CN112091520B - 一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统，涉及自动化控制技术领域，具体为一种辅助焊接机器人作业的变位装置，包括工作A盘和工作B盘，所述工作A盘的内部包括压块、气缸活塞杆、限位块、工件、工作盘、气缸缸体和工作盘基座，所述工作盘的内部贯穿有气缸活塞杆，且气缸活塞杆顶部的末端连接有压块，所述气缸活塞杆的底部连接有气缸缸体，所述工作盘外壁的上方连接有限位块，且限位块的内部设置有工件。该辅助焊接机器人作业的变位装置可实现精准位置变换；系统架构简洁，故障率低；极大提高了工业机器人的焊接效率及质量；可固定加工件，防止工业机器人作业时工件松动导致位置跑偏。

Description

一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体为一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统。

背景技术

在近年来，随着工业机器人技术的不断发展，越来越多的生产领域应用到了自动化控制及工业机器人技术，这种自动化的生产模式突破了传统生产模式的约束，大大提高了企业生产的自动化、规模化，提高了生产效率，节约了人力成本。工业生产智能化、自动化是其未来的大趋势。

现有工业机器人在焊接的过程中，仅利用一些简易的工装来支撑和固定加工件，此类工装不能达到有效的辅助焊接效果，导致焊接时间长和精度差，生产效率低下，以及产品质量不稳定的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统，解决了上述背景技术中提出现有工业机器人在焊接的过程中，仅利用一些简易的工装来支撑和固定加工件，此类工装不能达到有效的辅助焊接效果，导致焊接时间长和精度差，生产效率低下，以及产品质量不稳定的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统，包括工作A盘和工作B盘，所述工作A盘的内部包括压块、气缸活塞杆、限位块、工件、工作盘、气缸缸体和工作盘基座，所述工作盘的内部贯穿有气缸活塞杆，且气缸活塞杆顶部的末端连接有压块，所述气缸活塞杆的底部连接有气缸缸体，所述工作盘外壁的上方连接有限位块，且限位块的内部设置有工件，所述工作A盘的下方连接有动作基座，且动作基座内部的底部设置有电磁阀，所述动作基座的下方安装有电机，且电机的下方安装有变位器基座，所述工作B盘位于工作A盘的一侧。

可选的，所述工作盘与气缸缸体之间为螺纹连接，且气缸缸体通过气缸活塞杆与限位块构成升降结构，并且压块、气缸活塞杆、限位块和工件均关于工作盘的竖直中心线对称分布。

可选的，所述工作盘与工作盘基座之间相连接，且工作盘基座与电磁阀之间相连接，并且工作盘与工作盘基座之间构成“工”字形结构。

可选的，所述工作A盘和工作B盘之间关于动作基座的竖直中心线对称分布，且工作A盘的中轴线平行于工作B盘的中轴线。

可选的，所述气缸缸体包括线圈KM一、线圈KM二、输气管、供气系统、气缸腔体a、气缸腔体b和气缸活塞，所述气缸腔体b的一侧安装有气缸活塞，且气缸活塞的一侧安装有气缸腔体a，所述气缸腔体b的输出端通过输气管连接有电磁阀，且电磁阀的输出端分别连接有线圈KM一和线圈KM二，所述电磁阀的输入端通过输气管连接有供气系统。

可选的，所述电磁阀包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀通过导线与线圈KM一之间为电性连接，所述第二电磁阀通过导线与线圈KM二之间为电性连接。

可选的，所述辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统的控制系统包括供电系统、按钮A、气泵、按钮B、控制柜、驱动器、按钮C和传感器，所述供电系统的输出端分别连接有按钮A、按钮B和控制柜，所述按钮A通过导线与电磁阀和工作B盘之间为电性连接，所述电磁阀通过导线与气缸缸体之间为电性连接，所述按钮B通过导线与工作B盘之间为电性连接，所述控制柜的输出端分别连接有驱动器、按钮C和传感器，所述驱动器通过导线与电机之间为电性连接，所述工作B盘和电磁阀的输入端均连接有气泵。

可选的，所述供电系统通过导线与按钮A、按钮B和控制柜构成并联电性连接。

可选的，所述气泵通过导线与电磁阀和工作B盘构成并联电性连接。

可选的，所述控制柜通过导线分别与驱动器、按钮C和传感器构成并联电性连接，且驱动器通过导线与电机构成串联电性连接。

本发明提供了一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统，具备以下有益效果：

本发明可实现精准位置变换；系统架构简洁，故障率低；极大提高了工业机器人的焊接效率及质量；可固定加工件，防止工业机器人作业时工件松动导致位置跑偏。

动作基座通过传动装置与变位器基座连接，电机与位器基座(13)相连接，通过传动装置可使得动作基座进行旋转动作通过限位块(5)用于将工装定位，在气缸活塞杆上设置有压块，用于配合气缸缸体(8)将工件按压在限位块中不松动，电磁阀通过控制压缩气体的通断从而控制气缸的伸出与回缩；

按钮A与按钮B为一种复式按钮，其包括两种状态：按下状态触点SB1-1导通，弹出状态触点SB1-2导通，按钮B为控制工作B盘气缸动作的开关，其为一种为复式开关包括两种状态：按下状态触点SB2-1导通，弹出状态触点SB2-2导通；HL1为按钮A(15)的指示灯，当按钮A为按下状态时亮，当按钮A为弹出状态时灭；HL2为按钮B的指示灯，当按钮B为按下状态时亮，当按钮B为弹出状态时灭。

按钮A常态下灯灭，触点SB1-2导通，此时线圈KM一作用，第二电磁阀阀门打开，压缩气体进入到气缸的气缸腔体b中，推动气缸活塞及气缸活塞杆运动，气缸活塞杆伸出，配合固定在气缸活塞杆上的压块动作为松开工件状态，如图所示气缸状态一，当按下按钮A时，触点SB-导通，指示灯HL亮，线圈KM一作用，此时第一电磁阀阀门打开，压缩气体进入到气缸的气缸腔体a中，推动气缸活塞及气缸活塞杆运动，气缸活塞杆回缩，配合压块动作为压紧工件状态，如图所示气缸状态二，按钮B作用原理同理于按钮A，不同的是按钮A控制工作A盘的气缸，按钮B控制工作B盘的气缸。

控制柜为焊接机器人的控制柜，电机的主要控制基于焊接机器人外部轴的控制，在此基础上增设传感器及按钮C；传感器为一种接近开关，接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，对外输出高电平或者低电平信号给控制柜，从而达到传感器的作用；按钮C与电机控制柜连接，每次按下按钮C时，电机转动通过传动装置带动变位器的动作基座转动，当变位器的动作基座上设置的挡片接近到传感器时，传感器对外输出高电平给电机控制柜，控制柜即停止给电机发送脉冲，电机停止，变位器的动作基座停止转动。

附图说明

图1为本发明变位装置结构示意图；

图2为本发明控制系统架构示意图；

图3为本发明气缸控制原理示意图；

图4为本发明电磁阀控制系统电气原理示意图；

图5为本发明气缸状态一示意图；

图6为本发明气缸状态二示意图；

图7为本发明变位器状态一示意图；

图8为本发明变位器状态二示意图。

图中：1、工作A盘；2、工作B盘；3、压块；4、气缸活塞杆；5、限位块；6、工件；7、工作盘；8、气缸缸体；801、气缸腔体a；802、气缸腔体b；803、气缸活塞；9、工作盘基座；10、动作基座；11、电磁阀；1101、第一电磁阀；1102、第二电磁阀；12、电机；13、变位器基座；14、供电系统；15、按钮A；16、气泵；17、按钮B；18、控制柜；19、驱动器；20、按钮C；21、传感器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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。

请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统，包括工作A盘1和工作B盘2，工作A盘1的内部包括压块3、气缸活塞杆4、限位块5、工件6、工作盘7、气缸缸体8和工作盘基座9，工作盘7的内部贯穿有气缸活塞杆4，且气缸活塞杆4顶部的末端连接有压块3，气缸活塞杆4的底部连接有气缸缸体8，工作盘7外壁的上方连接有限位块5，且限位块5的内部设置有工件6，工作A盘1的下方连接有动作基座10，且动作基座10内部的底部设置有电磁阀11，动作基座10的下方安装有电机12，且电机12的下方安装有变位器基座13，工作B盘2位于工作A盘1的一侧。

本发明中：工作盘7与气缸缸体8之间为螺纹连接，且气缸缸体8通过气缸活塞杆4与限位块5构成升降结构，并且压块3、气缸活塞杆4、限位块5和工件6均关于工作盘7的竖直中心线对称分布。

本发明中：工作盘7与工作盘基座9之间相连接，且工作盘基座9与电磁阀11之间相连接，并且工作盘7与工作盘基座9之间构成“工”字形结构。

本发明中：工作A盘1和工作B盘2之间关于动作基座10的竖直中心线对称分布，且工作A盘1的中轴线平行于工作B盘2的中轴线。

本发明中：气缸缸体8包括线圈KM一、线圈KM二、输气管、供气系统、气缸腔体a801、气缸腔体b802和气缸活塞803，气缸腔体b802的一侧安装有气缸活塞803，且气缸活塞803的一侧安装有气缸腔体a801，气缸腔体b802的输出端通过输气管连接有电磁阀11，且电磁阀11的输出端分别连接有线圈KM一和线圈KM二，电磁阀11的输入端通过输气管连接有供气系统。

本发明中：电磁阀11包括第一电磁阀1101和第二电磁阀1102，第一电磁阀1101通过导线与线圈KM一之间为电性连接，第二电磁阀1102通过导线与线圈KM二之间为电性连接。

本发明中：辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统的控制系统包括供电系统14、按钮A15、气泵16、按钮B17、控制柜18、驱动器19、按钮C20和传感器21，供电系统14的输出端分别连接有按钮A15、按钮B17和控制柜18，按钮A15通过导线与电磁阀11和工作B盘2之间为电性连接，电磁阀11通过导线与气缸缸体8之间为电性连接，按钮B17通过导线与工作B盘2之间为电性连接，控制柜18的输出端分别连接有驱动器19、按钮C20和传感器21，驱动器19通过导线与电机12之间为电性连接，工作B盘2和电磁阀11的输入端均连接有气泵16。

本发明中：供电系统14通过导线与按钮A15、按钮B17和控制柜18构成并联电性连接。

本发明中：气泵16通过导线与电磁阀11和工作B盘2构成并联电性连接。

本发明中：控制柜18通过导线分别与驱动器19、按钮C20和传感器21构成并联电性连接，且驱动器19通过导线与电机12构成串联电性连接。

综上，该辅助焊接机器人作业的变位装置及其控制系统的工作原理：

变位器初始位置状态如图7所示变位器状态一，即工作A盘1位于焊接机器人机械臂的动作范围内，工作B盘2位于远离焊接机器人一端即操作位端，此时按钮A15与按钮B17均处于弹出状态，指示灯均不亮，按钮A15与按钮B17的触点SB1-2与SB2-2为闭合状态，此时线圈KM一与线圈KM一通电吸合，电磁阀一与电磁阀2-2阀门打开，压缩气体进入到工作A盘1与工作B盘2的气缸的气缸腔体b802中，推动气缸活塞803及气缸活塞杆4运动，气缸活塞杆4伸出，配合固定在气缸活塞杆4上的压块3动作为松开工件6状态，此时工人对工作B盘2进行上料操作，以及完成上料后，工人按下按钮B17，此时按钮B17的触点SB2-2断开，电磁阀2-2的阀门关闭，触点SB2-1闭合，指示灯HL2亮，线圈KM2-1通电吸合，电磁阀2-1的阀门打开，压缩气体进入到气缸腔体a801中，推动气缸活塞803及气缸活塞杆4运动，气缸活塞杆4伸出，配合压块3动作为压紧工件6状态，如图6所示气缸状态二，工件6压紧后，工人按压按钮C20，此时电机12转动通过传动装置带动变位器的动作基座10转动，当变位器的动作基座10上设置的挡片接近到传感器21时，传感器21对外输出高电平给控制柜18，控制柜18即停止给电机12发送脉冲，电机12停止，变位器的动作基座10停止转动；此时变位器的状态为图8所示状态二，即工作B盘2位于焊接机器人机械臂的动作范围内，工作A盘1位于远离焊接机器人一端即操作位端，此时工人再次按压按钮C20，焊接机器人即开始焊接作业，焊接完成后，焊接机器人恢复初始状态，在焊接机器人焊接的过程中，工人完成对工作A盘1的上料操作，完成上料后，工人按下按钮A15，此时按钮A15的触点SB1-2断开，第一电磁阀1101的阀门关闭，触点SB1-1闭合，指示灯HL1亮，线圈KM一通电吸合，第一电磁阀1101的阀门打开，压缩气体进入到气缸的气缸腔体a801中，推动气缸活塞803及气缸活塞杆4运动，气缸活塞杆4回缩，配合压块3动作为压紧工件6状态，如图6所示气缸状态二，工件6压紧后，工人按压按钮C20，同上，在电机12的作用下工作台转动，工作A盘1与工作B盘2位置对换，工作台为状态一，即图7所示，此时工人再次按压按钮B17使得按钮B17弹出，按钮B17的触点SB2-1断开，指示灯熄灭，线圈KM2-1断电使得电磁阀2-1阀门关闭，按钮B17触点SB2-2闭合，线圈KM2-2通电吸合，第二电磁阀1102与电磁阀2-2阀门打开，压缩气体进入到工作A盘1与工作B盘2的气缸腔体b802中，推动气缸活塞803及气缸活塞杆4运动，气缸活塞杆4伸出，配合固定在气缸活塞杆4上的压块3动作为松开工件6状态，此时工人可进行下料作业，以此类推，工作A盘1与工作B盘2进入任务循环。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种辅助焊接机器人作业的变位装置，包括工作 A 盘（1）和工作 B 盘（2），其特征在于：所述工作A 盘（1）的内部包括压块（3）、气缸活塞杆（4）、限位块（5）、工件（6）、工作盘（7）、气缸缸体（8）和工作盘基座（9），所述工作盘（7）的内部贯穿有气缸活塞杆（4），且气缸活塞杆（4）顶部的末端连接有压块（3），所述气缸活塞杆（4）的底部连接有气缸缸体（8），所述工作盘（7）外壁的上方连接有限位块（5），且限位块（5） 的内部设置有工件（6），所述工作A 盘（1）的下方连接有动作基座（10）， 且动作基座（10）内部的底部设置有电磁阀（11），所述动作基座（10）的下方安装有电机（12），且电机（12）的下方安装有变位器基座（13），所述工作B 盘（2）位于工作A 盘（1）的一侧，所述气缸缸体（8）包括线圈KM 一、线圈KM 二、输气管、供气系统、气缸腔体a（801）、气缸腔体b（802） 和气缸活塞（803），所述气缸腔体b（802）的一侧安装有气缸活塞（803）， 且气缸活塞（803）的一侧安装有气缸腔体a（801），所述气缸腔体b（802） 的输出端通过输气管连接有电磁阀（11），且电磁阀（11）的输出端分别连接有线圈KM 一和线圈 KM 二，所述电磁阀（11）的输入端通过输气管连接有供气系统，所述电磁阀（11）包括第一电磁阀（1101）和第二电磁阀（1102），所述第一电磁阀（1101）通过导线与线圈KM 一之间为电性连接，所述第二电磁阀（1102）通过导线与线圈 KM 二之间为电性连接，所述辅助焊接机器人作业的变位装置的控制系统包括供电系统（14）、按钮A（15）、气泵（16）、按钮B（17）、控制柜（18）、驱动器（19）、按钮C（20）和传感器（21）， 所述供电系统（14）的输出端分别连接有按钮A（15）、按钮B（17）和控制柜（18），所述按钮 A（15）通过导线与电磁阀（11）和工作 B 盘（2）之间为电性连接，所述电磁阀（11）通过导线与气缸缸体（8）之间为电性连接， 所述按钮 B（17）通过导线与工作 B 盘（2）之间为电性连接，所述控制柜（18）的输出端分别连接有驱动器（19）、按钮C（20）和传感器（21），所述驱动

器（19）通过导线与电机（12）之间为电性连接，所述工作B 盘（2）和电磁阀（11）的输入端均连接有气泵（16）。

2.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述工作盘（7）与气缸缸体（8）之间为螺纹连接，且气缸缸体（8） 通过气缸活塞杆（4）与限位块（5）构成升降结构，并且压块（3）、气缸活塞杆（4）、限位块（5）和工件（6）均关于工作盘（7）的竖直中心线对称分布。

3.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述工作盘（7）与工作盘基座（9）之间相连接，且工作盘基座（9） 与电磁阀（11）之间相连接，并且工作盘（7）与工作盘基座（9）之间构成“工”字形结构。

4.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述工作 A 盘（1）和工作 B 盘（2）之间关于动作基座（10）的竖直中心线对称分布，且工作A 盘（1）的中轴线平行于工作 B 盘（2）的中轴线。

5.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述供电系统（14）通过导线与按钮 A（15）、按钮B（17）和控制柜

（18）构成并联电性连接。

6.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述气泵（16）通过导线与电磁阀（11）和工作B 盘（2）构成并联电性连接。

7.根据权利要求 1 所述的一种辅助焊接机器人作业的变位装置，其特征在于：所述控制柜（18）通过导线分别与驱动器（19）、按钮C（20）和传感器（21）构成并联电性连接，且驱动器（19）通过导线与电机（12）构成串联电性连接。

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