CN109396590B - 定位工装、焊枪、焊接机器人及焊接机器人的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位工装、焊枪、焊接机器人及焊接机器人的使用方法。该定位工装结构简单且能够在线对焊丝干伸长进行调整，大大提高了工作效率，该定位工装包括连接套和示教轴；连接套内上部设有锥形孔，下部设有螺纹孔；示教轴包括旋转轴以及探针；旋转轴的外圆表面沿其轴向开设有与所述螺纹孔相适配的外螺纹；旋转轴沿中心轴自上而下开设有中心盲孔；旋转轴的下端设置有探针。

Description

定位工装、焊枪、焊接机器人及焊接机器人的使用方法

技术领域

本发明属于一种钎焊或脱焊技术领域，具体涉及一种定位工装、焊枪、焊接机器人及焊接机器人的使用方法。

背景技术

在使用焊接机器人进行自动焊接或电弧增材制造过程中，常常需要人工使用示教器进行示教编程。

通常焊接机器人使用的焊枪枪颈前端由喷嘴、导电嘴、导电嘴座、气体分流器组成。焊丝干伸长是指焊丝从导电嘴端头伸出的长度，也是导电嘴端头到工件表面的距离。调节合适的焊丝干伸长，人工操作示教器将焊枪移动至所需焊接的位置，焊丝端头抵住工件表面上，示教器记录此位置坐标，重复此过程直至所有焊接位置点全部记录，形成整个焊接轨迹的作业程序。焊接时调用此程序即可完成所需焊缝的焊接。

使用传统示教方法编程时，焊丝端头抵住工件表面，操作不慎非常容易造成焊丝弯曲，为了保证焊丝干伸长准确，必须重新调整，这使操作变得复杂。此外，焊丝干伸长作为焊接工艺参数，不是一个定值，常常需要改变其值，这就需要反复调整焊丝伸出长度，也给操作带来了不便。因而，设计一种可快速安装与拆卸的提高焊接机器人示教编程精度的工具，成为了目前急需解决的问题。

中国专利，申请号201710060689.0，提出了一种可提高焊接机器人示教编程精度的定位工具及焊枪，该发明所述的定位工具为长度固定且安装在示教编程用焊枪前端导电嘴座上圆锥形探针，圆锥形探针与导电嘴座的安装方式与导电嘴与导电嘴座的安装方式一致；

但是该工具在进行使用时具有以下两个问题：

1、不同焊丝干伸长时需要更换不同长度的圆锥形探针，操作不便。

2、在示教编程完成后进行焊接时，需将圆锥形探针卸下，换装成导电嘴，进一步地增加了操作的复杂性。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种操作简单且能够在线对焊丝干伸长进行调整的定位工装。

同时，还提供了一种使用该定位工装的焊枪以及焊接机器人。

并且，还提供了一种操作步骤简单有效的该焊接机器人的使用方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种定位工装，包括连接套和示教轴；

连接套内上部设有锥形孔，下部设有螺纹孔；

示教轴包括旋转轴以及探针；旋转轴的外圆表面沿其轴向开设有与所述螺纹孔相适配的外螺纹；旋转轴沿中心轴自上而下开设有中心盲孔；旋转轴的下端设置有探针。

将示教轴旋入所述连接套的螺纹孔内，在将连接套的锥形孔与焊枪上的喷嘴形成紧配合(其中，旋转轴的中心盲孔用于避让焊枪上的导电嘴)，从而将这个定位工装安装在焊枪上；一般情况下，要求连接套的底部端面与所述旋转轴靠近探针的端面平齐(探针刚好全部外露出连接套)，使用时，根据不同焊丝干伸长要求，旋转示教轴使其向靠近或远离工件的方向旋出或旋入。

进一步地，为了提高该工装的操作性，使其在进行不同焊丝干伸长调节时调节尺寸能够直接的进行观察，所述旋转轴在外螺纹表面沿其轴向方向加工有刻度平面。

进一步地，刻度平面上雕刻有刻度值或者粘贴有刻度尺。

进一步地，为了观察连接套和焊枪喷嘴是否配合紧密，以保证焊丝干伸长示数准确；所述连接套上沿其周向开设有腰型槽。

进一步地，为了防止调整所需焊丝干伸长后，焊丝干伸长发生变化，该定位工装还包括一个紧定螺钉；所述紧定螺钉一端与连接套侧壁螺纹连接且伸入连接套，另一端设置在连接套外部。使用时，向连接套内旋入紧定螺钉，使其顶紧探针。

进一步地，为了使连接套与外部连接焊枪喷嘴配合更加牢固，所述连接套的侧壁上沿其周向均匀开设有多个胀紧槽。该胀紧槽的深度(沿连接套的轴向)小于锥形孔的长度，胀紧槽的宽度为1mm。

进一步地，为了使探针长期使用发生磨损后快速更换且处于节约成本的目的，所述探针包括依次设置的连接段，旋转段以及锥形针头；所述连接段通过螺纹与旋转轴同轴连接。旋转段方便扳手拧紧时使用。

基于上述定位工装，本发明还提供了一种焊枪，其包括喷嘴、气体分流器、导电嘴座以及枪颈，还包括卡套在喷嘴上的上述定位工装。

另外，本发明还提供了一种焊接机器人，包括设置在焊接机器人的焊枪，焊枪包括喷嘴、气体分流器、导电嘴、导电嘴座以及枪颈；还包括卡套在喷嘴上的上述定位工装。

基于上述安装了定位工装的焊接机器人的结构描述，现提供该焊接机器人的使用方法，具体实施步骤是：

【1】装配；

【1.1】将旋转轴拧进连接套，要求探针的旋转段和针头全部伸出连接套，定位工装完成装配；

【1.2】将定位工装卡套焊枪喷嘴上；

【2】调整焊丝干伸长；

根据所需要的焊丝干伸长，将旋转轴进行朝向或远离工件表面旋转，从而进行焊丝干伸长的调整；

【3】调整至所需的干伸长之后，将焊枪移动至所需焊接的位置点，所述探头抵住工件表面上，记录此位置坐标；

【4】重复步骤【2】和【3】直至所有焊接位置点全部记录，形成整个焊接轨迹；

【5】将定位工装从喷嘴上取下，按照所述焊接轨迹进行焊接工作。

本发明的有益效果是：

1、提高效率。本发明的定位工装安装在焊枪的情况下也可以进行焊丝干伸长的调整，提高了工作效率。

2、操作简便。本发明的定位工装通过卡套的方式安装在焊枪上，可不拆卸焊枪其它任何部件的前提下，快速安装到焊枪喷嘴上，易于操作。

3、调节量易于控制。本发明的定位工装通过在旋转轴上设有刻度，使操作人员能够准确对焊接干伸长进行调整。

4、可靠性高。本发明的定位工装采用紧定螺钉对调整好的探针进行限位，避免了焊丝干伸长发生变化导致的问题。

附图说明

图1为定位工装爆炸装配图；

图2为基本结构中连接套的结构示意图；

图3为基本结构中示教轴的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为优化结构中定位工装的爆炸装配图；

图6为优化结构中连接套的示意图；

图7为使用定位工装的焊枪的爆炸装配示意图。

附图标记如下：

1-连接套、11-锥形孔、12-螺纹孔、13-腰型槽、14-胀紧槽、2-示教轴、21-旋转轴、211-外螺纹、212-中心盲孔、213-刻度平面、22-探针、221-连接段、222-旋转段、223-针头、211-外螺纹、212-中心盲孔、213-刻度平面、3-紧定螺钉。

01-喷嘴、02-气体分流器、03-导电嘴、04-导电嘴座、05-枪颈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的结构进行详细的描述：

基本结构

如图1至图4所示，本发明提供了一种定位工装，包括连接套1和示教轴2；

连接套1内上部设有锥形孔11，下部设有螺纹孔12；

示教轴2包括旋转轴21以及探针22；旋转轴21的外圆表面沿其轴向开设有与所述螺纹孔相适配的外螺纹211；旋转轴21沿中心轴自上而下开设有中心盲孔212；旋转轴21的下端设置有探针22。

基本结构的使用原理

将示教轴2旋入所述连接套1的螺纹孔12内，在将连接套1的锥形孔11与焊枪上的喷嘴形成紧配合(其中，旋转轴21的中心盲孔212用于避让焊枪上的导电嘴)，从而将这个定位工装安装在焊枪上；一般情况下，连接套1的底部端面与所述旋转轴21靠近探针的端面平齐(探针22刚好全部外露出连接套)，使用时，根据不同焊丝干伸长要求，旋转示教轴2使其向靠近或远离工件表面的方向旋出或旋入。

优化结构

如图5和6所示，现给出在以上基本结构的基础上进行优化后的结构：

1、为了提高该工装的操作性，使其在进行不同焊丝干伸长调节时调节尺寸能够直接的进行观察，旋转轴21在外螺纹211表面沿其轴向方向加工有刻度平面213，刻度平面213上雕刻有刻度或者粘贴有刻度。

2、为了观察连接套和焊枪喷嘴是否配合紧密，以保证焊丝干伸长示数准确以及整个工装使用过程中的可靠性；连接套1上沿其周向开设有腰型槽13，操作人员可根据该腰型槽13观察焊枪喷嘴是否完全插入连接套内。

3、为了防止调整后所需焊丝干伸长发生变化，该定位工装还包括一个紧定螺钉3(相应的连接套1侧壁上开设有螺孔13)；紧定螺钉3一端与连接套1侧壁螺纹连接且伸入连接套1，另一端设置在连接套1外部。使用时，向连接套1内旋入紧定螺钉3，使其顶紧探针。22，实现限位固定。

4、为了使连接套与外部连接焊枪喷嘴配合更加快捷、牢固，所述连接套1的侧壁上沿其周向均匀开设有多个胀紧槽14(一般为4-6条)。该胀紧槽14的深度(沿连接套的轴向)小于锥形孔的长度，胀紧槽的宽度为1mm。

5、为了使探针长期使用发生磨损后快速更换且处于节约成本的目的，探针22包括依次设置的连接段221，旋转段222以及针头223；连接段221通过螺纹与旋转轴21同轴连接。旋转段222方便扳手拧紧时使用。探针223的材料可选用不易弯曲的非金属材料，既可以满足示教操作的不当弯曲，又可以防止示教时将工件表面划伤。

将本发明的定位工装使用在焊枪上结构如图7所示，焊枪包括喷嘴01、气体分流器02、导电嘴03、导电嘴座04、定位工装以及枪颈05；导电嘴座安装在枪颈前端，导电嘴安装在导电嘴座上，导电嘴外部套设气体分流器；喷嘴的一端安装在枪颈上，一端与定位工装中的连接套卡接。

将上述焊枪安装在机器人上通过示教编程控制即可实现焊接前焊接轨迹的确定，具体的实现步骤是：

(1)将探针拧进旋转轴内组成示教轴，且要求探针的连接段螺纹完全没入旋转轴内；

(2)将示教轴拧进连接套，且要求探针的旋转段以及针头外露出连接套，定位工装组装完毕；

此处需要说明一点是：焊枪导电嘴头部离焊枪喷嘴头部距离为2mm，定位工装的连接套有效高度(螺纹孔深度)为5mm，探针的旋转段高度为2mm，针头高度为5mm，当要求探针的旋转段以及针头外露出连接套，此时的焊丝干伸长为初始值为2+5+2+5＝14mm；

(3)将定位工装安装在焊枪喷嘴上，透过连接套上的腰形槽看，确认焊枪喷嘴插入到所述连接套的锥形孔底部；

(4)调整焊丝干伸长

若需要焊丝干伸长小于14mm，则将示教轴朝远离工件表面的方向往连接套内部旋入；若需要干伸长大于14mm，则将示教轴朝靠近工件表面的方向往连接套内部旋入；

(5)调整至所需的干伸长之后，利用紧定螺钉旋入连接套内，使其与探针紧密接触，实现限位固定。

(6)操作机器人使焊枪移动至所需焊接的位置点，使针头抵住工件表面，记录此位置点坐标；

(7)重复步骤(4)-(6)直至所有焊接位置点全部记录，形成整个焊接轨迹；

(8)将定位工装从喷嘴上取下，按照所述焊接轨迹进行焊接工作。

Claims (6)

1.一种定位工装，其特征在于：

包括连接套、示教轴和一个紧定螺钉；

连接套内上部设有锥形孔，下部设有螺纹孔；连接套的锥形孔与焊枪上的喷嘴形成紧配合,将所述定位工装安装在焊枪上；所述连接套上沿其周向开设有腰型槽，连接套侧壁上沿其周向均匀开设有多个胀紧槽，所述胀紧槽的深度小于锥形孔的长度，胀紧槽的宽度为1mm；示教轴包括旋转轴以及探针；旋转轴的外圆表面沿其轴向开设有与所述螺纹孔相适配的外螺纹；旋转轴沿中心轴自上而下开设有中心盲孔；旋转轴的下端设置有探针；所述探针包括依次设置的连接段，旋转段以及锥形针头；所述连接段通过螺纹与旋转轴同轴连接；

所述紧定螺钉一端与连接套侧壁螺纹连接且伸入连接套，另一端设置在连接套外部。

2.根据权利要求1所述的定位工装，其特征在于：

所述旋转轴在外螺纹表面沿其轴向方向加工有用于显示刻度的刻度平面。

3.根据权利要求2所述的定位工装，其特征在于：

刻度平面上雕刻有刻度或者粘贴有刻度。

4.一种焊枪，包括喷嘴、气体分流器、导电嘴、导电嘴座以及枪颈，其特征在于：还包括卡套在喷嘴上的如权利要求1-3任一所述的定位工装。

5.一种焊接机器人，包括设置在焊接机器人的焊枪，所述焊枪包括喷嘴、气体分流器、导电嘴、导电嘴座以及枪颈；其特征在于：还包括卡套在喷嘴上的如权利要求1-3任一所述的定位工装。

6.一种焊接机器人的使用方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的焊接机器人，具体实施步骤是：

【1】装配；

【1.1】将旋转轴拧进连接套，要求探针的旋转段和锥形针头全部伸出连接套，定位工装完成装配；

【1.2】将定位工装卡套在焊枪的喷嘴上；

【2】调整焊丝干伸长；

根据所需要的焊丝干伸长，将旋转轴进行朝向或远离工件表面旋转，从而进行焊丝干伸长的调整；

【3】调整至所需的焊丝干伸长之后，将焊枪移动至所需焊接的位置点，所述探针抵住工件表面上，记录此位置坐标；

【4】重复步骤【2】和【3】直至所有焊接位置点全部记录，形成整个焊接轨迹；

【5】将定位工装从喷嘴上取下，按照所述焊接轨迹进行焊接工作。