CN104588877B - 一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，包括有配置在激光焊枪的前方的预压紧随行夹具机构、配置在激光焊枪的侧方2‑3mm处的压紧随行夹具机构、压力检测控制机构以及中间连接板，所述的预压紧随行夹具机构和压紧随行夹具机构均通过中间连接板与焊接机械手固联，由所述的压力检测控制机构完成随行压紧随行夹具机构的压力反馈控制。通过上述方式，本发明的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，具有X、Y轴旋转方向的轨迹自适应能力，具有焊接部位的压力反馈控制能力，一种夹具系统可以适应多种工件类型，满足高精度焊接工艺的加工要求，降低了设备成本、提高了自动化水平及焊接加工质量。

Description

一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统
技术领域
本发明涉及的是一种工业加工领域的夹具装置，具体是一种具有轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统。
背景技术
工件在激光焊接加工时需要夹紧，特别是对大型薄板类工件在加工时会产生变形，普通的夹具难以满足加工需要，必须采用随行夹具：如轿车车顶的激光焊接工艺，传统的方法是把车顶工件放在预先制造完成的胎膜上，在四角点焊固定后进行连续焊接加工，这种定位夹紧方案由于车顶预先夹紧，会使车顶的薄壁件在焊接过程中承受应力而产生变形，影响焊接质量；同时，需针对每一种车型制造与之匹配的胎膜，生产成本增加，而且不能多品种车型的共线生产，限制了自动化水平的进一步提升。
经对现有技术文献的检索发现，专利号200820214519X / 2008102435337的随行夹具专利提出了一种申请，其结构是包括上模、衬垫、下模，其中上模和下模均有方形凸台，其优点是适用于柱形或略带锥度工件的输送和定位精度较高、需要对工件进行加工和装配的输送，方便易行。该专利没有采用本专利申请的压紧轮结构，也没有轨迹自适应能力和夹紧压力反馈控制。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，通过压轮机构的设计，使系统具有两个方向的旋转自由度，以适应不同的工件和轨迹要求，同时具有压力反馈控制功能，使随行夹具系统可以进行更精确压力控制以及对压力需要实时变化的应用场合。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，包括有配置在激光焊枪的前方的预压紧随行夹具机构、配置在激光焊枪的侧方2-3mm处的压紧随行夹具机构、压力检测控制机构以及中间连接板，所述的预压紧随行夹具机构和压紧随行夹具机构均通过中间连接板与焊接机械手固联，由所述的压力检测控制机构完成随行压紧随行夹具机构的压力反馈控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述的预压紧随行夹具机构包括固定背板、预压紧直线运动气缸、中间连接块及预压紧压轮组件，所述的预压紧压轮组件通过螺钉与中间连接块连接，所述的中间连接块通过螺钉与预压紧直线运动气缸的活塞杆连接，所述的预压紧直线运动气缸通过螺钉与固定背板连接，所述的固定背板通过螺钉与中间连接板相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述的压紧随行夹具机构包括压紧直线运动气缸系统、压力传感器、上连接块、下连接块及压紧压轮组件，所述的压紧压轮组件通过螺钉与下连接块连接，所述的压力传感器通过螺栓分别与上连接块和下连接块连接，所述的上连接块通过螺钉与压紧直线运动气缸的滑动活塞杆连接，所述的压紧直线运动气缸通过螺钉与固定背板连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述的压力检测控制机构包括控制器、变送器、A/D模块、D/A模块及比例电-气伺服阀，所述的变送器通过A/D模块与控制器相连接，所述的控制器通过D/A模块与比例电-气伺服阀相连接，所述的压力传感器检测夹具系统反馈的压力信号，并将该信号输入变送器，信号经变送器转换处理后输入A/D模块，转变为数字量供控制器处理，控制器通过控制算法完成输出数字量的计算，并将之输出到D/A模块完成数字量到模拟量的转换，该控制模拟量输出到比例电-气伺服阀上，并通过气动回路施加到压紧直线运动气缸上，完成压力的反馈控制。
在本发明一个较佳实施例中，所述的预压紧压轮组件和压紧压轮组件均包括X轴旋转支座、X旋转轴、Y轴旋转支架、Y旋转轴、压轮轴架、压轮轴、前压轮和后压轮，其中，所述的X轴旋转支座通过螺钉分别与中间连接块或下连接块固联。
在本发明一个较佳实施例中，所述的Y轴旋转支架通过X旋转轴安装在X轴旋转支座上，可绕X旋转轴转动，X轴旋转支座下部的凸台对旋转角度进行了限制。
在本发明一个较佳实施例中，所述的压轮轴架通过Y旋转轴安装在Y轴旋转支架上，可绕Y旋转轴转动，X轴旋转轴在Y轴旋转支架内的端部对压轮轴架的旋转角度进行了限制。
在本发明一个较佳实施例中，所述的前压轮和后压轮安装在压轮轴上，可360度旋转。
本发明的有益效果是：本发明的轨迹自适应及力反馈控制激光焊接随行夹具系统，具有X、Y轴旋转方向的轨迹自适应能力，具有焊接部位的压力反馈控制能力，一种夹具系统可以适应多种工件类型，满足高精度焊接工艺的加工要求，降低了设备成本、提高了自动化水平及焊接加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1 是本发明的一较佳实施例的整体机械结构示意图；
图2是图1中压轮组件的结构示意图；
图3是本发明的一较佳实施例的力反馈控制原理示意图；
附件中的标记为：10、中间连接板，11、固定背板，12、预压紧直线运动气缸系统，13、中间连接块，14、预压紧压轮组件，15、压紧压轮组件， 16、下连接块，17、压力传感器， 18、上连接块，19、压紧直线运动气缸系统，20、X轴旋转支座，21、Y轴旋转支架，22、X旋转轴，23、压轮轴架， 24、Y 旋转轴，25、压轮轴，26、后压轮，27、前压轮，30、控制器， 32、变送器，33、A/D模块，34、D/A模块，35、比例电-气伺服阀。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
发明的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，通过压力反馈控制，将压轮压紧在待焊接工件上，在机械手进行自动焊接时，通过连接机构与机械手同步运动。
如图1所示，本发明实施例的机械结构包括：
一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，机械结构包括预压紧随行夹具机构和压紧随行夹具机构。
所述的预压紧随行夹具机构配置在激光焊枪前方，其作用是对激光焊枪前方未焊接工件部位进行预压紧，包括固定背板11、预压紧直线运动气缸系统12、中间连接块13及预压紧压轮组件14，具体地，预压紧压轮组件14通过螺钉与中间连接块13连接，中间连接块13通过螺钉与预压紧直线运动气缸12的活塞杆连接，预压紧直线运动气缸12通过螺钉与固定背板11连接，固定背板11通过螺钉与中间连接板10相连接，进而整个机构与焊接机械手固联。
所述的压紧随行夹具机构配置在激光焊枪的侧方2-3mm处，其作用是对正在焊接的工件部位进行压紧，包括压紧直线运动气缸系统19、上连接块18、压力传感器17、下连接块16及压紧压轮组件15，具体地，压紧压轮组件15通过螺钉与下连接块16连接，压力传感器17通过螺栓与上连接块和18和下连接块16连接，上连接块18通过螺钉与压紧直线运动气缸19的滑动活塞杆连接，压紧直线运动气缸系统19通过螺钉与固定背板11连接，固定背板11通过螺钉与中间连接板10相连接，进而整个机构与焊接机械手固联。
具体地：
如图2所示，所述的预压紧压轮组件14和压紧压轮组件15均包括X轴旋转支座20、X旋转轴22、Y轴旋转支架21、Y旋转轴24、压轮轴架23、压轮轴25、前压轮27和后压轮26。其中，X轴旋转支座20通过螺钉与前述中间连接块13/下连接块16固联；Y轴旋转支架21通过X旋转轴22安装在X轴旋转支座20上，可绕X旋转轴22转动，X轴旋转支座20下部的凸台对旋转角度进行了限制；压轮轴架23通过Y旋转轴24安装在Y轴旋转支架21上，可绕Y旋转轴24转动，X轴旋转轴22在Y轴旋转支架21内的端部对压轮轴架23的旋转角度进行了限制；前压轮27和后压轮26安装在压轮轴25上，可360度旋转。
如图3所示，本发明实施例的压力反馈控制系统包括：
所述的压力反馈控制系统包括控制器30、变送器32、A/D模块33、D/A模块34及比例电-气伺服阀35。所述的变送器32通过A/D模块33与控制器30相连接，所述的控制器30通过D/A模块34与比例电-气伺服阀35相连接。
其工作原理为：压力传感器17检测夹具系统反馈的压力信号，并将该信号输入变送器32，信号经变送器32转换处理后输入A/D模块33，转变为数字量供控制器30处理，控制器30通过控制算法完成输出数字量的计算，并将之输出到D/A模块34完成数字量到模拟量的转换，该控制模拟量输出到比例电-气伺服阀35上，并通过气动回路施加到压紧直线运动气缸19上，完成压力的反馈控制。
综上所述，本发明的轨迹自适应及力反馈控制激光焊接随行夹具系统，具有X、Y轴旋转方向的轨迹自适应能力，具有焊接部位的压力反馈控制能力，一种夹具系统可以适应多种工件类型，满足高精度焊接工艺的加工要求，降低了设备成本、提高了自动化水平及焊接加工质量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，包括有配置在激光焊枪的前方的预压紧随行夹具机构、配置在激光焊枪的侧方2-3mm处的压紧随行夹具机构、压力检测控制机构以及中间连接板，所述的预压紧随行夹具机构和压紧随行夹具机构均通过中间连接板与焊接机械手固联，由所述的压力检测控制机构完成压紧随行夹具机构的压力反馈控制，其中，所述的预压紧随行夹具机构包括固定背板、预压紧直线运动气缸、中间连接块及预压紧压轮组件，所述的预压紧压轮组件通过螺钉与中间连接块连接，所述的中间连接块通过螺钉与预压紧直线运动气缸的活塞杆连接，所述的预压紧直线运动气缸通过螺钉与固定背板连接，所述的固定背板通过螺钉与中间连接板相连接；所述的压紧随行夹具机构包括压紧直线运动气缸系统、压力传感器、上连接块、下连接块及压紧压轮组件，所述的压紧压轮组件通过螺钉与下连接块连接，所述的压力传感器通过螺栓分别与上连接块和下连接块连接，所述的上连接块通过螺钉与压紧直线运动气缸系统的滑动活塞杆连接，所述的压紧直线运动气缸系统通过螺钉与固定背板连接。
2.根据权利要求1所述的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，所述的压力检测控制机构包括控制器、变送器、A/D模块、D/A模块及比例电-气伺服阀，所述的变送器通过A/D模块与控制器相连接，所述的控制器通过D/A模块与比例电-气伺服阀相连接，所述的压力传感器检测夹具系统反馈的压力信号，并将该信号输入变送器，信号经变送器转换处理后输入A/D模块，转变为数字量供控制器处理，控制器通过控制算法完成输出数字量的计算，并将之输出到D/A模块完成数字量到模拟量的转换，该控制模拟量输出到比例电-气伺服阀上，并通过气动回路施加到压紧直线运动气缸上，完成压力的反馈控制。
3.根据权利要求1所述的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，所述的预压紧压轮组件和压紧压轮组件均包括X轴旋转支座、X旋转轴、Y轴旋转支架、Y旋转轴、压轮轴架、压轮轴、前压轮和后压轮，其中，所述的X轴旋转支座通过螺钉分别与中间连接块或下连接块固联。
4.根据权利要求3所述的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，所述的Y轴旋转支架通过X旋转轴安装在X轴旋转支座上，可绕X旋转轴转动，X轴旋转支座下部的凸台对旋转角度进行了限制。
5.根据权利要求3所述的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，所述的压轮轴架通过Y旋转轴安装在Y轴旋转支架上，可绕Y旋转轴转动，X旋转轴在Y轴旋转支架内的端部对压轮轴架的旋转角度进行了限制。
6.根据权利要求3所述的轨迹自适应及力反馈控制的激光焊接随行夹具系统，其特征在于，所述的前压轮和后压轮安装在压轮轴上，可360度旋转。
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