CN116604241B - 一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接机器人领域，提供了一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法。焊接机器人，包括行走底盘、安装架体、焊丝盘，安装架体连接于行走底盘，焊丝盘转动连接于安装架体；行走底盘设置有驱动轮和电池模组，行走底盘的前端或/和侧面设置有导电柱，安装架体包括纵向滑轨和横向滑轨，纵向滑轨的底部连接于行走底盘，横向滑轨的一侧连接有焊枪装置，焊枪装置的一侧连接有焊丝进给装置。本发明所提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法，焊接机器人可自动充电以自动连续工作，焊接机器人可以用于常规焊接作业，也可以用于恶劣、危险、狭窄空间环境的焊接作业，其无需人工推运，应用效果佳。

Description

一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法

技术领域

本发明属于焊接机器人领域，尤其涉及一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法。

背景技术

目前的焊接机器人，其大多采用大多使用固定的多轴焊接机器人。另一方面，在无法应用大型的多轴焊接机器人的现场焊接作业中，也有采用可移动型焊接机器人，可移动型焊接机器人一般通过无自动行走系统，需人工推运至焊接工位进行焊接操作，使用效果欠佳。

发明内容

本发明的目的在于至少克服上述现有技术的不足之一，提供了一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法，焊接机器人无需人工推运，使用效果佳。

本发明的技术方案是：一种能够自动连续工作的焊接机器人，包括行走底盘、安装架体、用于安装焊丝卷的焊丝盘，所述安装架体连接于所述行走底盘，所述焊丝盘转动连接于所述安装架体；所述行走底盘设置有驱动轮和电池模组，所述行走底盘的前端或/和侧面设置有用于与供电插座对接的导电柱，所述安装架体包括纵向滑轨和横向滑轨，所述纵向滑轨的底部连接于所述行走底盘，所述横向滑轨滑动连接于所述纵向滑轨，且所述横向滑轨连接有第一驱动部件，所述横向滑轨的一侧连接有焊枪装置，所述焊枪装置的一侧连接有焊丝进给装置。

具体地，所述行走底盘设置有供电插座。

具体地，各所述驱动轮均设置有独立的轮毂电机。

具体地，所述焊枪装置通过摆动座连接于所述横向滑轨的一侧，所述摆动座连接用于控制摆动角度的舵机装置。

具体地，所述行走底盘设置有至少两个可分别夹于轨道的电动卡夹装置。

具体地，所述安装架体和所述行走底盘设置成像装置，所述成像装置连接有无线模块。

具体地，所述电池模组设置于电池壳体内，且所述电池壳体内具有液冷部件。

具体地，所述纵向滑轨的顶部设置有升降式的支撑顶杆。

具体地，所述纵向滑轨的底部通过电动转盘连接于所述行走底盘。

本发明还提供了一种焊接机器人的控制方法，采用上述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，包括以下步骤：

所述行走底盘移动至充电座处，所述焊接机器人的导电柱插接于充电座，所述充电座向电池模组进行充电；

所述行走底盘移动至焊接工位处，焊丝进给装置将焊丝向前输送，焊枪装置对焊缝进行焊接。

本发明所提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人及控制方法,焊枪装置和焊丝进给装置可由电池模组供电，焊接机器人可自动充电以自动连续工作，所述行走底盘可移动至焊接工位处，焊丝进给装置将焊丝向前输送，焊枪装置对焊缝进行焊接。焊接机器人可自动充电以自动连续工作，焊接机器人可以用于常规焊接作业，也可以用于恶劣、危险、狭窄空间环境的焊接作业，其无需人工推运，应用效果佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人的平面示意图；

图2是本发明实施例提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人中行走底盘和安装架体、焊丝盘的立体示意图。

图3是本发明实施例提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人中焊丝进给装置的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人中焊丝进给装置的平面示意图。

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，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种能够自动连续工作的焊接机器人，包括行走底盘10、安装架体20、用于安装焊丝卷的焊丝盘30，所述安装架体20连接于所述行走底盘10，所述焊丝盘30转动连接于所述安装架体20；所述行走底盘10设置有驱动轮40和电池模组50，电池模组50可以用于驱动各驱动轮40行驶，行走底盘10可以设置有导航模块或遥控模块，行走底盘10也可以采用自动行驶的方式控制。所述行走底盘10的前端或/和侧面设置有用于与供电插座对接的导电柱，导电柱外侧可以设置有绝缘保护管。供电插座可以预设于合适的位置。导电柱与供电插座对接时，可以向电池模组50进行供电。所述安装架体20包括纵向滑轨21和横向滑轨22，所述纵向滑轨21的底部连接于所述行走底盘10，所述横向滑轨22滑动连接于所述纵向滑轨21，且所述横向滑轨22连接有第一驱动部件，第一驱动部件可以驱动横向滑轨22沿纵向导轨升降，横向滑轨22可以沿行走底盘10的长度方向设置。所述横向滑轨22的一侧连接有焊枪装置60，所述焊枪装置60的一侧连接有用于进给焊丝的焊丝进给装置70，焊枪装置60和焊丝进给装置70可由电池模组50供电，焊接机器人可自动充电以自动连续工作，焊接机器人可以用于常规焊接作业，也可以用于恶劣、危险、狭窄空间环境的焊接作业(例如修补裂缝等)，其无需人工推运，应用效果佳。

具体地，所述行走底盘10设置有供电插座51，在一些常规环境中，可以采用电线插头直接连接于供电插座51的方式，焊接机器人由电线直接供电，以减小焊接机器人的充电次数。供电插座51朝向焊接机器人(行走底盘10)的后端，在一些管道内部的焊接作业中，也可以将电线插头直接连接于供电插座51，不影响行走底盘10的移动。

具体地，各所述驱动轮40均设置有独立的轮毂电机，各轮毂电机连接于电机控制器，其结构简单，易于控制行驶轨迹，且可以适用于重载场合，电池模组50可以采用锂电池和电源模块。通过在行走底盘10设置颜色传感器，得于实现循迹导航。当然，也可以采用摄像头结合视觉识别模块进行自动行驶。

具体地，所述焊枪装置60通过摆动座连接于所述横向滑轨22的一侧，焊枪装置60可以相对横向滑轨22转动，摆动座靠近于横向滑轨22前端处设置。所述摆动座连接用于控制摆动角度的舵机装置，以对不同方位的焊接进行焊接。焊枪装置60上可以设置有摄像模块，以利于远程控制进行焊接操作，工作人员无需现场作业。在摆座的作用下，焊枪装置60可以向下、向前或向上，以满足不同的焊接要求。

具体地，所述行走底盘10可以设置有至少两个可分别夹于轨道的电动卡夹装置(电动卡钳)，电动卡夹装置可以设置于行走底盘10的底部且靠近于驱动轮40，在一些应用场景中，焊接机器人系统包括对应的轨道，即行走底盘10可以沿对应的轨道移动，电动卡夹装置可以固定夹于轨道，保证了焊接机器人的稳定性。行走底盘10也可以设置有电磁铁或设置有升降式支撑脚，也可以在一定程度上保证行走底盘10的稳定性。在一些场景中，例如对圆形罐体的外周进行周向焊接时，可以在圆形罐体的外周设置圆形的轨道，焊接机器人可以环绕圆形罐体进行焊接，圆形罐体可以通过吊装设备移至或移出焊接工位。

具体地，所述安装架体20和所述行走底盘10设置成像装置，所述成像装置连接有无线模块(可为5G模块等)，以利于远程操控焊接机器人。

具体地，所述电池模组50设置于电池壳体内，电池模组50包括多组并联的锂电池组，且所述电池壳体内具有液冷部件，以避免电池模组50在大电池工作时过热。电池壳体内设置温度传感器，电池模组50的温度达到设定温度时，电池模组50的继电断开。

具体地，所述纵向滑轨21的顶部设置有升降式的支撑顶杆，当焊接机器人应用于管道、车厢内部的焊接时，到达焊接位后，支撑顶杆可以上升顶于管道、车厢的内顶部，有利于提高焊接机器人的稳定性，焊接的效果更佳。

具体地，所述纵向滑轨21的底部可以通过电动转盘连接于所述行走底盘10。电动转盘固定有外齿圈，外齿圈与蜗杆啮合，电机连接于蜗杆，通过蜗轮蜗杆的传动机构，电动转盘的转动控制平稳可靠。

具体地，焊丝进给装置70可包括安装座100、第一连接架110和第二连接架120，所述安装座100的前端处转动设置有导线轮510。所述第一连接架110和第二连接架120相邻设置且均设置于所述安装座100的正面，所述第一连接架110的侧面设置有可夹于焊丝两侧的第一组摩擦输送轮，所述第二连接架120的顶部设置有可夹于焊丝另外两侧的第二组摩擦输送轮，第一组摩擦输送轮和第二组摩擦输送轮利于使焊丝稳定、可靠地向前进给设定的距离A，第一组摩擦输送轮和第二组摩擦输送轮可由电机驱动。所述安装座100设置有退丝机构，所述退丝机构包括安装架130、有侧面与焊丝相接触且转动时使焊丝后退设定距离的退丝凸轮400，所述退丝凸轮400通过转轴连接于所述安装架130，所述退丝机构还包括连接于转轴且用于驱动所述退丝凸轮400转动的退丝驱动部件。退丝凸轮400动作时，第一组摩擦输送轮和第二组摩擦输送轮的电机可以停止(电机可以连接于电机控制器)。退丝凸轮400动作时，焊丝200可以及时回抽设定的距离B，退丝凸轮400可以高频连续转动，退丝凸轮400可由伺服电机直接驱动，伺服电机无需切换转向往复运动，对电机的要求低，更无需复杂的机械机构，应用成本低，使焊丝可以向前进给设定的距离A(通过电机控制器可调)且回抽行程B(B小于A)，结构简单可靠。焊枪装置60进行焊接的过程中，焊丝适时回抽，可以减小焊渣飞溅，焊接效果佳。

具体地，所述第一组摩擦输送轮包括多个分列于焊丝左右两侧的第一摩擦轮211和第二摩擦轮212，即第一摩擦轮211和第二摩擦轮212设置有多组，每组包括一个相向设置的第一摩擦轮211和第二摩擦轮212。第一摩擦轮211和第二摩擦轮212设置于第一连接架110的一侧且通过轮轴转动连接于第一连接架110，轮轴可以转动穿过第一连接架110。所述第一摩擦轮211或第二摩擦轮212连接有第一驱动部件(电机)；第一驱动部件可为伺服电机，伺服电机固定于第一连接架110的另一侧连接于所述轮轴，伺服电机可以通过伸缩转轴或联轴器与轮轴对接。靠近于安装座100前端的方向，所述第一摩擦轮211、第二摩擦轮212之间的间距减小，即靠近于安装座100前端的方向，所述第一摩擦轮211、第二摩擦轮212之间对焊丝的摩擦力相对更大，这样，由于第一组摩擦输送轮中各组第一摩擦轮211、第二摩擦轮212对焊丝的夹紧力呈梯度变化，且接近退丝机构的第一摩擦轮211、第二摩擦轮212对焊丝的夹紧力相对小，远离退丝机构的第一摩擦轮211、第二摩擦轮212的夹紧力相对较大，在退丝机构转动而作用于焊丝使焊丝回退时，各组第一摩擦轮211、第二摩擦轮212可以分别承担回抽焊丝的反作用力，避免焊丝变形或断裂，可靠性高。具体应用中，退丝机构转动时，第一摩擦轮211、第二摩擦轮212的电机可以停止通电。第一摩擦轮211和第二摩擦轮212的轮轴可为阻尼轴，其可以减小惯性的作用，利于精准输送和回抽焊丝。具体应用中，第一摩擦轮211和第二摩擦轮212的外周可以设置有环形的线槽，线槽的断面可以呈半圆形，以更好地与焊丝配合。线槽内可以套有硅胶环，以增加一定的摩擦力。

具体地，所述第二组摩擦输送轮包括多个分列于焊丝200上下两侧的第三摩擦轮和第四摩擦轮，即第三摩擦轮和第四摩擦轮设置有多组，每组包括一个相向设置的第三摩擦轮和第四摩擦轮。第三摩擦轮和第四摩擦轮设置于第二安装架120的一侧且通过轮轴转动连接于第二安装架120，轮轴可以转动穿过第二安装架120。所述第三摩擦轮或第四摩擦轮连接有第二驱动部件(电机)；第二驱动部件可为伺服电机，伺服电机固定于第二安装架120的另一侧连接于所述轮轴，伺服电机可以通过伸缩转轴与第三摩擦轮和第四摩擦轮的轮轴对接。靠近于安装座100前端的方向，所述第三摩擦轮或第四摩擦轮之间的间距相对减小，即靠近于安装座100前端的方向，所述第三摩擦轮或第四摩擦轮之间对焊丝的摩擦力相对更大，由于第二组摩擦输送轮中各组第三摩擦轮、第四摩擦轮对焊丝的夹紧力呈梯度变化，且接近退丝机构的第三摩擦轮、第四摩擦轮对焊丝的夹紧力相对小，远离退丝机构的第三摩擦轮、第四摩擦轮的夹紧力相对较大，在退丝机构转动而作用于焊丝使焊丝回退时，各组第三摩擦轮、第四摩擦轮可以分别承担回抽焊丝的反作用力，避免焊丝变形或断裂，可靠性高。所述第三摩擦轮或第四摩擦轮对焊丝的摩擦力均小于第一摩擦轮211和第二摩擦轮212对焊丝的摩擦力。具体应用中，退丝机构转动时，第三摩擦轮、第四摩擦轮的电机可以停止通电。第三摩擦轮和第四摩擦轮的轮轴可为阻尼轴，其可以减小惯性的的作用，利于精准输送和回抽焊丝。

具体地，所述退丝凸轮400包括轮体410和一体连接于所述轮体410一侧的凸轮部420，所述轮体410的外侧为优弧形外侧面，所述凸轮部420的外侧具有两个平面侧壁和一个圆弧侧壁，两个所述平面侧壁的第一端分别与所述轮体410的优弧形外侧面端部相切连接，两个所述平面侧壁的第二端相向靠近，所述圆弧侧壁的两端分别连接于两个所述平面侧壁的第二端，这样，退丝凸轮400的轮体410可与焊丝相切接触，即退丝凸轮400转动过程中，轮体410、平面侧壁与焊丝相接时，焊丝不会回抽，圆弧侧壁与焊丝相接时，焊丝受力而回抽。具体应用中，平面侧壁与焊丝相接，摩擦轮的电机即断电。凸轮部420的底部可以嵌入式设置有磁块，安装架130上设置有一个或多个霍尔传感器，霍尔传感器连接于主控模块，以识别凸轮部420的转动位置，以利于调控。

具体应用中，退丝凸轮400靠近于凸轮部420处或/和凸轮部420设置有镂空槽401，以平衡转动惯量，退丝凸轮400可以高频转动，振动小。镂空槽401可以呈弧形(与轮体410同轴)，也可为多个沿弧线(与轮体410同轴)排列的圆形通孔。轮体410与转轴同轴设置。

具体地，所述退丝凸轮400的中心设置有通孔，所述转轴的上端穿过所述通孔且螺纹连接有压帽430。可以制备不同规格的退丝凸轮400，凸轮部420的外形尺寸不同，需要调节不同的回抽行程时，可以更换相对应的退丝凸轮400，只需拆卸压帽即可以方便更换。

本发明实施例还提供了一种焊接机器人的控制方法，采用上述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，包括以下步骤：

所述行走底盘10移动至充电座处，所述焊接机器人的导电柱插接于充电座，所述充电座向电池模组50进行充电；

所述行走底盘10移动至焊接工位处，焊丝进给装置70将焊丝向前输送，焊枪装置60对焊缝进行焊接。焊接机器人可自动充电以自动连续工作，焊接机器人可以用于常规焊接作业，也可以用于恶劣、危险、狭窄空间环境的焊接作业(例如修补裂缝等)，其无需人工推运，应用效果佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，包括行走底盘、安装架体、用于安装焊丝卷的焊丝盘，所述安装架体连接于所述行走底盘，所述焊丝盘转动连接于所述安装架体；所述行走底盘设置有驱动轮和电池模组，所述行走底盘的前端或/和侧面设置有用于与供电插座对接的导电柱，所述安装架体包括纵向滑轨和横向滑轨，所述纵向滑轨的底部连接于所述行走底盘，所述横向滑轨滑动连接于所述纵向滑轨，且所述横向滑轨连接有第一驱动部件，所述横向滑轨的一侧连接有焊枪装置，所述焊枪装置的一侧连接有焊丝进给装置；焊丝进给装置包括安装座、第一连接架和第二连接架，所述安装座的前端处转动设置有导线轮，所述第一连接架和第二连接架相邻设置且均设置于所述安装座的正面，所述第一连接架的侧面设置有可夹于焊丝两侧的第一组摩擦输送轮，所述第二连接架的顶部设置有可夹于焊丝另外两侧的第二组摩擦输送轮，第一组摩擦输送轮和第二组摩擦输送轮使焊丝向前进给，所述第一组摩擦输送轮和第二组摩擦输送轮由电机驱动；所述第一组摩擦输送轮包括多个分列于焊丝左右两侧的第一摩擦轮和第二摩擦轮，第一摩擦轮和第二摩擦轮设置于第一连接架的一侧且通过轮轴转动连接于第一连接架，轮轴转动穿过第一连接架，所述第一摩擦轮或第二摩擦轮连接有第一驱动部件；所述第二组摩擦输送轮包括多个分列于焊丝上下两侧的第三摩擦轮和第四摩擦轮，第三摩擦轮和第四摩擦轮设置于第二安装架的一侧且通过轮轴转动连接于第二安装架，轮轴转动穿过第二安装架，所述第三摩擦轮或第四摩擦轮连接有第二驱动部件。

2.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述行走底盘设置有供电插座。

3.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，各所述驱动轮均设置有独立的轮毂电机。

4.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述焊枪装置通过摆动座连接于所述横向滑轨的一侧，所述摆动座连接用于控制摆动角度的舵机装置。

5.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述行走底盘设置有至少两个可分别夹于轨道的电动卡夹装置。

6.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述安装架体和所述行走底盘设置成像装置，所述成像装置连接有无线模块。

7.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述电池模组设置于电池壳体内，且所述电池壳体内具有液冷部件。

8.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述纵向滑轨的顶部设置有升降式的支撑顶杆。

9.如权利要求1所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，其特征在于，所述纵向滑轨的底部通过电动转盘连接于所述行走底盘。

10.一种焊接机器人的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的一种能够自动连续工作的焊接机器人，包括以下步骤：

所述行走底盘移动至充电座处，所述焊接机器人的导电柱插接于充电座，所述充电座向电池模组进行充电；

所述行走底盘移动至焊接工位处，焊丝进给装置将焊丝向前输送，焊枪装置对焊缝进行焊接。