CN103008939B - 具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化焊接技术领域，是一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器；其包括焊接摆动器和焊缝跟踪传感器；焊接摆动器包括焊枪直摆装置、焊枪俯仰角装置和焊枪钟摆装置；焊枪直摆装置的前端安装有焊枪俯仰角装置。本发明结构合理而紧凑，使用方便；横向驱动电机输出的转矩并通过连接丝杠传动，实现焊枪的水平移动调节；纵向驱动电机通过链条传动实现对焊枪俯仰角度的调节；旋转驱动电机的正反转转动可实现焊枪的钟型摆动运动；使焊枪加大了运动范围，实用性强；同时采用双一字线激光器进行焊缝跟踪和摄像头成像的方式，可远距离监控焊枪通过焊缝跟踪实现焊接过程，稳定性强，并提高了焊接质量和焊接效率。

Description

具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器

技术领域

本发明涉及自动化焊接技术领域，是一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器。

背景技术

目前采用的焊接摆动器多为直线摆运动焊接摆动器，焊枪只能左右摆动沿直线焊接，实用性差；同时在焊接过程中，通过人工目测跟踪的焊接方式，较容易出现误差，稳定性差；影响焊接质量，焊接效率低。

发明内容

本发明提供了一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，克服了上述现有技术之不足，其能有效实现自动化焊接需要，在焊接过程中通过焊缝跟踪，自动引导焊枪沿焊缝的位置移动，跟踪焊缝自动焊接；同时可以实现机械化的焊枪钟型摆动方式的打底、填充和直线摆动方式的填充罩面等功能，提高了焊接效率，减轻了工人的劳动强度。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，包括焊接摆动器和焊缝跟踪传感器；焊接摆动器包括焊枪直摆装置、焊枪俯仰角装置和焊枪钟摆装置；焊枪直摆装置的前端安装有焊枪俯仰角装置，在焊枪俯仰角装置的前端安装有焊枪钟摆装置；在焊枪钟摆装置的前端安装有枪头夹具，在焊枪钟摆装置上安装有焊缝跟踪传感器并位于枪头夹具的前方。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述焊枪钟摆装置可包括步进电机、精密减速器、摆动板和连接板；在焊枪俯仰角装置的下部内固定安装有步进电机，在步进电机的下端安装有精密减速器；步进电机的动力输出端与精密减速器的动力输入端固定连接在一起；精密减速器下端的动力输出轴上通过连接螺钉固定安装有摆动板；在摆动板的外端有安装凹槽，在安装凹槽内通过连接螺栓固定安装有与其垂直的连接板；在连接板上固定安装有枪头夹具。

上述焊枪俯仰角装置可包括连接管柱、左侧板、后顶板、右侧板、连接销轴、纵向驱动电机、减速器、主传动链轮、副传动链轮和链条；在后顶板的后部安装有焊枪直摆装置；在后顶板的前端左右间隔固定安装有相互对应的左侧板和右侧板并与后顶板之间形成安装腔体；在安装腔体的后部内由后至前依次安装有纵向驱动电机和减速器；纵向驱动电机和减速器通过连接螺栓固定安装在左侧板和右侧板上；纵向驱动电机的动力输出端与减速器的动力输入端固定连接在一起；在减速器右侧的动力输出轴上固定安装有主传动链轮；在左侧板和右侧板的前端分别有相互对应的连接通孔，在连接通孔内通过轴承安装有连接销轴，在左侧板和右侧板的前端通过连接销轴安装有连接管柱；与主传动链轮对应的连接销轴上固定安装有副传动链轮，在主传动链轮和副传动链轮安装有链条；在连接管柱的下部有开口向下的安装槽，在安装槽的下部内固定安装有步进电机。

上述焊枪直摆装置可包括驱动电机、主传动带轮、副传动带轮、传动带、上滑块、丝杠螺母、下滑块、导向架、传动丝杠、上滑轨和下滑轨；在导向架的后侧固定安装有横向驱动电机，在横向驱动电机的动力输出轴上固定安装有主传动带轮并位于导向架的左侧；在导向架内有开口向前的横向滑移槽，在横向滑移槽的中部通过轴承安装有传动丝杠，传动丝杠的左端穿过导向架并固定安装有副传动带轮，在主传动带轮和副传动带轮上安装有传动带；在传动丝杠上方和下方的横向滑移槽内分别固定安装有上滑轨和下滑轨；在后顶板的后端由上至下依次间隔固定安装有上滑块、丝杠螺母和下滑块；上滑块、丝杠螺母和下滑块分别安装在上滑轨、传动丝杠和下滑轨上。

上述焊缝跟踪传感器可包括定位卡套、连接装置、摄像头安装板、夹具开口套、摄像头和一字线激光器；在连接管柱下方的精密减速器的外部固定安装有定位卡套；在定位卡套的左右两侧分别铰接安装有相互对应的连接装置并位于枪头夹具外侧；在两个连接装置的内部下端铰接安装有摄像头安装板，在摄像头安装板的前部有上下相通的安装通孔，在安装通孔内安装有镜头向下的摄像头；在摄像头安装板的后部有与安装通孔相通的开口并将其分隔成左夹板和右夹板；在左夹板和右夹板的后端分别有左凸块和右凸块；在夹具开口套后部内安装有两个平行的一字线激光器，在夹具开口套的左部前端和右部前端分别有凸起的开口套挂耳，开口套挂耳通过销钉安装在左凸块和右凸块之间并将摄像头和一字线激光器分别紧固在安装通孔和夹具开口套内。

上述连接装置可包括主连杆、前连杆和后连杆；在定位卡套的左右两侧分别铰接安装有主连杆，在主连杆的下端分别固定有斜向下的前连杆；在两个前连杆的内部下端安装有摄像头安装板；在前连杆的下部分别有用于摄像头安装板移动限位的纵向弧形卡槽，与纵向弧形卡槽对应的左夹板和右夹板的两侧分别有夹具卡块，夹具卡块安装在纵向弧形卡槽内；在主连杆后端下侧固定有斜向下的后连杆；在后连杆的下侧有用于连接装置移动限位的横向弧形卡槽，在定位卡套的下部两侧分别有与横向弧形卡槽相对应的连杆卡块，连杆卡块安装在横向弧形卡槽内。

上述摄像头夹具下方的镜头外侧可固定安装有镜头保护罩。

上述枪头夹具可包括枪头后夹板、枪头前夹板和连接螺栓；连接板的外部有安装孔，与安装孔对应的枪头后夹板的后端有凸起的卡块，卡块安装在连接板的安装孔内；在枪头后夹板的前端通过连接螺栓固定安装有枪头前夹板，在在枪头前夹板的后端和枪头后夹板的前端分别有相互对应的半环凹槽；枪头前夹板与枪头后夹板之间形成用于安装焊枪的环形安装孔。

上述枪头夹具上可固定安装有焊枪。

本发明结构合理而紧凑，使用方便；横向驱动电机输出的转矩并通过连接丝杠传动，实现焊枪的水平移动调节；纵向驱动电机通过链条传动实现对焊枪俯仰角度的调节；旋转驱动电机的正反转转动可实现焊枪的钟型摆动运动；使焊枪加大了运动范围，实用性强；同时采用双一字线激光器进行焊缝跟踪和摄像头成像的方式，可远距离监控焊枪通过焊缝跟踪实现焊接过程，稳定性强，并提高了焊接质量和焊接效率。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为附图1的俯视结构示意图。

附图3为附图1的右视结构示意图。

附图4为本发明最佳实施例的轴测图。

附图中的编码分别为：1为连接管柱，2为定位卡套，3为摄像头，4为一字线激光器，5为左侧板，6为后顶板，7为右侧板，8为连接销轴，9为连接螺栓，10为横向驱动电机，11为主传动带轮，12为副传动带轮，13为传动带，14为上滑块，15为丝杠螺母，16为下滑块，17为导向架，18为传动丝杠，19为上滑轨，20为下滑轨，21为纵向驱动电机，22为减速器，23为主传动链轮，24为副传动链轮，25为链条，26为步进电机，27为摆动板，28为连接板，29为枪头后夹板，30为枪头前夹板，31为主连杆，32为前连杆，33为后连杆，34为纵向弧形卡槽，35为夹具卡块，36为横向弧形卡槽，37为连杆卡块，38为摄像头安装板，39为左凸块，40为右凸块，41为夹具开口套，42为开口套挂耳，43为镜头保护罩，44为焊枪，45为精密减速器。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图3的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图3的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器包括焊接摆动器和焊缝跟踪传感器；焊接摆动器包括焊枪直摆装置、焊枪俯仰角装置和焊枪钟摆装置；焊枪直摆装置的前端安装有焊枪俯仰角装置，在焊枪俯仰角装置的前端安装有焊枪钟摆装置；在焊枪钟摆装置的前端安装有枪头夹具，在焊枪钟摆装置上安装有焊缝跟踪传感器并位于枪头夹具的前方。在枪头夹具上安装有焊枪44，通过焊枪直摆装置能在焊接时水平方向调节焊枪44的位置；通过焊枪俯仰角装置能实现焊枪44俯仰角度调节部分，覆盖俯仰的0至180度；以及摆动驱动装置能够实现焊枪44的钟型摆动运动，钟摆的0至360度可调节范围；焊枪钟摆装置使焊枪44在最大范围内运动，极大的增强了焊接摆动结构的适用范围和适用空间范围；能够实现俯焊、平焊、仰焊、立焊等各种位置的作业，通用性强；焊缝跟踪传感器可进行焊缝跟踪，提高焊接效率和焊接质量。

可根据实际需要，对上述具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，焊枪钟摆装置包括步进电机26、精密减速器45、摆动板27和连接板28；在焊枪俯仰角装置的下部内固定安装有步进电机26，在步进电机26的下端安装有精密减速器45；步进电机26的动力输出端与精密减速器45的动力输入端固定连接在一起；精密减速器45下端的动力输出轴上通过连接螺钉固定安装有摆动板27；在摆动板27的外端有安装凹槽，在安装凹槽内通过连接螺栓9固定安装有与其垂直的连接板28；在连接板28上固定安装有枪头夹具。步进电机26的的转矩输出，并带动精密减速器45、摆动板27、连接板28、枪头夹具和焊枪44旋转；通过调节步进电机26的正反转可实现焊枪44的钟型摆动运动，可适用于机械式的打底焊接作业；实用性强。

如附图2、4所示，焊枪俯仰角装置包括连接管柱1、左侧板5、后顶板6、右侧板7、连接销轴8、纵向驱动电机21、减速器22、主传动链轮23、副传动链轮24和链条25；在后顶板6的后部安装有焊枪直摆装置；在后顶板6的前端左右间隔固定安装有相互对应的左侧板5和右侧板7并与后顶板6之间形成安装腔体；在安装腔体的后部内由后至前依次安装有纵向驱动电机21和减速器22；纵向驱动电机21和减速器22通过连接螺栓9固定安装在左侧板5和右侧板7上；纵向驱动电机21的动力输出端与减速器22的动力输入端固定连接在一起；在减速器22右侧的动力输出轴上固定安装有主传动链轮23；在左侧板5和右侧板7的前端分别有相互对应的连接通孔，在连接通孔内通过轴承安装有连接销轴8，在左侧板5和右侧板7的前端通过连接销轴8安装有连接管柱1；与主传动链轮23对应的连接销轴8上固定安装有副传动链轮24，在主传动链轮23和副传动链轮24安装有链条25；在连接管柱1的下部有开口向下的安装槽，在安装槽的下部内固定安装有步进电机26。纵向驱动电机21输出转矩，依次使减速器22、主传动链轮23旋转，并通过链条25带动副传动链轮旋转，使连接管柱1能够与连接销轴8为中心实现俯仰运动，增大焊枪44的移动范围。

如附图2、4所示，焊枪直摆装置包括驱动电机10、主传动带轮11、副传动带轮12、传动带13、上滑块14、丝杠螺母15、下滑块16、导向架17、传动丝杠18、上滑轨19和下滑轨20；在导向架17的后侧固定安装有横向驱动电机10，在横向驱动电机10的动力输出轴上固定安装有主传动带轮11并位于导向架17的左侧；在导向架17内有开口向前的横向滑移槽，在横向滑移槽的中部通过轴承安装有传动丝杠18，传动丝杠18的左端穿过导向架17并固定安装有副传动带轮12，在主传动带轮11和副传动带轮12上安装有传动带13；在传动丝杠18上方和下方的横向滑移槽内分别固定安装有上滑轨19和下滑轨20；在后顶板6的后端由上至下依次间隔固定安装有上滑块14、丝杠螺母15和下滑块16；上滑块14、丝杠螺母15和下滑块16分别安装在上滑轨19、传动丝杠18和下滑轨20上。横向驱动电机10的转矩输出使主传动带轮11转动，通过传动带13带动副传动带轮12和传动丝杠18旋转，使与其啮合的丝杠螺母15在传动丝杠18上左右移动，从而实现焊枪44的水平方向调节；上滑轨19和下滑轨20起到导向的作用。

如附图1、2、3、4所示，焊缝跟踪传感器包括定位卡套2、连接装置、摄像头安装板38、夹具开口套41、摄像头3和一字线激光器4；在连接管柱1下方的精密减速器45的外部固定安装有定位卡套2；在定位卡套2的左右两侧分别铰接安装有相互对应的连接装置并位于枪头夹具外侧；在两个连接装置的内部下端铰接安装有摄像头安装板38，在摄像头安装板38的前部有上下相通的安装通孔，在安装通孔内安装有镜头向下的摄像头3；在摄像头安装板38的后部有与安装通孔相通的开口并将其分隔成左夹板和右夹板；在左夹板和右夹板的后端分别有左凸块39和右凸块40；在夹具开口套41后部内安装有两个平行的一字线激光器4，在夹具开口套41的左部前端和右部前端分别有凸起的开口套挂耳42，开口套挂耳42通过销钉安装在左凸块39和右凸块40之间并将摄像头3和一字线激光器4分别紧固在安装通孔和夹具开口套41内。在进行焊接时，两个一字线激光器4可以发出两条重叠的结构光，并在焊缝区域内实现激光条纹的亮度均匀，线宽均匀，高焊接效率；焊枪44可沿着激光焊接，实现焊缝自动跟踪的功能；同时摄像头3将焊接过程拍摄下来并形成数据，数据传输至计算机，使工作人员可以远距离监测焊接情况，实现传感功能；这样使工作人员能够第一时间了解焊接情况，减少事故发，提高焊接质量。

如附图1、4所示，连接装置包括主连杆31、前连杆32和后连杆33；在定位卡套2的左右两侧分别铰接安装有主连杆31，在主连杆31的下端分别固定有斜向下的前连杆32；在两个前连杆32的内部下端安装有摄像头安装板38；在前连杆32的下部分别有用于摄像头安装板38移动限位的纵向弧形卡槽34，与纵向弧形卡槽34对应的左夹板和右夹板的两侧分别有夹具卡块35，夹具卡块35安装在纵向弧形卡槽34内；在主连杆31后端下侧固定有斜向下的后连杆33；在后连杆33的下侧有用于连接装置移动限位的横向弧形卡槽36，在定位卡套2的下部两侧分别有与横向弧形卡槽36相对应的连杆卡块37，连杆卡块37安装在横向弧形卡槽36内。主连杆31可沿横向弧形卡槽36上下旋转移动，实现调节摄像头3和一字线激光器4的光路系统到被测量物或即将施焊的焊件的位置和角度，可适用于不同的焊接环境的需要,适用性强；摄像头安装板38可沿纵向弧形卡槽34上下旋转移动，从而实现摄像头3拍摄的角度调节，使被观测物体完全进入摄像头的拍摄范围，以获取较好的原始图像；实用性强。

如附图1所示，在摄像头夹具下方的镜头外侧固定安装有镜头保护罩43。镜头保护罩8可以用以遮挡焊接飞溅物，对摄像头3起到保护的作用，增加摄像头3的使用寿命。

如附图3、4所示，枪头夹具包括枪头后夹板29、枪头前夹板30和连接螺栓9；连接板28的外部有安装孔，与安装孔对应的枪头后夹板29的后端有凸起的卡块，卡块安装在连接板28的安装孔内；在枪头后夹板29的前端通过连接螺栓9固定安装有枪头前夹板30，在在枪头前夹板30的后端和枪头后夹板29的前端分别有相互对应的半环凹槽；枪头前夹板30与枪头后夹板29之间形成用于安装焊枪44的环形安装孔。便于焊枪44的装夹；使拆装更方便。

如附图1、2、3、4所示，在枪头夹具上固定安装有焊枪44。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于包括焊接摆动器和焊缝跟踪传感器；焊接摆动器包括焊枪直摆装置、焊枪俯仰角装置和焊枪钟摆装置；焊枪直摆装置的前端安装有焊枪俯仰角装置，在焊枪俯仰角装置的前端安装有焊枪钟摆装置；在焊枪钟摆装置的前端安装有枪头夹具，在焊枪钟摆装置上安装有焊缝跟踪传感器并位于枪头夹具的前方；其中：焊枪钟摆装置包括步进电机、精密减速器、摆动板和连接板；在焊枪俯仰角装置的下部内固定安装有步进电机，在步进电机的下端安装有精密减速器；步进电机的动力输出端与精密减速器的动力输入端固定连接在一起；精密减速器下端的动力输出轴上通过连接螺钉固定安装有摆动板；在摆动板的外端有安装凹槽，在安装凹槽内通过连接螺栓固定安装有与其垂直的连接板；在连接板上固定安装有枪头夹具；焊枪俯仰角装置包括连接管柱、左侧板、后顶板、右侧板、连接销轴、纵向驱动电机、减速器、主传动链轮、副传动链轮和链条；在后顶板的后部安装有焊枪直摆装置；在后顶板的前端左右间隔固定安装有相互对应的左侧板和右侧板并与后顶板之间形成安装腔体；在安装腔体的后部内由后至前依次安装有纵向驱动电机和减速器；纵向驱动电机和减速器通过连接螺栓固定安装在左侧板和右侧板上；纵向驱动电机的动力输出端与减速器的动力输入端固定连接在一起；在减速器右侧的动力输出轴上固定安装有主传动链轮；在左侧板和右侧板的前端分别有相互对应的连接通孔，在连接通孔内通过轴承安装有连接销轴，在左侧板和右侧板的前端通过连接销轴安装有连接管柱；与主传动链轮对应的连接销轴上固定安装有副传动链轮，在主传动链轮和副传动链轮安装有链条；在连接管柱的下部有开口向下的安装槽，在安装槽的下部内固定安装有步进电机；焊枪直摆装置包括驱动电机、主传动带轮、副传动带轮、传动带、上滑块、丝杠螺母、下滑块、导向架、传动丝杠、上滑轨和下滑轨；在导向架的后侧固定安装有横向驱动电机，在横向驱动电机的动力输出轴上固定安装有主传动带轮并位于导向架的左侧；在导向架内有开口向前的横向滑移槽，在横向滑移槽的中部通过轴承安装有传动丝杠，传动丝杠的左端穿过导向架并固定安装有副传动带轮，在主传动带轮和副传动带轮上安装有传动带；在传动丝杠上方和下方的横向滑移槽内分别固定安装有上滑轨和下滑轨；在后顶板的后端由上至下依次间隔固定安装有上滑块、丝杠螺母和下滑块；上滑块、丝杠螺母和下滑块分别安装在上滑轨、传动丝杠和下滑轨上；焊缝跟踪传感器包括定位卡套、连接装置、摄像头安装板、夹具开口套、摄像头和一字线激光器；在连接管柱下方的精密减速器的外部固定安装有定位卡套；在定位卡套的左右两侧分别铰接安装有相互对应的连接装置并位于枪头夹具外侧；在两个连接装置的内部下端铰接安装有摄像头安装板，在摄像头安装板的前部有上下相通的安装通孔，在安装通孔内安装有镜头向下的摄像头；在摄像头安装板的后部有与安装通孔相通的开口并将其分隔成左夹板和右夹板；在左夹板和右夹板的后端分别有左凸块和右凸块；在夹具开口套后部内安装有两个平行的一字线激光器，在夹具开口套的左部前端和右部前端分别有凸起的开口套挂耳，开口套挂耳通过销钉安装在左凸块和右凸块之间并将摄像头和一字线激光器分别紧固在安装通孔和夹具开口套内。

2.根据权利要求1所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于连接装置包括主连杆、前连杆和后连杆；在定位卡套的左右两侧分别铰接安装有主连杆，在主连杆的下端分别固定有斜向下的前连杆；在两个前连杆的内部下端安装有摄像头安装板；在前连杆的下部分别有用于摄像头安装板移动限位的纵向弧形卡槽，与纵向弧形卡槽对应的左夹板和右夹板的两侧分别有夹具卡块，夹具卡块安装在纵向弧形卡槽内；在主连杆后端下侧固定有斜向下的后连杆；在后连杆的下侧有用于连接装置移动限位的横向弧形卡槽，在定位卡套的下部两侧分别有与横向弧形卡槽相对应的连杆卡块，连杆卡块安装在横向弧形卡槽内。

3.根据权利要求1或2所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于摄像头夹具下方的镜头外侧固定安装有镜头保护罩。

4.根据权利要求1或2所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具包括枪头后夹板、枪头前夹板和连接螺栓；连接板的外部有安装孔，与安装孔对应的枪头后夹板的后端有凸起的卡块，卡块安装在连接板的安装孔内；在枪头后夹板的前端通过连接螺栓固定安装有枪头前夹板，在枪头前夹板的后端和枪头后夹板的前端分别有相互对应的半环凹槽；枪头前夹板与枪头后夹板之间形成用于安装焊枪的环形安装孔。

5.根据权利要求3所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具包括枪头后夹板、枪头前夹板和连接螺栓；连接板的外部有安装孔，与安装孔对应的枪头后夹板的后端有凸起的卡块，卡块安装在连接板的安装孔内；在枪头后夹板的前端通过连接螺栓固定安装有枪头前夹板，在枪头前夹板的后端和枪头后夹板的前端分别有相互对应的半环凹槽；枪头前夹板与枪头后夹板之间形成用于安装焊枪的环形安装孔。

6.根据权利要求1或2或所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具上固定安装有焊枪。

7.根据权利要求3所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具上固定安装有焊枪。

8.根据权利要求4所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具上固定安装有焊枪。

9.根据权利要求5所述的具有焊缝跟踪功能的焊接摆动器，其特征在于枪头夹具上固定安装有焊枪。