CN211661306U - 一种新型机器人熔化极气体保护焊机 - Google Patents

Abstract

一种新型机器人熔化极气体保护焊机，包括机器人熔化极气体保护焊机本体、开关电源；还具有探测电路、控制电路；探测电路、控制电路和开关电源安装在元件盒内；并和送丝机电性连接。本新型应用中，焊接中，当因各种状况发生焊丝融化在焊点堆积一定高度时，变压整流器输出电流经探测电路的取样电阻取样后，高于单片机模块内部阈值电流，那么控制电路会自动控制送丝机的电机负正两极电源得电工作一定时间，从而接近堆积焊点的焊丝被送丝机从焊嘴前端回抽一段距离和焊点拉开间距，防止了焊点堆积过高继续焊接导致焊材（焊丝）浪费严重，达不到好的焊接效果，并有导致焊机变压整流器损坏的几率。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

Description

一种新型机器人熔化极气体保护焊机

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，特别是一种新型机器人熔化极气体保护焊机。

背景技术

机器人熔化极气体保护焊机是利用经PLC控制工作方式的人形机器人作为载体，工作时在相关设备作用下，机器人臂带动焊枪的焊嘴前端靠近被焊接的母材，焊丝从焊嘴前端不断被送丝机送出接近被焊接的母材，采用可熔化的焊丝与母材焊件之间产生的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用。

在机器人熔化极气体保护焊机中，送丝机是其重要的一个部件，现有的送丝机包括电机减速机构（电机减速机构包括电机和齿轮箱，电机输出的动力经齿轮箱减速增加扭矩、并从齿轮箱的动力输出轴输出），两个一侧具有齿轮的辊筒，以及必要的固定壳体、轴承等等，应用中，电机减速机构的动力输出轴带动壳体内下端一个辊筒转动，下端一个辊筒的左侧齿轮带动上端一个辊筒的左侧齿轮同步反向转动，进而将位于两个辊筒之间的焊丝源源不断的经焊枪嘴内部送出。在实际焊接中，送丝机会不断将焊丝从焊嘴前端送出接近母材，当因各种状况发生焊丝融化在焊点堆积一定高度后（比如电压异常导致送丝机从焊嘴前端送丝过快，焊接处焊缝小，机器人臂控制焊枪的焊嘴在焊接处停留时间相对过多等等），在后面焊丝的持续送进中会使焊丝不断接触产生爆断，进而产生大量的飞溅，焊材浪费严重（爆断产生的飞溅，来源于焊丝并没有过渡到焊缝而黏附在焊缝表面或弹射出去造成浪费），同时此刻焊机焊丝处输出的电源电流因为焊点堆积面积变大等因素影响会急剧变大（焊机工作时，母材工件接地，焊机的焊枪本身接正极电源，焊丝流经焊枪本身内后带正极电源从而能和被焊接的母材之间产生电弧），达不到好的焊接效果，极端情况下有导致焊机变压整流器损坏的几率。基于上述，提供一种能有效克服上述问题的焊机显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有机器人熔化极气体保护焊机因结构所限，送丝机连续不间断送丝，当因各种状况发生焊丝融化在焊点堆积一定高度时，会导致焊材浪费严重，达不到好的焊接效果，有导致焊机变压整流器损坏几率的弊端，本实用新型提供了工作时能实时检测焊机本体配套的变压整流器输出电流大小，当发生焊嘴输出的焊丝在母材焊接处焊点堆积一定高度，变压整流器输出电流过大时，探测电路能自动控制送丝机的电机反转一段时间，暂时断开焊丝和母材之间，不但节省了焊材、能达到好的焊接效果，并减少了焊机变压整流器损坏几率的一种新型机器人熔化极气体保护焊机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型机器人熔化极气体保护焊机，包括机器人熔化极气体保护焊机本体、开关电源；其特征在于还具有探测电路、控制电路；所述探测电路、控制电路和开关电源安装在元件盒内；所述开关电源的电源输出两端和探测电路的电源输入两端分别电性连接；所述探测电路的两个信号输入端和焊接本体的变压整流器正负两极电源输出端分别电性连接，开关电源的负极电源输出端和变压整流器负极电源输出端电性连接；所述探测电路的电路输出端和控制电路的电源输入两端分别电性连接；所述控制电路的控制电源输入端和焊机本体的送丝机正负两极工作电源端分别电性连接；所述控制电路的第一路正负两极电源输出端和送丝机的正负两极电源输入端分别电性连接，控制电路的第二路正负两极电源输出端和送丝机的负正两极电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述开关电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述探测电路包括主控芯片型号是STM32F103C8T6的单片机模块、取样电阻，其间经电路板布线连接，单片机模块信号输入端分别和两只电阻一端连接。

进一步地，所述控制电路包括时控开关、继电器，其间经电路板布线连接，时控开关两个电源输出端和继电器两个电源输入端分别连接。

本实用新型有益效果是：本新型应用中，熔化极气体保护焊机本体工作时，送丝机送丝中，没有发生焊嘴输出的焊丝在母材焊接处焊点堆积时，变压整流器输出电流经探测电路的取样电阻取样后，低于单片机模块内部阈值电流，那么控制电路控制送丝机的电机正负两极电源正常得电工作，从而焊丝不断从焊嘴前端输出接近母材达到好的焊接效果。焊接中，当因各种状况发生焊丝融化在焊点堆积一定高度时，变压整流器输出电流经探测电路的取样电阻取样后，高于单片机模块内部阈值电流，那么控制电路会自动控制送丝机的电机负正两极电源得电工作一定时间，从而接近堆积焊点的焊丝被送丝机从焊嘴前端回抽一段距离和焊点拉开间距，防止了焊点堆积过高继续焊接导致焊材（焊丝）浪费严重，达不到好的焊接效果，并有导致焊机变压整流器损坏的几率。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型送丝机结构示意图。

图3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种新型机器人熔化极气体保护焊机，包括机器人熔化极气体保护焊机本体1、开关电源2，焊机本体的送丝机9的两个电源输入端和焊机本体的送丝机正负两极工作电源端断开；还具有探测电路4、控制电路5；所述探测电路4、控制电路5和开关电源1安装在电路板上，电路板安装在元件盒6内，元件盒6安装在焊接本体1的电气控制箱内。

图3中所示，开关电源A是交流220V转24V直流开关电源模块成品，功率100W。探测电路包括主控芯片型号是STM32F103C8T6的单片机模块成品A1、取样电阻R1、R2，其间经电路板布线连接，单片机模块成品A1具有两个电源输入端1及2脚、一个电源输出端3脚，还有两个采样信号输入端4及5脚，信号输入端4及5脚分别和两只电阻R1、R2一端连接，单片机模块成品A1自身配有DC-DC稳压模块，能将输入的24V直流电源转换为5V直流电源为主控芯片提供5V直流供电，单片机模块A1其余部件24V直流电源供电，工作时当两个信号输入端4及5脚输入的电流信号大于一定时，电源输出端3脚会输出高电平，工作时当两个信号输入端4及5脚输入的电流信号低于一定时，电源输出端3脚会停止输出高电平。

控制电路包括时控开关A2、继电器K，其间经电路板布线连接，时控开关A2两个电源输出端3及4脚和继电器K两个电源输入端分别连接，时控开关A2是品牌为德力西、型号KG316T的微电脑时控开关成品，微电脑时控开关成品A2具有一个液晶显示屏，还具有七个取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟按键，以及两个电源输入端1及2脚，两个电源输出端3及4脚，通电后通过液晶屏幕显示的数字，使用者分别操作七只按键，可设定两个电源输出端3及4脚输出电源的时间，微电脑时控开关成品A2具有记忆功能，只要不进行二次设置调节，外部电源停电也不会导致内部设定的时间程序改变。

图3中所示，开关电源A的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，开关电源A的电源输出两端3及4脚和探测电路的电源输入两端1及2脚（VCC及GND）分别经导线连接；所述探测电路的信号输入端电阻R1、R2另一端和焊接本体的变压整流器G正负两极电源输出端分别经导线连接，开关电源A的负极电源输出端和变压整流器G负极电源输出端经导线连接；所述探测电路的电路输出端单片机模块A1的3脚及2脚和控制电路的电源输入两端时控开关A2的1及2脚分别经导线连接；所述控制电路的继电器K两个控制电源输入端和焊机本体的送丝机MN正负两极工作电源端分别经导线连接；所述控制电路的第一路正负两极电源输出端继电器K两个常闭触点端和送丝机MN的正负两极电源输入端分别经导线连接，控制电路的第二路正负两极电源输出端继电器K两个常开触点端和送丝机MN的负正两极电源输入端分别经导线连接。

图1、2、3中所示，焊机本体1得电工作后，在焊机本体的PLC（11）控制工作下，其人形机器人臂7带动其前端的焊枪8下端枪嘴81接近被焊接的母材工件，焊接本体1配套的变压整流器G输出36V低电压高电流直流电源，正极电源进入焊枪本身（负极接在焊接工件母材上），进而正极电源作用于焊枪本身内焊丝，焊机本体的送丝机9工作时，送丝机9电机减速机构91的动力输出轴带动壳体内下端一个辊筒92顺时针转动，下端一个辊筒93的左侧齿轮带动上端一个辊筒的左侧齿轮同步反向转动，进而将位于两个辊筒之间的焊丝10源源不断的经焊枪嘴81内部送出，这样和被焊接的母材之间在电流作用下产生电弧，从而达到焊接效果；同时焊机本体在PLC（11）控制工作下，其人形机器人臂7带动其前端的焊枪8下端枪嘴81慢慢想一个方向移动，达到连续焊接工件的目的。本新型工作时，送丝机9送丝中，没有发生焊嘴输出的焊丝10在母材焊接处焊点堆积时，变压整流器G输出电流经探测电路的取样电阻R1及R2（降压限流）取样后，低于单片机模块A1内部阈值电流（低于1mA），单片机模块A1在其内部电路作用下其3脚无输出，那么继电器K处于失电状态其两个控制电源输入端和两个常闭触点端分别闭合；这样，焊机本体的送丝机9正负两极工作电源端经继电器K两个控制电源输入端、继电器K两个常闭触点端进入送丝机MN的正负两极电源输入端，送丝机MN（9）的电机正常得电工作，送丝机9电机减速机构91的动力输出轴带动壳体内下端一个辊筒92顺时针转动，下端一个辊筒93的左侧齿轮带动上端一个辊筒的左侧齿轮同步反向逆时针转动，进而将位于两个辊筒之间的焊丝10源源不断的经焊枪嘴81内部送出，保证了焊接工作的有效进行。实际情况下，焊接中，当因各种状况发生焊丝融化在焊点堆积一定高度时，变压整流器G输出电流经探测电路的取样电阻R1及R2（降压限流）取样后，高于单片机模块A1内部阈值电流（高于1mA），单片机模块A1在其内部电路作用下其3脚及2脚输出正负两极电源进入时控开关A2电源输入两端，于是，时控开关A2得电工作在其内部电路以及技术人员设定的3及4脚输出电源时间作用下，3及4脚输出（比如1秒钟）电源进入继电器K正负两极电源输入端，于是，继电器K得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合，两个常闭触点端和两个控制电源输入端分别开路；由于，焊机本体的送丝机9正负两极工作电源端和继电器K两个控制电源输入端分别连接，继电器K两个常开触点端和送丝机MN的负正两极电源输入端分别经导线连接，所以此刻，送丝机MN的负正两极电源输入端会分别得电，送丝机MN的电机减速机构的动力输出轴带动壳体内下端一个辊筒92逆时针转动，下端一个辊筒93的左侧齿轮带动上端一个辊筒的左侧齿轮同步顺时针转动，进而将位于焊点上端的焊丝上抽一段距离，从而接近堆积焊点的焊丝被送丝机从焊嘴前端回抽一段距离和焊点拉开间距，防止了焊点堆积过高继续焊接导致焊材（焊丝）浪费严重，达不到好的焊接效果，并有造成焊机变压整流器损坏的几率。本新型中，回抽焊丝的长度只有4mm左右，且焊丝位于焊嘴内具有一定活动余量，因此回抽不会导致焊丝在焊枪内打结；一定时间（比如1秒钟左右）后，PLC会控制人形机器人臂7带动焊嘴移动一定位置、到达另一个焊点上，送丝机又会继续送丝，因此回抽焊丝不会对焊接工作造成任何影响。当间隔一定时间（比如1秒），PLC会控制人形机器人臂7带动焊嘴移动一定位置、到达另一个焊点上，此刻时控开关A2的3及4脚会停止输出电源，进而继电器K失电不再吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端再次开路，其两个控制电源输入端和两个常闭触点端分别再次闭合，这样，送丝机MN的电机再次正常得电工作，送丝机9电机减速机构91的动力输出轴带动壳体内下端一个辊筒92顺时针转动，下端一个辊筒93的左侧齿轮带动上端一个辊筒的左侧齿轮同步反向逆时针转动，进而将位于两个辊筒之间的焊丝10再次源源不断的经焊枪嘴81内部送出，保证了焊接工作的连续有效进行。

图3中所示，现有技术，在熔化极气体保护焊中，一般是变压整流器输出电源正极连接焊枪，工件连接地线，焊接中电弧力比较大，由于熔化极气体保护焊焊丝较细，电流密度较大，虽然阴阳极（正负极）温度有所差别，但是此时的电弧力非常显著，焊缝成形与焊接的电弧力关系最大，热量集中在焊丝端，焊接的时候焊丝直接作用在熔池，即热源作用在母材，能量集中，所以焊缝熔深深；变压整流器输出电源负极连接工件，这样焊接时，电弧中正离子对熔滴的冲击力比较大，有较大的斑点压力作用在熔滴上，不利于熔滴过渡，且熔滴容易长大，不能形成很强的电磁力和等离子流力，电弧力较小，焊接的时候热量集中在母材，迅速传递，导致能量不集中，焊丝作用在母材熔池的热量远远低于正极电源处状态，所以焊接工件处熔深小，达不到好的焊接效果。在薄壁材料焊接实际操作中，为了克服上述问题，可采用变压整流器输出电源负极连接焊枪，工件连接正极，这样，焊机本体焊接时，工件正极处电弧非常稳定，热输入较大（相较于工件连接负极），焊缝熔深深，由于热量低，在相同送丝速度下实际热量远远低于现有操作方法 ,也就是说在相同热量的前提下，新的操作方法需要更大的送丝速度，意味着需要熔化更多的焊丝，即熔覆率更大，在遇到薄板间隙大的时候，由于热量小，熔覆率大，填满焊缝间隙就更容易，而且不会出现热量过大焊穿的现象，特别能达到更好的薄壁材料焊接效果。图2中，继电器K是DC4123型24V继电器；电阻R1、R2阻值是230K。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种新型机器人熔化极气体保护焊机，包括机器人熔化极气体保护焊机本体、开关电源；其特征在于还具有探测电路、控制电路；所述探测电路、控制电路和开关电源安装在元件盒内；所述开关电源的电源输出两端和探测电路的电源输入两端分别电性连接；所述探测电路的两个信号输入端和焊接本体的变压整流器正负两极电源输出端分别电性连接，开关电源的负极电源输出端和变压整流器负极电源输出端电性连接；所述探测电路的电路输出端和控制电路的电源输入两端分别电性连接；所述控制电路的控制电源输入端和焊机本体的送丝机正负两极工作电源端分别电性连接；所述控制电路的第一路正负两极电源输出端和送丝机的正负两极电源输入端分别电性连接，控制电路的第二路正负两极电源输出端和送丝机的负正两极电源输入端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型机器人熔化极气体保护焊机，其特征在于，开关电源是交流转直流开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种新型机器人熔化极气体保护焊机，其特征在于，探测电路包括主控芯片型号是STM32F103C8T6的单片机模块、取样电阻，其间经电路板布线连接，单片机模块信号输入端分别和两只电阻一端连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型机器人熔化极气体保护焊机，其特征在于，控制电路包括时控开关、继电器，其间经电路板布线连接，时控开关两个电源输出端和继电器两个电源输入端分别连接。

Images