专利名称：一种具有旋转升降二自由度的机器人并联机构的制作方法
技术领域：
本实用新型提供了一种具有旋转升降二自由度的机器人并联机构，属于焊接机器 人技术领域。
背景技术：
在现代焊接生产中，插管焊接是化工和锅炉等行业中非常普遍的一种连接形式。 一般工厂仍由手工焊接完成，制造周期长，劳动强度大，生产效率低焊接质量难以保持稳 定。在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、 实现相贯线焊缝的自动化焊接。目前，现有的焊接机器人大多采用关节式机器人。这类焊接机器人要完成焊接任 务，必须所有关节联动，采用的是串联机构。而各个部件的联动，对于焊接机器人在焊接过 程的控制来说，既不直观，也不方便。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服了现有焊接机器人的上述缺陷，提供了一种能够使焊 枪能够完成旋转和升降运动，同时保证焊枪的旋转和升降互不影响的二自由度并联机构焊 接机器人。本实用新型采用的技术方案如下一种具有旋转升降二自由度的并联机构，包括 机架、旋转机构、升降机构，其中的机架包括上固定盘、下固定盘、连杆、机座，其中上固定盘 和下固定盘通过8根连杆连接，上、下固定盘中心各有一通孔，盘面各有2个互成90度、用 来安装轴承的通孔；下固定盘的中心孔与机座配合，机座与工件锚固；旋转机构包括齿轮轴I、驱动电机I、旋转筒体、升降台导杆座、升降台导杆、内齿 轮；其中驱动电机I与齿轮轴I相连，齿轮轴I与内齿轮内啮合，齿轮轴I通过轴承安装在 机架的上、下固定盘盘面的一个通孔内，内齿轮安装在旋转筒体内壁上；旋转筒体通过轴承 安装在机座上，并可绕机座旋转；旋转筒体外壁装有纵向的升降台导杆座，导杆座装有两根 升降台导杆；所述的升降机构包括齿轮轴II、驱动电机II、轴承外套、丝杠、螺母导杆、丝杠螺 母、螺母导杆座、升降台、齿轮II、刚性轴套、连接杆；其中驱动电机II与齿轮轴II相连，齿 轮轴与齿轮II外啮合，齿轮轴II通过轴承安装在机架的上、下固定盘盘面的另一个通孔 内，齿轮II的安装轴与丝杠用刚性轴套联为一体，通过轴承安装在机架上、下固定盘的中 心孔内，丝杠上装有螺母，螺母沿着两根螺母导杆作升降运动，螺母导杆固定在螺母导杆座 上，导杆座安装在上固定盘上；螺母的外壁安装在轴承的内圈，轴承外圈装在轴承外套内， 轴承外套通过连接杆与升降台相连，并可带动升降台沿升降台导杆做升降运动。与现有的技术相比，本实用新型具有以下的有益效果本实用新型提供的旋转升 降二自由度并联机构焊接机器人结构简单，加工方便，便于安装与拆卸。焊接机器人的旋 转与升降二自由度相互独立、互不干涉，便于控制的实现。另外在焊接过程中，由于控制此二自由度的电机相对于世界坐标是固定不动的，也避免了因为旋转而产生的导线缠绕等问 题。
以下结合
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明[0010]图1旋转升降机构轴侧视图[0011]图2旋转升降机构内部结构图[0012]图3旋转自由度正向剖视图[0013]图4升降自由度侧向剖视图[0014]图5机架轴侧视图[0015]图6旋转机构轴测图[0016]图7升降机构轴测图[0017]图中:1、连杆，2、上固定盘，3、连杆螺母，4、轴承盖1，5、轴承盖螺栓，6、齿轮轴I，
7、驱动电机1，8、轴承盖11，9、齿轮轴II，10、驱动电机II，11、旋转筒体，12、轴承外套，13、 螺母轴承，14、顶盖，15、丝杠，16、螺母导杆，17、丝杠螺母，18、升降台导杆座，19、升降台导 杆，20、螺栓，21、丝杠轴承，22、螺母导杆座，23、升降台，24、齿轮II，25、内齿轮，26、刚性轴 套，27、轴承，28、锁紧螺母，29、下固定盘，30、机座，31、连接杆。
具体实施方式
由图1至图7的本实用新型的实施方式可知，本实用新型所提供的机构具有旋转 和升降两个自由度。旋转通过齿轮内啮合实现，升降通过丝杠实现。两个自由度通过螺母 轴承13解耦，二者互相独立，互不干涉，成为并联机构。机架相对于世界坐标系固定不动， 它由上固定盘2、下固定盘29通过连杆1螺纹连接，机架下部安装有机座30，将整个机构锚 固在工件上。当驱动电机17启动时，驱动电机17将旋转运动传递至齿轮轴16，齿轮轴16安装 在机架的安装孔中，齿轮轴16与内齿轮25内啮合，从而带动内齿轮25转动，而内齿轮25 用螺栓安装在旋转筒体11上，旋转筒体11底部有轴承安装在机座30上，因此可随内齿轮 25实现旋转自由度。当驱动电机IIlO启动时，驱动电机IIlO将旋转运动传递至齿轮轴119，齿轮轴 119与齿轮1124啮合，齿轮1124的下部用轴承安装在下固定盘29上，上部与丝杠15通过 刚性轴套26相连，因此齿轮1124的转动引起丝杆15的上下移动。丝杠15上有丝杠螺母 17，丝杆15的上下移动带动螺母17在螺母导杆16上上下滑动。螺母导杆16安装在螺母 导杆座22上，再安装在下固定盘29上，螺母17套在螺母轴承13的内圈，轴承外圈套有轴 承外套12，连接杆31装在轴承外套12的孔中，连接杆31的另一端装有升降台23，升降台 23在升降台导杆19上滑动，升降台导杆19通过升降台导杆座18安装在旋转筒体11上。 因此，螺母17的上下移动又可以依次通过螺母轴承13、轴承外套12、连接杆31，最终传递至 升降台23，从而实现升降台23的升降运动。
权利要求一种具有旋转升降二自由度的并联机构，包括机架、旋转机构、升降机构，其特征在于所述的机架包括上固定盘(2)、下固定盘(29)、连杆(1)、机座(30)，其中上固定盘(2)和下固定盘(29)通过8根连杆(1)连接，上、下固定盘中心各有一通孔，盘面各有2个互成90度、用来安装轴承的通孔；下固定盘(29)的中心孔与机座(30)配合，机座(30)与工件锚固；所述的旋转机构包括齿轮轴I(6)、驱动电机I(7)、旋转筒体(11)、升降台导杆座(18)、升降台导杆(19)、内齿轮(25)；其中驱动电机I(7)与齿轮轴I(6)相连，齿轮轴I(6)与内齿轮(25)内啮合，齿轮轴I(6)通过轴承安装在机架的上、下固定盘(2)、(29)盘面的一个通孔内，内齿轮(25)安装在旋转筒体(11)内壁上；旋转筒体(11)通过轴承安装在机座(30)上，并可绕机座旋转；旋转筒体(11)外壁装有纵向的升降台导杆座(18)，导杆座装有两根升降台导杆(19)；所述的升降机构包括齿轮轴II(9)、驱动电机II(10)、轴承外套(12)、丝杠(15)、螺母导杆(16)、丝杠螺母(17)、螺母导杆座(22)、升降台(23)、齿轮II(24)、刚性轴套(26)、连接杆(31)；其中驱动电机II(10)与齿轮轴II(9)相连，齿轮轴(9)与齿轮II(24)外啮合，齿轮轴II(9)通过轴承安装在机架的上、下固定盘(2)、(29)盘面的另一个通孔内，齿轮II(24)的安装轴与丝杠(15)用刚性轴套(26)联为一体，通过轴承安装在机架上、下固定盘(2)、(29)的中心孔内，丝杠上装有螺母(17)，螺母沿着两根螺母导杆(16)作升降运动，螺母导杆(16)固定在螺母导杆座(22)上，导杆座(22)安装在上固定盘(2)上；螺母的外壁安装在轴承的内圈，轴承外圈装在轴承外套(12)内，轴承外套通过连接杆(31)与升降台(23)相连，并可带动升降台(23)沿升降台导杆(19)做升降运动。
专利摘要本实用新型是一种具有旋转升降二自由度的并联机构，属于焊接机器人技术领域。该机构包括机架、旋转机构和升降机构。旋转机构由齿轮传递实现，升降机构由丝杠来实现。这两个机构通过一个轴承解耦，能够实现在焊接过程中，旋转动作时，不影响升降动作，反之亦然。本实用新型提供的旋转升降二自由度并联机构结构简单，加工方便，便于安装与拆卸。机构的旋转与升降二自由度相互独立、互不干涉，便于控制的实现。另外在焊接过程中，由于控制此二自由度的电机相对于世界坐标是固定不动的，也避免了因为旋转而产生的导线缠绕等问题。
文档编号B23K37/02GK201728487SQ20102022296
公开日2011年2月2日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者于洋, 刘翼, 涂志伟, 管新勇, 陈树君 申请人:北京工业大学