专利名称：一种并联型四自由度相贯线焊接机器人的制作方法
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。[0012]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。所述升降机构包括电机II、从动同步带轮轴II、同步带II、丝杠I、丝杠螺母I、升降盘I、双向推力轴承I、光杆、衬套、推力轴承盖I、推力轴承套I、连接杆、滑块安装板、滑块 I、导轨、升降板I、升降板II，其中电机II和从动同步带轮轴II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II装在电机II和从动同步带轮轴II上，位于电机安装盘上侧，轴的另一端用刚性轴套与丝杠I连接，丝杠两端分别安装在上、下固定盘的丝杠安装孔中，丝杠I上装有丝杠螺母I ；升降盘I上开有三个孔孔IA、孔 IB、孔IC，此三个孔与上、下固定盘的丝杠安装孔同轴，其中孔IA用来安装丝杠螺母I，孔 IB、孔IC为过孔；此外，升降盘I上还有四个以升降盘圆心为中心均布的孔，其位置分别与四根光杆同轴，其中两个孔装有衬套，衬套与光杆配合，另两个孔为过孔；升降盘I外装有双向推力轴承I，与中圈配合，轴承外安装推力轴承套I、推力轴承盖I，轴承盖压在轴承的上圈和轴承套的上端，轴承套与轴承的上下圈配合，并通过两根连接杆分别与滑块I上的两个滑块安装板连接，滑块I可沿着安装在一个旋转筒支撑板上的导轨上下滑动；滑块安装板上分别装有两个升降板I、升降板II。所述的姿态调整机构包括电机III、电机IV、从动同步带轮轴III、从动同步带轮轴IV、同步带III、同步带IV、丝杠II、丝杠III、丝杠螺母11、丝杠螺母III、升降盘II、升降盘III、双向推力轴承II、双向推力轴承III、光杆、衬套、推力轴承盖II、推力轴承盖III、 推力轴承套II、推力轴承套III、连接杆II、连接杆III、滑块安装板II、滑块安装板III、滑块II、滑块III、同步带、支板、夹块I、夹块II、手腕机构、焊枪架，其中电机III和从动同步带轮轴III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III装在电机III和从动同步带轮轴III上，位于电机安装盘上侧；电机IV和从动同步带轮轴IV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IV装在电机IV和从动同步带轮轴IV上，位于电机安装盘上侧；从动同步带轮轴III 和从动同步带轮轴IV的另一端分别用刚性轴套与丝杠II、丝杠III连接，各丝杠两端分别安装在上、下固定盘另外两个丝杠安装孔中；升降盘II和升降盘III的结构与升降盘I 一样，在对应位置同样分别有孔11八、孔IIB、孔IIC和孔IIIA、孔ΙΙΙΒ、孔IIIC，安装时与升降盘I同轴，升降盘II位于升降盘I的上方，升降盘III位于升降盘I的下方，升降盘II上的孔IIB安装丝杠螺母II，与丝杠II配合，其余两个孔为过孔，可让丝杠I和丝杠III通过，升降盘III上的孔IIIC安装丝杠螺母III，与丝杠III配合，其余两个孔也是过孔，可让丝杠I和丝杠II通过；其余零件双向推力轴承II、双向推力轴承III、光杆、衬套、推力轴承盖II、推力轴承盖III、推力轴承套II、推力轴承套III、连接杆II、连接杆III、滑块安装板
11、滑块安装板III、滑块II、滑块III的结构和安装方式与升降机构的对应部分一样；滑块安装板II上装有支板，支板另一端装有夹块I，滑块安装板III上装有夹块II ；夹块I和夹块II分别夹在左右各一条同步带上，两条同步带的同步带轮装在升降板I和升降板II上； 升降板I和升降板II的下端安装有一个由锥齿轮I、锥齿轮II、锥齿轮III三个圆锥齿轮组成的差动轮系，三个圆锥齿轮模数、齿数都相同，锥角都为45度，锥齿轮I与升降板I上的从动带轮相连，锥齿轮II与系杆相连，系杆的另一端与升降板II上的从动带轮相连，锥齿轮III套在系杆上，与系杆可发生相对转动，锥齿轮II的下方装有焊枪架；整个差动轮系与焊枪架构成手腕机构。本实用新型与现有技术相比，具有以下有益的效果专门针对相贯线焊缝的工况， 采用并联机构，焊枪的位置和姿态可独立控制调整，机器人系统具有柔性化、可移动和较好的经济性能，并且机器人工作时四个电机相对于世界坐标系是固定不动的，可避免因旋转而产生的导线缠绕问题。
图1 本实用新型的四自由度相贯线焊接机器人的一种实施例的整体视图a图2 图1所示的实施例的整体视图b图3 图1所示的实施例中机器人的机架斜视图a图4 图1所示的实施例中机器人的机架斜视图b图5 图1所示的实施例中机器人的旋转机构斜视图图6 图1所示的实施例中机器人的升降机构斜视图图7 图1所示的实施例中机器人的姿态调整斜视图图中1、机座，2、旋转筒下部，3、下固定盘，4、光杆，5、推力轴承套111，6、推力轴承盖III，7、丝杠螺母III，8、丝杠III，9、推力轴承套I，10、推力轴承盖I，11、丝杠螺母I，
12、丝杠I，13、推力轴承套II，14、推力轴承盖II，15、丝杠螺母II，16、丝杠II，17、电机 111，18、同步带111，19、电机安装盘，20、丝盘安装板，21、丝盘轴，22、同步带1，23、电机I， 24、丝盘安装垫，25、同步带IV，26、电机IV，27、同步带II，28、电机II，29、顶部轴承盖，30、 旋转筒上部，31、旋转筒支撑板，32、小齿轮，33、内齿轮，34、双向推力轴承11，35、升降盘 II，36、双向推力轴承I，37、升降盘I，38、双向推力轴承III，39、升降盘III，40、导轨，41、连接杆I，42、滑块安装板1，43、滑块II，44、支板，45、升降板I，46、升降板II，47、滑块1，48、 夹块1，49、夹块11，50、滑块111，51、同步带，52、手腕机构，53、焊枪架，54、上固定盘，55、连接杆，56、滑块安装板II，57、滑块安装板III。
具体实施方式
以下结合附图1-图7对本实用新型进行进-步描述根据相贯线的形状可知完成相贯线焊缝需要四个运动，因此本实用新型具有四个自由度，分别为焊枪旋转、焊枪升降、焊枪俯仰、焊枪偏转，其中旋转和升降为位置调整，俯仰和偏转为姿态调整。其原理为四个自由度由四个步进电机I-IV来驱动，电机I-IV都安装在机架上面，机架通过机座安装在工件上面，所以电机相对于工件固定不动。电机I驱动齿轮，与内齿轮啮合，内齿轮安装在旋转筒内部，旋转筒以机架为中心旋转，实现旋转自由度。电机II 驱动丝杠，丝杠与丝杠螺母配合，丝杠螺母上装有升降盘，实现升降自由度。电机III、IV分别驱动两根丝杠，丝杠分别与丝杠螺母配合，丝杠螺母上分别装有升降盘，升降盘外分别夹在两根同步带上，当两个升降盘与电机II驱动的升降盘同速升降时，同步带将不被拉动， 焊枪将只升降不发生俯仰与偏转，当两个升降盘与电机II驱动的升降盘存在速度差时，同步带将被拉动，下端的两个带轮发生转动，与带轮相连的差动轮系手腕机构分别实现焊枪俯仰与偏转，焊枪将在升降的同时实现姿态调整。由于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旋转筒上可随着旋转筒同时旋转，因此焊枪在升降、俯仰、偏转的同时又能绕机架旋转，以完成相贯线焊缝，四个自由度全部实现，且相互独立控制，为并联机构。机器人的整体结构及外观如图1、图2机架如图3、图4所示，相对于世界坐标是固定不动的，用于安装电机、锚固工件。 电机安装盘19与上固定盘M通过四根连接杆55连接，电机安装盘的外围有四个电机安装孔用以安装四个步进电机，提供四个自由度所需的动力，电机安装盘上部装有丝盘安装垫对、丝盘安装板20、丝盘轴21，用来安装送丝盘；上固定盘M与下固定盘3之间用四根光杆 4连接，下固定盘3的下部装有机座1，用来将整个机器人锚固在工件上。图5中当电机I 23启动时，通过同步带I 22带动从动同步带轮轴I旋转，动同步带轮轴I的另一端安装有小齿轮，从动同步带轮轴I将运动传递至小齿轮32，小齿轮32与内齿轮33内啮合，从而带动内齿轮33旋转，而内齿轮33是用螺栓安装在旋转筒上部30上， 旋转筒上部30用螺栓连接有顶部轴承盖四，其内部装有推力轴承，推力轴承的固定圈装在上固定盘M的外缘；旋转筒上部30与旋转筒下部2之间用四块旋转筒支撑板31连接，旋转筒下部2的中心用轴承安装在机座1的中心。因此当电机I启动时，旋转筒也随之转动， 实现旋转自由度。图6中当电机II观启动时，通过同步带II 27带动从动同步带轮轴III旋转，从动同步带轮轴II的另一端与丝杠I 12连接，将运动传递至丝杠I 12，丝杠I 12的上下端分别安装在上固定盘M、下固定盘3中心的丝杠安装孔中，丝杠上有丝杠螺母I 11，螺母外装有升降盘I 37，升降盘I 37上还装有衬套，与光杆4配合，当丝杠I 12转动时，升降盘I 37将以光杆4为导向上下移动，升降盘I 37的外缘与双向推力轴承I 36的中圈配合，轴承的上下圈装有推力轴承套I 9和推力轴承盖I 10，轴承套上装有两根纵向的连接杆41，并分别与滑块I 47上的两个滑块安装板42连接，滑块I 47可沿着旋转筒支撑板31上的导轨40上下滑动，滑块安装板42上分别装有两个升降板145、升降板II 46，两个升降板的底部用来安装手腕机构52及焊枪。由图7可知当升降盘I 37上下移动时，升降板也将随之上下移动，带动焊枪升降；由于升降盘I 37外缘套有轴承，且轴承的上下圈是依次通过推
8力轴承套I 9、连接杆41、滑块安装板42、滑块I 47连接到旋转筒支撑板31上的，因此当旋转筒旋转时，升降板也会随之同时旋转，焊枪也同时以机架为中心旋转，升降与旋转为并联关系，通过轴承来解耦，互相独立，不发生干涉。图7所示为姿态调整机构，包括焊枪的俯仰、焊枪的偏转两个自由度的实现，其传动原理类似于升降机构，电机III 17、电机IV沈分别通过同步带11118、同步带IV25和从动同步带轮轴III、从动同步带轮轴IV驱动丝杠II 16、丝杠III 8，再分别传递到导轨40 上的滑块II 43和滑块11150，具体机构为丝杠II 16、丝杠III 8的两端分别安装在上、 下固定盘M、3另外的丝杠安装孔中；有升降盘1135和升降盘11139，二者的结构与升降盘 137 一样，安装时与升降盘137同轴，升降盘1135位于升降盘137的上方，升降盘III39位于升降盘137的下方，升降盘1135上有安装丝杠螺母1115的孔，丝杠螺母1115与丝杠1116 配合，还有两个过孔，可让丝杠112和丝杠III8通过，升降盘III39上有安装丝杠螺母III7 的孔，丝杠螺母II17与丝杠II18配合，也还有两个过孔，可让丝杠112和丝杠II16通过。 其余零件双向推力轴承1134、双向推力轴承11138、光杆4、衬套、推力轴承盖1114、推力轴承盖1116、推力轴承套1113、推力轴承套1115、连接杆II、连接杆III、滑块安装板1156、滑块安装板11157、滑块II 43、滑块III 50的结构和安装方式与升降机构的对应部分一样。滑块II 43上装有支板44，支板44的底端安装夹块I 48 ；滑块III 50上装有夹块II 49 ；有左右两条同步带51，左右两侧同步带51的同步带轮分别装在升降板I 45和升降板II 46上；夹块I 48夹在左侧同步带51上，夹块II 49夹在右侧同步带上；升降板I 45和升降板II 46下端的内侧装有一个由三个圆锥齿轮组成的差动轮系三个圆锥齿轮模数、齿数都相同，锥角都为45度，锥齿轮I与升降板I 45上的从动带轮相连，锥齿轮II与系杆相连，系杆的另一端与升降板II 46上的从动带轮相连，锥齿轮III套在系杆上，与系杆可发生相对转动，锥齿轮II的下方装有焊枪架53。整个差动轮系与焊枪架51构成手腕机构52。当三个升降盘同速运动时，三个滑块也同速运动，其相互间的位置不发生变化，因此同步带不会被拉动，焊枪只发生升降不发生俯仰与偏转；当三个升降盘不同速，即相互间位置关系发生变化时，同步带将被拉动，下端的两个同步带轮发生旋转，与之相连的锥齿轮 I和系杆分别发生旋转，分别实现焊枪的俯仰与偏转，即姿态调整。由于升降盘II 35、升降盘III 39的外缘都装有双向推力轴承，同样能通过轴承来解耦，实现独立控制。
权利要求1.一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，其特征在于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 (23)， 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 08)、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111(17)和电机IV06)、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。
2.如权利要求1所述的一种并联型四自由度相贯线焊接机器人，其特征在于所述的机架包括丝盘轴(21)、丝盘安装板(20)、丝盘安装垫04)、电机安装盘(19)、 连接杆( )、上固定盘(M)、光杆G)、下固定盘(3)、机座(1)，其中电机安装盘(19)、上固定盘(M)、下固定盘(3)为三个同轴的圆盘，电机安装盘(19)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(54、；3)相同的位置上各有对应的三个丝杠安装孔；电机安装盘(19)与上固定盘(54)通过四根均布的连接杆(55)连接；上固定盘(54)与下固定盘(3) 通过四根均布的光杆(4)连接；下固定盘C3)与机座(1)通过螺栓连接，机座(1)与工件锚固；电机安装盘(19)上安装有两个丝盘安装垫(M)，丝盘安装垫04)上架装丝盘安装板(20)，丝盘轴安装在丝盘安装板OO)上。
3.如权利要求2所述的一种并联型四自由度相贯线焊接机器人，其特征在于所述旋转机构包括电机I 、从动同步带轮轴I、同步带I 0 、小齿轮(3 、内齿轮 (33)、可套住上固定盘(54)的旋转筒上部(30)、盖在旋转筒上部(30)上面的顶部轴承盖 ( )、顶部推力轴承、旋转筒支撑板(31)、旋转筒下部0)，其中电机1 和从动同步带轮轴I分别安装在电机安装盘(19)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1 装在电机1 和从动同步带轮轴I上，位于电机安装盘(19)上侧，从动同步带轮轴I的另一端安装有小齿轮(32)，小齿轮(32)位于上固定盘(54)下侧，与内齿轮(33) 啮合，内齿轮(3 安装在旋转筒上部(30)的顶端，旋转筒上部(30)的上方与顶部轴承盖 (29)连接，通过顶部推力轴承安装在上固定盘(54)上；旋转筒上部(30)的外壁通过四个旋转筒支撑板(31)与旋转筒下部( 连接，旋转筒下部( 用轴承安装在机座(1)上。
4.如权利要求3所述的一种并联型四自由度相贯线焊接机器人，其特征在于所述升降机构包括电机II (28)、从动同步带轮轴II、同步带II (27)、丝杠I (12)、丝杠螺母I (11)、升降盘I (37)、双向推力轴承I (36)、光杆(4)、衬套、推力轴承盖I (10)、推力轴承套I (9)、连接杆(41)、滑块安装板(42)、滑块I (47)、导轨(40)、升降板I (45)、升降板 1106)，其中电机1^28)和从动同步带轮轴II分别安装在电机安装盘(19)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II 07)装在电机II 08)和从动同步带轮轴 II上，位于电机安装盘(19)上侧，轴的另一端用刚性轴套与丝杠1(1 连接，丝杠两端分别安装在上、下固定盘(54、；3)的丝杠安装孔中，丝杠1(1 上装有丝杠螺母I(Il)；升降盘 1(37)上开有三个孔孔IA、孔IB、孔IC，此三个孔与上、下固定盘(54、3)的丝杠安装孔同轴，其中孔IA用来安装丝杠螺母1(11)，孔IB、孔IC为过孔；此外，升降盘I (37)上还有四个以升降盘圆心为中心均布的孔，其位置分别与四根光杆同轴，其中两个孔装有衬套， 衬套与光杆(4)配合，另两个孔为过孔；升降盘I (37)外装有双向推力轴承I (36)，与中圈配合，轴承外安装推力轴承套I (9)、推力轴承盖I (10)，轴承盖压在轴承的上圈和轴承套的上端，轴承套与轴承的上下圈配合，并通过两根连接杆Gl)分别与滑块K47)上的两个滑块安装板0 连接，滑块K47)可沿着安装在一个旋转筒支撑板(31)上的导轨00)上下滑动；滑块安装板0 上分别装有两个升降板I 0 、升降板II (46)。
5.如权利要求4所述的一种并联型四自由度相贯线焊接机器人，其特征在于 所述的姿态调整机构包括电机III (17)、电机IV06)、从动同步带轮轴III、从动同步带轮轴IV、同步带III (18)、同步带IV(25)、丝杠II (16)、丝杠III (8)、丝杠螺母II (15)、 丝杠螺母III (7)、升降盘II (35)、升降盘III (39)、双向推力轴承II (34)、双向推力轴承 III (38)、光杆(4)、衬套、推力轴承盖II (14)、推力轴承盖III (6)、推力轴承套II (13)、推力轴承套III (5)、连接杆II、连接杆III、滑块安装板II、滑块安装板III、滑块II (43)、滑块 III (50)、同步带(51)、支板(44)、夹块I (48)、夹块IK49)、手腕机构(52)、焊枪架(53)，其中电机III (17)和从动同步带轮轴III分别安装在电机安装盘(19)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111(18)装在电机111(17)和从动同步带轮轴III 上，位于电机安装盘(19)上侧；电机IV06)和从动同步带轮轴IV分别安装在电机安装盘 (19)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IVQO装在电机IV06) 和从动同步带轮轴IV上，位于电机安装盘(19)上侧；从动同步带轮轴III和从动同步带轮轴IV的另一端分别用刚性轴套与丝杠II (16)、丝杠111(8)连接，各丝杠两端分别安装在上、下固定盘(54、3)另外两个丝杠安装孔中；升降盘II (35)和升降盘III (39)的结构与升降盘I (37) 一样，在对应位置同样分别有孔11八、孔IIB、孔IIC和孔IIIA、孔IIIB、孔IIIC， 安装时与升降盘I (37)同轴，升降盘II (35)位于升降盘I (37)的上方，升降盘III (39)位于升降盘I (37)的下方，升降盘II (35)上的孔IIB安装丝杠螺母II (15)，与丝杠II (16)配合，其余两个孔为过孔，可让丝杠1(1 和丝杠III (8)通过，升降盘III (39)上的孔IIIC 安装丝杠螺母III (7)，与丝杠III (8)配合，其余两个孔也是过孔，可让丝杠I (12)和丝杠 II (16)通过；其余零件双向推力轴承II (34)、双向推力轴承III (38)、光杆(4)、衬套、推力轴承盖II (14)、推力轴承盖III (6)、推力轴承套II (13)、推力轴承套III (5)、连接杆II、连接杆III、滑块安装板II (56)、滑块安装板III (57)、滑块II (43)、滑块III (50)的结构和安装方式与升降机构的对应部分一样；滑块安装板II (56)上装有支板(44)，支板另一端装有夹块I (48)，滑块安装板III (57)上装有夹块II (49)；夹块I (48)和夹块II (49)分别夹在左右各一条同步带(51)上，两条同步带(51)的同步带轮装在升降板1 和升降板IK46) 上；升降板I 0 和升降板II (46)的下端安装有一个由锥齿轮I、锥齿轮II、锥齿轮III三个圆锥齿轮组成的差动轮系，三个圆锥齿轮模数、齿数都相同，锥角都为45度，锥齿轮1与升降板I上的从动带轮相连，锥齿轮II与系杆相连，系杆的另一端与升降板II上的从动带轮相连，锥齿轮III套在系杆上，与系杆可发生相对转动，锥齿轮II的下方装有焊枪架；整个差动轮系与焊枪架(53)构成手腕机构(52)。
专利摘要一种并联型四自由度相贯线焊接机器人针对管道插接的相贯线焊缝工况而设计，属于机器人技术领域。该机器人包括机架、位置调整机构、姿态调整机构。四个自由度由四个步进电机来驱动，由齿轮传递实现旋转自由度，由三根丝杠来实现差速升降以达到升降自由度、俯仰自由度和偏转自由度。三个升降运动与旋转运动之间分别通过三个双向推力轴承解耦，升降的同时也能旋转，独立控制，控制简单。另外由于四个步进电机是安装在机架上的，工作时相对于世界坐标系是固定不动的，避免了因旋转产生的导线缠绕。本机器人系统具有柔性化、可移动和较好的经济性能。
文档编号B23K37/02GK202062175SQ20102065016
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者于洋, 刘翼, 涂志伟, 陈树君 申请人:北京工业大学