CN110560839A - 一种用于焊接的双轴向调节装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于焊接的双轴向调节装置，包括Z向调整机构、X向行走机构、Y向行走龙门横梁、R轴旋转机构、XY双向调整机构、导轨、滑块、焊缝识别控制器、焊枪、Z轴滑动连接板、Y向行走龙门立柱和R轴连接板；Z向调整机构与X向行走机构螺纹连接，Z向调整机构的下部设置Z轴滑动连接板，R轴旋转机构与Z轴滑动连接板螺纹连接，R轴旋转机构的底端通过连接棒设有R轴连接板，XY双向调整机构与R轴旋转机构下方的R轴连接板螺纹连接；焊缝识别控制器固定设在焊枪的前端，焊枪和焊缝识别控制器一同设置在R轴旋转机构的下方且位于XY双向调整机构的前端；本发明同时多方向焊缝位置补正，焊接精度更高，跟踪精度高、无死角，跟踪时效性好。
Description
技术领域
本发明属于车体焊接技术领域，具体涉及一种专用汽车的用于焊接的双轴向调节装置。
背景技术
汽车的焊接技术是汽车制造过程中一项重要的环节，汽车的发动机、车厢、变速器、车桥、车架的生产都离不开焊接技术。汽车的某些部分在生产时需要特殊强度的材料作为支撑，例如大型的齿轮和轮缘就需要有高强度的合金钢来制成，材料的强度可以确保汽车的使用年限，但是，高强度的钢材价格比较高，在生产汽车的过程中会造成成本的增加，焊接技术的应用取代了合金钢的使用，而且提高了齿轮的耐用性，降低了汽车的生产成本。特别是汽车制造公司，焊接是应用机器人的主要领域，因为机器人能在高辐射、强烟雾的恶劣环境下连续工作，并且机器人工作灵活、焊接精度高等优点，所以它保护了工人的身体建康，提高了加工产品的质量、缩短了加工产品的时间，提高了生产效率。因此焊接机器人必将代替工人应用于汽车焊接生产线。但是，该类机器人也存在不足：实际使用时，具体调节上有时候存在不够灵活、方向和角度变换少，并且在调整精度上存在很大的误差等的缺点。
另外，现有技术中，在汽车的生产过程中，人们运用电阻焊接的方法，这种方法运用电学、传热学和冶金学等多门学科，因此，要想使焊接质量提高，就必须对电学的相关因素进行控制，这样就造成了复杂、艰涩的前期准备过程。
目前，在专用汽车焊加工中，因其车身较长，故长板件较多，会形成大量直线焊缝，焊接量很大；其中，例如车的底板件需要对其四周进行焊接，焊缝总长度最长可达60米。
现有工艺中，底板一般仍采用人工焊接。因此，现有工艺存在以下缺点：
其一，人工焊接效率低；
其二，焊接质量不稳定；
其三，焊接外观差；
其四，市场上现有的自动化焊接调整麻烦，不够灵活，方向和角度变换少；另外，调整的方向、角度和高度不能很好地进行精准的控制，对焊枪的损害大，焊接焊缝的误差大等弊端；
其五，跟踪精度不够、跟踪时效性差，在自动化、智能化、高效率化程度上有待提高。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种用于焊接的双轴向调节装置，结构简单新颖、操作方便高效，定位精准，可以满足简单量大的焊接要求，大大提高了工作效率、节省了成本，并且相对于传统的龙门和横梁的结构，此装置使得双向上的两套焊缝跟踪系统可以单独也可以同时工作，互不影响，同时使得焊缝位置补正更加实效、精度更高，跟踪精度高、无死角，跟踪时效性好，具有很好的应用前景。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于焊接的双轴向调节装置，包括Z向调整机构、X向行走机构、Y向行走龙门横梁、R轴旋转机构、XY双向调整机构、导轨、滑块、焊缝识别控制器、焊枪、Z轴滑动连接板、Y向行走龙门立柱和R轴连接板；
所述X向行走机构通过相配合的导轨和滑块与Y向行走龙门横梁滑动连接，所述Y向行走龙门横梁的两端分别螺纹连接Y向行走龙门立柱，所述Y向行走龙门立柱通过底端的齿轮齿条驱动机构与下方的地轨连接；所述Z向调整机构与X向行走机构螺纹连接，Z向调整机构的下部设置Z轴滑动连接板，所述R轴旋转机构与Z轴滑动连接板螺纹连接，R轴旋转机构的底端通过连接棒设有R轴连接板，所述XY双向调整机构与R轴旋转机构下方的R轴连接板螺纹连接；所述焊缝识别控制器固定设在所述焊枪的前端，所述焊枪和焊缝识别控制器一同设置在所述R轴旋转机构的下方且位于XY双向调整机构的前端；
所述齿轮齿条驱动机构带动Y向行走龙门立柱和Y向行走龙门横梁进而带动焊枪进行Y方向的前进移动，所述X向行走机构通过对应的导轨和滑块配合且带动焊枪进行X方向的前进移动，所述Z向调整机构在竖直方向上对焊枪进行高低调节，所述XY双向调整机构在水平方向上对焊枪进行左右调节，所述焊缝识别控制器分别对Z向调整机构、XY双向调整机构进行自动控制调节，所述R轴旋转机构对XY双向调整机构进行X和Y前进方向上的整体旋转切换。
进一步的，所述Y向行走龙门横梁、X向行走机构用于带动焊枪进行Y方向、X方向的前进移动，所述Z向调整机构、XY双向调整机构用于焊枪在X和Y前进方向上的上下调节、左右调节。
进一步的，所述Y向行走龙门横梁、X向行走机构、Z向调整机构、XY双向调整机构、R轴旋转机构、焊枪均与所述焊缝识别控制器相连。
进一步的，所述焊缝识别控制器为CPU。
进一步的，所述导轨通过螺纹方式连接在Y向行走龙门横梁上，所述滑块螺纹连接在X向行走机构上，滑块与导轨相配合的滑动连接。
进一步的，所述齿轮齿条驱动机构与Y向行走龙门立柱连接并提供驱动力。
进一步的，所述Z向调整机构为在竖直方向上进行高低位置补正的上下调整轴。
进一步的，所述X向行走机构为X方向的行走轴。
进一步的，所述R轴旋转机构为旋转轴结构。
进一步的，所述XY双向调整机构为水平面的双向上的水平调整轴结构，XY双向调整机构通过R轴旋转机构的带动在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正。
本发明的有益效果是：
本发明的一种用于焊接的双轴向调节装置，结构简单新颖、操作方便高效，定位精准，可以满足简单量大的焊接要求，大大提高了工作效率、节省了成本，并且相对于传统的龙门和横梁的结构，此装置使得双向上的两套焊缝跟踪系统可以单独也可以同时工作，互不影响，同时使得焊缝位置补正更加实效、精度更高，跟踪精度高、无死角，跟踪时效性好，具有很好的应用前景。具体表现在以下几点：
1、R轴旋转机构的设置创新突出，R轴旋转机构的作用是为了解决当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接时，通过R轴旋转机构动作并带动该双轴向调节装置进行整体旋转，实现了XY双向调整机构在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；并且，增加R轴旋转机构完美地实现了同时可以增加两套独立的焊缝激光跟踪系统，使专用车底板的两边长焊缝可以进行同时跟踪焊接，大大提升了工作效率；
2、XY双向调整机构的设置创新突出，主要带动焊枪进行左右方向的位置补正；通过R轴旋转机构的带动进行整体旋转，可以实现XY双向调整机构在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；
3、Z向调整机构即上下补正Z轴，其实现带动焊枪在竖直方向上的高度的高低位置补正，进一步地提高了跟踪时效性、精准性；X向行走机构、Y向行走龙门横梁用于带动焊枪进行Y方向、X方向的前进移动，即确定了大的行走前进方向；
4、另外，焊缝识别控制器固定设在所述焊枪的前端，焊枪和焊缝识别控制器一同设置在R轴旋转机构的下方且位于XY双向调整机构的前端；焊缝识别控制器可以在线实时识别多种形态的焊缝，并及时计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，进行信息处理、匹配和存储，与该双轴向调节装置能够很好地配合指令，达到无死角、双系统高效焊接，跟踪准确度高、时效性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的X向行走的结构示意图；
图2为本发明的Y向行走的结构示意图；
图中标记：1、Z向调整机构，2、X向行走机构，3、Y向行走龙门，4、R轴旋转机构，5、XY双向调整机构，6、导轨，7、滑块，8、焊缝识别控制器，9、焊枪，10、Z轴滑动连接板，11、Y向行走龙门立柱，12、齿轮齿条驱动机构，13、地轨，14、R轴连接板。
具体实施方式
下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种用于焊接的双轴向调节装置，包括Z向调整机构1、X向行走机构2、Y向行走龙门横梁3、R轴旋转机构4、XY双向调整机构5、导轨6、滑块7、焊缝识别控制器8、焊枪9、Z轴滑动连接板10、Y向行走龙门立柱11和R轴连接板14；
所述X向行走机构2通过相配合的导轨6和滑块7与Y向行走龙门横梁3滑动连接，所述Y向行走龙门横梁3的两端分别螺纹连接Y向行走龙门立柱11，所述Y向行走龙门立柱11通过底端的齿轮齿条驱动机构12与下方的地轨13连接；所述Z向调整机构1与X向行走机构2螺纹连接，Z向调整机构1的下部设置Z轴滑动连接板10，所述R轴旋转机构4与Z轴滑动连接板10螺纹连接，R轴旋转机构4的底端通过连接棒设有R轴连接板14，所述XY双向调整机构5与R轴旋转机构4下方的R轴连接板14螺纹连接；所述焊缝识别控制器8固定设在所述焊枪9的前端，所述焊枪9和焊缝识别控制器8一同设置在所述R轴旋转机构4的下方且位于XY双向调整机构5的前端；
所述齿轮齿条驱动机构12带动Y向行走龙门立柱11和Y向行走龙门横梁3进而带动焊枪9进行Y方向的前进移动，所述X向行走机构2通过对应的导轨6和滑块7配合且带动焊枪9进行X方向的前进移动，所述Z向调整机构1在竖直方向上对焊枪9进行高低调节，所述XY双向调整机构5在水平方向上对焊枪9进行左右调节，所述焊缝识别控制器8分别对Z向调整机构1、XY双向调整机构5进行自动控制调节，所述R轴旋转机构4对XY双向调整机构5进行X和Y前进方向上的整体旋转切换。本发明中，焊缝识别控制器8可以在线实时识别多种形态的焊缝，并及时计算出焊缝在左右和高低两个维度上的偏移量信息，进行信息处理、匹配和存储，与该双轴向调节装置能够很好地配合指令，达到无死角、双系统高效焊接，跟踪准确度高、时效性强。
进一步的，所述Z向调整机构1为在竖直方向上进行高低位置补正的上下调整轴。Z向调整机构1即上下补正Z轴，其实现带动焊枪在竖直方向上的高度的高低位置补正，进一步地提高了跟踪时效性、精准性；X向行走机构2、Y向行走龙门横梁3用于带动焊枪9进行Y方向、X方向的前进移动，即确定了大的行走前进方向。
进一步的，所述X向行走机构2为X方向的行走轴。X向行走机构2用于带动焊枪9进行X方向的前进移动。
进一步的，R轴旋转机构4的R轴联轴器连接向下延伸的连接棒且与R轴连接板14连接，XY双向调整机构5通过R轴连接板14与R轴旋转机构4连接。
进一步的，所述R轴旋转机构4为旋转轴结构。R轴旋转机构4的设置创新突出，R轴旋转机构4的作用是为了解决当竖向焊缝焊接完毕时，转换成横向焊缝焊接时，通过R轴旋转机构4动作并带动该双轴向调节装置进行整体旋转，实现了XY双向调整机构5在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；并且，增加R轴旋转机构4完美地实现了同时可以增加两套独立的焊缝激光跟踪系统，使专用车底板的两边长焊缝可以进行同时跟踪焊接，大大提升了工作效率。
进一步的，所述XY双向调整机构5为水平面的双向上的水平调整轴结构，XY双向调整机构5通过R轴旋转机构4的带动在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正。本发明中，XY双向调整机构5的设置创新突出，主要带动焊枪9进行左右方向的位置补正；通过R轴旋转机构4的带动进行整体旋转，可以实现XY双向调整机构5在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正。
进一步的，所述Y向行走龙门横梁3、X向行走机构2用于带动焊枪进行Y方向、X方向的前进移动，所述Z向调整机构1、XY双向调整机构5用于焊枪9在X和Y前进方向上的上下调节、左右调节。
进一步的，所述Y向行走龙门横梁3、X向行走机构2、Z向调整机构1、XY双向调整机构5、R轴旋转机构4、焊枪9均与所述焊缝识别控制器8相连。
进一步的，所述焊缝识别控制器8为CPU。焊缝是被控制器8进行焊缝信息的实时采集、处理和传送，并发送动作指令。
进一步的，所述导轨6通过螺纹方式连接在Y向行走龙门横梁3上，所述滑块7螺纹连接在X向行走机构2上，滑块7与导轨6相配合的滑动连接。
进一步的，所述齿轮齿条驱动机构12与Y向行走龙门立柱11连接并提供驱动力。
进一步的，所述Y向行走龙门横梁3的端部设有用于提供驱动力和控制设备启停的设备电控箱，所述Z向调整机构1、X向行走机构2、Y向行走龙门横梁3、Y向行走龙门立柱11、R轴旋转机构4、XY双向调整机构5均与设备电控箱连接。所述设备电控箱具有一个带有各种开关按钮和操作按钮的操作面板，简单明了，实现人工去自动化控制的操作。
本发明的工作过程如下：所述焊缝识别控制器8在焊枪9前端实时扫描并采集焊缝轮廓信息，同时进行信息计算处理；焊缝识别控制器8将采集到的X向、Y向位置信息进行匹配、存储、计算处理后得出执行动作信息，然后将这些信息传递给该双轴向调节装置并按照计算出的焊缝位置信息进行补正；R轴旋转机构4带动整体旋转，XY双向调整机构5通过R轴旋转机构4在竖向焊缝和在横向焊缝上即水平面的双向位置上的水平方向的左右位置补正；同时，Z向调整机构1带动焊枪9在竖直方向上进行高低位置补正，XY双向调整机构5带动焊枪9在水平方向上进行左右位置补正；当焊枪1达到取样的第一个点时，开始进行取样第二点的位置补正，并重复上述操作。
综上所述，本发明的一种用于焊接的双轴向调节装置，结构简单新颖、操作方便高效，定位精准，可以满足简单量大的焊接要求，大大提高了工作效率、节省了成本，并且相对于传统的龙门和横梁的结构，此装置使得双向上的两套焊缝跟踪系统可以单独也可以同时工作，互不影响，同时使得焊缝位置补正更加实效、精度更高，跟踪精度高、无死角，跟踪时效性好，具有很好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：包括Z向调整机构（1）、X向行走机构（2）、Y向行走龙门横梁（3）、R轴旋转机构（4）、XY双向调整机构（5）、导轨（6）、滑块（7）、焊缝识别控制器（8）、焊枪（9）、Z轴滑动连接板（10）、Y向行走龙门立柱（11）和R轴连接板（14）；
所述X向行走机构（2）通过相配合的导轨（6）和滑块（7）与Y向行走龙门横梁（3）滑动连接，所述Y向行走龙门横梁（3）的两端分别螺纹连接Y向行走龙门立柱（11），所述Y向行走龙门立柱（11）通过底端的齿轮齿条驱动机构（12）与下方的地轨（13）连接；所述Z向调整机构（1）与X向行走机构（2）螺纹连接，Z向调整机构（1）的下部设置Z轴滑动连接板（10），所述R轴旋转机构（4）与Z轴滑动连接板（10）螺纹连接，R轴旋转机构（4）的底端通过连接棒设有R轴连接板（14），所述XY双向调整机构（5）与R轴旋转机构（4）下方的R轴连接板（14）螺纹连接；所述焊缝识别控制器（8）固定设在所述焊枪（9）的前端，所述焊枪（9）和焊缝识别控制器（8）一同设置在所述R轴旋转机构（4）的下方且位于XY双向调整机构（5）的前端；
所述齿轮齿条驱动机构（12）带动Y向行走龙门立柱（11）和Y向行走龙门横梁（3）进而带动焊枪（9）进行Y方向的前进移动，所述X向行走机构（2）通过对应的导轨（6）和滑块（7）配合且带动焊枪（9）进行X方向的前进移动，所述Z向调整机构（1）在竖直方向上对焊枪（9）进行高低调节，所述XY双向调整机构（5）在水平方向上对焊枪（9）进行左右调节，所述焊缝识别控制器（8）分别对Z向调整机构（1）、XY双向调整机构（5）进行自动控制调节，所述R轴旋转机构（4）对XY双向调整机构（5）进行X和Y前进方向上的整体旋转切换。
2.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述Y向行走龙门横梁（3）、X向行走机构（2）用于带动焊枪进行Y方向、X方向的前进移动，所述Z向调整机构（1）、XY双向调整机构（5）用于焊枪（9）在X和Y前进方向上的上下调节、左右调节。
3.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述Y向行走龙门横梁（3）、X向行走机构（2）、Z向调整机构（1）、XY双向调整机构（5）、R轴旋转机构（4）、焊枪（9）均与所述焊缝识别控制器（8）相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述焊缝识别控制器（8）为CPU。
5.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述导轨（6）通过螺纹方式连接在Y向行走龙门横梁（3）上，所述滑块（7）螺纹连接在X向行走机构（2）上，滑块（7）与导轨（6）相配合的滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述齿轮齿条驱动机构（12）与Y向行走龙门立柱（11）连接并提供驱动力。
7.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述Z向调整机构（1）为在竖直方向上进行高低位置补正的上下调整轴。
8.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述X向行走机构（2）为X方向的行走轴。
9.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述R轴旋转机构（4）为旋转轴结构。
10.根据权利要求1所述的一种用于焊接的双轴向调节装置，其特征在于：所述XY双向调整机构（5）为水平面的双向上的水平调整轴结构，XY双向调整机构（5）通过R轴旋转机构（4）的带动在竖向焊缝、横向焊缝上的水平方向均进行左右位置补正。
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