專利名稱：全位置焊接機器人定心姿態調整部件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種焊接設備的部件，具體說涉及一種自動化焊接機器人定心姿 態調整部件。在狹小的工作空間情況下，本系統可應用于完成管道對接、大型容器封頭焊接 和容器的插管焊等空間相貫線的封閉焊接。
背景技術：
焊接是工業機器人應用最重要的領域之一，焊接機器人是焊接自動化領域的前沿 性課題。焊接機器人發展至今，手臂結構有了很大的改進。當前工業機器人的焊槍姿態調 整主要靠關節型手臂和手腕的調節，而這種調節存在著很大的耦合性、算法較繁瑣和結構 較復雜的缺點。研究全位置焊接機器人定心姿態調整部件，可以有效的克服這些缺點，有著 很大的現實意義。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服了現有焊接機器人姿態調整裝置的上述缺陷，提供了 一種全位置焊接機器人定心姿態調整部件。該部件實現了全位置管道焊接時焊槍姿態的調 節更加簡單和操作器結構的更加緊湊。為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。本定心部件包括包括第一 角度調節機構和第二角度調節機構；其中所述第一角度調節機構包括安裝在焊接機器人手臂上的基座、安裝在基座上的端 蓋、安裝在端蓋上的第一電機、安裝在基座上的第一軸承、與第一電機輸出軸同軸連接的傳 動軸、以及與傳動軸固定連接的搖桿，傳動軸與第一軸承配合安裝，搖桿在第一電機的帶動 下擺動。所述第二角度調節機構包括固定在搖桿上的殼體、安裝在殼體上的第二電機、安 裝在電機輸出軸上的齒輪、安裝在殼體上用于對齒輪進行軸向定位的擋圈、安裝在殼體上 的第二軸承、安裝在齒輪和第二軸承之間的不完全齒圈、以及固定安裝在不完全齒圈上的 焊槍，所述不完全齒圈是從完整的外齒圈上截斷下來的一段齒圈，不完全齒圈的外圈與齒 輪相嚙合，不完全齒圈的內圈與第二軸承的外圈圓柱面相切，齒輪和第二軸承對不完全齒 圈進行徑向定位，殼體對不完全齒圈進行軸向定位，不完全齒圈和焊槍在齒輪的帶動下擺 動。所述焊槍的焊點位于所述搖桿的轉動軸線和不完全齒圈的轉動軸線的交點。搖桿的擺動平面為水平平面，不完全齒圈和焊槍的擺動平面為豎直平面，兩平面 互相垂直。本實用新型具有以下優點1)本實用新型采用第一角度調節機構和第二角度調節機構實現兩個自由度的聯 動，使得焊槍姿態的調整更加簡單、靈活，所述的第一角度調節機構的水平擺動和第二角度 調節機構的豎直擺動采用分離的形式；2)在焊接過程中，由于焊槍的焊點位于搖桿的轉動軸線和不完全齒圈的轉動軸線的交點上，所以焊槍姿態的調整不會使焊點的位置發生變化，還消除了焊接機器人各部分 之間的耦合，簡化了控制的算法；3)本實用新型的主要結構采用定心式模塊化設計，在實現可以靈活變換焊槍姿態 的同時，還簡化了整體結構和尺寸。同時還實現了模塊化設計，便于裝卸和改裝，能靈活應 用于不同焊接尺寸的工作任務要求。
圖1整體外觀示意圖圖2水平方向角度調節機構裝配示意圖圖3豎直方向角度調節機構裝配示意圖(a)圖4豎直方向角度調節機構裝配示意圖(b)圖中1、水平方向角度調節機構，2、豎直方向角度調節機構，11、第一電機，12、端 蓋，13、基座，14、第一軸承，15、傳動軸，16、搖桿，21、第二電機，22、殼體，23、齒輪，24、擋圈， 25、不完全齒圈，26、第二軸承，27、焊槍。
具體實施方式
以下結合附圖1 圖4對本實用新型的一個優選實施例進行詳細說明。如圖1所示，本實施例中的全位置焊接機器人定心姿態調整部件由水平方向角度 調節機構1和豎直方向角度調節機構2構成，主要應用于焊槍27姿態的調整。水平方向角度調節機構1能夠實現水平方向角度調節，其具體結構如圖2所示，包 括第一電機11、端蓋12、基座13、第一軸承14，傳動軸15和搖桿16。其中基座13和焊接 機器人手臂連接，端蓋12通過螺柱固定在基座13上，第一電機11通過螺釘固定在端蓋12 上。第一電機11輸出軸穿過基座13向搖桿16伸出，傳動軸15通過鍵連接套在第一電機 11的輸出軸上，并由第一軸承14和搖桿16軸向定位，第一軸承14安裝在基座13上，搖桿 16通過鍵連接裝在傳動軸15上。控制第一電機11的轉速可以調節搖桿16的角度，通過搖 桿16的定心擺動實現水平方向角度調節。豎直方向角度調節機構2能夠實現豎直方向角度調節，其具體結構如圖3、圖4所 示，包括殼體22、第二電機21、齒輪23、擋圈24、第二軸承26和焊槍27。其中殼體22通 過螺柱固定在搖桿16上，第二電機21通過螺釘固定在殼體22上，齒輪23通過鍵連接套在 電機21的電機輸出軸上，并由擋圈24軸向定位，擋圈24通過螺柱固定在殼體22上。第二 軸承26 (兩個軸承)通過軸固定在殼體22上，不完全齒圈25安裝在第二軸承26和齒輪23 之間。不完全齒圈是從完整的外齒圈上截斷下來的一段齒圈，具體為在齒圈的圓周方向截 下來的一段圓弧形的齒圈。不完全齒圈的外圈與齒輪23相嚙合，不完全齒圈的內圈與第二 軸承的外圈圓柱面相切。齒輪和第二軸承對不完全齒圈進行徑向定位，殼體對不完全齒圈 進行軸向定位。焊槍27通過螺紋固定在不完全齒圈25上。豎直方向角度的調節是通過不 完全齒圈25的定心擺動實現的，控制第二電機21的轉速可以調節齒輪23的角度，進而控 制不完全齒圈25的角度，實現豎直方向角度調節。工作時，第二電機21帶動齒輪23的轉 動，齒輪23的轉動帶動不完全齒圈25的擺動。焊槍27的焊點的位置是搖桿16水平方向 定心擺動的軸線和不完全齒圈25豎直方向定心擺動的軸線的交點。搖桿16水平方向定心擺動和不完全齒圈25豎直方向定心擺動只改變焊槍27的姿態，不改變焊點的位置。本實用新型的工作過程如下工作時，先把基座13用螺柱固定在焊接機器人手臂上。完成固定后，首先調整焊 槍27的位置。通過焊接機器人手臂的運動，把焊點調整到合適的位置。然后，通過控制水 平方向角度調節機構1的驅動裝置和豎直方向角度調節機構2的驅動裝置，帶動水平方向 角度調節機構1和豎直方向角度調節機構2的運動。通過控制水平方向角度調節機構1和 豎直方向角度調節機構2的配合運動，使焊槍27的焊接姿態調整到最佳狀態。完成調整后 開始焊接，焊接機器人腰和手臂的配合運動不斷的調整著焊點的位置。同時，不斷的調整水 平方向角度調節機構1和豎直方向角度調節機構2的配合運動，從而不斷的調整焊槍27保 持最佳焊接姿態。因為焊槍27的焊點位于所述搖桿16的轉動軸線和不完全齒圈25的轉 動軸線的交點，所以調整水平方向角度調節機構1和豎直方向角度調節機構2的配合運動 不會影響焊點的位置，使得焊接控制十分方便，并提高了焊接的質量。完成焊接后，松開連 接基座I3和焊接機器人手臂的螺柱，就可以從焊接機器人手臂上取下全位置焊接機器人 定心姿態調整部件。如果焊接對象的尺寸發生了大的改變，只需要改變搖桿16的尺寸就可 以滿足焊接要求，十分利于模塊化設計和使用。前面用舉例的方式對本實用新型進行了說明，但本實用新型不僅僅局限于這一實 例。凡是基于本實用新型的基礎上進行的任何改進和變型均屬于本實用新型權利要求的保 護范圍之內。
權利要求全位置焊接機器人定心姿態調整部件，其特征在于包括第一角度調節機構和第二角度調節機構；其中所述第一角度調節機構包括安裝在焊接機器人手臂上的基座、安裝在基座上的端蓋、安裝在端蓋上的第一電機、安裝在基座上的第一軸承、與第一電機輸出軸同軸連接的傳動軸、以及與傳動軸固定連接的搖桿，傳動軸與第一軸承配合安裝，搖桿在第一電機的帶動下擺動；所述第二角度調節機構包括固定在搖桿上的殼體、安裝在殼體上的第二電機、安裝在電機輸出軸上的齒輪、安裝在殼體上用于對齒輪進行軸向定位的擋圈、安裝在殼體上的第二軸承、安裝在齒輪和第二軸承之間的不完全齒圈、以及固定安裝在不完全齒圈上的焊槍，所述不完全齒圈是從完整的外齒圈上截斷下來的一段齒圈，不完全齒圈的外圈與齒輪相嚙合，不完全齒圈的內圈與第二軸承的外圈圓柱面相切，齒輪和第二軸承對不完全齒圈進行徑向定位，殼體對不完全齒圈進行軸向定位，不完全齒圈和焊槍在齒輪的帶動下擺動；所述搖桿的擺動平面和不完全齒圈及焊槍的擺動平面互相垂直；所述焊槍的焊點位于所述搖桿的轉動軸線和不完全齒圈的轉動軸線的交點。
2.如權利要求1所述的全位置焊接機器人定心姿態調整部件，其特征在于所述的搖 桿的擺動平面為水平平面，不完全齒圈和焊槍的擺動平面為豎直平面。
專利摘要本實用新型是一種焊接設備的部件，具體說是全位置焊接機器人定心姿態調整部件。該系統包括水平方向角度調節機構和豎直方向角度調節機構。水平方向角度調節機構包括基座、第一電機、與第一電機輸出軸同軸連接的傳動軸以及與傳動軸鍵連接的搖桿，搖桿在第一電機的帶動下能夠沿著水平面擺動。豎直方向角度調節機構包括安裝在搖桿上的殼體、第二電機、安裝在電機輸出軸上的齒輪、安裝在軸承上的不完全齒圈、安裝在不完全齒圈上的焊槍，在齒輪的帶動下能夠在豎直平面內擺動。焊槍的焊點位于所述搖桿的轉動軸線和不完全齒圈的轉動軸線的交點。本實用新型在實現可以靈活變換焊槍姿態的同時，還消除了焊接機器人各部分之間的耦合，簡化了整體結構和尺寸。
文檔編號B23K37/00GK201669516SQ20102017424
公開日2010年12月15日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者劉廷順, 趙京, 馬佳弘 申請人:北京工業大學