CN104985301B - 一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置，包括：固定座、横轴、第一关节轴、第二关节轴、焊枪和控制装置，所述的固定座通过地脚螺钉固定于地面，所述的横轴通过定位销固定于固定座上，所述的横轴、第一关节轴、第二关节轴和焊枪均通过线路与控制装置连接；本发明所述的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置，其通过在机器，其通过在机器人手臂安装位置传感器，通过自动控制系统来控制位置传感器来对焊接点进行准确的定位，让其与焊枪相配合，从而大大的提高了焊接设备的焊接准确性，有效的保证了焊接质量的稳定性和一致性，能够有效的避免出现虚焊和漏焊，让其实现精度焊接，本发明中还涉及钢格栅板专用机器人自动焊接装置的工作方法。

Description

一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种焊接装置，具体是一种用于焊接的钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法。

背景技术

钢格栅板二氧化碳气体主要用于钢格栅板的封边工作，焊接大多数的企业都还是采用人工焊接的方式进行焊接，工作的工作量非常大，同时，由于人在焊接的过程中大多数都是凭借肉眼进行焊接，其焊接的质量不够稳定，由于人的可控性较差，因而焊接的质量很难保持一致，由于其焊接点较为密集，对于焊接工人的技术要求较高，焊接位置和参数匹配不易保持最佳，在焊接的过程中常常会出现虚焊、漏焊的问题，而且焊接过程产生的气体会对人体有一定的伤害，与此同时，由于企业的生产难免会出现淡季和旺季，为了保证企业能够正常德完成产量，往往会根据旺季来招收工人，然而一旦企业进入淡季，将会势必会出现工作少人员多的情况，这样将会在无形中增加企业的资金投入，因而人工焊接被替代将会成为必然。

随着社会经济的快速发展，无论是人们的生活还是工作的节奏都在不断的加快，企业的生产也是如此，大多数的企业都采用机械的自动化逐步代替人工操作。目前很多的企业都会采用机器人进行焊接，其成本较高，由于钢格栅板焊接的操作过于繁琐，现有的通用型的机器人配置大多都是在4轴到7周，这样不仅会增加其焊接过程中的动作，导致其焊接效率变低，由于其并不是争对焊接的产品专门定制，有些工艺难以完成或者无法实现，同时由于其结构过于复杂，使用的部件较多也会增加其生产成本，因而现有的钢格栅板的焊接技术还有待于改进。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置，包括：固定座、横轴、第一关节轴、第二关节轴、焊枪和控制装置，所述的固定座通过地脚螺钉固定于地面，所述的横轴通过定位销固定于固定座上，所述的第一关节轴通过定位销设于横轴的一端，所述的第二关节轴与第一关节轴连接，所述的焊枪固定于第二关节轴上，所述横轴、第一关节轴和第二关节轴构成机器人手臂，且所述的横轴、第一关节轴、第二关节轴和焊枪均通过线路与控制装置连接；所述的控制装置包括焊接装置、传感器控制系统、执行装置和自动控制系统，其中，所述的传感器控制系统由位置传感器和传感器控制器构成，所述的自动控制系统由采用单片机控制系统和控制器构成，所述的焊接装置与第二关节轴连接，所述的位置传感器设于第二关节轴上，且其与传感器控制器连接，所述的执行装置同时与横轴、、第一关节轴和第二关节轴连接，所述的单片机控制系统和控制器连接，所述的焊接装置、传感器控制系统和执行装置均与自动控制系统中的控制器连接。本发明所述的钢格栅板专用机器人自动焊接装置，其通过在机器人手臂安装位置传感器，通过自动控制系统来控制位置传感器来对焊接点进行准确的定位，让其与焊枪相配合，从而大大的提高了焊接设备的焊接准确性，也有效的保证了焊接质量的稳定性和一致性，能够有效的避免出现虚焊和漏焊，让其实现精度焊接，很好的解决了人工焊接存在的问题。

本发明还包括显示屏、操作键盘和报警装置，所述的显示屏通过机械臂与固定座连接，所述的操作键盘设于固定座上，所述的报警装置设于横轴的一端，报警装置的设置，能够及时将设备的故障通知给工作人员，避免因故障造成重大损失的产生。

本发明所述的焊接装置包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与位置传感器和焊枪连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与自动控制系统连接，且它们均与焊枪相配合。

本发明所述的执行装置由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均自动控制系统连接。

本发明所述的单片机控制系统由中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的位置传感器与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本发明所述的横轴通过固定销固定于固定座上，且其固定的位置能够调节，其高度的调节范围为-50mm～+50mm,水平方向具有三档调节，其分别为-25°、0°、+25°，旋转角度范围为-90°～+90°。

本发明所述的第一关节轴和第二关节轴的水平方向的旋转范围为-180°～+180°，垂直方向的旋转范围为-60°～+60°。

本发明所述的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法，该焊接装置的具体工作方法如下：

（1）：首先根据焊接的需要将焊接路线和焊接点之间的范围录入自动控制系统中；

（2）：待数据录入好后，开始启动该自动焊接设备，然后整个设备中的各个部分均进入工作状态；

（3）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（4）：待工件被送到指定的工位后，设于第二关节轴的位置传感器将会对工件上预设的焊接点进行检测；

（5）：待位置传感器检测数据后，将立即把检测的数据传送给单片机控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（6）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，并将转换后的数据传送给中央处理器CPU；

（7）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（8）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，然后控制器将会命令伺服电机带动机器人手臂中的横轴、第一关节轴和第二关节轴旋转调整到焊接最佳的位置；

（9）：在接收到命令后待横轴、第一关节轴和第二关节轴调整完毕后，控制器将命令焊枪对焊接点进行焊接；

（10）：在待一点焊接完成后，横轴将移动到下一个焊接点的位置，然后第一关节轴和第二关节轴按照已经设定好的焊接点之间的间距，同上述焊接步骤再次进行下一个焊接点的焊接；

（11）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，直至处理故障解除方可；

（12）：最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

有益效果：本发明所述的钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法，具有以下优点：

1、本发明所述的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置其通过在机器及其工作方法，其通过在机器人手臂安装位置传感器，通过自动控制系统来控制位置传感器来对焊接点进行准确的定位，让其与焊枪相配合，从而大大的提高了焊接设备的焊接准确性，也有效的保证了焊接质量的稳定性和一致性，能够有效的避免出现虚焊和漏焊，让其实现精度焊接，很好的解决了人工焊接存在的问题。

2、本发明中所述的钢格栅板专用机器人自动焊接装置其结构，结构简单，其只有3轴，在焊接的过程中，灵活的就高，从而大大的提高了其焊接的速度，同时由于配件较少，在满足焊接需求的同时，降低了该设备的成本投入，从而更好地满足了客户的需求。

3、本发明中所述的钢格栅板专用机器人自动焊接装置其通过在机器及其工作方法，其通过机器人手臂焊接代替了人工焊接的工作方式，能够有效的防止人直接与焊接的气体接触，有效的防止因焊接出现的有毒气体对人体造成伤害，同时由于机器可以人为控制其工作与否，从而很好的解决了企业淡季和旺季的人员配备问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中电气连接示意图；

图中：固定座-1、横轴-2、第一关节轴-3、第二关节轴-4、焊枪-5、控制装置-6、焊接装置-7、传感器控制系统-8、执行装置-9和自动控制系统-10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如图1和图2所示的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置，包括：固定座1、横轴2、第一关节轴3、第二关节轴4、焊枪5和控制装置6，还包括显示屏、操作键盘和报警装置，所述的控制装置6包括焊接装置7、传感器控制系统8、执行装置9和自动控制系统10。

上述各部件的关系如下：

所述的显示屏通过机械臂与固定座1连接，所述的操作键盘设于固定座1上，所述的固定座1通过地脚螺钉固定于地面，所述的横轴2通过定位销固定于固定座1上，所述的报警装置设于横轴2的一端，

所述的第一关节轴3通过定位销设于横轴2的一端，所述的第二关节轴4与第一关节轴3连接，所述的焊枪5固定于第二关节轴4上，所述横轴2、第一关节轴3和第二关节轴4构成机器人手臂，且所述的横轴2、第一关节轴3、第二关节轴4和焊枪5均通过线路与控制装置6连接；其中，所述的传感器控制系统8由位置传感器11和传感器控制器构成，所述的自动控制系统10由采用单片机控制系统和控制器构成，所述的焊接装置7与第二关节轴4连接，所述的位置传感器11设于第二关节轴4上，且其与传感器控制器连接，所述的执行装置9同时与横轴2、第一关节轴3和第二关节轴4连接，所述的单片机控制系统和控制器连接，所述的焊接装置7、传感器控制系统8和执行装置9均与自动控制系统10中的控制器连接。

本实施例中所述的焊接装置7包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与位置传感器11和焊枪5连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与自动控制系统10连接，且它们均与焊枪5相配合。

本实施例中所述的执行装置9由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均自动控制系统10连接。

本实施例中所述的单片机控制系统由中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的位置传感器11与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接。

本实施例中所述的横轴2通过固定销固定于固定座1上，且其固定的位置能够调节，其高度的调节范围为-50mm～+50mm,水平方向具有三档调节，其分别为-25°、0°、+25°，旋转角度范围为-90°～+90°；所述的第一关节轴3和第二关节轴4的水平方向的旋转范围为-180°～+180°，垂直方向的旋转范围为-60°～+60°。

本实施例中所述的一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置及其工作方法，该焊接装置的具体工作方法如下：

（1）：首先根据焊接的需要将焊接路线和焊接点之间的范围录入自动控制系统10中；

（2）：待数据录入好后，开始启动该自动焊接设备，然后整个设备中的各个部分均进入工作状态；

（3）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（4）：待工件被送到指定的工位后，设于第二关节轴4的位置传感器（11）将会对工件上预设的焊接点进行检测；

（5）：待位置传感器11检测数据后，将立即把检测的数据传送给单片机控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（6）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，并将转换后的数据传送给中央处理器CPU；

（7）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（8）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，然后控制器将会命令伺服电机带动机器人手臂中的横轴2、第一关节轴3和第二关节轴4旋转调整到焊接最佳的位置；

（9）：在接收到命令后待横轴2、第一关节轴3和第二关节轴4调整完毕后，控制器将命令焊枪5对焊接点进行焊接；

（10）：在待一点焊接完成后，横轴2将移动到下一个焊接点的位置，然后第一关节轴3和第二关节轴4按照已经设定好的焊接点之间的间距，同上述焊接步骤再次进行下一个焊接点的焊接；

（11）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，直至处理故障解除方可；

（12）：最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。

实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种钢格栅板专用机器人自动焊接装置的工作方法，其中所述的钢格栅板专用机器人自动焊接装置包括：固定座（1）、横轴（2）、第一关节轴（3）、第二关节轴（4）、焊枪（5）和控制装置（6），所述的固定座（1）通过地脚螺钉固定于地面，所述的横轴（2）通过定位销固定于固定座（1）上，所述的第一关节轴（3）通过定位销设于横轴（2）的一端，所述的第二关节轴（4）与第一关节轴（3）连接，所述的焊枪（5）固定于第二关节轴（4）上，所述横轴（2）、第一关节轴（3）和第二关节轴（4）构成机器人手臂，且所述的横轴（2）、第一关节轴（3）、第二关节轴（4）和焊枪（5）均通过线路与控制装置（6）连接；所述的控制装置（6）包括焊接装置（7）、传感器控制系统（8）、执行装置（9）和自动控制系统（10），其中，所述的传感器控制系统（8）由位置传感器（11）和传感器控制器构成，所述的自动控制系统（10）由采用单片机控制系统和控制器构成，所述的焊接装置（7）与第二关节轴（4）连接，所述的位置传感器（11）设于第二关节轴（4）上，且其与传感器控制器连接，所述的执行装置（9）同时与横轴（2）、第一关节轴（3）和第二关节轴（4）连接，所述的单片机控制系统和控制器连接，所述的焊接装置（7）、传感器控制系统（8）和执行装置（9）均与自动控制系统（10）中的控制器连接；

还包括显示屏、操作键盘和报警装置，所述的显示屏通过机械臂与固定座（1）连接，所述的操作键盘设于固定座（1）上，所述的报警装置设于横轴（2）的一端；

所述的焊接装置（7）包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述的焊接变位机与位置传感器（11）和焊枪（5）连接，所述的焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与自动控制系统（10）连接，且它们均与焊枪（5）相配合；

所述的执行装置（9）由伺服电机和气动回路构成，所述气动回路由气源、控制阀和气缸构成，所述的伺服电机和气动回路均自动控制系统（10）连接；

所述的单片机控制系统由中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，所述的程序存储器ROM、数据存储器RAM、I/O口、数据转换器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器CPU连接，所述的位置传感器（11）与数据存储器RAM的输入端连接，所述的数据存储器RAM的输出端与数据转换器连接；

所述的横轴（2）通过固定销固定于固定座（1）上，且其固定的位置能够调节，其高度的调节范围为-50mm～+50mm,水平方向具有三档调节，其分别为-25°、0°、+25°，旋转角度范围为-90°～+90°；所述的第一关节轴（3）和第二关节轴（4）的水平方向的旋转范围为-180°～+180°，垂直方向的旋转范围为-60°～+60°，其特征在于：该焊接装置的具体工作方法如下：

（1）：首先根据焊接的需要将焊接路线和焊接点之间的范围录入自动控制系统（10）中；

（2）：待数据录入好后，开始启动该自动焊接设备，然后整个设备中的各个部分均进入工作状态；

（3）：然后焊接工件输送装置将焊接工件送到指定的工位；

（4）：待工件被送到指定的工位后，设于第二关节轴（4）的位置传感器（11）将会对工件上预设的焊接点进行检测；

（5）：待位置传感器（11）检测数据后，将立即把检测的数据传送给单片机控制系统中的数据存储器RAM，对数据进行存储；

（6）：然后通过数据转换器对存储的模拟信号转换成数字信号，并将转换后的数据传送给中央处理器CPU；

（7）：待中央处理器CPU接收到数据后对数据进行分析并处理，然后将分析得出的结果再经过数据转换器转换成模拟信号；

（8）：待数据转换完成后，将数据传送给控制器，然后控制器将会命令伺服电机带动机器人手臂中的横轴（2）、第一关节轴（3）和第二关节轴（4）旋转调整到焊接最佳的位置；

（9）：在接收到命令后待横轴（2）、第一关节轴（3）和第二关节轴（4）调整完毕后，控制器将命令焊枪（5）对焊接点进行焊接；

（10）：在待一点焊接完成后，横轴（2）将移动到下一个焊接点的位置，然后第一关节轴（3）和第二关节轴（4）按照已经设定好的焊接点之间的间距，同上述焊接步骤再次进行下一个焊接点的焊接；

（11）：按照上述的工作方法直至所有的焊接点都焊接完毕后，在整个焊接过程中，一旦出现任何的异常问题，都将会通过报警装置进行蜂鸣报警，直至处理故障解除方可；

（12）：最后通过操作键盘让控制器命令伺服电机停止工作，然后依次让其他设备停止运转，最后通过操作键盘将设备关闭即可。