CN216082599U - 一种用于机器人的车身焊接结构健康监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，旨在提出一种可以同时检测车身四个焊点情况并用于流水线作业的智能装置。整体结构将机械臂和机械爪设计成两个独立的机构，以便适用于不同车型的需求。所述机械爪通过仿照人的手掌进行设计，共有四个为四杆机构机械指，具有张开调整范围的作用。所述机械臂进行到大范围空间定位作业。机械指末端装有超声波探头，能够在四杆机构的带动下无缝贴合车身曲面。接的方式将所述机械爪与机械臂相连接。基于超声波无损焊接检测原理，结合四个超声波压电片贴合方法，对车身焊接处的健康状况进行监测，从而提高焊接精度与质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及焊接质量检测领域，尤其涉及一种用于机器人的车身焊接结构健康监测仪。
背景技术
随着人们对汽车的需求量越来越高，人们对汽车的质量和性能要求也随之增加。汽车是由大量的零件焊接而成的，而焊接的质量直接决定一辆汽车的本身的质量和性能，车身的焊点检测必须要严格控制，而我国的车身焊点检测方法和形式普遍采用抽检，然后对其进行人工作业检测，这样并不能保证所有的车辆都是合格的，并且在机械自动化水平上仍比较低。因此随着汽车行业的发展更加规模化和多样化，开展车身焊点智能检测结构设计是历史走向的必然趋势，有着非常重要的意义。
车身焊点检测的技术日益更新，总的发展趋势基本上是从破坏性检测到无损检测，从手工操作到全自动化检测，从单个焊点检测发展成焊缝的检测。其中无损检测中的超声波检测是人们比较趋向于的检测方式。市面上大多数的仪器是单个焊点的检测，对于汽车这种大型机器有大量焊点的设备，总的来说检测效率比较低，且不能应用于自动流水线上的检测。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是设计机械爪结构以及机械臂传动机构，实现在不同车身检测情况下超声波探头与车身曲面的紧密贴合。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，包括机械臂1和机械爪2，其特征在于，所述机械爪包括机械指3、基台4，所述机械臂1与机械爪2通过法兰连接，所述机械指3设置主动杆5和从动杆6，所述机械指张合范围为0°-109°。
进一步地，所述机械爪2通过仿照人的手掌进行设计，所述机械指3可以调整张开范围以及调节所述超声波探头12与车身曲面贴合角度。所述机械臂1可以进行较大空间范围的位姿变化调整，所述机械指3可以小范围调整所述超声波探头12的角度。
进一步地，所述基台4为“十”字形，所述基台4中心开设通孔线槽7，所述机械指3为4个，分别安装在所述基台4“十”字形的末端，所述主动杆5 包括主动杆A 8、主动杆B 9，所述从动杆6包括从动杆A10、从动杆B11，主动杆A 8、主动杆B 9、从动杆A10、从动杆呈双摇杆结构，所述从动杆B11 末端与超声波探头12螺纹连接。所述主动杆A 8和主动杆B 9分别设计成最长杆和最短杆，主动杆A 8的作用主要是调节测量的范围，主动杆B 9作用主要是调整所述超声波探头的角度；从动杆A10和从动杆B11配合主动杆B 9进行角度的调节，从而实现所述超声波探头12对车身曲面的垂直贴合，所述主动杆5和从动杆6选用的材料为铝。所述通孔线槽7将所述机械指3结构中的电机线路和传感器线路做成集成电缆接入到机械手中，且能够减轻所述机械爪2 整体的重量。
优选地，所述主动杆A 8、主动杆B 9由所述电机13配合驱动以调整所述机械指3与车身的距离，所述从动杆A10、从动杆B11、主动杆B 9两两之间通过销轴连接。所述机械指的主动杆A 8通过一个旋转法兰15和轴键配合带动其摆动，主动杆B 9通过一个深沟球轴承16和轴键配合带动其摆动。
进一步地，所述主动杆A 8、主动杆B 9长度之和大于从动杆A10、从动杆B11 长度之和，其长度范围为70厘米至150厘米。所述主动杆A 8、主动杆B 9设置若干驱动电机13及联轴器14，优选为两个。
进一步地，所述机械臂1为6自由度关节式机械臂，采用模块化关节的机械臂设计方法，使其关节模块为高度集成的机电一体化产品，将所述机械臂1 俯仰关节输入和输出位置设计成垂直偏置，使得整体结构更为紧凑，也更有于电器走线。根据车身焊点的分布情况决定将关节的构型依次分为旋转--俯仰-- 俯仰--旋转--俯仰--旋转，选用谐波齿轮减速器作为所述机械臂1主要减速机构。所述机械臂1旋转关节分为输入端和输出端，驱动装置所在的部分为输入端,减速器所在的部分为输出端，腰部旋转关节的特殊之处是考虑到腰部回转传动机构可以布置在移动平台。所述机械臂1为6自由度关节式机械臂，所述机械臂1的臂杆采用空心圆柱的造型，在最大程度的提高抗弯截面系数的同时能够将各种装置安装在关节和臂杆内部。
本实用新型的有益效果为：采用这种焊接结构健康监测仪使得超声波探头与车身紧密结合，同时使用四个超声波探头同时作业，能有更好地的检测效率和更广的检测范围；采用机械爪抓取方式实现超声波探头与车身曲面贴合及排除空隙中的空气，取代了传统的胶水或粘合剂耦合方式；机械臂、机械爪、超声波探头三种结构的位置及连接关系可以提高检测定位过程的精确度。
附图说明
图1为本实用新型用于机器人的车身焊接结构健康监测仪的整体外观图。
图2为本实用新型用于机器人的车身焊接结构健康监测仪的机械爪外观图。
图3为本实用新型用于机器人的车身焊接结构健康监测仪的机械爪顶部结构示意图。
图4为本实用新型用于机器人的车身焊接结构健康监测仪的机械指局部结构示意图。
图中：机械臂-1、机械爪-2、机械指-3、基台-4、主动杆-5、从动杆-6、线槽-7、主动杆A-8、主动杆B-9、从动杆A-10、从动杆B-11、超声波探头-12、电机-13、联轴器-14、旋转法兰-15、深沟球轴承-16。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案进一步详细的说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅同于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语”连接”、“运动“、”贴近“、”调整“应做广义理解，例如，所述6自由度关节机械臂1通过法兰连接，控制所述机械爪2的运动。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述语在本专利的具体含义。
参照图1-图3，用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，包括6自由度关节机械臂1，所述机械臂1通过法兰结构连接机械爪2，所述机械爪2是由机械指3和基台4组成，所述基台为“十”字形，四端各设置一个所述机械指3，所述机械指3与所述基台4连接处有电机13，且电机13输出轴的一端与动杆A 8和主动杆B 9相连，所述从动杆A10、从动杆B11、主动杆B9两两之间通过销轴连接，从动杆B11通过螺纹与超声波探头12连接，方便更换。
工作原理：6自由度关节机械臂通过法兰连接，控制机械爪的运动，机械爪的基台4端经过联轴器14连接主动杆5，这样连接方式可靠、稳定。当机械爪即将要贴近被测物体表面时，电机13启动，电机13带动联轴器14转动，再通过旋转法兰15和深沟球轴承16带动主动杆A 8和主动杆B 9的转动，主动杆A 8与从动杆A10之间，主动杆B 9与从动杆B11之间和从动杆A10与从动杆B11之间都是通过销轴连接，从而互相配合转动。从动杆B11与超声波探头12之间采用螺纹连接，从而可以调整所述超声波探头12在空间中的位置，方便检测。
参照图4，机械指3，启动电机13，通过联轴器14转动，直接带动主动杆A 8和主动杆B 9运动，并且为了实现距离上的调整。主动杆A 8的输出轴在经过销轴带动从动杆A10，主动杆B 9的输出轴经过销轴带动从动杆B11，从动杆A10和从动杆B11相互协调配合，可以实现所述机械指3对被测车身曲面的垂面贴合，实现了对所述超声波探头12位置的调整，从而实现车身焊点和焊缝的检测功能。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行修改、等效组合。
Claims (7)
1.一种用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，包括机械臂(1)和机械爪(2)，其特征在于，所述机械爪包括机械指(3)、基台(4)，所述机械臂(1)与机械爪(2)通过法兰连接，所述机械指(3)设置主动杆(5)和从动杆(6)，所述机械指张合范围为0°-109°。
2.根据权利要求1所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述基台(4)为“十”字形，所述基台(4)中心开设通孔线槽(7)，所述机械指(3)为4个，分别安装在所述基台(4)“十”字形的末端，所述主动杆(5)包括主动杆A(8)、主动杆B(9)，所述从动杆(6)包括从动杆A(10)、从动杆B(11)，主动杆A(8)、主动杆B(9)、从动杆A(10)、从动杆B(11)呈双摇杆结构，所述从动杆B(11)末端与超声波探头(12)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述主动杆A(8)、主动杆B(9)由电机(13)配合驱动以调整所述机械指(3)与车身的距离，所述从动杆A(10)、从动杆B(11)、主动杆B(9)两两之间通过销轴连接。
4.根据权利要求3所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述主动杆A(8)、主动杆B(9)设置若干电机(13)及联轴器(14)。
5.根据权利要求4所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述主动杆A(8)、主动杆B(9)长度之和大于从动杆A(10)、从动杆B(11)长度之和，其长度范围为70厘米至150厘米。
6.根据权利要求5所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述机械臂(1)为6自由度关节式机械臂，所述机械臂(1)的臂杆采用空心圆柱的造型。
7.根据权利要求6所述用于机器人的车身焊接结构健康监测仪，其特征在于，所述机械臂(1)可以扩大位姿变化调整的空间范围，所述机械指(3)可以小范围调整所述超声波探头(12)的角度。
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