一种六轴五联动焊接装置的制造方法
【专利摘要】本发明的六轴五联动焊接装置，包括底盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、R轴运动机构、W轴运动机构、V轴运动机构以及工件夹紧机构，通过Y轴横梁沿X轴横梁方向上的运动、Z轴竖梁在Y轴方向上的运动以及Z轴竖梁的升降运动，实现了焊枪沿X轴、Y轴和Y轴的三维运动。通过R轴电机的驱动，实现了焊枪的旋转。通过W轴电机的驱使，实现了工件的旋转运动，通过手轮对蜗轮减速机的调节，可驱使工件进行俯仰运动。这样，通过手轮手动调节好旋转法兰上工件的俯仰角度后，通过对X轴、Y轴、Z轴、R轴和W轴的联动控制，实现五轴联动，可在待焊接的工件上焊接出标准的“船形焊”，保证了焊接处的焊接强度。
【专利说明】
一种六轴五联动焊接装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种六轴五联动焊接装置，更具体的说，尤其涉及一种可在工件的焊缝上焊接出“船形焊”的六轴五联动焊接装置。
【背景技术】
[0002]焊接是机械制造工业的基本生产手段之一，提高焊接质量的稳定性和可靠性是至关重要的。基于当前我国经济和技术的原因，现在的焊接生产作业基本还是手工操作，采用手工操作，焊接工作量大，焊接生产效率低，工件质量波动大;而且工作环境恶劣，劳动条件差，劳动强度高。焊接过程中产生的电弧，噪音，以及烟尘，直接危害工人的身体健康。特别是近年来，我国人口红利逐渐消失，技术工人出现巨大的断层并普遍存在年轻工人技术技能低下，难于管理，并且在工业企业内部大力推行健康安全环保的管理理念，改善工人的焊接环境，提高焊接工作的质量和效率，降低能耗非常迫切的。
[0003]采用自动焊接技术，是改变上述状况的唯一途径，工业机器人作为人类机体的外延，他能够大大提高生产工人的操作环境质量，并且能极大地提高生产质量和生产效率，是代替人工进行焊接操作的最佳自动化工具。但同时我们也应该看到，目前，我国的工业水平、操作工人的水平知识结构有限，还不能掌握复杂的编程以及操作技巧。如果能有一种自动焊接装置，并且能够满足大多数焊接工件的全方位焊接，将带来巨大的经济和社会效益。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种六轴五联动焊接装置。
[0005]本发明的六轴五联动焊接装置，包括底盘、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、R轴运动机构、W轴运动机构、V轴运动机构以及工件夹紧机构;其特征在于:所述X轴运动机构由X轴横梁、X轴电机和X轴滑块连接板组成，X轴横梁设置于底盘上，X轴上间隔固定有相互平行的两X轴导轨，X轴滑块连接板设置于两X轴导轨上，X轴电机通过X轴丝杠驱使X轴滑块连接板沿X轴导轨运动;所述Y轴运动机构由Y轴横梁、Y轴电机和Y轴滑块连接板组成，Y轴横梁固定于X轴滑块连接板上，Y轴横梁上固定有两相互平行的Y轴导轨，Y轴滑块连接板设置于两Y轴导轨上，Y轴电机通过Y轴丝杠驱使Y轴连接板沿Y轴导轨运动；
所述Z轴运动机构由Z轴竖梁、Z轴电机和Z轴丝杠组成，Z轴电机固定于Z轴竖梁上，Z轴丝杠固定于Z轴电机的输出端，Y轴滑块连接板上固定有与Z轴丝杠相配合的滚珠螺母;所述R轴运动机构由R轴电机和设置于Z轴竖梁上的旋转轴组成，R轴电机固定于Z轴竖梁上，用于驱使旋转轴转动，旋转轴的下端设置有对焊枪加持的焊枪夹持器；
所述W轴运动机构由底座、旋转盘座、旋转法兰和W轴电机组成，底座固定于底盘上，旋转法兰用于对待焊接的工件进行加持，W轴电机固定于旋转盘座上，旋转法兰固定于W轴电机的输出轴上;所述V轴运动机构由V向轴、V轴电机、涡轮减速机和手轮组成，旋转盘座的一端通过V向轴设置于底座上，另一端与涡轮减速机的输出轴相连接，手轮、V轴电机均设置于涡轮减速机上，通过转动手轮可驱使旋转盘座绕V向轴旋转运动。
[0006]本发明的六轴五联动焊接装置，所述X轴横梁与Y轴横梁垂直，Z轴竖梁与X轴横梁和Y轴横梁所确定的平面垂直;V向轴与Y轴横梁同向。
[0007]本发明的六轴五联动焊接装置，所述工件夹紧机构由夹紧机架、进退电机、蜗杆和导向座组成，底盘上固定对夹紧机架导向的两地轨，夹紧机架上朝向旋转法兰的一侧固定有三爪卡盘，夹紧机架上固定有驱使三爪卡盘对工件进行卡紧的气动夹紧装置;蜗杆的一端固定于夹紧机构上，进退电机的输出经涡轮减速机驱使蜗杆前后运动。
[0008]本发明的六轴五联动焊接装置，所述X轴横梁的两端均通过升降支撑座固定于底盘上，X轴横梁的中部通过升降调节机构固定于底盘上，升降调节机构上设置有调节X轴横梁高度的手轮。
[0009]本发明的有益效果是:本发明的六轴五联动焊接装置，通过Y轴横梁沿X轴横梁方向上的运动、Z轴竖梁在Y轴方向上的运动以及Z轴竖梁的升降运动，实现了焊枪沿X轴、Y轴和Y轴的三维运动。通过R轴电机驱使旋转轴的旋转，实现了焊枪在水平面内的旋转运动。通过W轴电机的驱使，实现了加持在旋转法兰上待焊接工件的旋转运动，通过手轮对蜗轮减速机的调节，可驱使固定在旋转法兰上的工件进行俯仰运动。这样，通过手轮手动调节好旋转法兰上工件的俯仰角度后，通过对X轴、Y轴、Z轴、R轴和W轴的联动控制，实现五轴联动，可在待焊接的工件上焊接出标准的“船形焊”，保证了焊接处的焊接强度。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的六轴五联动焊接装置的立体图；
图2为本发明的六轴五联动焊接装置的主视图；
图3为本发明的六轴五联动焊接装置的俯视图；
图4为本发明的六轴五联动焊接装置的左视图；
图5为本发明中Z轴运动机构和R轴运动机构的结构图；
图6为本发明中W轴运动机构和V轴运动机构的结构图；
图7为本发明中X轴、Y轴、Z轴、R轴、W轴、Z轴运动机构的位置示意图。
[0011]图中:I底盘，2X轴横梁，3升降支撑座，4升降调节机构，5 X轴导轨，6 X轴丝杠，7X轴电机，8 X轴滑块连接板，9 Y轴横梁，10 Y轴导轨，11 Y轴电机，12 Y轴丝杠，13 Y轴滑块连接板，14 Z轴竖梁，15 Z轴电机，16 Z轴丝杠，17滚珠螺母，18旋转轴，19 R轴电机，20主动带轮，21从动带轮，22焊枪，23焊枪夹持器，24底座，25 V向轴，26旋转盘座，27旋转法兰，28W轴电机，29 V轴电机，30蜗轮减速机，31手轮，32夹紧机架，33地轨，34三爪卡盘，35气动夹紧装置，36进退电机，37导向座，38蜗杆，39操作台。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0013]如图1、图2、图3和图4所示，分别给出了本发明的六轴五联动焊接装置的立体图、主视图、俯视图和左视图，如图7所示，给出了本发明中X轴、Y轴、Z轴、R轴、W轴、Z轴运动机构的位置示意图，所示的六轴五联动焊接装置由底盘1、X轴运动机构、Y轴运动结构、Z轴运动机构、R轴运动机构、W轴运动机构、V轴运动机构以及工件加持机构组成。所示的X轴运动机构由X轴横梁2、两X轴导轨5、X轴丝杠6、X轴电机7和X轴滑块连接板8组成，X轴横梁2的两端均通过升降支撑座3固定于底盘I上，X轴横梁2的中部设置于固定于底盘I上的升降调节机构4，升降调节机构4上设置有手轮，通过旋转手轮可调节X轴横梁2的高度，以使整个焊接装置适于焊接不同尺寸的工件。
[0014]两X轴导轨5平行地设置于X轴横梁2的上表面上，X轴滑块连接板8设置于两X轴导轨5上。X轴电机7设置于X轴横梁2的一端，X轴丝杠6固定于X轴电机7的输出端，X轴滑块连接板13上固定有与X轴丝杠6相配合的滚珠螺母。通过X轴电机的驱动，可驱使X轴滑块连接板13沿X轴导轨5所在的方向运动。
[0015]所示的Y轴运动机构由Y轴横梁9、两Y轴导轨10、Y轴电机11、Y轴丝杠12和Y轴滑块连接板13组成，Y轴横梁9固定于X轴滑块连接板8上，以使Y轴横梁9随X轴滑块连接板8运动。两Y轴导轨10设置于Y轴横梁9的内侧面上，Y轴滑块连接板13设置于两Y轴导轨10上;Y轴电机7固定于Y轴横梁9的一端，Y轴丝杠12固定于Y轴电机的输出端，Y轴滑块连接板13上固定有与Y轴丝杠12相配合的滚珠螺母17，以便在Y轴电机7的驱动下，使得Y轴滑块连接板13沿Y轴导轨10方向运动。
[0016]如图5所示，给出了本发明中Z轴运动机构和R轴运动机构的结构图，所示的Z轴运动机构由Z轴竖梁14、Ζ轴电机15、Ζ轴丝杠16组成，Z轴电机15固定于Z轴竖梁14上，Z轴丝杠16固定于Z轴电机15的输出端，Y轴滑块连接板8上固定有与Z轴丝杠16相配合的滚珠螺母17，以便在Z轴电机15的驱动作用下，可驱使Z轴竖梁14在Y轴滑块连接板8上升降运动。
[0017]所示的R轴运动机构由R轴电机19、旋转轴18组成，所示的旋转轴18转动地设置于Z轴竖梁14上，旋转轴18的内部为便于线缆通过的空腔。旋转轴18的下端设置有焊枪夹持器23，以便对焊枪22进行固定加持。R轴电机19固定于Z轴竖梁14上，R轴电机19的输出轴上固定有主动带轮20，旋转轴18上固定有从动带轮21，主动带轮20与从动带轮21通过皮带传动，以便在R轴电机19的带动作用下，驱使旋转轴18转动，进而带动下端的焊枪旋转，可在水平面内改变焊枪的朝向。
[0018]如图6所示，给出了本发明中本发明中W轴运动机构和V轴运动机构的结构图，所示的W轴运动机构由底座24、旋转盘座26、旋转法兰27、W轴电机28组成，底座24固定于底盘I上，实现对W轴运动机构和V轴运动机构的支撑作用。W轴电机28固定于旋转盘座26上，旋转法兰27固定于W轴电机28的输出轴上，旋转法兰27用于对待焊接的工件进行加持。在W轴电机28的驱动作用下，实现了工件的旋转运动。
[0019]所示的V轴驱动机构由V向轴25、V轴电机29、涡轮减速机30和手轮31组成，涡轮减速机30固定于底座24上，旋转盘座26的一侧通过V向轴25转动地设置于底座24上，另一侧与涡轮减速机30的输出轴相固定，为了保证旋转盘座26的正常转动，应保证涡轮减速机30的输出轴与V向轴25在同一直线上。手轮31和V轴电机29均设置于涡轮减速机30上，通过转动驱使涡轮减速机30上的手轮31，可调节旋转法兰27上工件的俯仰角度，V轴电机29用于反馈旋转盘座26的俯仰角度值。
[0020]所示的工件夹紧机构由夹紧机架32、两地轨33、三爪卡盘34、气动夹紧装置35、进退电机36、导向座37、蜗杆38组成，所示的两地轨33固定于底盘I上，夹紧机构32设置于两地轨33上。三爪卡盘34固定于夹紧机架32上朝向旋转法兰27的一侧，为了实现对待焊接工件的良好固定，应使三爪卡盘34与旋转法兰27处于同一条直线上。所示的气动夹紧装置35设置于夹紧机架32上，用于驱使三爪卡盘34将工件卡紧。
[0021]所示的进退电机36固定于底盘I上，蜗杆38的前端与夹紧机架32相固定，导向座37固定于底盘I上，蜗杆38贯穿于导向座37设置，以实现导向。进退电机36通过涡轮减速机驱使蜗杆38运动，以驱使三爪卡盘34靠近或远离旋转法兰27，以加持不同尺寸的工件。
[0022]在对工件进行焊接过程中，首先将工件加持在三爪卡盘34与旋转法兰27之间，再通过旋转涡轮减速机30上的手轮31，将工件的俯仰角度调整到合适位置;然后，通过对X轴电机7、Y轴电机11、Z轴电机的控制，可驱使焊枪22沿X轴横梁2、Y轴横梁9和Z轴竖梁14方向运动，实现了焊枪在X轴、Y轴、Z轴方向上的三维运动。通过R轴电机19的驱动，可控制焊枪的朝向；通过W轴电机28的驱动，可使得工件进行旋转运动。这样，就实现了X轴、Y轴、Z轴、R轴和W轴的联动，不仅适于焊接曲线走向复杂的焊缝，而且还可在焊缝上均形成“船形焊”，保证了焊缝处的焊接强度。
【主权项】
1.一种六轴五联动焊接装置，包括底盘(I )、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、R轴运动机构、W轴运动机构、V轴运动机构以及工件夹紧机构；其特征在于:所述X轴运动机构由X轴横梁(2)、X轴电机(7)和X轴滑块连接板(8)组成，X轴横梁设置于底盘上，X轴上间隔固定有相互平行的两X轴导轨(5)，X轴滑块连接板设置于两X轴导轨上，X轴电机通过X轴丝杠(6)驱使X轴滑块连接板沿X轴导轨运动;所述Y轴运动机构由Y轴横梁(9)、￥轴电机(11)和Y轴滑块连接板(13)组成，Y轴横梁固定于X轴滑块连接板上，Y轴横梁上固定有两相互平行的Y轴导轨(10)，Y轴滑块连接板设置于两Y轴导轨上，Y轴电机通过Y轴丝杠(12)驱使Y轴连接板沿Y轴导轨运动； 所述Z轴运动机构由Z轴竖梁(14)、Z轴电机(15)和Z轴丝杠(16)组成，Z轴电机固定于Z轴竖梁上，Z轴丝杠固定于Z轴电机的输出端，Y轴滑块连接板上固定有与Z轴丝杠相配合的滚珠螺母(17);所述R轴运动机构由R轴电机(19)和设置于Z轴竖梁上的旋转轴(18)组成，R轴电机固定于Z轴竖梁上，用于驱使旋转轴转动，旋转轴的下端设置有对焊枪(22)加持的焊枪夹持器(23); 所述W轴运动机构由底座(24)、旋转盘座(26)、旋转法兰(27)和W轴电机(28)组成，底座固定于底盘上，旋转法兰用于对待焊接的工件进行加持，W轴电机固定于旋转盘座上，旋转法兰固定于W轴电机的输出轴上;所述V轴运动机构由V向轴(25 )、V轴电机(29 )、涡轮减速机(30)和手轮(31)组成，旋转盘座的一端通过V向轴设置于底座上，另一端与涡轮减速机的输出轴相连接，手轮、V轴电机均设置于涡轮减速机上，通过转动手轮可驱使旋转盘座绕V向轴旋转运动。2.根据权利要求1所述的六轴五联动焊接装置，其特征在于:所述X轴横梁(2)与Y轴横梁(9)垂直，Z轴竖梁(14)与X轴横梁和Y轴横梁所确定的平面垂直;V向轴(25)与Y轴横梁同向。3.根据权利要求1或2所述的六轴五联动焊接装置，其特征在于:所述工件夹紧机构由夹紧机架(32)、进退电机(36)、蜗杆(38)和导向座(37)组成，底盘(I)上固定对夹紧机架导向的两地轨(33)，夹紧机架上朝向旋转法兰(27)的一侧固定有三爪卡盘(34)，夹紧机架上固定有驱使三爪卡盘对工件进行卡紧的气动夹紧装置(35);蜗杆的一端固定于夹紧机构上，进退电机的输出经涡轮减速机驱使蜗杆前后运动。4.根据权利要求1或2所述的六轴五联动焊接装置，其特征在于:所述X轴横梁(2)的两端均通过升降支撑座(3)固定于底盘(I)上，X轴横梁的中部通过升降调节机构(4)固定于底盘上，升降调节机构上设置有调节X轴横梁高度的手轮。
【文档编号】B23K37/04GK106078033SQ201610644063
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610644063.X, CN 106078033 A, CN 106078033A, CN 201610644063, CN-A-106078033, CN106078033 A, CN106078033A, CN201610644063, CN201610644063.X
【发明人】王茂励, 杨涛, 程广河, 郝慧娟, 郝凤琦, 唐勇伟, 赵晓杰
【申请人】山东省计算中心（国家超级计算济南中心）, 王茂励