CN115740710A - 一种自动翻越波形的焊接机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动翻越波形的焊接机器人，底板的一侧设有导轨支撑座和导轨，导轨上设有可移动的焊接小车，焊接小车上设有焊枪；焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件；旋转部件上设有测距式光电传感器，用以检测材料曲面变化，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，调整部件上设有第二个互相配合的接触式位移传感器。使用时，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动，可以实现焊接机器人自动翻越各种波形，适合不同形状波纹板之间的有效焊接，提高焊接质量和效率。

Description

一种自动翻越波形的焊接机器人及其使用方法

技术领域

本发明涉及自动化焊接的技术领域，具体地说是一种自动翻越波形的接机器人及其使用方法，尤其涉及一种自动翻越波形的等离子焊接机器人及其实施方法。

背景技术

MARK Ⅲ型LNG船的围护系统中容纳液化天然气的液货舱的主屏蔽层由304L 低温不锈钢制造，经过冲压加工成纵横交叉的2种大小波纹的褶皱板，波纹板与波纹板间通过压肩处理，以通过搭接的形式进行钨极氩弧焊焊接。由于船体巨大，需要焊接的波纹板较多，且焊接工况多变，焊接过程中难以操控，采用人工焊接的方式效率较低，焊接质量难以保证，焊接环境恶劣，工人有一定的安全风险。

目前使用的焊接机自动化程度不高，难以快速检测焊接机与焊缝之间的距离，会造成焊接质量比较差，焊接时难以提醒工作人员及时操作和调整焊枪角度和位置的问题，容易造成操控失误，带来一定的安全隐患。

因此需要研发一款自动化焊接设备，该设备能适应焊接波纹形状，具有较高的结构精度，满足各种位置工况且轻便易携的焊接机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的自动翻越波形的焊接机器人及其使用方法，通过结构的改进，可以实现自动焊接波纹形状的不锈钢板，通过焊接机器人自动翻越波形来实现波纹板搭接焊缝的焊接，操作简单，降低人工干预。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自动翻越波形的焊接机器人，包括底板、轨道，其特征在于：底板的一侧设有导轨支撑座和导轨，导轨上设有可移动的焊接小车，焊接小车上设有焊枪；焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件；旋转部件上设有测距式光电传感器，用以检测材料曲面变化，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动。

优选的，焊接小车内的一侧设有小车X向运动部件100，另一侧设有焊枪Z向运动部件200和焊枪旋转部件300，焊枪旋转部件300上连接有焊枪调整部件，焊枪调整部件包括焊枪Y向调整部件400和焊枪Z向调整部件500，焊枪Z向调整部件上连接有焊枪夹持装置600。

进一步，X向运动部件100包括X向运动电机171，X向运动电机171设有向下延伸的输出轴，输出轴上连接有齿轮172，导轨上设有与齿轮向配合的齿条71，焊接小车的底部设有与导轨相配合的导向轮组件110。

进一步，Z向运动部件200包括Z向运动丝杠271和用以驱动Z向运动丝杠271的Z向运动电机272，Z向运动丝杠271通过Z向运动同步带轮与Z向运动同步带273相配合，Y向运动同步带上连接有Z向运动滑轨滑块274。

更进一步，焊枪旋转部件300包括焊枪旋转电机372和焊枪旋转电机372驱动的连杆机构，连杆机构由上、下部两个T型板310、312和两个平行设置的竖长板312连接而成，上、下部两个T型板拼合成一体，竖长板的两端和中部分别通过转轴与上、下部T型板形成可转动连接，竖长板的尾端分别与与旋转连接板313相连，并连接焊接机器人机头部分。

一种自动翻越波形的焊接机器人的使用方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：a、焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的相对值，来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动；b、采用第一、第二接触式位移传感器，实时反馈焊枪导电嘴与波纹板搭接焊缝的高度距离，及时通过焊枪Z向调整部件调节焊枪高度，实现焊缝高度实时跟踪；c、焊枪旋转部件的转动，实现在焊枪火力点位置不变的情况下改变焊枪角度，满足焊接质量。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本发明所述的改进方案，焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件；焊枪夹持装置和调整部件上分别设有第一、第二两个互相配合的接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行起点识别和翻越波浪线移动，可以实现焊接机器人自动翻越各种波形，适合不同形状波纹板之间的有效焊接，提高焊接质量和效率；

2、本发明的技术方案的中，旋转部件上设有测距式光电传感器，用以检测材料曲面变化，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，通过传感器及时反馈，实时补偿调整焊枪的角度和位置，提高焊接机的自动化程度，提高焊接质量和工作效率；

3、本发明的结构中，焊枪旋转部件300包括焊枪旋转电机372和焊枪旋转电机372驱动的连杆机构，连杆机构由上、下部两个T型板310、312和两个平行设置的竖长板312连接而成，上、下部两个T型板拼合成一体，竖长板的两端和中部分别通过转轴与上、下部T型板形成可转动连接，通过连杆机构形成一个虚拟的旋转轴，实现焊枪绕经过火力点的Y轴转动，做到可以随时调整焊枪角度而火力点位置保持不变，简化控制程序，提升焊接质量，满足各种复杂波形的焊接；

4、本发明结构布局合理，易于操控，焊接自动化程度高，焊接质量稳定可靠，便于推广和利用。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明的焊接小车机头部分结构示意图。

图3为本发明的焊接小车的背部结构示意图。

图4为本发明的焊接小车内部结构示意图。

图5为本发明的焊接小车又一内部结构示意图。

图6为本发明一实施例中焊接小车的使用状态参考图。

图7为本发明连杆机构的结构示意图。

图8为本发明Y向调整部件的结构示意图。

图9为本发明Z向调整部件的结构示意图。

图10为本发明激光检测方法示意图。

图11为本发明的第一、第二接触式位移传感器判断进入波纹段的工作示意图。

图12为本发明的导轨支撑座示意图。

图13为本发明连杆机构的分散结构示意图。

附图标记：

1-导轨支撑座；2-焊接小车；3-焊枪；4-焊枪线缆固定支架；5-导轨，6-底板；7-齿条；11-限位块；12-超程检测块；

31-第一接触式位移传感器；32-第二接触式位移传感器；33-接触式位移传感器标定块；

111-X向导轮快速拆卸组件；112-X向齿轮快速脱离部件；

100-X向运动部件；200-Z向运动部件；300-焊枪旋转部件；400-Y向调整部件；500-Z向调整部件；600-焊枪夹持部件；

110-导向轮组件；171- X向运动电机；172-齿轮；173-X向超程传感器；

271- Z向运动丝杠；272- Z向运动电机；273- Z向运动同步带；274- Z向运动滑轨滑块；275- Z向超程传感器；

310-上部T型块；311-竖长板；312-下部T型板；313-旋转连接板；314-旋转标定块；316-横梁部；317-竖杆部、318转接件；

3161前板；3162后板；3163横档板；

371-测距式光电传感器；372-焊枪旋转电机；373-焊枪谐波减速机；374-角度传感器；375-标定块安装槽；376-Y方向接触式位移传感器调节组件；377-Y方向焊枪调节组件；

471-Y向丝杠；472-Y向运动电机；473-Y向同步带；474-Y向滑轨滑块；475-Y向超程传感器；

571-Z向调整丝杠；572-Z向调整电机；573-Z向调整同步带；574-Z向调整滑轨滑块；575-Z向超程传感器；。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明提供了一种自动翻越波形的焊接机器人，具体参见图1，其与现有技术的区别在于：包括底板5，底板的一侧设有导轨支撑座1，导轨支撑座上设有与导轨配合的、可在导轨上进行往复移动的焊接小车2，焊接小车上设有焊枪3；焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件，通过运动部件、旋转部件和调整中部件的综合作用，来对焊枪的位置和角度进行有效调整，使得焊枪保持正确的工作姿势，确保焊接的质量。具体说，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动。

运动部件共有5个方向，分别对应沿轨道移动的小车X向、焊枪垂直运动Z向和焊枪旋转轴R轴的旋转方向，焊枪水平调节方向Y向和焊枪垂直调节Z向。

焊枪旋转方向R轴的可旋转角度为±62度，焊枪直线运动Z向的运动范围为0-82mm，焊枪旋转部件上设有测距式光电传感器，用以检测材料曲面变化，可以来确定是否进入波形面。焊枪Y向调整部件和焊枪Z向调整部件在Y方向和Z方向的行程距离为22mm，满足不同弧度的波纹翻越。焊枪夹持装置上设有两个线性可变差动变压器作为接触式位移传感器，通过电磁耦合原理的方式测量出传感器底端极微小的变化量，其寿命大于1000万次，线性0.8%FS±5000μm，分辨率达到1um。其中第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，与焊枪的钨电极棒中心在X方向上位于同一水平线。调整部件上设有与第一接触式位移传感器配合的第二接触式位移传感器，第二接触式位移传感器安装于第一接触式位移传感器的X方向前方，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动。波纹板一般可分为大小两种波纹，起始处都是与直线相切的半径约为7.2mm的圆弧，在波纹起始处的高度变化非常微弱，为了提高检测精度，设计两个接触式位移传感器相对距离尽量小。本发明选用相对间距2mm布置两个接触式位移传感器，当两个接触式位移传感器相对高度变化达到285um时，判断进入波纹段（参见图11），开始焊枪旋转方向R轴的角度旋转。因为两种类型大小波纹板的波纹起始段相同，无法判断后续波纹类型和高度。在旋转机构上安装非接触式传感器，在枪头前方一定距离出，利用角度和高度判断后续波纹类型。本专利选用一个测距式光电传感器371，其检测距离为25-100mm，段差为1mm，显示分辨率为0.2mm，切换式响应时间采用500us。测距式光电传感器布置在第一接触式传感器前方15mm处，当接触式位移传感器识别波纹起始段时，理论大波纹和小波纹的垂直高度差为4.1mm。考虑到加工误差和检测误差，选用平均值方法进行判断，检测距离大于中间值则判定为大波纹、反之判定小波纹，具体参见图10。

实施中，本发明通过机器人带动焊枪达到焊接所需要的各种姿态，实现船体内部各种工况下的波纹板自动焊接。通过自主开发的连杆旋转结构，实现在焊枪火力点位置不变的情况下改变焊枪角度，满足焊接质量；通过接触式传感器测量出的相对值，准确控制进入波纹时间，保证焊接质量的稳定性；等离子焊接一般焊枪高度在2mm左右，波纹板焊接对焊接弧长（即焊枪高度）要求苛刻，本专利采用接触式高精度位移传感器，实时反馈焊枪导电嘴与波纹板搭接焊缝的高度距离，运动控制系统接收到后通过焊枪Z向调整部件调节焊枪高度，实现焊缝高度实时跟踪。控制系统采用周期同步位置（CSP）控制模式，同步周期1ms。每周期内读取接触传感器距离检测值d1与人工实时干预设定值d2，和电机当前实时位置p1，通过触传感器距离检测值与人工实干预设定值的差值，再加上电机当前位置计算得到下个周期的电机目标位置，发送给电机目标位置P。即：P=（d1-d2）+p1。伺服电机内部设置PID控制参数，调节电机实时跟踪性能稳定，匹配控制周期。通过接触式传感器测量焊枪与板件、焊缝的距离，在板件有局部形变时，控制系统做出对应调整，同时可以进行无线遥控人工干预，修改弧长跟踪的设定值，控制枪头保持高或者低的姿态运行。保证焊接过程中第一位移传感器的变化范围在±100um以内，即表示焊枪与波纹板的距离保持在±0.1mm以内，满足波纹板等离子焊接的工艺要求；整体结构轻便，其重量约14kg，便于搬运。

实施例1

一种自动翻越波形的焊接机器人，如图1所示，包括底板5，底板的一侧设有单独设置的导轨支撑座1，具体参见图12。导轨支撑座上设有与导轨配合的可沿着导轨进行往复移动的焊接小车2，焊接小车上设有焊枪3；焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪通过焊枪夹持装置与焊接小车进行连接，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件，通过这些位移和旋转机构使得焊枪可以进行多角度的旋转和多个方向上的位移；旋转部件上设有测距式光电传感器371，用以检测材料曲面变化，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动。

具体来说，焊接小车内的一侧设有小车X向运动部件100，另一侧设有焊枪Z向运动部件200和焊枪旋转部件300，焊枪旋转部件300上连接有焊枪调整部件，具体参见图4。焊枪调整部件包括焊枪Y向调整部件400和设在焊枪Y向调整部件一侧的焊枪Z向调整部件500，焊枪Z向调整部件的末端连接有焊枪夹持装置600，具体参见图8.X向运动部件100包括X向运动电机171，X向运动电机171设有向下延伸的输出轴，输出轴上连接有齿轮172，输出轴带动齿轮转动，导轨上设有与齿轮相配合的齿条7，焊接小车的底部设有与导轨相配合的导向轮组件110，导向轮组件110对称设置在齿轮的两侧，每侧设有6个导向轮，导向轮设置在导轨上，导轨的底部设有斜切面，斜切面与水平面之间的夹角为30-42度，使得导向轮与轨道形成更好的配合，保证焊接小车在导轨上运动时只有X向平移一个自由度。具体参见图11。焊接小车的底部导向轮组件110通过X向导轮快速拆卸组件111与导轨形成可拆卸连接，齿轮172通过X向齿轮快速脱离部件112与齿条形成可插拔连接，173-X向超程传感器可感应到齿条7旁安装的12-超程检测块，实现焊接机器人X方向软限位，具体参见图3。

优选的，Z向运动部件200包括Z向运动丝杠271和用以驱动Z向运动丝杠271的Z向运动电机272，Z向运动丝杠271通过Z向运动同步带轮与Z向运动同步带273相配合，Y向运动同步带上连接有Z向运动滑轨滑块274，如图5所示。

进一步，如图7所示，焊枪旋转部件300包括焊枪旋转电机372和焊枪旋转电机372驱动的连杆机构，连杆机构由上、下部两个T型板310、312和两个平行设置的竖长板311连接而成，竖长板的两端和中部分别通过转轴与上、下部T型板形成可转动连接，竖长板的尾端分别与旋转连接板313相连，并连接焊接机器人机头部分。

具体来说，T型板由横梁部316和竖杆部317连接而成，横梁部的两端通过转接件318与两块竖长板形成可转动连接，竖杆部的一端与横梁部固定连接，另一端通过转轴与连接板形成可转动连接。横梁部包括前、后板3161、312，前、后板的中部通过横档板3163进行连接，使得横梁部形成一个H型的双板体结构，前、后板体的两端分别设有与竖长板配合的转轴孔，转轴孔内设有转接件，转接件为推力轴承（具体参见图13）。这里的H型双板体结构，使得横梁部与竖长板之间的连接更为牢固，不易松动，同时，使用推力轴承，将滑动摩擦改变为滚动摩擦，尤其可以采用交叉滚子轴承，同时配合H型双板体结构，可对双连杆结构进行转动限位，使得双连杆可围绕焊枪火力点旋转中心线转动的角度范围为±62度。

如图8所示，Y向调整部件400包括Y向丝杠471和用以驱动Y向丝杠471的Y向运动电机472，Y向丝杠471通过Y向同步带轮与Y向同步带473相配合，Y向同步带上连接有Y向滑轨滑块474，在Y向丝杠471的两端分别安装两个Y向超程传感器475。

如图9所示，焊枪Z向调整部件500包括Z向调整丝杠571和用以驱动Z向调整丝杠571的Z向调整电机572，Z向调整丝杠571通过Z向调整同步带轮与Z向调整同步带573相配合，Z向调整同步带上连接有Z向调整滑轨滑块574，在Z向丝杠571的两端分别安装两个Z向超程传感器575。Y向调整部件400、Z向调整部件500与焊枪夹持装置600之间通过一组对应设置的大、小支板进行连接，小支板的上方设有Y向调整部件400，下方设有焊枪夹持装置600，大支板的上方设有Z向调整部件500，大支板呈L型，大支板的底部设有标定安装槽，标定安装槽内设有标定块，小支板的两端分别设有与标定块配合的Y方向焊枪调节组件377和Y方向接触式位移传感器调节组件376。

因为焊接过程中实时跟踪弧长，故机头的两个调整部件以Z向实时调节为主，Y向调整部件400安装于Z向调整部件500上，随Z向调整滑轨滑块一起运动。同时底部标定块安装槽375中安装标定块，通过在Y方向接触式位移传感器调节组件376和Y方向焊枪调节组件377配合来标定焊枪火力点中心和2个接触式位移传感器的位置，保证接触式传感器和焊枪的X方向前后距离并确保焊枪火力点中心对应设计的理论旋转中心。Y方向焊枪调节组件377通过上方Y向调整部件400底部和下方焊枪夹持部件600的顶部组合成一个丝杠滑块的结构，在下方焊枪夹持部件600的顶部有一半螺纹，同时螺柱中间与上方Y向调整部件400底部安装有键槽结构保证结构稳定，人工左右旋转螺纹孔内的螺栓可以实现下方和Y方向焊枪调节组件的Y方向前后移动。Y方向接触式位移传感器调节组件376也是通过这种原理，实现第一接触式位移传感器31和第二接触式位移传感器32在Y方向的标定。

更进一步，导轨1的两端分别设有尼龙限位块11，导轨的一端设有被检测块12，焊接小车上设有与被检测块12相配合的接近开关173。

实施例2

本发明提供一种自动翻越波形的等离子焊接机器人，包括导轨支撑座1、焊接小车2、焊枪3及导轨5；导轨5上端固定安装有齿条7，焊接小车安装在导轨5上；焊接小车内部右侧安装有驱动小车沿X向运动部件100、左侧安装有驱动焊枪Z向运动部件200以及驱动焊枪旋转的焊枪旋转部件300；焊枪旋转部件上连接有焊枪Y向调整部件400；焊枪Y向调整部件左侧连接有焊枪Z向调整部件500；焊枪Z向调整部件上连接有焊枪夹持装置600。旋转部件上设置有测距式光电传感器371，提前检测板材曲面变化判断波纹种类并通过信号传递控制灯光闪烁提示操作工小车即将进入波纹区域焊接；焊枪夹持机构上设置有第一接触式位移传感器31，用于检测焊枪与焊缝的距离，有效保证了焊接质量；焊枪调整机构的固定支架上设置有与第一接触式位移传感器配合的第二接触式位移传感器32，将其中第一接触式位移传感器31作为基准高度，用来和另一个第二接触式位移传感器32的高度值做对比，当两个传感器检测有高度差时，开始走翻越波浪形的轨迹。

作为本发明优选的，机箱右端内壁固定安装有驱动小车X向运动的X向运动电机171，所述电机的输出轴贯穿机箱下端延伸至机箱的下方，所述电机的输出轴下端固定安装有齿轮172，所述齿轮与导轨上的齿条7相适配，为焊接小车X轴运动提供动力；焊接小车上安装有导向轮组件110，与导轨5配合，以保证焊接小车在导轨上只有X向平移一个自由度。

作为本发明优选的，导轨5两端设置有尼龙限位块11，防止焊接小车超程从导轨掉落；导轨一端设置有超程检测块12，焊接小车底部有X方向超程传感器173，当焊接小车到达导轨端部时，涡电流接近传感器传递信号给PLC，电机停止转动，小车不再行走，与尼龙限位块11配合防止焊接小车超程掉落。

作为本发明优选的，焊接小车背面有X向导轮快速拆卸组件111，通过拧松螺纹可以使导向轮脱离导轨，X向运动电机171及齿轮部件可通过拔出X向齿轮快速脱离部件112后整体旋转以脱离导轨上的齿条，来实现焊接小车在导轨上的快速拆卸和安装。

作为本发明优选的，焊接小车内部设置有竖直的Z向运动丝杠271，用Z向运动电机272提供动力，通过同步带轮和Z向运动同步带273传动，用Z向运动滑轨滑块274作为精导向，同时滑块前端安装T型板侧面安装Z方向超程传感器275作为软限位，实现焊枪Z向运动。

作为本发明优选的，焊接小车内部设置连杆机构，用焊枪旋转电机372提供动力，通过连杆传动，形成一个虚拟的旋转轴，实现焊枪绕经过火力点的Y轴转动，做到可以随时调整焊枪角度而火力点位置保持不变，简化控制程序，提升焊接质量，满足各种复杂波形的焊接。

作为本发明优选的，使用巧妙的连杆机构实现运动的复制，具体为使用两个T型板和两个竖长型的连接板组成两个平行四边形结构，上部T型板310一端与旋转电机371相连，使用直流无刷电机驱动，通过皮带轮传动控制上部T型板310，实现双连杆的旋转运动，另一端分别与两个竖长板311相连，传动力矩，两个竖长板中部分别再与下部T型板312连接，限制自由度并保持结构稳定，两个竖长板尾部分别与旋转连接板313连接，将力矩传递到机头上，实现上部T型板旋转运动的复制，完成焊枪绕虚拟旋转点的转动。通过旋转结构对理论旋转中心的标定和虚拟旋转轴对旋转中心偏移的设计，保证旋转机构带动焊枪旋转时焊枪火力点位置始终保持不变。同时，驱动电机输出端采用行星减速机和谐波减速机配合实现往复零齿隙，配合安装在输出端齿轮啮合的角度传感器，实时精确定位旋转机构的角度，保证不同曲率达到焊接要求的角度，获得更高的焊接质量。

作为本发明优选的，焊枪沿转轴R轴驱动电机输出端采用行星减速机和谐波减速机373配合实现往复零齿隙，配合安装在输出端齿轮啮合的角度传感器374，实时精确定位旋转机构的角度，保证不同曲率达到焊接要求的角度，获得更高的焊接质量。

作为本发明优选的，焊枪沿转轴R轴旋转结构上设置有Y向丝杠471，用Y向运动电机472提供动力，通过同步带轮和Y向同步带473传动，用Y向滑轨滑块474作为精导向，Y向超程传感器475作为软限位，实现焊枪Y向调整。

作为本发明优选的，焊接小车Y向调整结构框架上设置有Z向调整丝杠571，用Z向调整电机572提供动力，通过同步带轮和Z向调整同步带573传动，用滑轨滑块574作为精导向，Z向超程传感器575作为软限位，实现焊枪垂直调节Z向的调整。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种自动翻越波形的焊接机器人，包括底板，其特征在于：底板的一侧设有导轨支撑座和导轨，导轨上设有可移动的焊接小车，焊接小车上设有焊枪；焊接小车上设有焊枪位移和旋转机构，焊枪位移和旋转机构的末端设有焊枪夹持装置，焊枪位移和旋转机构包括运动部件、旋转部件和调整部件；旋转部件上设有测距式光电传感器，用以检测材料曲面变化，焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，用以检测焊枪与焊缝的距离，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的高度差值来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动。

2.根据权利要求1所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：焊接小车内的一侧设有小车X向运动部件（100），另一侧设有焊枪Z向运动部件（200）和焊枪旋转部件（300），焊枪旋转部件（300）上连接有焊枪调整部件，焊枪调整部件包括焊枪Y向调整部件（400）和焊枪Z向调整部件（500），焊枪Z向调整部件上连接有焊枪夹持装置（600）。

3.根据权利要求2所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：X向运动部件（100）包括X向运动电机（171），X向运动电机（171）设有向下延伸的输出轴，输出轴上连接有齿轮（172），导轨5上设有与齿轮相配合的齿条（7），焊接小车的底部设有与导轨向配合的导向轮组件（110）。

4.根据权利要求2所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：Z向运动部件（200）包括Z向运动丝杠（271）和用以驱动Z向运动丝杠（271）的Z向运动电机（272），Z向运动丝杠（271）通过Z向运动同步带轮与Z向运动同步带（273）相配合，Y向运动同步带上连接有Z向运动滑轨滑块（274）。

5.根据权利要求2所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：焊枪旋转部件（300）包括焊枪旋转电机（372）和焊枪旋转电机（372）驱动的连杆机构，连杆机构由上、下部两个T型板（310、312）和两个平行设置的竖长板（312）连接而成，两块竖长板的两端和中部分别通过转轴与上、下部T型板形成可转动连接，两块竖长板的尾端分别与旋转连接块（313）相连，并连接焊接机器人机头部分。

6.根据权利要求2所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：Y向调整部件（400）包括Y向丝杠（471）和用以驱动Y向丝杠（471）的Y向运动电机（472），Y向丝杠（471）通过Y向同步带轮与Y向同步带（473）相配合，Y向同步带上连接有Y向滑轨滑块（474）。

7.根据权利要求2所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：焊枪Z向调整部件（500）包括Z向调整丝杠（571）和用以驱动Z向调整丝杠（571）的Z向调整电机（572），Z向调整丝杠（571）通过Z向调整同步带轮与Z向调整同步带（573）相配合，Z向调整同步带上连接有Z向调整滑轨滑块（574）；Y向调整部件（400）、Z向调整部件（500）与焊枪夹持装置（600）之间通过一组对应设置的大、小支板进行连接，小支板的上方设有Y向调整部件（400），下方设有焊枪夹持装置（600），大支板的上方设有Z向调整部件（500），大支板呈L型，大支板的底部设有标定安装槽，标定安装槽内设有标定块，小支板的两端分别设有与标定块配合的Y方向焊枪调节组件（377）和Y方向接触式位移传感器调节组件（376）。

8.根据权利要求1所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：导轨（5）的两端分别设有尼龙限位块（11），导轨的一端设有被检测块（12），焊接小车上设有与被检测块（12）相配合的接近开关（173）。

9.根据权利要求3所述的一种自动翻越波形的焊接机器人，其特征在于：焊接小车的底部导向轮组件（110）通过X向导轮快速拆卸组件（111）与导轨形成可拆卸连接，齿轮（172）通过X向齿轮快速脱离部件（112）与齿条形成可插拔连接。

10.根据权利要求1所述的一种自动翻越波形的焊接机器人的使用方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：a、焊枪夹持装置上设有第一接触式位移传感器，调整部件上设有与第一接触式位移传感器相配合的第二接触式位移传感器，通过第一、第二接触式位移传感器的相对值，来控制焊接机器人进行翻越波浪线移动；b、采用第一、第二接触式位移传感器，实时反馈焊枪导电嘴与波纹板搭接焊缝的高度距离，及时通过焊枪Z向调整部件调节焊枪高度，实现焊缝高度实时跟踪；c、焊枪旋转部件的转动，实现在焊枪火力点位置不变的情况下改变焊枪角度，满足焊接质量。

11.根据权利要求10所述的一种自动翻越波形的焊接机器人的使用方法，其特征在于：b步骤中，采用同步周期为1ms的周期同步位置控制方式，来进行实时反馈，每周期内读取第一、第二接触式传感器距离检测值d1与人工实时干预设定值d2，和电机当前实时位置p1，通过第一、第二接触式传感器距离检测值与人工实干预设定值的差值，再加上电机当前位置计算得到下个周期的电机目标位置，发送给电机目标位置P，即：P=（d1-d2）+p1，来保证焊接过程中第一位移传感器的变化范围在±100um以内，满足波纹板等离子焊接的工艺要求。

12.根据权利要求10所述的一种自动翻越波形的焊接机器人的使用方法，其特征在于：a步骤中，第一、第二接触式位移传感器间距2mm进行上、下布置，当两个接触式位移传感器相对高度变化达到285um时，判断进入波纹段，开始焊枪沿转轴进行旋转。

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