CN115122017A - 一种自适应精密焊接机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应精密焊接机器人系统，具体涉及焊接机器人技术领域，包括传送带和焊接室以及安装在传送带侧面的支撑架，焊接室设置在传送带上，焊接室的内部设置有两组焊接机构；焊接机构中的安装盘设置在焊接室的内部，安装盘下方设置有焊接机器人主体，焊接机器人主体的底部设置有焊接盘，焊接盘与焊接机器人主体之间设置有支撑连杆组件。本发明中的加强臂杆发生位移时会带动焊接盘角度倾斜，达到对焊接头进行焊接位置调整的功能，配合上第二万向节及第二限位杆，实现对焊接盘倾斜角度进行导向以及限位的功能，保证了焊接盘多方向进行调节时的稳定性，且同步实现了工件的焊接以及传送，提高本发明在使用时的焊接生产效率。

Description

一种自适应精密焊接机器人系统

技术领域

本发明涉及焊接机器人技术领域，更具体地说，本发明涉及一种自适应精密焊接机器人系统。

背景技术

焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，用于工业自动化领域，精密焊接是指可以达到精确成形制造目的的焊接工艺，其中精密焊接适用于包括环缝自动导轨焊接在内的各种焊接场合，几乎所有的金属都可以采用精密焊接的方法进行焊接；

专利申请号201810236203.9的发明专利公开了一种精密焊接机器人，包括水平移动装置、焊接装置以及工件夹持装置，所述水平移动装置包括左右对称设置的支撑柱，所述支撑柱的上端面中部位置设置有连接所述支撑柱与上端装置的连接柱，左右对称设置的所述支撑柱相对端面之间固定设置有水平移动导轨，所述水平移动导轨上侧端面上前后对称设置有开口向上的第一滑槽，所述水平移动导轨前后侧面上设置有夹紧槽，所述水平移动导轨的下端面上设置有开口向下且前后真累排布的第二滑槽，所述水平移动导轨上设置有可左右滑动的水平移动滑台。

上述结构在对工件固定时，由第二工件夹紧液压缸及第一工件夹紧液压缸启动，进而将工件夹紧，焊接完成后将工件取下在重复上述动作，这样的操作步骤较为繁琐，再加上机器人在对工件进行焊接时需要一定的时间，这样导致该结构在使用时的生产效率降低，难以实现联动性，同时该结构在进行X、Y以及Z等多方向进行调节时比较繁琐，各个结构所受的负荷较大，很容易使得焊枪在进行焊接时出现较大的偏差。

发明内容

本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种自适应精密焊接机器人系统，旨在解决上述存在的对工件固定时，由第二工件夹紧液压缸及第一工件夹紧液压缸启动，进而将工件夹紧，之后焊接完成之后将工件取下在重复上述动作，这样的操作步骤较为繁琐，再加上机器人在对工件进行焊接时需要一定的时间，这样导致该结构在使用时的生产效率降低，难以实现联动性，同时该结构在进行X、Y以及Z等多方向进行调节时比较繁琐，各个结构所受的负荷较大，很容易使得焊枪在进行焊接时出现较大的偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自适应精密焊接机器人系统，包括传送带和焊接室以及安装在传送带侧面的支撑架，所述焊接室设置在传送带上，所述焊接室的内部设置有两组焊接机构；

所述焊接机构包括安装盘，所述安装盘设置在焊接室的内部，所述安装盘的底部设置有悬挂架，所述悬挂架的底部设置有焊接机器人主体，所述焊接机器人主体的底部设置有焊接盘，所述焊接盘的底部设置有焊接头，所述焊接盘与焊接机器人主体之间设置有支撑连杆组件；

所述传送带的顶部设置有若干个夹具框，所述传送带的一端设置有检测组件。

优选地，所述支撑连杆组件包括；

定位轴，所述定位轴设置在焊接机器人主体的底部；

第一万向节，所述第一万向节设置在定位轴的底部并与定位轴活动连接；

若干个第一限位杆，各所述第一限位杆均设置在第一万向节的底部并与第一万向节固定连接；

限位滑套，所述限位滑套固定设置在第一限位杆的底部；

需要补充的是，经过定位轴、第一万向节、第一限位杆和限位滑套等各个结构的相应配合使用，以便于第一万向节、第一限位杆和限位滑套以定位轴作为支撑点安装在焊接机器人主体的底部，同时方便第一限位杆和限位滑套经过第一万向节沿着定位轴的轴心点进行多向调节。

优选地，所述支撑连杆组件还包括；

若干个第二限位杆，各所述第二限位杆均设置在限位滑套上并与限位滑套滑动连接；

第二万向节，所述第二万向节设置在第二限位杆的底部，所述第二万向节的底部固定设置在焊接盘上；

在使用时，通过第二万向节和第二限位杆和第二万向节的相互配合使用，方便焊接盘经过第二万向节和第二限位杆在限位滑套上滑动，以便于调节焊接盘的所在位置，同时方便焊接盘经过第二万向节在第二限位杆的底部进行角度调节，以便于实现对焊接头的焊接角度进行精准调节。

优选地，所述支撑连杆组件还包括；

若干个第一安装槽，各所述第一安装槽分别沿着焊接盘的轴心点圆周分布在焊接盘的外侧；

若干个第一调节球杆，各所述第一调节球杆分别沿着焊接盘的轴心点圆周分布在第一安装槽的内壁两侧；

若干个驱动马达，各所述驱动马达分别沿着焊接机器人主体的轴心点圆周分布在焊接机器人主体上；

若干个加强拨杆，各所述加强拨杆分别固定设置在相应的驱动马达的输出端；

需要补充的是，第一安装槽用于错开第一调节球杆安装时与焊接盘的干涉，同时经过驱动马达和加强拨杆的相互配合使用，方便驱动马达启动时驱动加强拨杆旋转。

优选地，所述支撑连杆组件还包括；

若干个第二调节球杆，各所述第二调节球杆分别设置在加强拨杆的端部并与加强拨杆固定连接；

若干个加强臂杆，各所述加强臂杆以两个为一组分别设置在第二调节球杆的两侧；

若干个连接套，各所述连接套分别固定设置在加强臂杆的两端，且连接套的上开设有球槽；

其中加强臂杆底部所属的球槽与第一调节球杆活动连接，加强臂杆顶部所属的球槽与第二调节球杆活动连接；

在使用时，经过球槽与第一调节球杆和第二调节球杆的相互配合使用，方便焊接盘沿着球槽与第一调节球杆和第二调节球杆的连接处进行多向角度调节，同时通过加强臂杆、第二限位杆和第一限位杆对焊接盘的调节角度进行定位，增加焊接盘调节的稳定性。

优选地，所述检测组件包括；

两个立板，各所述立板分别设置在传送带的侧面；

PLC编程器，所述PLC编程器设置在两个所述立板其中一个的侧面；

翻转板，所述翻转板通过螺栓固定设置在两个立板的顶部；

两个机器人CCD视觉引导器，各所述机器人CCD视觉引导器均设置在翻转板的顶部，且每个机器人CCD视觉引导器的顶部均设置有摄像头；

上料台，所述上料台罩设在传送带的端部；

需要补充的是，经过PLC编程器，能够实现对本发明进行精确的操作，同时还能够经过机器人CCD视觉引导器和摄像头对工件进行拍照识别，以提高本发明在进行焊接时的精准度，便于两组焊接机构根据机器人CCD视觉引导器和摄像头所摄取的图像结果经过PLC编程器进行适当调节，提高本发明在进行焊接时的便捷性。

优选地，各所述夹具框的内壁两侧均设置有多个液压杆，多个所述液压杆的一端均设置有夹持板；

在使用时，液压杆和夹持板的相互配合使用，便于对工件进行夹持固定，提高工件在后续进行焊接时的稳定性。

优选地，所述焊接室的顶部设置有抽风机，所述抽风机的一侧设置有两个均与焊接室相连通的导管，所述焊接室上设置有两个观察门，所述焊接室的两侧且位于传送带的顶部均设置有防护卡板；

需要补充的是导管和抽风机的相互配合使用，便于将本发明在焊接时所产生的焊渣杂质进行抽取清理。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过传送带启动，带动放置有工件的夹具框发生位移，会最先经过摄像头和机器人CCD视觉引导器对工件进行拍照识别，之后由PLC编程器对两组焊接机构发生指令，以便于两组焊接机构根据机器人CCD视觉引导器和摄像头所摄取的图像结果经过PLC编程器进行适当调节，提高本发明在进行焊接时的便捷性，节约工作人员上料时间；

2、本发明当工件被拍照识别之后，会经过传送带输送至焊接机构的底部，通过驱动马达驱动加强拨杆旋转，继而使得加强拨杆上的两个加强臂杆发生位移，而加强臂杆发生位移时，会带动焊接盘通过其余的加强臂杆限位使得焊接盘得以根据加强臂杆在位移时的牵引力原因而发生角度倾斜，达到对焊接头进行焊接位置调整的功能，提高本发明在使用时的适应性；

3、本发明当焊接盘在进行倾斜的过程中，第二万向节会带动第二限位杆发生位移，并经过第二限位杆与限位滑套的滑动连接，实现对焊接盘倾斜角度进行导向以及限位的功能，提高焊接盘在进行X、Y以及Z等多方向进行调节时的稳定性，提高本发明在进行精密焊接时的精度，减少偏差；

4、本发明通过传送带持续旋转，将下个待焊接的工件传送至两组焊接机构的底部，实现对工件的焊接以及传送同步进行，提高本发明在使用时的焊接生产效率，本发明在焊接的同时，还可以经过导管和抽风机将本发明在焊接时所产生的焊渣杂质进行抽取清理；

综上所述，通过各个结构的相应配合使用，以便于两组焊接机构根据机器人CCD视觉引导器和摄像头所摄取的图像结果经过PLC编程器进行适当调节，提高本发明在进行焊接时的便捷性，节约工作人员上料时间，方便对焊接头进行焊接位置调整的功能，提高本发明在使用时的适应性，在调节的同时还能实现对焊接盘倾斜角度进行导向以及限位的功能，提高焊接盘在进行多方向进行调节时的稳定性，提高本发明在进行精密焊接时的精度，减少偏差，实现对工件的焊接以及传送同步进行，提高本发明在使用时的焊接生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构侧视图。

图3为本发明检测组件的主视图。

图4为本发明焊接室的主视图。

图5为本发明焊接机构收回时示意图。

图6为本发明焊接机构的仰视图。

图7为本发明焊接机构进行焊接时的示意图。

图8为本发明支撑连杆组件的主视图。

图9为本发明加强臂杆和连接套的主视图。

图10为本发明传送带的局部结构主视图。

图11为本发明焊接室内部结构侧视图。

附图标记为：1、传送带；2、焊接室；201、安装盘；202、悬挂架；203、焊接机器人主体；204、焊接盘；205、焊接头；3、支撑连杆组件；301、定位轴；302、第一万向节；303、第一限位杆；304、限位滑套；305、第二限位杆；306、第二万向节；307、第一安装槽；308、第一调节球杆；309、驱动马达；310、加强拨杆；313、连接套；312、加强臂杆、313、连接套；314、球槽；4、立板；401、PLC编程器；402、翻转板；403、机器人CCD视觉引导器；404、摄像头；405、上料台；5、支撑架；6、夹具框；7、液压杆；8、夹持板；9、导管；10、抽风机；11、观察门；12、防护卡板。

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。

如附图1-11所示的一种自适应精密焊接机器人系统，包括传送带1和焊接室2以及安装在传送带1侧面的支撑架5，焊接室2设置在传送带1上，焊接室2的内部设置有两组焊接机构，其中两组焊接机构的分布方式可以参阅图11；

焊接机构包括安装盘201，安装盘201设置在焊接室2的内部，安装盘201的底部设置有悬挂架202，悬挂架202的底部设置有焊接机器人主体203，焊接机器人主体203的底部设置有焊接盘204，焊接盘204的底部设置有焊接头205，焊接盘204与焊接机器人主体203之间设置有支撑连杆组件3；

传送带1的顶部设置有若干个夹具框6，传送带1的一端设置有检测组件。

参照附图8所示，支撑连杆组件3包括；

定位轴301，定位轴301设置在焊接机器人主体203的底部；

第一万向节302，第一万向节302设置在定位轴301的底部并与定位轴301活动连接；

若干个第一限位杆303，各第一限位杆303均设置在第一万向节302的底部并与第一万向节302固定连接；

限位滑套304，限位滑套304固定设置在第一限位杆303的底部；

需要补充的是，经过定位轴301、第一万向节302、第一限位杆303和限位滑套304等各个结构的相应配合使用，以便于第一万向节302、第一限位杆303和限位滑套304以定位轴301作为支撑点安装在焊接机器人主体203的底部，同时方便第一限位杆303和限位滑套304经过第一万向节302沿着定位轴301的轴心点进行多向调节。

参照附图8所示，支撑连杆组件3还包括；

若干个第二限位杆305，各第二限位杆305均设置在限位滑套304上并与限位滑套304滑动连接；

第二万向节306，第二万向节306设置在第二限位杆305的底部，第二万向节306的底部固定设置在焊接盘204上；

在使用时，通过第二万向节306和第二限位杆305和第二万向节306的相互配合使用，方便焊接盘204经过第二万向节306和第二限位杆305在限位滑套304上滑动，以便于调节焊接盘204的所在位置，同时方便焊接盘204经过第二万向节306在第二限位杆305的底部进行角度调节，以便于实现对焊接头205的焊接角度进行精准调节。

参照附图5、6、8所示，支撑连杆组件3还包括；

若干个第一安装槽307，各第一安装槽307分别沿着焊接盘204的轴心点圆周分布在焊接盘204的外侧；

若干个第一调节球杆308，各第一调节球杆308分别沿着焊接盘204的轴心点圆周分布在第一安装槽307的内壁两侧；

若干个驱动马达309，各驱动马达309分别沿着焊接机器人主体203的轴心点圆周分布在焊接机器人主体203上；

若干个加强拨杆310，各加强拨杆310分别固定设置在相应的驱动马达309的输出端；

需要补充的是，第一安装槽307用于错开第一调节球杆308安装时与焊接盘204的干涉，同时经过驱动马达309和加强拨杆310的相互配合使用，方便驱动马达309启动时驱动加强拨杆310旋转。

参照附图5、6、8所示，支撑连杆组件3还包括；

若干个第二调节球杆311，各第二调节球杆311分别设置在加强拨杆310的端部并与加强拨杆310固定连接；

若干个加强臂杆312，各加强臂杆312以两个为一组分别设置在第二调节球杆311的两侧；

若干个连接套313，各连接套313分别固定设置在加强臂杆312的两端，且连接套313的上开设有球槽314；

其中加强臂杆312底部所属的球槽314与第一调节球杆308活动连接，加强臂杆312顶部所属的球槽314与第二调节球杆311活动连接；

在使用时，经过球槽314与第一调节球杆308和第二调节球杆311的相互配合使用，方便焊接盘204沿着球槽314与第一调节球杆308和第二调节球杆311的连接处进行多向角度调节，同时通过加强臂杆312、第二限位杆305和第一限位杆303对焊接盘204的调节角度进行定位，增加焊接盘204调节的稳定性。

参照附图1、2、3所示，检测组件包括；

两个立板4，各立板4分别设置在传送带1的侧面；

PLC编程器401，PLC编程器401设置在两个立板4其中一个的侧面；

翻转板402，翻转板402通过螺栓固定设置在两个立板4的顶部；

两个机器人CCD视觉引导器403，各机器人CCD视觉引导器403均设置在翻转板402的顶部，且每个机器人CCD视觉引导器403的顶部均设置有摄像头404；

上料台405，上料台405罩设在传送带1的端部；

需要补充的是，经过PLC编程器401(PLC编程是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程），能够实现对本发明进行精确的操作，同时还能够经过机器人CCD视觉引导器403和摄像头404（其中机器人CCD视觉引导器由光学成像模块、图像传感器模块、图像处理模块、IO模块等各个电子单元组成，使用时获取图像的关键部件，摄像头和数码照相机、扫描仪等又被统称为图像传感器，它将被处理目标物体的光形象转换成被称为视频的电信号，将这个信号A/D转换并送到处理器后就可以处理、分析、识别该目标物体）对工件进行拍照识别，以提高本发明在进行焊接时的精准度，便于两组焊接机构根据机器人CCD视觉引导器403和摄像头404所摄取的图像结果经过PLC编程器401进行适当调节，提高本发明在进行焊接时的便捷性。

参照附图3、10所示，各夹具框6的内壁两侧均设置有多个液压杆7，多个液压杆7的一端均设置有夹持板8，液压杆7和夹持板8的相互配合使用，便于对工件进行夹持固定，提高工件在后续进行焊接时的稳定性。

参照附图1、2、3、4所示，焊接室2的顶部设置有抽风机10，抽风机10的一侧设置有两个均与焊接室2相连通的导管9，焊接室2上设置有两个观察门11，焊接室2的两侧且位于传送带1的顶部均设置有防护卡板12，导管9和抽风机10的相互配合使用，便于将本发明在焊接时所产生的焊渣杂质进行抽取清理。

本发明工作原理：首先工作人员将本发明安装在焊接工厂内，在对工件进行焊接时，工作人员将工件放在夹具框6内，并经过液压杆7和夹持板8对工件进行夹持固定，然后经过传送带1启动，带动放置有工件的夹具框6发生位移，会最先经过摄像头404和机器人CCD视觉引导器403对工件进行拍照识别，之后由PLC编程器401对两组焊接机构发生指令，以便于两组焊接机构根据机器人CCD视觉引导器403和摄像头404所摄取的图像结果经过PLC编程器401进行适当调节，提高本发明在进行焊接时的便捷性，节约工作人员上料时间；

而当工件被拍照识别之后，会经过传送带1输送至焊接机构的底部，通过驱动马达309驱动加强拨杆310旋转，继而使得加强拨杆310上的两个加强臂杆312发生位移，而加强臂杆312发生位移时，会带动焊接盘204通过其余的加强臂杆312限位使得焊接盘204得以根据加强臂杆312在位移时的牵引力原因而发生角度倾斜，达到对焊接头205进行焊接位置调整的功能；

并且当焊接盘204在进行倾斜的过程中，第二万向节306会带动第二限位杆305发生位移，并经过第二限位杆305与限位滑套304的滑动连接，实现对焊接盘204倾斜角度进行导向以及限位的功能，提高焊接盘204在进行X、Y以及Z等多方向进行调节时的稳定性，提高本发明在进行精密焊接时的精度；

当工件焊接完成之后，经过传送带1再次旋转，将下个待焊接的工件传送至两组焊接机构的底部，实现对工件的焊接以及传送同步进行，提高本发明在使用时的焊接生产效率，本发明在焊接的同时，还可以经过导管9和抽风机10将本发明在焊接时所产生的焊渣杂质进行抽取清理。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：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，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 (5)

1.一种自适应精密焊接机器人系统，包括传送带（1）和焊接室（2）以及安装在传送带（1）侧面的支撑架（5），其特征在于：所述焊接室（2）设置在传送带（1）上，所述焊接室（2）的内部设置有两组焊接机构；

所述焊接机构包括安装盘（201），所述安装盘（201）设置在焊接室（2）的内部，所述安装盘（201）的底部设置有悬挂架（202），所述悬挂架（202）的底部设置有焊接机器人主体（203），所述焊接机器人主体（203）的底部设置有焊接盘（204），所述焊接盘（204）的底部设置有焊接头（205），所述焊接盘（204）与焊接机器人主体（203）之间设置有支撑连杆组件（3）；

所述传送带（1）的顶部设置有若干个夹具框（6），所述传送带（1）的一端设置有检测组件；

其中所述支撑连杆组件（3）包括：

所述定位轴（301）设置在焊接机器人主体（203）的底部；

所述第一万向节（302）设置在定位轴（301）的底部并与定位轴（301）活动连接，若干个所述第一限位杆（303）均设置在第一万向节（302）的底部并与第一万向节（302）固定连接，所述限位滑套（304）固定设置在第一限位杆（303）的底部；

若干个第二限位杆（305），各所述第二限位杆（305）均设置在限位滑套（304）上并与限位滑套（304）滑动连接；

第二万向节（306），所述第二万向节（306）设置在第二限位杆（305）的底部，所述第二万向节（306）的底部固定设置在焊接盘（204）上；

若干个所述第一安装槽（307）分别沿着焊接盘（204）的轴心点圆周分布在焊接盘（204）的外侧，若干个所述第一调节球杆（308）分别沿着焊接盘（204）的轴心点圆周分布在第一安装槽（307）的内壁两侧，各所述驱动马达（309）分别沿着焊接机器人主体（203）的轴心点圆周分布在焊接机器人主体（203）上，各所述加强拨杆（310）分别固定设置在相应的驱动马达（309）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种自适应精密焊接机器人系统，其特征在于：所述支撑连杆组件（3）还包括；

若干个第二调节球杆（311），各所述第二调节球杆（311）分别设置在加强拨杆（310）的端部并与加强拨杆（310）固定连接；

若干个加强臂杆（312），各所述加强臂杆（312）以两个为一组分别设置在第二调节球杆（311）的两侧；

若干个连接套（313），各所述连接套（313）分别固定设置在加强臂杆（312）的两端，且连接套（313）的上开设有球槽（314）；

其中加强臂杆（312）底部所属的球槽（314）与第一调节球杆（308）活动连接，加强臂杆（312）顶部所属的球槽（314）与第二调节球杆（311）活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种自适应精密焊接机器人系统，其特征在于：所述检测组件包括；

两个立板（4），各所述立板（4）分别设置在传送带（1）的侧面；

PLC编程器（401），所述PLC编程器（401）设置在两个所述立板（4）其中一个的侧面；

翻转板（402），所述翻转板（402）通过螺栓固定设置在两个立板（4）的顶部；

两个机器人CCD视觉引导器（403），各所述机器人CCD视觉引导器（403）均设置在翻转板（402）的顶部，且每个机器人CCD视觉引导器（403）的顶部均设置有摄像头（404）；

上料台（405），所述上料台（405）罩设在传送带（1）的端部。

4.根据权利要求1所述的一种自适应精密焊接机器人系统，其特征在于：各所述夹具框（6）的内壁两侧均设置有多个液压杆（7），多个所述液压杆（7）的一端均设置有夹持板（8）。

5.根据权利要求1所述的一种自适应精密焊接机器人系统，其特征在于：所述焊接室（2）的顶部设置有抽风机（10），所述抽风机（10）的一侧设置有两个均与焊接室（2）相连通的导管（9），所述焊接室（2）上设置有两个观察门（11），所述焊接室（2）的两侧且位于传送带（1）的顶部均设置有防护卡板（12）。

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