多功能五轴龙门式焊接一体机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机器人，尤其涉及一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。
【背景技术】
[0002]目前，哈尔滨工程大学申请的发明专利多功能龙门式七轴工业机器人(中国专利，申请号:200910072010.5)和发明专利一种用于管端作业的七轴串连工业机器人结构(中国专利，申请号:201010101017.8)，结构均具有七个关节自由度，本实用新型专利具有五个关节自由度，除实现空间直角坐标运动的三自由度具有类似结构，其它二自由度具有完全不同的机械传动结构和运动方式，特别能够满足切割和焊接用途，因此与上述两个专利具有有本质上的区别。而目前龙门式两自由度火焰切割机器人只能对平面内各种曲线进行切割，即使搭载焊具也只能实现平面内焊接，但其结构设计上无法进行三维空间曲线焊接。现在以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人，包括XY两轴的水平面内的移动和Z轴的垂直升降运动，X、Y、Z三轴互相垂直，在Z轴下端连接绕Z轴的旋转轴U，在旋转轴U下端连接弧板，并在弧板上安装割具，并使其产生绕弧板中心的旋转运动，而弧板的中心即为切割点，割具的轴线与Z轴所形成的夹角理论上最大为九十度，但这种方式由于受弧板设计结构的限制使其切割范围难以达到九十度，使其切割角度严重受限，现实中还没有搭载焊具进行焊接作业，是由于这种结构设计上无法实现搭载焊接设备，即使搭载焊接设备进行焊接，其焊接角度和切割角度同样受限；同时，弧板处的齿轮传动机构难以进行防护，使其恶劣的工作条件下，难以在长期的使用过程中保证精度。
[0003]上述几种结构的机器人现实中都没有搭载焊接设备，主要原因是其结构设计上就无法搭载焊具，即使进行某种改进搭载焊具，龙门式两自由度火焰切割机器人就无法实现三维空间曲线的焊接，而以ESA公司为代表生产的龙门式五轴火焰切割机器人其作业空间无论是切割作业还是焊接作业严重受限。现实中急需一种即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本实用新型专利具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本实用新型专利的机构易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了适应大型球冠、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而提供一种多功能五轴龙门式焊接一体机器人。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的: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，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8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1115、与齿轮III5啮合的齿轮114和与齿轮114啮合的齿轮13，齿轮114和齿轮13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13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。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型是即能进行焊接作业又能实现切割作业、并能实现较大角度范围的三维切割和三维焊接作业的多功能于一体的机器人。本实用新型具有结构相对灵巧紧凑，便于搭载焊具，本实用新型易于保证定位精度和重复定位精度，可以实现大空间高精度焊接作业。本实用新型可以搭载焊接设备、能够满足切割和焊接用途、进行三维空间曲线焊接，在恶劣的工作条件下，可以在长期的使用过程中保证精度。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型的结构简图；
[0008]图2是本实用新型的整体结构示意图；
[0009]图3是本实用新型的U旋转机构和V旋转机构的示意图一；
[0010]图4是是本实用新型的U旋转机构和V旋转机构的示意图二 ；
[0011]图5是本实用新型的Y移动关节和Z移动关节的不意图一；
[0012]图6是本实用新型的Y移动关节和Z移动关节的不意图一.；
[0013]图7是本实用新型的Y移动关节和Z移动关节的示意图三；
[0014]图8是本实用新型的支腿I的X移动关节不意图一；
[0015]图9是本实用新型的支腿I的X移动关节示意图二 ；
[0016]图10是本实用新型的支腿II的X移动关节示意图一；
[0017]图11是本实用新型的支腿II的X移动关节示意图二 ；
[0018]图12是本实用新型在垫钢和钢轨之间调整钢轨平行度的调整垫块的示意图一；
[0019]图13是本实用新型在垫钢和钢轨之间调整钢轨平行度的调整垫块的示意图二。
[0020]图中:焊具或割具1、夹枪器2、齿轮I 3、齿轮4 11、齿轮1115、￥关节电机6、￥关节减速器7、V支架8、第一齿轮9、第二齿轮10、螺钉组11、减速器支架12、U关节减速器13、U关节电机14、螺钉组15、U支架16、齿条17、螺钉组18、升降臂19、滑轨20、螺钉组21、滑轨22、螺钉组23、滑块24、滑块25、齿轮轴26、涡轮蜗杆减速器27、电机28、YZ连接块29、滑轨30、螺钉组31、滑块32、螺钉组33、滑块34、螺钉组35、滑轨36、螺钉组37、滑块38、螺钉组39、滑块40、螺钉组41、齿条42、螺钉组43、支架44、螺钉组45、电机46、减速器47、齿轮48、横梁49、螺栓组50、螺栓组51、支腿I 52、支腿II 53、电机54、减速器55、支架56、螺钉组57、齿轮58、齿条59、钢轨60、行走轴61、行走轮62、轴承63、小圆螺母64、小轴65、轴承66、小圆螺母67、小轴68、轴承69、小圆螺母70、小轴71、轴承72、小圆螺母73、小轴74、行走轴75、行走轮76、轴承77、小圆螺母78、小轴79、轴承80、小圆螺母81、小轴82、轴承83、小圆螺母84、小轴85、轴承86、小圆螺母87、小轴88、行走轴89、行走轮90、行走轴91、行走轮92、电机93、减速器94、支架95、螺钉组96、齿轮97、齿条98、钢轨99、轴承100、小圆螺母101、小轴102、轴承103、小圆螺母104、小轴105、轴承106、小圆螺母107、小轴108、轴承109、小圆螺母110、小轴111、轴承112、小圆螺母113、小轴114、轴承115、小圆螺母116、小轴117、轴承118、小圆螺母119、小轴120、轴承121、小圆螺母122、小轴123、螺栓124、螺栓125、压片126、螺栓127、螺栓128、压片129、螺栓130、螺栓131、螺栓132、螺栓133、螺栓134、螺栓135、螺栓136、螺栓137、压片138、螺栓139、螺栓140、压片141、螺栓142、螺栓143、调整垫块144、垫钢145、垫钢146。
[0021]X移动关节201、第一立柱202、Z移动关节203、升降臂204、Y移动关节205、横梁206、U旋转关节207、V旋转关节208、割具或者焊具209、第二立柱210、X移动关节211、移动臂212、第一钢轨213、第二钢轨214。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。
[0023]本实用新型采用了龙门式结构，首先在地面铺设垫钢，在垫钢上安装钢轨调整机构，根据实际情况适当地设置钢轨调整机构的数量和间距，钢轨通过螺栓安装在多组调整垫块上，通过多组调整机构来调整龙门架两侧钢轨在水平面内的平行度；铁路用钢轨经过加工，使安装在支腿上的行走轮和夹持轴承能与钢轨进行线接触，并将钢轨夹持，使钢轨与支腿之间有两个自由度，但经切割机器人的自重的限制，使支腿上的行走轮只能有沿着钢轨的一个移动自由度。两支腿均采用三角型结构，因为其结构稳定性好和自身重心低，有利于减少每支架上安装两个轮的中心距，进而增加有效行程，而这种结构直接增加了机器人运动的稳定性；在两个支腿上面安装横梁，使两个支腿和横梁形成龙门式结构，并在横梁侧面上固定有两个相互平行的滑轨，在每个滑轨昂配置两个滑块，使沿着横梁方向上形成一个移动自由度，其也是由齿轮齿条驱动；安装在两个滑轨上的四个滑块上安装YZ连接块，在YZ连接块上安装升降用的滑块，在升降臂上固定安装升降用的滑块，使滑轨相对滑块只具有升降运动，其中X，Y，Z三轴互相垂直，从而可以实现空间相互垂直三个方向上的移动；在升降臂下端安装有在绕升降臂升降方向的U旋转关节，