一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂的制作方法

本發明涉及機械領域，特別是一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂。

背景技術：

這幾年來，由于勞動力市場的人員緊缺，人力成本逐年攀升，促進了焊接機械臂在焊接作業中的廣泛應用。焊接機械臂有機械式和液壓式兩種類型，目前焊接機械臂大多數是液壓驅動，由于液壓傳動采用液壓油作為傳遞動力的介質，存在以下問題：其起動性較差，容易因為內部元件磨損后產生泄漏，而且泄漏的液壓油會污染環境；液壓油受溫度影響較大，總效率較低，有時有噪音和振動。有時會出現過熱，工作無力等現象；液壓元件加工精度要求高，裝配要求嚴格，制造較為困難，使用中維修保養要求技術較高，難度較大。隨著焊接機械臂功能的增加，其液壓系統越來越復雜，出現故障更具有突然性、隱蔽性。機械式焊接機械臂是利用機械傳動件實現焊接動作，具有堅固耐用等優點，但是傳統的單自由度機械式焊接機械臂不能完成復雜的動作，應用范圍十分有限，機械式可控機構電動焊接機械臂，用連桿機構取代了液壓傳動，當主動桿由伺服電機驅動時，容易實現自動化、數控化控制，解決了液壓系統存在的一些不足，但存在需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制結構復雜帶來的機構重量、運動慣量大和成本高的問題。

變自由度機構通過組合出新的拓撲結構來適應不同階段的功能要求。目前能應用于 實際的變自由度機構還很少，未見到過應用于焊接機械臂的變自由度機構。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂，克服液壓式焊接機械臂液壓系統元件精度要求高、結構復雜、易漏油等缺點，克服開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，并使得可控驅動電機的數量小于焊接機械臂連桿機構的自由度，克服現有機械式電動焊接機械臂構需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點，簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現上述目的，本發明提供一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂，包括底座19、第二主動桿21、第二連桿2、上臂4、手腕連桿7、第一主動桿17、大臂9、第四連桿14、第一連桿12、手腕27、焊槍28、伺服驅動裝置以及第三連桿10； 所述底座19安裝在可移動回轉平臺上； 所述第二主動桿21一端通過第八轉動副20連接到底座19上，第二主動桿21另一端通過第九轉動副1與第二連桿2一端連接，第二連桿2另一端通過第十轉動副3與上臂4一端連接，上臂4另一端通過第十一轉動副6連接到手腕連桿7上；所述第一主動桿17一端通過第六轉動副16連接到底座19上，第一主動桿17另一端通過第七轉動副18與大臂9一端連接，大臂9另一端通過第五轉動副8連接在手腕連桿7上；所述第四連桿14一端通過第一轉動副13與連接在底座19上，第四連桿14另一端通過第二轉動副15與第一連桿12一端連接，第一連桿12另一端通過第三轉動副11與第三連桿10連接，第三連桿10的另一端通過第四轉動副5連接在上臂4上；在第二轉動副15上安裝有第一電磁鎖緊裝置23；在第十轉動副3上安裝有第二電磁鎖緊裝置24；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，與第一主動桿17、第二主動桿21連接以驅動其轉動；第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24采用電磁方式進行鎖緊，根據不同的作業工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降、手腕連桿與手腕的俯仰等運動，實現焊槍28的焊接作業。

本發明采用可控多桿閉鏈機構，克服了開鏈結構的驅動電機都需要安裝在關節位置的缺點，提高了手臂運行的平穩性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化。在連桿機構上加裝鎖緊裝置，并讓其根據機構的不同工況鎖緊和放松特定的轉動副，適時降低了機構的自由度，實現了在完成預期要求的情況下，使用的可控驅動電機的數量小于焊接機械臂連桿機構的自由度，利用一主動桿即可實現二自由度焊接作業，克服現有焊接機械臂需要配備與連桿機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的復雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，增加了機構的可控性和穩定性，提高了工作效率。同時也克服了液壓式焊接機械臂液壓系統元件精度要求高、結構復雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發明所述一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂的示意圖。

具體實施方式

一種含有轉動副鎖緊裝置的變自由度連桿機構新型焊接機械臂，包括底座19、第二主動桿21、第二連桿2、上臂4、手腕連桿7、第一主動桿17、大臂9、第四連桿14、第一連桿12、手腕27、焊槍28、伺服驅動裝置以及第三連桿10； 所述底座19安裝在可移動回轉平臺上； 所述第二主動桿21一端通過第八轉動副20連接到底座19上，第二主動桿21另一端通過第九轉動副1與第二連桿2一端連接，第二連桿2另一端通過第十轉動副3與上臂4一端連接，上臂4另一端通過第十一轉動副6連接到手腕連桿7上；所述第一主動桿17一端通過第六轉動副16連接到底座19上，第一主動桿17另一端通過第七轉動副18與大臂9一端連接，大臂9另一端通過第五轉動副8連接在手腕連桿7上；所述第四連桿14一端通過第一轉動副13與連接在底座19上，第四連桿14另一端通過第二轉動副15與第一連桿12一端連接，第一連桿12另一端通過第三轉動副11與第三連桿10連接，第三連桿10的另一端通過第四轉動副5連接在上臂4上；在第二轉動副15上安裝有第一電磁鎖緊裝置23；在第十轉動副3上安裝有第二電磁鎖緊裝置24；伺服驅動裝置包括第一伺服電機、第二伺服電機，與第一主動桿17、第二主動桿21連接以驅動其轉動；第一鎖緊裝置23和第二鎖緊裝置24采用電磁方式進行鎖緊，根據不同的作業工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂升降、手腕連桿與手腕的俯仰等運動，實現焊槍28的焊接作業。