一种五轴联动数控机械手焊接机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊接设备技术，尤其是一种五轴联动数控机械手焊接机。
【背景技术】
[0002]五金零件加工过程常需对其进行焊接加工，由于五金零件的多样性、不规则性，传统的焊接工艺大多由人工完成。手工操作虽然简单，但对操作者技能要求较高，且焊缝部位常出现表面凸起，后期工作量大，效率也低。现有技术中设计的多轴数控系列焊接装置，主要应用于对圆柱表面、平面、点位的焊接，对复杂批量工件、多曲面形状的焊接加工尚少。如专利公开号为CN102091851A，设计的一种三轴联动数控焊接机，机架设有三轴驱动机构，三轴驱动机构上安装焊枪，并根据接收到的控制指令驱动焊枪至指定位置，沿X轴、Y轴、Z轴独立运动的驱动机构，使焊枪实现三维方向上的移动。又如专利专利公开号为CN103962761A，提供的一种快装式数控双头三维曲线焊接机，包括一个用来连接管类或者棒类零件的三爪或四爪卡盘，至少一个焊接支架，焊接支架的下端连接有焊接头，三爪卡盘的上端连接有回转装置，回转装置与所述焊接支架之间通过横向运动梁连接，回转装置上方连接有提升装置；焊接支架与所述横向运动梁之间为滚动配合，横向运动梁上设置有控制所述焊接支架运动的横向运动驱动装置；提升装置的输出端设置有控制焊接丝方向的角度调整机构；该装置主要是安装在管类零件上，针对两个管类或者棒类零件连接所形成的相贯线焊接。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决形状各异、焊面复杂的五金零件焊接问题，提供一种结构设计合理，一次性装夹多个工件，一次焊接完成的五轴数控机械手焊接机。
[0004]本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手和接焊枪；对应于焊枪工作部位设有工件旋转台。
[0005]本技术方案配合工作台(即固定式机架)通过X轴、Y轴、Z轴的直线驱动模组，以及C轴旋转机构、A轴旋转机构和工件夹具旋转台共同实现工作任务。其中，Y轴所在模组建立在Z轴所在模组的基础上，Z轴模组建立在X轴所在模组的基础上，X轴设置在机架上，C轴旋转机构设置在Y轴所在模组的基础上，A轴旋转机构设置在C轴旋转机构的基础上。焊枪安装在A轴上设置的夹紧器下方，以A轴为中心旋转，对焊接部位进行作业。
[0006]作为优选，Z轴置于直立架中，直立架的下端设有X轴滑块，X轴置于Y轴模组中，Y轴模组上设有与滑块配合的X轴导轨。
[0007]作为优选，所述的Y轴模组中设有驱动丝杆，直立架中底端设有与驱动丝杆配合的驱动螺母。
[0008]作为优选，所述的直立架顶端设有伺服电机，所述伺服电机通过同步带驱动设置在直立架中的驱动丝杆。
[0009]作为优选，所述的水平横架为空心管结构，水平横架内设有Y轴模组内导轨，伸缩架上设有与所述Y轴模组内导轨配合的Y轴模组内滑块。
[0010]作为优选，所述的Y轴模组中的水平横架一端下方设有伺服电机，该伺服电机与伸缩架尾端的驱动丝杆配合。
[0011]作为优选，所述的Y轴模组水平横架下方还设有Y轴伺服电机，Z轴伺服电机通过Z轴同步带与直立架中的丝杆驱动Z轴移动。Y轴模组成水平建立在Z轴的基础上。
[0012]作为优选，所述的A轴垂直于C轴，与X轴平行，A轴旋转式机械手提供了焊枪以A轴为旋转中心的旋转动作。
[0013]本实用新型的有效效果是:通过在焊枪活动范围内一次性装夹多个工件，一次性完成多个工件的焊接工作；由五轴数控机械手的联动结构，能对复杂曲面进行焊接，灵活性高，并能确保焊接质量；能相对于曲面作任意旋转的焊接运动，使焊嘴保持相对于曲面的前倾角度，获得良好的焊接效果；可实现自动化作业，降低操作人员劳动强度，且适用范围广、安全性好。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种立体结构示意图。
[0015]图2是本实用新型的一种主视结构示意图。
[0016]图3是本实用新型图2的俯视结构示意图。
[0017]图中:1.X轴同步带，2.X轴伺服电机，3.滑块，4.导轨，5.直立架，6.Z轴伺服电机，7.Z轴同步带，8.Y轴模组，9.Y轴伺服电机，10.C轴伺服电机，11.A轴同步带，12.焊枪，13.工件，14.工件旋转台，15.工件机架，16.焊枪机架，17.Z轴滑块，18.Z轴导轨，19.Y轴同步带，20.Y轴伺服电机，21.Y轴模组内导轨，22.Y轴模组内滑块，23.伸缩架，24.旋转式机械手。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0019]本实施例一种五轴联动数控机械手焊接机，参见图1至图3，设有两个机架，一是焊枪机架16，二是工件机架15，X、Y、Z、A、C五轴均通过各自的模组驱动机构来完成。
[0020]在焊枪机架16上先设置水平布置的X轴模组驱动机构，X轴模组驱动机构包括水平布置的驱动丝杆，驱动丝杆由X轴伺服电机2经X轴同步带I实现位移。与X轴垂直的Z轴模组驱动机构，底端设有与X轴上的驱动丝杆配合的螺母，并在配合面上通过X轴滑块3、X轴导轨4进行移动导向。
[0021]在Z轴上，Z轴模组驱动机构顶部装有Z轴伺服电机6，Z轴伺服电机6通过Z轴同步带7带动其内的驱动丝杆。Z轴模组驱动机构一侧装有导轨面，导轨面上设有Z轴导轨18，该导轨面上设置能沿Z轴上下移动的Y轴模组8，Y轴模组8中包括水平横架，水平横架的端部设有与Z轴导轨18配合的Z轴滑块17。水平横架为空心管结构，并在其一端沿Y轴向设置能伸缩的伸缩架。具体地，水平横架内部设有Y轴模组内导轨21。Y轴模组8设有驱动螺母的Y轴伺服电机20，Y轴伺服电机20与伸缩架尾端连接的驱动丝杆配合。Y轴模组8中的水平横架下方设有伺服电机9，通过Y轴同步带19驱动丝杆作旋转动作。
[0022]伸缩架上设有与Y轴模组内导轨21配合的Y轴模组内滑块22。伸缩架端部连接一个具有垂直方向C轴，焊接头顶端设有C轴伺服电机10，C轴伺服电机10提供C轴驱动机构以C轴为中心旋转，C轴旋转角度达正负180度。C轴下端设有通过A轴旋转机构连接的焊枪12，A轴旋转角度为正负90度。A轴与C轴垂直，A轴旋转机构设有伺服电机，通过A轴同步带11带动A轴旋转机构内的夹枪轴头旋转。
[0023]在对应于焊枪工作部位安装工件旋转台14，根据整体装置的设计参数设定工件旋转台14的大小，用来固定多个工件13。
[0024]本装置将五轴联动数控系统的控制器设置在机架16上，并配设显示屏，操作直观。应用在氩弧焊接工艺上，焊接过程中，自动加丝，焊接后工件表面平整光华，焊接质量可靠，焊后清渣处理量小。
[0025]上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型的简单变换后的结构均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组(8)，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架(23)，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手(24)和接焊枪(12);对应于焊枪工作部位设有工件旋转台(14)。
2.根据权利要求1所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Z轴置于直立架(5)中，直立架的下端设有X轴滑块(3)，X轴置于Y轴模组(8)中，Y轴模组上设有与滑块配合的X轴导轨(4 )。
3.根据权利要求2所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)中设有驱动丝杆，直立架(5)中底端设有与驱动丝杆配合的驱动螺母。
4.根据权利要求3所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的直立架(5)顶端设有伺服电机，所述伺服电机通过同步带驱动设置在直立架中的驱动丝杆。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的水平横架为空心管结构，水平横架内设有Y轴模组内导轨(21)，伸缩架上设有与所述Y轴模组内导轨配合的Y轴模组内滑块(22 )。
6.根据权利要求5所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)中的水平横架一端下方设有伺服电机，该伺服电机与伸缩架尾端的驱动丝杆配合。
7.根据权利要求5所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的Y轴模组(8)水平横架下方还设有Y轴伺服电机(9)，Z轴伺服电机(6)通过Z轴同步带(7)与直立架(5 )中的丝杆驱动Z轴移动。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种五轴联动数控机械手焊接机，其特征在于所述的A轴垂直于C轴，与X轴平行，A轴旋转式机械手(24)提供了焊枪(12)以A轴为旋转中心的旋转动作。
【专利摘要】本实用新型涉及一种五轴联动数控机械手焊接机，为了解决形状各异、焊面复杂的五金零件焊接问题，其特征是包括水平设置的X轴，底端位于X轴上且与X轴垂直的Z轴，在Z轴上设有能沿Z轴上下移动的Y轴模组，Y轴模组包括水平横架，水平横架中设有沿Y轴方向移动的伸缩架，伸缩架端部连接与Y轴垂直的C轴；以C轴为基础在C轴下端设有与C轴垂直的A轴，A轴上设有旋转式机械手和接焊枪；对应于焊枪工作部位设有工件旋转台。能一次性完成多个工件的焊接工作，对复杂曲面进行焊接，具有良好的焊接效果。
【IPC分类】B23K37-02
【公开号】CN204603613
【申请号】CN201520175763
【发明人】於正华
【申请人】於正华
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日