兩個內(nèi)腔，送絲管穿入芯軸的內(nèi)腔，絲桿的螺桿穿入芯軸的內(nèi)腔。
[0011]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，回轉(zhuǎn)機構(gòu)由軸承、軸承座、伺服電機和傳動機構(gòu)構(gòu)成，其中兩軸承套于芯軸中部，軸承座固裝于Y軸的滑塊上，伺服電機通過電機安裝板安裝于軸承座側(cè)面，伺服電機與芯軸之間為傳動機構(gòu)。
[0012]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，傳動機構(gòu)由兩同步帶輪和同步帶組成，一同步帶輪固套于芯軸上部，另一同步帶輪裝于伺服電機輸出軸上，兩者通過同步帶連接，外側(cè)套有防護罩。
[0013]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，芯軸上部設有三處變徑段，中段直徑小于下段且大于上段，上述兩軸承套于芯軸中段，螺母套于芯軸上中段交界處，同步帶輪位于螺母上側(cè)。
[0014]在上述的應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置中，上述電機安裝板設有長圓孔和圓孔，長圓孔套于螺母外側(cè)，通過螺釘安裝于軸承座上端，伺服電機固裝于電機安裝板圓孔處，伺服電機輸出軸穿出電機安裝板圓孔與同步帶輪連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本一種焊接機器人的槍管裝置具有以下的優(yōu)點:
[0016]1、焊槍頭回轉(zhuǎn)和擺動半徑小，回轉(zhuǎn)、擺動時不會與工件、送絲管干涉，能自由伸入到工裝內(nèi)部焊接。
[0017]2、焊槍頭可實現(xiàn)360°以上的回轉(zhuǎn)及上下各45°擺動，焊槍頭自由度較大，可消除焊接死角，使用性能提高。
[0018]3、槍管裝置結(jié)構(gòu)緊湊，所需工作空間僅需Φ100毫米，加工縱深范圍能達到1000毫米。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是直角坐標系焊接機器人結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本焊接機器人的槍管裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本焊接機器人的槍管裝置的剖視圖。
[0022]圖4是本焊接機器人的槍管裝置的爆炸圖。
[0023]圖中，焊槍頭1、送絲管2、絕緣套3、擺桿4、擺桿軸孔4.1、擺桿軸孔4.2、銷軸5、銷軸6、軸套7、絲桿8、法蘭9、推力球軸承10、調(diào)整墊11、軸承12、電機座13、螺母座14、推力球軸承15、軸承座16、伺服電機17、防護罩18、同步帶19、同步帶輪20、同步帶輪21、螺母22、電機安裝板23、伺服電機24、軸承座25、軸承26、芯軸27、芯軸內(nèi)腔27.1、芯軸內(nèi)腔27.2、滑塊 28、Y 軸 29、Z 軸 30、X 軸 31。
【具體實施方式】:[0024]以下是本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0025]如圖1焊接機器人的直角坐標由X軸31、Y軸29和Z軸30構(gòu)成，Y軸29設有滑塊28，槍管裝置固定于該滑塊28。
[0026]如圖2、圖3和圖4所示，槍管裝置包括焊槍頭1、送絲管2、芯軸27，送絲管2與焊槍頭I的尾部連接，芯軸27處設有控制焊槍頭I活動的擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)。
[0027]擺動機構(gòu)由擺桿4、銷軸5、銷軸6、絲桿8及由伺服電機17控制的連接機構(gòu)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如下:芯軸27設有兩個內(nèi)腔27.1、27.2，其中內(nèi)腔27.1較大，供送絲管2穿入，內(nèi)腔27.2較小，供絲桿8的螺桿穿入，螺桿底部制有軸孔。芯軸27底部制有凹槽，凹槽可放置擺桿4的上部，凹槽兩邊的叉部各制有鉸鏈軸孔。擺桿4上部設有供絲桿8的螺桿底部放置的凹槽，兩邊叉部各設有軸孔，分別為軸孔4.1、軸孔4.2，銷軸5分別穿過芯軸27 —邊的鉸鏈軸孔、軸套7、擺桿軸孔4.1、另一軸套7、芯軸27另一邊的鉸鏈軸孔，將擺桿4與芯軸27鉸鏈。銷軸6穿過擺桿軸孔4.2和絲桿8的螺桿底部軸孔，將擺桿4與絲桿8鉸鏈。軸套7一般由尼龍制成，可減少擺桿4與芯軸27相對活動時的摩擦力，兩者之間不容易磨損。擺桿4底部設有抱夾結(jié)構(gòu)，送絲管2從芯軸27上部側(cè)面穿入內(nèi)腔27.1，從芯軸27底部凹槽處穿出，送絲管2底部套有絕緣套3再安裝于擺桿4的抱夾結(jié)構(gòu)內(nèi)，送絲管2穿出擺桿4部位與焊槍頭I的尾部連接。絕緣套3的作用是阻止電焊機的低壓、大電流傳到機器人上，從而保護機器人運動副的部件、零件和所有電器、系統(tǒng)。
[0028]由伺服電機17控制的連接機構(gòu)設于絲桿8頂端，其結(jié)構(gòu)為:法蘭9通過螺釘固定在芯軸27頂端，電機座13通過螺釘固定在法蘭9另一側(cè)，伺服電機17固定在電機座13的頂端。電機座13內(nèi)腔從下到上依次裝有推力球軸承10、調(diào)整墊11、螺母座14、推力球軸承15、軸承座16，法蘭9和伺服電機17將上述幾個部件封裝于電機座13內(nèi)腔，螺母座14與電機座13內(nèi)腔間隙配合，可在電機座13內(nèi)腔轉(zhuǎn)動。絲桿8的螺母裝配于螺母座14內(nèi)，螺桿分別穿過調(diào)整墊11、推力球軸承10、法蘭9后再穿入芯軸內(nèi)腔27.2。伺服電機17的輸出軸穿過軸承座16、推力球軸承15與螺母座14固定連接。調(diào)整墊11可以由多個墊塊組成，也可以是厚度合適的一整塊，其作用是消除絲桿8螺母與法蘭9之間的間隙，控制絲桿8的伸縮長度，提高焊槍頭I擺動精度。絲桿8的螺桿由于較長，其螺紋段只在上部較短的一段，在實際生產(chǎn)中，可將螺桿分段處理后再焊接成一整體。
[0029]回轉(zhuǎn)機構(gòu)由軸承12、軸承26、軸承座25、伺服電機24和傳動機構(gòu)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如下:芯軸27上部設有三處變徑段，形成上、中、下三段，下段為芯軸27上部，直徑?jīng)]有變化，中段直徑小于下段直徑但大于上段直徑。下段與中段交界處形成階梯環(huán)，中段與上段之間設有與螺母22配合的螺紋，階梯環(huán)與螺母22之間固裝有兩個軸承26、12，外側(cè)套有軸承座25，軸承座25內(nèi)側(cè)通過螺釘與Y軸29上的滑塊28固連。螺母22的作用是將兩個軸承26、12封裝于軸承座25內(nèi)。
[0030]電機安裝板23設有長圓孔和圓孔，其中長圓孔套于螺母22外側(cè)并通過螺釘安裝于軸承座25上端，長圓孔與螺母22間隙配合，伺服電機24安裝于電機安裝板23圓孔處，伺服電機24和軸承座25位于電機安裝板23同一側(cè)。伺服電機24的輸出端穿過電機安裝板23圓孔固套同步帶輪20，同步帶輪21固套在芯軸27上且位于螺母22上端，同步帶輪20和同步帶輪21通過同步帶19連接，外側(cè)套有防護罩18，上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成傳動機構(gòu)。長圓孔的作用是調(diào)整伺服電機24與芯軸27的中心距。傳動機構(gòu)也可由兩個齒輪嚙合構(gòu)成，一個齒輪固套于芯軸27上,另一齒輪與伺服電機24的輸出軸連接,該方案未提供不意圖。
[0031]擺動工作原理:伺服電機17正反轉(zhuǎn)動，輸出軸帶動螺母座14轉(zhuǎn)動，由于螺母座14與電機座13間隙配合，與絲桿8的螺母緊配合，電機座14與芯軸27固定，在兩個推力球軸承10、15支承下，螺母座14帶動絲桿8的螺母并驅(qū)動絲桿8在芯軸內(nèi)腔27.2作伸縮運動，帶動擺桿4底部繞銷軸5擺動，焊槍頭I實現(xiàn)上下各45°擺動，大大提高了焊槍頭I的靈活性。另外，焊槍頭I是繞銷軸5擺動，芯軸27保持不動，擺動半徑較小。
[0032]回轉(zhuǎn)工作原理:伺服電機24正反轉(zhuǎn)動時，同步帶輪20帶動同步帶輪21轉(zhuǎn)動。由于軸承座25固定在Y軸29上，而電機安裝板23與軸承座25固定，在兩軸承26、12支承下，同步帶輪21帶動芯軸27繞芯軸27的中心軸轉(zhuǎn)動，而軸承座25、伺服電機24保持不動。上述送絲管2裝于芯軸內(nèi)腔27.1內(nèi)，芯軸27的轉(zhuǎn)動不受送絲管2干擾，芯軸27正反均可達到180°以上，從而焊槍頭I可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，不存在焊接死角。另外，芯軸27繞中心軸轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)焊槍頭I轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)半徑較小。
[0033]本實用新型在槍管裝置上設有擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，槍管裝置結(jié)構(gòu)緊湊，通過擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)組合操作，焊槍頭I活動更加靈活，適合結(jié)構(gòu)復雜的工裝環(huán)境；擺動和回轉(zhuǎn)半徑均比較小，能深入工裝內(nèi)部進行作業(yè)。經(jīng)測試，本實用新型所需工作空間僅需Φ100毫米，加工縱深范圍能達到1000毫米，與市場上同類產(chǎn)品加工空間需φ 150毫米、加工縱深最大僅375毫米相比,具有較大的優(yōu)勢。
[0034]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術(shù)領域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0035]盡管本文較多地使用了焊槍頭1、送絲管2、絕緣套3、擺桿4、擺桿軸孔4.1、擺桿軸孔4.2、銷軸5、銷軸6、軸套7、絲桿8、法蘭9、推力球軸承10、調(diào)整墊11、軸承12、電機座13、螺母座14、推力球軸承15、軸承座16、伺服電機17、防護罩18、同步帶19、同步帶輪20、同步帶輪21、螺母22、電機安裝板23、伺服電機24、軸承座25、軸承26、芯軸27、芯軸內(nèi)腔27.1、芯軸內(nèi)腔27.2、滑塊28、Y軸29、Z軸30、X軸31等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，焊槍頭(I)安裝于芯軸(27)底端，焊槍頭(I)尾部與送絲管(2 )連接，芯軸(27 )處設有控制焊槍頭(I)活動的擺動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于擺動機構(gòu)由擺桿(4)、銷軸(5)、銷軸(6)、絲桿(8)及由伺服電機(17)控制的連接機構(gòu)構(gòu)成，送絲管(2)底部裝于擺桿(4) 一端，擺桿(4)另一端分別與芯軸(27)底部、絲桿(8 )的螺桿底部鉸鏈，絲桿(8 )頂端設有連接機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于芯軸(27)底部制有凹槽，凹槽兩邊的叉部各制有鉸鏈軸孔，擺桿(4)上部制有凹槽，兩邊叉部分別設軸孔(4.1)和軸孔(4.2)，絲桿(8)的螺桿底部制有軸孔，銷軸(5)裝于芯軸(27)的鉸鏈軸孔和擺桿(4)的軸孔(4.1)內(nèi)，銷軸(6)裝于擺桿軸孔(4.2)和絲桿(8)的軸孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于銷軸(5)套有兩個軸套(7)，分別位于芯軸(27)的兩鉸鏈軸孔內(nèi)側(cè)、擺桿軸孔(4.1)外側(cè)；擺桿(4)底部制有抱夾結(jié)構(gòu)，送絲管(2)底部套有絕緣套(3)，裝于擺桿(4)的抱夾結(jié)構(gòu)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于連接機構(gòu)由法蘭(9)、推力球軸承(10)、電機座(13)、螺母座(14)、推力球軸承(15)、軸承座(16)和伺服電機(17)構(gòu)成，電機座(13)通過法蘭(9)固裝于芯軸(27)頂端；推力球軸承(10)、螺母座(14)、推力球軸承(15)和軸承座(16)裝于電機座(13)內(nèi)腔，螺母座(14)與電機座(13)間隙配合，絲桿(8)的螺母裝于螺母座(14)內(nèi)，螺桿穿過推力球軸承(10)、法蘭(9)，伺服電機(17)安裝于電機座(13)頂端，輸出軸穿過軸承座(16)、推力球軸承(15)與螺母座(14)固連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于推力球軸承(10 )與螺母座(14 )之間設有調(diào)整墊(11)，套于絲桿(8 )的螺桿上；芯軸(27 )設有兩個內(nèi)腔，送絲管(2)穿入芯軸(27)的內(nèi)腔(27.1)，絲桿(8)的螺桿穿入芯軸(27)的內(nèi)腔(27.2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5—種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于回轉(zhuǎn)機構(gòu)由軸承(12、26)、軸承座(25)、伺服電機(24)和傳動機構(gòu)構(gòu)成，其中兩軸承(12、26)套于芯軸(27)中部，軸承座(25)固裝于Y軸(29)的滑塊(28)上，伺服電機(24)通過電機安裝板(23)安裝于軸承座(25)側(cè)面，伺服電機(24)與芯軸(27)之間為傳動機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于傳動機構(gòu)由同步帶輪(21)、同步帶(19)和同步帶輪(20)組成，同步帶輪(21)固套于芯軸(27)上部，同步帶輪(20)裝于伺服電機(24)輸出軸上，兩者通過同步帶(19)連接，外側(cè)套有防護罩(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于芯軸(27)上部設有三處變徑段，中段直徑小于下段且大于上段，上述兩軸承(12、26)套于芯軸(27)中段，螺母(22)套于芯軸(27)上中段交界處，同步帶輪(21)位于螺母(22)上側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種應用于直角坐標系焊接機器人的槍管裝置，其特征在于上述電機安裝板(23)設有長圓孔和圓孔，長圓孔套于螺母(22)外側(cè)，通過螺釘安裝于軸承座(25)上端，伺服電機(24)固裝于電機安裝板(23)圓孔處，伺服電機(24)輸出軸穿出電機安裝板(23)圓孔與同步帶輪(20)連接。
【文檔編號】B23K9/28GK203649624SQ201320659386
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】阮吉桃 申請人:臺州吉宇工業(yè)機器人科技有限公司