[实用新型]一种焊枪姿态控制机构

说明书

技术领域

本实用新型属于机械控制技术领域，尤其是涉及一种焊枪姿态控制机构。

背景技术

目前完成此种焊枪腕部调整任务主要有以下几种方式：

1.关节型定心手腕(如图1a所示)：此装置是将两个转动关节组合在一起，实现焊枪在两个方向的姿态调整。其优点是焊枪的运动较平稳，其缺点是：在运动的传递过程中，累积误差较大，对机械零件的加工精度和装配要求较高，增加了机器人的研发成本。且由于焊枪姿态调整非常频繁，此种机构需要机器人多个关节的共同耦合运动，才能实现焊枪位置不变，因而增加了系统控制的难度。

2.基于球面滑动副的机械自定心手腕(如图1b所示):自定心手腕机构的设计采用了反球形关节的原理。其特点是采用将球面作为滑动副，末端执行器另一端则指向球心。它由两个角位台通过一个连接器组装而成。角位台内部是一个涡轮蜗杆机构，电机驱动蜗杆带动涡轮移动，从而实现与涡轮连接的台面绕着涡轮的中心线的转动。将两个角位台按照一定的角度连接在一起，并且使两个角位台台面的转动中心线相交，安装焊枪时，使焊枪的枪尖与交点重合，这样就实现了角位台转动，焊枪姿态改变而焊枪枪尖的位置不变。其优点是焊枪姿态控制相对简单，其缺点是：(1)由于涡轮蜗杆机械结构的限制，只能在0～40°的范围进行调整，使得焊枪姿态调整幅度受到了限制。(2)角位台属于精密部件，安装焊枪距离焊接熔池较近，长期使用焊接的飞溅对角位台的机械性能有影响。(3)组装过程中，对连接器的角度和角位台在连接器上的安装位置的精确度较高，组装难度大。

3.任福深等设计了一种2自由度的自动定心手腕机构([1]任福深.基于PC+DSP模式的管道插接专用焊接机器人系统研究[D].北京工业大学，2009年.)，实现了焊枪姿态的独立控制。连杆机构定心原理如图51所示,ABCD和DEFG为平行四边形,DAE是V形杆,CDG是L形杆.驱动V形杆时,CD杆平动,由于CDG为同一构件,因此DG也产生平动.因为点D的轨迹是绕固定点A转动,点G的轨迹也必然是绕一个固定点转动.同理由于点E绕固定点A转动,点F也会绕一个固定点转动,通过进一步推理可以证明FG绕同一点O转动.安装焊枪时,使焊枪的枪尖位于角转台的转动中心线与连杆机构中FG杆的转动中心线的交点处,从而实现了焊枪姿态调整而枪尖位置不动的设计。此旋转机构优点是用一套连杆机构代替基于球面滑动副的机械自定心手腕安装焊枪的角位台。结构与前两种结构相比更加紧凑。存在的主要问题：1)此连杆结构可进一步简化，降低结构质量。2)受结构限制，其焊枪的行走角范围较小，有些情况下难以满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简单、便于推广应用的一种焊枪姿态控制机构，用以实现焊枪在插接管道的自动焊接过程中保持最优的焊接姿态，利用简化的连杆结构实现焊枪姿态控制，简化机械结构，减轻机构质量，焊枪旋转中心位置调整简便，同时降低控制系统轨迹计算难度。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的一种焊枪姿态控制机构，包括支撑底板、步进电机、驱动杆、第一连接杆、焊枪夹持杆、第二连接杆；

所述支撑底板用于与焊接进给机构相连接，所述步进电机设置在支撑底板的背部，所述驱动杆由步进电机带动，所述驱动杆、第一连接杆、焊枪夹持杆、第二连接杆依次通过连接轴连接构成平行四边形结构。

优选的，本装置还包括稳定杆，所述驱动杆的两端分别设有第一连接位、第二连接位，驱动杆上靠近第二连接位的位置还设有第三连接位，所述第二连接杆的两端分别设有第四连接位、第五连接位，第二连接杆上靠近第三连接位的位置设有第六连接位，所述稳定杆的两端分别设有第七连接位、第八连接位、所述焊枪夹持杆的两端分别设有第九连接位、第十连接位，所述第一连接杆的两端分别设有第十一连接位、第十二连接位；

其中，所述第二连接位固接在步进电机的输出轴上，所述第三连接位与第三连接位通过连接轴连接，所述第七连接位通过连接轴旋转连接在支撑底板上，所述第八连接位、第六连接位通过连接轴连接，所述稳定杆的长度与第三连接位、第二连接位之间的间距相同，所述第五连接位与第九连接位通过连接轴连接，所述第十连接位、第十一连接位通过连接轴连接，所述第十二连接位、第一连接位通过连接轴连接。

优选的，所述第一连接杆、第二连接杆、驱动杆为结构、尺寸相同的杆。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1、本装置使得焊机姿态调整结构更加优化，质量降低；操作、控制方便，采用机械定心机构降低了控制系统的运算量。