CN215787349U - 一种打包机制造用自适应焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种打包机制造用自适应焊接机器人，它涉及焊接技术领域，包括行走龙门架机构，行走龙门架机构包括立柱和顶横梁，行走龙门架机构通过行走轮跨骑于打包机两侧的行走轨道上，实现水平行走；焊接变位机构沿着两侧立柱实现上下变位、沿着顶横梁实现垂直于行走笼门架机构行走方向的水平变位；焊接单元具备安装臂直线变位、肘关节带动摆臂摆动变位、摆臂滚摆变位、焊枪夹摆动变位四轴变位。本实用新型的优点在于：焊接单元带来的四轴变位和焊接变位座移动、行走龙门架机构行走共同组成焊接机器人的三组六轴变位，丰富焊接机器人系统工艺范围和适应打包机尺寸范围；通过焊缝纠偏系统使焊炬始终追踪住焊缝，实现智能运行焊接系统。

Description

一种打包机制造用自适应焊接机器人

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，具体涉及一种打包机制造用自适应焊接机器人。

背景技术

自适应焊接机器人设备是一种新的焊接工艺设备，专注于打包机制作焊接过程自动化、柔性化与智能化。随我国劳动力成本的逐渐升高，以廉价劳动力为支撑的传统制造难以为继。现有焊接机器人在投入工作之前，需要将焊接电流、焊缝轨迹、焊缝宽度（摆枪幅度）、焊接速度等参数逐一输入，才能启动运行，这类焊接机器人存在着工艺参数单一、操作准备量大、易于产生焊缝偏差影响焊接质量等缺陷，影响机器人焊接效率。

学术技术界关于焊接机器人的研究比较宽泛，特别用于汽车制造过程中的焊接机器人点焊技术十分成熟，但对于一般机械制造过程中的机器人焊接工艺调整一次，只能满足一种焊接工艺特征要求，遇有焊缝、材料等其中一个参数改变就要重新调整参数，这与“中国制造2025”的应用需求存有差距。

本实用新型主要提供一种针对废弃物收集打包机制造时焊缝变化多、焊接轨迹复杂等情况的自适应智能焊接机器人，能够实现自动跟踪焊缝、自动调节焊接参数、智能运行、适应打包机复杂焊接要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种打包机制造用自适应焊接机器人，能够解决现有技术中人工焊接成本高且易于产生焊缝偏差影响焊接质量、已有机器人焊接需要操作人员不断调节输入焊接参数代码、影响机器人焊接效率的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：包括行走龙门架机构，所述行走龙门架机构包括两侧的立柱和顶横梁，行走龙门架机构通过底部的行走轮跨骑于打包机两侧的行走轨道上，实现水平行走；

安装于行走龙门架机构上的焊接变位机构，所述焊接变位机构设有数个，分别安装于行走龙门架机构两侧立柱的内侧和顶横梁的底部，焊接变位机构分别沿着两侧立柱实现上下变位、沿着顶横梁实现垂直于行走笼门架机构行走方向的水平变位；

安装于焊接变位机构上的焊接单元，所述焊接单元具备安装臂直线变位、肘关节带动摆臂摆动变位、摆臂滚摆变位、焊枪夹摆动变位四轴变位。

进一步地，所述行走轨道全长外侧板上设置有直齿条，所述行走龙门架机构两侧的立柱上设有伺服电机，所述伺服电机驱动齿轮转动，所述齿轮与直齿条啮合，齿轮沿直齿条往返运动带动行走龙门架机构水平移动。

进一步地，所述焊接变位机构设有三个，焊接变位机构包括焊接变位座、滚珠丝杠和丝杠螺母，所述滚珠丝杠分别布置在行走龙门架机构两侧的立柱的内侧和顶横梁的底部，所述滚珠丝杠上配设有丝杠螺母，滚珠丝杠的端部设有带座轴承，滚珠丝杠通过变位电机驱动旋转，丝杠螺母沿着滚珠丝杠直线移动，丝杠螺母上连接有焊接变位座，所述焊接变位座上设有直线轴承，所述滚珠丝杠的两侧设有直线轴承导轨，所述丝杠螺母带动焊接变位座直线移动时，所述直线轴承沿着直线轴承导轨移动。

进一步地，所述焊接单元包括安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹，所述安装臂安装于焊接变位座上，所述焊接变位座侧面设有伺服电机，安装臂的侧边设有齿条，所述伺服电机驱动齿轮转动，所述齿轮与齿条啮合，齿条实现直线移动，焊接变位座上还设有直线导轨，所述安装臂上设有相对应的滑块，安装臂随着齿条的移动沿着直线导轨直线移动；

所述安装臂的一端设有肘关节，所述肘关节穿过安装臂设置，肘关节通过关节电机伺服驱动转动，肘关节带动摆臂摆动变位；

所述肘关节的内部轴向设有转轴，所述转轴伸出肘关节的端部连接有摆臂，所述转轴设于肘关节内的端部套设有齿轮，所述肘关节上安装有摆臂滚摆电机，所述摆臂滚摆电机的输出轴上设有齿轮，齿轮之间啮合，摆臂滚摆电机驱动齿轮转动，带动转轴转动，转轴带动摆臂实现滚摆变位；

所述摆臂远离肘关节的一端设有焊枪夹和腕关节，所述焊枪夹与腕关节连接，焊枪夹上固定有焊炬，所述腕关节穿设于摆臂上，摆臂上安装有焊炬电机，所述焊炬电机驱动腕关节转动带动焊枪夹和焊炬实现摆动变位。

进一步地，所述焊接单元的焊炬上安装有电弧电压传感器或电弧电流传感器，所述电弧电压传感器或电弧电流传感器将数据传输给数据采集系统，所述数据采集系统与控制器连接，所述控制器分别与伺服电机、变位电机、关节电机、摆臂滚摆电机、焊炬电机电连接。

采用上述结构后，本实用新型的优点在于：行走龙门架机构两侧的立柱上的焊接单元的安装臂可在焊接变位座上沿垂直于行走龙门架机构行走的方向水平移动，行走龙门架机构顶横梁上的焊接单元的安装臂可在焊接变位座上上下移动，以适应不同大小尺寸系列的打包机；两侧立柱上的焊接单元的肘关节随着肘关节上下摆动变位、顶横梁上的焊接单元的肘关节随着肘关节水平摆动变位，以适应打包机侧面和顶部焊缝对肘关节的姿势要求；焊接单元的摆臂可随着转轴转动进行滚摆变位，以控制焊炬与焊缝的焊接角度；焊接单元的焊枪夹随着腕关节摆动带动焊炬摆动，以适应焊缝宽度摆焊要求；焊接单元可随着焊接变位座在行走龙门架机构两侧的立柱上上下移动，或随着焊接变位座在行走龙门架机构顶横梁上水平移动，且行走龙门架机构可沿着行走轨道水平移动，实现打包机整体大范围不同位置的焊缝焊接；

焊接单元的安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹带来的四轴变位和焊接变位座移动、行走龙门架机构行走共同组成焊接机器人的三组六轴变位，丰富了焊接机器人系统的工艺范围和适应打包机尺寸范围；

电弧电压传感器、电弧电流传感器、数据采集系统与控制器形成焊缝纠偏系统，电弧电压传感器或电弧电流传感器可测得焊接电弧电流或电弧电压的变化以判断电弧中心是否偏移焊缝中心，实时测量到的电弧电流或电弧电压值传输给数据采集系统与正常焊接指标值对比，控制器根据变化趋势控制各伺服电机、变位电机、关节电机、摆臂滚摆电机、焊炬电机的转动，以调节焊接变位座、焊接单元的安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹的位置，使焊炬始终追踪住焊缝，实现对打包机生产制造过程中自调整的高度智能运行焊接系统。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型的行走龙门架机构的结构示意图；

图4为本实用新型的焊接变位机构的结构示意图；

图5为本实用新型的焊接单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

本具体实施方式采用如下技术方案：包括行走龙门架机构1，行走龙门架机构1包括两侧的立柱11和顶横梁12，行走龙门架机构1通过底部的行走轮跨骑于打包机两侧的行走轨道13上，行走轨道13全长外侧板上设置有直齿条，行走龙门架机构1两侧的立柱11上设有伺服电机，伺服电机驱动齿轮转动，齿轮与直齿条啮合，齿轮沿直齿条往返运动带动行走龙门架机构1水平移动，实现水平行走，行走龙门架机构1可沿着行走轨道13水平移动，实现打包机不同位置的焊缝焊接，如图1和图2所示。

如图3和图4所示，还包括安装于行走龙门架机构1上的焊接变位机构2，焊接变位机构2设有数个，分别安装于行走龙门架机构1两侧立柱11的内侧和顶横梁12的底部，焊接变位机构2分别沿着两侧立柱11实现上下变位、沿着顶横梁12实现垂直于行走龙门架机构1行走方向的水平变位；焊接变位机构2设有三个，焊接变位机构2包括焊接变位座21、滚珠丝杠22和丝杠螺母23，滚珠丝杠22分别布置在行走龙门架机构1两侧的立柱11的内侧和顶横梁12的底部，滚珠丝杠22上配设有丝杠螺母23，滚珠丝杠22的端部设有带座轴承24，滚珠丝杠22通过变位电机27驱动旋转，丝杠螺母23沿着滚珠丝杠22直线移动，丝杠螺母23上连接有焊接变位座21，焊接变位座21上设有直线轴承25，滚珠丝杠22的两侧设有直线轴承导轨26，丝杠螺母23带动焊接变位座21直线移动时，直线轴承25沿着直线轴承导轨26移动，焊接单元3可随着焊接变位座21在行走龙门架机构1两侧的立柱11上上下移动，或随着焊接变位座21在行走龙门架机构1顶横梁12上水平移动。

如图5所示，还包括安装于焊接变位机构2上的焊接单元3，焊接单元3具备安装臂31直线变位、肘关节32带动摆臂33摆动变位、摆臂33滚摆变位、焊枪夹34摆动变位四轴变位，焊接单元3包括安装臂31、肘关节32、摆臂33和焊枪夹34，安装臂31安装于焊接变位座21上，焊接变位座21侧面设有伺服电机，安装臂31的侧边设有齿条，伺服电机驱动齿轮转动，齿轮与齿条啮合，齿条实现直线移动，焊接变位座21上还设有直线导轨22，安装臂31上设有相对应的滑块，安装臂31随着齿条的移动沿着直线导轨21直线移动，行走龙门架机构1两侧的立柱11上的焊接单元3的安装臂31可在焊接变位座21上沿垂直于行走龙门架机构1行走的方向水平移动，行走龙门架机构1顶横梁12上的焊接单元3的安装臂31可在焊接变位座21上上下移动，以适应不同大小尺寸系列的打包机。

安装臂31的一端设有肘关节32，肘关节32穿过安装臂31设置，肘关节32通过关节电机伺服驱动转动，肘关节32带动摆臂33摆动变位，两侧立柱11上的焊接单元3的摆臂33随肘关节32上下摆动变位、顶横梁12上的焊接单元3的摆臂33随肘关节32随着肘关节水平摆动变位，以适应打包机侧面和顶部焊缝对肘关节32的姿势要求。

肘关节32的内部轴向设有转轴，转轴伸出肘关节32的端部连接有摆臂33，转轴设于肘关节32内的端部套设有齿轮，肘关节32上安装有摆臂滚摆电机36，摆臂滚摆电机36的输出轴上设有齿轮，齿轮之间啮合，摆臂滚摆电机36驱动齿轮转动，带动转轴转动，转轴带动摆臂33实现滚摆变位，焊接单元3的摆臂33可随着转轴转动进行滚摆变位，以控制焊炬35与焊缝的焊接角度。

摆臂33远离肘关节32的一端设有焊枪夹34和腕关节，焊枪夹34与腕关节连接，焊枪夹34上固定有焊炬35，腕关节穿设于摆臂33上，摆臂33上安装有焊炬电机，焊炬电机驱动腕关节转动带动焊枪夹34和焊炬35实现摆动变位，焊接单元3的焊枪夹34随着腕关节摆动带动焊炬35摆动，以适应焊缝宽度摆焊要求。

焊接单元3的焊炬35上安装有电弧电压传感器或电弧电流传感器，电弧电压传感器或电弧电流传感器将数据传输给数据采集系统，数据采集系统与控制器连接，控制器分别与伺服电机、变位电机27、关节电机、摆臂滚摆电机36、焊炬电机电连接，电弧电压传感器、电弧电流传感器、数据采集系统与控制器形成焊缝纠偏系统，电弧电压传感器或电弧电流传感器可测得焊接电弧电流或电弧电压的变化以判断电弧中心是否偏移焊缝中心，实时测量到的电弧电流或电弧电压值传输给数据采集系统与正常焊接指标值对比，控制器根据变化趋势控制各伺服电机、变位电机27、关节电机、摆臂滚摆电机36、焊炬电机的转动，以调节焊接变位座21、焊接单元3的安装臂31、肘关节32、摆臂33和焊枪夹34的位置，使焊炬35始终追踪住焊缝，实现对打包机生产制造过程中自调整的高度智能运行焊接系统。

以上所述的电弧电压传感器、电弧电流传感器、数据采集系统、控制器、伺服电机、变位电机27、关节电机、摆臂滚摆电机36、焊炬电机等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，不再阐述。

工作原理：行走龙门架机构1两侧的立柱11上的焊接单元3的安装臂31可在焊接变位座21上沿垂直于行走龙门架机构1行走的方向水平移动，行走龙门架机构1顶横梁12上的焊接单元3的安装臂31可在焊接变位座21上上下移动，以适应不同大小尺寸系列的打包机；两侧立柱11上的焊接单元3的肘关节32带动摆臂33上下摆动变位、顶横梁12上的焊接单元3的肘关节32带动摆臂33水平摆动变位，以适应打包机侧面和顶部焊缝对肘关节32的姿势要求；焊接单元3的摆臂33可随着转轴转动进行滚摆变位，以控制焊炬35与焊缝的焊接角度；焊接单元3的焊枪夹34随着腕关节摆动带动焊炬35摆动，以适应焊缝宽度摆焊要求；焊接单元3可随着焊接变位座21在行走龙门架机构1两侧的立柱11上上下移动，或随着焊接变位座21在行走龙门架机构1顶横梁12上水平移动，且行走龙门架机构1可沿着行走轨道13水平移动，实现打包机不同位置的焊缝焊接；电弧电压传感器、电弧电流传感器、数据采集系统与控制器形成焊缝纠偏系统，电弧电压传感器或电弧电流传感器可测得焊接电弧电流或电弧电压的变化以判断电弧中心是否偏移焊缝中心，实时测量到的电弧电流或电弧电压值传输给数据采集系统与正常焊接指标值对比，控制器根据变化趋势控制各伺服电机、变位电机27、关节电机、摆臂滚摆电机36、焊炬电机的转动，以调节焊接变位座21、焊接单元3的安装臂31、肘关节32、摆臂33和焊枪夹34的位置，使焊炬35始终追踪住焊缝，实现对打包机生产制造过程中自调整的高度智能运行焊接系统。

本具体实施方式的焊接单元的安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹带来的四轴变位和焊接变位座移动、行走龙门架机构行走共同组成焊接机器人的三组六轴变位，丰富了焊接机器人系统的工艺范围和适应打包机尺寸范围；通过焊缝纠偏系统调节焊接变位座、焊接单元的安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹的位置，使焊炬始终追踪住焊缝，实现对打包机生产制造过程中自调整的高度智能运行焊接系统。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种打包机制造用自适应焊接机器人，用于对打包机进行自适应焊接，其特征在于：包括行走龙门架机构，所述行走龙门架机构包括两侧的立柱和顶横梁，行走龙门架机构通过底部的行走轮跨骑于打包机两侧的行走轨道上，实现水平行走；

安装于行走龙门架机构上的焊接变位机构，所述焊接变位机构设有数个，分别安装于行走龙门架机构两侧立柱的内侧和顶横梁的底部，焊接变位机构分别沿着两侧立柱实现上下变位、沿着顶横梁实现垂直于行走笼门架机构行走方向的水平变位；

安装于焊接变位机构上的焊接单元，所述焊接单元具备安装臂直线变位、肘关节带动摆臂摆动变位、摆臂滚摆变位、焊枪夹摆动变位四轴变位。

2.根据权利要求1所述的一种打包机制造用自适应焊接机器人，其特征在于：所述行走轨道全长外侧板上设置有直齿条，所述行走龙门架机构两侧的立柱上设有伺服电机，所述伺服电机驱动齿轮转动，所述齿轮与直齿条啮合，齿轮沿直齿条往返运动带动行走龙门架机构水平移动。

3.根据权利要求1所述的一种打包机制造用自适应焊接机器人，其特征在于：所述焊接变位机构设有三个，焊接变位机构包括焊接变位座、滚珠丝杠和丝杠螺母，所述滚珠丝杠分别布置在行走龙门架机构两侧的立柱的内侧和顶横梁的底部，所述滚珠丝杠上配设有丝杠螺母，滚珠丝杠的端部设有带座轴承，滚珠丝杠通过变位电机驱动旋转，丝杠螺母沿着滚珠丝杠直线移动，丝杠螺母上连接有焊接变位座，所述焊接变位座上设有直线轴承，所述滚珠丝杠的两侧设有直线轴承导轨，所述丝杠螺母带动焊接变位座直线移动时，所述直线轴承沿着直线轴承导轨移动。

4.根据权利要求1所述的一种打包机制造用自适应焊接机器人，其特征在于：所述焊接单元包括安装臂、肘关节、摆臂和焊枪夹，所述安装臂安装于焊接变位座上，所述焊接变位座侧面设有伺服电机，安装臂的侧边设有齿条，所述伺服电机驱动齿轮转动，所述齿轮与齿条啮合，齿条实现直线移动，焊接变位座上还设有直线导轨，所述安装臂上设有相对应的滑块，安装臂随着齿条的移动沿着直线导轨直线移动；

所述安装臂的一端设有肘关节，所述肘关节穿过安装臂设置，肘关节通过关节电机伺服驱动转动，肘关节带动摆臂摆动变位；

所述肘关节的内部轴向设有转轴，所述转轴伸出肘关节的端部连接有摆臂，所述转轴设于肘关节内的端部套设有齿轮，所述肘关节上安装有摆臂滚摆电机，所述摆臂滚摆电机的输出轴上设有齿轮，齿轮之间啮合，摆臂滚摆电机驱动齿轮转动，带动转轴转动，转轴带动摆臂实现滚摆变位；

所述摆臂远离肘关节的一端设有焊枪夹和腕关节，所述焊枪夹与腕关节连接，焊枪夹上固定有焊炬，所述腕关节穿设于摆臂上，摆臂上安装有焊炬电机，所述焊炬电机驱动腕关节转动带动焊枪夹和焊炬实现摆动变位。

5.根据权利要求1所述的一种打包机制造用自适应焊接机器人，其特征在于：所述焊接单元的焊炬上安装有电弧电压传感器或电弧电流传感器，所述电弧电压传感器或电弧电流传感器将数据传输给数据采集系统，所述数据采集系统与控制器连接，所述控制器分别与伺服电机、变位电机、关节电机、摆臂滚摆电机、焊炬电机电连接。

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