CN111889930A - 一种焊接执行装置、控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接执行装置、控制方法及控制系统，涉及焊接技术领域。该装置包括第一级转动机构、第二级转动机构和伸缩机构；所述第一级转动机构包括第一级旋转平台，所述第一级旋转平台的轴线沿第一方向设置，且所述第一级旋转平台上设置有第一连接件；所述第二级转动机构设置在所述第一连接件上；所述第二级转动机构包括第二级旋转平台，所述第二级旋转平台的轴线沿第二方向设置，在所述第二级旋转平台上设置有第二连接件；所述伸缩机构设置在所述第二连接件上；所述伸缩机构能够沿第三方向伸缩，所述伸缩机构的伸缩端用于与焊枪连接。本发明解决了现有技术的焊接执行装置装配困难，占据空间大，精度差的技术问题。

Description

一种焊接执行装置、控制方法及控制系统

技术领域

本申请涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种焊接执行装置、控制方法及控制系统。

背景技术

现有的机器人上的焊接执行装置多采用十字滑块结构，十字滑块需要运用电机来驱动，用丝杆来进行传动，其中丝杆的精度难控制，并且高精度十字滑块装配较为困难。十字滑块需要根据相应的行程做出相应的长度，在实际使用过程中占据的空间大，并且放置的位置与焊接位置较近，焊接产生的高温及烟尘对机构伤害大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种焊接执行装置、控制方法及控制系统，其能够解决现有技术的焊接执行装置装配困难，占据空间大，精度差，且装置离焊接位置较近容易被高温烟尘影响的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种焊接执行装置，其包括第一级转动机构、第二级转动机构和伸缩机构；

所述第一级转动机构包括第一级旋转平台，所述第一级旋转平台的轴线沿第一方向设置，且所述第一级旋转平台上设置有第一连接件；所述第二级转动机构设置在所述第一连接件上；

所述第二级转动机构包括第二级旋转平台，所述第二级旋转平台的轴线沿第二方向设置，在所述第二级旋转平台上设置有第二连接件；所述伸缩机构设置在所述第二连接件上；

所述伸缩机构能够沿第三方向伸缩，所述伸缩机构的伸缩端用于与焊枪连接。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述第一级转动机构还包括第一电机；

所述第一电机与所述第一级旋转平台传动连接，所述第一电机用于驱动所述第一级旋转平台绕所述第一方向旋转。

第一级旋转平台为电动旋转平台，该电动旋转平台通过第一电机带动，结构简单，方便控制。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述第二级转动机构还包括第二电机；

所述第二电机固定在所述第一连接件上，所述第二电机与所述第二级旋转平台传动连接。

第二级旋转平台同样为电动旋转平台，该第二级旋转平台通过第二电机带动，具有结构简单，方便控制的优点。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述伸缩机构包括第三电机、传动组件和伸缩组件；

所述第三电机的输出端与所述传动组件的输入端连接；所述传动组件的输出端与所述伸缩组件连接。

伸缩机构为电控的伸缩机构，包括第三电机、传动组件和伸缩组件，伸缩组件包括伸缩杆，伸缩杆的伸缩端能够与焊枪连接，由于伸缩杆具有一定的伸缩行程，当焊接执行装置安装在机器人身上，能够远离焊接区域，避免焊渣、高温以及焊接时产生的气体对机构造成伤害。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述传动组件为齿轮传动组件或带轮传动组件。

在本发明较佳的技术方案中，上述焊接执行装置，所述伸缩组件为丝杠滑块机构或气缸驱动的伸缩机构。

一种控制方法，该方法应用于上述焊接执行装置，包括以下步骤：

接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构的第一转动角度信息、所述第二级转动机构的第二转动角度信息和所述伸缩机构的伸缩量信息；

控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

在本发明较佳的技术方案中，上述控制方法，在所述接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息之前，还包括步骤：

控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构复位至初始位置。

一种控制系统，该系统应用于上述焊接执行装置，包括：

接收模块，用于接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

路径解析模块，用于对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构的第一转动角度信息、所述第二级转动机构的第二转动角度信息和所述伸缩机构的伸缩量信息；

指令执行模块，控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

本发明的有益效果是：本发明提供的焊接执行装置包括第一级转动机构、第二级转动机构和伸缩机构；所述第一级转动机构包括第一级旋转平台，所述第一级旋转平台的轴线沿第一方向设置，且所述第一级旋转平台上设置有第一连接件；所述第二级转动机构设置在所述第一连接件上；所述第二级转动机构包括第二级旋转平台，所述第二级旋转平台的轴线沿第二方向设置，在所述二级旋转平台上设置有第二连接件；所述伸缩机构设置在所述第二连接件上；所述伸缩机构能够沿第三方向伸缩，所述伸缩机构的伸缩端用于与焊枪连接。本发明提供焊接执行装置第一级转动机构能够带动第二级转动机构以及与第二级转动机构连接的伸缩机构随第一级旋转平台绕第一方向旋转；第二级转动机构能够带动与其连接的伸缩机构绕第二方向旋转；伸缩机构能够沿第三方向伸缩，对第一方向和第二方向的转动进行工艺补偿；同时，伸缩机构还可以和第一级转动机构和第二级转动机构通过控制系统进行联动，结合极坐标控制，做出复杂的工艺轨迹。其中，第一级转动机构与第二级转动机构通过第一连接件连接，第二级转动机构与伸缩机构通过第二连接件连接，整个焊接执行装置拆装方便，结构紧凑避免占用太多空间，控制精度高，且使用时焊枪安装在伸缩机构的伸缩端上，远离了装置的放置位置，避免焊接时高温烟尘对装置产生影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的焊接执行装置第一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的焊接执行装置第二视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的焊接执行装置第三视角的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的焊接执行装置第四视角的结构示意图；

图5位本发明实施例提供的控制方法的方法流程图；

图6位本发明实施例提供的控制方法控制焊枪的动作示意图。

图中：

100－第一级转动机构；101－第一级旋转平台；102－第一连接件；103－第一电机；200－第二级转动机构；201－第二级旋转平台；202－第二连接件；203－第二电机；300－伸缩机构；301－第三电机；302－传动组件；303－伸缩组件；400－焊枪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1至图4，本实施例提供一种焊接执行装置，其包括第一级转动机构100、第二级转动机构200和伸缩机构300；

所述第一级转动机构100包括第一级旋转平台101，所述第一级旋转平台101的轴线沿第一方向设置，且所述第一级旋转平台101上设置有第一连接件102；所述第二级转动机构200设置在所述第一连接件102上；

所述第二级转动机构200包括第二级旋转平台201，所述第二级旋转平台201的轴线沿第二方向设置，且所述第二级旋转平台201上设置有第二连接件202；所述伸缩机构300设置在所述第二连接件202上；

所述伸缩机构300能够沿第三方向伸缩，所述伸缩机构300的伸缩端用于与焊枪400连接。

本实施例提供焊接执行装置使用时水平放置，即沿第一方向设置的第一级旋转平台101能够在水平面上旋转，沿第二方向设置的第二级旋转平台201能够在垂直面上旋转，第一级旋转平台101的旋转轴与第二级旋转平台201的旋转轴相垂直。第一级转动机构100能够带动第二级转动机构200以及与第二级转动机构200连接的伸缩机构300随第一级旋转平台101在水平面上旋转；第二级转动机构200能够带动与其连接的伸缩机构300在与水平面垂直的一个平面上旋转；伸缩机构300能够对水平方向和垂直方向的转动进行工艺补偿；同时，伸缩机构300还可以和第一级转动机构100和第二级转动机构200进行联动，结合极坐标控制，做出复杂的工艺轨迹。其中，第一级转动机构100与第二级转动机构200通过第一连接件102连接，第二级转动机构200与伸缩机构300通过第二连接件202连接，整个焊接执行装置拆装方便，结构紧凑，控制精度高。

在上述技术方案中，进一步的，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。

在上述技术方案中，进一步的，所述第一级转动机构100还包括第一电机103；

所述第一电机103与所述第一级旋转平台101电连接，并设置在所述第一级旋转平台101的一侧；所述第一电机103用于驱动所述第一级旋转平台101。

本实施例中第一级旋转平台101为电动旋转平台，该电动旋转平台通过第一电机103带动，结构简单，方便控制。

在上述技术方案中，进一步的，所述第一连接件102由所述第一级旋转平台101的外沿向外延伸。

由于第二级转动机构200的结构尺寸远大于第一级旋转平台101，因此，为方便第二级转动机构200的连接固定，本实施例的第一连接件102由第一级旋转平台101的外沿朝水平方向延伸(装置水平放置的情况下)，如此，第二级转动机构200能够根据其自身结构将驱动部分设置在第一连接件102上，第二级旋转平台201设置在第一级旋转平台101的上方，伸缩机构300通过第二连接件202连接后，伸缩机构300与第二级转动机构200的驱动部分分别位于第二级旋转平台201的两侧，结构平衡且紧凑。

在上述技术方案中，进一步的，所述第二级转动机构200还包括第二电机203；

所述第二电机203与所述第二级旋转平台201电连接，所述第二电机203固定在所述第一连接件102上，所述第二级旋转平台201位于所述第一级旋转平台101的上方，以使所述第二级转动机构200在所述第一级转动机构100的上方旋转。

本实施例中第二级旋转平台201同样为电动旋转平台，该第二级旋转平台201通过第二电机203带动，具有结构简单，方便控制的优点。

本实施例的可选方案中，所述第二电机203通过螺钉紧固的方式固定在所述第一连接件102上。

第二电机203采用螺钉紧固方式进一步提高了拆装的便捷性。

本实施例的可选方案中，所述伸缩机构300通过螺钉固定在所述第二连接件202上。

采用螺钉紧固的方式进一步提高了拆装的便捷性。

在上述技术方案中，进一步的，所述伸缩机构300包括第三电机301、传动组件302和伸缩组件303；

所述第三电机301的输出端与所述传动组件302的输入端连接；所述传动组件302的输出端与所述伸缩组件303连接。

伸缩机构300通过第二连接件202安装在第二级转动机构200上，其能够对第一级转动机构100在水平面上的转动以及第二级转动机构200在垂直面上的转动进行工艺补偿，同时，伸缩机构300还能够与第一级转动机构100和第二级转动机构200进行联动，结合极坐标控制，做复杂的工艺轨迹。本实施例中，伸缩机构300为电控的伸缩机构，包括第三电机301、传动组件302和伸缩组件303，伸缩组件303包括伸缩杆，伸缩杆的伸缩端能够与焊枪400连接，由于伸缩杆具有一定的伸缩行程，当焊接执行装置安装在机器人身上，能够远离焊接区域，避免焊渣、高温以及焊接时产生的气体对机构造成伤害。

在上述技术方案中，进一步的，所述传动组件302为齿轮传动组件或带轮传动组件。

传动组件302主要是将第三电机301输出的动力传递至伸缩组件303，使伸缩杆能够带动焊枪400移动。本实施例中传动组件302优选采用齿轮传动组件或带轮传动组件，结构简单且成本低廉。

在上述技术方案中，进一步的，所述伸缩组件303为丝杠滑块组件，具有便于维修的优点。

在本申请的其他实施方式中，所述伸缩组件303还可以采用气缸驱动的方式进行伸缩，气缸驱动方式的控制精度更高。

第二实施例

请参照图5，本实施例提供一种控制方法，用于控制第一实施例提供的焊接执行装置，该控制方法包括以下步骤：

S1，接收焊枪400的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

通过通信(串口、USB、网口)接收焊枪400的目标工作角度及目标工作轨迹信息，目标工作角度及目标工作轨迹根据目标焊接轨迹确定。

S2，对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构100的第一转动角度信息、所述第二级转动机构200的第二转动角度信息和所述伸缩机构300的伸缩量信息；

目标工作角度和目标工作轨迹信息确定后，经过解析得到第一级转动机构100的第一转动角度信息、第二级转动机构200的第二转动角度信息和伸缩机构300的伸缩量信息。第一转动角度信息决定第一级旋转平台101围绕第一方向旋转的旋转角度；第二转动角度信息决定第二级旋转平台201围绕第二方向的旋转到90°或0°，收起时第二级旋转平台201旋转到90°，放下时第二级旋转平台201旋转到0°；伸缩量信息决定伸缩机构300的伸缩量。

S3，控制所述第一级转动机构100、所述第二级转动机构200和所述伸缩机构300分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

根据上述的第一转动角度信息、第二转动角度信息和伸缩量信息，控制第一级转动机构100、第二级转动机构200和伸缩机构300动作。第一级转动机构100在第一电机103的驱动下带动焊枪400以圆弧运动；第二级转动机构200在第二电机203的驱动下带动焊枪400“收”或“放”，焊枪400在焊接角度(即“放”的角度)下无法拆除，因此需要转动到方便拆除的角度(即“收”的角度)；伸缩机构300对圆弧进行补偿，最终使焊枪400的运动轨迹在直线上。请参见图6，图6为第一级转动机构100带动伸缩机构300旋转到A、B、C三个位置的示意图，焊枪400经过伸缩机构300补偿走直线D。

具体的，伸缩机构300在程序控制中使用周期性的任务进行自动补偿控制，自动补偿控制的方法包括三个步骤：步骤一，查询第一级转动机构100中第一电机103的转动角度；步骤二，确定伸缩机构300的位置补偿算法；步骤三，控制伸缩机构300动作。

在所述接收焊枪400的目标工作角度及目标工作轨迹信息之前，还包括步骤：

控制所述第一级转动机构100、所述第二级转动机构200和所述伸缩机构300复位至初始位置。

本实施例中，该步骤包括初始外围电路、初始化第一级转动机构100到90°、初始化第二级转动机构200到90°、初始化伸缩机构300运动到0位置(即无伸出的位置)。

第三实施例

本实施例提供一种控制系统，应用于第一实施例提供的焊接执行装置，该装置包括：

接收模块，用于接收焊枪400的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

路径解析模块，用于对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构100的第一转动角度信息、所述第二级转动机构200的第二转动角度信息和所述伸缩机构300的伸缩量信息；

指令执行模块，控制所述第一级转动机构100、所述第二级转动机构200和所述伸缩机构300分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

本实施例的接收模块、路径解析模块和指令执行模块均与焊接执行装置电连接，按照第二实施例提供的控制方法对焊接执行装置进行控制，控制精度高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接执行装置，其特征在于，包括第一级转动机构、第二级转动机构和伸缩机构；

所述第一级转动机构包括第一级旋转平台，所述第一级旋转平台的轴线沿第一方向设置，且所述第一级旋转平台上设置有第一连接件；所述第二级转动机构设置在所述第一连接件上；

所述第二级转动机构包括第二级旋转平台，所述第二级旋转平台的轴线沿第二方向设置；在所述第二级旋转平台上设置有第二连接件；所述伸缩机构设置在所述第二连接件上；

所述伸缩机构能够沿第三方向伸缩，所述伸缩机构的伸缩端用于与焊枪连接。

2.根据权利要求1所述的焊接执行装置，其特征在于，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。

3.根据权利要求1或2所述的焊接执行装置，其特征在于，所述第一级转动机构还包括第一电机；

所述第一电机与所述第一级旋转平台传动连接，所述第一电机用于驱动所述第一级旋转平台绕所述第一方向旋转。

4.根据权利要求3所述的焊接执行装置，其特征在于，所述第二级转动机构还包括第二电机；

所述第二电机固定在所述第一连接件上，所述第二电机与所述第二级旋转平台传动连接。

5.根据权利要求1所述的焊接执行装置，其特征在于，所述伸缩机构包括第三电机、传动组件和伸缩组件；

所述第三电机的输出端与所述传动组件的输入端连接；所述传动组件的输出端与所述伸缩组件连接。

6.根据权利要求5所述的焊接执行装置，其特征在于，所述传动组件为齿轮传动组件或带轮传动组件。

7.根据权利要求6所述的焊接执行装置，其特征在于，所述伸缩组件为丝杠滑块机构或气缸驱动的伸缩机构。

8.一种控制方法，其特征在于，应用于权利要求1～7任一项所述的焊接执行装置，包括以下步骤：

接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构的第一转动角度信息、所述第二级转动机构的第二转动角度信息和所述伸缩机构的伸缩量信息；

控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息之前，还包括步骤：

控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构复位至初始位置。

10.一种控制系统，其特征在于，应用于权利要求1～7任一项所述的焊接执行装置，包括：

接收模块，用于接收焊枪的目标工作角度及目标工作轨迹信息；

路径解析模块，用于对所述目标工作角度及所述目标工作轨迹信息进行解析，得到所述第一级转动机构的第一转动角度信息、所述第二级转动机构的第二转动角度信息和所述伸缩机构的伸缩量信息；

指令执行模块，控制所述第一级转动机构、所述第二级转动机构和所述伸缩机构分别按照所述第一转动角度信息、所述第二转动角度信息和所述伸缩量信息动作。

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