一種可變換自由度杆式點焊機械手的製作方法

2023-11-11 07:21:17 1

本發明涉及機械工程領域，特別涉及一種可變換自由度杆式點焊機械手。

背景技術：

目前機械製造業中的點焊機械手大多數是為開鏈形式的串聯結構關節型電機驅動機械手，其主要特點為驅動電機全部都安裝在機械手的各個關節上，通過電機帶動機械手各個關節的轉動，實現機械手的各種動作，這種結構方式存在以下問題：機械手手臂需要承載電機的重量並需滿足剛度要求，手臂截面尺寸需要做得較大，這樣會增大驅動電機的負載，增加手臂的運動慣量，導致機械手動態性能下降，同時驅動電機都安裝在關節位置造成機械手的累積誤差大、承載能力小、結構複雜、模塊化程度低。隨著電機技術的發展和控制技術的提高，並聯機構為機械手提供了廣泛的發展空間。由於機構驅動電機的數量等於機械手機構的自由度是機械手成為具有確定運動機構的必要條件，要使機械手的驅動電機的數量等於機械手機構的自由度，就會造成機構的重量大、體積大和成本高。由於機械手的自由度多少決定了機械手運動的靈活程度，不能採用降低自由度的方法來降低機械手的重量、運動慣量、體積和成本，這樣會造成性能的降低。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種可變換自由度杆式點焊機械手，使得可控驅動電機的數量小於機械手連杆機構的自由度，克服現有機械手需要配備與連杆機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的複雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本。為實現上述目的，本發明提供了一種可變換自由度杆式點焊機械手，包括:可迴轉底座1、升降機構、俯仰機構、手腕連杆10、手腕14、焊槍15、驅動裝置、第一可鎖緊鉸鏈以及第二可鎖緊鉸鏈；其中升降機構包括:主動杆3、升降杆9、第二連杆5、大臂7；主動杆3和升降杆9的一端分別通過鉸鏈鉸接於可迴轉底座1上，第二連杆5的一端與主動杆3的另一端鉸接，大臂7設成彎曲狀且大臂7的一端與第二連杆5的另一端鉸接，升降杆9的另一端鉸接於大臂7的中部，升降杆9與大臂7相鉸接的鉸鏈處設有第一可鎖緊鉸鏈8，用於對該鉸鏈進行制動。俯仰機構包括:第三連杆6、俯仰杆13以及第四連杆11；第三連杆6的一端鉸接於可迴轉底座1上，俯仰杆13的一端與第三連杆6的另一端鉸接，第四連杆11的兩端分別鉸接於升降杆9和俯仰杆13的中部；手腕連杆10的上部與升降杆9的另一端鉸接，下部與俯仰杆13的另一端鉸接，第三連杆6與俯仰杆13相鉸接的鉸鏈處設有第二可鎖緊鉸鏈17，用於對該鉸鏈進行制動，驅動裝置為伺服電機，與主動杆3連接以驅動其轉動。

附圖說明

圖1是根據本發明一種可變換自由度杆式點焊機械手結構示意圖。

具體實施方式

本發明具體實施方式的一種可變換自由度杆式點焊機械手，包括:可迴轉底座1、升降機構、俯仰機構、手腕連杆10、手腕14、焊槍15、驅動裝置、第一可鎖緊鉸鏈以及第二可鎖緊鉸鏈；升降機構包括:主動杆3、升降杆9、第二連杆5、大臂7；主動杆3和升降杆9的一端分別通過鉸鏈鉸接於可迴轉底座1上，第二連杆5的一端與主動杆3的另一端鉸接，大臂7設成彎曲狀且大臂7的一端與第二連杆5的另一端鉸接，升降杆9的另一端鉸接於大臂7的中部，升降杆9與大臂7相鉸接的鉸鏈處設有第一可鎖緊鉸鏈8，用於對該鉸鏈進行制動。俯仰機構包括:第三連杆6、俯仰杆13以及第四連杆11；第三連杆6的一端鉸接於可迴轉底座1上，俯仰杆13的一端與第三連杆6的另一端鉸接，第四連杆11的兩端分別鉸接於升降杆9和俯仰杆13的中部；手腕連杆10的上部與升降杆9的另一端鉸接，下部與俯仰杆13的另一端鉸接，第三連杆6與俯仰杆13相鉸接的鉸鏈處設有第二可鎖緊鉸鏈17，用於對該鉸鏈進行制動。驅動裝置為伺服電機，與主動杆3連接以驅動其轉動。

機械手在作業中，手腕連杆10升降時，第一可鎖緊鉸鏈8對其鎖緊，大臂7與升降杆9之間失去活動自由度，第二可鎖緊鉸鏈17打開使第三連杆6、俯仰杆13之間恢復自由度，在主動杆3的驅動下實現手腕連杆10帶動焊槍15的升降；手腕連杆10俯仰時，第一可鎖緊鉸鏈8打開，大臂7與升降杆9之間恢復自由度，第二可鎖緊鉸鏈17鎖緊，第三連杆6、俯仰杆13之間失去自由度，在主動杆3的驅動下實現手腕連杆10帶動焊槍15的俯仰；根據不同的作業工況，第一可鎖緊鉸鏈8和第二可鎖緊鉸鏈17分別選擇緊鎖或打開，共同完成機械手作業。第一可鎖緊鉸鏈8和第二可鎖緊鉸鏈17可採用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現。

本發明使得可控驅動電機的數量小於機械手連杆機構的自由度，克服現有機械手需要配備與連杆機構自由度同等數量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結構的複雜程度，降低機構的重量、運動慣量、體積和成本，本發明的機械手將各連杆杆件做成輕杆，從而使得整個機構運動慣量小，動力學性能好，易於控制，通過設置迴轉平臺，使機械手擁有360度的迴轉工作空間，工作空間範圍大。