专利名称：一种紧凑型三轴回转变位机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变位机，特别涉及一种紧凑型三轴回转变位机。
背景技术：
在对大型工件进行加工、焊接等作业时，其需要进行加工、焊接的表面往往不止一个，需要在大型工件的表面安装其它零部件，因此加工、焊接时需要对大型工件进行翻转，变换放置位置，所以需要变位机进行辅助焊接。但已有的一些变位机往往结构复杂，体积庞大，其不仅生产成本高，能耗大，还需要占用较大的操作空间，特别是有的变位机不能实现任意角度的翻转，因而影响了焊接的效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的难题，提供一种高平衡、可任意角度旋转的紧凑型三轴回转变位机。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种紧凑型三轴回转变位机，包括机械部件和用于控制所述机械部件的自动控制电路，所述机械部件包括主体、固定座、用于夹持工件并使该工件旋转的支臂和底座；所述主体内装设有第一伺服马达、丝杠和竖向设置的具有滑块的滑动导轨，所述固定座安装在所述滑动导轨的滑块上，所述滑动导轨的滑块与所述丝杠连接，所述丝杠连接于第一伺服马达；所述固定座上装设有旋转盘和用于控制所述旋转盘旋转的第二伺服马达，所述旋转盘上设有连接架；所述支臂通过所述连接架连接于所述旋转盘； 所述底座设置于所述主体的底部。进一步地，所述支臂上设置有固定托盘和用于控制所述固定托盘旋转的第三伺服马达。进一步地，所述第三伺服马达控制所述固定托盘绕竖直方向的轴旋转。进一步地，所述支臂远离连接架的部分形成弧形的第一支臂和第二支臂，且所述第一支臂和第二支臂相对侧设置有气动夹持装置。进一步地，所述第二伺服马达控制所述支臂绕水平轴旋转。进一步地，所述底座的两端设置有伸缩架。进一步地，所述伸缩架的伸出末端设置有拉环和调节安装高度的地脚。进一步地，所述连接架的两侧分别设置有一转轴孔和连接架第一销轴孔、连接架第二销轴孔及连接架第三销轴孔；所述支臂上也设有一转轴孔和支臂第一销轴孔及支臂第二销轴孔；
所述连接架的转轴孔与所述支臂上的转轴孔相对应，并通过转轴连接；当支臂打开时，所述支臂第一销轴孔与所述连接架第一销轴孔相对应，所述支臂第二销轴孔与所述连接架第二销轴孔相对应，并分别通过销轴连接；当支臂收起时，所述支臂第一销轴孔与所述连接架第二销轴孔相对应，所述支臂第二销轴孔与所述连接架第三销轴孔相对应，并分别通过销轴连接。进一步地，所述固定托盘为空心托盘或半空心托盘，且所述固定托盘上设有U型凹槽；所述丝杠为滚珠丝杠；所述自动控制电路为设有避免干涉程序的PLC。本发明还提供了一种焊接机器人系统，包上述的任一一种紧凑型三轴回转变位机。。采用本发明的紧凑型三轴回转变位机对工件进行焊接时，不仅大大地缩小了其设备本身的体积，而且可实现任意角度的翻转，提高了焊接的效率，降低了变位机的生产成本以及焊接的能耗，还提高了厂房的空间利用率。
图1是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的打开状态的主视图。图2是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的收起状态的主视图。图3是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的打开状态的左视图。图4是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的打开状态的俯视图。图5是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的伸缩架的结构示意图。图6是在一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的伸缩架的主视图。图7是在另一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的空心大臂的俯视图。图8是在另一优选实施例中的本发明的紧凑型三轴回转变位机的空心大臂的主视图。符号说明:I 主体；2固定座，21旋转盘，211连接架，2111连接架第一销轴孔，2112连接架第二销轴孔，2113连接架第三销轴孔，2114转轴孔；3支臂，31固定托盘，32支臂第一销轴孔，33支臂第二销轴孔，34转轴孔，35转轴，36销轴，3’空心大臂，31’气动夹持装置；4底座，41伸缩架，411地脚，412拉环，413调节螺栓。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1参见图1-4，一种紧凑型三轴回转变位机，包括机械部件和用于控制机械部件的自动控制电路(未示出)，该机械部件包括主体1、固定座2、用于夹持工件并使该工件旋转的支臂3和底座4 ;其主体I内装设有第一伺服马达、丝杠和具有滑块的滑动导轨，固定座2安装在滑动导轨的滑块上，滑动导轨的滑块与丝杠连接，丝杠连接第一伺服马达，第一伺服马达一次通过丝扛和滑块带动固定座在沿着导轨进行竖直方向的位移；固定座2上装设有旋转盘21和用于控制旋转盘旋转的第二伺服马达，第二伺服马达带动旋转盘沿着水平方向的轴转动，旋转盘21不与固定座2连接的一侧上设有连接架211 ;支臂3通过该连接架211连接于旋转盘21 ;底座4设置于上述主体I的底部。通过上述第一伺服马达的作用，上述固定座2可沿滑动导轨上下移动。通过上述第二伺服马达的作用，可使旋转盘21以任意角度旋转。由此使变位机实现了竖直方向和竖向圆周方向的翻转作业，并且通过上述结构使本发明的变位机具备较小的体积。因此本发明的紧凑型三轴回转变位机可提高焊接的效率，降低生产成本及焊接的能耗，并提高厂房的空间利用率。优选地，上述支臂3上设置有固定托盘31和用于控制固定托盘旋转的第三伺服马达。在该实施例中，由于固定座2可上下调节，只需调节好固定托盘31的位置，通过固定托盘31对需要焊接的工件进行夹持，即将需加工的工件放在固定托盘31上固定即可轻松地实现装夹作业，无需使用移动扶梯等辅助。通过第三伺服马达可使固定托盘31进行任意角度的旋转，能够进行任意角度的翻转作业，从而使本发明的紧凑型三轴回转变位机实现三轴旋转变位。参见图7和图8，为了能够更好地实现两面焊接，在本发明的另一优选实施例中，上述支臂可为空心大臂3’，空心大臂3’远离连接架的部分形成弧形的第一支臂和第二支臂，且所述第一支臂和第二支臂相对侧设置有液压夹持装置31’和用于控制液压夹持装置31’旋转的第三伺服马达。在该实施例中，可通过气动夹持装置31’对工件进行夹持，并且由于采用空心大臂3’可更好地对工件进行双面焊接，并且使多方位地焊接作业更方便。参见图1，在本发明的一优选实施例中，第二伺服马达控制支臂3绕水平轴旋转。由此通过第二伺服马达的控制使支臂3能够绕水平轴旋转。当支臂上为固定托盘时，其第三伺服马达可控制固定托盘31绕竖直方向的轴旋转。由此通过第三伺服马达的控制使固定托盘31能够绕竖直方向旋转。参见图7，当支臂为空心大臂3’，其空心大臂3’上为液压夹持装置31’时，其第三伺服马达控制液压夹持装置31’绕Z轴方向的轴旋转。由此通过第三伺服马达的控制使液压夹持装置31’能够绕Z轴方向旋转。从而使本发明的紧凑型三轴回转变位机实现了三轴变位。
参见图5和图6，上述底座4的两端设置有伸缩架41。当需要使用变位机时，可根据需要加工的工件的大小和重量调节伸缩架41，而对地面无需特殊加固，使变位机平衡性能更好，以保证了焊接的精确度。为更好地拉出伸缩架41，并使底座4更好地固定在地面上，同时调节变位机的平衡，该伸缩架41的伸出末端设置有拉环412和具有调节螺栓413的地脚411，通过该地脚411的调节螺栓413可以调节安装高度。即可通过拉环412将伸缩架41拉出，并通过调节螺栓413调节地脚411支撑到地面，当地面不平整时亦可保证本紧凑型回转变位机稳定安装。参见图4，在本发明的另一优选实施例中，其底座4为“凹”字型，上述伸缩架41设置于“凹”字型底座两端的凸起处，以达到更好的受力平衡。优选地，支臂3和连接架211通过销轴36和转轴35连接固定。在本发明的一优选实施例中，连接架211的两侧分别设置有一转轴孔2114和连接架第一销轴孔2111、连接架第二销轴孔2112及连接架第三销轴孔2113 ;支臂3上也设有一转轴孔34和支臂第一销轴孔32及支臂第二销轴孔33 ;连接架211的转轴孔2114与支臂3上的转轴孔34相对应，并通过转轴35穿过两对应的转轴孔2114、34连接；当支臂3打开时，支臂第一销轴孔32与连接架第一销轴孔2111相对应，支臂第二销轴孔33与连接架第二销轴孔2112相对应，并分别通过销轴36穿过对应的销轴孔连接；当支臂收起时，支臂第一销轴孔32与连接架第二销轴孔2112相对应，支臂第二销轴孔33与连接架第三销轴孔2113相对应，并分别通过销轴36穿过对应的销轴孔连接。通过上述结构和连接方式，可使在使用本发明的紧凑型三轴回转变位机时，将其打开，当使用完毕后，可将其收起，从而有效地减小了变位机的体积。在本发明中，上述固定托盘31可为空心托盘或半空心托盘，当工件反面也需要焊接时，无需重新装夹，只需将工件绕着水平轴旋转，翻转到反面即可，从而实现一次装夹两面均可以焊接。所以当焊接作业时，无需更换焊接位置，焊接工人在同一处就能完成对工件任一位置的焊接工作，节省了时间，提高效率，同时降低了危险系数。在本发明的一优选实施例中，固定托盘31上设有U型凹槽，可更方便地与需加工的工件进行固定。在本发明中，上述丝杠优选为滚珠丝杠，以使固定座更好地沿滑动导轨上下移动。上述自动控制电路为设有避免干涉程序的PLC，由PLC完成对各伺服马达的自动控制，并由于PLC中设有避免干涉程序，通过向PLC输入加工工件的外形尺寸数据，在焊接翻转过程中，如果工件与地面产生干涉，变位机会自动停止转动。此外，上述紧凑型三轴回转变位机可用于焊接机器人系统中，构成具有紧凑型三轴回转变位机的，可实现任意角度翻转的焊接机器人系统。本发明在使用时，将处于收起折叠状态的支臂3放下(即放水平)，此时支臂第一销轴孔32和连接架第一销轴孔2111相对应，支臂第二销轴孔33和连接架第二销轴孔2112相对应，插上转轴35和销轴36，使支臂3不会绕着转轴转动，即完成支臂3与连接架211的固定连接；根据需要加工的工件的大小和重量调节伸缩架41，使变位机平衡；焊接作业时，第一伺服马达控制固定座2上下调节，第二伺服马达控制支臂3绕水平轴旋转，从而实现加工工件绕水平轴旋转；第三伺服马达控制固定托盘31绕竖直方向的轴旋转或控制液压夹持装置31’绕水平方向的轴旋转，从而实现加工工件绕竖直方向轴旋转；焊接工人可根据需要对工件进行任意方向的翻转作业；当焊接完成后，由于变位机可实现工件的翻转和升降，所以无需吊车即可把工件放在推车上运送。当变位机不工作时，调节伸缩架41的地脚411上的调节螺栓413，使地脚411脱离地面，然后把伸缩架推入底座中；拔掉固定支臂3和连接架211的销轴，把支臂3向上翻起，此时支臂第一销轴孔32与连接架第二销轴孔2112相对应，支臂第二销轴孔33与连接架第三销轴孔2113相对应，插上销轴36完成固定，以减少存放空间。以上详细说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，在本发明的申请范围内可以进行各种改变。尽管上文只是详细阐述了本发明的几个优选实施例，但是，所属技术领域的技术人员很清楚在实质上不脱离本发明的新颖性教导和优点的范围内，可以对例示性的实施例进行各种修改。
权利要求
1.一种紧凑型三轴回转变位机，包括机械部件和用于控制所述机械部件的自动控制电路，其特征在于， 所述机械部件包括主体、固定座、用于夹持工件并使该工件旋转的支臂和底座； 所述主体内装设有第一伺服马达、丝杠和竖向设置的具有滑块的滑动导轨，所述固定座安装在所述滑动导轨的滑块上，所述滑动导轨的滑块与所述丝杠连接，所述丝杠连接第一伺服马达； 所述固定座上装设有旋转盘和用于控制所述旋转盘旋转的第二伺服马达，所述旋转盘上设有连接架； 所述支臂通过所述连接架连接于所述旋转盘； 所述底座设置于所述主体的底部。
2.根据权利要求1所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述支臂上设置有固定托盘和用于控制所述固定托盘旋转的第三伺服马达。
3.根据权利要求2所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述第三伺服马达控制所述固定托盘绕竖直方向的轴旋转。
4.根据权利要求1所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述支臂远离连接架的部分形成弧形的第一支臂和第二支臂，且所述第一支臂和第二支臂相对侧设置有气动夹持装置。
5.根据权利要求1所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述第二伺服马达控制所述支臂绕水平轴旋转。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述底座的两端设置有伸缩架。
7.根据权利要求6所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述伸缩架的伸出末端设置有拉环和调节安装高度的地脚。
8.根据权利要求1所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述连接架的两侧分别设置有一转轴孔和连接架第一销轴孔、连接架第二销轴孔及连接架第三销轴孔； 所述支臂上也设有一转轴孔和支臂第一销轴孔及支臂第二销轴孔； 所述连接架的转轴孔与所述支臂上的转轴孔相对应，并通过转轴连接； 当支臂打开时，所述支臂第一销轴孔与所述连接架第一销轴孔相对应，所述支臂第二销轴孔与所述连接架第二销轴孔相对应，并分别通过销轴连接； 当支臂收起时，所述支臂第一销轴孔与所述连接架第二销轴孔相对应，所述支臂第二销轴孔与所述连接架第三销轴孔相对应，并分别通过销轴连接。
9.根据权利要求2所述的紧凑型三轴回转变位机，其特征在于，所述固定托盘为空心托盘或半空心托盘，且所述固定托盘上设有U型凹槽； 所述丝杠为滚珠丝杠； 所述自动控制电路为设有避免干涉程序的PLC。
10.一种焊接机器人系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一权利要求所述的紧凑型三轴回转变位机。
全文摘要
本发明涉及一种紧凑型三轴回转变位机。该紧凑型三轴回转变位机包括机械部件和用于控制机械部件的自动控制电路，机械部件包括主体、固定座、用于夹持工件并使该工件旋转的支臂和底座；主体内装设有第一伺服马达、丝杠和具有滑块的滑动导轨，固定座连接于滑动导轨的滑块，滑动导轨与丝杠连接，丝杠连接于第一伺服马达；固定座上装设有旋转盘和用于控制旋转盘旋转的第二伺服马达，旋转盘上设有连接架；支臂通过连接架连接于旋转盘；底座设置于主体的底部。本发明的紧凑型三轴回转变位机具有体积小，可实现任意角度的翻转，提高了焊接效率，降低了生产成本及焊接能耗，并提高了厂房的空间利用率。
文档编号B23K37/047GK103143974SQ201310085209
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者田村修二 申请人:太仓旭莱自动化机械有限公司