專利名稱：環(huán)縫仿形焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種焊機(jī)，尤其是一種用于焊接產(chǎn)品環(huán)縫(如壓縮機(jī) 殼體環(huán)縫等)的仿形焊機(jī)，屬于焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前產(chǎn)品環(huán)縫(如壓縮機(jī)殼體環(huán)縫)焊接一般是采用固定焊機(jī)或機(jī)器 人。固定焊機(jī)只適合某一固定型號的壓縮機(jī)， 一旦壓縮機(jī)型號一改變， 焊才&機(jī)構(gòu)就必須重新調(diào)試一次，調(diào)試時間長且工作強(qiáng)度大、效率低，更 重要的是容易導(dǎo)致批量工件焊接質(zhì)量的不一致。機(jī)器人的焊接質(zhì)量高、 效率高，但是成本也高(一臺焊接機(jī)器人需要三十多萬元)，而且維修復(fù) 雜不便。
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提出一種既具有高質(zhì)量和高效率， 又具有成本低廉和維修方便的環(huán)縫仿形焊機(jī)。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種環(huán)縫仿形焊機(jī)，包括機(jī)架、控制器、 安置于機(jī)架上部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安置有夾 緊機(jī)構(gòu)，所述移動機(jī)構(gòu)上安置有可互換的檢測機(jī)構(gòu)和焊槍機(jī)構(gòu)；所述旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的第一控制電機(jī)，所述移動機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動 移動機(jī)構(gòu)移動的第二控制電機(jī)，所述夾緊機(jī)構(gòu)含有固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的 固定座和與固定座形成移動副的成對夾塊，所述^r測^U勾含有可伸縮移 動的靠輪和測量靠輪移動距離的位移傳感器；所述控制器的輸入端通過 輸入導(dǎo)線與位移傳感器的輸出端連接，其輸出端通過輸出導(dǎo)線與第一控 制電機(jī)和第二控制電機(jī)的輸入端連接。
使用時，先將待焊工件(如壓縮機(jī)殼體)放置于本實用新型的夾緊 機(jī)構(gòu)的夾塊中并夾緊。然后進(jìn)行 一，在移動機(jī)構(gòu)上安置^r測機(jī)構(gòu)，并使檢測機(jī)構(gòu)的靠輪接觸待焊工件的環(huán)縫處，位移傳感器將此時靠輪接觸 環(huán)縫的位置坐標(biāo)值作為原點(diǎn)數(shù)值傳給控制器并記錄，啟動第一控制電機(jī) 使旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)并帶動待焊工件旋轉(zhuǎn)，控制器控制第一控制電機(jī)按預(yù)設(shè) 的單位角度值旋轉(zhuǎn)，靠輪接觸環(huán)縫的位置隨著待焊工件旋轉(zhuǎn)而發(fā)生移動， 位移傳感器即把工件旋轉(zhuǎn)到相對于原點(diǎn)的每一個角度時所引起的靠輪接
觸環(huán)縫位置移動的坐標(biāo)值傳給控制器并記錄；當(dāng)?shù)谝豢刂齐姍C(jī)帶動工件 旋轉(zhuǎn)一周后，控制器即將靠輪接觸環(huán)縫位置在一周內(nèi)各轉(zhuǎn)動角度圓周點(diǎn) 的相對于原點(diǎn)位置移動的坐標(biāo)值完整記錄。二、將移動4幾構(gòu)上的^r測機(jī) 構(gòu)換成焊槍機(jī)構(gòu)，使焊槍機(jī)構(gòu)的焊槍嘴部調(diào)到距離待焊工件環(huán)縫處的合 適位置，同時啟動第一控制電機(jī)、第二控制電機(jī)和焊槍機(jī)構(gòu)，控制器一 方面控制第一控制電機(jī)仍如上述按預(yù)設(shè)的單位角度值驅(qū)動待焊工件旋 轉(zhuǎn)，另 一方面同時控制第二控制電機(jī)驅(qū)動焊槍機(jī)構(gòu)按上述記錄的位置移 動的坐標(biāo)值進(jìn)行移動。這樣，就使得焊槍機(jī)構(gòu)與工件的相對運(yùn)動軌跡與 第一步中靠輪與工件的相對運(yùn)動軌跡相同，從而在工件再次旋轉(zhuǎn)一周后， 完成對待焊工件環(huán)縫的焊接。對同一批待焊工件只要按上述步驟完成首 件相對運(yùn)動軌跡的仿形學(xué)習(xí)后，就可以進(jìn)行連續(xù)不斷的焊接作業(yè)；同理， 對不同批待焊工件也只要重新完成首件相對運(yùn)動軌跡的仿形學(xué)習(xí)，即可 進(jìn)行連續(xù)不斷的焊接作業(yè)。顯然，上述的仿形學(xué)習(xí)過程簡單、方便、可 靠。
本實用新型的環(huán)縫仿形焊機(jī)通過由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和控制器組 成的仿形系統(tǒng)，實現(xiàn)對工件環(huán)縫焊接的簡單、方便、可靠的仿形學(xué)習(xí)， 并通過移動機(jī)構(gòu)和控制器組成的執(zhí)行系統(tǒng)控制焊槍機(jī)構(gòu)按仿形學(xué)習(xí)的結(jié) 果執(zhí)行焊接，從而達(dá)到既相比固定焊機(jī)可大幅提高工件的焊接質(zhì)量，又 相比機(jī)器人大大降低設(shè)備成本。以下結(jié)合附圖對本實用新型的作進(jìn)一步說明。圖l是本實用新型實施例環(huán)縫仿形焊機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是


圖1中夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖2的左視圖。
圖4是
圖1中移動機(jī)構(gòu)和檢測機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4中檢測機(jī)構(gòu)的俯視圖。
圖6是圖4中焊槍機(jī)構(gòu)替代檢測機(jī)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例
本實施例的環(huán)縫仿形焊機(jī)如
圖1所示，包括機(jī)架1、控制器(圖中未 示出)、安置于機(jī)架l上部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安 置有夾緊機(jī)構(gòu)，在移動機(jī)構(gòu)上安置有可互換的^r測機(jī)構(gòu)和焊槍機(jī)構(gòu)。
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動整個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機(jī)2和豎立裝于 機(jī)架1上的主軸3,在主軸3上裝有從動齒輪4和轉(zhuǎn)盤5。第一伺服電機(jī) 2固定在機(jī)架1上，其輸出軸端裝有與從動齒輪4嚙合的主動齒輪6。在 主軸3內(nèi)設(shè)有貫通孔道，在主軸3底端裝有與貫通孔道連通的旋轉(zhuǎn)接頭 30。
夾緊機(jī)構(gòu)如圖2、圖3所示，含有安置于中空固定座8上端的一對夾 塊7-l、 7-2,固定座8裝于轉(zhuǎn)盤5上。在一對夾塊7-l、 7-2的頂端設(shè)有 相同的一對夾頭7-3、 7-4。在固定座8上部設(shè)有一對滑軌9,其側(cè)部設(shè) 有第一氣缸IO，其中空處設(shè)有一短固定軸11，在短固定軸ll上端安裝 有小齒輪12。 一對夾塊7-l、 7-2底部設(shè)有分別卡合在一對滑軌9上的一 對滑塊13和一對齒條14。 一對齒條14中的一個齒條與第一氣缸10的活 塞桿15聯(lián)j妄，同時一對齒條14還分別位于小齒4侖12的兩側(cè)并分別與小 齒輪12嚙合。第一氣缸10的輸入口通過輸氣軟管與位于主軸3頂端的 貫通孔道出口相連接。
移動機(jī)構(gòu)如圖4、圖5所示，含有驅(qū)動整個移動機(jī)構(gòu)移動的第二伺服電機(jī)16,第二伺服電機(jī)16裝在固定于支撐臂18頂部的支板17上，支撐 臂18則固定在機(jī)架1的一側(cè)上部(如
圖1所示)。在支板17上還裝有軸 承座20和絲杠19,絲杠19的兩端穿裝于軸承座20上，其中絲杠19的 一端還與第二伺服電機(jī)16的輸出軸端聯(lián)接。絲杠19上還套裝有絲杠螺 母21 ，絲杠19與絲^工螺母21構(gòu)成絲杠副。
如圖4、圖5所示，檢測機(jī)構(gòu)含有與絲杠螺母21固定的連接座22, 連接座22上安裝有支架23。如圖5所示，在支架23上裝有第二氣缸24， 第二氣釭24的第二活塞桿25端部裝設(shè)有導(dǎo)桿架26,導(dǎo)桿架26 —端設(shè)有 靠輪27,導(dǎo)桿架26兩側(cè)設(shè)有兩根導(dǎo)桿28-l、 28-2。在第二氣缸24的上 部裝有位移傳感器29。
控制器的輸入端通過輸入導(dǎo)線與位移傳感器28的輸出端連接，控制 器的輸出端通過輸出導(dǎo)線與第一伺服電機(jī)2和第二伺服電機(jī)16的輸入端 連接。
本實施例的環(huán)縫仿形焊機(jī)的具體使用過程如下
一、 將待焊工件(本實施例選用壓縮機(jī)殼體IOO)放置于一對夾塊7-l、 7-2的一對夾頭7-3、 7-4之間，外加氣源從旋轉(zhuǎn)接頭30接入主軸3的貫 通孔道，從主軸3頂端的貫通孔道出口經(jīng)輸氣軟管通入第一氣缸10內(nèi)， 第一氣缸IO推動活塞桿15外伸，推動一對齒條14中的一個齒條移動， 借助與之嚙合的小齒輪12,帶動另一個齒條反向移動，即使一對齒條14 產(chǎn)生相向移動，隨之帶動一對夾塊7-l、 7-2相向移動，從而使一對夾頭 7-3、 7-4夾緊壓縮機(jī)殼體100的外壁。
二、 在移動機(jī)構(gòu)上安置好檢測機(jī)構(gòu)，推動第二氣缸24的第二活塞桿25 使靠輪27接觸壓縮機(jī)殼體100的待焊環(huán)縫處，位移傳感器29測量出此 時靠輪接觸環(huán)縫的位置坐標(biāo)值作為原點(diǎn)數(shù)值，并通過輸入導(dǎo)線傳給控制 器進(jìn)行記錄；啟動第一伺服電機(jī)2，通過從動齒輪4與主動齒輪6傳動帶 動轉(zhuǎn)盤5旋轉(zhuǎn)，從而帶動整個夾緊機(jī)構(gòu)及壓縮機(jī)殼體100旋轉(zhuǎn)，控制器控制第一伺服電機(jī)2按預(yù)設(shè)的單位角度值(本實施例選用1° )旋轉(zhuǎn)，第 一伺服電機(jī)2每轉(zhuǎn)動1°的同時，位移傳感器29即測量出此時靠輪接觸 環(huán)縫的位置相對于原點(diǎn)移動的坐標(biāo)值(此時靠輪可隨壓縮機(jī)殼體環(huán)縫的 位置變化而產(chǎn)生伸縮移動，并使第二活塞桿25也產(chǎn)生同樣的伸縮移動， 第二氣缸24上的位移傳感器29即可測量出該伸縮移動相對于原點(diǎn)的坐 標(biāo)值)，并通過輸入導(dǎo)線傳給控制器記錄。當(dāng)?shù)谝凰欧姍C(jī)2帶動工件旋 轉(zhuǎn)一周后，控制器即將靠輪接觸環(huán)縫位置在一周內(nèi)各轉(zhuǎn)動角度圓周點(diǎn)相 對于原點(diǎn)位置移動的坐標(biāo)值完整記錄。三、將移動機(jī)構(gòu)上的檢測機(jī)構(gòu)換 成焊槍機(jī)構(gòu)，如圖6所示，即將整個;^測機(jī)構(gòu)從連接座22上拆下，將焊 槍機(jī)構(gòu)的連接臂31與連接座22聯(lián)接，將焊槍機(jī)構(gòu)的焊槍32嘴部調(diào)到距 離壓縮機(jī)殼體100環(huán)縫處的合適位置(即原靠輪與工件的接觸點(diǎn)位置)。 同時啟動第一伺服電機(jī)2、第二伺服電機(jī)16和焊槍機(jī)構(gòu)，此時，控制器 一方面控制第一伺服電機(jī)2仍如上述按預(yù)設(shè)的單位角度值(1° )驅(qū)動壓 縮機(jī)殼體100旋轉(zhuǎn)，另一方面又控制第二伺服電機(jī)16驅(qū)動焊槍機(jī)構(gòu)的焊 槍32按已記錄的位置移動坐標(biāo)值進(jìn)行移動。這樣，就使得焊槍機(jī)構(gòu)的焊 槍32與壓縮機(jī)殼體100的相對運(yùn)動軌跡與上述第二步中靠輪29與壓縮 機(jī)殼體100的相對運(yùn)動軌跡相同，從而在壓縮機(jī)殼體100再次旋轉(zhuǎn)一周 后，完成對壓縮機(jī)殼體100待焊環(huán)縫的焊接。
四、當(dāng)壓縮機(jī)殼體100形狀改變時，可以更換一對夾頭7-3、 7-4， 一對 夾頭7-3、 7-4可以預(yù)先制成與各型號壓縮機(jī)殼體相適配的規(guī)格，然后按 上述步驟即可迅速方便地完成對不同工件環(huán)縫的焊接。
顯然，第一伺服電機(jī)2預(yù)設(shè)的單位角度值越小，記錄靠輪接觸環(huán)縫 位置移動的坐標(biāo)值越詳細(xì)，對環(huán)縫圓周點(diǎn)的測量就越精確，悍槍對壓縮 機(jī)殼體環(huán)縫執(zhí)行焊接時的精度就越高。預(yù)設(shè)的單位角度值大小可根據(jù)焊 縫形狀的復(fù)雜程度、焊接精度的要求、焊接速度的要求，在控制器中對 不同的品種設(shè)置不同的單位角度值，進(jìn)行仿形和焊接。本實施例的環(huán)縫仿形焊機(jī)通過由簡單靠輪和氣缸構(gòu)成的檢測機(jī)構(gòu)， 完成對壓縮機(jī)殼體環(huán)縫旋轉(zhuǎn)一周運(yùn)動軌跡的可靠精確的仿形學(xué)習(xí)，再通 過兩個伺服電機(jī)和絲杠副控制焊槍按仿形學(xué)習(xí)的坐標(biāo)值精確移動及同時 控制壓縮機(jī)殼體按仿形學(xué)習(xí)時的角度值旋轉(zhuǎn)，即通過控制器協(xié)調(diào)焊槍與 壓縮機(jī)殼體的相對運(yùn)動，從而產(chǎn)生與仿形學(xué)習(xí)時旋轉(zhuǎn)一周的相對運(yùn)動軌 跡同樣的相對運(yùn)動軌跡，進(jìn)而完成精確的焊接，當(dāng)成批焊接壓縮機(jī)殼體 時就可以保證成批壓縮機(jī)殼體焊接質(zhì)量的一致性。顯然，從本實施例的 環(huán)縫仿形焊機(jī)的結(jié)構(gòu)來看，本實施例的環(huán)縫仿形焊機(jī)既相比固定焊機(jī)能 大幅提高壓縮機(jī)殼體環(huán)縫的焊接質(zhì)量，又相比機(jī)器人可大大降低設(shè)備成 本。
本實用新型的環(huán)縫仿形焊機(jī)不局限于上述實施例，比如容易想到1) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的第 一伺服電機(jī)也可以通過鏈條和鏈輪或其它運(yùn)動副與主軸3 聯(lián)接，只要在第一伺服電機(jī)驅(qū)動下使整個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)即可；2)移動機(jī) 構(gòu)的絲杠副也可以由其它運(yùn)動副(如蝸輪和蝸桿、齒輪和齒條)代替， 只要在第二伺服電機(jī)驅(qū)動下使整個移動機(jī)構(gòu)形成精確移動即可；3)夾緊 機(jī)構(gòu)的第一氣缸、相嚙合的對齒輪和對齒條、短固定軸也可以去掉，用 手移動一對夾塊夾緊工件即可，夾塊也可以是二對或多對，夾塊可以相 同，也可以不同；4)檢測機(jī)構(gòu)的氣缸也可以去掉或以其它可伸縮件(如 彈性件)代替，只要使靠輪接觸工件時產(chǎn)生伸縮移動即可；5)上述實施 例中的伺服電機(jī)也可以由步進(jìn)電機(jī)或其它控制電機(jī)代替；等等。凡采用等 同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求1. 一種環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于包括機(jī)架、控制器、安置于機(jī)架上部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安置有夾緊機(jī)構(gòu)，所述移動機(jī)構(gòu)上安置有可互換的檢測機(jī)構(gòu)和焊槍機(jī)構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的第一控制電機(jī)，所述移動機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動移動機(jī)構(gòu)移動的第二控制電機(jī)，所述夾緊機(jī)構(gòu)含有固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的固定座和與固定座形成移動副的成對夾塊，所述檢測機(jī)構(gòu)含有可伸縮移動的靠輪和測量靠輪移動距離的位移傳感器；所述控制器的輸入端通過輸入導(dǎo)線與位移傳感器的輸出端連接，其輸出端通過輸出導(dǎo)線與第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)的輸入端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 還含有豎立裝于機(jī)架上的主軸，所述主軸上裝有從動齒輪和轉(zhuǎn)盤；所述 第一控制電機(jī)固定在機(jī)架上，其輸出軸端裝有與從動齒輪嚙合的主動齒 輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述機(jī)架的一 側(cè)上部固定有支撐臂，所述第二控制電機(jī)裝在固定于支撐臂頂部的支板 上，所述支板上裝有軸承座和絲杠副。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述絲杠副由 絲杠和套裝于絲杠上的絲杠螺母構(gòu)成；所述絲杠的兩端穿裝于軸承座上， 其一端與第二控制電機(jī)的輸出軸端聯(lián)接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述夾緊機(jī)構(gòu) 含有安置于中空固定座上端的一對夾塊；所述固定座裝于轉(zhuǎn)盤上，其上 部設(shè)有一對滑軌，其側(cè)部設(shè)有一氣缸，其中空處設(shè)有一短固定軸；所述 短固定軸上端安裝有小齒輪，所述一對夾塊底部設(shè)有分別卡合在一對滑 軌上的一對滑塊和一對齒條；所述一對齒條分別位于小齒輪的兩側(cè)并分別與小齒輪嚙合，其中 一個齒條與第一氣缸的活塞桿聯(lián)接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述檢測機(jī)構(gòu) 含有與絲杠螺母固定的連接座，所述連接座上安裝有支架，所述支架上 裝有第二氣缸，所述第二氣缸的活塞桿端部裝設(shè)有導(dǎo)桿架，所述靠輪設(shè) 于導(dǎo)桿架一端，所述位移傳感器裝于第二氣缸的上部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述主軸內(nèi)設(shè) 有貫通孔道，其底端裝有與貫通孔道連通的旋轉(zhuǎn)接頭；所述第一氣缸的 輸入口通過輸氣軟管與位于主軸頂端的貫通孔道出口相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述一對夾塊 的頂端設(shè)有一對夾頭，所述導(dǎo)桿架兩側(cè)設(shè)有兩根導(dǎo)桿。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一所述環(huán)縫仿形焊機(jī)，其特征在于所述 控制電機(jī)是伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)縫仿形焊機(jī)，屬于焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該焊機(jī)包括機(jī)架、控制器、安置于機(jī)架上部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上安置有夾緊機(jī)構(gòu)，移動機(jī)構(gòu)上安置有可互換的檢測機(jī)構(gòu)和焊槍機(jī)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的第一控制電機(jī)，移動機(jī)構(gòu)含有驅(qū)動移動機(jī)構(gòu)移動的第二控制電機(jī)，夾緊機(jī)構(gòu)含有固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的固定座和與固定座形成移動副的成對夾塊，檢測機(jī)構(gòu)含有可伸縮移動的靠輪和位移傳感器；控制器的輸入端通過輸入導(dǎo)線與位移傳感器的輸出端連接，其輸出端通過輸出導(dǎo)線與第一控制電機(jī)和第二控制電機(jī)的輸入端連接。該焊機(jī)通過對工件環(huán)縫的仿形焊接，實現(xiàn)既相比固定焊機(jī)提高焊接質(zhì)量，又相比機(jī)器人降低設(shè)備成本。
文檔編號B23K37/00GK201287245SQ200820125869
公開日2009年8月12日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者楊建紅, 淼 王, 王榮志, 謝向前, 宇 郭 申請人:南京鵬力科技有限公司