CN114888412B - 一种焊接机器人用焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接机器人用焊接系统，涉及焊接设备技术领域，包括焊丝盘、送丝机构及弹性焊枪，送丝机构安装在焊接机器人末端，且其和送丝机构之间连接送丝软管，送丝机构出丝口安装有与弹性焊枪可拆卸连接的连接杆，弹性焊枪上设有过丝孔；弹性焊枪包括与连接杆连接且设有第一丝孔的枪杆，枪杆另一端连接导电嘴固定块，导电嘴固定块外壁设有让位口，让位口处安装导电嘴活动块；导电嘴固定块上设有第二丝孔，且其和导电嘴活动块相互靠近的一侧设有半圆凹槽，两个半圆凹槽组合形成第三丝孔，第一丝孔、第二丝孔和第三丝孔同轴且依次连通构成过丝孔；导电嘴活动块通过销轴滑动安装在导电嘴固定块上，且其沿销轴轴向滑动靠近或远离导电嘴固定块。

Description

一种焊接机器人用焊接系统

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种焊接机器人用焊接系统。

背景技术

传统焊接机器人用焊接系统主要包括焊丝盘、送丝机构和焊枪，为保证焊丝能够顺利从焊枪中穿过，传统焊枪的导电嘴内孔直径一般比焊丝直径大0.2mm，这样焊丝与导电嘴内孔为点接触导电，导电电阻大，导电嘴和焊丝接触部位会产生大量的焦耳热，导电嘴局部温度会过高，加剧导电嘴内孔的不均匀磨损。而导电嘴内孔的磨损，一方面会导致焊丝的出丝方向发生变化，影响焊接机器人的焊接精度，常造成漏焊或偏焊；另一方面会导致焊丝和导电嘴之间接触不稳定，特别是焊接机器人进行焊接工作时，导电嘴的导电性变差，会引起电流波动，导致成弧不稳。

目前为保证焊接机器人的焊接精度和焊接质量，需要经常更换导电嘴，一般是焊接机器人连续作业48小时，更换一次导电嘴，不仅影响焊接机器人的焊接生产效率，而且增加生产成本。

另外，传统焊接机器人焊接系统中，焊丝盘、送丝机构和焊枪在机器人上各自的安装位置间隔很大，送丝距离长，送丝阻力大，在焊接机器人动作幅度大时会导致焊丝高频振动，不利于送丝的稳定性，影响焊接质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种焊接机器人用焊接系统，其能够解决焊接机器人自动焊接过程中送丝机构送丝的不稳定、导电嘴使用寿命低、导电嘴出丝精度差和因焊丝与导电嘴之间接触不良引起焊接电流波动等问题，从而提高焊接机器人的焊接质量和生产效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种焊接机器人用焊接系统，包括焊丝盘、送丝机构以及弹性焊枪，所述送丝机构通过绝缘法兰安装在焊接机器人末端，所述送丝机构的出丝口安装有中空结构的连接杆，所述弹性焊枪与连接杆相互靠近的一端可拆卸固定安装；所述焊丝盘和送丝机构的进丝口之间连接有送丝软管，所述弹性焊枪上设有供焊丝盘上焊丝穿过的过丝孔，所述焊丝盘上的焊丝依次穿过送丝软管、送丝机构、连接杆和弹性焊枪的过丝孔，并从所述过丝孔远离连接杆的一端穿出弹性焊枪；

所述弹性焊枪包括与连接杆螺纹连接的枪杆，所述枪杆设有与其同轴且将其两端贯穿的第一丝孔；所述枪杆远离连接杆的一端螺纹连接有导电嘴固定块，所述导电嘴固定块远离枪杆一端的外壁设有沿其轴向设置的让位口，所述让位口处安装有导电嘴活动块；所述导电嘴固定块上设有与其同轴的第二丝孔，所述导电嘴固定块和导电嘴活动块相互靠近的一侧分别设有沿其轴向设置且相互配合的半圆凹槽，两个所述半圆凹槽组合形成第三丝孔，所述第一丝孔、第二丝孔和第三丝孔依次连通构成过丝孔；

所述导电嘴活动块通过销轴滑动安装在导电嘴固定块上，且所述销轴与导电嘴固定块过盈配合，与所述导电嘴活动块之间间隙配合，所述导电嘴活动块沿销轴轴向滑动靠近或远离导电嘴固定块；

所述导电嘴固定块外壁设有沿其轴向设置的第一凹槽，所述导电嘴活动块外壁设有沿其轴向设置的第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽位于同一侧且相互连通；所述第一凹槽内设有压板，所述压板一端位于第一凹槽内，另一端位于第二凹槽内，且所述压板通过固定轴转动安装在第一凹槽内，所述固定轴垂直于导电嘴固定块轴向水平设置；所述第二凹槽内设有平行于固定轴且固定在导电嘴活动块上的圆柱销，所述压板位于第二凹槽内的一端压放在圆柱销上；所述第一凹槽内还设有弹簧片，所述压板位于第一凹槽内的一端压住弹簧片，所述弹簧片远离压板的一端通过调节螺丝安装在枪杆外壁上。

通过采用上述技术方案，与传统焊接系统相比，本发明中弹性焊枪与送丝机构之间通过连接杆直接连接，省略中间的送丝软管，弹性焊枪和送丝机构之间的送丝距离大大缩短，减少了送丝阻力，提高了送丝精度，同时也避免传统焊接系统因焊接机器人运动而引起送丝软管内焊丝的不规则振动，从而导致焊丝与弹性焊枪导电嘴之间接触不良，造成电流波动，引起焊接时成弧不稳，使得焊接过程不可控，最终影响焊接质量。其中，送丝机构通过绝缘法兰安装在焊接机器人末端，避免因焊接电流窜入焊接机器人导致焊接机器人发生故障。

在本发明中，导电嘴活动块和导电嘴固定块组合构成导电嘴，导电嘴活动块可以沿销轴滑动远离或靠近导电嘴固定块，实现第三丝孔的尺寸大小可调，可以适用于不同直径的焊丝使用，有效提高适用范围。使用时，通过调节螺丝调节弹簧片施加给压板与其接触一端的力，弹簧片施加给压板向外的压力，利用杠杆原理，使得压板绕固定轴旋转，压板靠近弹簧片的一端向外抬起，靠近圆柱销的一端将圆柱销向内下压，圆柱销带动导电嘴活动块沿销轴向靠近导电嘴固定块方向移动压紧，实现将焊丝压在第三丝孔内。导电嘴活动块上的半圆凹槽和导电嘴固定块上的半圆凹槽组合形成第三丝孔，这样导电嘴活动块和焊丝之间能够形成良好的面接触，提高导电嘴活动块的导电性，降低电流波动引起的成弧不稳，从而保证焊接机器人的焊接精度和焊接质量，而且无需反复更换导电嘴，有效提高焊接生产效率，降低生产成本。

进一步地，所述导电嘴活动块和枪杆之间连接有至少一根电缆连接线，所述电缆连接线的两端通过螺钉和电缆压块分别固定安装在导电嘴活动块和枪杆上。

通过采用上述技术方案，在导电嘴活动块与枪杆之间使用至少一根电缆连接线将其连接，增加导电嘴活动块与焊丝及枪杆之间的导电能力，改善导电嘴活动块的导电能力，从而使导电嘴活动块及导电嘴固定块与焊丝的接触面均能形成载流接触面，大大减小焊丝与第三丝孔之间的接触电阻，降低焊接时焊丝与第三丝孔之间载流接触面的电流密度，从而大大降低第三丝孔与焊丝之间产生的焦耳热，有效减弱第三丝孔内温度的升高，进而降低焊丝与第三丝孔之间的载流磨损，大大提高弹性焊枪导电嘴的使用寿命。同时导电嘴活动块导电能力的提高，进一步提升弹性焊枪整体的导电能力，保证焊接时焊接电流能够保持稳定，成弧可控，保证焊接质量。

进一步地，所述第一丝孔、第二丝孔和第三丝孔的半径逐级减小，且其焊丝进入的一端分别设有导向口，所述导向口靠近焊丝进入的一端设有15°-45°的倒角，且所述倒角底部倒圆；所述导电嘴固定块和导电嘴活动块上相互配合的半圆凹槽的槽面端部设有倒圆角，所述倒圆角半径为半圆凹槽半径的1/5-2倍。

通过采用上述技术方案，第一丝孔、第二丝孔、第三丝孔的半径逐级减小，不仅方便焊丝穿过，而且能够减小焊丝与孔内壁的摩擦，同时避免弹性焊枪长时间使用后，焊丝磨损掉的废渣堵塞过丝孔不便清理。其中，导向口的设置便于焊丝的顺利快速穿入，倒角底部倒圆处理可以消除倒角底部的尖角，避免焊丝穿过导向口时损坏焊丝表面。另外，因焊丝加工精度的限制，同一卷焊丝直径尺寸有一定的波动，可能出现半圆凹槽的槽面尖角顶住焊丝表面的情况，这样会损坏焊丝表面，而在半圆凹槽的槽面端部设置倒圆角，就可以避免出现损坏焊丝表面的情况出现。

进一步地，所述导电嘴固定块远离第一凹槽的一侧设有沿其径向设置的出渣孔，所述出渣孔位于第三丝孔上导向口靠近第二丝孔的一侧，且其与所述第二丝孔连通；所述枪杆外壁设有关于其轴线对称设置的夹持凹槽，且所述夹持凹槽位于枪杆中部。

通过采用上述技术方案，焊丝穿过弹性焊枪的过丝孔时，不可避免地会与过丝孔内壁产生摩擦而出现轻微磨损，导致残渣掉落在过丝孔内。当弹性焊枪长时间使用后，累积的大量残渣可能会导致过丝孔尤其是第三丝孔堵塞，设置出渣孔就可以便于清理过丝孔内部的积渣，无需将弹性焊枪整体拆卸进行清理，方便操作。其中，将出渣孔设置在第三丝孔上导向口靠近第二丝孔的一侧，这样出渣孔对应第二丝孔且靠近第三丝孔，且与第二丝孔连通，这样第二丝孔对应孔径适中，且便于第三丝孔的积渣进入第二丝孔，以便被快速清理。另外，由于枪杆整体为中空圆柱形，不便夹持，在枪杆外壁中部设置夹持凹槽，便于使用扳手等工具将弹性焊枪拧紧固定在连接杆上，也便于拆卸维修和更换；同时还便于枪杆与导电嘴固定块螺纹连接时的相互拧紧，保证弹性焊枪整体的刚性和导电性。

进一步地，所述第三丝孔与焊丝之间的压力为F，所述弹簧片的弹力为T，所述圆柱销与压板的受力点至固定轴中心的长度为L1，所述弹簧片与压板受力点至固定轴中心的长度为L2，F×L1＝T×L2；

所述弹簧片的弹力为T，弹性变形量为S，所述弹簧片安装时的初始弹性变形量为S0，焊丝穿过所述第三丝孔时为克服导电嘴活动块的压力，使所述导电嘴活动块外移ΔX，即使所述压板靠近导电嘴活动块的一端外移ΔX，所述第三丝孔初始孔径为Φ₀，ΔX＝Φ-Φ₀，所述弹簧片产生弹性变形量S1， ψ为弹簧系数，当所述弹簧片的材质及结构确定后ψ为定值；F满足F_max≥F≥F_min，即满足

通过采用上述技术方案，第三丝孔与焊丝之间的压力F会增加焊丝与第三丝孔内壁的摩擦，F过大会导致送丝机构的送丝力不足，影响送丝的正常进行，还会导致焊丝的损坏。而F过小导电嘴活动块就无法将焊丝限制住，导致焊丝会在第三丝孔内产生偏移，这样导电嘴活动块和焊丝之间的面接触就变为点线接触，两者之间的接触导电能力下降，会引起焊接电流波动，影响焊接成弧的稳定性，同时还会引起焊丝出丝方向的偏移，影响焊接精度。因此F不能超过最大临界值压力F_max，也不能低于最小临界值压力F_min，当送丝机构的送丝功率、焊丝盘上焊丝的材质及焊丝结构确定后，即可确定F_max和F_min，以便调节导电嘴活动块与导电嘴固定块的相对位置，从而调整第三丝孔的孔径大小，以保证第三丝孔与焊丝之间的压力F大小合适。

而焊丝与第三丝孔之间的压力F是由弹簧片的弹力T通过压板的杠杆原理传递给导电嘴活动块的，即F×L1＝T×L2，当压板结构形式确定即固定轴位置确定后，L1和L2也随之确定，因此通过调节弹簧片的弹力T能够使F满足F_max≥F≥F_min，以满足焊丝在送丝机构送丝力的作用下顺利穿过第三丝孔，并使第三丝孔内壁与焊丝始终保持稳定的面接触，保证焊丝稳定送丝的同时，具有稳定的导电性。这样就可以通过调节弹簧系数ψ以及初始变形量S0，满足不等式的成立，即保证弹性焊枪的送丝和导电性能。

进一步地，所述焊丝盘上的焊丝最小直径为Φ_min，最大直径为Φ_max，△X_min＝Φ_min-Φ₀，△X_max＝Φ_max-Φ₀，同时满足

通过采用上述技术方案，焊丝盘上焊丝的直径尺寸会由于其制造工艺的限制，同一卷焊丝的直径会出现一定的偏差，即焊丝直径Φ会有最大值Φ_max和最小值Φ_min，与此对应的ΔX同样会出现ΔX_max和ΔX_min，因此为保证弹性焊枪性能，需要同时满足任意直径尺寸Φ的焊丝，只要同时满足上述条件，就能保证弹性焊枪具有稳定的送丝性能和良好的导电稳定性，而且焊丝直径Φ可以在一定范围内变化，降低了对焊丝的加工难度，在生产应用中具有较大的实际意义。

综上，通过调整弹簧的材质及结构来调整弹簧常数ψ，或调整弹簧的初始预应力即初始变形量S0，或调整压板的结构即调整固定轴在压板的位置，来调整L1和L2，这样任意调整其中一个、两个或三个因素，来保证上述不等式成立即可，所以本发明的弹性焊枪完全可以适应多种不同直径尺寸焊丝的焊接需求，有效提高本发明的适用范围。

进一步地，所述焊丝盘设置在焊接机器人的关节二处，且其位于所述关节二对应的电机反侧。

通过采用上述技术方案，将焊丝盘设置在焊接机器人的关节二处且其位于关节二对应的电机反侧，这样避免焊丝盘过重增加焊接机器人的负载，保证焊接机器人的正常工作，同时焊丝盘和送丝机构之间的送丝软管长度合适，避免弹性焊枪动作幅度过大时焊丝盘上焊丝回退松散，影响后续送丝机构的正常送丝。同时焊丝盘和关节二对应的电机相互平衡，保证焊接电机第二轴臂运转更加平稳，进一步提高焊接机器人送丝和焊接的稳定性。

进一步地，所述焊接机器人第四轴臂上设有固定架，所述焊丝盘安装在固定架上，且所述焊丝盘上设有防退丝组件。

通过采用上述技术方案，与传统焊接机器相比，本发明将焊丝盘安装在焊接机器人的第四轴臂上，焊接机器人的关节一、关节二、关节三、关节四转动时，不会使送丝软管中的焊丝发生拉扯和扭转，减小焊接机器人运动对送丝的不利影响。另外，焊丝盘和送丝机构之间的安装距离变小，减小了送丝软管的长度，这样可以减弱送丝阻力，使送丝过程更加稳定，保证焊接质量。其中，在焊丝盘上设置防退丝组件，这样在弹性焊枪动作幅度大时，利用防退丝组件压住焊丝盘上的焊丝，避免送丝软管内的焊丝回退导致焊丝盘上的焊丝松散腾空，影响后续送丝机构的正常送丝。

进一步地，所述防退丝组件包括对称设置在焊丝盘出丝口处的防退轮及支撑板，所述防退轮外壁设有与焊丝盘上焊丝配合的过丝槽，所述支撑板靠近防退轮的一侧设有与过丝槽配合的支撑弧槽，且所述过丝槽的槽口宽度大于其槽底宽度；所述防退轮一端设有轴承座，所述焊丝盘上设有导向框，所述轴承座沿垂直于焊丝盘出丝口处焊丝行进方向滑动安装在导向框内，且所述导向框内设有驱动轴承座滑动的微型缸。

通过采用上述技术方案，焊丝盘上的焊丝从防退轮上的过丝槽中穿过，过丝槽对焊丝进行限位和导向，避免焊丝盘上的焊丝在送丝过程中打滑。当弹性焊枪动作幅度大时，微型缸带动轴承座和防退轮向下运动压住焊丝，支撑板及其支撑弧槽对焊丝和防退轮起到支撑作用，避免送丝软管内的焊丝回退导致焊丝盘上的焊丝松散腾空。当弹性焊枪恢复正常工作时，防退轮复位，避免影响送丝机构的正常送丝。其中，过丝槽的槽口宽度大于其槽底宽度，这样可以适配多种直径的焊丝使用，提高防退轮的适用范围。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、送丝机构直接安装于焊接机器人末端，弹性焊枪和送丝机构直接通过连接杆相连，取消弹性焊枪和送丝机构之间的送丝软管，弹性焊枪和送丝机构之间的送丝距离大大缩短，减少了送丝阻力，提高了送丝精度，同时也避免传统焊接系统因焊接机器人运动而引起送丝软管内焊丝的不规则振动，从而导致焊丝与弹性焊枪导电嘴之间接触不良，造成电流波动，引起焊接时成弧不稳，使得焊接过程不可控，最终影响焊接质量；

2、导电嘴固定块和导电嘴活动块组合构成分体结构的导电嘴，导电嘴活动块可沿销轴轴向移动靠近或远离导电嘴固定块，这样第三丝孔大小可调，可以适用于不同直径焊丝的送丝和焊接；

3、通过弹簧片、压板和导电嘴活动块组成杠杆结构，可以通过调节弹簧片使得导电嘴活动块压住第三丝孔内的焊丝，保持焊丝出丝方向稳定，有助于提高焊丝的焊接精度；同时第三丝孔与焊丝之间形成稳定的面接触且不损伤焊丝表面，形成稳定的载流面，减小接触电阻，提升导电能力，有利于成弧稳定，提高焊接质量，且减小电阻热的产生，降低载流磨损，提高导电嘴的使用寿命；

4、通过调节弹簧片的弹簧常数ψ、弹簧片的初始变形量S0、固定轴在压板的位置，使第三丝孔与焊丝之间的压力动态满足F_max≥F≥F_min，满足焊丝在送丝机构送丝力的作用下顺利穿过第三丝孔，并使第三丝孔与焊丝始终保持稳定的面接触，使焊丝能稳定送丝的同时，又具有稳定的导电性，同时能够适应各种尺寸的焊丝；

5、在导电嘴活动块与枪杆之间使用至少一根电缆连接线将其连接，增加导电嘴活动块与焊丝及枪杆之间的导电能力，改善导电嘴活动块的导电能力，降低焊接时焊丝与第三丝孔之间载流接触面的电流密度，降低焊丝与第三丝孔之间的载流磨损，大大提高弹性焊枪导电嘴的使用寿命，保证焊接时焊接电流能够保持稳定，成弧可控，保证焊接质量。

附图说明

图1是实施例一中一种焊接机器人用焊接系统的整体结构示意图；

图2是实施例一和实施例二中一种焊接机器人用焊接系统中弹性焊枪的剖视图；

图3是实施例一和实施例二中一种焊接机器人用焊接系统中弹性焊枪的正视图；

图4是实施例一和实施例二中一种焊接机器人用焊接系统中第三丝孔的结构示意图；

图5是实施例二中一种焊接机器人用焊接系统的整体结构示意图；

图6是实施例二中一种焊接机器人用焊接系统中防退丝组件的结构示意图。

图中，1、关节一；11、关节二；12、关节三；13、关节四；14、焊接机器人第四轴臂；15、焊接机器人末端；2、焊丝盘；21、固定架；22、防退丝组件；23、导向框；24、防退轮；241、过丝槽；242、轴承座；25、微型缸；26、支撑板；261、支撑弧槽；27、送丝软管；3、送丝机构；31、绝缘法兰；32、连接杆；4、弹性焊枪；41、过丝孔；42、导向口；5、枪杆；51、第一丝孔；52、夹持凹槽；6、导电嘴固定块；61、第二丝孔；62、第一凹槽；63、让位口；64、出渣孔；7、导电嘴活动块；71、第二凹槽；72、销轴；73、圆柱销；74、第三丝孔；75、半圆凹槽；751、倒圆角；8、压板；81、固定轴；9、弹簧片；91、调节螺丝；10、电缆连接线；101、螺钉；102、电缆压块。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，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。

实施例一：

一种焊接机器人用焊接系统，如图1所示，用于包括关节一1、关节二11、关节三12、关节四13、焊接机器人第四轴臂14、焊接机器人末端15等的六轴机器人，包括焊丝盘2、送丝机构3以及弹性焊枪4，焊丝盘2上缠绕用于焊接的焊丝，送丝机构3将焊丝盘2上的焊丝送到弹性焊枪4中进行焊接，弹性焊枪4与外部焊机(图中未表示)连接进行焊接工作。在本实施例中，焊丝盘2安装在焊接机器人的关节二11处且位于关节二11对应的电机反侧，送丝机构3通过绝缘法兰31安装在焊接机器人末端15，绝缘法兰31为与送丝机构3连接处设有绝缘结构的普通连接法兰，避免因焊接电流窜入焊接机器人导致焊接机器人发生故障。

如图1所示，送丝机构3的出丝口处安装有中空结构的连接杆32，弹性焊枪4与连接杆32相互靠近的一端可拆卸固定安装。焊丝盘2的出丝口和送丝机构3的进丝口之间连接有送丝软管27，送丝软管27可根据实际使用需求或实际使用长度，选择从焊接机器人多个轴臂内依次穿过，或利用固定结构将其卡固在焊接机器人多个轴臂外侧，在本实施例中仅做示意。

如图2所示，弹性焊枪4上设有供焊丝盘2上焊丝穿过的过丝孔41。如图1和图2所示，焊丝盘2上的焊丝依次穿过送丝软管27、送丝机构3、连接杆32和弹性焊枪4的过丝孔41，并从过丝孔41远离连接杆32的一端穿出弹性焊枪4。其中，连接杆32至少设有一根，可以根据实际使用需求选择多根连接杆32进行组装，以增加弹性焊枪4的长度。

如图1所示，弹性焊枪4与送丝机构3之间通过连接杆32直接连接，省略中间的送丝软管27，弹性焊枪4和送丝机构3之间的送丝距离大大缩短，减少了送丝阻力，提高了送丝精度，同时也避免传统焊接系统因焊接机器人运动而引起送丝软管27内焊丝的不规则振动，从而导致焊丝与弹性焊枪4导电嘴之间接触不良，造成电流波动，引起焊接时成弧不稳，使得焊接过程不可控，最终影响焊接质量。

如图1所示，其中，将焊丝盘2设置在焊接机器人的关节二11处且其位于关节二11对应的电机反侧，这样避免焊丝盘2过重增加焊接机器人的负载，保证焊接机器人的正常工作，同时焊丝盘2和送丝机构3之间的送丝软管27长度合适，避免弹性焊枪4动作幅度过大时焊丝盘2上焊丝回退松散，影响后续送丝机构3的正常送丝。

如图2和图3所示，在本实施例中，弹性焊枪4包括与连接杆32(标记在图1中)螺纹连接的枪杆5，枪杆5上设有与其同轴且将其两端贯穿的第一丝孔51，在枪杆5远离连接杆32的一端螺纹连接有导电嘴固定块6。其中，枪杆5外壁中部设有关于其轴线对称设置的夹持凹槽52，便于使用扳手等工具将弹性焊枪4拧紧固定在连接杆32上，也便于拆卸维修和更换，同时还便于枪杆5与导电嘴固定块6螺纹连接时的相互拧紧，保证弹性焊枪4整体的刚性和导电性。

如图2和图3所示，在导电嘴固定块6远离枪杆5一端的外壁设有沿其轴向设置的让位口63，在让位口63处安装有导电嘴活动块7，导电嘴固定块6位于让位口63的部分和导电嘴活动块7均为半圆弧状，两者组装构成弹性焊枪4的导电嘴。如图2和图4所示，在导电嘴固定块6上设有与其同轴的第二丝孔61，导电嘴固定块6和导电嘴活动块7相互靠近的一侧分别设有沿其轴向设置且相互配合的半圆凹槽75，两个半圆凹槽75组合形成第三丝孔74，第一丝孔51、第二丝孔61和第三丝孔74依次连通构成过丝孔41。

如图2和图3所示，其中，导电嘴活动块7通过销轴72滑动安装在导电嘴固定块6上，导电嘴固定块6和导电嘴活动块7上分别设有与销轴72配合的销孔，且销轴72与导电嘴固定块6上的销孔过盈配合，与导电嘴活动块7上的销孔间隙配合，使得导电嘴活动块7沿销轴72轴向滑动靠近或远离导电嘴固定块6。这样导电嘴固定块6和导电嘴活动块7组合构成分体结构的导电嘴，导电嘴活动块7可沿销轴72轴向移动靠近或远离导电嘴固定块6，这样第三丝孔74大小可调，可以适用于不同直径焊丝的送丝和焊接。在本实施例中，销轴72对称在第三丝孔74两侧对称设有两个，保证导电嘴活动块7滑动的稳定性。

如图2和图3所示，在导电嘴固定块6外壁设有沿其轴向设置的第一凹槽62，导电嘴活动块7外壁设有沿其轴向设置的第二凹槽71，第一凹槽62和第二凹槽71位于同一侧且相互连通。在第一凹槽62内设有压板8，压板8一端位于第一凹槽62内，另一端位于第二凹槽71内，且压板8通过固定轴81转动安装在第一凹槽62内，固定轴81垂直于导电嘴固定块6轴向水平设置，这样压板8能够绕固定轴81转动一定角度。在第二凹槽71内设有平行于固定轴81且固定在导电嘴活动块7上的圆柱销73，压板8位于第二凹槽71内的一端压放在圆柱销73上。在第一凹槽62内还设有弹簧片9，压板8位于第一凹槽62内的一端压住弹簧片9，弹簧片9远离压板8的一端通过至少两个调节螺丝91安装在枪杆5外壁上，这样导电嘴活动块7、压板8以及弹簧片9构成杠杆结构。

如图2和图3所示，使用时，通过调节螺丝91调节弹簧片9施加给压板8与其接触一端的力，弹簧片9施加给压板8向外的压力，利用杠杆原理，使得压板8绕固定轴81旋转，压板8靠近弹簧片9的一端向外抬起，靠近圆柱销73的一端将圆柱销73向内下压，圆柱销73带动导电嘴活动块7沿销轴72向靠近导电嘴固定块6方向移动压紧，实现将焊丝压在第三丝孔74内。导电嘴活动块7上的半圆凹槽75和导电嘴固定块6上的半圆凹槽75组合形成第三丝孔74，这样导电嘴活动块7和焊丝之间能够形成良好的面接触，提高导电嘴活动块7的导电性，降低电流波动引起的成弧不稳，从而保证焊接机器人的焊接精度和焊接质量，而且无需反复更换导电嘴，有效提高焊接生产效率，降低生产成本。

如图2所示，第三丝孔74与焊丝之间的压力为F，F会增加焊丝与第三丝孔74内壁的摩擦，F过大会导致送丝机构3的送丝力不足，还会导致焊丝的损坏。而F过小导电嘴活动块7就无法将焊丝限制住，导致焊丝会在第三丝孔74内产生偏移，这样导电嘴活动块7和焊丝之间的面接触就变为点线接触，两者之间的接触导电能力下降，会引起焊接电流波动，影响焊接成弧的稳定性，同时还会引起焊丝出丝方向的偏移，影响焊接精度。因此，F要满足F_max≥F≥F_min，其中，当送丝机构3的送丝功率、焊丝盘2上焊丝的材质及焊丝结构确定后，即可确定F_max和F_min，以便调节导电嘴活动块7与导电嘴固定块6的相对位置，从而调整第三丝孔74的孔径大小，以保证第三丝孔74与焊丝之间的压力F大小合适。

如图2所示，弹簧片9的弹力为T，圆柱销73与压板8的受力点至固定轴81中心的长度为L1，弹簧片9与压板8受力点至固定轴81中心的长度为L2。焊丝与第三丝孔74之间的压力F是由弹簧片9的弹力T通过压板8的杠杆原理传递给导电嘴活动块7的，即F×L1＝T×L2，也就是当压板8结构形式确定即固定轴81位置确定后，L1和L2也随之确定，因此通过调节弹簧片9的弹力T能够使F满足F_max≥F≥F_min，以满足焊丝在送丝机构3送丝力的作用下顺利穿过第三丝孔74，并使第三丝孔74内壁与焊丝始终保持稳定的面接触，保证焊丝稳定送丝的同时，具有稳定的导电性。

如图2所示，当弹簧片9的材质及结构确定后，其弹力T与弹性变形量S成正比，即T＝Ψ×S，ψ为弹簧系数，当弹簧片9的材质及结构确定后ψ为定值，即而弹簧片9的弹性变形量S主要来自两个方面，一是弹簧片9安装时的预压力T0对应的初始弹性变形量S0，二是当焊丝穿过第三丝孔74时，克服导电嘴活动块7的压力，使导电嘴活动块7朝外移动ΔX，间接使压板8靠近导电嘴活动块7的一端外移ΔX，那么在杠杆原理作用下，使压板8靠近弹簧片9的一端内压/>的距离，即弹簧片9产生弹性形变S1，且/>其中，ΔX为焊丝直径Φ与第三丝孔74初始直径Φ₀的差值，即ΔX＝Φ-Φ₀。综上，结合F_max≥F≥F_min以及/>也就是要满足/>

如图2所示，焊丝盘2上焊丝的直径尺寸会由于其制造工艺的限制，同一卷焊丝的直径会出现一定的偏差，即焊丝直径Φ会有最大值Φ_max和最小值Φ_min，与此对应的ΔX同样会出现ΔX_max和ΔX_min，ΔX_min＝Φ_min-Φ₀，ΔX_max＝Φ_max-Φ₀。因此为保证弹性焊枪4性能，需要同时满足

如图2所示，由上述公式可知，任意直径尺寸Φ的焊丝，只要同时满足上述条件，就能保证弹性焊枪4具有稳定的送丝性能和良好的导电稳定性。通过调整弹簧的材质及结构来调整弹簧常数ψ，或调整弹簧的初始预应力即初始变形量S0(通过调节螺丝91调节)，或调整压板8的结构即调整固定轴81在压板8的位置，来调整L1和L2，这样任意调整其中一个、两个或三个因素，来保证上述不等式成立即可，所以本发明的弹性焊枪4完全可以适应多种不同直径尺寸焊丝的焊接需求，有效提高本发明的适用范围。另外，由于任意直径尺寸Φ的焊丝，只要同时满足上述条件即可，这样焊丝直径Φ可以在一定范围内变化，降低了对焊丝的加工难度，在生产应用中具有较大的实际意义。

如图2和图3所示，由于导电嘴活动块7可以活动，导致导电嘴活动块7与导电嘴固定块6之间不能形成稳定的面接触，使得导电嘴活动块7的导电能力不足，致使导电嘴活动块7与焊丝虽然能形成良好的面接触，但仍然不能保证形成良好的电流通路。为解决这个问题，在导电嘴活动块7和枪杆5之间连接有至少一根电缆连接线10，电缆连接线10的两端通过螺钉101和电缆压块102分别固定安装在导电嘴活动块7和枪杆5上。在本实施例中，电缆连接线10对称设置有两根，电缆连接线10选择合适的宽度，在其他实施例中，可根据导电嘴活动块7的实际大小，选择合适宽度及合适数量的电缆连接线10，保证使用效果。

如图2和图3所示，外界焊机(图中未表示)与枪杆5连接，枪杆5和导电嘴固定块6之间螺纹连接具有稳定的导电能力，两根电缆连接线10连接枪杆5和导电嘴活动块7，增加导电嘴活动块7与焊丝及枪杆5之间的导电能力，改善导电嘴活动块7的导电能力，从而使导电嘴活动块7及导电嘴固定块6与焊丝的接触面均能形成载流接触面，大大减小了焊丝与第三丝孔74之间的接触电阻，降低了焊接时焊丝与第三丝孔74之间载流接触面的电流密度，从而极大地降低第三丝孔74与焊丝之间产生的焦耳热，有效减弱第三丝孔74内温度的升高，进而降低焊丝与第三丝孔74之间的载流磨损，极大地提高弹性焊枪4导电嘴的使用寿命。而导电嘴活动块7导电能力的提高，进一步提升弹性焊枪4整体的导电能力，保证焊接时焊接电流能够保持稳定，成弧可控，保证焊接质量。

如图2所示，第一丝孔51、第二丝孔61和第三丝孔74的半径逐级减小，且其焊丝进入的一端分别设有导向口42，不仅方便焊丝穿过，而且能够减小焊丝与孔内壁的摩擦，同时避免弹性焊枪4长时间使用后，焊丝磨损掉的废渣堵塞过丝孔41不便清理。其中，在导向口42靠近焊丝进入的一端设有15°-45°的倒角，且倒角底部倒圆，这样便于焊丝的顺利快速穿入，而倒角底部倒圆处理可以消除倒角底部的尖角，避免焊丝穿过导向口42时损坏焊丝表面。

如图2所示，在本实施例中，导电嘴固定块6上的第二丝孔61靠近枪杆5的一端半径与第三丝孔74半径相等。在其他实施例中，过丝孔41可以为多级半径尺寸，导向口42的数量可以根据第三丝孔74的大小及实际弹性焊枪4的长度，在1-10中选取合适的值。另外，如图4所示，因焊丝加工精度的限制，同一卷焊丝直径尺寸有一定的波动，可能出现半圆凹槽75槽面尖角顶住焊丝表面的情况，这样会损坏焊丝表面，因此在导电嘴固定块6和导电嘴活动块7上相互配合的半圆凹槽75的槽面端部设有倒圆角751，倒圆角751半径为半圆凹槽75半径的1/5-2倍。

如图2所示，焊丝穿过弹性焊枪4的过丝孔41时，不可避免地会与过丝孔41内壁产生摩擦而出现轻微摩擦，导致残渣掉落在过丝孔41内，当弹性焊枪4长时间使用后，累积的大量残渣可能会导致过丝孔41尤其是第三丝孔74堵塞。因此，在导电嘴固定块6远离第一凹槽62的一侧设有沿其径向设置的出渣孔64，出渣孔64位于第三丝孔74上导向口42靠近第二丝孔61的一侧，且其与第二丝孔61连通，这样便于清理过丝孔41内部的积渣，无需将弹性焊枪4整体拆卸进行清理，方便操作。

实施例二：

一种焊接机器人用焊接系统，如图5所示，与实施例一的不同之处在于，在焊接机器人第四轴臂14上设有固定架21，焊丝盘2安装在固定架21上。与传统焊接机器相比，本发明将焊丝盘2安装在焊接机器人的第四轴臂上，焊接机器人的关节一1、关节二11、关节三12、关节四13转动时，不会使送丝软管27中的焊丝发生拉扯和扭转，减小焊接机器人运动对送丝的不利影响。另外，焊丝盘2和送丝机构3之间的安装距离变小，减小了送丝软管27的长度，这样可以减弱送丝阻力，使送丝过程更加稳定，保证焊接质量。

如图6所示，在本实施例中，焊丝盘2上设有防退丝组件22，防退丝组件22包括设置在焊丝盘2出丝口一侧的导向框23，导向框23沿垂直于焊丝盘2出丝口处焊丝行进方向设置；在导向框23内竖直滑动安装有轴承座242，轴承座242外壁定位转动安装有防退轮24。在防退轮24下方设有与其配合的支撑板26，支撑板26和防退轮24位于焊丝盘2出丝口的两侧，且在导向框23内设有驱动轴承座242沿其长度方向滑动靠近或远离支撑板26的微型缸25。在防退轮24外壁设有与焊丝配合的过丝槽241，支撑板26靠近防退轮24的一侧设有与过丝槽241配合的支撑弧槽261，且过丝槽241的槽口宽度大于其槽底宽度。

如图6所示，焊丝盘2上的焊丝从防退轮24上的过丝槽241中穿过，过丝槽241对焊丝进行限位和导向，避免焊丝盘2上的焊丝在送丝过程中打滑。当弹性焊枪4动作幅度大时，微型缸25带动轴承座242和防退轮24向下运动压住焊丝，支撑板26及其支撑弧槽261对焊丝和防退轮24起到支撑作用，避免送丝软管27内的焊丝回退导致焊丝盘2上的焊丝松散腾空。当弹性焊枪4恢复正常工作时，防退轮24复位，避免影响送丝机构3的正常送丝。其中，过丝槽241的槽口宽度大于其槽底宽度，这样可以适配多种直径的焊丝使用，提高防退轮24的适用范围。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：包括焊丝盘(2)、送丝机构(3)以及弹性焊枪(4)，所述送丝机构(3)通过绝缘法兰(31)安装在焊接机器人末端(15)，所述送丝机构(3)的出丝口安装有中空结构的连接杆(32)，所述弹性焊枪(4)与连接杆(32)相互靠近的一端可拆卸固定安装；所述焊丝盘(2)和送丝机构(3)的进丝口之间连接有送丝软管(27)，所述弹性焊枪(4)上设有供焊丝盘(2)上焊丝穿过的过丝孔(41)，所述焊丝盘(2)上的焊丝依次穿过送丝软管(27)、送丝机构(3)、连接杆(32)和弹性焊枪(4)的过丝孔(41)，并从所述过丝孔(41)远离连接杆(32)的一端穿出弹性焊枪(4)；

所述弹性焊枪(4)包括与连接杆(32)螺纹连接的枪杆(5)，所述枪杆(5)设有与其同轴且将其两端贯穿的第一丝孔(51)；所述枪杆(5)远离连接杆(32)的一端螺纹连接有导电嘴固定块(6)，所述导电嘴固定块(6)远离枪杆(5)一端的外壁设有沿其轴向设置的让位口(63)，所述让位口(63)处安装有导电嘴活动块(7)；所述导电嘴固定块(6)上设有与其同轴的第二丝孔(61)，所述导电嘴固定块(6)和导电嘴活动块(7)相互靠近的一侧分别设有沿其轴向设置且相互配合的半圆凹槽(75)，两个所述半圆凹槽(75)组合形成第三丝孔(74)，所述第一丝孔(51)、第二丝孔(61)和第三丝孔(74)依次连通构成过丝孔(41)；

所述导电嘴活动块(7)通过销轴(72)滑动安装在导电嘴固定块(6)上，且所述销轴(72)与导电嘴固定块(6)过盈配合，与所述导电嘴活动块(7)之间间隙配合，所述导电嘴活动块(7)沿销轴(72)轴向滑动靠近或远离导电嘴固定块(6)；

所述导电嘴固定块(6)外壁设有沿其轴向设置的第一凹槽(62)，所述导电嘴活动块(7)外壁设有沿其轴向设置的第二凹槽(71)，所述第一凹槽(62)和第二凹槽(71)位于同一侧且相互连通；所述第一凹槽(62)内设有压板(8)，所述压板(8)一端位于第一凹槽(62)内，另一端位于第二凹槽(71)内，且所述压板(8)通过固定轴(81)转动安装在第一凹槽(62)内，所述固定轴(81)垂直于导电嘴固定块(6)轴向水平设置；所述第二凹槽(71)内设有平行于固定轴(81)且固定在导电嘴活动块(7)上的圆柱销(73)，所述压板(8)位于第二凹槽(71)内的一端压放在圆柱销(73)上；所述第一凹槽(62)内还设有弹簧片(9)，所述压板(8)位于第一凹槽(62)内的一端压住弹簧片(9)，所述弹簧片(9)远离压板(8)的一端通过调节螺丝(91)安装在枪杆(5)外壁上；

所述第三丝孔(74)与焊丝之间的压力为F，所述弹簧片(9)的弹力为T，所述圆柱销(73)与压板(8)的受力点至固定轴(81)中心的长度为L1，所述弹簧片(9)与压板(8)受力点至固定轴(81)中心的长度为L2，F×L1＝T×L2；

所述弹簧片(9)的弹力为T，弹性变形量为S，所述弹簧片(9)安装时的初始弹性变形量为S0，焊丝穿过所述第三丝孔(74)时为克服导电嘴活动块(7)的压力，使所述导电嘴活动块(7)外移ΔX，即使所述压板(8)靠近导电嘴活动块(7)的一端外移ΔX，所述第三丝孔(74)初始孔径为Φ₀，ΔX＝Φ-Φ₀，所述弹簧片(9)产生弹性变形量S1，ψ为弹簧系数，当所述弹簧片(9)的材质及结构确定后ψ为定值；F满足F_max≥F≥F_min，即满足

所述焊丝盘(2)上的焊丝最小直径为Φ_min，最大直径为Φ_max，△X_min＝Φ_min-Φ₀，△X_max＝Φ_max-Φ₀，同时满足

2.根据权利要求1所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述导电嘴活动块(7)和枪杆(5)之间连接有至少一根电缆连接线(10)，所述电缆连接线(10)的两端通过螺钉(101)和电缆压块(102)分别固定安装在导电嘴活动块(7)和枪杆(5)上。

3.根据权利要求1所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述第一丝孔(51)、第二丝孔(61)和第三丝孔(74)的半径逐级减小，且其焊丝进入的一端分别设有导向口(42)，所述导向口(42)靠近焊丝进入的一端设有15°-45°的倒角，且所述倒角底部倒圆；所述导电嘴固定块(6)和导电嘴活动块(7)上相互配合的半圆凹槽(75)的槽面端部设有倒圆角(751)，所述倒圆角(751)半径为半圆凹槽(75)半径的1/5-2倍。

4.根据权利要求1所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述导电嘴固定块(6)远离第一凹槽(62)的一侧设有沿其径向设置的出渣孔(64)，所述出渣孔(64)位于第三丝孔(74)上导向口(42)靠近第二丝孔(61)的一侧，且其与所述第二丝孔(61)连通；所述枪杆(5)外壁设有关于其轴线对称设置的夹持凹槽(52)，且所述夹持凹槽(52)位于枪杆(5)中部。

5.根据权利要求1所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述焊丝盘(2)设置在焊接机器人的关节二(11)处，且其位于所述关节二(11)对应的电机反侧。

6.根据权利要求1所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述焊接机器人第四轴臂(14)上设有固定架(21)，所述焊丝盘(2)安装在固定架(21)上，且所述焊丝盘(2)上设有防退丝组件(22)。

7.根据权利要求6所述的一种焊接机器人用焊接系统，其特征在于：所述防退丝组件(22)包括对称设置在焊丝盘(2)出丝口处的防退轮(24)及支撑板(26)，所述防退轮(24)外壁设有与焊丝盘(2)上焊丝配合的过丝槽(241)，所述支撑板(26)靠近防退轮(24)的一侧设有与过丝槽(241)配合的支撑弧槽(261)，且所述过丝槽(241)的槽口宽度大于其槽底宽度；所述防退轮(24)一端设有轴承座(242)，所述焊丝盘(2)上设有导向框(23)，所述轴承座(242)沿垂直于焊丝盘(2)出丝口处焊丝行进方向滑动安装在导向框(23)内，且所述导向框(23)内设有驱动轴承座(242)滑动的微型缸(25)。