CN105689933A - 一种自动化防碰撞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的自动化防碰撞装置，包括壳体和与壳体相连接的连接件，还包括力矩可调机构和脱离电控装置，所述壳体包括上壳体和下壳体，连接件包括设置于上壳体上方的机器人连接法兰和设置于下壳体下方的焊枪连接法兰，力矩可调机构设置于壳体凹槽内，脱离电控装置设置于壳体的中心轴上。本发明的自动化防碰撞装置，在焊接工作中焊枪与工件或其他物件发生碰撞时能够快速反应，减少焊枪和焊接机器人或焊接专用设备的损伤，保证整个焊接工作的安全有效进行，并可以在焊接机器人或焊接专用设备退回一段距离后，防碰撞装置再次通电且通过人工调整后可恢复原位继续工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化防碰撞装置，属于焊接辅助设备技术领域。
背景技术
随着现代工业的发展，工业自动化水平不断提高，机器人在工业生产中的应用越来越广泛，提高机器人在工业生产中工作质量和效率显得尤为重要。在焊接工作当中由于操作不当或机器人程序编写错误可能会使焊枪与工件发生撞击，造成焊枪或机器人等的损伤，影响焊接工作的质量。机器人防碰撞装置能保证焊接工作的安全进行，但现有的防碰撞传感装置虽然精度高，但结构都较为复杂，加工起来有一定的难度，成本高。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种自动化防碰撞装置，在焊接工作中焊枪发生碰撞时能够快速反应，减少焊枪和机器人等的损伤，保证整个焊接工作的安全有效进行，该装置精度高，结构简单，便于加工且操作简便，制造成本低，适合大批量生产。本发明的自动化防碰撞装置还可以用于其他焊接专用设备上。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种自动化防碰撞装置，包括壳体和与壳体相连接的连接件，还包括力矩可调机构和脱离电控装置，所述壳体包括上壳体和下壳体，连接件包括设置于上壳体上方的机器人连接法兰和设置于下壳体下方的焊枪连接法兰，力矩可调机构设置于壳体凹槽内，脱离电控装置设置于壳体的中心轴上。
根据本发明优选的，所述力矩可调机构包括设置于上壳体凹槽内的上电磁铁和设置于下壳体凹槽内的下电磁铁，上电磁铁、下电磁铁、上壳体和下壳体互为同轴，所述上电磁铁和下电磁铁均与焊接机器人或焊接专用设备电连接。
根据本发明优选的，所述脱离电控装置包括碰撞导电装置，碰撞导电装置包括连接轴、套在连接轴外的连接轴钢套、通过弹性圆柱销固定于连接轴下端的导电球头以及设置于导电球头外围的导电槽，所述导电槽固定于下壳体的中心轴上，连接轴活动设置于上壳体的中心轴上且可沿中心轴上下移动。
根据本发明优选的，还包括压簧，所述压簧设置于连接轴钢套外且位于连接轴钢套的顶端与上壳体之间，压簧可以缓解连接轴的受力。
根据本发明优选的，还包括圆周方向定位机构，圆周方向定位机构包括定位销和定位孔，定位孔包括设置于上壳体上的定位孔Ⅰ和设置于下壳体上的定位孔Ⅱ，定位销的圆柱端焊接于定位孔Ⅰ内、球头端与定位孔Ⅱ线接触，其中定位孔Ⅰ的直径小于定位孔Ⅱ的直径。
根据本发明优选的，所述上壳体的上方中心轴孔上固定有导向套，所述压簧设置于连接轴钢套外且位于连接轴钢套的顶端与导向套之间。
根据本发明优选的，所述机器人连接法兰上且与上壳体的连接处设置有消磁环，可以防止金属部件被电磁铁产生的磁场磁化。
根据本发明优选的，所述壳体的材料为奥氏体304不锈钢；消磁环的材料为锌镍合金。
根据本发明优选的，所述连接轴为不导电的尼龙棒。
本发明的有益效果是：
1、本发明的自动化防碰撞装置，在焊接工作中焊枪与工件或其他物件发生碰撞时能够快速反应，减少焊枪和焊接机器人或焊接专用设备的损伤，保证整个焊接工作的安全有效进行，并可以在焊接机器人或焊接专用设备退回一段距离后，防碰撞装置再次通电且通过人工调整后可恢复原位继续工作。
2、本发明可以通过控制电磁铁电流输入的大小从而控制电磁铁磁力大小以适应不同的工作需求达到调节力矩的目的，增加了焊接机器人或焊机专用设备工作的灵活性。
3、该装置精度高，结构简单，便于加工且操作简便，制造成本低，适合大批量生产。
附图说明
图1为本发明自动化防碰撞装置的结构示意图。
图2为本发明自动化防碰撞装置的剖面结构示意图。
图3为本发明的碰撞导电装置的剖面结构示意图。
图4为本发明的圆周方向定位机构的结构示意图。
图中，1、壳体，11、上壳体，12、下壳体，2、力矩可调机构，21、上电磁铁，22、下电磁铁，3、碰撞导电装置，31、连接轴钢套，32、连接轴，33、弹性圆柱销，34、导电球头，35、导电槽，4、压簧，5、定位销，6、定位孔，61、定位孔Ⅰ，62、定位孔Ⅱ，7、导向套，8、机器人连接法兰，9、焊枪连接法兰，10、消磁环。
具体实施方式
为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的自动化防碰撞装置，包括壳体1、与壳体相连接的连接件、力矩可调机构2、脱离电控装置和圆周方向定位机构，壳体1包括上壳体11和下壳体12，连接件包括设置于上壳体上方的机器人连接法兰8用于防碰撞装置与焊接机器人或焊接专用设备连接和设置于下壳体下方的焊枪连接法兰9用于防碰撞装置与焊枪连接，机器人连接法兰8上且与上壳体11的连接处设置有消磁环10，上壳体11的上方中心轴孔上固定有导向套7，所述导向套为导向铜套。
力矩可调机构2包括设置于上壳体凹槽内的上电磁铁21和设置于下壳体凹槽内的下电磁铁22，上电磁铁、下电磁铁、上壳体和下壳体互为同轴，所述上电磁铁和下电磁铁均与焊接机器人或焊接专用设备电连接。本发明可以根据实际需要通过输入焊接机器人或焊机专用设备的不同参数来控制上电磁铁21和下电磁铁22的电流输入大小从而控制电磁铁磁力大小，这样就可以控制焊接机器人或焊机专用设备在遭受不同力度撞击时的反应，增加了焊接机器人或焊机专用设备工作的灵活性。
脱离电控装置包括碰撞导电装置3，碰撞导电装置包括连接轴32、套在连接轴外的连接轴钢套31、通过弹性圆柱销33固定于连接轴下端的导电球头34以及设置于导电球头外围的导电槽35，所述导电槽35固定于下壳体12的中心轴上，连接轴32活动设置于上壳体11的中心轴上且可沿中心轴上下移动，连接轴钢套31外且位于连接轴钢套的顶端与导向套7之间设置有压簧4。
所述壳体1、碰撞导电装置3和导向套7还组成了轴向定位机构。所述力矩可调机构、压簧和碰撞导电装置还组成了自动拉紧机构。
所述圆周方向定位机构包括定位销5和定位孔6，定位孔包括设置于上壳体上的定位孔Ⅰ61和设置于下壳体上的定位孔Ⅱ62，定位销5的圆柱端焊接于定位孔Ⅰ61内、球头端与定位孔Ⅱ62线接触，其中定位孔Ⅰ的直径小于定位孔Ⅱ的直径。
本发明中壳体1采用奥氏体304不锈钢，奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织，奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性，由于奥氏体不锈钢不易被磁化，用它制作防碰撞装置的壳体，也可以减少对系统的干扰；消磁环10采用锌镍合金，能够有效的对防碰撞装置以及其他金属部件进行消磁，防止电磁铁产生的磁场对系统的干扰。
本发明的防碰撞装置的工作原理及过程：
当焊接机器人或焊接专用设备正常工作时，防碰撞装置通电，力矩可调机构2即上电磁铁21和下电磁铁22产生的磁场使得上壳体11与下壳体12吸合在一起，定位销1的球头端插在定位孔Ⅱ62中，防碰撞装置完全定位。碰撞导电装置3中的导电球头34与导电槽35不接触，此时导电球头34外壁与导电槽35内壁之间的距离为1mm，由于连接轴31为不导电的尼龙棒，此时碰撞导电装置3不通电。
当焊枪与工件或其他物件发生碰撞时，碰撞产生的应力将防碰撞装置中的下壳体12撞开，使防碰撞装置的上壳体和下壳体的相对位置发生改变，下壳体12会发生一定角度的偏转，应力较小时，下壳体12在偏转过程中定位销5的球头端和定位孔Ⅱ62一直保持点接触；当应力大于某一值时，下壳体12偏转角度较大，此时定位销5的球头端与下壳体12脱离，使得连接轴32在导向套7中沿远离焊接机器人或焊接专用设备的方向滑动，与连接轴钢套31接触的压簧4受力压缩变形，一方面缓冲连接轴的受力，另一方面与碰撞导电装置的导电球头34和导电槽35配合以限制下壳体12的位置，使其不会坠落，压簧4压缩产生的弹力将受撞的下壳体12拉紧，这时导电球头34与导电槽35接触，电路接通产生电信号，焊接机器人或焊接专用设备接收到电信号后退回且系统断电，有效避免了焊枪和焊接机器人或焊接专用设备的进一步损伤。
系统断电后，上电磁铁21和下电磁铁22产生的磁力消失，这时主要依靠压簧4的弹力拉动碰撞导电装置的连接轴32使防碰撞装置复位。
当防碰撞装置重新调整再次通电，上电磁铁21和下电磁铁22重新通电后通过电磁铁产生的磁力又将上壳体11与下壳体12吸合在一起，即，使得整个防碰撞装置完全拉紧，重新定位后，防碰撞装置可继续工作。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动化防碰撞装置，包括壳体（1）和与壳体相连接的连接件，其特征在于：还包括力矩可调机构（2）和脱离电控装置，所述壳体包括上壳体（11）和下壳体（12），连接件包括设置于上壳体上方的机器人连接法兰（8）和设置于下壳体下方的焊枪连接法兰（9），力矩可调机构（2）设置于壳体凹槽内，脱离电控装置设置于壳体的中心轴上。
2.根据权利要求1所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述力矩可调机构（2）包括设置于上壳体凹槽内的上电磁铁（21）和设置于下壳体凹槽内的下电磁铁（22），上电磁铁、下电磁铁、上壳体和下壳体互为同轴，所述上电磁铁和下电磁铁均与焊接机器人或焊接专用设备电连接。
3.根据权利要求1或2所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述脱离电控装置包括碰撞导电装置（3），碰撞导电装置包括连接轴（32）、套在连接轴外的连接轴钢套（31）、通过弹性圆柱销（33）固定于连接轴下端的导电球头（34）以及设置于导电球头外围的导电槽（35），所述导电槽（35）固定于下壳体（12）的中心轴上，连接轴（32）活动设置于上壳体（11）的中心轴上且可沿中心轴上下移动。
4.根据权利要求3所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：还包括压簧（4），所述压簧设置于连接轴钢套（31）外且位于连接轴钢套的顶端与上壳体（11）之间。
5.根据权利要求1所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：还包括圆周方向定位机构，圆周方向定位机构包括定位销（5）和定位孔（6），定位孔包括设置于上壳体上的定位孔Ⅰ（61）和设置于下壳体上的定位孔Ⅱ（62），定位销（5）的圆柱端焊接于定位孔Ⅰ（61）内、球头端与定位孔Ⅱ（62）线接触。
6.根据权利要求1所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述上壳体（11）的上方中心轴孔上固定有导向套（7）。
7.根据权利要求1所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述机器人连接法兰（8）上且与上壳体（11）的连接处设置有消磁环（10）。
8.根据权利要求7所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述壳体（1）的材料为奥氏体304不锈钢；消磁环（10）的材料为锌镍合金。
9.根据权利要求3所述的自动化防碰撞装置，其特征在于：所述连接轴（31）为不导电的尼龙棒。
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