水平关节式焊接机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，具体是一种水平关节式焊接机器人。

背景技术：

目前市面上常见的有几款产品都是典型的平面关节机械手：大臂回转，小臂回转，手腕回转，手腕升降加焊枪角度调整，或是没有焊枪角度调整功能。焊枪角度调整一般是由电机或是减速机末端直接带动焊枪摆动实现。这种结构缺点是：1、电机距离焊枪距离太近弧焊容易对控制和反馈信号造成干扰导致系统运行不稳定。2、电机安装于手腕的端部，由于手腕的回转，很容易造成电气连接的线缆因为折断形成开路，从而导致控制失效的故障。3、调整焊枪角度电机距离焊接的工作区域最近，在焊接应用时会因为空间有限的情况对机械的运动产生干涉。4、由于焊接的飞溅容易落到电气连接器件上，清理不及时或是注意不到的角落里，容易造成电气故障。5、现有水平关节式机械手设置发条平衡机构由钢丝连接立轴的下端，高温的焊渣容易把钢丝弄断，导致平衡机构失效，或者是干脆没有平衡装置，导致机械手功耗过高，传动部件磨损加大。6、现有机械手示教方式一般采用操作手柄控制机械手姿态和位置，对于普通低学历的工人来说是一件很费脑筋的事。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供了一种水平关节式焊接机器人，这种机器人结构简单，价位低，性能可靠，易于操作。

实现本发明目的的技术方案是：

一种水平关节式焊接机器人，包括底座、设置在底座上的机械手和与机械手连接的平衡机构，与现有技术不同的是：

机械手由两条或两条以上在水平面内依次连接的大悬臂、小悬臂和设置在垂直平面内的立臂组成，底座上设置有竖轴作为机械手回转中心，大悬臂由电机带动其绕竖轴在水平面内旋转，小臂以大臂上的一个点作为旋转中心，由电机带动在水平面内旋转；

在小悬臂的外端部垂直平面内设置有可上、下运动的空心立轴，空心立轴上固定有滑轨导向装置；

在上、下运动空心立轴内部设置腕部回转空心立轴，实现机械手腕部在水平面回转，腕部回转空心立轴内设置旋转立轴，通过传动转换，由水平面旋转运动转换成垂直平面转动；

在腕部回转空心立轴底部设置支撑运动转换箱体。

所述机械手内各轴设置有电磁离合器，机械手可根据需要脱开电机的被动阻力，直接推动机械手决定其姿态和位置；或闭合离合器由电机动力带动机械手运动。

所述机械手内设置有重力平衡发条机构，发条一端固定于机械手上，另一端通过齿轮传动啮合到上下运动的立轴上，实现立轴上下运动时发条的弹性势能和立轴组件重力势能不断相互转换。

所述立臂为两条或两条以上，立臂可并列连接，也可设置成其中一根立臂穿过另一根立臂交叉连接的空心结构。

本发明相比现有技术优点是：

1.结构简单，操作容易，操作者只需要脱开电机阻力，用手移动机械手的姿态和位置到想要的地方即可，降低示教难度，普通工人操作机械手就像把着小朋友的手写字一样简单。

2.机械手相比人工焊接质量稳定，机械手由高性能电脑控制，焊接速度均匀，焊缝成型美观，不会漏焊，提高焊接质量和成品率。

3.有效保护焊接工人身心健康，机械手自动焊接由电脑控制，无需工人时刻观察焊接熔池的情况，远离焊接弧光和惰性保护气体，降低劳动强度，改善工作环境。

4.降低能耗减小传动件的磨损，机械手立臂做上升移动能耗大，做下降移动时速度过快不利于电脑对机械手准确位置控制。设置的发条机构可在机械手立臂上升时释放弹性势能，利于上升运动；下降时重力势能又转换成发条的弹性势能存储起来，这个能量循环系统大大减小了能耗，由于传动力是处于相对平衡的，传动件的磨损也大大降低。

5.运动方式更灵活、范围更广机械结构更紧凑，采用电机和反馈装置远离执行末端的设计方案，使得末端只有纯机械上的传动连接，无需考虑电气线缆的布置，机械可实现360度以上无障碍旋转，线缆远离执行末端复杂电磁干扰环境，末端没有电机只有传动轴和运动转换箱体，机械手可以在狭小空间灵活运动。

附图说明

图1为本发明机器人的结构示意图；

图2为腕部旋转电机和末端旋转电机的结构示意图；

图3为平衡机构的结构示意图；

图4为图3的左视图。

具体实施方式

参照图1，本发明一种水平关节式焊接机器人，底座101上设置有机械手旋转中心的立轴103，由法兰102连接在一起，太阳轮108置于立轴103的顶部，大臂201通过两个轴承105、106与立轴103连接组成一个旋转副。电机116通过减速器117连接到大臂201上，减速器输入端与离合器115连接，第一离合器衔铁114安装于齿轮轴112上，月亮轮110安装于齿轮轴上与太阳轮108啮合。小臂207与小臂旋转中心轴206无滑动紧配连接通过轴承205连接到小臂207上组成一个以小臂旋转中心轴206为旋转中心轴的旋转副，小臂旋转中心轴206顶部连接被动轮208，电机202通过减速器203连接到大臂201上，减速器203的输出端与离合器204连接，第二离合器衔铁209与齿轮轴211连接，小臂主动轮与齿轮轴连接并啮合到被动轮208上，电机314固定在升降电机座312上，升降机电座312固定在方头309上，方头309通过螺丝固定到小臂207上，电磁离合器313安装在电机314离合器上，衔铁311安装在升降齿轮轴310上，升降齿轮308通过键连接到升降齿轮轴310上并啮合到带齿条的升降立轴315上，升降立轴315通过直线滑轨306固定在方头309上，伞齿301固定在弹力平衡轴303上，齿轮302通过键与轴303相连并把发条弹力啮合到升降齿条315上。

参照图2，电机401输出轴装有齿轮404啮合腕部转动齿轮402，腕部转动轴407上装有腕部转动齿轮402，腕部转动轴底端装有连接运动转换箱409的法兰408，电机502输出轴上装有齿轮504，末端旋转动力轴505上装有齿轮503并且与齿轮504啮合，末端旋转动力轴505底端装有弧伞齿506并且与弧伞齿507啮合，弧伞齿507带动末端旋转轴508，连接件509将焊枪510固定在末端旋转轴508上。

参照图3-4，发条弹簧704一端通过螺丝703固定在齿盘705上另一端固定在轴702上，轴702固定在底板706上，底板固定在小臂207上，传动齿轮701与齿盘705啮合，通过轴707将弹力传到伞齿708上，伞齿708与伞齿301啮合。

技术特征：

技术总结
一种水平关节式焊接机器人，包括底座、设置在底座上的机械手和与机械手连接的平衡机构，其特征是：机械手由两条或两条以上在水平面内依次连接的大悬臂、小悬臂和设置在垂直平面内的立臂组成，底座上设置有竖轴作为机械手回转中心，大悬臂由电机带动其绕竖轴在水平面内旋转，小臂以大臂上的一个点作为旋转中心，由电机带动在水平面内旋转；这种机器人结构简单，价位低，性能可靠，易于操作。

技术研发人员：吴卓谕
受保护的技术使用者：桂林大友科技有限公司
技术研发日：2017.04.28
技术公布日：2018.11.13