CN213672495U - 一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置 - Google Patents

Abstract

一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，属焊接技术领域，用于解决编制机器人焊接程序时焊丝干伸长度及焊丝指向位置测量精度低、需反复修正的问题，技术方案是：该装置包括激光测距传感器、示教控制器和电源，所述激光测距传感器安装在焊接于机器人的焊枪前端，激光测距传感器通电后所发出的可见激光束的照射方向为焊枪导电嘴内焊丝通孔的轴线方向，所述示教控制器通过电缆与电源和激光测距传感器连接。本实用新型利用激光测距传感器侧量干伸长度并通过工件上的激光光点确定焊丝指向位置，可避免现有方法中因焊丝接触工件发生变形导致的失准，大大提高了测量精度和速度。该装置可辅助操作人员快速、精确地确定焊接轨迹，提高示教编程效率。

Description

一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光辅助示教编程装置，在编制机器人焊接程序时，可以辅助操作人员快速、精确地确定焊接轨迹，属于焊接技术领域。

背景技术

机器人以其高效率、高稳定性的特点越来越广泛地应用于汽车零部件焊接领域。在焊接生产前，只要完成示教编程，确定好运动轨迹，生产时机器人就会精确重复完成这些焊接动作，保证高质量的焊接。机器人焊接运动轨迹中焊接干伸长度和焊丝指向位置是非常重要的参数，其中焊接干伸长度指焊丝从伸出导电嘴到工件的长度，其大小影响焊缝的熔深和外观，焊丝指向位置指焊丝端头接触工件的位置，其决定焊接接头两侧是否都有足够的熔深，精确的确定焊接干伸长度、焊丝指向位置对保证焊接质量意义重大。传统的确定机器人焊接干伸长度和焊丝指向位置的方法为：使用钢板尺测量，通过剪丝钳和送丝机配合控制焊丝伸出导电嘴的长度达到工艺要求的干伸长度，然后控制机器人带动焊枪运动，使焊丝端头移动到工艺要求的焊丝指向位置，此时焊丝端头刚好与工件接触。这种方法的缺点是控制精度低，钢板尺的测量误差、焊丝的弯曲变形、焊丝在机器人运动过程中的弹性伸缩、焊丝在导电嘴中的晃动、焊丝与工件的接触变形、人眼的观察误差都会使实际干伸长度和指向位置发生偏差，一般这个偏差在0.2毫米以上，同时也因为上述影响因素，干伸长度和指向位置需要反复进行修正，费时费力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，以精确地确定焊接干伸长度和焊丝指向位置，提高示教编程效率。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，构成中包括激光测距传感器、示教控制器和电源，所述激光测距传感器安装在焊接于机器人的焊枪前端，激光测距传感器通电后所发出的可见激光束的照射方向为焊枪导电嘴内焊丝通孔的轴线方向，所述示教控制器通过电缆与电源和激光测距传感器连接。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述激光测距传感器通过可调定位连接机构与焊枪连接，所述可调定位连接机构包括传感器保护套、定位套筒、锁紧螺母和三个紧定螺钉，所述定位套筒的外形与焊枪喷嘴相同，定位套筒的后端通过螺纹与焊枪前端连接；所述传感器保护套同轴装配于定位套筒内，传感器保护套的前端外表面为与定位套筒前端的锥孔相匹配的锥面，后端与定位套筒间隙配合，三个紧定螺钉绕定位套筒的轴线均匀布置,每个紧定螺钉旋入定位套筒侧壁上的径向螺纹孔中并顶在传感器保护套的外壁上；激光测距传感器通过自身外螺纹装配于传感器保护套的前端并由锁紧螺母锁固。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，构成中还包括TCP校准装置，所述TCP校准装置包括TCP校准销、TCP校准块和刚性安装座，所述TCP校准块通过刚性安装座固定在机器人附近且与机器人的相对位置保持不变，在TCP校准块的上平面刻有十字交叉线，所述TCP校准销与焊枪的导电嘴同轴，TCP校准销的后端通过与导电嘴相同规格的外螺纹与焊枪连接，前端为锥形，锥形的尖点与理论焊接干伸长度的焊丝端点重合。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述示教控制器和电源通过电源安装板固定在焊接机器人的手臂上。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述TCP校准块上平面的十字交叉线的线宽为0.5mm，线深小于0.1mm。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述定位套筒的后端设有开口，激光测距传感器信号输出端的电缆从该开口穿出。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述传感器保护套后端外径比定位套筒内径小0.5mm。

上述用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，所述电源的输出电压为24V。

本实用新型利用激光测距传感器侧量焊接干伸长度并通过工件上的激光光点确定焊丝指向位置，可避免现有方法中因焊丝接触工件发生变形导致的失准，大大提高了测量精度和测量速度。该装置可以辅助操作人员快速、精确地确定焊接轨迹，从而提高了示教编程效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是某典型机器人和焊枪的构成示意图；

图2是现有方法示教编程时焊丝干伸长度和指向位置示意图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是图3的局部放大图；

图5是机器人TCP校准示意图；

图6是本实用新型辅助示教编程时焊丝干伸长度和指向位置示意图。

图中各标号如下：1、机器人，2、焊枪，2-1、焊枪枪体，2-2、喷嘴，2-3、导电嘴，3、焊丝，4、工件，5、电源，6、示教控制器，7、电源安装板，8、TCP校准销，9、TCP校准块，10、刚性安装座，11、紧定螺钉，12、锁紧螺母，13、电缆，14、激光测距传感器，15、传感器保护套，16、定位套筒，P、焊丝指向位置，d、焊接干伸长度。

具体实施方式

本实用新型提供了一种激光辅助示教编程装置，在编制机器人焊接程序时，可以辅助操作人员快速、精确的确定焊接轨迹。

参看图3和图4，本实用新型包括激光测距传感器14、传感器保护套15、定位套筒16、电缆13、24V电源5、示教控制器6、电源安装板7、TCP校准销8、TCP校准块9、刚性安装座10。激光测距传感器14通过自身外螺纹装配于传感器保护套15，并通过锁紧螺母12锁固；传感器保护套15装配于定位套筒16，其前端设计成锥形，与定位套筒16的锥孔锥度相同，后端外径设计为比定位套筒16内径小0.5mm；定位套筒16上设有3个均匀布置的紧定螺钉11,对传感器保护套15进行固定和调整；定位套筒16外形及后端外螺纹与焊枪喷嘴的规格相同，可以通过后端的外螺纹安装于焊枪前端；定位套筒16后端设有开口，供电缆13穿出；示教控制器6和24V电源5通过螺钉安装于电源安装板7；电源安装板7通过螺钉安装于机器人手臂；示教控制器6，通过电缆13分别连接24V电源5和激光测距传感器14；TCP校准块9上平面刻有垂直的十字交叉线，线宽0.5mm,线深小于0.1mm；TCP校准块9通过螺钉和圆柱销固定在机器人附近的刚性安装座10上，并与机器人相对位置保持不变；TCP校准销8后端外螺纹与焊枪导电嘴规格相同，前端设计为锥形，锥形的尖点与理论干伸长度的焊丝端点重合。

激光测距传感器14通电后发出激光，照射到工件4上，行成人眼可以观察的细小的激光光点，并且光点与焊枪之间的距离可以通过示教控制器6的电子屏显示。

本实用新型使用前需要先对激光测距传感器14位置进行校准，使其照射光点与机器人TCP点重合，具体方法为，参看图2、图3、图4和图5，先将机器人焊枪上的喷嘴和导电嘴拆下，然后将TCP校准销8拧紧在焊枪上，移动机器人使TCP校准销8的尖点对准TCP校准块9的十字交叉线中心，分别重复3个不同的姿态并在程序中记录机器人位置点，然后拧下TCP校准销8；参看图5把装配有激光测距传感器14和传感器保护套15的定位套筒16拧紧在焊枪上，移动机器人到刚才记录的第一个位置点，调整定位套筒16上的三个紧定螺钉11，使激光测距传感器14的光点照射在十字交叉线中心，然后对示教控制器6进行对零操作，此时示教控制器3显示的距离为0，再继续移动机器人分别到另外两个点，检查光点位置和示教控制器6显示距离值，如果有偏差则调整激光测距传感器14位置，直到3个位置的偏差都在很小范围内，校准工作完成。

参看图6，本实用新型使用时，操作人员控制机器人使用带有激光测距传感器14的焊枪对工件4进行示教，通过激光光点确定焊丝指向位置，通过示教控制器6显示的数值(0或者接近0)确定焊丝干伸长度，在示教编程完成后，拆卸下本辅助装置，安装好原焊枪的导电嘴和喷嘴，就能进行试焊生产。

本实用新型优点如下：1.示教编程过程中，激光测距传感器与工件保持非接触状态，避免了现有方法中因焊丝接触工件发生变形导致的失准。2.干伸长度使用激光测距传感器测量，测量误差可以达到十微米级别，精度高，速度快，可以实时显示任意焊接位置的干伸长度值。3.指向位置可以通过工件上的激光光点直接观察，操作人员可以准确方便地进行判断。4.激光测距传感器设计位置与导电嘴同轴，光点可达性好，只要焊枪可以焊接，光点就可以被观察到。5.拆装和使用方便，无需外接水电气，不受生产环境限制。

Claims (8)

1.一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，构成中包括激光测距传感器（14）、示教控制器（6）和电源（5），所述激光测距传感器（14）安装在焊接于机器人的焊枪（2）前端，激光测距传感器（14）通电后所发出的可见激光束的照射方向为焊枪导电嘴（2-3）内焊丝通孔的轴线方向，所述示教控制器（6）通过电缆（13）与电源（5）和激光测距传感器（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述激光测距传感器（14）通过可调定位连接机构与焊枪连接，所述可调定位连接机构包括传感器保护套（15）、定位套筒（16）、锁紧螺母（12）和三个紧定螺钉（11），所述定位套筒（16）的外形与焊枪喷嘴（2-2）相同，定位套筒（16）的后端通过螺纹与焊枪（2）前端连接；所述传感器保护套（15）同轴装配于定位套筒（16）内，传感器保护套（15）的前端外表面为与定位套筒（16）前端的锥孔相匹配的锥面，后端与定位套筒（16）间隙配合，三个紧定螺钉（11）绕定位套筒（16）的轴线均匀布置,每个紧定螺钉（11）旋入定位套筒（16）侧壁上的径向螺纹孔中并顶在传感器保护套（15）的外壁上；激光测距传感器（14）通过自身外螺纹装配于传感器保护套（15）的前端并由锁紧螺母（12）锁固。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，构成中还包括TCP校准装置，所述TCP校准装置包括TCP校准销（8）、TCP校准块（9）和刚性安装座（10），所述TCP校准块（9）通过刚性安装座（10）固定在机器人附近且与机器人的相对位置保持不变，在TCP校准块（9）的上平面刻有十字交叉线，所述TCP校准销（8）与焊枪的导电嘴（2-3）同轴，TCP校准销（8）的后端通过与导电嘴（2-3）相同规格的外螺纹与焊枪连接，前端为锥形，锥形的尖点与理论焊接干伸长度的焊丝端点重合。

4.根据权利要求3所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述示教控制器（6）和电源（5）通过电源安装板（7）固定在焊接机器人的手臂上。

5.根据权利要求4所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述TCP校准块（9）上平面的十字交叉线的线宽为0.5mm，线深小于0.1mm。

6.根据权利要求2所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述定位套筒（16）的后端设有开口，激光测距传感器（14）信号输出端的电缆（13）从该开口穿出。

7.根据权利要求2所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述传感器保护套（15）后端外径比定位套筒（16）内径小0.5mm。

8.根据权利要求7所述的一种用于机器人焊接的激光辅助示教编程装置，其特征是，所述电源（5）的输出电压为24V。

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