專利名稱：超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人，具體地說是一種用于超大型機械零部件焊接、檢測 以及大型設(shè)備安裝所需的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器人。(二) 背景技術(shù)目前，超大機械零部件加工制造時要求其工藝向著高速、高精度方向發(fā)展， 加工制造中超大工作行程的精確控制是現(xiàn)代制造業(yè)中極其重要的一個方面，市場 對其定位、安裝尺寸的控制有了更高要求，急需一種工作范圍大、速度快、定位 精度高的工業(yè)機器人。我國超大尺寸專用裝備的焊接、檢測以及安裝等作業(yè)還沒 有實現(xiàn)自動化，目前現(xiàn)有的相關(guān)設(shè)備工作行程有限，不能滿足大機械零部件加工、 焊接、檢測、裝配等高速、高精度技術(shù)要求。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種超大行程機構(gòu)與小行程機構(gòu)相結(jié)合，可以解決超 大零部件機械焊接、檢測及裝配時高定位精度要求的超大工作行程六自由度宏一 —微結(jié)合串聯(lián)機器人。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括主橫梁1 、豎直懸梁6和小行程裝置15，主橫梁1通過由縱向直線導(dǎo)軌2、縱向齒輪齒條3、位移傳感器4、縱向電機5 組成的縱向行走機構(gòu)安裝在固定支架上，豎直懸梁6通過由橫向直線導(dǎo)軌7、橫 向齒輪齒條8、橫向電機9組成的橫向行走機構(gòu)安裝在主橫梁1上，小行程裝置 15通過氣浮導(dǎo)軌10、垂直向齒輪齒條ll、電機12組成的垂向行走機構(gòu)安裝在 豎直懸梁6上。本發(fā)明還可以包括1、 主橫梁1為箱體結(jié)構(gòu)由上板20、下板21、左板22、右板23四面鋼板焊 接而成，箱體內(nèi)有橫筋24和縱筋25。2、 所述的豎直懸梁6為桁架結(jié)構(gòu)，由鋁合金型材焊接而成。3、 小行程裝置包括通過滑塊固定在氣浮導(dǎo)軌10上的平臺、安裝在平臺一側(cè) 的作業(yè)工具、安裝在平臺另一側(cè)的配中16組成，作業(yè)工具安裝在可實現(xiàn)水平面內(nèi)縱向、橫向兩個方向移動以及繞橫軸或縱軸的轉(zhuǎn)動的調(diào)整機構(gòu)上，調(diào)整機構(gòu)安 裝在平臺的一側(cè)。4、 豎直懸梁6上安裝有溫度補償傳感器13，主橫梁1上安裝有主梁變形傳 感器18，豎直懸梁6下端安裝有豎直梁變形傳感器19。5、 所述的豎直懸梁6通過滑塊固定在4個橫向直線導(dǎo)軌7上，在滑塊和豎 直懸梁6之間有一減震彈簧14。超大型機械零部件焊接、檢測以及大型設(shè)備的安裝等都對相關(guān)尺寸精度要求 越來越高，由于工藝要求工作行程超大目前還沒有能滿足其技，要求的高精度專 用設(shè)備。為實現(xiàn)超大零件的焊接、檢測以及安裝等工藝能在高速、高精度條件下 完成，本發(fā)明提供一種超大工作行程六自由度精密串聯(lián)機器人。該機器人主要由 三自由度宏運動裝置(超大行程裝置)和三自由度微運動裝置(小行程裝置)組 成。超大行程裝置主要由主梁、豎直梁等組成，主梁及負(fù)載完成縱向移動，豎直 梁在主梁上橫向移動，小行程裝置及負(fù)載在豎直梁上上下移動，超大行程裝置工 作范圍分別為縱向行程0米至40米、橫向行程10米至22米、垂直向行程0 米至10米。小行程移動裝置可實現(xiàn)水平面內(nèi)縱向、橫向、轉(zhuǎn)動三個自由度，工 作行程分別為0米至1.5米、0米至1.5米、0°至120°。測量速度可達(dá)0.6米/ 秒，末端定位精度可達(dá)±2毫米左右。本發(fā)明的主橫梁1為箱體結(jié)構(gòu)由上板20、下板21、左板22、右板23四面 鋼板焊接而成，箱體內(nèi)有多個橫筋24、兩個縱筋25。它通過滑塊固定在縱向直 線導(dǎo)軌2上，由2個縱向電機5驅(qū)動， 一副縱向齒輪齒條3傳動，使其實現(xiàn)大行 程縱向移動。豎直懸梁6為桁架結(jié)構(gòu)，由鋁合金型材焊接而成。它通過滑塊固定 在4個橫向直線導(dǎo)軌7上，由1個橫向電機9驅(qū)動， 一副橫向齒輪齒條8傳動， 使其實現(xiàn)大行程橫向移動。小行程裝置通過滑塊固定在一副氣浮導(dǎo)軌10上，由 1個電機12驅(qū)動， 一副垂直向齒輪齒條11傳動，使其實現(xiàn)大行程垂直方向上下 移動。小行程裝置通過電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動分別實現(xiàn)水平面內(nèi)縱向、橫向兩 個方向移動以及繞橫軸或縱軸的轉(zhuǎn)動。這種超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)精密機器人，采用超大行程裝 置、小行程裝置相結(jié)合的工作方式，通過位置反饋解決了超大零部件機械焊接、 檢測及裝配時高定位精度的要求。(四)


圖l是本發(fā)明的主視圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是圖1的左視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述主橫梁1通過滑塊固定在一對縱向直線導(dǎo)軌2上，縱向直線導(dǎo)軌2分別鋪 設(shè)在兩端水泥墩臺面上或其他支撐面，主梁l成為吊車梁，并由2個縱向電機5 在主梁l的兩端同步驅(qū)動， 一副縱向齒輪齒條3傳動，實現(xiàn)超大行程縱向移動。 其中，縱向?qū)к壏謩e通過螺栓平行固定在水泥墩上或其他支撐面上；齒條也通過 螺栓固定在水泥墩上或其他支撐面上，且與導(dǎo)軌平行；兩個縱向電機5均為伺服 力矩電機，分別固定 E主梁1兩側(cè)，同步驅(qū)動；位置傳感器安裝在主梁1端面， 檢測實際運行的距離；主梁1底部裝有主梁變形傳感器，實時監(jiān)測主梁1撓度值； 主梁1上四面鋼板上有安裝有溫度補償器13，補償因環(huán)境溫度變化引起主梁1 變形量。豎直懸梁6通過滑塊固定在4個橫向直線導(dǎo)軌7上，在滑塊和豎直懸梁 6之間有一減震彈簧14，以消除運行中產(chǎn)生的抖動。豎直懸梁6由1個橫向電機 9驅(qū)動， 一副橫向齒輪齒條8傳動，實現(xiàn)超大行程橫向移動。其中4個橫向?qū)к?通過螺栓平行固定在主梁1上，上板安裝2條，兩個側(cè)板各安裝l條；橫向齒條 通過螺栓固定在主梁1的上板中間位置。豎直懸梁6兩側(cè)分別按有一對氣浮導(dǎo)軌 10， 一側(cè)安有垂直向齒輪齒條ll，其中齒輪齒條ll與任意一個氣浮導(dǎo)軌平行安 裝。豎直懸梁6末端安裝有豎直梁變形傳感器19，檢測末端變形量；梁上還安 裝有多個溫度補償器13。小行程裝置15通過滑塊固定在氣浮導(dǎo)軌10上，由1 個電機12驅(qū)動，垂直向齒輪齒條ll傳動，實現(xiàn)大行程垂直方向上下移動。在上 下行程中，配重16隨小行程裝置以及安裝在其上的作業(yè)工具17同步移動，以平 衡產(chǎn)生的彎矩。小行程裝置通過滾珠絲杠可分別實現(xiàn)水平面內(nèi)沿縱向、橫向兩個 方向移動以及繞橫軸或縱軸的轉(zhuǎn)動，作業(yè)工具17安裝在小行程裝置15的末端。
權(quán)利要求
1. 一種超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器人，它包括主橫梁[1]、豎直懸梁[6]和小行程裝置[15]，其特征是主橫梁[1]通過由縱向直線導(dǎo)軌[2]、縱向齒輪齒條[3]、位移傳感器[4]、縱向電機[5]組成的縱向行走機構(gòu)安裝在固定支架上，豎直懸梁[6]通過由橫向直線導(dǎo)軌[7]、橫向齒輪齒條[8]、橫向電機[9]組成的橫向行走機構(gòu)安裝在主橫梁[1]上，小行程裝置[15]通過氣浮導(dǎo)軌[10]、垂直向齒輪齒條[11]、電機[12]組成的垂向行走機構(gòu)安裝在豎直懸梁[6]上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器 人，其特征是主橫梁[l]為箱體結(jié)構(gòu)由上、下、左、右四面鋼板焊接而成，箱 體內(nèi)有橫筋和縱筋。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器 人，其特征是所述的豎直懸梁[6]為桁架結(jié)構(gòu)，由鋁合金型材焊接而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器 人，其特征是小行程裝置包括通過滑塊固定在氣浮導(dǎo)軌[10]上的平臺、安裝 在平臺一側(cè)的作業(yè)工具、安裝在平臺另一側(cè)的配中[16]組成，作業(yè)工具安裝在 可實現(xiàn)水平面內(nèi)縱向、橫向兩個方向移動以及繞橫軸或縱軸的轉(zhuǎn)動的調(diào)整機構(gòu) 上，調(diào)整機構(gòu)安裝在平臺的一側(cè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器 人，其特征是豎直懸梁[6]上安裝有溫度補償傳感器[13]，主橫梁[l]上安裝有 主梁變形傳感器[18]，豎直懸梁[6]下端安裝有豎直梁變形傳感器[19]。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器 人，其特征是所述的豎直懸梁[6]通過滑塊固定在[4]個橫向直線導(dǎo)軌[7]上，在 滑塊和豎直懸梁[6]之間有一減震彈簧[14]。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種超大工作行程六自由度宏——微結(jié)合串聯(lián)機器人。它包括主橫梁1、豎直懸梁6和小行程裝置15，主橫梁1通過由縱向直線導(dǎo)軌2、縱向齒輪齒條3、位移傳感器4、縱向電機5組成的縱向行走機構(gòu)安裝在固定支架上，豎直懸梁6通過由橫向直線導(dǎo)軌7、橫向齒輪齒條8、橫向電機9組成的橫向行走機構(gòu)安裝在主橫梁1上，小行程裝置15通過氣浮導(dǎo)軌10、垂直向齒輪齒條11、電機12組成的垂向行走機構(gòu)安裝在豎直懸梁6上。本發(fā)明采用超大行程裝置、小行程裝置相結(jié)合的工作方式，通過位置反饋解決了超大零部件機械焊接、檢測及裝配時高速、高定位精度的要求。
文檔編號B25J19/02GK101264602SQ200810064439
公開日2008年9月17日 申請日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者震 史, 張秀峰, 高延濱 申請人:哈爾濱工程大學(xué)