一种五轴联动数控机械手焊接机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接设备技术，尤其是一种五轴联动数控机械手焊接机。
【背景技术】
[0002]五金零件加工过程常需对其进行焊接加工，由于五金零件的多样性、不规则性，传统的焊接工艺大多由人工完成。手工操作虽然简单，但对操作者技能要求较高，且焊缝部位常出现表面凸起，后期工作量大，效率也低。现有技术中设计的多轴数控系列焊接装置，主要应用于对圆柱表面、平面、点位的焊接，对复杂批量工件、多曲面形状的焊接加工尚少。如专利公开号为CN102091851A，设计的一种三轴联动数控焊接机，机架设有三轴驱动机构，三轴驱动机构上安装焊枪，并根据接收到的控制指令驱动焊枪至指定位置，沿X轴、Y轴、Z轴独立运动的驱动机构，使焊枪实现三维方向上的移动。又如专利专利公开号为CN103962761A，提供的一种快装式数控双头三维曲线焊接机，包括一个用来连接管类或者棒类零件的三爪或四爪卡盘，至少一个焊接支架，焊接支架的下端连接有焊接头，三爪卡盘的上端连接有回转装置，回转装置与所述焊接支架之间通过横向运动梁连接，回转装置上方连接有提升装置；焊接支架与所述横向运动梁之间为滚动配合，横向运动梁上设置有控制所述焊接支架运动的横向运动驱动装置；提升装置的输出端设置有控制焊接丝方向的角度调整机构；该装置主要是安装在管类零件上，针对两个管类或者棒类零件连接所形成的相贯线焊接。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决形状各异、焊面复杂的五金零件焊接问题，提供一种结构设计合理，一次性装夹多个工件，一次焊接完成的五轴数控机械手焊接机。
[0004]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手和接焊枪；对应于焊枪工作部位设有工件旋转台。
[0005]本技术方案配合工作台(即固定式机架)通过X轴、Y轴、Z轴的直线驱动模组，以及C轴旋转机构、A轴旋转机构和工件夹具旋转台共同实现工作任务。其中，Y轴所在模组建立在Z轴所在模组的基础上，Z轴模组建立在X轴所在模组的基础上，X轴设置在机架上，C轴旋转机构设置在Y轴所在模组的基础上，A轴旋转机构设置在C轴旋转机构的基础上。焊枪安装在A轴上设置的夹紧器下方，以A轴为中心旋转，对焊接部位进行作业。
[0006]作为优选，Z轴置于直立架中，直立架的下端设有X轴滑块，X轴置于Y轴模组中，Y轴模组上设有与滑块配合的X轴导轨。
[0007]作为优选，所述的Y轴模组中设有驱动丝杆，直立架中底端设有与驱动丝杆配合的驱动螺母。
[0008]作为优选，所述的直立架顶端设有伺服电机，所述伺服电机通过同步带驱动设置在直立架中的驱动丝杆。
[0009]作为优选，所述的水平横架为空心管结构，水平横架内设有Y轴模组内导轨，伸缩架上设有与所述Y轴模组内导轨配合的Y轴模组内滑块。
[0010]作为优选，所述的Y轴模组中的水平横架一端下方设有伺服电机，该伺服电机与伸缩架尾端的驱动丝杆配合。
[0011]作为优选，所述的Y轴模组水平横架下方还设有Y轴伺服电机，Z轴伺服电机通过Z轴同步带与直立架中的丝杆驱动Z轴移动。Y轴模组成水平建立在Z轴的基础上。
[0012]作为优选，所述的A轴垂直于C轴，与X轴平行，A轴旋转式机械手提供了焊枪以A轴为旋转中心的旋转动作。
[0013]本发明的有效效果是:通过在焊枪活动范围内一次性装夹多个工件，一次性完成多个工件的焊接工作；由五轴数控机械手的联动结构，能对复杂曲面进行焊接，灵活性高，并能确保焊接质量；能相对于曲面作任意旋转的焊接运动，使焊嘴保持相对于曲面的前倾角度，获得良好的焊接效果；可实现自动化作业，降低操作人员劳动强度，且适用范围广、安全性好。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一种立体结构示意图。
[0015]图2是本发明的一种主视结构示意图。
[0016]图3是本发明图2的俯视结构示意图。
[0017]图中:1.X轴同步带，2.X轴伺服电机，3.滑块，4.导轨，5.直立架，6.Z轴伺服电机，7.Z轴同步带，8.Y轴模组，9.Y轴伺服电机，10.C轴伺服电机，11.A轴同步带，12.焊枪，13.工件，14.工件旋转台，15.工件机架，16.焊枪机架，17.Z轴滑块，18.Z轴导轨，19.Y轴同步带，20.Y轴伺服电机，21.Y轴模组内导轨，22.Y轴模组内滑块，23.伸缩架，24.旋转式机械手。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0019]本实施例一种五轴联动数控机械手焊接机，参见图1至图3，设有两个机架，一是焊枪机架16，二是工件机架15，X、Y、Z、A、C五轴均通过各自的模组驱动机构来完成。
[0020]在焊枪机架16上先设置水平布置的X轴模组驱动机构，X轴模组驱动机构包括水平布置的驱动丝杆，驱动丝杆由X轴伺服电机2经X轴同步带I实现位移。与X轴垂直的Z轴模组驱动机构，底端设有与X轴上的驱动丝杆配合的螺母，并在配合面上通过X轴滑块
3、X轴导轨4进行移动导向。
[0021]在Z轴上，Z轴模组驱动机构顶部装有Z轴伺服电机6，Z轴伺服电机6通过Z轴同步带7带动其内的驱动丝杆。Z轴模组驱动机构一侧装有导轨面，导轨面上设有Z轴导轨18，该导轨面上设置能沿Z轴上下移动的Y轴模组8，Y轴模组8中包括水平横架，水平横架的端部设有与Z轴导轨18配合的Z轴滑块17。水平横架为空心管结构，并在其一端沿Y轴向设置能伸缩的伸缩架。具体地，水平横架内部设有Y轴模组内导轨21。Y轴模组8设有驱动螺母的Y轴伺服电机20，Y轴伺服电机20与伸缩架尾端连接的驱动丝杆配合。Y轴模组8中的水平横架下方设有伺服电机9，通过Y轴同步带19驱动丝杆作旋转动作。
[0022]伸缩架上设有与Y轴模组内导轨21配合的Y轴模组内滑块22。伸缩架端部连接一个具有垂直方向C轴，焊接头顶端设有C轴伺服电机10，C轴伺服电机10提供C轴驱动机构以C轴为中心旋转，C轴旋转角度达正负180度。C轴下端设有通过A轴旋转机构连接的焊枪12，A轴旋转角度为正负90度。A轴与C轴垂直，A轴旋转机构设有伺服电机，通过A轴同步带11带动A轴旋转机构内的夹枪轴头旋转。
[0023]在对应于焊枪工作部位安装工件旋转台14，根据整体装置的设计参数设定工件旋转台14的大小，用来固定多个工件13。
[0024]本装置将五轴联动数控系统的控制器设置在机架16上，并配设显示屏，操作直观。应用在氩弧焊接工艺上，焊接过程中，自动加丝，焊接后工件表面平整光华，焊接质量可靠，焊后清渣处理量小。
[0025]上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、方法均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组(8)，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架(23)，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手(24)和接焊枪(12);对应于焊枪工作部位设有工件旋转台(14)。
2.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Z轴置于直立架(5)中，直立架的下端设有X轴滑块(3)，X轴置于Y轴模组(8)中，Y轴模组上设有与滑块配合的X轴导轨(4 )。
3.根据权利要求2所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)中设有驱动丝杆，直立架(5)中底端设有与驱动丝杆配合的驱动螺母。
4.根据权利要求3所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的直立架(5)顶端设有伺服电机，所述伺服电机通过同步带驱动设置在直立架中的驱动丝杆。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的水平横架为空心管结构，水平横架内设有Y轴模组内导轨(21)，伸缩架上设有与所述Y轴模组内导轨配合的Y轴模组内滑块(22 )。
6.根据权利要求5所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)中的水平横架一端下方设有伺服电机，该伺服电机与伸缩架尾端的驱动丝杆配合。
7.根据权利要求5所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)水平横架下方还设有Y轴伺服电机(9)，Z轴伺服电机(6)通过Z轴同步带(7)与直立架(5 )中的丝杆驱动Z轴移动。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的A轴垂直于C轴，与X轴平行，A轴旋转式机械手(24)提供了焊枪(12)以A轴为旋转中心的旋转动作。
【专利摘要】本发明涉及一种五轴联动数控机械手焊接机，为了解决形状各异、焊面复杂的五金零件焊接问题，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手和接焊枪；对应于焊枪工作部位设有工件旋转台。能一次性完成多个工件的焊接工作，对复杂曲面进行焊接，具有良好的焊接效果。
【IPC分类】B23K37-02
【公开号】CN104816112
【申请号】CN201510136430
【发明人】於正华
【申请人】於正华
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月27日