專利名稱：懸臂式水火加工機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于大撓度曲面鋼板自動(dòng)化加工的懸臂式水火加工機(jī)器人，其屬于船舶與海洋結(jié)構(gòu)物制造和金屬材料熱加工成型領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
船體復(fù)雜曲面外板大多是由三維不可展曲面構(gòu)成，將平面鋼板加工成船體曲面形狀，需要對(duì)其進(jìn)行水火加工達(dá)到成型要求。目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的曲面鋼板水火加工自動(dòng)化加工設(shè)備大多是采用龍門(mén)式的大型機(jī)構(gòu)，適合于加工大型且小撓度的曲面鋼板，但是對(duì)于撓度較大且面積較小的鋼板，如船體艏艉部外板等，則當(dāng)前的龍門(mén)式加工設(shè)備存在機(jī)構(gòu)靈活度不夠、垂直方向加工作業(yè)空間不夠等缺點(diǎn)，加工頭容易與鋼板發(fā)生碰撞，并且加工這種小型鋼板對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說(shuō)利用效率也不高。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決加工船體艏艉部外板這種小型鋼板的生產(chǎn)效率，彌補(bǔ)目前大型龍門(mén)式鋼板水火加工自動(dòng)化設(shè)備的不足，本發(fā)明提供了一種懸臂式水火加工機(jī)器人，該機(jī)器人應(yīng)采用電氣控制和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合、能夠自由移動(dòng)、懸臂式機(jī)構(gòu)和水火加工系統(tǒng)相結(jié)合。該機(jī)器人還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)效率高，具有較高的靈活度和較大的垂直方向作業(yè)空間。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種懸臂式水火加工機(jī)器人，在底盤(pán)上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)塔；一個(gè)四角用鉸鏈連接的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)經(jīng)二個(gè)第一銷軸與轉(zhuǎn)塔成鉸鏈連接，第一支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第一撐桿銷軸與轉(zhuǎn)塔成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第二撐桿銷軸與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；一個(gè)四角用鉸鏈連接的第二平行四邊形機(jī)構(gòu)經(jīng)二個(gè)第二銷軸和第一連接板與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，第二支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第三撐桿銷軸與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第四撐桿銷軸與第二平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；第二連接板的下端設(shè)有一個(gè)垂直升降機(jī)構(gòu)，一個(gè)機(jī)械手與垂直升降機(jī)構(gòu)連接。
所述的轉(zhuǎn)塔采用一個(gè)能使轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)360度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)軸下端設(shè)有安裝在軸承座中的軸向推力軸承和徑向軸承，上端設(shè)有由大蝸桿驅(qū)動(dòng)的大蝸輪并與轉(zhuǎn)塔緊固在一起。
所述的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第一臂桿與轉(zhuǎn)塔和第一連接板成鉸鏈連接。第二平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第二臂桿與第一連接板和第二連接板成鉸鏈連接。
所述的第一支撐機(jī)構(gòu)采用第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠，第一滾珠絲杠與位于第一撐桿端部的第一滾珠螺母相配合。第二支撐機(jī)構(gòu)采用第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二滾珠絲杠，第二滾珠絲杠與位于第二撐桿端部的第二滾珠螺母相配合。
所述的垂直升降機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)小蝸桿驅(qū)動(dòng)小蝸輪，小蝸輪驅(qū)動(dòng)與其相配合的小滾珠絲杠，小滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)與其相配合的滑塊，使滑塊在滑板上滑行?；瑝K與由火焰噴嘴和噴水管組成的機(jī)械手連接在一起。
所述的底盤(pán)采用四輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用第二電機(jī)經(jīng)一個(gè)差速器驅(qū)動(dòng)二個(gè)車輪移動(dòng)，用方向盤(pán)經(jīng)轉(zhuǎn)向器驅(qū)動(dòng)另二個(gè)車輪轉(zhuǎn)向。底盤(pán)也可采用履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)或軌道式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是這種懸臂式水火加工機(jī)器人采用了移動(dòng)式底盤(pán)、轉(zhuǎn)塔、懸臂式機(jī)構(gòu)和可垂直升降的機(jī)械手，增加了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活度和垂直方向的作業(yè)空間，并且具有垂直方向上所占空間小的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械臂的所有關(guān)節(jié)均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其作業(yè)空間大，關(guān)節(jié)易于密封防塵。使得該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整機(jī)尺寸小、重量輕、便于移動(dòng)、操作靈活、工作可靠、加工精度高，能滿足各種板材被加工成所要求曲面，生產(chǎn)效率高。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是一種懸臂式水火加工機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是機(jī)械手和垂直升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1中轉(zhuǎn)塔驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的A-A剖視圖。
圖中1、火焰噴嘴，1a、噴水管，1b、乙炔膠管，1c、氧氣膠管，2、步進(jìn)電機(jī)，2a、小蝸桿，2b、小蝸輪，2c、小滾珠絲杠，2d、滑塊，2e、滑板，3、第二連接板，3a、第三銷軸，4、第二臂桿，4a、第二銷軸，4b、第一連接板，4c、第四撐桿銷軸，5、第二步進(jìn)電機(jī)，5a、第二滾珠絲杠，5b、第二滾珠螺母，5c、第二撐桿，6、第一臂桿，6a、第一銷軸，6b、第二撐桿銷軸，6c、第三撐桿銷軸，6d、襯套，7、第一步進(jìn)電機(jī)，7a、第一滾珠絲杠，7b、第一滾珠螺母，7c、第一撐桿，8、轉(zhuǎn)塔，8a、第一撐桿銷軸，8b、襯套，8c、立板，9、大蝸輪，9a、大蝸桿，9b、蝸桿軸承，9c、第一電機(jī)，10、轉(zhuǎn)軸，10a、螺母，11、壓蓋，12、軸承座，13、徑向球軸承，13a、推力球軸承，14、底盤(pán)，14a、縱梁，15、第二電機(jī)，16、差速器，17、車輪，18、轉(zhuǎn)向器，19、方向盤(pán)，20、電氣控制箱。
具體實(shí)施例方式
在圖1、2、3所示的實(shí)施例中，懸臂式水火加工機(jī)器人的底盤(pán)14采用四輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用第二電機(jī)15經(jīng)一個(gè)差速器16驅(qū)動(dòng)二個(gè)車輪17移動(dòng)，用方向盤(pán)19經(jīng)轉(zhuǎn)向器18驅(qū)動(dòng)另二個(gè)車輪17轉(zhuǎn)向。第二電機(jī)15為直流電動(dòng)機(jī)，采用電瓶作為電源。
一個(gè)軸承座12固定在底盤(pán)14上。轉(zhuǎn)軸10的下端設(shè)有二個(gè)徑向球軸承13和一個(gè)軸向推力球軸承13a并安裝在軸承座12中，三個(gè)軸承的內(nèi)圈之間都設(shè)有隔套并用壓蓋11封閉；轉(zhuǎn)軸10的上端設(shè)有由大蝸桿9a驅(qū)動(dòng)的大蝸輪9，并用螺母10a與轉(zhuǎn)塔8緊固在一起。
轉(zhuǎn)塔8的下部設(shè)有一個(gè)電氣控制箱20，上部與一個(gè)四角用鉸鏈連接的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)和第一支撐機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接。第一平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第一臂桿6與轉(zhuǎn)塔8和第一連接板4b經(jīng)第二銷軸4a和第一銷軸6a成鉸鏈連接。第一支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第一撐桿銷軸8a與轉(zhuǎn)塔8成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第二撐桿銷軸6b與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；第一支撐機(jī)構(gòu)采用第一步進(jìn)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠7a，第一滾珠絲杠7a與位于第一撐桿7c端部的第一滾珠螺母7b相配合。第一支撐機(jī)構(gòu)能使第一平行四邊形機(jī)構(gòu)相對(duì)于轉(zhuǎn)塔8轉(zhuǎn)動(dòng)90度角。
一個(gè)四角用鉸鏈連接的第二平行四邊形機(jī)構(gòu)經(jīng)二個(gè)第二銷軸4a和第一連接板4b與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，第二平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第二臂桿4與第一連接板4b和第二連接板3經(jīng)第二銷軸4a和第三銷軸3a成鉸鏈連接。第二支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第三撐桿銷軸6c與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第四撐桿銷軸4c與第二平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；第二支撐機(jī)構(gòu)采用第二步進(jìn)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)第二滾珠絲杠5a，第二滾珠絲杠5a與位于第二撐桿5c端部的第二滾珠螺母5b相配合。第二支撐機(jī)構(gòu)能使第二平行四邊形機(jī)構(gòu)相對(duì)于第一平行四邊形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)90度角。
在圖2中，第二連接板3的下端設(shè)有一個(gè)垂直升降機(jī)構(gòu)，一個(gè)機(jī)械手與垂直升降機(jī)構(gòu)連接。垂直升降機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)2經(jīng)小蝸桿2a驅(qū)動(dòng)小蝸輪2b，小蝸輪2b驅(qū)動(dòng)與其相配合的小滾珠絲杠2c，小滾珠絲杠2c驅(qū)動(dòng)與其相配合的滑塊2d，使滑塊2d在滑板2e上滑行?；瑝K2d與機(jī)械手連接在一起，機(jī)械手由火焰噴嘴1和噴水管1a組成，火焰噴嘴1還連接乙炔膠管1b和氧氣膠管1c。
在圖3中，在底盤(pán)14的下平面的左右側(cè)各設(shè)了一個(gè)縱粱14a，車輪17的主軸就懸掛在縱粱14a上。第一電機(jī)9c經(jīng)蝸桿軸承9b驅(qū)動(dòng)大蝸桿9a。二個(gè)第一銷軸6a把二個(gè)第一臂桿6鉸鏈連接到轉(zhuǎn)塔8的二個(gè)立板8c之間，在第一臂桿6二側(cè)的第一銷軸6a上均設(shè)有襯套6d。同樣，第一撐桿銷軸8a把第一撐桿鉸鏈連接到轉(zhuǎn)塔8的二個(gè)立板8c之間，在第一撐桿二側(cè)的第一撐桿銷軸8a上均設(shè)有襯套8b。
權(quán)利要求
1.一種懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于在底盤(pán)(14)上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)塔(8)；一個(gè)四角用鉸鏈連接的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)經(jīng)二個(gè)第一銷軸(6a)與轉(zhuǎn)塔(8)成鉸鏈連接，第一支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第一撐桿銷軸(8a)與轉(zhuǎn)塔(8)成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第二撐桿銷軸(6b)與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；一個(gè)四角用鉸鏈連接的第二平行四邊形機(jī)構(gòu)經(jīng)二個(gè)第二銷軸(4a)和第一連接板(4b)與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，第二支撐機(jī)構(gòu)一端經(jīng)第三撐桿銷軸(6c)與第一平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接，另一端經(jīng)第四撐桿銷軸(4c)與第二平行四邊形機(jī)構(gòu)成鉸鏈連接；第二連接板(3)的下端設(shè)有一個(gè)垂直升降機(jī)構(gòu)，一個(gè)機(jī)械手與垂直升降機(jī)構(gòu)連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的轉(zhuǎn)塔(8)采用一個(gè)能使轉(zhuǎn)塔(8)旋轉(zhuǎn)360度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)軸(10)下端設(shè)有安裝在軸承座(12)中的軸向推力軸承和徑向軸承，上端設(shè)有由大蝸桿(9a)驅(qū)動(dòng)的大蝸輪(9)并與轉(zhuǎn)塔(8)緊固在一起。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第一臂桿(6)與轉(zhuǎn)塔(8)和第一連接板(4b)成鉸鏈連接。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的第二平行四邊形機(jī)構(gòu)采用二個(gè)第二臂桿(4)與第一連接板(4b)和第二連接板(3)成鉸鏈連接。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的第一支撐機(jī)構(gòu)采用第一步進(jìn)電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠(7a)，第一滾珠絲杠(7a)與位于第一撐桿(7c)端部的第一滾珠螺母(7b)相配合。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的第二支撐機(jī)構(gòu)采用第二步進(jìn)電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)第二滾珠絲杠(5a)，第二滾珠絲杠(5a)與位于第二撐桿(5c)端部的第二滾珠螺母(5b)相配合。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的垂直升降機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)(2)經(jīng)小蝸桿(2a)驅(qū)動(dòng)小蝸輪(2b)，小蝸輪(2b)驅(qū)動(dòng)與其相配合的小滾珠絲杠(2c)，小滾珠絲杠(2c)驅(qū)動(dòng)與其相配合的滑塊(2d)，使滑塊(2d)在滑板(2e)上滑行。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述滑塊(2d)與由火焰噴嘴(1)和噴水管(1a)組成的機(jī)械手連接在一起。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的底盤(pán)(14)采用四輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用第二電機(jī)(15)經(jīng)一個(gè)差速器(16)驅(qū)動(dòng)二個(gè)車輪(17)移動(dòng)，用方向盤(pán)(19)經(jīng)轉(zhuǎn)向器(18)驅(qū)動(dòng)另二個(gè)車輪(17)轉(zhuǎn)向。
11.據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式水火加工機(jī)器人；其特征在于所述的底盤(pán)(14)采用履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)或軌道式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種適用于大撓度曲面鋼板自動(dòng)化加工的懸臂式水火加工機(jī)器人，其屬于船舶與海洋結(jié)構(gòu)物制造和金屬材料熱加工成型領(lǐng)域。這種懸臂式水火加工機(jī)器人采用了移動(dòng)式底盤(pán)、轉(zhuǎn)塔、懸臂式機(jī)構(gòu)和可垂直升降的機(jī)械手，增加了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活度和垂直方向的作業(yè)空間，并且具有垂直方向上所占空間小的優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械臂的所有關(guān)節(jié)均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其作業(yè)空間大，關(guān)節(jié)易于密封防塵。使得該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整機(jī)尺寸小、重量輕、便于移動(dòng)、操作靈活、工作可靠、加工精度高，能滿足各種板材被加工成所要求的曲面，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)B25J5/00GK101049690SQ200710011138
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者汪驥, 劉玉君, 紀(jì)卓尚, 鄧燕萍 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)