专利名称：焊接机械手进给装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊接机械手设备，特别是涉及一种焊接机械手的进给装置。
背景技术：
目前成熟的白车身电阻点焊技术有手工点焊、专机多点焊、机器人点焊等。手工点焊由工人手抱点焊钳逐点对工件进行焊接。其柔性大、成本相对较低，但是存在人工定位不准确、焊点一致性质量和外观质量不高、特殊位置焊点人机工程差等弊端，且随着国内人力成本的不断上升，人工焊接的成本也将越来越高。专机多点焊是指为特定工件设计制造的焊机，其上安装的多把点焊枪同时进行工作。其适用于具有焊点位置分布密集，且分布特征有共性、接头搭边小、操作困难、焊接质量难以保证等特征的工件，但是设备投资多、专用性强，制造成本及维修费用高，只适用于某 一种产品焊接，对涉及到结构强度的电阻点焊点难以同时保证多点的焊接质量，且柔性程度低。机器人点焊是指利用集成有伺服焊枪的机器人按预规划的轨迹沿工件表面运动逐点焊接。其功能强大、自动化程度高、运动精度高、质量一致性好、柔性能力强，但前期投资和后期维护成本高，且需要配备专门的技术人员，不利于大面积快速推广。
发明内容基于此，有必要提供一种成本较低且运动精度较高的焊接机械手进给装置。—种焊接机械手进给装置，包括线性模块及与所述线性模块连接的旋转模块，所述旋转模块包括齿轮组旋转模组及焊机旋转模组。在优选的实施例中，所述齿轮组旋转模组包括动力元件、与动力元件连接的小齿轮、与所述小齿轮啮合的外齿式回转支承。在优选的实施例中，所述外齿式回转支承与所述小齿轮外啮合，焊钳固定在所述外齿式回转支承的外圈上。在优选的实施例中，所述齿轮组旋转模组的动力元件包括伺服电机及与伺服电机连接的减速器；所述焊机旋转模组与固定于焊机转盘上的焊机转盘固定轴连接，其动力元件包括伺服电机及与所述伺服电机连接的减速器。在优选的实施例中，所述线性模块包括基座模组、设置在所述基座模组上并可在所述基座模组上移动的立柱模组、设置在所述立柱模组上并可在所述立柱模组上移动的横梁模组。在优选的实施例中，所述基座模组、立柱模组、横梁模组构成悬臂式三轴直角坐标系结构。在优选的实施例中，所述横梁模组包括工作梁、设置在所述工作梁上滚珠丝杆、设置在所述工作梁上并与所述滚珠丝杆平行设置的导轨及设置在所述导轨上的滑块。在优选的实施例中，所述工作梁为衍架式结构。[0015]在优选的实施例中，所述立柱模组包括立柱骨架、设置在立柱骨架上的滚珠丝杆、及设置在所述立柱骨架上并与所述立柱模组上的滚珠丝杆平行设置的导轨、及设置在所述立柱模组的导轨上的滑块；所述横梁模组与所述立柱模组的滑块连接；所述立柱模组的导轨包括平行设置的双导轨、及与所述双导轨相对设置在所述立柱骨架的两向对面并共同固定所述横梁模组的副导轨。在优选的实施例中，所述基座模组包括基座、设置在基座上的固定骨架、设置在固定骨架上的滚珠丝杆、设置在所述固定骨架上的导轨、及设置在所述导轨上的滑块；所述立柱模组设置在所述基座模组的滑块上；所述固定骨架、立柱骨架为矩形钢或工字钢或其组合组成的组合式结构。上述的焊接机械手进给装置通过线性模块和旋转模块代替机器人运动进行进给，成本低廉；线性模块的线性运动和旋转模块的旋转运动可在机械行程内实现任意空间轨迹的高精度定位，两个旋转模块中，采用齿轮组旋转模组、焊机旋转模组进行高精度回转，线性模块实现高精度的线性传动，线性模块与旋转模块多轴联动时可实现汽车白车身上电阻点焊点的全自动焊接。
图I为本实用新型一实施例的焊接机械手进给装置的结构示意图；图2为本实用新型一实施例的基座模组的结构示意图；图3为本实用新型一实施例的立柱模组的结构示意图；图4为本实用新型一实施例的横梁模组的结构示意图；图5为本实用新型一实施例的旋转模块的结构示意图。
具体实施方式
如图I至图5所示，本实用新型一实施例的焊接机械手进给装置100，包括线性模块20及与线性模块20连接的旋转模块40。如图5所示,本实施例中，旋转模块40包括齿轮组旋转模组42及焊机旋转模组44。齿轮组旋转模组42包括动力元件、与动力元件连接的小齿轮422、与小齿轮422啮合的外齿式回转支承424。本实施例中，小齿轮422设置在动力元件的输出轴上，外齿式回转支承424与小齿轮422外啮合。焊钳50固定在外齿式回转支承424的外圈上，由外齿式回转支承424带动旋转。齿轮组旋转模组42的动力元件包括伺服电机421及与伺服电机421连接的减速器423。小齿轮422设置在减速器423的输出轴上。本实施例的焊机旋转模组44设置在焊钳50上，并与固定于焊钳50上的焊机转盘固定轴426连接。焊机旋转模组44包括伺服电机440、及与伺服电机440连接的减速器442。减速器442的输出轴通过焊机转盘固定轴426与焊钳50连接，该焊机转盘固定轴426通过内置轴承式固定座447进行固定。如图I至图4所示，本实施例的线性模块20包括基座模组22、设置在基座模组22上并可在基座模组22上移动的立柱模组24、设置在立柱模组24上并可在立柱模组24上移动的横梁模组26。基座模组22、立柱模组24、横梁模组26的工作梁都为悬臂梁。本实施例中，基座模组22、立柱模组24、横梁模组26构成悬臂式三轴直角坐标系结构。悬臂式三轴直角坐标系结构可在保证构型小型化的基础上实现较大的机械运动行程。如图I及图2所示，基座模组22包括基座、设置在基座上的支撑梁222、设置在支撑梁222上的滚珠丝杆224、滚珠丝杆224上设置的螺母座225、设置在滚珠丝杆224两端的轴承座227、与滚珠丝杆224连接的动力元件、动力元件与滚珠丝杆224之间设置的联轴器221、设置在支撑梁222上的导轨226、及设置在导轨226上的滑块228。滚珠丝杆224转动，带动设置在滚珠丝杆224的螺母座225线性运动。基座模组22上与滚珠丝杆224连接，并带动滚珠丝杆224的动力元件为伺服电机223。基座包括底座220及设置在底座220上的支撑柱229。支撑梁222上设置有导轨固定座2260，用于固定导轨226。为了保证运动的稳定性及运动精度，本实施例中，基座模组22的导轨226为一对直线双导轨。立柱模组24设置在基座模组22的滑块228上。 立柱模组24包括立柱240、设置在立柱240上的滚珠丝杆242、设置在滚珠丝杆242两端的轴承座241、设置在滚珠丝杆242上并有滚珠丝杆242带动的丝杆螺母座243、与滚珠丝杆242连接并带动滚珠丝杆动作的伺服电机245、设置在滚珠丝杆与伺服电机245之间的联轴器247、设置在立柱240上的导轨、设置在立柱模组24的导轨上的滑块246、设置在立柱240上并固定导轨的导轨固定座249。如图I及图3所示，立柱模组24的导轨与滚珠丝杆242平行设置。立柱模组24的导轨包括平行设置的直线双导轨244。为了进一步固定横梁模组26，并以使横梁模组26稳定的滑行运动，立柱模组24的导轨还包括副导轨(未示出)。副导轨(未示出)与直线双导轨244分别设置在立柱骨架的两相对面，如前后两面。副导轨与直线双导轨244上分别设置有滑块246，通过滑块246共同支撑固定横梁模组26。立柱240上还设置有平衡模块70。横梁模组26与立柱模组24的滑块246连接，并固定在立柱模组24的滑块246上。如图4至图5所示，横梁模组26包括工作梁260、设置在工作梁260上滚珠丝杆262、与滚珠丝杆262连接带动滚珠丝杆262动作的伺服电机263、滚珠丝杆262上设置的丝杆螺母座265、设置在滚珠丝杆262两端的轴承座267、设置在工作梁上的导轨264、及设置在导轨264上的滑块266。横梁模组26的导轨264与滚珠丝杆262平行设置。本实施例中，横梁模组26的导轨264为一对直线双导轨。分别设置在直线双导轨上的两相对滑块266之间设置有滑块连接板269进行连接。本实施例中，横梁模组26的工作梁260设计为衍架式结构，这样可以使其自重与刚性的比值小。基座模组22的底座、或支撑柱229、或支撑梁222的骨架，立柱模组24的立柱240的骨架，横梁模组26的工作梁260的骨架为矩形钢、工字钢等国际标准型钢组合组成的组合式结构，这样使得整机投资较少、重量较小、刚性较大。本实施例的焊接机械手进给装置100为五自由度悬臂式直角坐标系结构，通过三个线性模块20的线性运动和两个旋转模块40的旋转运动可在机械行程内实现任意空间轨迹的高精度定位。三个线性模块20分别利用直线导轨精确导向，利用滚珠丝杠实现高精度传动；两个旋转模块中，其中一个采用小齿轮和外齿式回转支承外啮合进行高精度回转，另一个采用伺服电机驱动减速机进行高精度回转。此外悬臂式直角坐标系结构可在保证构型小型化的基础上实现较大的机械运动行程。本实施例的焊接机械手进给装置100多轴联动时可实现汽车白车身上电阻点焊点的全自动焊接，适用于汽车白车身上在三维空间内分布的电阻点焊点的自动化焊接。本实用新型的焊接机械手进给装置100适应性较强，能保证较高的焊接质量，焊接一致性较好，且装置具有较高柔性，同时投资维护成本较低，生产效率较高等。采取直角坐标系五自由度悬臂式结构，通过CAE分析和三维实体建模设计出满足运动速度、加速度、负载等设计参数的各部分结构。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种焊接机械手进给装置，其特征在于，包括线性模块及与所述线性模块连接的旋转模块，所述旋转模块包括齿轮组旋转模组及焊机旋转模组。
2.根据权利要求I所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述齿轮组旋转模组包括动力元件、与动力元件连接的小齿轮、与所述小齿轮啮合的外齿式回转支承。
3.根据权利要求2所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述外齿式回转支承与所述小齿轮外啮合，焊钳固定在所述回转支承外圈上。
4.根据权利要求2所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述齿轮组旋转模组的动力元件包括伺服电机及与伺服电机连接的减速器；所述焊机旋转模组与固定于焊机转盘上的焊机转盘固定轴连接，其动力元件包括伺服电机及与所述伺服电机连接的减速器。
5.根据权利要求I至4任意一项所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述线性模块包括基座模组、设置在所述基座模组上并可在所述基座模组上移动的立柱模组、设置在所述立柱模组上并可在所述立柱模组上移动的横梁模组。
6.根据权利要求5所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述基座模组、立柱模组<横梁模组构成悬臂式三轴直角坐标系结构。
7.根据权利要求5所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述横梁模组包括工作梁、设置在所述工作梁上滚珠丝杆、设置在所述工作梁上并与所述滚珠丝杆平行设置的导轨及设置在所述导轨上的滑块。
8.根据权利要求7所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述工作梁为衍架式结构。
9.根据权利要求5所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述立柱模组包括立柱骨架、设置在立柱骨架上的滚珠丝杆、及设置在所述立柱骨架上并与所述立柱模组上的滚珠丝杆平行设置的导轨、及设置在所述立柱模组的导轨上的滑块；所述横梁模组与所述立柱模组的滑块连接；所述立柱模组的导轨包括平行设置的双导轨、及与所述双导轨相对设置在所述立柱骨架的两向对面并共同固定所述横梁模组的副导轨。
10.根据权利要求8所述的焊接机械手进给装置，其特征在于所述基座模组包括基座、设置在基座上的固定骨架、设置在固定骨架上的滚珠丝杆、设置在所述固定骨架上的导轨、及设置在所述导轨上的滑块；所述立柱模组设置在所述基座模组的滑块上；所述固定骨架、立柱骨架为矩形钢或工字钢或其组合组成的组合式结构。
专利摘要一种焊接机械手进给装置，包括线性模块及与所述线性模块连接的旋转模块，所述旋转模块包括齿轮组旋转模组及焊机旋转模组；上述的焊接机械手进给装置通过线性模块和旋转模块代替机器人运动进行进给，成本低廉；线性模块的线性运动和旋转模块的旋转运动可在机械行程内实现任意空间轨迹的高精度定位，两个旋转模块中，采用齿轮组旋转模组、焊机旋转模组进行高精度回转，线性模块实现高精度的线性传动，线性模块与旋转模块多轴联动时可实现汽车白车身上电阻点焊点的全自动焊接。
文档编号B23K11/10GK202684307SQ201220248988
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者石国勇, 黄荣, 覃家仁, 肖勇, 莫易敏, 汤春球, 黄春笋, 郑红武 申请人:上汽通用五菱汽车股份有限公司