CN106695203A - 焊接机器人高精度移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了焊接机器人高精度移动装置，包括机架、第一驱动气缸、第一移动座、第二移动座以及固定安装在第一移动座上的第二驱动气缸，所述第二驱动气缸的动力轴与所述第二移动座固定连接，所述第二移动座上安装有用于固定焊接机器人的座体，该座体上通过横轴连接设置有第一关节轴、第二关节轴、第一位置传感器、第二位置传感器及控制机构，其中控制机构包括焊接模块、传感器控制模块、执行模块和自动控制模块。本发明在焊接机器人关节轴上安装有第一位置传感器和第二位置传感器，通过两个传感器的检测值来计算出所要焊接点的位置，实现焊接位置的自动校准，有效的保证了焊枪和焊接口位置的准确性，从而大大的提高了焊接位置的精准度。

Description

焊接机器人高精度移动装置

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，具体涉及一种焊接机器人高精度移动装置。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

对于焊接机器人来说，焊接机器人是从事焊接的工业机器人。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

国际上的焊接机器人基本属于关节式机器人，绝大部分有六个轴，其中三个轴将执行末端安装工具送至空间可达位置，而另外的三个轴实现执行末端焊接工具的空间姿态调整。

传统的关节式焊接机器人都将电机安装在关节处，使得机械手臂显得笨重，存在转动惯量大、刚度差以及累积误差大等不足。机构的动力学性能较差，难以满足日益高速高精度要求。串联机构在机构设计方面具有较好的运动学性能，而动力学性能较低；和串联机器人相比较，并联机构具有无累积误差，精度较高，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好，结构紧凑，刚度高，承载能力大，根据这些特点，并联机器人可以应用于高承载能力的场合，但由于并联机器人受结构限制，工作空间往往很小，一般用于驾驶模拟平台、雷达天线底座、数控车床等领域，较难应用于焊接机器人等对工作空间要求大的领域。

而且，现有机器人腰关节既支撑整个机器人的重量，又承受整个机器人运动所带来的冲击，故障率较高，可靠性差，无故障运行时间短，而且较易造成较大的关节误差，对机器人的精度影响较大，由于这诸多缺点，现有机器人结构很难兼顾作业灵活性及高精度的特性，很难满足大工作空间、高精度、高可靠性的作业要求，成为大型机器人设计制造的一个瓶颈。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种焊接机器人高精度移动装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

焊接机器人高精度移动装置，包括机架、固定安装在机架上的第一驱动气缸，与第一驱动气缸的动力轴固定连接的第一移动座、与第一移动座滑动连接的第二移动座以及固定安装在第一移动座上的第二驱动气缸，所述第二驱动气缸的动力轴与所述第二移动座固定连接；

所述第二移动座上安装有用于固定焊接机器人的座体，该座体上通过横轴连接设置有第一关节轴、第二关节轴、第一位置传感器、第二位置传感器及控制机构，其中所述控制机构包括焊接模块、传感器控制模块、执行模块和自动控制模块。

作为上述技术方案的改进，所述座体与横轴之间通过升降台固定连接，所述升降台上端设有旋转杆机构，所述旋转杆机构侧部安装设置有除烟吸气罩。

作为上述技术方案的改进，所述自动控制模块由单片机控制系统及控制器构成，所述单片机控制系统和控制器连接，所述焊接模块、传感器控制模块、执行模块均与该自动控制模块的控制器连接。

作为上述技术方案的改进，所述机架上设置有显示屏、操作键盘及报警模块，所述报警模块由报警器、扬声器和报警指示灯构成，所述扬声器、报警指示灯均与报警器连接，其中所述报警指示灯安装于横轴一端。

作为上述技术方案的改进，所述焊接模块包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述焊接变位机与第一位置传感器、第二位置传感器连接，所述焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与自动控制模块连接。

作为上述技术方案的改进，所述除烟吸气罩覆盖面大于所述焊接模块延展面。

作为上述技术方案的改进，所述第一关节轴、第二关节轴上分别安装有与其平行、用于驱动其动作的第一伺服电机、第二伺服电机，所述第二关节轴连接有焊枪杆，所述焊枪杆通过焊枪角度调节器连接焊枪，焊枪内装有焊条。

作为上述技术方案的改进，所述机架及第一移动座上端面均设置有分别供第一移动座、第二移动座滑动的线性滑轨。

作为上述技术方案的改进，所述单片机控制系统由中央处理器、程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，所述第一位置传感器、第二位置传感器与数据存储器输入端连接，所述数据存储器输出端与数据转换器连接，所述数据转换器与数据计算器连接，所述程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器连接。

本发明带来的有益效果有：

1、本发明在焊接机器人关节轴上安装有第一位置传感器和第二位置传感器，通过两个传感器的检测值来计算出所要焊接点的位置，实现焊接位置的自动校准，有效的保证了焊枪和焊接口位置的准确性，从而大大的提高了焊接位置的精准度，并保证了焊接质量稳定的同时，也提高了其焊接的效率，从而很好代替了机器人焊接过程中的示教过程，进而更好的满足了客户的需求。

2、本发明具体的焊接数据和焊接路线都是事先录入自动控制模块中，其让整个设备运行的更加的方便、快捷，操作简单，方便操作人员的操作，从而有效的降低了操作的错误率，保证产品焊接的准备性，从而进一步提高了产品焊接的质量。

3、本发明将驱动组件安设在机架位置，降低了焊接机器人手臂杆件的承载负荷，降低了整机的转动惯量，质量轻且累积误差小，具有良好的动力学性能，有利于焊接精度的提高，同时使得焊接机器人具有自调节功能，不仅调节性好、运动灵活性高，也间接地提高了焊接机器人的焊接质量和效率。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1是本发明的结构简示图。

具体实施方式

实施例1

焊接机器人高精度移动装置，包括机架1、固定安装在机架1上的第一驱动气缸2，与第一驱动气缸2的动力轴固定连接的第一移动座3、与第一移动座3滑动连接的第二移动座4以及固定安装在第一移动座3上的第二驱动气缸5，所述第二驱动气缸5的动力轴与所述第二移动座4固定连接。

其中，第二移动座4上安装有用于固定焊接机器人的座体6，该座体6上通过横轴7连接设置有第一关节轴8、第二关节轴9、第一位置传感器10、第二位置传感器11及控制机构，其中所述的控制机构包括焊接模块、传感器控制模块、执行模块和自动控制模块。

本实施例在焊接机器人关节轴上安装有第一位置传感器10和第二位置传感器11，通过两个传感器的检测值来计算出所要焊接点的位置，实现焊接位置的自动校准，有效的保证了焊枪和焊接口位置的准确性。

上述座体6与横轴7之间通过升降台12固定连接，升降台12上端设有旋转杆机构，所述旋转杆机构侧部安装设置有除烟吸气罩13，可全面吸收掉焊接时产生的有害气体，保持良好工作环境。

需说明的是，除烟吸气罩13覆盖面应大于焊接模块延展面。

自动控制模块由单片机控制系统及控制器构成，单片机控制系统和控制器连接，焊接模块、传感器控制模块、执行模块均与该自动控制模块的控制器连接。

上述焊接模块则主要包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，焊接变位机与第一位置传感器10、第二位置传感器11连接，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模块连接。

与此同时，第一关节轴8、第二关节轴9上分别安装有与其平行、用于驱动其动作的第一伺服电机、第二伺服电机，第二关节轴9连接有焊枪杆，所述焊枪杆通过焊枪角度调节器连接焊枪，焊枪内装有焊条。

在本实施例中，具体的焊接数据和焊接路线都是事先录入上述的自动控制模块中，其让整个设备运行的更加的方便、快捷，操作简单，方便操作人员的操作，从而有效的降低了操作的错误率，保证产品焊接的准备性，从而进一步提高了产品焊接的质量。

实施例2

焊接机器人高精度移动装置，包括机架1、固定安装在机架1上的第一驱动气缸2，与第一驱动气缸2的动力轴固定连接的第一移动座3、与第一移动座3滑动连接的第二移动座4以及固定安装在第一移动座3上的第二驱动气缸5，第二驱动气缸5的动力轴与第二移动座4固定连接。

在本实施例，机架1上设置有显示屏14、操作键盘15及报警模块16，报警模块16由报警器、扬声器和报警指示灯构成，扬声器、报警指示灯均与报警器连接，其中所述报警指示灯安装于横轴7一端。

在实际的操作中，一旦焊接机器人在工作过程中出现任何问题，报警模块16将会立即的通过扬声器和报警指示灯来通知工作人员，让他们对故障进行及时的处理，从而有效的避免因故障给造成漏焊和虚焊乃至重大损失的产生，从而大大提高焊接的安全性和稳定性，进一步保证焊接的质量。

自动控制模块由单片机控制系统及控制器构成，其中单片机控制系统和控制器连接，焊接模块、传感器控制模块、执行模块均与该自动控制模块的控制器连接。

单片机控制系统具体由中央处理器、程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，第一位置传感器10、第二位置传感器11与数据存储器输入端连接，数据存储器输出端与数据转换器连接，数据转换器与数据计算器连接，程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器连接。

结合自动控制模块，以及在焊接机器人关节轴上安装的第一位置传感器10和第二位置传感器11，通过两个传感器的检测值来计算出所要焊接点的位置，实现焊接位置的自动校准，有效的保证了焊枪和焊接口位置的准确性，从而大大的提高了焊接位置的精准度，并保证了焊接质量稳定的同时，也提高了其焊接的效率，从而很好代替了机器人焊接过程中的示教过程，进而更好的满足了客户的需求。

为保证本高精度焊接机器人机构的稳定流畅运行，机架1及第一移动座3上端面均设置有分别供第一移动座3、第二移动座4滑动的线性滑轨17。

本实施例同样的将驱动组件安设在机架1位置，降低了焊接机器人手臂杆件的承载负荷，降低了整机的转动惯量，质量轻且累积误差小，具有良好的动力学性能，有利于焊接精度的提高，同时使得焊接机器人具有自调节功能，不仅调节性好、运动灵活性高，也间接地提高了焊接机器人的焊接质量和效率。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

同时应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.焊接机器人高精度移动装置，包括机架(1)、固定安装在机架(1)上的第一驱动气缸(2)，与第一驱动气缸(2)的动力轴固定连接的第一移动座(3)、与第一移动座(3)滑动连接的第二移动座(4)以及固定安装在第一移动座(3)上的第二驱动气缸(5)，所述第二驱动气缸(5)的动力轴与所述第二移动座(4)固定连接，其特征在于：

所述第二移动座(4)上安装有用于固定焊接机器人的座体(6)，该座体(6)上通过横轴(7)连接设置有第一关节轴(8)、第二关节轴(9)、第一位置传感器(10)、第二位置传感器(11)及控制机构，其中所述控制机构包括焊接模块、传感器控制模块、执行模块和自动控制模块。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述座体(6)与横轴(7)之间通过升降台(12)固定连接，所述升降台(12)上端设有旋转杆机构，所述旋转杆机构侧部安装设置有除烟吸气罩(13)。

3.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述自动控制模块由单片机控制系统及控制器构成，所述单片机控制系统和控制器连接，所述焊接模块、传感器控制模块、执行模块均与该自动控制模块的控制器连接。

4.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述机架(1)上设置有显示屏(14)、操作键盘(15)及报警模块(16)，所述报警模块(16)由报警器、扬声器和报警指示灯构成，所述扬声器、报警指示灯均与报警器连接，其中所述报警指示灯安装于横轴(7)一端。

5.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述焊接模块包括焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机和焊接工件输送装置，所述焊接变位机与第一位置传感器(10)、第二位置传感器(11)连接，所述焊接工装夹具、焊接操作机和焊接工件输送装置均与自动控制模块连接。

6.根据权利要求2所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述除烟吸气罩(13)覆盖面大于所述焊接模块延展面。

7.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述第一关节轴(8)、第二关节轴(9)上分别安装有与其平行、用于驱动其动作的第一伺服电机、第二伺服电机，所述第二关节轴(9)连接有焊枪杆，所述焊枪杆通过焊枪角度调节器连接焊枪，焊枪内装有焊条。

8.根据权利要求1所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述机架(1)及第一移动座(3)上端面均设置有分别供第一移动座(3)、第二移动座(4)滑动的线性滑轨(17)。

9.根据权利要求3所述的焊接机器人高精度移动装置，其特征在于：所述单片机控制系统由中央处理器、程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信构成，所述第一位置传感器(10)、第二位置传感器(11)与数据存储器输入端连接，所述数据存储器输出端与数据转换器连接，所述数据转换器与数据计算器连接，所述程序存储器、数据存储器、I/O口、数据转换器、数据计算器、定时计数器、外部中断和串行通信均与中央处理器连接。