CN204893261U - 五轴焊接机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种五轴焊接机械手，包括机体固定座、电控箱、电焊枪枪头、X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构、水平旋转轴机构、竖直旋转轴机构；所述X轴平移机构安装在所述机体固定座上，Z轴平移机构连接固定在X轴平移机构上，Y轴平移机构连接固定在Z轴平移机构上，所述水平旋转轴机构连接固定在Y轴平移机构上，竖直旋转轴机构连接固定在水平旋转轴机构上；所述电焊枪枪头通过焊枪固定夹头固定于所述竖直旋转轴机构上。本实用新型公开的五轴焊接机械手可以有效的代替人力工作，提高生产效率，降低生产成本，减少人员伤亡事故，避免人员被电弧辐射。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动焊接设备技术领域，具体涉及一种五轴焊接机械手。
背景技术
焊接机械手是自动化设备的一种，其中手臂是机器人操作机中的基本部件，可以进行旋转和往复式的运动，在焊接机械手的末端安有固定焊枪，可以实现自动焊接的功能；焊接机械手工作稳定，可提高焊接质量,保证其均匀性，且能够提高劳动生产率,一天可24小时连续生产，改善了工人劳动条件,可在有害环境下工作，降低了对工人操作技术的要求，缩短了产品改形换代的准备周期,减少相应的设备投资，可实现小批量产品的焊接自动化;然而，现有技术中的焊接机械手仍然存在结构比较复杂、比较笨重、刚性不够好、造价成本比较高、灵活性不够强、外形不美观等缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型公开了一种五轴焊接机械手，可以有效的代替人力工作，提高生产效率，降低生产成本，减少人员伤亡事故，避免人员被电弧辐射。
本实用新型的技术方案如下：
一种五轴焊接机械手，包括机体固定座、电控箱、电焊枪枪头、X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构、水平旋转轴机构、竖直旋转轴机构；所述X轴平移机构安装在所述机体固定座上，Z轴平移机构连接固定在X轴平移机构上，Y轴平移机构连接固定在Z轴平移机构上，所述水平旋转轴机构连接固定在Y轴平移机构上，竖直旋转轴机构连接固定在水平旋转轴机构上；所述电焊枪枪头通过焊枪固定夹头固定于所述竖直旋转轴机构上；
所述X轴平移机构通过第一伺服电机驱动，并通过第一同步带机构与所述Z轴平移机构传动连接；
所述Z轴平移机构通过第二伺服电机驱动，并通过第一丝杆机构与所述Y轴平移机构传动连接；
所述Y轴平移机构通过第三伺服电机驱动，并通过第二同步带机构与所述水平旋转轴机构传动连接；
所述水平旋转轴机构通过第四伺服电机驱动，并通过第三同步带机构与所述竖直旋转轴机构传动连接；
所述竖直旋转轴机构通过第五伺服电机驱动，所述第五伺服电机通过第二丝杆机构和第四同步带机构与焊枪固定夹头传动连接。
作为优选，所述X轴平移机构通过第一滑轨装置安装于第一机构板上，第一机构板与机体固定座固定，所述第一滑轨装置包括安装在所述第一机构板上的X轴滑轨、安装在X轴滑轨上的第一滑块，所述X轴平移机构通过X轴滑块板安装于所述第一滑块上；所述X轴滑块板与所述第一同步带机构传动连接。
进一步的，所述第一同步带机构包括与第一伺服电机的输出轴同轴固定的第一主动轮、安装于所述第一机构板上的第一从动轮、连接所述第一主动轮和第一从动轮的第一同步带，所述X轴滑块板固定于所述第一同步带上。
作为优选，Z轴平移机构通过第二滑轨装置安装在第二机构板上，所述第二机构板与所述X轴滑块板固定连接；所述第二滑轨装置包括安装在所述第二机构板上的Z轴滑轨、安装在Z轴滑轨上的第二滑块，所述Z轴平移机构通过Z轴滑块板安装于所述第二滑块上；所述Z轴滑块板与所述第一丝杆机构传动连接。
进一步的，第二伺服电机固定于所述第二机构板顶端；所述第一丝杆机构包括第一丝杆、固定于所述Z轴滑块板上的第一丝杆螺母、分别固定在第二机构板两端的第一轴承座和第二轴承座；第二伺服电机的输出轴通过第一联轴器与第一丝杆连接。
作为优选，Y轴平移机构通过第三滑轨装置安装在第三机构板上，所述第三机构板与所述Z轴滑块板固定连接；所述第三滑轨装置包括安装在所述第三机构板上的Y轴滑轨、安装在Y轴滑轨上的第三滑块，所述Y轴平移机构通过Y轴滑块板安装于所述第三滑块上；所述Y轴滑块板与所述第二同步带机构传动连接。
进一步的，所述第二同步带机构包括与第三伺服电机的输出轴同轴固定的第二主动轮、安装于所述第三机构板上的第二从动轮、连接所述第二主动轮和第二从动轮的第二同步带，所述Y轴滑块板固定于所述第二同步带上。
作为优选，水平旋转轴机构通过连接板与所述Y轴滑块板固定连接，第四伺服电机固定在所述连接板上；所述第四伺服电机的输出轴与第三同步带机构的第三主动轮连接，第三从动轮安装在所述连接板上的轴承内；所述第三主动轮、第三从动轮通过第三同步带连接。
作为优选，竖直旋转轴机构通过第四机构板固定于所述第三从动轮上；第五伺服电机固定于所述第四机构板上，第五伺服电机的输出轴通过第二联轴器与第二丝杆机构的第二丝杆连接，所述第二丝杆机构与第四同步带机构传动连接。
进一步的，所述第二丝杆一端与第二联轴器固定，另一端固定在第四机构板上的轴承内并通过第二丝杆螺母与所述第四同步带机构的第四主动轮同轴连接，焊枪固定夹头固定于第四同步带机构的第四从动轮转轴上，所述第四主动轮、第四从动轮通过第四同步带连接。
本实用新型公开的五轴焊接机械手通过丝杆机构、同步带机构实现直线运动、圆弧运动的转换，实现了X、Y、Z向的平移及水平方向的旋转、竖直方向的旋转的联动，提供了一种五轴焊接机械手，可以有效的代替人力工作，提高生产效率，降低生产成本，减少人员伤亡事故，避免人员被电弧辐射。
附图说明
图1为本实用新型在一实施例中的结构示意图；
图2为图1一视角的俯视视图；
图3为图2的A-A向剖视图；
图4为图2的仰视图；
图5为图2的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细阐述。
如图1至图5所示，本实用新型公开的五轴焊接机械手包括机体固定座1、电控箱2、电焊枪枪头8、X轴平移机构3、Y轴平移机构5、Z轴平移机构4、水平旋转轴机构6、竖直旋转轴机构7；所述X轴平移机构3安装在所述机体固定座1上，Z轴平移机构4连接固定在X轴平移机构3上，Y轴平移机构5连接固定在Z轴平移机构4上，所述水平旋转轴机构6连接固定在Y轴平移机构5上，竖直旋转轴机构7连接固定在水平旋转轴机构6上；所述电焊枪枪头8通过焊枪固定夹头41固定于所述竖直旋转轴机构7上，从而实现X、Y、Z向的平移及水平向旋转、竖直向旋转；
所述X轴平移机构3通过第一伺服电机9驱动，并通过第一同步带机构与所述Z轴平移机构4传动连接；
所述Z轴平移机构4通过第二伺服电机15驱动，并通过第一丝杆机构与所述Y轴平移机构5传动连接；
所述Y轴平移机构5通过第三伺服电机23驱动，并通过第二同步带机构与所述水平旋转轴机构6传动连接；
所述水平旋转轴机构6通过第四伺服电机30驱动，并通过第三同步带机构与所述竖直旋转轴机构7传动连接；
所述竖直旋转轴机构7通过第五伺服电机34驱动，所述第五伺服电机34通过第二丝杆机构和第四同步带机构与焊枪固定夹头41传动连接；
通过上述驱动及传动过程，将X、Y、Z向的平移及水平方向的旋转、竖直方向的旋转通过焊枪固定夹头41传递至电焊枪枪头，调整焊接的轨迹、方向。
在一优选实施例中，所述X轴平移机构3通过第一滑轨装置安装于第一机构板上，第一机构板与机体固定座1固定，所述第一滑轨装置包括安装在所述第一机构板上的X轴滑轨13、安装在X轴滑轨13上的第一滑块，所述X轴平移机构通过X轴滑块板14安装于所述第一滑块上；所述X轴滑块板14与所述第一同步带机构传动连接；所述第一同步带机构包括与第一伺服电机9的输出轴同轴固定的第一主动轮10、安装于所述第一机构板上的第一从动轮12、连接所述第一主动轮10和第一从动轮12的第一同步带11，所述X轴滑块板14固定于所述第一同步带11上，通过第一同步带11可以拖动X轴滑块板14沿X轴移动；
Z轴平移机构4通过第二滑轨装置安装在第二机构板上，所述第二机构板与所述X轴滑块板14固定连接，使Z轴平移机构4可跟随X轴滑块板14沿X轴移动；所述第二滑轨装置包括安装在所述第二机构板上的Z轴滑轨21、安装在Z轴滑轨21上的第二滑块，所述Z轴平移机构通过Z轴滑块板22安装于所述第二滑块上；所述Z轴滑块板22与所述第一丝杆机构传动连接；第二伺服电机15固定于所述第二机构板顶端；所述第一丝杆机构包括第一丝杆18、固定于所述Z轴滑块板22上的第一丝杆螺母20、分别固定在第二机构板两端的第一轴承座17和第二轴承座19；第二伺服电机的输出轴通过第一联轴器16与第一丝杆18连接，从而使第一丝杆18可驱动Z轴滑块板22沿Z轴平移；
Y轴平移机构5通过第三滑轨装置安装在第三机构板上，所述第三机构板与所述Z轴滑块板22固定连接，从而带动Y轴平移机构沿Z轴平移；所述第三滑轨装置包括安装在所述第三机构板上的Y轴滑轨26、安装在Y轴滑轨26上的第三滑块，所述Y轴平移机构5通过Y轴滑块板27安装于所述第三滑块上；所述Y轴滑块板27与所述第二同步带机构传动连接；所述第二同步带机构包括与第三伺服电机23的输出轴同轴固定的第二主动轮24、安装于所述第三机构板上的第二从动轮28、连接所述第二主动轮24和第二从动轮28的第二同步带25，所述Y轴滑块板27固定于所述第二同步带25上，使其可随第二同步带25沿Y轴平移；
水平旋转轴机构6通过连接板29与所述Y轴滑块板27固定连接，使其可随Y轴滑块板27沿Y轴平移；第四伺服电机30固定在所述连接板29上；所述第四伺服电机30的输出轴与第三同步带机构的第三主动轮31连接，第三从动轮33安装在所述连接板29上的轴承内；所述第三主动轮31、第三从动轮33通过第三同步带32连接；竖直旋转轴机构7通过第四机构板固定于所述第三从动轮33上，使其可随第三从动轮33沿水平方向旋转；
第五伺服电机34固定于所述第四机构板上，第五伺服电机34的输出轴通过第二联轴器35与第二丝杆机构的第二丝杆36连接，所述第二丝杆机构与第四同步带机构传动连接；所述第二丝杆36一端与第二联轴器35固定，另一端固定在第四机构板上的轴承内并通过第二丝杆螺母37与所述第四同步带机构的第四主动轮38同轴连接，焊枪固定夹头固定于第四同步带机构的第四从动轮40的转轴上，所述第四主动轮38、第四从动轮40通过第四同步带39连接，从而使第二丝杆36就会推动第四同步带机构运动，第四同步带机构又带动其第四从动轮40沿竖直方向旋转，从而驱动焊枪固定夹头沿竖直方向旋转；
通过上述传动过程，实现了X、Y、Z向的平移及水平方向的旋转、竖直方向的旋转的联动，提供了一种五轴焊接机械手，可以有效的代替人力工作，提高生产效率，降低生产成本，减少人员伤亡事故，避免人员被电弧辐射。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种五轴焊接机械手，其特征在于：包括机体固定座、电控箱、电焊枪枪头、X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构、水平旋转轴机构、竖直旋转轴机构；所述X轴平移机构安装在所述机体固定座上，Z轴平移机构连接固定在X轴平移机构上，Y轴平移机构连接固定在Z轴平移机构上，所述水平旋转轴机构连接固定在Y轴平移机构上，竖直旋转轴机构连接固定在水平旋转轴机构上；所述电焊枪枪头通过焊枪固定夹头固定于所述竖直旋转轴机构上；
所述X轴平移机构通过第一伺服电机驱动，并通过第一同步带机构与所述Z轴平移机构传动连接；
所述Z轴平移机构通过第二伺服电机驱动，并通过第一丝杆机构与所述Y轴平移机构传动连接；
所述Y轴平移机构通过第三伺服电机驱动，并通过第二同步带机构与所述水平旋转轴机构传动连接；
所述水平旋转轴机构通过第四伺服电机驱动，并通过第三同步带机构与所述竖直旋转轴机构传动连接；
所述竖直旋转轴机构通过第五伺服电机驱动，所述第五伺服电机通过第二丝杆机构和第四同步带机构与焊枪固定夹头传动连接。
2.如权利要求1所述的五轴焊接机械手，其特征在于：所述X轴平移机构通过第一滑轨装置安装于第一机构板上，第一机构板与机体固定座固定，所述第一滑轨装置包括安装在所述第一机构板上的X轴滑轨、安装在X轴滑轨上的第一滑块，所述X轴平移机构通过X轴滑块板安装于所述第一滑块上；所述X轴滑块板与所述第一同步带机构传动连接。
3.如权利要求2所述的五轴焊接机械手，其特征在于：所述第一同步带机构包括与第一伺服电机的输出轴同轴固定的第一主动轮、安装于所述第一机构板上的第一从动轮、连接所述第一主动轮和第一从动轮的第一同步带，所述X轴滑块板固定于所述第一同步带上。
4.如权利要求2所述的五轴焊接机械手，其特征在于：Z轴平移机构通过第二滑轨装置安装在第二机构板上，所述第二机构板与所述X轴滑块板固定连接；所述第二滑轨装置包括安装在所述第二机构板上的Z轴滑轨、安装在Z轴滑轨上的第二滑块，所述Z轴平移机构通过Z轴滑块板安装于所述第二滑块上；所述Z轴滑块板与所述第一丝杆机构传动连接。
5.如权利要求4所述的五轴焊接机械手，其特征在于：第二伺服电机固定于所述第二机构板顶端；所述第一丝杆机构包括第一丝杆、固定于所述Z轴滑块板上的第一丝杆螺母、分别固定在第二机构板两端的第一轴承座和第二轴承座；第二伺服电机的输出轴通过第一联轴器与第一丝杆连接。
6.如权利要求4所述的五轴焊接机械手，其特征在于：Y轴平移机构通过第三滑轨装置安装在第三机构板上，所述第三机构板与所述Z轴滑块板固定连接；所述第三滑轨装置包括安装在所述第三机构板上的Y轴滑轨、安装在Y轴滑轨上的第三滑块，所述Y轴平移机构通过Y轴滑块板安装于所述第三滑块上；所述Y轴滑块板与所述第二同步带机构传动连接。
7.如权利要求6所述的五轴焊接机械手，其特征在于：所述第二同步带机构包括与第三伺服电机的输出轴同轴固定的第二主动轮、安装于所述第三机构板上的第二从动轮、连接所述第二主动轮和第二从动轮的第二同步带，所述Y轴滑块板固定于所述第二同步带上。
8.如权利要求6所述的五轴焊接机械手，其特征在于：水平旋转轴机构通过连接板与所述Y轴滑块板固定连接，第四伺服电机固定在所述连接板上；所述第四伺服电机的输出轴与第三同步带机构的第三主动轮连接，第三从动轮安装在所述连接板上的轴承内；所述第三主动轮、第三从动轮通过第三同步带连接。
9.如权利要求8所述的五轴焊接机械手，其特征在于：竖直旋转轴机构通过第四机构板固定于所述第三从动轮上；第五伺服电机固定于所述第四机构板上，第五伺服电机的输出轴通过第二联轴器与第二丝杆机构的第二丝杆连接，所述第二丝杆机构与第四同步带机构传动连接。
10.如权利要求9所述的五轴焊接机械手，其特征在于：所述第二丝杆一端与第二联轴器固定，另一端固定在第四机构板上的轴承内并通过第二丝杆螺母与所述第四同步带机构的第四主动轮同轴连接，焊枪固定夹头固定于第四同步带机构的第四从动轮转轴上，所述第四主动轮、第四从动轮通过第四同步带连接。
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