一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，属于自动化控制【技术领域】。它解决了现有机器人焊枪头不能摆动，焊枪头的运动受到一定的限制，无法实现复杂工装的焊接问题。本枪头摆动机构的焊枪头尾部与送丝管连接，送丝管底部装于摆杆一端，摆杆另一端分别与芯轴底部、丝杆的螺杆底部铰链，丝杆顶端设有由伺服电机控制的连接机构。本焊接机器人的枪头摆动机构具有摆动半径小能自由伸入到工装内部焊接、焊枪头自由度较大可消除焊接死角等优点。
【专利说明】一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于自动化控制【技术领域】，涉及一种直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构。
【背景技术】
[0002]焊接机器人主要用于代替人工进行焊接工作。目前比较常见的焊接机器人有直角坐标系机器人和关节式机器人。关节式焊接机器人的焊枪头摆动主要靠关节来实现，由于关节与焊枪头的距离较远，摆动半径较大，无法伸入到空间较小且复杂的工装内部，存在一些焊接死角。关节式焊接机器人由于结构复杂、造价成本高，很难在量大面广的中小企业中推广。目前市场上推出了价廉的直角坐标系焊接机器人，如:中国专利文献CN 103111777A中公布了直角坐标系焊接机器人装置，焊枪头在旋转电机的驱动下来回转动，不能摆动，焊枪头的运动受到一定的限制，无法实现复杂工装的焊接。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种自由摆动且摆动半径较小的焊接机器人的枪头摆动机构。
[0004]本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:焊枪头的尾部与送丝管连接，送丝管底部装于摆杆一端，摆杆另一端分别与芯轴底部、丝杆的螺杆底部铰链，丝杆顶端设有由伺服电机控制的连接机构。
[0005]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，芯轴底部制有凹槽，凹槽两边的叉部各制有一铰链轴孔，摆杆上部制有凹槽，两边叉部各设有一轴孔，丝杆的螺杆底部制有轴孔，销轴装于芯轴的铰链轴孔和摆杆的轴孔内，另一销轴装于摆杆的轴孔和丝杆的轴孔内。
[0006]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，销轴套有两个轴套，分别位于芯轴的两铰链轴孔内侧、摆杆的两轴孔外侧。
[0007]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，摆杆底部制有抱夹结构，送丝管底部套有绝缘套，装于摆杆的抱夹结构内。
[0008]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，连接机构由法兰、两个推力球轴承、电机座、螺母座、轴承座和伺服电机构成，电机座通过法兰固装于芯轴顶端；两推力球轴承、螺母座和轴承座装于电机座内腔，螺母座与电机座间隙配合，丝杆的螺母装于螺母座内，螺杆穿过一推力球轴承、法兰，伺服电机安装于电机座顶端，输出轴穿过轴承座、另一推力球轴承与螺母座固连。
[0009]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，推力球轴承与螺母座之间设有调整垫，也套于丝杆的螺杆上。
[0010]在上述的应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构中，芯轴设有两个内腔，送丝管穿入芯轴的内腔，丝杆的螺杆穿入芯轴的另一内腔。[0011]与现有技术相比，本焊接机器人的枪头摆动机构具有以下的优点:
[0012]1、焊枪头摆动轴设在芯轴底端，摆动半径小，能自由伸入到工装内部焊接。
[0013]2、焊枪头可实现上下各45°摆动，焊枪头自由度较大，可消除焊接死角，使用性能提闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是直角坐标系焊接机器人结构示意图。
[0015]图2是本焊接机器人的枪头摆动机构立体结构示意图。
[0016]图3是本焊接机器人的枪头摆动机构的剖视图。
[0017]图4是本焊接机器人的枪头摆动机构的爆炸图。
[0018]图中，焊枪头1、送丝管2、绝缘套3、摆杆4、摆杆轴孔4.1、摆杆轴孔4.2、销轴5、销轴6、轴套7、丝杆8、法兰9、推力球轴承10、调整垫11、芯轴12、芯轴内腔12.1、芯轴内腔12.2、电机座13、螺母座14、推力球轴承15、轴承座16、伺服电机17、滑块18、Y轴19、Z轴20、X 轴 21。
【具体实施方式】:
[0019]以下是本实用新型的具体实施例，结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0020]如图1焊接机器人的直角坐标由X轴21、Y轴19和Z轴20构成，Y轴19设有滑块18，枪管总成固定于该滑块18。
[0021]如图2、图3和图4所示，枪管总成的芯轴12设有两个内腔12.1、12.2，其中内腔12.1较大，供送丝管2穿入，内腔12.2较小，供丝杆8的螺杆穿入，螺杆底部制有轴孔。芯轴12底部制有凹槽，凹槽可放置摆杆4的上部，凹槽两边的叉部各制有铰链轴孔。摆杆4上部设有供丝杆8的螺杆底部放置的凹槽，两边叉部各设有轴孔，分别为轴孔4.1、轴孔4.2，销轴5分别穿过芯轴12 —边的铰链轴孔、轴套7、摆杆轴孔4.1、另一轴套7、芯轴12另一边的铰链轴孔，将摆杆4与芯轴12铰链。销轴6穿过摆杆轴孔4.2和丝杆8的螺杆底部轴孔，将摆杆4与丝杆8铰链。轴套7 —般由尼龙制成，可减少摆杆4与芯轴12相对活动时的摩擦力，两者之间不容易磨损。摆杆4底部设有抱夹结构，送丝管2从芯轴12上部侧面穿入内腔12.1，从芯轴12底部凹槽处穿出，送丝管2底部套有绝缘套3再安装于摆杆4的抱夹结构内，送丝管2穿出摆杆4部位与焊枪头1的尾部连接。绝缘套3的作用是阻止电焊机的低压、大电流传到机器人上，从而保护机器人运动副的部件、零件和所有电器、系统。
[0022]丝杆8顶端设有由伺服电机17控制的连接机构，具体结构如下:法兰9通过螺钉固定在芯轴12顶端，电机座13通过螺钉固定在法兰9另一侧，伺服电机17固定在电机座13的顶端。电机座13内腔从下到上依次装有推力球轴承10、调整垫11、螺母座14、推力球轴承15、轴承座16，法兰9和伺服电机17将上述几个部件封装于电机座13内腔，螺母座14与电机座13内腔间隙配合，可在电机座13内腔转动。丝杆8的螺母装配于螺母座14内，螺杆分别穿过调整垫11、推力球轴承10、法兰9后再穿入芯轴内腔12.2。伺服电机17的输出轴穿过轴承座16、推力球轴承15与螺母座14固定连接。调整垫11可以由多个垫块组成，也可以是厚度合适的一整块，其作用是消除丝杆8螺母与法兰9之间的间隙，控制丝杆8的伸缩长度，提高焊枪头1摆动精度。丝杆8的螺杆由于较长，其螺纹段只在上部较短的一段，在实际生产中，可将螺杆分段处理后再焊接成一整体。
[0023]工作原理:伺服电机17正反转动，输出轴带动螺母座14转动，由于螺母座14与电机座13间隙配合，与丝杆8的螺母紧配合，电机座14与芯轴12固定，在两个推力球轴承10,15支承下，螺母座14带动丝杆8的螺母并驱动丝杆8在芯轴内腔12.2作伸缩运动，带动摆杆4底部绕销轴5摆动，焊枪头1实现上下各45°摆动，大大提高了焊枪头1的灵活性。另外，焊枪头1是绕销轴5摆动，芯轴12保持不动，摆动半径较小，可将焊枪头1伸入工装后再摆动作业，适合结构复杂的工装环境。
[0024]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0025]尽管本文较多地使用了焊枪头1、送丝管2、绝缘套3、摆杆4、摆杆轴孔4.1、摆杆轴孔4.2、销轴5、销轴6、轴套7、丝杆8、法兰9、推力球轴承10、调整垫11、芯轴12、芯轴内腔12.1、芯轴内腔12.2、电机座13、螺母座14、推力球轴承15、轴承座16、伺服电机17、滑块18、Y轴19、Z轴20、X轴21等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【权利要求】
1.一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其焊枪头(1)的尾部与送丝管(2)连接，其特征在于送丝管(2)底部装于摆杆(4) 一端，摆杆(4)另一端分别与芯轴(27)底部、丝杆(8)的螺杆底部铰链，丝杆(8)顶端设有由伺服电机(17)控制的连接机构。
2.根据权利要求1所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于芯轴(12)底部制有凹槽，凹槽两边的叉部各制有铰链轴孔，摆杆(4)上部制有凹槽，两边叉部分别设轴孔(4.1)和轴孔(4.2)，丝杆(8)的螺杆底部制有轴孔，销轴(5)装于芯轴(12)的铰链轴孔和摆杆(4)的轴孔(4.1)内，销轴(6)装于摆杆(4)的轴孔(4.2)和丝杆(8)的轴孔内。
3.根据权利要求2所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于销轴(5)套有两个轴套(7)，分别位于芯轴(12)的两铰链轴孔内侧、摆杆(4)的两轴孔(4.1)外侧。
4.根据权利要求3所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于摆杆(4)底部制有抱夹结构，送丝管(2)底部套有绝缘套(3)，装于摆杆(4)的抱夹结构内。
5.根据权利要求1或4所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于连接机构由法兰(9 )、推力球轴承(10 )、电机座(13 )、螺母座(14)、推力球轴承(15 )、轴承座(16 )和伺服电机(17 )构成，电机座(13)通过法兰(9 )固装于芯轴(12 )顶端；推力球轴承(10)、螺母座(14)、推力球轴承(15)和轴承座(16)装于电机座(13)内腔，螺母座(14)与电机座(13)间隙配合，丝杆(8)的螺母装于螺母座(14)内，螺杆穿过推力球轴承(10)、法兰(9)，伺服电机(17)安装于电机座(13)顶端，输出轴穿过轴承座(16)、推力球轴承(15)与螺母座(14)固连。
6.根据权利要求5所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于推力球轴承(10)与螺母座(14)之间设有调整垫(11)，也套于丝杆(8)的螺杆上。
7.根据权利要求6所述一种应用于直角坐标系焊接机器人的枪头摆动机构，其特征在于芯轴(12)设有两个内腔，送丝管(2)穿入芯轴(12)的内腔(12.1)，丝杆(8)的螺杆穿入芯轴(12)的内腔(12.2)。
【文档编号】B23K37/02GK203509402SQ201320659352
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】阮吉桃 申请人:台州吉宇工业机器人科技有限公司