快速换型高效自动焊接系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及焊接设备，特别涉及快速换型高效自动焊接系统，属于焊接设备技术领域。


背景技术：

[0002]
自动（半自动）焊接机器人能够有效的降低人工成本，提高焊接效率，保证焊接的一致性，进行这种焊接时，设备需要人工采用示教器进行示教。示教也称导引，即由用户导引焊接机器人，一步步按实际任务操作一遍，焊接机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数和工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给焊接机器人一个启动命令，焊接机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作，这就是示教与再现，或者称之为对焊接机器人的编程。示教再现是机器人在焊接简单工件时的一种常用形式。以下是普通的焊接机器人示教工作过程：工人通过手持机器人示教器可完成示教。
①
新建一个文件，保存示教数据；
②
示教操作，即控制焊接机器人一步步按实际任务操作一遍，编写程序，记录示教时焊接机器人每个动作的位置、姿态、运动参数和工艺参数等；
③
使用跟踪操作，在示教过程中或完成后，检查或更正示教数据；
④
使用文件编辑操作，通过跟踪操作过程中或完成后，编辑细节完成程序；
⑤
示教完成后，在自动模式下进行焊接机器人空走来检验示教程序。
[0003]
具体到焊接作业中，自动化焊接设备在焊接工件时，需要定位工装将其固定，工人通过示教器进行示教工作，规划焊接路径和设计焊接参数。工件需要依靠定位工装将其与示教过的工件的形状和空间位置完全一致，以便机器人不在重复示教，千篇一律，对于规格统一且批量较大的工件来说，经济效益高，工作效率高。但是，对于一些需要频繁换型的小批量的规格多样的焊接工件，使用焊接机器人的效率低，实用性不强。因为对于每一种新的工件，焊接机器人都需要示教才能进行焊接，人工示教时间长，焊接轨迹和焊接参数都会产生变化，需要专业的编程人员来操纵，一点点完成示教工作，工作效率低，并且有时还需要新的定位工装固定。因此，焊接机器人虽然可以焊接小批量工件，但是工作效率低，经济效益低，性价比差，甚至不如人工焊接，因此工厂在制造小批量产品需要频繁换型的情况下，一般都会选择人工焊接。
[0004]
随着国内工业的发展，零库存化的趋势越来越强。目前，工厂为了节省材料成本，增加经济效益，一般所接的订单需要多少件产品就制造多少件，大多数情况下只需要制造几件产品，这种情况下，工厂使用焊接机器人来制造，工作效率低。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于克服目前的焊接机器人在人工示教中存在的上述问题，提供一种快速换型高效自动焊接系统。
[0006]
为实现本实用新型的目的，采用了下述的技术方案：快速换型高效自动焊接系统，所述的自动焊接系统包括焊接机器人和机械测量臂装置，所述的焊接机器人包括控制系
统，所述的机械测量臂装置包括机械臂和计算机系统，所述的计算机与焊接机器人的控制系统相通讯，所述的机械臂包括立柱，在所述的立柱上通过水平旋转关节一转动连接有第一测量臂，水平旋转关节一上连接有角度传感器一，第二测量臂通过水平旋转关节二转动在第一测量臂的末端，水平旋转关节二上连接有角度传感器二；在第二测量臂末端上下方向滑动设置有z轴测量头，与z轴测量头配合设置有位移传感器，所述的角度传感器一、角度传感器二、位移传感器均连接至计算机系统。
[0007]
进一步的；所述的角度传感器一、角度传感器二分别为旋转编码器一、旋转编码器二，两个旋转编码器分别连接在两个关节的旋转件上。
[0008]
进一步的；所述的位移传感器为：所述的z轴测量头固定连接在滑块上或者与滑块一体设置，滑块配合设置在导轨上，导轨固定连接在第二测量臂上，滑块位于导轨外部的面为齿条结构，与齿条配合设置有齿轮，齿轮转动连接在第二测量臂上，在齿轮的转动轴上连接有旋转编码器三。
[0009]
进一步的；在第二测量臂末端通过螺孔旋接有滑块顶紧螺栓，拧紧头顶紧螺栓后，顶紧螺栓顶紧滑块不能自由滑动。
[0010]
进一步的；z轴测量头下端的直径小于0.5mm。
[0011]
本实用新型的积极有益技术效果在于：本自动焊接系统中示教装置采用了类似scara机器人测量臂设计，成本低、占地小，动作灵活，测量方便，相对于目前的焊接机器人示教，本装置系统内部设定原点，使用时由操作人员直接手拿z轴测量头放置在焊缝处即可根据三个旋转编码器的数据、第一测量臂、第二测量臂、z轴测量头的几何尺寸得到该焊点在坐标系的位置，然后根据焊缝的形状测定相应的点，在根据各点的坐标位置结合焊缝形状即可得到焊接路径轨迹，本测量臂与焊接机器人的相对位置关系是固定的，所以根据本测量臂得到的可以直接应用于焊接机器人或者转换后应用在焊接机器人（与原点的设定有关），本示教装置速度快、操作简单，而且不再需要专业人员操作，大大降低了自动焊接对操作人员的技能要求，在需要频繁换型的小批量焊接情况下更能体现效率的提高。
附图说明
[0012]
图1是机械测量臂装置的整体示意图。
[0013]
图2是图1中e处的放大图。
[0014]
图3是自动焊接系统的示意图。
具体实施方式
[0015]
为了更充分的解释本实用新型的实施，提供本实用新型的实施实例。这些实施实例仅仅是对本实用新型的阐述，不限制本实用新型的范围。
[0016]
结合附图对本实用新型进一步详细的解释，附图中各标记为：1：立柱；2：水平旋转关节一；3：第一测量臂；4：水平旋转关节二；5：第二测量臂；6：z轴测量头；7：滑块；8：导轨；9：齿轮；10：顶紧螺栓；11：焊接机器人。
[0017]
如附图所示，快速换型高效自动焊接系统，所述的自动焊接系统包括焊接机器人11和机械测量臂装置，所述的焊接机器人包括控制系统，所述的机械测量臂装置包括机械臂和计算机系统，所述的机械臂包括立柱1，在所述的立柱上通过水平旋转关节一2转动连
接有第一测量臂3，水平旋转关节一上连接有角度传感器一，第二测量臂5通过水平旋转关节二4转动在第一测量臂的末端，水平旋转关节二上连接有角度传感器二；所述的角度传感器一、角度传感器二分别为旋转编码器一、旋转编码器二，两个旋转编码器分别连接在两个关节的旋转件上，在第二测量臂末端上下方向滑动设置有z轴测量头6，与z轴测量头配合设置有位移传感器，所述的角度传感器一、角度传感器二、位移传感器均连接至计算机系统。水平旋转关节可采用轴承，轴承中可以为内圈转动，也可以为外圈转动，旋转编码器连接在转动架上，这是目前的常用技术，所述的位移传感器为：所述的z轴测量头固定连接在滑块7上或者与滑块一体设置，滑块配合设置在导轨8上，导轨固定连接在第二测量臂上，滑块位于导轨外部的面为齿条结构，与齿条配合设置有齿轮9，齿轮转动连接在第二测量臂上，在齿轮的转动轴上连接有旋转编码器三。可以与齿轮固定连接有齿轮轴，旋转编码器三连接在齿轮轴上。在第二测量臂末端通过螺孔旋接有滑块顶紧螺栓10，拧紧顶紧螺栓后，顶紧螺栓顶紧滑块不能自由滑动。松开顶紧螺栓后，z轴可自由滑动，z轴测量头下端的直径小于0.5mm，这样可以保证示教误差在0.5mm之内，满足焊接精度要求。本申请中，机械臂中的编码器型号可采用penon旋转增量式编码器m50l5000zg0c，旋转关节中的可采用回转支撑平面轴承，型号可采用xru3515ru66轴承。
[0018]
本实用新型的结构为成熟的scara机器人结构，申请人的创新之处在于采用scara机器人结构作为测量臂作为焊接机器人示教设备，降低了示教难度，提高了示教效率，特别对于需要频繁换型的小批量工件焊接效率得到大幅提高，质量得到保证，使自动焊接对不同焊接轨迹的产品适应程度明显提高，有利于大幅提高生产效率。
[0019]
本示教装置的使用过程如下：
[0020]
1、首先在计算机系统中建一个文件，保存示教数据；
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2、人工亲手移动测量仪，将测量仪的测量顶针移动到焊接轨迹的需要位置，（直缝需要测量两个点，即初始焊接位置和焊接结束位置，环缝需要三个点，即初始焊接位置、圆弧上边的一点和焊接结束位置），使计算机系统记录这些位置信息，计算机会根据这些信息自动生成焊接轨迹；
[0022]
3、测量完成生成焊接轨迹后，计算机将焊接轨迹传输给焊接机器人，在自动模式下进行焊接机器人空走来检验焊接程序。
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本装置的优点：
[0024]
1、自动焊接示教时，示教时，是人工亲手拿着测量臂寻找点位进行示教，比拿着示教器进行示教更加方便；
[0025]
2、机械臂示教操作简单不用经过培训，降低示教的难度，提高示教的效率；
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3、传统的焊接机器人其原点是固定的，需要做工装，由工装来保证工件与原点中的相对位置不变，使用机械臂可以不用定位工装，各个工件位置可以不同，由测量臂来测量其坐标位置，当对小批量工件焊接时，由于示教效率提高，可以对每个工件示教，降低制作定位工装的经济，更加灵活。
[0027]
4、如果有多台焊接机器人的话，可以共用本实用新型的一套示教装置（只要能够得到示教装置和焊接机器人之间的相对位置关系即可），这样可由有效的降低示教装置成本。

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