CN105983806B - 焊接机器人工作站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接机器人工作站，包括：基座；联动运动机构，其固设在所述基座上，用以相对所述基座进行三维空间移动；摆动组件，其通过所述联动运动机构进行三维空间移动，并可绕三维空间中的高度方向回转摆动；焊枪，其被夹持在所述摆动组件的端部，用以对工件进行焊接。采用本发明提供的焊接机器人工作站可适用于形状多样的工件，且能对形状多样的工件进行准确焊接。

Description

焊接机器人工作站

技术领域

本发明涉及自动化焊接领域，特别涉及一种焊接机器人工作站。

背景技术

工件的焊接大都是通过人工焊接实现的，并且在进行人工焊接并焊接到一定长度时，焊接人员必须移动脚步，以继续进行焊接，然而，这将影响了焊接过程中的平稳性，易造成焊缝外观不均匀、漏水、漏光以及焊道接头突出外缘的现象，因此，对工件进行焊接必须采用自动焊接技术。

但是，通过自动焊接技术对工件进行焊接的过程中难以针对形状多样的工件进行准确焊接，无法适用于形状多样的工件焊接。

发明内容

本发明的一个目的在于解决现有技术中无法适用于形状多样的工件焊接的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一种可适用于形状多样的工件，且能对形状多样的工件进行准确焊接的焊接机器人工作站。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种焊接机器人工作站，包括：

基座；

联动运动机构，其固设在所述基座上，用以相对所述基座进行三维空间移动；

摆动组件，其通过所述联动运动机构进行三维空间移动，并可绕三维空间中的高度方向回转摆动；

焊枪，其被夹持在所述摆动组件的端部，用以对工件进行焊接。

优选的，还包括机械臂，所述机械臂与所述联动运动机构相连，所述摆动组件设置在所述机械臂的端部。

优选的，所述机械臂包括机械臂主体，所述机械臂主体与所述联动运动机构相连，用以带动所述摆动组件进行三维空间移动。

优选的，所述摆动组件设置在机械臂主体的自由端。

优选的，所述机械臂还包括连接器，所述连接器设置在所述机械臂主体的自由端，用以提供所述摆动组件的安装位，并可对所述摆动组件中焊枪的安装角度进行调整。

优选的，所述连接器包括壳体、齿轮轴和锁定螺母，所述齿轮轴可转动地设置在所述壳体中，所述锁定螺母设置在所述齿轮轴上与所述壳体相配合用以锁定所述齿轮轴，所述壳体与所述机械臂主体的自由端相连接，所述齿轮轴与所述摆动组件相连接。

优选的，所述摆动组件包括与所述机械臂相连的轴减速机以及轴伺服电机，所述轴伺服电机与所述轴减速机相连接。

优选的，所述摆动组件还包括设置在所述轴减速机底部的焊枪夹爪，所述焊枪夹爪用以夹持所述焊枪。

优选的，所述联动运动机构包括伺服电机以及执行机构，所述伺服电机带动所述执行机构做三维空间移动。

优选的，所述伺服电机包括了三个直线伺服电机，所述执行机构包括三个直线执行机构，所述直线伺服电机和直线执行机构的设置与其所进行的三维空间移动相对应。

优选的，所述直线执行机构包括滑轨、滑动设置在所述滑轨上的滑块以及固设于所述滑块顶部的平板。

优选的，所述联动运动机构还包括了减速机，所述直线伺服电机通过所述减速机与所述直线执行机构相连。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中，焊接机器人工作站中设置了基座、联动运动机构、摆动组件和焊枪，固设在基座上的联动运动机构可相对基座进行三维空间移动，以带动摆动组件随之进行三维空间移动，并可绕三维空间中的高度方向回转摆动，从而使得夹持在摆动组件端部的焊枪也可进行三维空间移动以及高度方向上的回转摆动，使得焊枪可灵活移动，进而可适用于形状多样的工件，实现了形状多样的工件的准确焊接。

附图说明

图1是一个实施例中焊接机器人工作站的结构示意图；

图2是图1中焊接机器人工作站的俯视图；

图3是一个实施例中定位夹紧工装的结构示意图；

图4是图3中竖起工件的定位夹紧工装的结构示意图；

图5是图3中定位夹紧工装的俯视图。

附图标记说明如下：10、基座；20、联动运动机构；210、直线伺服电机；230、直线执行机构；231、滑轨；233、滑块；235、平板；30、摆动组件；310、轴减速机；330、轴伺服电机；350、焊枪夹爪；40、焊枪；50、机械臂；510、机械臂主体；530、连接器；60、定位夹紧工装；620、夹紧机构；630、竖起机构；640、高低调整组件；613、定位卡爪；621、第一边框；623、第二边框；625、驱动组件；650、底架；6251、滑动滚轮；6253、夹紧电机；641、高低调整推板；643、顶杆；645、推板电机；670、位置传感器；70、支架；90、焊缝识别器。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

如图1和图2所示，在一个实施例中，一种焊接机器人工作站，包括基座10、联动运动机构20、摆动组件30和焊枪40。

基座10作为焊接机器人工作站的固定座，联动运动机构20将固设在基座10上，以相对基座10进行三维空间移动。也就是说，联动运动机构20所进行的三维空间移动将包括了前后方向上的直线移动、左右方向上的直线移动以及高度方向上的直线移动，根据工件的焊接需要，联动运动机构20可分别进行如上所述的任一方向上的直线移动，也可同时进行如上所述的至少两个方向上的直线移动。

具体的，将预先建立三维空间坐标系，该三维空间坐标系包括x坐标轴、y坐标轴和z坐标轴，相应的，联动运动机构20中设置了x向移动平台、y向移动平台和z向移动平台，以分别用以实现x方向、y方向和z方向上的移动。

摆动组件30用以实现焊枪40的安装以及回转摆动，并通过联动运动机构20进行三维空间移动。具体的，摆动组件30在联动运动机构20的带动下进行x方向、y方向和z方向上的移动，并根据需要绕三维空间中的高度方向，即z坐标轴进行回转摆动。

焊枪40被夹持在摆动组件30的端部，并在联动运动机构20和摆动组件30的配合下可进行三维空间移动和高度方向上的回转摆动，进而对工件进行准确焊接。

在如上所述的基座10、联动运动机构20、摆动组件30和焊枪40的配合下，不需要根据工件的形状进行预先设置和调整，只需要在焊接的过程中根据工件的形状进行移动和/或回转摆动即可，可适用于各种工件加工场合。

其中，该工件可为波纹板，波纹板被大量应用于工业建筑、集装箱和道路运输车车厢等，其波纹折角越大则抗剪性能越好，但是波纹折角过大，例如波纹折角大于60度时，焊枪40与波纹板所成的角度不利于准确焊接，进而严重影响焊接质量，而在如上所述的焊接机器人工作站中焊枪40可在联动运动机构20和摆动组件30的配合下进行三维空间移动和高度方向上的回转摆动，以对波纹板的焊缝进行跟踪焊接，实现大波纹折角的波纹板焊接。

在一个实施例中，所述的焊接机器人工作站还包括了机械臂50，该机械臂50与联动运动机构20相连，摆动组件30则设置在机械臂50的端部。

具体的，机械臂50包括了机械臂主体510，该机械臂主体510与联动运动机构20相连，用以带动摆动组件30进行三维空间移动，从而为摆动组件30提供三维空间移动的功能。

其中，摆动组件30可设置在机械臂主体510的自由端。

进一步的，如上所述的机械臂50还包括了连接器530，该连接器530用以为焊枪40提供可调的安装位，以提高工件焊接的准确性。

连接器530设置在机械臂主体510的自由端，用以提供摆动组件30的安装位，并可对摆动组件30中焊枪40的安装角度进行调整，进而在对工件进行焊接前预先对焊枪40进行位置调整。

具体的，连接器530将包括壳体、齿轮轴（图未示）和锁定螺母（图未示），壳体用以封装齿轮轴，并与机械臂主体510的自由端相连接，齿轮轴可转动地设置在壳体中，以提供旋转传动。而摆动组件30与可转动的齿轮轴相连接，以通过齿轮轴的旋转传动实现摆动组件30的转动，进而得以调整摆动组件30中焊枪40的安装角度。

锁定螺母设置在齿轮轴上并与壳体相配合，通过锁定螺母旋出壳体，以松开锁定的齿轮轴，齿轮轴处于自由状态可随意旋转，因此，可通过齿轮轴的旋转对设置在齿轮轴端部的摆动组件30进行调整。

相应的，待摆动组件30所进行的调整完成之后，将锁定螺母旋入，并在壳体的配合下锁定，从而锁定齿轮轴，对当前摆动组件30中焊枪40的安装角度进行锁定。

在一个实施例中，摆动组件30包括轴减速机310和轴伺服电机330，并且轴减速机310和轴伺服电机330相连接。

具体的，轴减速机310可与机械臂主体510的自由端相连接，以随着机械臂主体510和联动运动机构20实现四轴联动，即三维空间移动以及其绕高度方向上的回转摆动。

进一步的，轴减速机310也可通过与连接器530相连而设置在机械臂50上，由于可通过连接器530对焊枪40的安装角度进行调整，因此，通过在机械臂主体510和轴减速机310之间设置连接器530将进一步对焊枪40进行位置优化，进一步提高了焊接的质量。

进一步的，如上所述的摆动组件30还包括焊枪夹爪350，该焊枪夹爪350设置在轴减速机310底部，用以夹持焊枪40。

也就是说，焊枪夹爪350将在轴减速机310的带动下绕三维空间的高度方向旋转，进而带动夹持的焊枪40绕三维空间的高度方向进行回转摆动。

在一个实施例中，联动运动机构20包括了伺服电机和执行机构。伺服电机与执行机构相连，以带动执行机构进行三维空间移动。

具体的，由于三维空间的移动包括了三个方向上的直线移动，因此，伺服电机包括了三个直线伺服电机210，相应的，执行机构也包括了三个直线执行机构230，每一直线伺服电机210将与一直线执行机构230相连，并且直线伺服电机210和直线执行机构230的设置也与其所进行的三维空间移动相对应。

也就是说，三个直线伺服电机210将分别与一直线执行机构230构成一移动平台，即x向移动平台、y向移动平台和z向移动平台，以分别实现三维空间中的x向移动、y向移动和z向移动。

预先设置了焊接机器人工作站中的焊接起始位置和三维工作坐标系，三维工作坐标系的原点即为焊接起始位置，三个直线伺服电机210分别与三维工作坐标系中的坐标轴相对应，直线执行机构230也将沿相应的坐标轴移动。

进一步的，直线执行机构230包括了滑轨231、滑动设置在滑轨231上的滑块233以及固设在滑块233顶部的平板235，以实现顺畅滑动。

在优选的实施例中，由直线伺服电机210和直线执行机构230构成的移动平台中，x向移动平台、y向移动平台和z向移动平台将以基座10为起始依次层叠设置，以满足工件焊接过程中涉及的长度、宽度和高度需求。

通过如上所述的焊接机器人工作站，将使得焊枪40得以灵活移动，对波纹板的焊接而言，将极大地提高了焊接的精度和一致性，避免了焊缝外观不均匀、漏水、漏光等情况的出现，降低了人工劳动强度，极大地改善了焊接环境。

在如上所述的焊接机器人工作站的作用下，使得较大波纹折角的波纹板也能够得到最佳焊接，同时提高了较大波纹折角的波纹板的加工质量和加工速度。

在一个实施例中，如上所述的焊接机器人工作站还设置了定位夹紧工装60，该定位夹紧工装60与焊枪40相对应，用于定位竖起待焊接的工件，以在焊接过程中使得待焊接的工作可自动达到预设的焊接位置，不需要任何人工操作即可直接进行焊接。

具体的，定位夹紧工装60包括了上料组件（图未示）、夹紧机构620和竖起机构630。

上料组件610中设置有工件的就位位置，夹紧机构620与就位位置相对设置，以便于夹紧达到就位位置的工件；竖起机构630则设置在夹紧机构620下方，以将被夹紧机构620夹紧的工件竖起到焊接位置，进而通过焊枪40进行焊接。

进一步的，定位夹紧工装60还包括高低调整组件640，其设置在夹紧机构620的下方，以对工件进行高低调整。

也就是说，在工件达到就位位置之后，高低调整组件640将对工件进行高低调整。

在一个实施例中，上料组件包括传送带（图未示）、定位卡爪613和定位传感器（图未示）。

传送带用于传送工件，定位卡爪613相对传送带进行设置，以用于停止传送带中工件的传送，也就是说，定位卡爪613所在位置即为工件传送的结束位置。

定位卡爪613中设置了定位传感器，该定位传感器用于检测工件是否就位，若为是，则发出相应的信号，以便于实现自动化控制。

通过如上所述的上料组件，将实现了焊接过程中的自动上料，极大地提高了焊接效率。

在一个实施例中，上述夹紧机构620包括固定设置的第一边框621、可滑动的第二边框623和驱动第二边框623滑动的驱动组件625。

定位夹紧工装60中设置了底架650，上料组件、夹紧机构620和竖起机构630均设置在底架650上。

夹紧机构620中的第一边框621将固设在底架650上，而第二边框623则滑动设置在底架650上，并通过与之连接的驱动组件625实现滑动，以待工件就位时驱使第二边框623滑动，进而夹紧工件。

进一步的，驱动组件625包括了滑动滚轮6251、丝杠螺母（图未示）和夹紧电机6253。

为实现第二边框623的滑动，将滑动滚轮6251设置在第二边框623底部，第二边框623通过丝杠螺母与夹紧电机相连，并在丝杠螺母和夹紧电机6253的作用下驱使第二边框623通过滑动滚轮6251滑动。

在一个实施例中，如上所述的高低调整组件640包括了高低调整推板641、顶杆643和推板电机645，以通过高低调整推板641、顶杆643和推板电机645的配合对就位的工件进行高低调整。

具体的，顶杆643与高低调整推板641的底部相连，推板电机645与顶杆643相连，在推板电机645的带动下顶杆643推动高低调整推板641，进而实现工件的高低调整。

在一个实施例中，如上所述的定位夹紧工装60还包括了位置传感器670，该位置传感器670设置在预设的焊接位置上，以检测工件是否已经置于焊接位置。

在一个实施例中，如上所述的焊接机器人工作站还包括了与焊枪40相连的送丝机（图未示），该送丝机用以控制焊枪40起弧和熄弧，进而实现自动化焊接。

此外，在另一个实施例中，如上所述的焊接机器人工作站还包括了与机械臂50的固定端相连接的支架70、设置在支架70的固定端的位置控制电机80以及设置在支架70上的焊缝识别器90，该支架70为回转杆件，其可绕固定端回转；位置控制电机80用以控制支架70的回转；焊缝识别器90可为激光焊缝识别器90，其用以识别工件中的焊缝轨迹，以便于进行准确焊接。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种焊接机器人工作站，其特征在于，包括：

基座；

联动运动机构，其固设在所述基座上，用以相对所述基座进行三维空间移动；

摆动组件，其通过所述联动运动机构进行三维空间移动，并可绕三维空间中的高度方向回转摆动；

机械臂，其与所述联动运动机构相连，所述摆动组件设置在所述机械臂的端部；

焊枪，其被夹持在所述摆动组件的端部，用以对工件进行焊接；

所述机械臂中的连接器为所述摆动组件提供安装位，使所述摆动组件通过所述连接器中可转动的齿轮轴调整所述焊枪的安装角度；

所述的焊接机器人工作站还设置了定位夹紧工装，所述定位夹紧工装与焊枪相对应；所述定位夹紧工装包括了上料组件、夹紧机构和竖起机构；

所述上料组件中设置有工件的就位位置，所述夹紧机构与所述就位位置相对设置；所述竖起机构则设置在所述夹紧机构下方，以将被所述夹紧机构夹紧的工件竖起到焊接位置。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述机械臂包括机械臂主体，所述机械臂主体与所述联动运动机构相连，用以带动所述摆动组件进行三维空间移动。

3.根据权利要求2所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述摆动组件设置在机械臂主体的自由端。

4.根据权利要求2所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述机械臂还包括连接器，所述连接器设置在所述机械臂主体的自由端，用以提供所述摆动组件的安装位，并可对所述摆动组件中焊枪的安装角度进行调整。

5.根据权利要求4所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述连接器包括壳体、齿轮轴和锁定螺母，所述齿轮轴可转动地设置在所述壳体中，所述锁定螺母设置在所述齿轮轴上与所述壳体相配合用以锁定所述齿轮轴，所述壳体与所述机械臂主体的自由端相连接，所述齿轮轴与所述摆动组件相连接。

6.根据权利要求2所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述摆动组件包括与所述机械臂相连的轴减速机以及轴伺服电机，所述轴伺服电机与所述轴减速机相连接。

7.根据权利要求6所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述摆动组件还包括设置在所述轴减速机底部的焊枪夹爪，所述焊枪夹爪用以夹持所述焊枪。

8.根据权利要求1所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述联动运动机构包括伺服电机以及执行机构，所述伺服电机带动所述执行机构做三维空间移动。

9.根据权利要求8所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述伺服电机包括了三个直线伺服电机，所述执行机构包括三个直线执行机构，所述直线伺服电机和直线执行机构的设置与其所进行的三维空间移动相对应。

10.根据权利要求9所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述直线执行机构包括滑轨、滑动设置在所述滑轨上的滑块以及固设于所述滑块顶部的平板。

11.根据权利要求9所述的焊接机器人工作站，其特征在于，所述联动运动机构还包括了减速机，所述直线伺服电机通过所述减速机与所述直线执行机构相连。