[发明专利]超大工作行程六自由度宏——微结合串联机器人

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种机器人，具体地说是一种用于超大型机械零部件焊接、检测以及大型设备安装所需的超大工作行程六自由度宏——微结合串联机器人。

(二)背景技术

目前，超大机械零部件加工制造时要求其工艺向着高速、高精度方向发展，加工制造中超大工作行程的精确控制是现代制造业中极其重要的一个方面，市场对其定位、安装尺寸的控制有了更高要求，急需一种工作范围大、速度快、定位精度高的工业机器人。我国超大尺寸专用装备的焊接、检测以及安装等作业还没有实现自动化，目前现有的相关设备工作行程有限，不能满足大机械零部件加工、焊接、检测、装配等高速、高精度技术要求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种超大行程机构与小行程机构相结合，可以解决超大零部件机械焊接、检测及装配时高定位精度要求的超大工作行程六自由度宏一一微结合串联机器人。

本发明的目的是这样实现的：它包括主横梁1、竖直悬梁6和小行程装置15，主横梁1通过由纵向直线导轨2、纵向齿轮齿条3、位移传感器4、纵向电机5组成的纵向行走机构安装在固定支架上，竖直悬梁6通过由横向直线导轨7、横向齿轮齿条8、横向电机9组成的横向行走机构安装在主横梁1上，小行程装置15通过气浮导轨10、垂直向齿轮齿条11、电机12组成的垂向行走机构安装在竖直悬梁6上。

本发明还可以包括：

1、主横梁1为箱体结构由上板20、下板21、左板22、右板23四面钢板焊接而成，箱体内有横筋24和纵筋25。

2、所述的竖直悬梁6为桁架结构，由铝合金型材焊接而成。

3、小行程装置包括通过滑块固定在气浮导轨10上的平台、安装在平台一侧的作业工具、安装在平台另一侧的配中16组成，作业工具安装在可实现水平面内纵向、横向两个方向移动以及绕横轴或纵轴的转动的调整机构上，调整机构安装在平台的一侧。

4、竖直悬梁6上安装有温度补偿传感器13，主横梁1上安装有主梁变形传感器18，竖直悬梁6下端安装有竖直梁变形传感器19。

5、所述的竖直悬梁6通过滑块固定在4个横向直线导轨7上，在滑块和竖直悬梁6之间有一减震弹簧14。

超大型机械零部件焊接、检测以及大型设备的安装等都对相关尺寸精度要求越来越高，由于工艺要求工作行程超大目前还没有能满足其技术要求的高精度专用设备。为实现超大零件的焊接、检测以及安装等工艺能在高速、高精度条件下完成，本发明提供一种超大工作行程六自由度精密串联机器人。该机器人主要由三自由度宏运动装置(超大行程装置)和三自由度微运动装置(小行程装置)组成。超大行程装置主要由主梁、竖直梁等组成，主梁及负载完成纵向移动，竖直梁在主梁上横向移动，小行程装置及负载在竖直梁上上下移动，超大行程装置工作范围分别为：纵向行程0米至40米、横向行程10米至22米、垂直向行程0米至10米。小行程移动装置可实现水平面内纵向、横向、转动三个自由度，工作行程分别为：0米至1.5米、0米至1.5米、0°至120°。测量速度可达0.6米/秒，末端定位精度可达±2毫米左右。

本发明的主横梁1为箱体结构由上板20、下板21、左板22、右板23四面钢板焊接而成，箱体内有多个横筋24、两个纵筋25。它通过滑块固定在纵向直线导轨2上，由2个纵向电机5驱动，一副纵向齿轮齿条3传动，使其实现大行程纵向移动。竖直悬梁6为桁架结构，由铝合金型材焊接而成。它通过滑块固定在4个横向直线导轨7上，由1个横向电机9驱动，一副横向齿轮齿条8传动，使其实现大行程横向移动。小行程装置通过滑块固定在一副气浮导轨10上，由1个电机12驱动，一副垂直向齿轮齿条11传动，使其实现大行程垂直方向上下移动。小行程装置通过电机驱动，滚珠丝杠传动分别实现水平面内纵向、横向两个方向移动以及绕横轴或纵轴的转动。

这种超大工作行程六自由度宏——微结合串联精密机器人，采用超大行程装置、小行程装置相结合的工作方式，通过位置反馈解决了超大零部件机械焊接、检测及装配时高定位精度的要求。

(四)附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

主横梁1通过滑块固定在一对纵向直线导轨2上，纵向直线导轨2分别铺设在两端水泥墩台面上或其他支撑面，主梁1成为吊车梁，并由2个纵向电机5在主梁1的两端同步驱动，一副纵向齿轮齿条3传动，实现超大行程纵向移动。其中，纵向导轨分别通过螺栓平行固定在水泥墩上或其他支撑面上；齿条也通过螺栓固定在水泥墩上或其他支撑面上，且与导轨平行；两个纵向电机5均为伺服力矩电机，分别固定在主梁1两侧，同步驱动；位置传感器安装在主梁1端面，检测实际运行的距离；主梁1底部装有主梁变形传感器，实时监测主梁1挠度值；主梁1上四面钢板上有安装有温度补偿器13，补偿因环境温度变化引起主梁1变形量。竖直悬梁6通过滑块固定在4个横向直线导轨7上，在滑块和竖直悬梁6之间有一减震弹簧14，以消除运行中产生的抖动。竖直悬梁6由1个横向电机9驱动，一副横向齿轮齿条8传动，实现超大行程横向移动。其中4个横向导轨通过螺栓平行固定在主梁1上，上板安装2条，两个侧板各安装1条；横向齿条通过螺栓固定在主梁1的上板中间位置。竖直悬梁6两侧分别按有一对气浮导轨10，一侧安有垂直向齿轮齿条11，其中齿轮齿条11与任意一个气浮导轨平行安装。竖直悬梁6末端安装有竖直梁变形传感器19，检测末端变形量；梁上还安装有多个温度补偿器13。小行程装置15通过滑块固定在气浮导轨10上，由1个电机12驱动，垂直向齿轮齿条11传动，实现大行程垂直方向上下移动。在上下行程中，配重16随小行程装置以及安装在其上的作业工具17同步移动，以平衡产生的弯矩。小行程装置通过滚珠丝杠可分别实现水平面内沿纵向、横向两个方向移动以及绕横轴或纵轴的转动，作业工具17安装在小行程装置15的末端。