[发明专利]多功能五轴龙门式焊接一体机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。

背景技术

目前，哈尔滨工程大学申请的发明专利多功能龙门式七轴工业机器人(中国专利，申请号：200910072010.5)和发明专利一种用于管端作业的七轴串连工业机器人结构(中国专利，申请号：201010101017.8)，结构均具有七个关节自由度，本发明专利具有五个关节自由度，除实现空间直角坐标运动的三自由度具有类似结构，其它二自由度具有完全不同的机械传动结构和运动方式，特别能够满足切割和焊接用途，因此与上述两个专利具有有本质上的区别。而目前龙门式两自由度火焰切割机器人只能对平面内各种曲线进行切割，即使搭载焊具也只能实现平面内焊接，但其结构设计上无法进行三维空间曲线焊接。现在以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人，包括XY两轴的水平面内的移动和Z轴的垂直升降运动，X、Y、Z三轴互相垂直，在Z轴下端连接绕Z轴的旋转轴U，在旋转轴U下端连接弧板，并在弧板上安装割具，并使其产生绕弧板中心的旋转运动，而弧板的中心即为切割点，割具的轴线与Z轴所形成的夹角理论上最大为九十度，但这种方式由于受弧板设计结构的限制使其切割范围难以达到九十度，使其切割角度严重受限，现实中还没有搭载焊具进行焊接作业，是由于这种结构设计上无法实现搭载焊接设备，即使搭载焊接设备进行焊接，其焊接角度和切割角度同样受限；同时，弧板处的齿轮传动机构难以进行防护，使其恶劣的工作条件下，难以在长期的使用过程中保证精度。

上述几种结构的机器人现实中都没有搭载焊接设备，主要原因是其结构设计上就无法搭载焊具，即使进行某种改进搭载焊具，龙门式两自由度火焰切割机器人就无法实现三维空间曲线的焊接，而以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人其作业空间无论是切割作业还是焊接作业严重受限。现实中急需一种即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本发明专利具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本发明专利的机构易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。

发明内容

本发明的目的是为了适应大型球冠、曲面板、压力容器、锥体、筒体等的各种空间切割以及两金属三维空间连接处的多层多道的焊接而提供一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。

本发明的目的是这样实现的：第一立柱202、第二立柱210分别通过第一X移动关节201、第二X移动关节211安装在第一钢轨213与第二钢轨214上，横梁206安装在第一立柱202与第二立柱210之间，移动臂212通过Y移动关节205安装于横梁206上，升降臂204通过Z移动关节203安装在移动臂212上，在所述升降臂204的端部设置有U旋转机构207，U旋转机构207的端部设置有V旋转机构208，V旋转机构208的端部连接有焊具或割具209；所述U旋转机构207包括安装在升降臂端部的U支架16、安装在U支架16上的U关节电机14、与U关节电机14输出端连接的U关节减速器13、套装在U关节减速器13输出端的第一齿轮9和与第一齿轮9啮合的第二齿轮10，且所述第二齿轮10套装在第二齿轮轴上，第二齿轮轴安装在U支架16上；所述V旋转机构208包括与第二齿轮10端面固连的V支架8、安装在V支架8上的V关节电机6、与V关节电机6的输出端连接的V关节减速器7、套装在V关节减速器7输出端上的齿轮III5、与齿轮III5啮合的齿轮II4和与齿轮II4啮合的齿轮I3，齿轮II4和齿轮I3分别安装在对应的齿轮轴上且所述齿轮轴安装在V支架8上，齿轮I3的端面固连有夹枪器2，夹枪器2的端部固连有焊具或割具209。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本发明具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本发明易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。本发明可以搭载焊接设备、能够满足切割和焊接用途、进行三维空间曲线焊接，在恶劣的工作条件下，可以在长期的使用过程中保证精度。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的U旋转机构和V旋转机构的示意图一；

图4是是本发明的U旋转机构和V旋转机构的示意图二；

图5是本发明的Y移动关节和Z移动关节的示意图一；

图6是本发明的Y移动关节和Z移动关节的示意图二；