CN206105191U - 罐体椭圆环缝机器人焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人焊接系统，特别涉及一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统。包括XYZ三轴天轨行走机构、机器人焊接系统、焊接电源、伺服滚轮架翻转变位机及变位机行走轨道，其中伺服滚轮架翻转变位机可滑动地安装在变位机行走轨道上，XYZ三轴天轨行走机构设置于变位机行走轨道的一侧，机器人焊接系统设置于XYZ三轴天轨行走机构上、且与焊接电源电连接，机器人焊接系统可沿X、Y、Z轴方向作直线运动。本实用新型通过机器人焊接系统的X、Y、Z三轴的直线运动，并带动工件做不规则的旋转运动，配合机器人焊枪实现工件的各种角度的焊接。

Description

罐体椭圆环缝机器人焊接系统

技术领域

本实用新型涉及一种机器人焊接系统，特别涉及一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统。

背景技术

随着机器人在工业中的广泛应用，越来越多工厂开始使用机器人对板材组成的大型工件进行焊接。由于工件本身质量大，人工组对、焊接工序非常繁琐，也无法对工件进行翻转。人工手动也无法实现快速准确的焊接，目前普遍采用变位机配合机器人来进行焊接工作，即由变位机上的夹具将要焊接的工件固定，通过变位机调整工件的位置，使工件达到合适的的焊接姿态，来符合机器人的焊接要求。

焊接机器人按照预先设定好的程序运行，机器人夹持焊枪到达焊缝始端开始焊接，在焊接过程中变位机可以适时转动工件，使得工件上的焊缝有利于机器人的焊接作业。焊接结束，机器人复位。变位机带动工件适时翻转，以适应工件的准确焊接，并减少工件焊接带来的焊接变形。现有的普通环缝机器人焊接系统，无法适用工件表面高度、外表面旋转的速度变化，无法匹配机器人焊接程序，即使能够焊接焊接出来的效果非常差(受工件表面高度、外表面旋转的速度影响)。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统，包括XYZ三轴天轨行走 机构、机器人焊接系统、焊接电源、伺服滚轮架翻转变位机及变位机行走轨道，其中伺服滚轮架翻转变位机可滑动地安装在变位机行走轨道上，用于装夹工件及带动工件做旋转运动，所述XYZ三轴天轨行走机构设置于变位机行走轨道的一侧，所述机器人焊接系统设置于所述XYZ三轴天轨行走机构上、并且与焊接电源电连接，所述机器人焊接系统通过XYZ三轴天轨行走机构的驱动，可沿X、Y、Z轴方向作直线运动，从而达到准确的焊接位置。

所述XYZ三轴天轨行走机构包括立柱及XYZ三轴运动机构，其中立柱为多个、并且沿所述变位机行走轨道的方向依次排列，所述XYZ三轴运动机构设置于多个立柱的顶部，所述机器人焊接系统设置于所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端。

所述机器人焊接系统包括机器人、焊枪及激光寻位跟踪装置，其中机器人安装在所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端，所述焊枪设置于机器人的执行端，所述激光寻位跟踪装置设置于焊枪上。

所述激光寻位跟踪装置包括监控镜头及激光器，所述激光寻位跟踪装置用于纠正工件各个尺寸的偏差以及在焊接过程中出现的实时焊接变形。

所述XYZ三轴天轨行走机构的一端设有天轨维修梯。

所述伺服滚轮架翻转变位机包括变位机行走轮、变位机底座、支撑架、自调心滚轮机构及翻转驱动机构，其中变位机底座的两端分别设有一支撑架，所述自调心滚轮机构为两组、分别铰接于两个支撑架上，所述翻转驱动机构安装在变位机底座上、并且与两组所述自调心滚轮机构传动连接，所述变位机底座的下方设有可在所述变位机行走轨道上行走的变位机行走轮。

所述自调心滚轮机构包括滚轮架及滚轮，其中滚轮架为V型结构，其中部顶端通过转轴与所述支撑架铰接，所述滚轮架的两端分别可转动的安装有滚轮，所述滚轮与所述翻转驱动机构传动 连接。

所述翻转驱动机构包括电机、减速机、传动轴及链传动机构，其中减速机和链传动机构均为两套，各减速机分别通过一套链传动机构与一组所述自调心滚轮机构中的滚轮连接，两套减速机通过传动轴连接、并且其中一个减速机与电机的输出轴连接。

所述链传动机构包括主动链轮、链条及从动链轮，其中主动链轮设置于所述减速机的输出轴上，所述从动链轮为两个、分别与两个滚轮同轴设置，所述主动链轮通过两个链条分别与两个从动链轮连接。

所述伺服滚轮架翻转变位机为两组、分别支撑所述工件的两端。

本实用新型的优点及有益效果是：

1.本实用新型采用激光激光寻位+跟踪装置，装在机器人焊枪上的专用激光跟踪能对工件的焊缝进行实时跟踪焊接，由伺服驱动的天轨行走机构可以做X、Y、Z三轴的直线运动，以及伺服滚轮架翻转变位机带动工件做旋转运动，配合机器人焊枪来实现各种角度的焊接。

2.本实用新型通过天轨式XYZ三轴行走机构带动机器人焊枪系统做XYZ三个方向的直线行走，以及伺服控制的滚轮架带动工件做不规则的旋转运动，实现工件的不同的角度/位置，实现合适的焊接位置。

3.本实用新型的滚轮架变位机为自调式，可根据工件直径大小自动调节轮架摆角，以满足不同直径工件的焊接需要。

4.本实用新型的激光寻位+激光跟踪装置用于纠正工件各个尺寸的偏差以及在焊接过程中出现的实时焊接变形。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本实用新型的轴测图；

图5为本实用新型中Z轴与机器人焊接系统的连接示意图；

图6为实用新型中机器人焊接系统的结构示意图；

图7为本实用新型中伺服滚轮架翻转变位机的结构示意图；

图8为图7中Ⅰ处放大图；

图9为本实用新型中伺服滚轮架翻转变位机的轴测图；

图10为图9中Ⅱ处放大图；

图11为本实用新型中翻转驱动机构的结构示意图。

图中：1为XYZ三轴天轨行走机构，101为立柱，102为X轴行走机构，103为拖链，104为Y轴行走机构，105为Z轴行走机构，2为机器人焊接系统，201为机器人，202为焊枪，203为激光寻位跟踪装置，2031为监控镜头，2032为激光器，3为焊接电源，4为天轨维修梯，5为伺服滚轮架翻转变位机，501为变位机行走轮，502为变位机底座，503为支撑架，504为转轴，505为滚轮架，506为滚轮，507为行走轮底座，508为轮轴，509为电机，510为减速机，511为主动链轮，512为链条，513为从动链轮，514为传动轴，6为变位机行走轨道，7为工件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1-3所示，本实用新型提供的一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统，包括XYZ三轴天轨行走机构1、机器人焊接系统2、焊接电源3、伺服滚轮架翻转变位机5及变位机行走轨道6，其中伺服滚轮架翻转变位机5可滑动地安装在变位机行走轨道6上，用于装夹工件7及带动工件7做旋转运动，所述XYZ三轴天轨行走 机构1设置于变位机行走轨道6的一侧，所述机器人焊接系统2设置于所述XYZ三轴天轨行走机构1上、并且与焊接电源3电连接，所述机器人焊接系统2通过XYZ三轴天轨行走机构1的驱动，可沿X、Y、Z轴方向作直线运动，从而达到准确的焊接位置。

所述XYZ三轴天轨行走机构1包括立柱101及XYZ三轴运动机构，其中立柱101为多个、并且沿所述变位机行走轨道6的方向依次排列，所述XYZ三轴运动机构设置于多个立柱101的顶部，所述机器人焊接系统2设置于所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端。

如图4所示，所述XYZ三轴运动机构包括依次连接的X轴行走机构102、Y轴行走机构104及Z轴行走机构105，所述X轴行走机构102、Y轴行走机构104及Z轴行走机构105均采用滑块直线导轨机构导向，采用齿轮齿条机构驱动。

所述XYZ三轴天轨行走机构1为天轨式X、Y、Z三轴行走机构，通过天轨式X、Y、Z三轴行走机构带动机器人焊枪系统2做X、Y、Z三个方向的直线行走，以及伺服控制的滚轮架带动工件做不规则的旋转运动，实现工件的不同的角度/位置，实现合适的焊接位置，可配合机器人实现全工件的覆盖，实现最大化的焊接可达性。所述XYZ三轴天轨行走机构1的一端设有天轨维修梯4。

如图5所示，所述机器人焊接系统2包括机器人201、焊枪202及激光寻位跟踪装置203，其中机器人201安装在所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端，所述焊枪202设置于机器人201的执行端，所述激光寻位跟踪装置203设置于焊枪202上。

如图6所示，所述激光寻位跟踪装置203包括监控镜头2031及激光器2032，监控镜头2031的作用是通过监控显示器监控焊缝，所述激光寻位跟踪装置203用于纠正工件各个尺寸的偏差以及在焊接过程中出现的实时焊接变形。机器人激光寻位的过程是 靠激光条束射出，扫射工件特征点，记录并计算该点位置，理论上讲激光条束的有效长度就是特征点允许的偏差范围。这样的话相关工装夹具的重复定位精度以及工件的精度就不需要做的十分精密，因为激光寻位和跟踪有一定的纠偏能力。

所述伺服滚轮架翻转变位机5为两组、分别支撑所述工件7的两端，即支撑椭圆形罐体的两端。

如图7-10所示，所述伺服滚轮架翻转变位机5包括变位机行走轮501、变位机底座502、支撑架503、自调心滚轮机构及翻转驱动机构，其中变位机底座502的两端分别设有一支撑架503，所述自调心滚轮机构为两组、分别铰接于两个支撑架503上，所述翻转驱动机构安装在变位机底座502上、并且与两组所述自调心滚轮机构传动连接，所述变位机底座502的下方设有可在所述变位机行走轨道6上行走的变位机行走轮501。

所述自调心滚轮机构包括滚轮架505及滚轮506，其中滚轮架505为V型结构，其中部顶端通过转轴504与所述支撑架503铰接，所述滚轮架505的两端分别可转动的安装有滚轮506，所述滚轮506与所述翻转驱动机构传动连接。

本实用新型的一实施例中，所述滚轮506采用钢轮表面包覆橡胶结构，承载能力大，驱动能力强。

如图11所示，所述翻转驱动机构包括电机509、减速机510、传动轴514及链传动机构，其中减速机510和链传动机构均为两套，各减速机510分别通过一套链传动机构与一组所述自调心滚轮机构中的滚轮506连接，两套减速机510通过传动轴514连接、并且其中一个减速机510与电机509的输出轴连接。所述减速机510采用直角减速机。

所述链传动机构包括主动链轮511、链条512及从动链轮513，其中主动链轮511设置于所述减速机510的输出轴上，所述从动 链轮513为两个、分别与两个滚轮506同轴设置，所述主动链轮511通过两个链条512分别与两个从动链轮513连接。

综上所述，所述伺服滚轮架翻转变位机5为自调式，可根据工件7的直径大小自动调节滚轮架505的摆角，以满足不同直径工件的焊接需要。每台滚轮架505采用伺服电机加减速机驱动，滚轮架505上每只滚轮506采用链轮传动，使用该种传动方式传动可靠，所传递的扭距大，并可对微量的不同轴度进行适量的补偿。所述滚轮506采用钢轮表面包覆橡胶结构，承载能力大。

整个滚轮架505具有较强的刚度和稳定性，外型美观，具有稳定可靠的使用性能，维护保养简单，使用寿命长，维护费用低。

所述滚轮506通过伺服电机的驱动带动工件7做旋转运动，配合所述机器人焊接系统2来实现各种角度的焊接。

本实用新型采用电气集成控制系统:

1)系统由机器人系统、变位机系统与焊接系统功能组成，几者之间通过通信接口进行通信及相关动作的链接，共同完成对工件的焊接工作。

2)机器人与焊接系统通过Device-Net链接，机器人通过调取程序号的形式激活焊机对应的焊接程序。机器人调用对应工艺参数的程序号，该程序号包含焊接电流，收/收弧时间等工艺参数，在焊接时激活焊机上预设好的程序号来实现焊接参数的调用，设备全程由机器人来控制，所以焊接工艺和流程需要通过示教者来编译规划。

3)系统设有传感器，具备自动检测故障并报告故障代码的能力。

4)整个焊接系统预留TCP/IP通讯接口，可以与上位MES系统进行集成，在焊接系统对应的工位一体机上直接显示，实现与生产任务相关联。同时焊接应通过该接口可以进行与MES系统的 数据互联，具体通讯格式双方协商。

5)椭圆形状的罐体通过伺服滚轮架翻转变位机5驱动旋转时，其焊接位置的高度、外表面旋转的速度都不是恒定的，需要与机器人焊接系统通过特殊算法精确配合实现。

本实用新型采用激光寻位跟踪装置，装在机器人焊枪上的专用激光跟踪装置能对工件的焊缝进行实时跟踪焊接，由伺服驱动的天轨行走机构可以做X、Y、Z三轴的直线运动，以及伺服滚轮架翻转变位机带动工件做旋转运动，配合机器人焊枪来实现各种角度的焊接。

本大明的操作使用流程是：

操作工将罐体工件吊装到伺服滚轮架翻转变位机上、并到位，操作人员按下操作盒上的启动按钮，焊接机器人按照预先设定好的程序运行，机器人夹持焊枪到达焊缝始端开始自动寻位焊接，焊接工件结束，机器人复位，操作人员装卸下工件，并将新工件装到变位机上。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，包括XYZ三轴天轨行走机构(1)、机器人焊接系统(2)、焊接电源(3)、伺服滚轮架翻转变位机(5)及变位机行走轨道(6)，其中伺服滚轮架翻转变位机(5)可滑动地安装在变位机行走轨道(6)上，用于装夹工件(7)及带动工件(7)做旋转运动，所述XYZ三轴天轨行走机构(1)设置于变位机行走轨道(6)的一侧，所述机器人焊接系统(2)设置于所述XYZ三轴天轨行走机构(1)上、并且与焊接电源(3)电连接，所述机器人焊接系统(2)通过XYZ三轴天轨行走机构(1)的驱动，可沿X、Y、Z轴方向作直线运动，从而达到准确的焊接位置。

2.根据权利要求1所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述XYZ三轴天轨行走机构(1)包括立柱(101)及XYZ三轴运动机构，其中立柱(101)为多个、并且沿所述变位机行走轨道(6)的方向依次排列，所述XYZ三轴运动机构设置于多个立柱(101)的顶部，所述机器人焊接系统(2)设置于所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端。

3.根据权利要求2所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述机器人焊接系统(2)包括机器人(201)、焊枪(202)及激光寻位跟踪装置(203)，其中机器人(201)安装在所述XYZ三轴运动机构中的Z轴下端，所述焊枪(202)设置于机器人(201)的执行端，所述激光寻位跟踪装置(203)设置于焊枪(202)上。

4.根据权利要求3所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述激光寻位跟踪装置(203)包括监控镜头(2031)及激光器(2032)，所述激光寻位跟踪装置(203)用于纠正工件各个尺寸的偏差以及在焊接过程中出现的实时焊接变形。

5.根据权利要求1所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其 特征在于，所述XYZ三轴天轨行走机构(1)的一端设有天轨维修梯(4)。

6.根据权利要求1所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述伺服滚轮架翻转变位机(5)包括变位机行走轮(501)、变位机底座(502)、支撑架(503)、自调心滚轮机构及翻转驱动机构，其中变位机底座(502)的两端分别设有一支撑架(503)，所述自调心滚轮机构为两组、分别铰接于两个支撑架(503)上，所述翻转驱动机构安装在变位机底座(502)上、并且与两组所述自调心滚轮机构传动连接，所述变位机底座(502)的下方设有可在所述变位机行走轨道(6)上行走的变位机行走轮(501)。

7.根据权利要求6所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述自调心滚轮机构包括滚轮架(505)及滚轮(506)，其中滚轮架(505)为V型结构，其中部顶端通过转轴(504)与所述支撑架(503)铰接，所述滚轮架(505)的两端分别可转动的安装有滚轮(506)，所述滚轮(506)与所述翻转驱动机构传动连接。

8.根据权利要求7所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述翻转驱动机构包括电机(509)、减速机(510)、传动轴(514)及链传动机构，其中减速机(510)和链传动机构均为两套，各减速机(510)分别通过一套链传动机构与一组所述自调心滚轮机构中的滚轮(506)连接，两套减速机(510)通过传动轴(514)连接、并且其中一个减速机(510)与电机(509)的输出轴连接。

9.根据权利要求8所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述链传动机构包括主动链轮(511)、链条(512)及从动链轮(513)，其中主动链轮(511)设置于所述减速机(510) 的输出轴上，所述从动链轮(513)为两个、分别与两个滚轮(506)同轴设置，所述主动链轮(511)通过两个链条(512)分别与两个从动链轮(513)连接。

10.根据权利要求6-9任一项所述的罐体椭圆环缝机器人焊接系统，其特征在于，所述伺服滚轮架翻转变位机(5)为两组、分别支撑所述工件(7)的两端。