CN112692471B - 基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站 - Google Patents
基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,包括焊接机器人、两个焊接工作台和控制台,所述焊接机器人包括七轴机器人、寻位传感器和清枪剪丝装置,两个所述焊接工作台均包括翻转工作台、识别夹具和预定开关,所述控制台内设置有储存模块、记录模块、模拟模块和控制模块,所述寻位传感器传感器用于为焊接枪定位及检测焊接枪运动轨迹,所述识别夹具设置于翻转工作台上侧,所述储存模块用于记录多种人防门的焊接方式,所述记录模块用于记录焊接枪的运动轨迹,所述模拟模块用于将焊接枪的运动轨迹模拟出来,本发明,具有可以自动需寻找、补焊焊接盲点和自动清理焊接枪的特点。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工作台技术领域,具体为基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站。
背景技术
人防又称民防,民防是国际通用词,英文CIVIL DEFENCE,是政府动员和组织群众,采取防空袭,抗灾救灾措施,实施救援行动,防范和减轻灾害危害的活动。人防门是属于民防防护设备。人防门就是人民防护工程出入口的门,人防门分类比较鲜明,有普通单、双扇防护密闭门和密闭门,活门槛单、双扇防护密闭门和密闭门等多种人防设备。
现有的人防门在生产过程中由于夹具的影响,会出现焊接盲点,需要人工补焊,会影响生产效率,尤其在免焊接人防门型钢出现后,焊接盲点的问题愈加明显;现有的焊接工作站在使用时需要时常清理焊接枪,很不方便。因此,设计可以自动需寻找、补焊焊接盲点和自动清理焊接枪的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,包括焊接机器人、两个焊接工作台和控制台,所述焊接机器人包括七轴机器人、寻位传感器和清枪剪丝装置,两个所述焊接工作台均包括翻转工作台、识别夹具和预定开关,所述控制台内设置有储存模块、记录模块、模拟模块和控制模块;
所述七轴机器人末端设置有焊接枪,所述寻位传感器传感器用于为焊接枪定位及检测焊接枪运动轨迹,所述识别夹具设置于翻转工作台上侧,所述翻转工作台和识别夹具用于调整零件角度及为零件翻面,所述储存模块用于记录多种人防门的焊接方式,所述记录模块用于记录焊接枪的运动轨迹,所述模拟模块用于将焊接枪的运动轨迹模拟出来,所述控制模块用于控制七轴机器人、焊接枪、翻转工作台和识别夹具。
根据上述技术方案,所述识别夹具包括上夹具、下夹具和识别模块,所述识别模块包括若干接触感应器,所述接触感应器均匀分布于上夹具和下夹具上,所述识别模块与储存模块电连接;
所述储存模块内用于储存多种人防门焊接方式,所述上夹具和下夹具同事夹住固定零件时,识别模块可以根据接触感应器触发数量和位置判断出零件类型,并发送给储存模块,储存模块再根据零件类型和零件位置,对比储存的人防门焊接信息,判断出相对应的人防门焊接方式,起到了自动判断生产的人防门类型的作用,避免手动切换的换程序错误问题并提升工作效率。
根据上述技术方案,所述七轴机器人与翻转工作台通过应答通讯连接,所述七轴机器人为在常规六轴机器人的基础上添加的一个附加轴,该轴均为非标设计,以协助机器人达到更为广阔的空间内,并同时通过由翻转工作台带来的第八轴旋转及应答通讯连接,让翻转工作台配合七轴机器人节奏,协同调整焊接枪和零件的相对位移和相对角度,保持焊接枪朝下对焊缝进行焊接,起到了保证焊接效果和避免焊液滴落的问题。
根据上述技术方案,所述寻位传感器均匀分布于焊接枪侧壁,所述寻位传感器与模拟模块电连接,所述寻位传感器能够通过焊丝接触工件发生的短路来判断是否接触零件,所述七轴机器人在焊接前先缓慢带动焊接枪依次接触焊缝的两侧面,并移动一段距离,同时传输至模拟模块,模拟模块可以根据短路位置和移动状况,模拟出两侧面的三维图像,两面的相交线便为焊缝的三维图像,起到了自动检测焊缝确切位置的效果,方便后续的焊接。
根据上述技术方案,包括以下工作步骤:
S1、工作人员上料,按下预约按钮;
S2、识别夹具夹住零件并识别零件类型;
S3、储存模块根据零件类型及零件位置调出对应的人防门焊接程序;
S4、七轴机器人及翻转工作台协调工作进行焊接;
S5、翻转工作台恢复水平,上夹具关闭,对焊接盲点进行焊接;
S6、上夹具启动,翻转工作台翻转,重复步骤S4-S5;
S7、焊接完成,该侧完成指示灯点亮,七轴机器人旋转至另一侧焊接其他人防门。
根据上述技术方案,所述步骤S3中,储存模块在判断出人防门焊接方式的同时,会将焊接信息传输至模拟模块,以便焊接时模拟模块通过控制模块操控七轴机器人和翻转工作台对所有焊缝进行焊接,起到了自动检测焊接效果的作用。
根据上述技术方案,所述步骤S4中,通过保持两个寻位传感器短路,可以保证焊接枪移动时对准焊缝进行焊接;
a、当两个寻位传感器短路时,说明焊枪未偏离焊接路线;
b、当仅有一个寻位传感器短路时,说明焊接枪开始偏移,可以及时修正;
c、当三个寻位传感器短路时,说明焊接枪接触到夹具或焊接完成,此时焊接枪停止焊接,开始外移:
c-1、若移动很短的距离,新增的短路寻位传感器失去短路,说明接触的是夹具,同时判断出了夹具高度,焊接机器人贴合夹具表面继续沿焊缝方向移动,当寻位传感器全部失去短路时,说明已经绕过夹具,焊接机器人继续焊缝焊接;
c-2、若移动很长的距离,新增的短路寻位传感器才失去短路,说明接触到的是人防门的第三个面,该焊缝焊接完成,焊接机器人开始焊接下一条焊缝;
起到了自动修正偏移和绕过夹具的作用,保证焊接效果的同时避免夹具损坏。
根据上述技术方案,所述步骤S4中,模拟模块可以通过寻位传感器在内存的人防门模型中模拟出焊接路径,在绕过夹具时的焊接路径则会传输至记录模块,此记录的焊接路径就是焊接盲点,起到了自动记录焊接盲点的效果。
根据上述技术方案,所述步骤S5中,上夹具和下夹具同时启动时,可以将零件完全固定,防止焊接时零件偏移,在步骤S4完成后,上侧零件已经固定焊接,上夹具关闭后,下夹具在水平位置上避免下侧零件偏移和给人防门整体限位,同时让上侧零件间的焊接盲点暴露出来,控制模块通过记录模块内记录的焊接路径为焊接盲点焊接,起到了自动补焊焊接盲点的效果,避免了后续人工补焊,提高了工作效率。
根据上述技术方案,所述步骤S4和S5中,焊接枪在使用过程中,会在焊接口内堆积杂质,焊接时由于温度较高,杂质为液态,堆积速度较慢,焊接停止时,焊接口温度快速下降,杂质开始快速堆积,但堆积速度会因为温度变化速度的减慢而慢慢降低,同时焊接停止时的堆积速度也与环境温度和焊丝自身性质有关,模拟模块可以根据焊接枪使用时间计算出杂质堆积量,计算公式为:
式中,S总为总杂质堆积量,S0为焊接时杂质堆积量,Sn为第n次焊接停止时间内杂质堆积量,v为焊接时杂质堆积速度,t0为焊接总时间,T焊为焊接温度,T室为环境温度,α为凝固速率变化值,m1和m2为变化系数,会随着焊丝材质的变化而变化,r为焊丝比热容,tn为焊接停止时间,ta为杂质完全凝固时间,a为杂质完全凝固量,当S总大于一定值后,模拟模块会通过控制模块带动焊接枪移动至清枪剪丝装置清除焊接口内的杂质,起到了自动清理焊接枪,保证焊接效率的效果。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明,
(1)通过设置有识别夹具,可以根据接触感应器触发数量和位置判断出零件类型,并发送给储存模块,储存模块再根据零件类型和零件位置,对比储存的人防门焊接信息,判断出相对应的人防门焊接方式,起到了自动判断生产的人防门类型的作用,避免手动切换的换程序错误问题并提升工作效率;
(2)通过设置有寻位传感器,能够通过焊丝接触工件发生的短路来判断是否接触零件,在焊接前可以通过七轴机器人缓慢带动焊接枪依次接触焊缝的两侧面,自动检测焊缝确切位置,方便后续的焊接,在焊接时自动修正偏移和绕过夹具的作用,保证焊接效果的同时避免夹具损坏;
(3)通过设置有储存模块和记录模块,可以通过寻位传感器在内存的人防门模型中模拟出焊接路径,在绕过夹具时的焊接路径则会传输至记录模块,自动记录焊接盲点,之后自动补焊焊接盲点,避免了后续人工补焊,提高了工作效率;
(4)通过设置有清枪剪丝装置,通过模拟模块根据焊接枪使用时间计算出杂质堆积量,当杂质堆积量大于一定值后,模拟模块会通过控制模块带动焊接枪移动至清枪剪丝装置清除焊接口内的杂质,起到了自动清理焊接枪,保证焊接效率的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的模块结构示意图;
图2是本发明的焊接流程示意图;
图3是本发明的整体结构示意图。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-3,本发明提供技术方案:基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,包括焊接机器人、两个焊接工作台和控制台,焊接机器人包括七轴机器人、寻位传感器和清枪剪丝装置,两个焊接工作台均包括翻转工作台、识别夹具和预定开关,控制台内设置有储存模块、记录模块、模拟模块和控制模块;
七轴机器人末端设置有焊接枪,寻位传感器传感器用于为焊接枪定位及检测焊接枪运动轨迹,识别夹具设置于翻转工作台上侧,翻转工作台和识别夹具用于调整零件角度及为零件翻面,储存模块用于记录多种人防门的焊接方式,记录模块用于记录焊接枪的运动轨迹,模拟模块用于将焊接枪的运动轨迹模拟出来,控制模块用于控制七轴机器人、焊接枪、翻转工作台和识别夹具;
识别夹具包括上夹具、下夹具和识别模块,识别模块包括若干接触感应器,接触感应器均匀分布于上夹具和下夹具上,识别模块与储存模块电连接;
储存模块内用于储存多种人防门焊接方式,上夹具和下夹具同事夹住固定零件时,识别模块可以根据接触感应器触发数量和位置判断出零件类型,并发送给储存模块,储存模块再根据零件类型和零件位置,对比储存的人防门焊接信息,判断出相对应的人防门焊接方式,起到了自动判断生产的人防门类型的作用,避免手动切换的换程序错误问题并提升工作效率;
七轴机器人与翻转工作台通过应答通讯连接,七轴机器人为在常规六轴机器人的基础上添加的一个附加轴,该轴均为非标设计,以协助机器人达到更为广阔的空间内,并同时通过由翻转工作台带来的第八轴旋转及应答通讯连接,让翻转工作台配合七轴机器人节奏,协同调整焊接枪和零件的相对位移和相对角度,保持焊接枪朝下对焊缝进行焊接,起到了保证焊接效果和避免焊液滴落的问题;
寻位传感器均匀分布于焊接枪侧壁,寻位传感器与模拟模块电连接,寻位传感器能够通过焊丝接触工件发生的短路来判断是否接触零件,七轴机器人在焊接前先缓慢带动焊接枪依次接触焊缝的两侧面,并移动一段距离,同时传输至模拟模块,模拟模块可以根据短路位置和移动状况,模拟出两侧面的三维图像,两面的相交线便为焊缝的三维图像,起到了自动检测焊缝确切位置的效果,方便后续的焊接;
本发明包括以下工作步骤:
S1、工作人员上料,按下预约按钮;
S2、识别夹具夹住零件并识别零件类型;
S3、储存模块根据零件类型及零件位置调出对应的人防门焊接程序;
S4、七轴机器人及翻转工作台协调工作进行焊接;
S5、翻转工作台恢复水平,上夹具关闭,对焊接盲点进行焊接;
S6、上夹具启动,翻转工作台翻转,重复步骤S4-S5;
S7、焊接完成,该侧完成指示灯点亮,七轴机器人旋转至另一侧焊接其他人防门;
步骤S3中,储存模块在判断出人防门焊接方式的同时,会将焊接信息传输至模拟模块,以便焊接时模拟模块通过控制模块操控七轴机器人和翻转工作台对所有焊缝进行焊接,起到了自动检测焊接效果的作用;
步骤S4中,通过保持两个寻位传感器短路,可以保证焊接枪移动时对准焊缝进行焊接;
a、当两个寻位传感器短路时,说明焊枪未偏离焊接路线;
b、当仅有一个寻位传感器短路时,说明焊接枪开始偏移,可以及时修正;
c、当三个寻位传感器短路时,说明焊接枪接触到夹具或焊接完成,此时焊接枪停止焊接,开始外移:
c-1、若移动很短的距离,新增的短路寻位传感器失去短路,说明接触的是夹具,同时判断出了夹具高度,焊接机器人贴合夹具表面继续沿焊缝方向移动,当寻位传感器全部失去短路时,说明已经绕过夹具,焊接机器人继续焊缝焊接;
c-2、若移动很长的距离,新增的短路寻位传感器才失去短路,说明接触到的是人防门的第三个面,该焊缝焊接完成,焊接机器人开始焊接下一条焊缝;
起到了自动修正偏移和绕过夹具的作用,保证焊接效果的同时避免夹具损坏;
步骤S4中,模拟模块可以通过寻位传感器在内存的人防门模型中模拟出焊接路径,在绕过夹具时的焊接路径则会传输至记录模块,此记录的焊接路径就是焊接盲点,起到了自动记录焊接盲点的效果;
步骤S5中,上夹具和下夹具同时启动时,可以将零件完全固定,防止焊接时零件偏移,在步骤S4完成后,上侧零件已经固定焊接,上夹具关闭后,下夹具在水平位置上避免下侧零件偏移和给人防门整体限位,同时让上侧零件间的焊接盲点暴露出来,控制模块通过记录模块内记录的焊接路径为焊接盲点焊接,起到了自动补焊焊接盲点的效果,避免了后续人工补焊,提高了工作效率;
步骤S4和S5中,焊接枪在使用过程中,会在焊接口内堆积杂质,焊接时由于温度较高,杂质为液态,堆积速度较慢,焊接停止时,焊接口温度快速下降,杂质开始快速堆积,但堆积速度会因为温度变化速度的减慢而慢慢降低,同时焊接停止时的堆积速度也与环境温度和焊丝自身性质有关,模拟模块可以根据焊接枪使用时间计算出杂质堆积量,计算公式为:
式中,S总为总杂质堆积量,S0为焊接时杂质堆积量,Sn为第n次焊接停止时间内杂质堆积量,v为焊接时杂质堆积速度,t0为焊接总时间,T焊为焊接温度,T室为环境温度,α为凝固速率变化值,m1和m2为变化系数,会随着焊丝材质的变化而变化,r为焊丝比热容,tn为焊接停止时间,ta为杂质完全凝固时间,a为杂质完全凝固量,当S总大于一定值后,模拟模块会通过控制模块带动焊接枪移动至清枪剪丝装置清除焊接口内的杂质,起到了自动清理焊接枪,保证焊接效率的效果。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是: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,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)
1.基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,包括焊接机器人、两个焊接工作台和控制台,其特征在于:所述焊接机器人包括七轴机器人、寻位传感器和清枪剪丝装置,两个所述焊接工作台均包括翻转工作台、识别夹具和预定开关,所述控制台内设置有储存模块、记录模块、模拟模块和控制模块;
所述七轴机器人末端设置有焊接枪,所述寻位传感器用于为焊接枪定位及检测焊接枪运动轨迹,所述识别夹具设置于翻转工作台上侧,所述翻转工作台和识别夹具用于调整零件角度及为零件翻面,所述储存模块用于记录多种人防门的焊接方式,所述记录模块用于记录焊接枪的运动轨迹,所述模拟模块用于将焊接枪的运动轨迹模拟出来,所述控制模块用于控制七轴机器人、焊接枪、翻转工作台和识别夹具;
所述识别夹具包括上夹具、下夹具和识别模块,所述识别模块包括若干接触感应器,所述接触感应器均匀分布于上夹具和下夹具上,所述识别模块与储存模块电连接;
所述储存模块内用于储存多种人防门焊接方式,所述上夹具和下夹具同事夹住固定零件时,识别模块可以根据接触感应器触发数量和位置判断出零件类型,并发送给储存模块,储存模块再根据零件类型和零件位置,对比储存的人防门焊接信息,判断出相对应的人防门焊接方式;
所述七轴机器人与翻转工作台通过应答通讯连接,所述七轴机器人为在常规六轴机器人的基础上添加的一个附加轴,该轴均为非标设计,以协助机器人达到更为广阔的空间内,并同时通过由翻转工作台带来的第八轴旋转及应答通讯连接,让翻转工作台配合七轴机器人节奏,协同调整焊接枪和零件的相对位移和相对角度,保持焊接枪朝下对焊缝进行焊接;
所述焊接机器人运行包括以下工作步骤:
S1、工作人员上料,按下预约按钮;
S2、识别夹具夹住零件并识别零件类型;
S3、储存模块根据零件类型及零件位置调出对应的人防门焊接程序;
S4、七轴机器人及翻转工作台协调工作进行焊接;
S5、翻转工作台恢复水平,上夹具关闭,对焊接盲点进行焊接;
S6、上夹具启动,翻转工作台翻转,重复步骤S4-S5;
S7、焊接完成,该侧完成指示灯点亮,七轴机器人旋转至另一侧焊接其他人防门。
2.根据权利要求1所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述寻位传感器均匀分布于焊接枪侧壁,所述寻位传感器与模拟模块电连接,所述寻位传感器能够通过焊丝接触工件发生的短路来判断是否接触零件,所述七轴机器人在焊接前先缓慢带动焊接枪依次接触焊缝的两侧面,并移动一段距离,同时传输至模拟模块,模拟模块可以根据短路位置和移动状况,模拟出两侧面的三维图像,两面的相交线便为焊缝的三维图像。
3.根据权利要求2所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述步骤S3中,储存模块在判断出人防门焊接方式的同时,会将焊接信息传输至模拟模块,以便焊接时模拟模块通过控制模块操控七轴机器人和翻转工作台对所有焊缝进行焊接。
4.根据权利要求3所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述步骤S4中,通过保持两个寻位传感器短路,可以保证焊接枪移动时对准焊缝进行焊接;
a、当两个寻位传感器短路时,说明焊枪未偏离焊接路线;
b、当仅有一个寻位传感器短路时,说明焊接枪开始偏移,可以及时修正;
c、当三个寻位传感器短路时,说明焊接枪接触到夹具或焊接完成,此时焊接枪停止焊接,开始外移:
c-1、若移动很短的距离,新增的短路寻位传感器失去短路,说明接触的是夹具,同时判断出了夹具高度,焊接机器人贴合夹具表面继续沿焊缝方向移动,当寻位传感器全部失去短路时,说明已经绕过夹具,焊接机器人继续焊缝焊接;
c-2、若移动很长的距离,新增的短路寻位传感器才失去短路,说明接触到的是人防门的第三个面,该焊缝焊接完成,焊接机器人开始焊接下一条焊缝。
5.根据权利要求4所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述步骤S4中,模拟模块可以通过寻位传感器在内存的人防门模型中模拟出焊接路径,在绕过夹具时的焊接路径则会传输至记录模块,此记录的焊接路径就是焊接盲点。
6.根据权利要求5所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述步骤S5中,上夹具和下夹具同时启动时,可以将零件完全固定,防止焊接时零件偏移,在步骤S4完成后,上侧零件已经固定焊接,上夹具关闭后,下夹具在水平位置上避免下侧零件偏移和给人防门整体限位,同时让上侧零件间的焊接盲点暴露出来,控制模块通过记录模块内记录的焊接路径为焊接盲点焊接。
7.根据权利要求6所述的基于七轴机器人对称性翻转夹具人防门焊接工作站,其特征在于:所述步骤S4和S5中,焊接枪在使用过程中,会在焊接口内堆积杂质,焊接时由于温度较高,杂质为液态,堆积速度较慢,焊接停止时,焊接口温度快速下降,杂质开始快速堆积,但堆积速度会因为温度变化速度的减慢而慢慢降低,同时焊接停止时的堆积速度也与环境温度和焊丝自身性质有关,模拟模块可以根据焊接枪使用时间计算出杂质堆积量,计算公式为:
式中,S总为总杂质堆积量,S0为焊接时杂质堆积量,Sn为第n次焊接停止时间内杂质堆积量,v为焊接时杂质堆积速度,t0为焊接总时间,T焊为焊接温度,T室为环境温度,α为凝固速率变化值,m1和m2为变化系数,会随着焊丝材质的变化而变化,r为焊丝比热容,tn为焊接停止时间,ta为杂质完全凝固时间,a为杂质完全凝固量,当S总大于一定值后,模拟模块会通过控制模块带动焊接枪移动至清枪剪丝装置清除焊接口内的杂质。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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