一种七轴变位机的制作方法

1.本发明涉及自动化加工技术领域，具体地说是一种七轴变位机。


背景技术：

2.旋转支撑，是一种用于转动连接较大尺寸的转动件的装置，旋转支撑可视为一个大号的轴承。旋转支撑包括外圈件和转动连接在外圈件中的内圈件，内圈件或外圈件上设有齿轮齿，进而用于转动工作的齿轮传动工作。将内圈件和外圈件统称为圈件，按照是否有齿轮齿的特征来定义圈件的名称——将设有齿轮齿的圈件称为齿轮件、将未设有齿轮齿的圈件称为非齿轮件；若内圈件为齿轮件，那么外圈件即为非齿轮件；若外圈件为齿轮件，那么内圈件即为非齿轮件。
3.授权公告号为cn206105265u，申请号为2016210220657，授权公告日为2017年04月19日的中国实用新型专利文件中，公开了《一种机器人焊接系统》，该机器人焊接系统，包括变位机头架、头端工装夹具、变位机尾架、机器人滑台行走机构、机器人焊接系统、焊接电源及尾端工装夹具，其中头端工装夹具和尾端工装夹具分别可转动地安装在变位机头架和变位机尾架的法兰盘上，用于装夹车架(此处严格来说应该是车架工装——也就将车架三件临时固定到位的一种工装装置)，所述机器人滑台行走机构设置于所述变位机头架和变位机尾架的一侧，所述机器人焊接系统设置于所述机器人滑台行走机构上、并且与焊接电源电连接，所述机器人焊接系统通过机器人滑台行走机构的驱动沿x轴作直线运动。
4.上述专利中提供的变位机方案，对被焊接装置的变位形式单一，变位不够灵活，并不利于工件焊接位置的充分暴露，并不利于自动化焊接作业的精确程度。


技术实现要素：

5.本发明用于提供一种七轴变位机，用于提高自动化焊接作业过程中变位工作的灵活程度。
6.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
7.一种七轴变位机，包括基座、变位支撑箱、两个升降架和两组变位架，所述变位支撑箱转动设置在所述基座上，变位支撑箱在所述基座上转动的转动轴线竖向设置，所述变位支撑箱的两侧各设有一个所述升降架，两个所述升降架分别能够升降地设置在所述变位支撑箱上，两个升降架在所述升降架上能够分别独立升降，两个所述升降架上各转动连接有一个所述变位架，变位架在升降架上的转动轴线平向设置，两个所述变位架上各设有两个相对设置转动法兰盘；
8.位于同一个变位架上的两个转动法兰盘中，所述转动法兰盘分别转动连接在所述变位架上，两个法兰盘的转动轴线重合，至少其中一个转动法兰盘与法兰盘驱动机构传动连接。
9.有益效果是：利于对所搭载的焊接工件进行灵活地、全方位的变位工作，进而利于提高自动化焊接工作的工作效率、保证自动化焊接工作的质量。同时，也利于同步且安全的
进行焊接和上料工作，在保证自动化焊接作业的安全进行的同时，利于提高生产效率。
10.进一步地，作为本发明的优化，所述变位支撑箱与所述基座之间设有支撑箱驱动机构，支撑箱驱动机构用于驱动变位支撑箱在所述基座上的转动，所述升降架与所述变位支撑箱之间设有升降驱动机构，升降驱动机构用于驱动升降架在变位支撑箱上的升降，所述升降架与所述变位架之间设有变位架驱动机构，变位架驱动机构用于驱动所述变位架在所述升降架上的转动。
11.有益效果是：为灵活变位工作提供动力驱动工作，提高变位工作的机械化水平。
12.进一步地，作为基座与变位支撑箱之间转动连接的优选方案，所述基座和所述变位支撑箱之间设有第一旋转支撑，第一旋转支撑用于在所述基座上转动连接所述变位支撑箱。
13.有益效果是：利于变位支撑箱稳定的支撑在基座上，进而利于提高本发明的稳定性和变位工作的精确性。
14.进一步地，作为支撑箱驱动机构的优选方案，所述支撑箱驱动机构包括第一驱动电机和第一主动齿轮，所述变位支撑箱固连在所述第一旋转支撑的非齿轮件上，所述第一旋转支撑的齿轮件固连在所述基座上，第一主动齿轮与所述第一旋转支撑的齿轮件啮合，第一驱动电机的机座连接在所述变位支撑箱上，第一驱动电机的动力轴与所述第一主动齿轮传动连接。
15.有益效果是：利于对变位支撑箱进行平稳、准确的进行转动驱动，利于变位工作的平稳进行。也利于提高变位支撑箱的负载能力——避免因负载而导致驱动的错位、转动轴线的偏离。进而利于提高本发明的使用寿命、安全性能以及变位的精确性。进而利于保证自动化焊接工作的质量。
16.进一步地，变位架在升降架上转动连接的优选方案，所述升降架和所述变位架之间设有第二旋转支撑，第二旋转支撑用于在所述升降架上转动连接所述变位架。
17.有益效果是：利于变位架安全、稳定地转动连接在升降架上。利于保证变位架转动的平稳性，进而利于变位工作精确、稳定进行。也利于提高提高变位架承载能力。
18.进一步地，作为变位架驱动机构的优选方案，所述变位架驱动机构包括第二驱动电机和第二主动齿轮，所述第二旋转支撑的齿轮件固连在所述升降架上，所述第二旋转支撑的非齿轮件固连在所述变位架上，第二驱动电机的机座连接在所述变位架上，第二主动齿轮与所述第二旋转支撑的齿轮件啮合，第二主动齿轮与第二驱动电机传动连接。
19.有益效果是：利于对变位架的转动形成稳定、安全的驱动工作，利于保证驱动工作的平稳性、安全性以及可靠性。利于提高本发明的使用寿命，也利于保证变位工作精确进行。
20.进一步地，作为变位架的优选方案，所述变位架包括u型箱体和两个回转床头箱，u型箱体包括横向部和两个纵向部，横向部沿与所述变位架的转动轴线相垂直的方向延伸，两个纵向部分布在横向部的两端，纵向部向与所述变位架的转动轴线平行的方向延伸，两个纵向部相对设置，横向部的内腔和纵向部的内腔相互连通，每个纵向部上各可拆卸地连接有一个回转床头箱，所述转动法兰盘设在回转床头箱上，回转床头箱的内腔和u型箱体的内腔连通，u型箱体和回转床头箱的内腔连通，u型箱和所述变位支撑箱之间设有穿线通道。
21.有益效果是：变位架的这种结构，利于整体式在焊接工装架的两端对焊接工装架
进行固定工作，在焊接工装架的升高、转动变位工作过程中，利于保证对所连接的焊接工装架进行稳定、安全的托举工作——这既保证了焊接的安全性，也保证了变位的准确性。变位架的这种结构，实质上为箱体式结构，在降低自身重量保证对焊接工件的负载能力的同时，也利于走线布局——即线路可从箱体中穿过。线路布局的时候，可从变位支撑箱的内腔中进行走线。
22.进一步地，作为升降驱动机构的优选方案，所述升降驱动机构包括丝杠、丝杠驱动电机和丝母件，丝杠沿所述升降架的升降方向设置，丝杠转动连接在所述变位支撑箱上，丝杠驱动电机与丝杠传动连接，丝母件与丝杠配合，丝母件连接在所述升降架上，所述变位支撑箱和所述升降架之间设有滑动连接副，滑动连接副用于为所述升降架的升降进行导向。
23.有益效果是：利于升降架的平稳升降，进而利于保证变位工作的准确性。
24.进一步地，每个所述转动法兰盘各电连接有导电柱。
25.有益效果是：在保证转动法兰盘能转动的同时，确保焊接工作中对所焊接工件的通电状况。
26.进一步地，所述转动法兰盘与所述变位架之间设有第三旋转支撑，第三旋转支撑用于将所述转动法兰盘转动连接在变位架上，所述法兰盘驱动机构包括第三驱动电机和第三主动齿轮；
27.设有法兰盘驱动机构的转动法兰盘中，转动法兰盘固连第三旋转支撑的齿轮件上，第三旋转支撑的非齿轮件固连在所述变位架上，第三驱动电机的机座固连在变位架上，第三驱动电机与第三主动齿轮传动连接，第三主动齿轮与第三旋转支撑的齿轮件啮合。
28.有益效果是：利于保证转动法兰盘平稳转动以及平稳、文档的驱动工作，进而利于变位工作的准确性。
附图说明
29.图1为本发明实施方式的立体示意图；
30.图2为图1的俯视图；
31.图3为图2的a-a剖面示意图；
32.图4为图3中的b部分的放大图；
33.图5为本发明的实施方式在拆除基座后的立体示意图；
34.图6为图5中的c部分的放大图；
35.图7为本发明的实施方式在拆除其中一个变位架后的立体示意图；
36.图8为图7中被拆除的那一个变位架的立体示意图；
37.图9为图8的俯视示意图图；
38.图10为图8的主视示意图
39.图11为图10的d-d剖面示意图；
40.图12为图11中的e部分的放大图；
41.图中：1基座，11中心柱，12混凝腔，13地脚螺栓，14预埋钢板，15固定座，16垫圈，2变位支撑箱，21第一驱动电机，22第一主动齿轮，23丝杠，24丝杠驱动电机，25滑轨，3升降架，31丝母件，32滑块，4变位架，41第二驱动电机，42第二主动齿轮，43u型箱体，43a横向部，43b纵向部，44回转床头箱，45第三旋转支撑，45a第三旋转支撑的齿轮件，46第三驱动电机，
47第三主动齿轮，48连接部，5转动法兰盘，51导电柱，51a套筒件，6第一旋转支撑，61第一旋转支撑的齿轮件，62第一旋转支撑的非齿轮件，7第二旋转支撑,71第二旋转支撑的非齿轮件，72第二旋转支撑的齿轮件。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1和图2所示，一种七轴变位机，包括基座1、变位支撑箱2、两个升降架3和两组变位架4。变位支撑箱2转动设置在基座1上，变位支撑箱2在基座1上转动的转动轴线竖向设置。变位支撑箱2的两侧各设有一个升降架3，两个升降架3分别能够升降地设置在变位支撑箱2上。两个升降架3在升降架3上能够分别独立升降。两个升降架3上各转动连接有一个变位架4，变位架4在升降架3上的转动轴线平向设置，两个变位架4上各设有两个相对设置转动法兰盘5。位于同一个变位架4上的两个转动法兰盘5中，转动法兰盘5分别转动连接在变位架4上，两个法兰盘的转动轴线重合，至少其中一个转动法兰盘5与法兰盘驱动机构传动连接——也就是该转动法兰盘能够主动转动。变位支撑箱2与基座1之间设有支撑箱驱动机构，支撑箱驱动机构用于驱动变位支撑箱2在基座1上的转动，升降架3与变位支撑箱2之间设有升降驱动机构，升降驱动机构用于驱动升降架3在变位支撑箱2上的升降，升降架3与变位架4之间设有变位架驱动机构，变位架驱动机构用于驱动变位架4在升降架3上的转动。
44.如图1至图12所示，本发明中，转动法兰盘5的一个功能与现有技术中对比文件中的头架法兰盘和尾架法兰盘的功能类似——即连接(比如通过螺栓连接或者通过工装夹具进行间接连接)用于将被焊接散件临时固定到位的焊接工装架；进而对被焊接工件进行多方位的变位工作。焊接过程中的变位工作可以是以下情况中的一种或者几种：方式一，通过转动法兰盘5相对于变位架4的转动来进行转动变位；方式二，通过变位架4相对于升降架3的转动来进行转动变位；方式三，通过变位架4相对于变位支撑箱2的升降工作来进行升降变位；方式四，通过变位支撑箱2相对于基座1的转动来进行转动变位。本发发明提供上述多个维度的变位工作，进而利于提高变位的灵活性，利于充分的将焊接位置调整至利于提高焊接质量的方位处，进而利于充分的将工件调整至利于便于焊接机械手进行焊接作业的位置处，进而利于提高焊接效率保证焊接质量。
45.此外，本发明也利于进行安全焊接、安全上下料作业工作，利于提高焊接过程的工作效率。——以图2为视图基准对该效果进行详细的阐述和说明：若焊接机器人设置在为与下侧的那个变位架4的下侧，那么当该焊接机器人对位于该侧的工件进行自动化焊接工作的时候，可同时在位于上侧的那个变位架上进行人工上料(比如将背景技术中提高的车架工装连接至该变位架上)的工作——这利于自动化焊接，新料上料同步进行，进而利于提高工作效率；同时，也利于将人工工作的活动区域与焊接机械手隔离开，进而利于自动化焊接工作的安全进行；定义，位于本发明下侧的区域为焊接区域(也就是焊接机器人设置的区域)，定义本发明的上侧为上料区域，本发明可通过变位支撑箱2相对于基座的转动来使变位架切换至上料区域或者焊接区域，可提高车间作业的安全性。
46.如图2至图6所示，基座1和变位支撑箱2之间设有第一旋转支撑6，第一旋转支撑6用于在基座1上转动连接变位支撑箱2。支撑箱驱动机构包括第一驱动电机21和第一主动齿轮22。变位支撑箱2固连在第一旋转支撑的非齿轮件62上——第一旋转支撑的非齿轮件62上设有若干的螺纹孔，在该螺纹孔中螺纹连接螺栓，该螺栓用于将变位支撑箱2的底部压紧在第一旋转支撑的非齿轮件62上，进而用于支撑箱2与第一旋转支撑的非齿轮件62的固连。第一旋转支撑的齿轮件61固连在基座1上——基座1设置一个混凝土腔12，混凝土腔12中设置地脚螺栓13，混凝土腔13中用于浇筑混凝土，进而将地脚螺栓13固定；基座包括中心柱11，中心柱11呈圆柱形，混凝土腔环绕中心柱11设置，混凝土腔13的上侧设有预埋钢板14，预埋钢板14由所浇筑的混凝土托举；预埋钢板上设有用于穿套地脚螺栓13的孔，地脚螺栓13从该孔中穿过，地脚螺栓13通过与之配合的螺母件配合将固定座15压紧固定在预埋钢板14上；第一旋转支撑的齿轮件61上设有若干的用于穿套螺栓的孔，这些孔中穿套有螺栓，固定座15上设有用于与这些螺栓的螺杆端螺纹连接的螺纹孔，这些螺栓穿过第一旋转支撑的齿轮件61上的孔位之后螺纹连接在规定座上，进而用于将第一旋转支撑的齿轮件61固连在基座1上。第一主动齿轮22与第一旋转支撑的齿轮件61啮合(解释：图5和图6由于附图版本原因，第一主动齿轮22与第一旋转支撑的齿轮件61之间存在啮合装配未到位的状况，在实际使用过程中，两者是啮合到位的)。为了方便描述，凡事与支撑箱2固连为一体的结构件，都可称为支撑箱2的一部分，第一驱动电机21的机座连接在变位支撑箱2上，第一驱动电机21的动力轴与第一主动齿轮22传动连接——可将第一主动齿轮22通过连接件固连至第一驱动电机21的转轴上。第一驱动电机21最好选用带有停机自锁(即停机后其转轴被)功能的型号。通过将第一旋转支撑的齿轮件61固连在基座上、将支撑箱2固连在第一旋转支撑的非齿轮件61上，将第一驱动电机21的机座固连在变位支撑箱2上，这种驱动方案的工作原理在于，第一驱动电机21带动第一主动齿轮22转动，第一驱动电机21带动变位支撑箱2转动；该驱动方案的优势在于，第一驱动电机21自转的时候，其也绕第一旋转支撑的齿轮件61的周向转动——可将该转动视为一种公转；这进而利于变位支撑箱2位置准确、稳定的转动设置在基座上，进而利于保证自动化焊接的精确性。
47.如图1、图7和图8所示，升降架3和变位架4之间设有第二旋转支撑7，第二旋转支撑7用于在升降架3上转动连接变位架4。变位架驱动机构包括第二驱动电机41和第二主动齿轮42。第二旋转支撑的齿轮件72固连在升降架3上——在第二旋转支撑的齿轮件72上设置用于穿套螺栓的孔，在这些孔中穿套螺栓，这些螺栓螺纹连接在升降架3上，进而通过这些螺栓将第二旋转支撑的齿轮件72固连在升降架3上。第二旋转支撑的非齿轮件71固连在变位架4上——变位架4包括连接部48，变位架4包括内腔，变位架4上设有若干的用于穿套螺栓的孔，这些孔与变位架4的内腔连通，从变位架4的内腔经过这些孔向外穿套若干的螺栓，这些螺栓的螺栓头位于变位架4的内腔中，第二旋转支撑的非齿轮件71上设有用于与这些螺栓配合的螺纹孔，这些螺栓螺纹连接在第二旋转支撑的非齿轮件71上，进而可通过这些螺栓来将变位架4固连在第二旋转支撑的非齿轮件71上。第二驱动电机41的机座连接在变位架4上——将第二驱动电机41的机座固连在变位架4的内腔中。第二主动齿轮42与第二旋转支撑的齿轮件72啮合——将第二主动齿轮42设置在第二旋转支撑的齿轮件72的内圈，并相互啮合。第二主动齿轮42与第二驱动电机41传动连接——将第二主动齿轮42通过连接件固连至第二驱动电解41的转轴上。第二驱动电机41采用具有停机自锁功能的型号。该变位
架驱动机构的驱动过程和原理在于：第二驱动电机41带动第二主动齿轮42转动，进而使第二主动齿轮42沿第二旋转支撑的齿轮件72的周向转动，进而带动第二驱动电机41绕第二旋转支撑的齿轮件72的周向转动，进而带动变位架4在升降架4上的转动。变位架驱动机构的该方案，利于变位架4相对于升降架3的位置相对稳定，也利于保证转动的顺畅性，进而利于提高自动化焊接工作的精度。
48.如图1、图2、图3和图7所示，升降驱动机构包括丝杠23、丝杠驱动电机24和丝母件31。丝杠23沿升降架3的升降方向设置，丝杠23转动连接在变位支撑箱2上。丝杠驱动电机24与丝杠23传动连接，用于驱动丝杠23的转动。丝母件31与丝杠23配合，丝母件31连接在升降架3上。变位支撑箱2和升降架3之间设有滑动连接副，滑动连接副用于为升降架3的升降进行导向——滑动连接副包括滑轨25和滑块32，滑块32滑动连接在滑轨25上，件滑轨25固连在变位支撑箱2上，将滑块固连在升降架3上。丝杠驱动电机24最好采用具有自锁功能的型号。
49.如图8至图11所示，变位架4包括u型箱体43和两个回转床头箱44。u型箱体43包括横向部43a和两个纵向部43b，横向部43a沿与变位架4的转动轴线相垂直的方向延伸，两个纵向部43b分布在横向部43a的两端，纵向部43b向与变位架4的转动轴线平行的方向延伸，两个纵向部43b相对设置。横向部43a的内腔和纵向部43b的内腔相互连通。每个纵向部43b上各可拆卸地连接有一个回转床头箱44——纵向部43b和回转床头箱44之间通过螺栓组可拆卸地连接在一起。转动法兰盘5设在回转床头箱44上，回转床头箱44的内腔和u型箱体43的内腔连通，u型箱体43和回转床头箱44的内腔连通，u型箱和变位支撑箱2之间设有穿线通道。变位架4的这种结构方案，在保证其强度的同时，利于减轻其自重，利于提供其旋转工作的灵活性。同时，便于变位架4进行分体式的拼装工作——一是便于进行走线工作，二是便于本发明的运输工作，也利于将例如第二驱动电机41的大部分隐藏于变位架的u型箱中，进而利于对驱动元件进行防护。
50.图11所示，每个转动法兰盘5各电连接有导电柱51，导电柱用于将焊接所需要的电引向对应的法兰盘5，进而便于将被焊接的工件接入焊接电路中。将导电柱51滑动连接到套筒件51a中,将套筒件51固连至回转床头箱4中，套筒件51a中设有用于将导电柱51压向法兰盘5内壁的弹簧。通过选用合适弹性系数的弹簧后，既可保证导电柱与静止的法兰盘5的电连接特性，又不会对法兰盘5的转动造成过大的阻力。
51.如图11和图12所示，转动法兰盘5与变位架之间设有第三旋转支撑45，件第三旋转支撑45设置在变位架的回转床头箱44上。第三旋转支撑45用于将转动法兰盘5转动连接在变位架上——将法兰盘5固连在第三旋转支撑的齿轮件45a上,件第三旋转支撑的非齿轮件45b固连在变位架的回转床头箱44上。法兰盘驱动机构包括第三驱动电机46和第三主动齿轮47。设有法兰盘驱动机构的转动法兰盘中，转动法兰盘5固连第三旋转支撑的齿轮件45a上，第三旋转支撑的非齿轮件45b固连在变位架上，将其固定至回转床头箱44上。第三驱动电机46的机座固连在变位架上，将其固定在回转床头箱44上。第三驱动电机46与第三主动齿轮47传动连接，用于驱动第三主动齿轮47的转动。第三主动齿轮47与第三旋转支撑的齿轮件45a啮合。将第三驱动电机46的基座放置在回转床头箱44中。转动法兰盘的这种设置方式，利于转动法兰盘在变位架上的位置的稳定性，进而利于焊接工作的准确性。