2互相平行，因滑轨与滑块之间只有沿滑轨方向上一个移动自由度，在结构上使升降臂19的升降方向与所述的X移动机的移动方向互相垂直，和所述的Y移动机构的移动方向也互相垂直；在安装滑轨21和滑轨22的升降臂19的对面，齿条17通过螺钉组18固定在升降臂19上；此处升降机构的减速器采用涡轮蜗杆减速器27使其具有自锁功能，在涡轮蜗杆减速器27输出轴上安装齿轮轴26，并同时将涡轮蜗杆减速器27，将齿轮轴26安装在YZ连接块上；齿轮轴26与齿条17为啮合传动，当电机28发出旋转动作时，通过齿轮轴26与齿条17的啮合传动，带动升降臂19做升降运动，从而使安装在升降臂19下方的U旋转机构一起做升降运动，以及安装在U旋转机构下的V旋转机构一起运动。
[0035]图2、图5、图6、图7所示的Y移动机构，在龙门架的横梁49上安装滑轨30和滑轨36，并使滑轨30和滑轨36互相平行，并在滑轨30上设置有滑块32和滑块34，在滑轨36上设置有滑块38和滑块40 ;同时在横梁49上通过螺钉组43将齿条42在横梁49上，齿条42的纵向与滑轨的方向相互平行；YZ连接块29通过螺钉组29、螺钉组41、螺钉组35和螺钉组33固定在滑块28、滑块40、滑块34和滑块32上，Y方向上的电机支架44通过螺钉组45安装在YZ连接块29上，在支架44上安装减速器47，在减速器47输出轴上安装有齿轮48，齿轮48和齿条42相互啮合；当电机发出旋转动作时，通过齿条42和齿轮48的啮合传动，使安装在滑块32、滑块34、滑块38和滑块40以及YZ连接块29 —起沿着滑轨方向移动，从而带动安装在YZ连接块29上的Z移动机构一起运动，即而使串联在升降臂19下的U旋转机构和V旋转机构一起运动。
[0036]图2、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示的X移动机构，其中由支腿I 52、支腿II 53和横梁49构成龙门架，形成主体框架；在地面铺设并采取适当方法将垫钢145和垫钢146固定在地面上，使垫钢145和垫钢146基本平行。根据实际情况，在垫钢145和垫钢146上面间隔均匀安装多组调整垫块144，在多组调整垫块144上面设置有钢轨60和钢轨99，钢轨60和钢轨9也可以根据X移动机构的行程长度米取多段铺设。
[0037]下面就一组调整垫块144处的调整结构进行叙述，螺栓124、螺栓131、螺栓136和螺栓143将多组调整垫块144固定垫钢145和垫钢146上表面，压片126、压片129、压片138和压片141在如图所示靠近钢轨处开有豁槽，通过安装在调整垫块144上的螺栓125、螺栓130、螺栓137和螺栓142分别将压片126、压片129、压片138和压片141压住钢轨，使钢轨可以向下移动，在压片126、压片129、压片138和压片141的豁槽相对应位置的钢轨处加工有螺纹，可以通过螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135将钢轨顶起，当螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135顶起的高度不同时，就可以实现钢轨的姿态调整，螺栓132、螺栓133、螺栓134和螺栓135放在相应压片的豁槽内，可以避免压片126、压片129、压片138和压片141分别相对螺栓125、螺栓130、螺栓137和螺栓142的轴心转动，而无法压住钢轨，螺栓127、螺栓128、螺栓139和螺栓140通过安装在调整垫块144上加工的螺纹处拧入并顶向钢轨，使其可以左右移动；从而在垫钢145和垫钢146基本安装平行的情况下，通过多组间隔均匀分布的调整垫块144的调整使垫钢145上的钢轨60和垫钢145上的钢轨99在水平面内互相平行。当为多段钢轨连接时，连接处最好在调整垫块144的中间位置。
[0038]图2、图10和图11所示的支腿52处的结构，采用三角形结构，其具有稳定性好和重心低的优点；在支腿53下面安装有小轴105、小轴108、小轴102、小轴111、小轴114、小轴119、小轴117和小轴123，并在小轴105、小轴108、小轴102、小轴111、小轴114、小轴119、小轴117和小轴123上分别安装有轴承103、轴承106、轴承100、轴承109、轴承112、轴承118、轴承115、轴承121，并用分别用小圆螺母104、小圆螺母107、小圆螺母101、小圆螺母110、小圆螺母113、小圆螺母119、小圆螺母116、小圆螺母120将轴承轴向固定；其中轴承103和轴承106、轴承100和轴承109、轴承112和轴承118、轴承121和轴承115分别形成四组对钢轨99两侧的夹持；在支腿53上安装有行走轴89和行走轴91，并在行走轴89上安装行走轮90，行走轮90可以绕行走轴89转动，在行走轴91上安装行走轮92，行走轮92可以绕行走轴91转动；同时在龙门架自身重力作用下，使龙门架可以在钢轨上移动，而不至于脱离钢轨；在支腿53上安装支架95，在支架95上安装减速器94，并在减速器94输出轴上安装齿轮97，钢轨99上安装齿条98，齿轮97和齿条98为啮合传动。
[0039]图2、图8和图9所示的支腿52处的结构，采用三角形结构，其具有稳定性好和重心低的优点；在支腿52下面安装有小轴65、小轴68、小轴71、小轴74、小轴79、小轴82、小轴85、小轴88，并在小轴65、小轴68、小轴71、小轴74、小轴79、小轴82、小轴85、小轴88上分别安装有轴承63、轴承66、轴承69、轴承72、轴承77、轴承80、轴承83、轴承86，并分别用小园螺母64、小园螺母67、小园螺母69、小园螺母73、小园螺母78、小园螺母81、小园螺母
84、小园螺母87将轴承轴向固定；其中轴承63和轴承66、轴承72和轴承69、轴承77和轴承80、轴承86和轴承83分别形成四组对钢轨60两侧的夹持；在支腿52上安装有行走轴75和行走轴61，并在行走轴61上安装行走轮62，行走轮62可以绕行走轴61转动，在行走轴75上安装行走轮76，行走轮76可以绕行走轴75转动；同时在龙门架自身重力作用下，使龙门架可以在钢轨上移动，而不至于脱离钢轨；在支腿52上安装支架56，在支架56上安装减速器55，并在减速器55输出轴上安装齿轮58，钢轨60上安装齿条59，齿轮58和齿条59为啮合传动。
[0040]支腿52和支腿53两边安装的电机、减速器、齿轮和齿条相同，即支腿52处的结构和支腿53处的结构在横梁中间面上为对称结构，因为减速比相同，当电机93和电机54同时输出旋转运动时，推动龙门架沿着刚轨移动；当支腿52和支腿53之间的距离比较大时，采用双边驱动，当支腿52和支腿53之间的距离比较小时，可以采用单边驱动；X移动关节即使采用双边驱动，其仍为一个移动自由度。
【主权项】
1.多功能五轴龙门式焊接一体机器人，第一立柱(202)、第二立柱(210)分别通过第一 X移动关节(201)、第二 X移动关节(211)安装在第一钢轨(213)与第二钢轨(214)上，横梁(206)安装在第一立柱(202)与第二立柱(210)之间，移动臂(212)通过Y移动关节(205)安装于横梁(206)上，升降臂(204)通过Z移动关节(203)安装在移动臂(212)上，其特征在于:在所述升降臂(204)的端部设置有U旋转机构(207)，U旋转机构(207)的端部设置有V旋转机构(208)，V旋转机构(208)的端部连接有焊具或割具(209);所述U旋转机构(207)包括安装在升降臂端部的U支架(16)、安装在U支架(16)上的U关节电机(14)、与U关节电机(14)输出端连接的U关节减速器(13)、套装在U关节减速器(13)输出端的第一齿轮(9)和与第一齿轮(9)啮合的第二齿轮(10)，且所述第二齿轮(10)套装在第二齿轮轴上，第二齿轮轴安装在U支架(16)上；所述V旋转机构(208)包括与第二齿轮(10)端面固连的V支架(8)、安装在V支架⑶上的V关节电机(6)、与V关节电机(6)的输出端连接的V关节减速器(7)、套装在V关节减速器(7)输出端上的齿轮III (5)、与齿轮111(5)啮合的齿轮II (4)和与齿轮II (4)啮合的齿轮I (3)，齿轮11(4)和齿轮I (3)分别安装在对应的齿轮轴上且所述齿轮轴安装在V支架(8)上，齿轮I (3)的端面固连有夹枪器(2)，夹枪器(2)的端部固连有焊具或割具(209)。
【专利摘要】本发明提供一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人，第一立柱、第二立柱分别通过第一X移动关节、第二X移动关节安装在第一钢轨与第二钢轨上，横梁安装在第一立柱与第二立柱之间，移动臂通过Y移动关节安装于横梁上，升降臂通过Z移动关节安装在移动臂上，在所述升降臂的端部设置有U旋转机构，U旋转机构的端部设置有V旋转机构，V旋转机构的端部连接有焊具或割具。本发明可适应大型球冠、曲面板、压力容器、锥体、筒体等的各种空间切割以及两金属三维空间连接处的多层多道的焊接。
【IPC分类】B25J9/08, B23K37/02
【公开号】CN105149831
【申请号】CN201510556470
【发明人】刘涛, 杜宏旺, 赵亚楠, 田红岩, 康俊峰, 谢振平, 孙家诚, 李生保
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月2日