三自由度焊接机器人机械系统设计说明书+CAD图纸(3)
龙门式结构 该结构由X方向的平行导轨支架、Y方向的横梁、Z方向的之间运动轴以及三个驱动电机构成，能实现三个方向的直线运动 该结构的特点是每根运动轴跨度大，行程长，同时，它带载能力也很好，其次，它的动态特性好，轻载时运行速度大；精度也不低，可以达到0.05到0.01mm；它寿命长，简单又经济 适用于超大型、大型零部件的焊接
悬臂式结构 该结构由X、Y、Z三个方向的直线运动轴和三个方向的驱动电机构成，能实现三个方向的直线运动 该结构的特点是占用空间小，但是运动轴的跨度和带载能力明显没有龙门式结构大，因为Y轴的伸出势必对X轴与Y轴连接处造成一定的弯矩，Y轴伸出的长度受限于连接处所能承受的最大许用弯矩 适用于中小型零部件的焊接
垂挂式结构 该结构与之前结构略有不同，在Z轴和X轴上，运动轴滑块是固定件，而导轨是运动件，在电机转动时，导轨动而滑块不动，它仅仅能完成两个方向的直线运动 该结构的特点是占用空间小，结构简单，经济性好，但是仅仅能够满足X轴和Z轴的运动，它X轴的运动范围同样是受限的，根据Z轴和X轴连接处所能承受的最大许用弯矩，我们便可以知道X轴方向的的最大行程 适用于中小型零部件的焊接
2.4焊接机械手结构方案的确定
根据总体技术要求，我们可以确定我们焊接机械手的结构方案，如下图所示：
图2-1焊接机械手及结构方案
根据总体的工作范围，长2m，宽15m，高1m的要求，首先，工作范围属于中等大小范围，那选择适合中等大小范围的悬臂式结构和垂挂式结构，但是，垂挂式结构只能满足两轴的运动，不能满足总体的工作范围，故采用悬臂式结构；但是，悬臂式结构存在一定的缺陷，它的轴向跨度和带载能力有所不足，故为了增大它的带载能力，把悬臂式结构Y轴方向的直线运动轴导轨改成龙门式结构的两根平行导轨。Z轴方向，丝杆螺母在丝杆的带动下化丝杆的旋转运动为丝杆螺母的上下运动，同时滑块贯穿，两根光杆，以免X轴的力矩对丝杆的强度和刚度的影响；最后，为了满足X轴方向的1.5m的行程的同时又不让整体的中心移出中垂面太多，把X轴方向的运动轴如上图小臂布置，它的外壳与大臂的丝杠螺母联接在一起，外壳内通过滚珠丝杠副使联接焊枪的杆伸出来完成Y轴方向1.5m的行程，同时增加配重，起到平衡力矩的作用。
整个直角坐标焊接机器人由三部分组成：底座、大臂和小臂。下面一一来介绍。
1.Y轴步进电机 2.两根平行导轨3.丝杠螺母4.工作台5.Y轴滚珠丝杠
图2-2直角坐标焊接机械手底座结构
底座：底座如上图所示。主要由Y轴步进电机、减速器、导轨、Y轴滚珠丝杠、丝杠螺母、工作台、支架等几大部分组成。它通过步进电机带动滚珠丝杠副的运动，化电机的转动为与滚珠丝杠螺母联接着的工作台沿着导轨和滚珠丝杠的直线运动而达到完成Y轴方向行程的目的。两根平行的的导轨能让工作台稳定的运动，而滚珠丝杠副则能保证达到所要求的定位精度。
图2-3直角坐标焊接机械手大臂结构
大臂：大臂如上图所示。主要由大臂外壳、两根光杆、支架板、Z轴步进电机和Z轴滚至丝杠组成。它通过步进电机电动滚珠丝杠副的运动使得支架板能够沿着滚珠丝杠和光杆（两根）上下移动。之所以安装两根光杆，是因为它能保证支架板稳定得沿着丝杠上下移动而不会造成卡死现象。当小臂（图中未示出）伸出时，由于小臂重心的改变，