CN116000424B - 一种焊枪旋转中心变位机构及tig焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种焊枪旋转中心变位机构及TIG焊接系统，涉及金属自动化焊接领域，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构上小于焊缝曲率的理想焊接点，焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属自动化焊接领域，尤其涉及一种焊枪旋转中心变位机构及TIG焊接系统。
背景技术
平面曲线TIG焊缝的焊接要求焊枪始终处于曲线的法向方向，为了保证焊接线速度的稳定性，要求焊枪运动的旋转轴的旋转半径小于焊缝曲线的曲率半径；对于部分小曲率焊缝，比如100mm曲率，由于焊枪的结构限制无法采用通用的旋转机构实现焊枪旋转轴小于要求曲率，因此如何能够设计实现简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种焊枪旋转中心变位机构及TIG焊接系统，其实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种焊枪旋转中心变位机构，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，双连杆组件包括两组相平行的连杆单元，连杆单元的两端分别与摆杆和焊枪安装盘铰接连接，双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，焊枪机构安装在焊枪安装盘上，双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，驱动组件驱动摆杆往复摆动，其中驱动组件包括驱动电机、减速机、第一齿轮和齿扇，齿扇和第一齿轮均通过转轴与机架转动连接，驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，齿扇与第一齿轮啮合传动，摆杆通过连接部与齿扇的中部固定连接，齿扇的中心点形成物理旋转中心，焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同。
上述的驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，第一齿轮与齿扇啮合传动，齿扇通过连接部带动摆杆摆动，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。
根据上述技术方案，优选地，双向滑台组件包括两组平行的第一方向滑轨、两组第一滑台以及第二方向滑轨，第一方向滑轨与机架固定连接，第二方向滑轨与连杆单元同向固定连接，第二方向滑轨与第一方向滑轨相垂直，第一滑台布设在第一方向滑轨和第二方向滑轨之间，且分别与第一方向滑轨和第二方向滑轨滑动连接。
在双向滑台组件的导向作用下，上述的摆杆带动两组连杆单元平顺左右和前后滑动，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态。
根据上述技术方案，优选地，焊枪机构包括焊枪架、TIG焊枪以及法向直线滑移组件，焊枪架与焊枪安装盘固定连接，法向直线滑移组件包括第二滑台以及丝杠单元，TIG焊枪固定在第二滑台上，丝杠单元布设在焊枪架内，且丝杠单元驱动第二滑台前后滑动。
上述的丝杠单元驱动第二滑台前后滑动，第二滑台带动TIG焊枪前后滑动，实现高精度调节。
本发明还公开了一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，包括上述的焊枪旋转中心变位机构，还包括三维运动机构，三维运动机构从下至上依次包括横向直线运动轴、竖向直线运动轴以及纵向直线运动轴，横向直线运动轴与纵向直线运动轴的运动方向处于水平状态且相互垂直，焊枪旋转中心变位机构布设在纵向直线运动轴的尾端。
上述的横向直线运动轴带动竖向直线运动轴、纵向直线运动轴以及焊枪旋转中心变位机构整体沿横向直线运动轴的轴向调节，竖向直线运动轴带动纵向直线运动轴以及焊枪旋转中心变位机构整体上下调节，调节焊枪的高度位置，纵向直线运动轴带动焊枪旋转中心变位机构沿纵向直线运动轴的轴线调节。
根据上述技术方案，优选地，焊枪旋转中心变位机构和纵向直线运动轴之间设有旋转部件，旋转部件带动焊枪旋转中心变位机构转动。
上述的旋转部件可带动焊枪旋转中心变位机构转动，用于焊接电弧高度的手动或电动调节。
根据上述技术方案，优选地，横向直线运动轴和纵向直线运动轴均设有横梁架体以及电机组件，横梁架体的侧面设有齿条，竖向直线运动轴的下端与横梁架体滑动连接，电机组件布设在竖向直线运动轴上，电机组件驱动第二齿轮转动，第二齿轮与齿条相啮合。
上述的电机组件驱动第二齿轮转动，第二齿轮与齿条相啮合，进而在电机组件的驱动下，竖向直线运动轴可实现沿横向直线运动轴的轴向调节，而纵向直线运动轴可实现沿其轴向调节。
根据上述技术方案，优选地，纵向直线运动轴通过丝杠单元与竖向直线运动轴相连接，竖向直线运动轴驱动纵向直线运动轴上下滑动。
上述的丝杠单元高精度驱动纵向直线运动轴上下滑动。
本发明的有益效果是：本发明的驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，第一齿轮与齿扇啮合传动，齿扇通过连接部带动摆杆摆动，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构上小于焊缝曲率的理想焊接点，焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例1的等轴侧结构示意图；
图2示出了根据本发明的实施例1的俯视结构示意图；
图3示出了根据本发明的实施例1的仰视结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例2的等轴侧结构示意图；
图5示出了根据本发明的实施例2的后视结构示意图；
图6示出了根据本发明中焊枪机构的运行轨迹；
附图标记说明：
1、机架；2、驱动组件；3、摆杆；4、双连杆组件；5、双向滑台组件；6、焊枪安装盘；7、连杆单元；8、焊枪机构；9、第一方向滑轨；10、第一滑台；11、第二方向滑轨；12、驱动电机；13、减速机；14、第一齿轮；15、齿扇；16、焊枪架；17、TIG焊枪；18、法向直线滑移组件；19、第二滑台；20、丝杠单元；21、横向直线运动轴；22、竖向直线运动轴；23、纵向直线运动轴；24、横梁架体；25、电机组件；26、齿条；27、旋转部件。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，因此不能理解为对发明的限制。
实施例一
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种焊枪旋转中心变位机构，包括机架1、驱动组件2、摆杆3、双连杆组件4、双向滑台组件5以及焊枪安装盘6，其中双连杆组件4包括两组相平行的连杆单元7，而连杆单元7的两端分别与摆杆3和焊枪安装盘6铰接连接，双连杆组件4、摆杆3和焊枪安装盘6组成平行四边形结构，焊枪机构8安装在焊枪安装盘6上，双连杆组件4通过双向滑台组件5与机架1滑动连接，而双向滑台组件5包括两组平行的第一方向滑轨9、两组第一滑台10以及第二方向滑轨11，第一方向滑轨9与机架1固定连接，第二方向滑轨11与连杆单元7同向固定连接，第二方向滑轨11与第一方向滑轨9相垂直，第一滑台10布设在第一方向滑轨9和第二方向滑轨11之间，且分别与第一方向滑轨9和第二方向滑轨11滑动连接，另外驱动组件2驱动摆杆3往复摆动，驱动组件2包括驱动电机12、减速机13、第一齿轮14和齿扇15，齿扇15和第一齿轮14均通过转轴与机架1转动连接，驱动电机12通过减速机13驱动第一齿轮14转动，齿扇15与第一齿轮14啮合传动，摆杆3通过连接部与齿扇15的中部固定连接，齿扇15的中心点形成物理旋转中心，焊枪机构8的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构8的旋转半径与摆杆3的旋转半径相同，焊枪机构8包括焊枪架16、TIG焊枪17以及法向直线滑移组件18，焊枪架16与焊枪安装盘6固定连接，法向直线滑移组件18包括第二滑台19以及丝杠单元20，TIG焊枪17固定在第二滑台19上，丝杠单元20布设在焊枪架16内，且丝杠单元20驱动第二滑台19前后滑动，丝杠单元20驱动第二滑台19前后滑动，第二滑台19带动TIG焊枪17前后滑动，实现高精度调节。
工作过程：
驱动电机12通过减速机13驱动第一齿轮14转动，第一齿轮14与齿扇15啮合传动，齿扇15通过连接部带动摆杆3摆动，由于双连杆组件4、摆杆3和焊枪安装盘6组成平行四边形结构，且双连杆组件4通过双向滑台组件5与机架1滑动连接，摆杆3通过双连杆组件4带动焊枪安装盘6和焊枪机构8摆动，如图6所示，此时齿扇15的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构8的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构8的旋转半径与摆杆3的旋转半径相同，从而实现焊枪机构8的旋转中心转移到焊枪机构上小于焊缝曲率的理想焊接点，结合焊枪运动控制系统保证焊枪机构8的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。
实施例二
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明还公开了一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，不仅包括实施例1的焊枪旋转中心变位机构，还包括三维运动机构，三维运动机构从下至上依次包括横向直线运动轴21、竖向直线运动轴22以及纵向直线运动轴23，横向直线运动轴21与纵向直线运动轴23的运动方向处于水平状态且相互垂直，焊枪旋转中心变位机构布设在纵向直线运动轴23的尾端，横向直线运动轴21和纵向直线运动轴23均设有横梁架体24以及电机组件25，横梁架体24的侧面设有齿条26，竖向直线运动轴22的下端与横梁架体24滑动连接，电机组件25布设在竖向直线运动轴22上，电机组件25驱动第二齿轮转动，第二齿轮与齿条26相啮合，进而在电机组件25的驱动下，竖向直线运动轴22可实现沿横向直线运动轴21的轴向调节，而纵向直线运动轴23可实现沿其轴向调节，纵向直线运动轴23通过丝杠单元20与竖向直线运动轴22相连接，竖向直线运动轴22驱动纵向直线运动轴23上下滑动，丝杠单元20高精度驱动纵向直线运动轴23上下滑动。
上述的横向直线运动轴21带动竖向直线运动轴22、纵向直线运动轴23以及焊枪旋转中心变位机构整体沿横向直线运动轴21的轴向调节，竖向直线运动轴22带动纵向直线运动轴23以及焊枪旋转中心变位机构整体上下调节，调节焊枪的高度位置，纵向直线运动轴23带动焊枪旋转中心变位机构沿纵向直线运动轴23的轴线调节。
进一步的，焊枪旋转中心变位机构和纵向直线运动轴23之间设有旋转部件27，横向直线运动轴21、纵向直线运动轴23以及焊枪旋转中心变位机构可通过三轴联动驱动焊枪做平面运动，且保证焊枪始终处于焊缝法向方向。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种焊枪旋转中心变位机构，其特征在于，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，所述双连杆组件包括两组相平行的连杆单元，所述连杆单元的两端分别与摆杆和焊枪安装盘铰接连接，所述双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，焊枪机构安装在所述焊枪安装盘上，所述双连杆组件通过所述双向滑台组件与所述机架滑动连接，所述驱动组件驱动所述摆杆往复摆动，所述驱动组件包括驱动电机、减速机、第一齿轮和齿扇，所述齿扇和所述第一齿轮均通过转轴与所述机架转动连接，所述驱动电机通过减速机驱动所述第一齿轮转动，所述齿扇与所述第一齿轮啮合传动，所述摆杆通过连接部与所述齿扇的中部固定连接，所述齿扇的中心点形成物理旋转中心，焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同；
所述双向滑台组件包括两组平行的第一方向滑轨、两组第一滑台以及第二方向滑轨，所述第一方向滑轨与所述机架固定连接，所述第二方向滑轨与所述连杆单元同向固定连接，所述第二方向滑轨与所述第一方向滑轨相垂直，所述第一滑台布设在第一方向滑轨和第二方向滑轨之间，且分别与所述第一方向滑轨和第二方向滑轨滑动连接；
所述焊枪机构包括焊枪架、TIG焊枪以及法向直线滑移组件，所述焊枪架与焊枪安装盘固定连接，所述法向直线滑移组件包括第二滑台以及丝杠单元，所述TIG焊枪固定在所述第二滑台上，所述丝杠单元布设在所述焊枪架内，且所述丝杠单元驱动所述第二滑台前后滑动，焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，处于焊接点的法向姿态。
2.一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，其特征在于，包括权利要求1所述的焊枪旋转中心变位机构，还包括三维运动机构，所述三维运动机构从下至上依次包括横向直线运动轴、竖向直线运动轴以及纵向直线运动轴，所述横向直线运动轴与所述纵向直线运动轴的运动方向处于水平状态且相互垂直，焊枪旋转中心变位机构布设在所述纵向直线运动轴的尾端。
3.根据权利要求2所述的一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，其特征在于，所述焊枪旋转中心变位机构和纵向直线运动轴之间设有旋转部件，所述旋转部件带动所述焊枪旋转中心变位机构转动。
4.根据权利要求3所述的一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，其特征在于，所述横向直线运动轴和纵向直线运动轴均设有横梁架体以及电机组件，所述横梁架体的侧面设有齿条，所述竖向直线运动轴的下端与所述横梁架体滑动连接，所述电机组件布设在所述竖向直线运动轴上，所述电机组件驱动第二齿轮转动，所述第二齿轮与所述齿条相啮合。
5.根据权利要求4所述的一种平面曲线焊缝自动化TIG焊接系统，其特征在于，所述纵向直线运动轴通过丝杠单元与所述竖向直线运动轴相连接，所述竖向直线运动轴驱动所述纵向直线运动轴上下滑动。
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