CN112756829A - 一种工件自动化焊接加工装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种工件自动化焊接加工装置，包括底座、控制系统、导轨、清枪器、滑座、控制器、安装台、调节机构、焊枪、视觉扫描机构和减震支腿，所述底座底部设有一组滑轮，所述底座顶端通过一组减震支腿设有导轨，所述导轨外壁套设有滑座，所述滑座顶部两端设有清枪器和控制器，所述控制器与所述控制系统电性连接，所述清枪器和控制器之间设有安装台，所述安装台顶部设有调节机构，所述调节机构端部连接焊枪和视觉扫描机构。本发明所述的工件自动化焊接加工装置及其工作方法，通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪翻转角度的调节控制。

Description

一种工件自动化焊接加工装置及其工作方法

技术领域

本发明属于焊接机器人技术领域，具体地，涉及一种工件自动化焊接加工装置及其工作方法。

背景技术

目前，然随着现代工业的发展，焊接自动化逐步得到应用与推广，如汽车生产线等行业，但由于目前现有的多数焊接专机存在一定的局限性，缺乏一定的灵活性和操作性，对相关工件或部件无法实施焊接或焊接效果不佳，焊接质量达不到要求，使得焊接专机无法得到有效应用。焊接是制造业的重要加工工艺，目前还没有其他方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。现有焊接系统多为人工焊接，在焊接过程中需要人工辅助翻转焊枪，人工操作强度大，工作效率低，且人工焊接、焊接角度等因素不稳定，易造成焊接质量不稳定，无法保证产品质量且焊接效率低，人工成本高的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种工件自动化焊接加工装置，通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪翻转角度的调节控制。

技术方案：本发明提供了一种工件自动化焊接加工装置，包括底座、控制系统、导轨、清枪器、滑座、控制器、安装台、调节机构、焊枪、视觉扫描机构和减震支腿，所述底座底部设有一组滑轮，所述底座顶端通过一组减震支腿设有导轨，所述导轨外壁套设有滑座，所述滑座顶部两端设有清枪器和控制器，所述控制器与所述控制系统电性连接，所述清枪器和控制器之间设有安装台，所述安装台顶部设有调节机构，所述调节机构端部连接焊枪和视觉扫描机构。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述调节机构包括与焊枪和视觉扫描机构连接的传动机构、与传动机构连接的动力机构、检测机构和控制机构，所述检测机构实时检测翻转角度与预设角度比较，来控制传动机构带动焊枪工作、以及用于控制动力机构的控制机构；其中，所述动力机构为气动马达，所述预设角度是指：所述焊枪需要翻转的角度；所述控制机构分别于传动机构、动力机构和检测机构信号连接，所述控制机构与控制器电性连接；

所述传动机构包括带有蜗轮和蜗杆的蜗轮蜗杆传动件、制动部件、从动部件、与动力机构连接的主动部件和推动部件；所述蜗轮蜗杆传动件与焊枪连接；所述制动部件和从动部件分别与蜗轮蜗杆传动件中的蜗杆同轴连接，且从动部件位于制动部件和主动部件之间；所述推动部件与从动部件连接并与控制机构信号连接，以推动从动部件以交替的方式分别与主动部件接合或与制动部件接合，实现蜗轮蜗杆传动件带动焊枪翻转或制动焊枪停止。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述推动部件包括与控制机构信号连接的动作气缸和连杆；所述连杆的中部与制动部件铰接，其一端与动作气缸连接，另一端与从动部件连接；所述制动部件包括制动盘和用于固定制动盘的固定板；所述制动盘与固定板连接并穿设在蜗杆上与蜗杆同轴连接；所述从动部件包括从动摩擦轮和从动摩擦轮滑环；所述从动摩擦轮与从动摩擦轮滑环连接并穿设 在蜗杆上与蜗杆同轴连接；所述主动部件为主动摩擦轮，主动摩擦轮与动力机构连接并位于从动部件一侧。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述蜗轮靠近从动部件的一端设置有挡板，所述挡板与从动摩擦轮之间设置有弹性元件，所述蜗轮蜗杆传动件还包括输出法兰，所述输出法兰一端与蜗轮同轴连接，另一端与焊枪；所述检测机构与蜗轮同轴连接。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述视觉扫描机构包括激光扫描器和CCD摄像机。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述减震支腿包括套管，所述套管两侧堆成设有滑槽，所述套管内部两端设有第一电磁铁和第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁的两侧壁上均对称固定连接有与滑槽配合的连接杆，所述连接杆固定连接套环，所述套管外部套设有压缩弹簧一，所述压缩弹簧一两端分别连接套环。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述第一电磁铁和第二电磁铁同轴心设置，所述第一电磁铁和第二电磁铁极性相斥，所述第一电磁铁和第二电磁铁的绕组均外接有电流调节器。

进一步的，上述的工件自动化焊接加工装置，所述减震支腿还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括负载平台和缓冲杆，所述负载平台通过若干个缓冲杆与套环连接。

减震支腿里的压缩弹簧可以吸收小幅度震动的能量，保证两个电磁铁受力后恢复原位，利用电磁铁异性相斥原理，通过电磁铁的斥力掉震动的能量，有效减小震动，通过缓冲杆减小负载平台震动的幅度。

进一步的，工件自动化焊接加工装置的工作方法，具体的操作步骤如下：

1）：焊接加工装置的视觉扫描机构扫描焊缝，自主识别焊缝中心点，采集焊缝位置信息，并将位置信息传输给控制机构，进而输送至控制器；

2）：通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪翻转角度的调节控制；

3）：控制焊枪翻转，并获取焊枪实时的翻转角度；

4）：将实时的翻转角度与预设角度进行比较得到差值，对差值是否在设定的误差范围内进行判断：若差值在设定的误差范围内，则控制从动部件从与主动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与制动部件接合来制动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件停止，控制焊枪停止翻转，等待焊接工作完成后进行后续操作；否则，控制焊枪继续翻转，重新控制焊枪翻转操作；

5）：控制从动部件从与制动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与主动部件接合来驱动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件转动，控制焊枪复位翻转；

6）：根据时间焊接需求，所述滑座在导轨水平滑动，焊接完毕后，控制器控制清枪器对焊枪进行清洗。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的工件自动化焊接加工装置及其工作方法，结构设计简单、合理，操作方便，通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪翻转角度的调节控制，应用成本低，减震支腿里的压缩弹簧可以吸收小幅度震动的能量，保证两个电磁铁受力后恢复原位，利用电磁铁异性相斥原理，通过电磁铁的斥力掉震动的能量，有效减小震动，通过缓冲杆减小负载平台震动的幅度，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本发明所述工件自动化焊接加工装置的结构示意图；

图2为本发明所述工件自动化焊接加工装置的调节机构示意图一；

图3为本发明所述工件自动化焊接加工装置的调节机构示意图二；

图4为本发明所述工件自动化焊接加工装置的调节机构示意图三；

图5为本发明所述工件自动化焊接加工装置的减震支腿的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示的工件自动化焊接加工装置，包括底座11、控制系统1、导轨2、清枪器3、滑座4、控制器5、安装台6、调节机构7、焊枪8、视觉扫描机构9和减震支腿10，所述底座11底部设有一组滑轮12，所述底座11顶端通过一组减震支腿10设有导轨2，所述导轨2外壁套设有滑座4，所述滑座4顶部两端设有清枪器3和控制器5，所述控制器5与所述控制系统1电性连接，所述清枪器3和控制器5之间设有安装台6，所述安装台6顶部设有调节机构7，所述调节机构7端部连接焊枪8和视觉扫描机构9，所述视觉扫描机构9包括激光扫描器和CCD摄像机。

如图2-4所示，所述调节机构7包括与焊枪8和视觉扫描机构9连接的传动机构、与传动机构连接的动力机构、检测机构和控制机构，所述检测机构实时检测翻转角度与预设角度比较，来控制传动机构带动焊枪8工作、以及用于控制动力机构的控制机构；其中，所述动力机构为气动马达70，所述预设角度是指：所述焊枪8需要翻转的角度；所述控制机构分别于传动机构、动力机构和检测机构信号连接，所述控制机构与控制器5电性连接；

所述传动机构包括带有蜗轮74和蜗杆73的蜗轮蜗杆传动件、制动部件、从动部件、与动力机构连接的主动部件和推动部件；所述蜗轮蜗杆传动件与焊枪8连接；所述制动部件和从动部件分别与蜗轮蜗杆传动件中的蜗杆同轴连接，且从动部件位于制动部件和主动部件之间；所述推动部件与从动部件连接并与控制机构信号连接，以推动从动部件以交替的方式分别与主动部件接合或与制动部件接合，实现蜗轮蜗杆传动件带动焊枪8翻转或制动焊枪8停止。

所述推动部件包括与控制机构信号连接的动作气缸75和连杆76；所述连杆76的中部与制动部件铰接，其一端与动作气缸75连接，另一端与从动部件连接；所述制动部件包括制动盘77和用于固定制动盘77的固定板78；所述制动盘77与固定板78连接并穿设在蜗杆73上与蜗杆73同轴连接；所述从动部件包括从动摩擦轮79和从动摩擦轮滑环14；所述从动摩擦轮79与从动摩擦轮滑环14连接并穿设 在蜗杆73上与蜗杆73同轴连接；所述主动部件为主动摩擦轮72，主动摩擦轮72与动力机构连接并位于从动部件一侧。

所述蜗轮74靠近从动部件的一端设置有挡板16，所述挡板16与从动摩擦轮79之间设置有弹性元件，所述蜗轮蜗杆传动件还包括输出法兰13，所述输出法兰13一端与蜗轮74同轴连接，另一端与焊枪8；所述检测机构与蜗轮74同轴连接。

挡板16与从动摩擦轮 79之间设置有压紧弹簧15，使得从动摩擦轮79在动作气缸75的驱动力和压紧弹簧15压缩反弹力的作用下迅速压紧制动盘77，迅速实现动力切断和停车抱死的功能，从而可以准确实现翻转位置的精确控制。

如图5所示，所述减震支腿10包括套管101，所述套管101两侧堆成设有滑槽102，所述套管101内部两端设有第一电磁铁103和第二电磁铁104，所述第一电磁铁103和第二电磁铁104的两侧壁上均对称固定连接有与滑槽102配合的连接杆105，所述连接杆105固定连接套环106，所述套管101外部套设有压缩弹簧一107，所述压缩弹簧一107两端分别连接套环106。所述第一电磁铁103和第二电磁铁104同轴心设置，所述第一电磁铁103和第二电磁铁104极性相斥，所述第一电磁铁103和第二电磁铁104的绕组均外接有电流调节器。所述减震支腿10还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括负载平台108和缓冲杆109，所述负载平台108通过若干个缓冲杆109与套环106连接。减震支腿10利用电磁铁异性相斥原理，通过电磁铁的斥力掉震动的能量，压缩弹簧一107可以吸收小幅度震动的能量，保证两个电磁铁受力后恢复原位，缓冲杆109减小负载平台震动的幅度。

本实施例中所述的的工件自动化焊接加工装置的工作方法，具体操作步骤如下：

1）：焊接加工装置的视觉扫描机构9扫描焊缝，自主识别焊缝中心点，采集焊缝位置信息，并将位置信息传输给控制机构，进而输送至控制器5；

2）：通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪8翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪8翻转角度的调节控制；

3）：控制焊枪8翻转，并获取焊枪8实时的翻转角度；

4）：将实时的翻转角度与预设角度进行比较得到差值，对差值是否在设定的误差范围内进行判断：若差值在设定的误差范围内，则控制从动部件从与主动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与制动部件接合来制动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件停止，控制焊枪8停止翻转，等待焊接工作完成后进行后续操作；否则，控制焊枪8继续翻转，重新控制焊枪8翻转操作；

5）：控制从动部件从与制动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与主动部件接合来驱动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件转动，控制焊枪8复位翻转；

6）：根据时间焊接需求，所述滑座4在导轨2水平滑动，焊接完毕后，控制器5控制清枪器3对焊枪8进行清洗。

通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪8翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪8翻转角度的调节控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种工件自动化焊接加工装置，其特征在于：包括底座（11）、控制系统（1）、导轨（2）、清枪器（3）、滑座（4）、控制器（5）、安装台（6）、调节机构（7）、焊枪（8）、视觉扫描机构（9）和减震支腿（10），所述底座（11）底部设有一组滑轮（12），所述底座（11）顶端通过一组减震支腿（10）设有导轨（2），所述导轨（2）外壁套设有滑座（4），所述滑座（4）顶部两端设有清枪器（3）和控制器（5），所述控制器（5）与所述控制系统（1）电性连接，所述清枪器（3）和控制器（5）之间设有安装台（6），所述安装台（6）顶部设有调节机构（7），所述调节机构（7）端部连接焊枪（8）和视觉扫描机构（9）。

2.根据权利要求1所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述调节机构（7）包括与焊枪（8）和视觉扫描机构（9）连接的传动机构、与传动机构连接的动力机构、检测机构和控制机构，所述检测机构实时检测翻转角度与预设角度比较，来控制传动机构带动焊枪（8）工作、以及用于控制动力机构的控制机构；其中，所述动力机构为气动马达（70），所述预设角度是指：所述焊枪（8）需要翻转的角度；所述控制机构分别于传动机构、动力机构和检测机构信号连接，所述控制机构与控制器（5）电性连接；

所述传动机构包括带有蜗轮（74）和蜗杆（73）的蜗轮蜗杆传动件、制动部件、从动部件、与动力机构连接的主动部件和推动部件；所述蜗轮蜗杆传动件与焊枪（8）连接；所述制动部件和从动部件分别与蜗轮蜗杆传动件中的蜗杆同轴连接，且从动部件位于制动部件和主动部件之间；所述推动部件与从动部件连接并与控制机构信号连接，以推动从动部件以交替的方式分别与主动部件接合或与制动部件接合，实现蜗轮蜗杆传动件带动焊枪（8）翻转或制动焊枪（8）停止。

3.根据权利要求2所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述推动部件包括与控制机构信号连接的动作气缸（75）和连杆（76）；所述连杆（76）的中部与制动部件铰接，其一端与动作气缸（75）连接，另一端与从动部件连接；所述制动部件包括制动盘（77）和用于固定制动盘（77）的固定板（78）；所述制动盘（77）与固定板（78）连接并穿设在蜗杆（73）上与蜗杆（73）同轴连接；所述从动部件包括从动摩擦轮（79）和从动摩擦轮滑环（14）；所述从动摩擦轮（79）与从动摩擦轮滑环（14）连接并穿设 在蜗杆（73）上与蜗杆（73）同轴连接；所述主动部件为主动摩擦轮（72），主动摩擦轮（72）与动力机构连接并位于从动部件一侧。

4.根据权利要求3所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述蜗轮（74）靠近从动部件的一端设置有挡板（16），所述挡板（16）与从动摩擦轮（79）之间设置有弹性元件，所述蜗轮蜗杆传动件还包括输出法兰（13），所述输出法兰（13）一端与蜗轮（74）同轴连接，另一端与焊枪（8）；所述检测机构与蜗轮（74）同轴连接。

5.根据权利要求1所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述视觉扫描机构（9）包括激光扫描器和CCD摄像机。

6.根据权利要求1所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述减震支腿（10）包括套管（101），所述套管（101）两侧堆成设有滑槽（102），所述套管（101）内部两端设有第一电磁铁（103）和第二电磁铁（104），所述第一电磁铁（103）和第二电磁铁（104）的两侧壁上均对称固定连接有与滑槽（102）配合的连接杆（105），所述连接杆（105）固定连接套环（106），所述套管（101）外部套设有压缩弹簧一（107），所述压缩弹簧一（107）两端分别连接套环（106）。

7.根据权利要求6所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述第一电磁铁（103）和第二电磁铁（104）同轴心设置，所述第一电磁铁（103）和第二电磁铁（104）极性相斥，所述第一电磁铁（103）和第二电磁铁（104）的绕组均外接有电流调节器。

8.根据权利要求6所述的工件自动化焊接加工装置，其特征在于：所述减震支腿（10）还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括负载平台（108）和缓冲杆（109），所述负载平台（108）通过若干个缓冲杆（109）与套环（106）连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的工件自动化焊接加工装置的工作方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

1）：焊接加工装置的视觉扫描机构（9）扫描焊缝，自主识别焊缝中心点，采集焊缝位置信息，并将位置信息传输给控制机构，进而输送至控制器（5）；

2）：通过对实时检测到的翻转角度与预设角度进行比较，控制以交替切换的方式实现焊枪（8）翻转或停止翻转的状态转换，实现焊枪（8）翻转角度的调节控制；

3）：控制焊枪（8）翻转，并获取焊枪（8）实时的翻转角度；

4）：将实时的翻转角度与预设角度进行比较得到差值，对差值是否在设定的误差范围内进行判断：若差值在设定的误差范围内，则控制从动部件从与主动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与制动部件接合来制动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件停止，控制焊枪（8）停止翻转，等待焊接工作完成后进行后续操作；否则，控制焊枪（8）继续翻转，重新控制焊枪（8）翻转操作；

5）：控制从动部件从与制动部件接合处进行移动切换，实现从动部件与主动部件接合来驱动与从动部件同轴连接的蜗轮蜗杆传动件转动，控制焊枪（8）复位翻转；

6）：根据时间焊接需求，所述滑座（4）在导轨（2）水平滑动，焊接完毕后，控制器（5）控制清枪器（3）对焊枪（8）进行清洗。

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