一種七軸工業(yè)焊接機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于大型焊接機器人設備技術領域，具體涉及一種七軸工業(yè)焊接機器人。
【背景技術】
[0002]工業(yè)機器人能夠替代人力完成各種復雜工況條件和高危有害環(huán)境下的長時間、高強度重復勞動，在焊接生產(chǎn)制造領域有較大應用。焊接制造作為機械制造中的第三大加工方法，鋼鐵產(chǎn)量的45%要用焊接方法制造成產(chǎn)品。焊接制品尺寸較大，受集裝、運輸標準限制，工廠化生產(chǎn)的焊接制品的寬、高尺寸大多在3米以內(nèi)。在工業(yè)機器人焊接應用細分市場領域，發(fā)明一種大型工業(yè)機器人，能夠最大限度滿足焊接工業(yè)生產(chǎn)的直接應用，有著廣闊的市場前景。
[0003]傳統(tǒng)六軸關節(jié)工業(yè)焊接機器人包括若干臂桿和六軸關節(jié)的組合，其中，自下而上設置的一軸關節(jié)為腰關節(jié)，二、三軸關節(jié)是相互平行的兩個俯仰關節(jié)，四、五、六軸關節(jié)的軸線交于一點，形成腕關節(jié)。這種六軸關節(jié)工業(yè)焊接機器人能夠通過腕關節(jié)夾持焊槍工具以實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的工藝需要，但其操作空間相對有限，僅適用于簡單形狀焊縫的焊接操作。在某些特定位置姿態(tài)運動過程中，六軸關節(jié)工業(yè)焊接機器人的自由度下降，在空間連續(xù)軌跡的焊接應用有一定限制。更多情況下，六軸關節(jié)工業(yè)機器人焊接系統(tǒng)是需要增加外部坐標行走軸來擴展機器人焊接應用范圍。
[0004]如何實現(xiàn)工業(yè)機器人在焊接應用中既有靈活的焊接操作，又有較大的空間可達性，適用于多種焊接工藝需要，降低機器人焊接系統(tǒng)的集成應用成本，是研究人員急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種七軸工業(yè)焊接機器人，該工業(yè)焊接機器人采用七軸冗余機構，布局合理，精度和穩(wěn)定性高，臂桿工作范圍大，可傳遞較大載荷，能夠構筑出更多類型的臂桿工作姿態(tài)，對焊接構件的應用特征有較強的適用性。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種七軸焊接工業(yè)機器人，包括頂部開口的中空底座、安裝在底座空腔內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動機構及設在底座上方并與第一轉(zhuǎn)動機構上部聯(lián)接的回轉(zhuǎn)座、以及通過設在回轉(zhuǎn)座上的第二轉(zhuǎn)動機構與回轉(zhuǎn)座相連的下臂、以及通過上臂回轉(zhuǎn)軸與下臂的另一端轉(zhuǎn)動聯(lián)接的上臂、以及與上臂的另一端聯(lián)接的腕部轉(zhuǎn)動機構；其中，上臂和腕部轉(zhuǎn)動機構之間通過第四轉(zhuǎn)動機構相連。
[0007]進一步，回轉(zhuǎn)座上還設有用于驅(qū)動所述上臂回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動第三轉(zhuǎn)動機構，第三轉(zhuǎn)動機構通過一連桿機構與上臂回轉(zhuǎn)軸相連，所述連桿機構包括與下臂共同組成平行四邊形結構的與下臂平行的連桿及上擺桿和下擺桿；上擺桿的一端連接在上臂回轉(zhuǎn)軸的端部，另一端通上連軸與連桿一端相連；下擺桿的一端通過下連軸與連桿的另一端相連，下擺桿的另一端與第三轉(zhuǎn)動機構相連。
[0008]再進一步，第一轉(zhuǎn)動機構包括設在底座空腔內(nèi)的輸出軸豎直向上設置的第一伺服電機、與第一伺服電機的輸出軸相連的第一減速機構；回轉(zhuǎn)座的中部開口，第一減速機構的動力輸出端自底座的頂部開口處伸出并套裝在回轉(zhuǎn)座的中部開口處；回轉(zhuǎn)座底部與底座的頂部之間設有回轉(zhuǎn)支撐件；回轉(zhuǎn)座的兩側(cè)設有平行的分別用于支撐第二轉(zhuǎn)動機構、第三轉(zhuǎn)動機構的支架。
[0009]再進一步，第二轉(zhuǎn)動機構包括輸出軸與第一伺服電機輸出軸相垂直的第二伺服電機以及與第二伺服電機的輸出軸相連的第二減速機構，第二減速機構固定在回轉(zhuǎn)座的一個支架上；第二減速機構的動力輸出端聯(lián)接在下臂的下端。
[0010]再進一步，第三轉(zhuǎn)動機構包括輸出軸與第二伺服電機輸出軸設于同一軸線的第三伺服電機以及與第三伺服電機的輸出軸相連的第三減速機構，第三減速機構固定在回轉(zhuǎn)座的另一個支架上，第三減速機構的動力輸出端上套裝有主動齒輪，下擺桿上與第三轉(zhuǎn)動機構相連的一端連接有從動齒輪軸，從動齒輪軸上設有與主動齒輪相配合的從動齒輪。
[0011]再進一步，上臂的與下臂相連的一端固連有上臂連接件，下臂的兩端分別固連有下臂上連接件、下臂下連接件，上臂連接件和下臂上連接件通過貫穿它們端部的上臂回轉(zhuǎn)軸相連。
[0012]進一步，第四轉(zhuǎn)動機構包括輸出軸與上臂相垂直的第四伺服電機、與第四伺服電機的輸出軸相連的第四減速機構；第四減速機構的動力輸出端的端部與上臂連接座相連，上臂連接座連接在上臂的一端；第四減速機構的動力輸出端的側(cè)面與一轉(zhuǎn)臂相連。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]第一、本發(fā)明最關鍵的創(chuàng)新點是在傳統(tǒng)六軸關節(jié)機器人機械臂的第三、四軸關節(jié)之間添加的一個關節(jié)(即本申請的第四轉(zhuǎn)動機構)，此軸關節(jié)的回轉(zhuǎn)軸(即第四轉(zhuǎn)動機構的第四驅(qū)動電機的輸出軸)與本申請第二轉(zhuǎn)動機構中的回轉(zhuǎn)軸(即第二轉(zhuǎn)動機構的第2二驅(qū)動電機的輸出軸)垂直，形成七軸冗余機構機器人，應用上相當于使傳統(tǒng)六軸關節(jié)機器人在增加的以臂桿長度為半徑的球面上運動。通過冗余關系設定，在機器人極坐標系X方向的運動中對于高精度低速度要求條件下，本申請的第四轉(zhuǎn)動機構對于腰部(即本申請第I轉(zhuǎn)動機構)的回轉(zhuǎn)有補償作用，并且，通過第四轉(zhuǎn)動機構對臂桿的調(diào)整設定，能夠構筑出多種特征的臂桿工作姿態(tài)，滿足各種焊縫焊接需要，這是普通機器人無法做到的。
[0015]第二、本發(fā)明在傳統(tǒng)六軸關節(jié)機器人機械臂的二、三軸關節(jié)之間增加了一個連桿機構，并增設了一個第三轉(zhuǎn)動機構來驅(qū)動連桿機構運動，該連桿機構中的上擺桿、連桿、下擺桿與下臂共同組成平行四邊形四桿結構，利于傳遞較大載荷，提高了機器人運動的剛性，尤其適合于焊接、搬運操作需要。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明提供的七軸工業(yè)焊接機器人的立體結構圖；
[0017]圖2是圖1所示七軸工業(yè)焊接機器人在一種工作狀態(tài)下的示意圖；
[0018]圖3是圖2的右視圖；
[0019]圖4是圖2中A部分的放大示意圖；
[0020]圖5是圖3中B部分的放大示意圖；
[0021]圖6是圖2中C部分的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種七軸工業(yè)焊接機器人包括頂部開口的中空底座1、安裝在底座I空腔內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動機構100及設在底座I上方并與第一轉(zhuǎn)動機構100上部聯(lián)接的回轉(zhuǎn)座103 (見圖2)、以及通過設在回轉(zhuǎn)座103上的第二轉(zhuǎn)動機構200與回轉(zhuǎn)座103相連的下臂2、以及通過上臂回轉(zhuǎn)軸4與下臂2的另一端轉(zhuǎn)動聯(lián)接的上臂3、以及與上臂3的另一端聯(lián)接的腕部轉(zhuǎn)動機構500 ;其中，上臂3和腕部轉(zhuǎn)動機構500之間通過第四轉(zhuǎn)動機構400相連。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明中，回轉(zhuǎn)座103上還設有用于驅(qū)動所述上臂回轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動第三轉(zhuǎn)動機構300，第三轉(zhuǎn)動機構300通過一連桿機構800與上臂回轉(zhuǎn)軸4相連，所述連桿機構800包括與下臂2共同組成平行四邊形結構的上擺桿801、下擺桿802及與下臂2平行的連桿803 ;上擺桿801的一端連接在上臂回轉(zhuǎn)軸4的端部，另一端通上連軸804與連桿803 —端相連；下擺桿802的一端通過下連軸805與連桿803的另一端相連，下擺桿802的另一端與第三轉(zhuǎn)動機構300相連(見圖2)。
[0025]如圖4所示，本發(fā)明中，第一轉(zhuǎn)動機構100包括設在底座I空腔內(nèi)的輸出軸豎直向上設置的第一伺服電機101、與第一伺服電機101的輸出軸相連的第一減速機構102 ;回轉(zhuǎn)座103的中部開口，第一減速機構102的動力輸出端自底座I的頂部開口處伸出并套裝在回轉(zhuǎn)座103的中部開口處；回轉(zhuǎn)座103底部與底座I的頂部之間設有回轉(zhuǎn)支撐件104(其隨回轉(zhuǎn)座103 —起轉(zhuǎn)動);回轉(zhuǎn)座103的兩側(cè)設有平行的分別用于支撐第二轉(zhuǎn)動機構200、第三轉(zhuǎn)動機構300的支架1031。
[0026]并且，如圖5所不，第二轉(zhuǎn)動機構200包括輸出軸與第一伺服電機101輸出軸相垂直的第二伺服電機201以及與第二伺服電機201的輸出軸相連的第二減速機構202，第二減速機構202固定在回轉(zhuǎn)座103的一個支架1031上；第二減速機