多軸聯動機構的製作方法

2023-06-04 04:16:26 1

專利名稱：多軸聯動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及多軸聯動機構，尤其涉及一種使用三軸機械系統的多軸聯動機構。
背景技術：
現有焊接技術一般採用以下兩種方式焊接專機和六軸關節式機器人。焊 接專機由於是針對特定的焊接工件進行設計而製造的，所以其通用性較差。一 般一臺焊接專機只能針對一種零組件進行焊接加工。而六軸關節式機器人由於 其採用的是柔性加工技術，因此完全克服的專機的種種弊端，但是其造價昂貴， 對操作人員的技術和素質要求非常高， 一般都要配備一個專業的工程師和操作 人員，並且其後期的維護費用較高。

發明內容
為了克服傳統六軸關節式機器人成本高，維護成本昂貴的，不利於市場普 及的缺點，本發明提供了一種多軸聯動機構。
為了解決焊接專機通用性差，無柔性加工功能的缺點，本發明提供了一種 多軸聯動機構。
為了解決現有技術中的焊接工具定位精度不高且不適用於精度較高場合 要求的問題，本發明提供了一種多軸聯動機構。
本發明解決現有技術問題所採用的技術方案為提供一種多軸聯 動機構，所述多軸4關動才幾構包括三軸直角坐標的X、 Y、 Z三軸積4成系統、工 作端、含有旋轉軸A軸的A軸旋轉機構、伺服驅動系統以及控制系統，其中， 所述伺服驅動系統在所述控制系統的控制下，能驅動所述X、 Y、 Z軸機械系 統運動，所述A軸旋轉機構驅動工作端圍繞旋轉軸A的方向旋轉，所述X、 Y、 Z三軸機械系統和A軸旋轉機構帶動所述工作端運轉，並可到達空間的任何位 置。
根據本發明的一優選技術方案所述多軸聯動機構進一步包括含有旋轉軸 B軸的B軸旋轉機構，所述B軸旋轉機構使所述工作端圍繞所述B軸的方向 旋轉，所述B軸旋轉機構包括驅動系統和旋轉機構主體，且所述B軸旋轉機構設置在所述Y軸機械系統上且設置在遠離所述Y軸機械系統的驅動系統的 一端上。
根據本發明的一優選技術方案所述工作端為焊接系統或者塗抹裝置或者 用於提拿零件的機械手。
根據本發明的一優選技術方案所述焊接系統包括焊槍。
根據本發明的一優選技術方案所述多軸聯動機構進一步包括底板，所述 三軸機械系統安裝在底板上，其中，X、 Y軸機械系統安裝在底板的表面上， Z軸機械系統垂直於底寺反的表面且與X、 Y軸才幾4成系統相交。
根據本發明的一優選技術方案所述X軸機械系統包括沿其長度方向的第 一線性滑軌，Z軸機械系統包括沿其長度方向的第二線性滑軌以及Y軸機械系 統包括沿其長度方向的第三線性滑軌。
根據本發明的一優選技術方案所述伺服機械系統包括第一伺服電機、第 二伺服電機、第三伺服電機、第一聯軸器、第二聯軸器、第三耳關軸器以及第一 滾珠絲杆、第二滾珠絲杆、第三滾珠絲杆，其中，第一伺服電機、第一聯軸器 以及第一滾珠絲杆依次設置在遠離三軸機械系統接合處的X軸機械系統的一 端上，在第一伺服電機的作用下，通過第一聯軸器帶動第一滾珠絲杆沿所述第 一線性滑軌做沿X軸的直線往復運動。
第二伺服電機、第二聯軸器以及第二滾珠絲杆依次設置在遠離三軸機械系 統接合處的Z軸機械系統的一端上，在第二伺服電機的作用下，通過第二聯軸 器帶動第二滾珠絲杆沿所述第二線性滑軌做沿Z軸的直線往復運動。
第三伺服電機、第三聯軸器以及第三滾珠絲杆依次設置在遠離三軸機械系 統接合處的Y軸機械系統的一端上，在第三伺服電機的作用下，通過第三聯軸 器帶動第三滾珠絲杆沿所述第三線性滑軌做沿Y軸的直線往復運動。
根據本發明的一優選技術方案所述焊接系統還包括焊機、送絲機以及焊 絲，所述焊槍系統設置在Y軸機械系統上，所述焊機和送絲機設置Y軸機械 系統的包含有第三電機的一端外表面上，而焊槍設置Y軸機械系統的另一端 上，在焊槍運動時，通過送絲機把焊絲傳輸至焊槍，在焊機的作用下，焊槍對 預定的烊接位置進行焊接。
根據本發明的 一優選技術方案所述B軸旋轉機構包括驅動系統和旋轉機 構主體，且所述B軸i走轉機構設置在Y軸機械系統上且設置在遠離Y軸機械系統的第三電機的 一端上。
本發明的多軸聯動機構具有以下優點其一，克服了傳統六軸關節式機器 人成本高，維護成本昂貴的，不利於市場普及的缺點，所以本發明的多軸聯動 機構成本低、維護成本小，從而利於市場普及；。其二，解決了焊接專機通用 性差，無柔性加工功能的缺點，所以本發明的多軸聯動機構具有較好的通用性。 其三，重複定位精度高，適用於一些對精度要求較高的場合。


圖1本發明一種多軸聯動機構正視圖； 圖2本發明一種多軸聯動才幾構側-現圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的多軸聯動機構進行進一步的描述和說明
圖中第一伺服電機l，第二伺服電機6，第三伺服電機10;第一聯軸器 2，第二聯軸器7，第三聯軸器ll;第一滾珠絲杆3，第二滾珠絲杆8，第三 滾珠絲杆12;第一線性滑軌4，第二線性滑軌9，第三線性滑軌13;底板5; B 軸驅動系統14; B軸》走轉主體15:焊4倉16;送絲才幾17。
請參閱圖1和圖2，本發明提供了 一種多軸聯動機構。具體地， 所述多軸聯動機構包括三軸直角坐標的X、 Y、 Z三軸機械系統、工作 端、含有旋轉軸A軸的A軸旋轉機構、伺服驅動系統以及控制系統，其中，X、 Y、 Z三軸機械系統和A軸旋轉機構帶動工作端到達空間的任何位置，帶動工 作端作曲線靈活運動，而且活動自如。
另外，所述多軸聯動機構進一步包括含有旋轉軸B軸的B軸旋轉機構， 所述B軸旋轉機構使所述工作端圍繞所述B軸的方向旋轉，並且與X、 Y、 Z 三軸機械系統和A軸旋轉機構一起帶動工作端到達空間的任何位置，帶動工作 端作曲線靈活運動，而且活動自如。
優選地，所述工作端接焊接系統或者塗抹裝置或者用於提拿零件的機械 手。更優選地，所述焊接系統包括焊槍16。
優選地，所述多軸^:動機構進一步包括底板5,所述三軸機械系統安裝在 底板5上，其中，X、 Y軸機械系統安裝在底板5的表面上，Z軸機械系統垂 直於底板5的表面且與X、 Y軸機械系統相交。
所述X軸機械系統包括沿其長度方向的第一線性滑軌4, Z軸機械系統包
6括沿其長度方向的第二線性滑軌9以及Y軸機械系統包括沿其長度方向的第三 線性滑軌13,如圖1和圖2所示。
所述伺服機械系統包括第一伺服電機1、第二伺服電機6、第三伺服電機 10,第一聯軸器2、第二聯軸器7、第三聯軸器11以及第一滾珠絲杆3、第二 滾珠絲杆8、第三滾珠絲杆12，其中，第一伺服電機l、第一聯軸器2以及第 一滾珠絲杆3依次設置在X軸機械系統上，在第一伺服電機l的作用下，通過 第一聯軸器2帶動第一滾珠絲杆3沿所述第一線性滑軌4做沿X軸的直線往復 運動。
可以理解，第二伺服電機6、第二聯軸器7以及第二滾珠絲杆8依次設置 在Z軸機械系統上，在第二伺服電機6的作用下，通過第二聯軸器7帶動第二 滾珠絲杆8沿所述第二線性滑軌9做沿Z軸的直線往復運動。
類似地，第三伺服電機10、第三聯軸器11以及第三滾珠絲杆12依次設置 在Y軸機械系統上，在第三伺服電機10的作用下，通過第三聯軸器ll帶動第 三滾珠絲杆12沿所述第三線性滑軌13做沿Y軸的直線往復運動。
所述焊接系統還包括焊槍、送絲機17以及焊絲(未標示)，所述焊接系統 設置在Y軸機械系統上，所述送絲機17設置在Y軸機械系統的包含有第三電 機10的一端外表面上，而焊槍16設置在Y軸機械系統的另一端上，在焊槍運 動時，通過送絲機17把焊絲傳輸至焊槍16,通過焊槍16對預定的焊接位置進 行焊接。
優選地，所述多軸if關動機構還包括含有旋轉軸A軸的A軸旋轉機構，該 A軸旋轉機構4吏得焊接系統的焊槍16沿圍繞A軸的方向旋轉，用來改變焊槍 16的姿態，並且與上述的三軸機械系統配和進行四軸聯動，從而使焊槍16走 出不同形狀的軌跡，例如使焊槍走出如圖2所示出的圍繞A軸的圓形軌跡。
優選地，所述多軸4關動機構進一步包括含有旋轉軸B軸的B軸旋轉才幾構， 該B軸旋轉機構使得焊接系統的焊槍16沿圍繞B軸的方向旋轉，並且與上述 的三軸機械系統配合進行四軸聯動，從而使焊槍16走出不同形狀的軌跡。
可以理解，根據實際需要，以及操作的簡易性，所述多軸聯動機構還可同 時包括A軸旋轉機構和B軸旋轉機構，其中，所述A軸旋轉機構使得焊接系 統的焊槍沿圍繞A軸的方向旋轉，所述B軸旋轉機構使得焊接系統的焊槍沿 圍繞B軸的方向旋轉，並且所述旋轉軸A軸或旋轉軸B軸與上述的三軸機械系統配合進行五軸聯動，從而使焊槍走出不同形狀的軌跡。
本實施例所述的多軸耳關動機構同時包括A軸》走轉才幾構和B軸旋轉機構。 本領域技術人員可以根據實際需要和用途進行相應的選擇，需要指出的是，即 使沒有A軸和B軸旋轉才幾構，本發明的多軸聯動機構只需要根據焊接系統在 上述的X、 Y、 Z三軸機械系統上的運動即可實現對預定位置的焊接。
在本實施例中，同時具有A軸旋轉機構和B軸旋轉才幾構的情況下，所述B 軸旋轉機構包括驅動系統14和旋轉機構主體15,且所述B軸旋轉機構設置在 Y軸機械系統上且設置在遠離Y軸機械系統的第三電機10的一端上。
可以理解，對於本發明中的焊接系統與三軸機械系統之間的位置關係，本 領域技術人員可以進行適當的調整，並不僅限於本實施例所示出的設置在Y軸 機械系統上的方式，例如也可設置在X軸機械系統或Z軸機械系統上。
本發明的多軸聯動機構具有以下優點其一，克服了傳統六軸關節式機器 人成本高，維護成本昂貴的，不利於市場普及的缺點，所以本發明的多軸聯動 機構成本低、維護成本小，從而利於市場普及。其二，解決了焊接專機通用性 差，無柔性加工功能的缺點，所以本發明的多軸聯動機構具有較好的通用性。 其三，重複定位精度高，適用於一些對精度要求較高的場合。
以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不 能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替 換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
8
權利要求
1. 一種多軸聯動機構，其特徵在於所述多軸聯動機構包括三軸直角坐標的X、Y、Z三軸機械系統、工作端、含有旋轉軸A軸的A軸旋轉機構、伺服驅動系統以及控制系統，其中，所述伺服驅動系統在所述控制系統的控制下驅動所述X、Y、Z軸機械系統運動，所述A軸旋轉機構驅動工作端圍繞旋轉軸A的方向旋轉，所述X、Y、Z三軸機械系統和A軸旋轉機構帶動所述工作端運轉。
2. 根據權利要求1所述多軸聯動機構，其特徵在於所述多軸聯動機構進 一步包括含有旋轉軸B軸的B軸旋轉機構，所述B軸旋轉機構使所述工作端 圍繞所述B軸的方向》走轉，所述B軸旋轉機構包括驅動系統(14)和旋轉機 構主體(15 )，且所述B軸旋轉機構設置在所述Y軸才幾械繫統上且設置在遠離 所述Y軸機械系統的驅動系統的一端上。
3. 根據權利要求1-2項任一項所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述工 作端為焊接系統、塗抹裝置或者用於提拿零件的機械手。
4. 根據權利要求3所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述焊接系統包括 焊槍(16)。
5. 根據權利要求4項中任一項所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述多 軸聯動機構進一步包括底板(5),所述X、 Y、 Z三軸機械系統安裝在所述底 板(5)上，其中，X、 Y軸機械系統安裝在所述底板(5)的表面上，所述Z 軸機械系統垂直於所述底板(5)的表面且與所述X、 Y軸機械系統相交。
6. 根據權利要求5所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述X軸機械系 統包括沿其長度方向的第一線性滑軌(4) ,Z軸機械系統包括沿其長度方向的 第二線性滑軌(9 )以及Y軸機械系統包括沿其長度方向的第三線性滑軌(13 )。
7. 根據權利要求6所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述伺服機械系統 包括第一伺服電機(l)、第二伺服電機(6)、第三伺服電機(IO)、第一聯軸 器(2)、第二聯軸器(7)、第三聯軸器(11)以及第一滾珠絲杆(3)、第二滾 珠絲杆(8)、第三滾珠絲杆(12),其中，第一伺服電機(l)、第一聯軸器(2) 以及第一滾珠絲杆(3)依次設置在遠離三軸機械系統接合處的X軸機械系統 的一端上，在第一祠服電機(1)的作用下，通過第一聯軸器(2)帶動第一滾 珠絲杆(3)沿所述第一線性滑軌(4)做沿X軸的直線往復運動；第二伺服電機(6)、第二聯軸器(7)以及笫二滾珠絲杆(8)依次設置在 遠離三軸機械系統接合處的Z軸機械系統的一端上，在第二伺服電機(6)的 作用下，通過第二聯軸器(7 )帶動第二滾珠絲杆(8 )沿所述第二線性滑軌(9 ) 做沿Z軸的直線往復運動；第三伺服電機(10)、第三聯軸器(11 )以及第三滾珠絲杆(12)依次設 置在遠離三軸機械系統接合處的Y軸機械系統的一端上，在第三伺服電機(10) 的作用下，通過第三聯軸器(11)帶動第三滾珠絲杆(12)沿所述第三線性滑 軌(13 )做沿Y軸的直線往復運動。
8. 根據權利要求7所述的多軸聯動機構，其特徵在於所述焊接系統還包 括焊機、送絲機(17)以及焊絲，所述焊槍系統設置在所述Y軸機械系統上， 所述焊機和所述送絲機(17)設置在所述Y軸機械系統的包含有第三電機(10) 的一端外表面上，所述焊槍(16)設置在所述Y軸機械系統的另一端上，在所 述焊槍運動時，通過所述送絲機(17)把焊絲傳輸至焊槍(16),在焊機的作 用下，所述焊槍(16)對預定的焊接位置進行焊接。
9. 根據權利要求8所述的多軸聯動機構，其特徵在於，所述B軸旋轉機 構包括驅動系統(14 )和旋轉機構主體(15 )，且所述B軸旋轉機構設置在所 述Y軸機械系統上且設置在遠離所述Y軸機械系統的第三電機(10 )的一端 上。
全文摘要
本發明涉及多軸聯動機構。所述多軸聯動機構包括三軸直角坐標的X、Y、Z三軸機械系統、工作端、含有旋轉軸A軸的A軸旋轉機構、伺服驅動系統以及控制系統，其中，所述伺服驅動系統在所述控制系統的控制下驅動所述X、Y、Z軸機械系統運動，所述A軸旋轉機構驅動工作端圍繞旋轉軸A的方向旋轉，所述X、Y、Z三軸機械系統和A軸旋轉機構帶動所述工作端到達空間的任何位置。本發明的多軸聯動機構成本低、維護成本小，從而利於市場普及；具有較好的通用性而且具有重複定位精度高，適用於一些精度要求較高的場合的優點。
文檔編號B23K37/00GK101474734SQ200910105410
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月9日 優先權日2009年2月9日
發明者張海勇, 緱元林 申請人:深圳市新滄海機械有限公司