[实用新型]一种并联型四自由度相贯线焊接机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及用于管道插接的相贯线焊接的机器人。 

背景技术

在现代焊接生产中，插管焊接是化工和锅炉等行业中非常普遍的一种连接形式。一般工厂仍由手工焊接完成，制造周期长，劳动强度大，生产效率低焊接质量难以保持稳定。在大型压力容器和管道工程应用中，相贯线焊缝是十分常用的典型焊缝形式。这种空间曲线焊缝焊接劳动强度大、焊接质量不易保证，因此越来越多地采用机器人进行焊接。在焊接过程中焊枪的位姿是影响焊接质量的重要因素，因而也是机器人控制的一个重要部分。 

在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现相贯线焊缝的自动化焊接。 

根据相贯线的形状可知，要完成相贯线焊缝的焊接，焊枪的运动需要四个运动的合成：以支管轴线为中心的圆周运动，沿支管轴线的升降运动，以及焊枪的俯仰与偏转。因此机构需要四个自由度，目前，现有的焊接机器人大多采用关节式机器人。这类焊接机器人要完成焊接任务，必须所有关节联动，采用的是串联机构。而各个部件的联动，对于焊接机器人在焊接过程的控制来说，既不直观，也不方便。 

发明内容

本实用新型的目的在于针对管道插接相贯线焊缝的上述工况，提供了一种能够实现焊枪的位置和姿态调整，同时位置和姿态独立控制的新型的、开放式的四自由度圆柱坐标并联型焊接机器人。 

为实现上述目的，本实用新型采用了如下方案： 

设计一种并联型四自由度相贯线焊接机器人，由可固定在工件上的机架、安装在机架内的位置调整机构，安装在位置调整机构上的姿态调整机构组成，其中： 

所述位置调整机构包括旋转机构和升降机构，所述旋转机构包括以机架的中心轴为中心旋转的旋转筒、设在旋转筒内部内齿轮、与内齿轮啮合并安装在机架上的电机I，所述升降机构包括平行于机架的中心轴的丝杠、带动该丝杠转动并安装在机架上的电机II、与该丝杠配合的丝杠螺母、安装在该丝杠螺母上的可在所述旋转筒内上下移动的升降盘、固定在该升降盘上的同步带轴架； 

所述姿态调整机构包括两根平行于机架的中心轴的丝杠、带动该两根丝杠转动的并安装在机架上的电机III和电机IV、与该两根丝杠配合的两个丝杠螺母、安装在该两个丝杠螺母上的可在所述旋转筒内上下移动的两个升降盘、该两个升降盘分别带动的两根同步带、该两根同步带带动的一个能够实现俯仰与偏转的差动装置； 

所述两根同步带安装在所述同步带轴架上。 

所述三个升降盘外分别装有双向推力轴承，且轴承的上下圈连接到所述旋转筒上可随着旋转筒同时旋转。 

所述的机架包括丝盘轴、丝盘安装板、丝盘安装垫、电机安装盘、连接杆、上固定盘、光杆、下固定盘、机座，其中电机安装盘、上固定盘、下固定盘为三个同轴的圆盘，电机安装盘上有四个以安装盘的圆心为中心均布的电机安装孔，各电机安装孔旁边各有一个从动带轮轴安装孔，其中三个从动带轮轴安装孔在上、下固定盘相同的位置上各有对应的三个丝杠安装孔；电机安装盘与上固定盘同轴且通过四根均布的连接杆连接；上固定盘与下固定盘同轴且通过四根均布的光杆连接；下固定盘与机座通过螺栓连接，机座与工件锚固；电机安装盘上安装有两个丝盘安装垫，丝盘安装垫上架装丝盘安装板，丝盘轴安装在丝盘安装板上。 

所述旋转机构包括电机I、从动同步带轮轴I、同步带I、小齿轮、内齿轮、可套住上固定盘的旋转筒上部、盖在旋转筒上部上面的顶部轴承盖、顶部推力轴承、旋转筒支撑板、旋转筒下部，其中电机I和从动同步带轮轴I分别安装在电机安装盘的一个电机安装孔和其旁边的从动带轮轴安装孔内，同步带I装在电机I和从动同步带轮轴I上，位于电机安装盘上侧，从动同步带轮轴I的另一端安装有小齿轮，小齿轮位于上固定盘下侧，与内齿轮啮合，内齿轮安装在旋转筒上部的顶端，旋转筒上部的上方与顶部轴承盖连接，通过顶部推力轴承安装在上固定盘上；旋转筒上部的外壁通过四个旋转筒支撑板与旋转筒下部连接，旋转筒下部用轴承安装在机座上。