本發(fā)明涉及機械領域，特別是一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂。

背景技術：

這幾年來，由于勞動力市場的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進了焊接機械臂在焊接作業(yè)中的廣泛應用。焊接機械臂有機械式和液壓式兩種類型，目前焊接機械臂大多數(shù)是液壓驅(qū)動，由于液壓傳動采用液壓油作為傳遞動力的介質(zhì)，存在以下問題：其起動性較差，容易因為內(nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且泄漏的液壓油會污染環(huán)境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現(xiàn)過熱，工作無力等現(xiàn)象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴格，制造較為困難，使用中維修保養(yǎng)要求技術較高，難度較大。隨著焊接機械臂功能的增加，其液壓系統(tǒng)越來越復雜，出現(xiàn)故障更具有突然性、隱蔽性。機械式焊接機械臂是利用機械傳動件實現(xiàn)焊接動作，具有堅固耐用等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)的單自由度機械式焊接機械臂不能完成復雜的動作，應用范圍十分有限，機械式可控機構電動焊接機械臂，用連桿機構取代了液壓傳動，當主動桿由伺服電機驅(qū)動時，容易實現(xiàn)自動化、數(shù)控化控制，解決了液壓系統(tǒng)存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制結構復雜帶來的機構重量、運動慣量大和成本高的問題。

變自由度機構通過組合出新的拓撲結構來適應不同階段的功能要求。目前能應用于 實際的變自由度機構還很少，未見到過應用于焊接機械臂的變自由度機構。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂，克服液壓式焊接機械臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結構復雜、易漏油等缺點，克服開鏈結構的驅(qū)動電機都需要安裝在關節(jié)位置的缺點，并使得可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于焊接機械臂連桿機構的自由度，克服現(xiàn)有機械式電動焊接機械臂構需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點，簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂，包括底座1、大臂伸縮機構、升降機構、手腕連桿俯仰機構、手腕31、焊槍32、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29；所述大臂伸縮機構包括第一連桿27、第二連桿23和第三連桿24，所述第一連桿27一端與底座1通過第一轉(zhuǎn)動副28連接，第一連桿27的另一端與第三連桿24一端通過第三轉(zhuǎn)動副26連接，第三連桿24的另一端與第二連桿23通過第四轉(zhuǎn)動副25連接；第二連桿23一端與底座1通過第二轉(zhuǎn)動副22連接，第二連桿23另一端與大臂8通過第五轉(zhuǎn)動副9連接； 所述升降機構包括小臂14、第五連桿18、第六連桿16和第一主動桿20，所述第一主動桿20與底座1通過第八轉(zhuǎn)動副21連接，第一主動桿20的另一端與第五連桿18一端通過第九轉(zhuǎn)動副19連接，第五連桿18的另一端與小臂14一端通過第十轉(zhuǎn)動副15連接，小臂14的另一端與手腕連桿12通過第十四轉(zhuǎn)動副13連接，第六連桿16的一端與小臂14通過第十五轉(zhuǎn)動副17連接，第六連桿16的另一端與大臂8通過第十六轉(zhuǎn)動副10連接；所述手腕連桿俯仰機構包括第二主動桿3、第四連桿5、大臂8和手腕連桿12，所述第二主動桿3與底座1通過第十一轉(zhuǎn)動副2連接，所述第二主動桿3的另一端與第四連桿5一端通過第十二轉(zhuǎn)動副4連接，第四連桿5另一端與大臂8一端通過第六轉(zhuǎn)動副6連接，大臂8的另一端與手腕連桿12通過第十三轉(zhuǎn)動副11連接；第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29分別安裝在第六轉(zhuǎn)動副6和第四轉(zhuǎn)動副25處，能夠按照不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，分別與第一主動桿20和第二主動桿3連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動； 第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29采用電磁方式進行鎖緊。

本發(fā)明一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂采用可控多桿閉鏈機構，克服了開鏈結構的驅(qū)動電機都需要安裝在關節(jié)位置的缺點，提高了手臂運行的平穩(wěn)性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態(tài)性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化。在連桿機構上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機構的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動副，適時降低了機構的自由度，實現(xiàn)了在完成預期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于焊接機械臂連桿機構的自由度，利用兩主動桿即可實現(xiàn)三自由度焊接作業(yè)，克服現(xiàn)有焊接機械臂需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，增加了機構的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時也克服了液壓式焊接機械臂液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結構復雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂示意圖。

具體實施方式

一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂，包括底座1、大臂伸縮機構、升降機構、手腕連桿俯仰機構、手腕31、焊槍32、伺服驅(qū)動裝置、第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29；所述底座1安裝在可移動回轉(zhuǎn)平臺上； 所述大臂伸縮機構包括第一連桿27、第二連桿23和第三連桿24，所述第一連桿27一端與底座1通過第一轉(zhuǎn)動副28連接，第一連桿27的另一端與第三連桿24一端通過第三轉(zhuǎn)動副26連接，第三連桿24的另一端與第二連桿23通過第四轉(zhuǎn)動副25連接；第二連桿23一端與底座1通過第二轉(zhuǎn)動副22連接，第二連桿23另一端與大臂8通過第五轉(zhuǎn)動副9連接； 所述升降機構包括小臂14、第五連桿18、第六連桿16和第一主動桿20，所述第一主動桿20與底座1通過第八轉(zhuǎn)動副21連接，第一主動桿20的另一端與第五連桿18一端通過第九轉(zhuǎn)動副19連接，第五連桿18的另一端與小臂14一端通過第十轉(zhuǎn)動副15連接，小臂14的另一端與手腕連桿12通過第十四轉(zhuǎn)動副13連接，第六連桿16的一端與小臂14通過第十五轉(zhuǎn)動副17連接，第六連桿16的另一端與大臂8通過第十六轉(zhuǎn)動副10連接；所述手腕連桿俯仰機構包括第二主動桿3、第四連桿5、大臂8和手腕連桿12，所述第二主動桿3與底座1通過第十一轉(zhuǎn)動副2連接，所述第二主動桿3的另一端與第四連桿5一端通過第十二轉(zhuǎn)動副4連接，第四連桿5另一端與大臂8一端通過第六轉(zhuǎn)動副6連接，大臂8的另一端與手腕連桿12通過第十三轉(zhuǎn)動副11連接；第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29分別安裝在第六轉(zhuǎn)動副6和第四轉(zhuǎn)動副25處，能夠按照不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，分別與第一主動桿20和第二主動桿3連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動； 第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29采用電磁方式進行鎖緊。

本發(fā)明所述一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度焊接機械臂在工況作業(yè)中，大臂8伸縮時，第六轉(zhuǎn)動副處6的第一鎖緊裝置7打開，第六轉(zhuǎn)動副6獲得自由度，第四轉(zhuǎn)動副25處的第二鎖緊裝置29鎖緊，第四轉(zhuǎn)動副25失去自由度，此時，大臂8實現(xiàn)伸縮。第六轉(zhuǎn)動副處6的第一鎖緊裝置7鎖緊，第六轉(zhuǎn)動副6失去自由度，第四轉(zhuǎn)動副25處的第二鎖緊裝置29打開，第四轉(zhuǎn)動副25獲得自由度，此時，大臂8實現(xiàn)升降。對第六轉(zhuǎn)動副6和第四轉(zhuǎn)動副25都進行鎖緊，第六轉(zhuǎn)動副6和第四轉(zhuǎn)動副25均失去自由度，手腕連桿12單獨實現(xiàn)俯仰。第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降與伸縮、手腕連桿12與手腕31的俯仰等運動，實現(xiàn)焊槍32的焊接作業(yè)。第一鎖緊裝置7和第二鎖緊裝置29采用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現(xiàn)。

本發(fā)明使得可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于焊接機械臂連桿機構的自由度，克服現(xiàn)有焊接機械臂需要配備與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，本發(fā)明的焊接機械臂將各連桿桿件做成輕桿，從而使得整個機構運動慣量小，動力學性能好，易于控制，通過設置回轉(zhuǎn)平臺，使焊接機械臂擁有360度的回轉(zhuǎn)工作空間，工作空間范圍大。