CN104439769A - 一种机器人焊接垂直度测量机构及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种机器人焊接垂直度测量机构及其测量方法，以快速、准确地提高焊枪垂直度，从而提高焊接质量。该测量机构由底座及测量杆连接而成，底座的底面为平面，所述测量杆垂直于底座的底面，所述底座设有磁铁。本发明的测量步骤如下：A：将焊枪的上电极和下电极移至焊点处，并使焊枪的上电极和下电极以近似垂直于钣金件的角度夹紧钣金件；B：在钣金件的焊点旁边选取平面作为测量面，将机器人焊接垂直度测量机构的底座通过磁铁吸附于测量面上；C：用直尺测量测量杆端部中心与焊枪上电极杆中心的距离L1；当L1大于预定长度L0时，调整焊枪角度；D：重复步骤C，直至L1大于或小于预定长度L0，表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
Description
技术领域
本发明属于焊装机器人焊接领域，特别涉及到机器人焊接垂直度测量机构及其测量方法。
背景技术
在汽车行业快速发展的今天，各汽车厂家为保证焊接质量的一致性，在白车身焊接中已开始广泛的引入了机器人焊接。在机器人焊接过程中，焊枪垂直度因素是影响焊接质量一致性的一个关键因素，影响着焊点的表面质量和焊点强度。机器人焊枪垂直度问题一般是在现场焊枪轨迹调试中一次性解决。而在现场调试中，机器人焊枪的焊接电极与焊接的钣金件垂直度偏差的多少，基本是人眼的直觉来判断，并无专门的检测工具。
按行业要求，要求焊枪的焊接电极与焊接的钣金面垂直度偏差值在5度以内为合格，超过5度将影响焊接质量，必须给予纠正。而用人眼测量，虽然检测速度快，但是偏差大、难以判断识别5度角，且和个人的经验有大关系，检测的正确率低，一致性差。另外，最直观的角度检测方法是用角度测量机构对角度进行测量，但受操作空间的限制，直观的角度测量在焊枪电极角度测量中基本很难实现，故未使用。
发明内容
本发明的目的是提出一种机器人焊接垂直度测量机构及其测量方法，以快速、准确地提高焊枪垂直度，从而提高焊接质量。
本发明的机器人焊接垂直度测量机构由底座及测量杆连接而成，底座的底面为平面，所述测量杆垂直于底座的底面，所述底座设有磁铁。
应用上述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法包括如下步骤：
A：在钣金件上标出焊点位置，将焊枪的上电极和下电极移至焊点处，调整焊枪角度至焊枪与钣金件表面呈近似垂直状态，闭合焊枪的上电极和下电极，使焊枪的上电极和下电极夹紧钣金件；
B：在钣金件的焊点旁边选取平面作为测量面，将机器人焊接垂直度测量机构的底座通过磁铁吸附于测量面上；
C：用直尺测量测量杆端部中心与焊枪上电极杆中心的距离L1；当L1大于预定长度L0时，调整焊枪角度；所述预定长度L0=L2*tan（α），其中L2为测量杆的长度，α为焊枪的焊接垂直度的最大预定偏差角度；
D：重复步骤C，直至L1大于或小于预定长度L0，表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
上述焊枪焊接垂直度的测量原理如下：
测量杆端部中心与焊枪上电极杆中心的距离为L1，焊枪电极实际位置的中心线为L3，测量杆的长度为L2，则如图2所示，L1、L2、L3可以组成一个直角三角形，其中直角边为L1和L2，斜边为L3，焊枪焊接垂直度的偏差角度为ɑ。根据直角三角形几何关系，若知道两直角边的边长L1和L2，可以求出夹角ɑ，即实现了将边长转化为角度。由于L2、ɑ为已知值，根据直角三角形的正切函数：tan（ɑ）=L1/L2，得出L1=L2*tan（ɑ），ɑ的值越大，则L1也就越大。根据预先设定的最大预定偏差角度ɑ和测量杆的长度L2，可以计算出L1的最大值不应该超过L0（L0=L2*tan（α）），当L1的最大值超过L0时，表示焊枪垂直度偏差值未能满足要求，需重新调节焊枪角度。
进一步地，所述B步骤中，在测量面上选取两个点作为测量点，所述两个测量点与焊点的连线互相垂直；所述C、D步骤中，首先在一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在另一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。由于焊枪与钣金件处于三维的环境中，因此仅仅在一个方向上对焊枪的角度进行测量是不够的，有可能会导致严重的测量误差，具体原理如下：当焊枪处于与测量面垂直的平面内时，如果测量杆恰好也位于该与测量面垂直的平面内，那么即使焊枪倾斜于测量面，测量杆也与焊枪位于同一平面内，当测量者从该平面的角度看过去时，就会发现测量杆与焊枪位于同一直线上，L1=0，这样就错判了焊枪的垂直度。
当测量面较小，无法寻找到合适的两个测量点时，可以用下述方法进行测量：所述B步骤中，在测量面上选取一个点作为测量点；所述C、D步骤中，首先在该测量点的第一个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至该方向上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在该测量点的第二个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个方向上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求；所述第一个方向与第二个方向正交。
进一步地，为保证测量杆垂直于钣金面的测量点，所述B步骤中的测量面与焊点位置的平面平行，且测量面的表面清洁。
进一步地，为在测量时能够准确找到测量杆端部中心的位置，提高测量精确度，所述测量杆为锥状。
进一步地，为减少测量杆端部的磨损，延长机器人焊接垂直度测量机构的使用寿命，所述测量杆的端部为球头。
进一步地，所述测量杆由一节或者多节通过螺纹配合连接而成，这样可以根据需要改变测量杆的长度，以适应不同焊枪及焊接场合的测量。
本发明将角度的测量转化为刻度的测量，而直尺刻度的测量操作方便，受空间限制少，人眼也易识别，从而提高了测量的准确性和效率。
附图说明
图1是本发明的机器人焊接垂直度测量机构的结构原理图。
图2是本发明的测量原理图。
图3是本发明的机器人焊接垂直度测量机构的测量操作图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的机器人焊接垂直度测量机构由底座1及测量杆2连接而成，底座1的底面为平面，所述测量杆2垂直于底座1的底面，所述底座1设有米思米耐热铷磁铁3；所述测量杆2为锥状，测量杆2的端部为球头4；测量杆2由两节通过螺纹配合连接而成。
应用上述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法包括如下步骤：
A：在钣金件8上标出焊点7位置，将焊枪的上电极5和下电极6移至焊点7处，调整焊枪角度至焊枪与钣金件8表面呈近似垂直状态，闭合焊枪的上电极5和下电极6，使焊枪的上电极5和下电极6夹紧钣金件8；
B：在钣金件8的焊点7旁边选取平面作为测量面，将机器人焊接垂直度测量机构的底座1通过磁铁3吸附于测量面上；
C：用直尺测量测量杆2端部中心与焊枪上电极5杆中心的距离L1；当L1大于预定长度L0时，调整焊枪角度；所述预定长度L0=L2*tan（α），其中L2为测量杆2的长度，α为焊枪的焊接垂直度的最大预定偏差角度；
D：重复步骤C，直至L1大于或小于预定长度L0，表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
所述B步骤中，在钣金件8的焊点7旁侧选取一个平面作为测量面，并在测量面上选取两个点作为测量点，所述两个测量点与焊点的连线互相垂直；所述C、D步骤中，首先在一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在另一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
当测量面较小，无法寻找到合适的两个测量点时，可以用下述方法进行测量：所述B步骤中，在测量面上选取一个点作为测量点；所述C、D步骤中，首先在该测量点的第一个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至该方向上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在该测量点的第二个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个方向上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求；所述第一个方向与第二个方向正交。
为保证测量杆2垂直于钣金面的测量点，所述B步骤中的测量面与焊点7位置的平面平行，且测量面的表面清洁无油污。
为方便人眼的读数识别及操作的便利性，在本实施例中，测量杆2的长度L2设定为137mm，焊枪的焊接垂直度的最大预定偏差角度α设定为5度，则L0= L2*tan5°=12mm。
当实际测量值的L1≦12mm时，即α≦5°，则焊枪垂直度偏差值满足要求。
当实际测量值的L1＞12mm时，即α＞5°，则焊枪垂直度偏差值不满足要求，根据测量结果的偏差方向重新调整焊枪角度后再进行测量，直至满足L1≦12mm为止。
Claims (8)
1.一种机器人焊接垂直度测量机构，其特征在于由底座及测量杆连接而成，底座的底面为平面，所述测量杆垂直于底座的底面，所述底座设有磁铁。
2.根据权利要求1所述的机器人焊接垂直度测量机构，其特征在于所述测量杆为锥状。
3.根据权利要求2所述的机器人焊接垂直度测量机构，其特征在于所述测量杆的端部为球头。
4.根据权利要求3所述的机器人焊接垂直度测量机构，其特征在于所述测量杆由一节或者多节通过螺纹配合连接而成。
5.根据权利要求1所述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
A：在钣金件上标出焊点位置，将焊枪的上电极和下电极移至焊点处，调整焊枪角度至焊枪与钣金件表面呈近似垂直状态，闭合焊枪的上电极和下电极，使焊枪的上电极和下电极夹紧钣金件；
B：在钣金件的焊点旁边选取平面作为测量面，将机器人焊接垂直度测量机构的底座通过磁铁吸附于测量面上；
C：用直尺测量测量杆端部中心与焊枪上电极杆中心的距离L1；当L1大于预定长度L0时，调整焊枪角度；所述预定长度L0=L2*tan（α），其中L2为测量杆的长度，α为焊枪的焊接垂直度的最大预定偏差角度；
D：重复步骤C，直至L1大于或小于预定长度L0，表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
6.根据权利要求5所述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法，其特征在于所述B步骤中，在测量面上选取一个点作为测量点；所述C、D步骤中，首先在该测量点的第一个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至该方向上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在该测量点的第二个方向上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个方向上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求；所述第一个方向与第二个方向正交。
7.根据权利要求5所述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法，其特征在于所述B步骤中，在测量面上选取两个点作为测量点，所述两个测量点与焊点的连线互相垂直；所述C、D步骤中，首先在一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求，然后再在另一个测量点上进行焊枪焊接垂直度的测量，直至两个测量点上所测得的焊枪的焊接垂直度均已经达到预定要求，则表示焊枪的焊接垂直度已经达到预定要求。
8.根据权利要求5或6或7所述的机器人焊接垂直度测量机构的测量方法，其特征在于所述B步骤中的测量面与焊点位置的平面平行，且测量面的表面清洁。
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