CN112872578A - 一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，包括：机器人和产品放置组件设置于支撑座上，机器人末端设置有焊枪，焊枪活动伸向产品放置组件；定位组件分设在产品放置组件的相对两侧，定位组件为悬臂梁结构，悬臂梁的末端设置有第一定位传感器，第一定位传感器与控制器电性连接，第一定位传感器用于实时获取放置在产品放置组件的工件上的基准点的坐标信息，控制器还与机器人电性连接。该装置操作简单，可以自动实时检测待焊接点的位置，进行焊枪的位置矫正，可以对焊接轨迹进行修正，焊接精度高。

Description

一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置

技术领域

本发明涉及摩擦点焊技术领域，具体涉及一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置。

背景技术

在固相点焊领域，搅拌摩擦点焊是基于搅拌摩擦焊技术发展起来的一项新技术，在航空航天、汽车、造船领域铝合金、镁合金等常用轻质金属的焊接中具有广泛的应用前景，在机器人搅拌摩擦焊接工件现场装夹时，由于制造误差和装夹误差的存在，必须还要对焊接工件进行位姿修正，主要是通过人工示教，难以对焊接轨迹进行修正，不仅操作麻烦，而且焊接精确度较低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，该装置可以实时检测待焊接点的位置，并进行焊枪6的位置矫正，进而可以对焊接轨迹进行修正，焊接精度高。

具体技术方案如下：

一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，主要包括：支撑座、机器人、产品放置组件、定位组件和控制器；

所述机器人和所述产品放置组件设置于所述支撑座上，所述机器人末端设置有焊枪，所述焊枪活动伸向所述产品放置组件；

所述定位组件分设在所述产品放置组件的两侧，所述定位组件为悬臂梁结构，所述悬臂梁结构的末端设置有第一定位传感器，所述第一定位传感器与所述控制器电性连接，所述第一定位传感器用于实时获取放置在所述产品放置组件的工件上的基准点的坐标信息，并将获取到的所述基准点的坐标信息传递至所述控制器，所述控制器还与所述机器人电性连接。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述焊枪上设置有用于检测所述工件待焊接点位置的第二定位传感器。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，每一侧的所述定位组件均包括驱动件、伸出杆和所述第一定位传感器，所述驱动件固定在所述支撑座上，所述驱动件与所述伸出杆驱动连接，以驱动所述伸出杆转动，所述第一定位传感器设置在所述伸出杆的末端并朝向所述产品放置组件。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述伸出杆可沿所述伸出杆轴线与所述产品放置组件的侧边贴合的方向旋转180。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述伸出杆设置为伸缩杆。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述伸缩杆的端部还设置有动力元件，所述动力元件与所述伸缩杆驱动连接。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述焊枪还设置有用于定位所述焊枪的角度的角度传感器。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述产品放置组件包括设置在所述支撑座上的传送轴和套设在所述传送轴上的传送带。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述产品放置定位组件包括产品定位座，所述产品定位座固定设置在所述支撑座上。

上述的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置中，还具有这样的特征，所述机器人采用五轴机器人。

上述技术方案的积极效果是：

本发明提供的一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，通过第一定位传感器获取基准点的坐标信息，第一定位传感器将获取到的基准点的坐标信息传输给控制器，控制器接收基准点的坐标信息，计算得到待焊接点的坐标信息，并控制焊枪移动到待焊接点的坐标信息所对应的位置以实现焊接，相比较现有技术而言，操作简单，可以实现自动实时检测待焊接点的位置，并进行焊枪的位置矫正，进而可以对焊接轨迹进行修正，焊接精度高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置的结构示意图；

图2为图1中的A处的局部结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图；

图4为本发明第二实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图；

图5为本发明第三实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图。

附图中：1、支撑座；2、机器人；3、产品放置组件；31、传送轴；32、传送带；4、定位组件；41、驱动件；42、伸出杆；5、控制器；6、焊枪；7、第一定位传感器；8、第二定位传感器；9、角度传感器；10、工件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置的结构示意图；图2为图1中的A处的局部结构示意图。

本发明公开了一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，该装置包括：支撑座1、机器人2、产品放置组件3、定位组件4和控制器5。

支撑座1用于支撑放置于其上的结构。机器人2和产品放置组件3设置于支撑座1上。

具体而言，支撑座1的形状可以为多种形状。

可选地，在本实施例中，支撑座1包括放置机器人2的部分，如图1所示，支撑座1包括若干块板结构11，机器人2设置于板结构11上，产品放置组件3与板结构11的侧边固定连接，为了实现产品放置组件3的支撑，实际上支撑座1还包括放置产品放置组件3的部分(本发明中只是简单示意图，图上未示出)，即支撑座1从机器人2一侧一直延伸至产品放置组件3一侧。

支撑座1可以为整块板，也可以为多个板拼接的不规则板结构，例如，支撑座1放置产品放置组件3的部分可以为板状结构，也可以为支架结构，设置在产品放置组件3的下方。关于支撑座1的具体形状，本实施例中只是一种列举，并不用于限制本发明。

可选地，机器人2采用五轴机器人。

机器人2一端固定在支撑座1上，另一端设置有末端执行器，例如在本实施例中，末端执行器为焊枪6。具体地，机器人2设置在板结构11上。

机器人2设置有执行器的一端可以移动以及转动进而实现执行器的定位。

焊枪6活动伸向产品放置组件3。

产品放置组件3用于放置待焊接的工件10，并通过焊枪6实现对工件10的焊接。

可选地，在一些实施方式中，如图1所示，产品放置组件3包括设置在支撑座1上的传送轴31和套设在传送轴31上的传送带32。具体地，传送轴31设置在板结构11的侧边，可在驱动结构(图未示)的作用下进行转动，进而带动传送带进行传输，传送带32卷设在传送轴31上，驱动结构的具体结构可以参考现有技术，此处不予赘述。在此实施方式中，产品放置组件3是移动的结构，可以实现流水线操作。

可选地，在一些实施方式中，产品放置组件3包括产品定位座(图未示)，产品定位座固定设置在支撑座1上。在此实施方式中，产品放置组件3是固定不动的。在焊接过程中，首先需要对工件10上的待焊接点进行定位。

定位组件4分设在产品放置组件3的两侧，定位组件4为悬臂梁结构，悬臂梁结构的末端设置有第一定位传感器7，第一定位传感器7用于实时获取放置在产品放置组件3的工件10上的基准点的坐标信息，并将获取到的基准点的坐标信息传递给控制器5。

可选地，在本实施例中，定位组件4设置有两个，产品放置组件3为方形结构，两个定位组件4分设在产品放置组件3的相对两侧。例如，其中一个定位组件4设置在支撑座1设置有机器人2的一侧，例如，在本实施例中，定位组件4设置在板结构11上，可选地，有时为了增加机器人2或者定位组件4的高度，可以将多个板结构11进行叠放；另一个定位组件4设置在支撑座1远离机器人2的一侧。在其他实施例中，两个定位组件4可以设置在产品放置组件3的其他两侧，不一定相对设置，只是计算方法略有差别。

在实际加工中，为了实现工件10的定位，工件10上自带有基准点，其中，基准点可以来自工件10本身的结构，也可以来自人工设置。具体地，在本实施例中，基准点包括两个，因为基准点与待焊接点的距离是已知的，因此知道两个基准点的位置坐标，即可计算出待焊接点的位置坐标。

基准点例如P1和P2两个点和待焊接点P，以P1和P2连线为y方向，与P1和P2连线垂直的方向为x方向。请参阅图3至图5，图3为本发明第一实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图；图4为本发明第二实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图；图5为本发明第三实施例提供的工件焊点坐标位置的计算原理图

一种情况，如图3所示，待焊接点P在基准点P1和P2连线上，假定第一定位传感器7获取的P1坐标(x1,y2)和P2坐标(x1,y2),其中，y2大于y1，P1到待焊接点P的距离为L1,P2到待焊接点P的距离为L2，于是可以计算得到P点坐标(x,y)，x＝x1＝x2,y＝y2-L2＝y1+L1。

还有一种情况，如图4所示，待焊接点P不在基准点P1和P2连线上，此时P、P1、P2三个点形成三角形，假定第一定位传感器7获取的P1坐标(x1,y2)和P2坐标(x1,y2),其中，y2大于y1，x2大于或者等于x1,P1到待焊接点P的距离为L1,P2到待焊接点P的距离为L2，还知道直线P P1和直线P1P2之间的夹角为α，P P2和直线P1P2之间的夹角为β，于是可以计算得到P点坐标(x,y)，x＝x1＝x2,y＝y2-L2*cosβ＝y1+L1*cosα。

需要注意的是，在本实施例中，已经假定产品放置组件3达到水平，如果没有达到水平，可以事先调整为水平。在一些实施例中，产品放置组件3设置的水平度不够，则可以根据情况获取P、P1、P2三个点的三维坐标，根据情况进行计算得到P点坐标，此处不再赘述。

第一定位传感器7与控制器5电性连接，控制器5还与机器人2电性连接。控制器5接收第一定位传感器7获取到的基准点的坐标信息，计算得到待焊接点的坐标信息，并控制焊枪6移动到待焊接点的坐标信息所对应的位置以实现焊接。

可选地，在本实施例中，控制器5设置于支撑座1上，例如，控制器5设置于板结构11上，且靠近机器人2，当然在其他实施例中，控制器5可以设置于其他任何位置，具体根据实际情况进行设置。

本实施例中的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，通过第一定位传感器7获取基准点的坐标信息，第一定位传感器7将获取到的基准点的坐标信息传输给控制器5，控制器5接收基准点的坐标信息，计算得到待焊接点的坐标信息，并控制焊枪6移动到待焊接点的坐标信息所对应的位置以实现焊接，例如，当工件10在焊接过程中，发生移动，则实时检测出来的坐标会发生变化，则开始重新计算得到新的待焊接点的位置，并控制焊枪6发生移动到新的位置，这样设置相比较现有技术而言，操作简单，可以实现自动实时检测待焊接点的位置，并进行焊枪6的位置矫正，进而可以对焊接轨迹进行修正，焊接精度高。

进一步地，焊枪6上设置有用于检测工件10的待焊接点位置的第二定位传感器8。例如在前述实施例中，可能会出现工件10并未按照图4方向摆放，可能会反向，此时计算出的待焊接点的位置则不对，需要人工放置时确保放置方向正确，因此在本实施例中，通过在焊枪6上设置第二定位传感器8，第二定位传感器8可以为视觉传感器或者激光传感器等结构，可以比较直观的确定待焊接点是否在检测范围，如果在，则说明按照前述实施例中方法计算出来正确，进而确定待焊接点的位置，如果发现待焊接点不在检测范围，则说明按照前述实施例中方法计算出来不正确，需要采用相反方向的公式进行计算，此时，可以参考图5，x1大于或者等于x2，y1大于y2,x＝x1＝x2,y＝y2+L2*cosβ＝y1-L1*cosα。

进一步地，每一侧的定位组件4均包括驱动件41、伸出杆42和第一定位传感器7。

驱动件41固定在支撑座1上，驱动件41与伸出杆42驱动连接，以驱动伸出杆42转动。可选地，驱动件41可以为电机等结构，电机的壳体固定在支撑座1上，电机的输出端与伸出杆42驱动连接，伸出杆42横向伸向产品放置组件3，伸出杆42与产品放置组件3表面平行。

具体地，在前述两个定位组件4分设在产品放置组件3的相对两侧的例子中，一个定位组件4的驱动件41设置在支撑座1设置有机器人2的一侧，另一个定位组件4的驱动件41设置在支撑座1远离机器人2的一侧，两个定位组件4的伸出杆42相互朝向。

可选地，伸出杆42可沿伸出杆42轴线与产品放置组件3的侧边贴合的方向旋转180。具体地，在本实施例中，伸出杆42设置的极限位置为伸缩杆42轴线与产品放置组件3的侧边贴合，伸出杆42最大旋转角度为180度。通过将伸出杆42设置为可旋转结构，使得伸出杆42上的第一定位传感器7可以变换位置，以适应不同位置的基准点，进而适应不同尺寸规格的工件10，增加了装置的多功能性和通用性。

优选地，在伸出杆42设置为伸缩杆。伸缩杆的设置使得伸出杆42上的第一定位传感器7可以变换位置，以适应不同位置的基准点，进而适应不同尺寸规格的工件10，增加了装置的多功能性和通用性。进一步地，伸缩杆的端部还设置有动力元件(图未示)，动力元件与伸缩杆驱动连接，以驱动伸缩杆伸缩。

第一定位传感器7设置在伸出杆42的末端并朝向产品放置组件3。

具体地，第一定位传感器7可以为红外线传感器，还可以为光谱共聚焦传感器和电涡流位移传感器等。

进一步地，为了控制焊枪6的角度，焊枪6还设置有用于定位焊枪6的角度的角度传感器9，其中焊枪6的角度为焊枪6轴线与工件10表面所形成的夹角的角度。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，包括：支撑座、机器人、产品放置组件、定位组件和控制器；

所述机器人和所述产品放置组件设置于所述支撑座上，所述机器人末端设置有焊枪，所述焊枪活动伸向所述产品放置组件；

所述定位组件分设在所述产品放置组件的两侧，所述定位组件为悬臂梁结构，所述悬臂梁结构的末端设置有第一定位传感器，所述第一定位传感器与所述控制器电性连接，所述第一定位传感器用于实时获取放置在所述产品放置组件的工件上的基准点的坐标信息，并将获取到的所述基准点的坐标信息传递至所述控制器，所述控制器还与所述机器人电性连接。

2.根据权利要求1所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述焊枪上设置有用于检测所述工件待焊接点位置的第二定位传感器。

3.根据权利要求1所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，每一侧的所述定位组件均包括驱动件、伸出杆和所述第一定位传感器，所述驱动件固定在所述支撑座上，所述驱动件与所述伸出杆驱动连接，以驱动所述伸出杆转动，所述第一定位传感器设置在所述伸出杆的末端并朝向所述产品放置组件。

4.根据权利要求3所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述伸出杆可沿所述伸出杆轴线与所述产品放置组件的侧边贴合的方向旋转180。

5.根据权利要求3所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述伸出杆设置为伸缩杆。

6.根据权利要求5所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述伸缩杆的端部还设置有动力元件，所述动力元件与所述伸缩杆驱动连接。

7.根据权利要求1所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述焊枪还设置有用于定位所述焊枪的角度的角度传感器。

8.根据权利要求1所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述产品放置组件包括设置在所述支撑座上的传送轴和套设在所述传送轴上的传送带。

9.根据权利要求1所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述产品放置组件包括产品定位座，所述产品定位座固定设置在所述支撑座上。

10.根据权利要求1至9任一项所述的机器人搅拌摩擦点焊焊接装置，其特征在于，所述机器人采用五轴机器人。

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