一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，角焊縫自動跟蹤自調器，包括基座及安裝于基座上的焊槍；基座上設有電弧傳感器；角焊縫自動跟蹤自調器還包括兩個滾輪接觸式壓力傳感器，兩個滾輪接觸式壓力傳感器對稱安裝于基座的兩側；滾輪接觸式壓力傳感器包括：滾輪、壓力傳感器、軸承及座軸，軸承通過壓力傳感器與滾輪連接，座軸的一端與軸承連接，座軸的另一端與基座連接。本發(fā)明通過提供一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
【專利說明】
一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，特別是涉及一種用于造船、海洋工程、鋼結構橋梁、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械行業(yè)的金屬結構連接角焊縫的一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人。
【背景技術】
[0002]對于造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的制造大部分不是批量生產，大多數是單個生產，很少采用標準化生產線進行加工、裝配、制造。因為這些行業(yè)的金屬結構件外型尺寸大、重量重、形狀各異、縱橫結構復雜很少采用固定式的工裝夾具進行裝配，焊接過程有很多是在金屬結構的封閉空間或半封閉空間內進行，焊縫大多數是平角焊縫和立角焊縫，造成這些行業(yè)基本沒有和很少應用固定式工業(yè)焊接機器人，都是依賴很多焊工移動到金屬結構焊接的位置進行焊接。
[0003]目前，企業(yè)的電焊技工勞動成本逐年攀升，并且電焊這種艱苦的勞動愿意干的人越來越少，技術好的電焊技工越來越難找。并且人工焊接質量不穩(wěn)定，效率低。但企業(yè)產品的競爭卻越來越烈，產品要求越來越高，產品質量越來越嚴。這對矛盾今后越來越大，只有依靠一種可移動的智能焊接機器人才能有效解決。但是由于上述行業(yè)金屬結構的特殊，零件加工、裝配施工、變形等原因造成的焊縫位置和間隙偏差的現象非常多，金屬結構厚板構件的多層多道連續(xù)弧焊，單靠焊接機器人的運動控制系統(tǒng)控制焊槍沿著焊縫的路徑移動不能完全解決自動化焊接的問題，還要依靠焊縫自動跟蹤器和焊接工藝自動調節(jié)器才行。
[0004]傳感器是焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的關鍵部分。其作用是精確檢測出焊縫的位置和形狀信息并轉化為電信號。控制系統(tǒng)才能對信號進行處理，并根據檢測結果控制自動調節(jié)機構調整焊槍位置，從而實現焊縫自動跟蹤。
[0005]—般可分為直接電弧式、接觸式和非接觸式三大類。按工作原理可分為機械、機電、電磁、電容、射流、超聲、紅外、光電、激光、視覺、電弧、光譜及光纖式等。以下是幾種常見的焊縫跟蹤傳感器:
[0006]接觸式傳感器是最早使用的傳感器，其特點為不受電弧干擾、工作可靠、成本低，曾在生產中得到廣泛應用，但由于跟蹤精度不高、磨損大、易變形，不適用于高速焊接，目前正在被其他傳感方法取代。
[0007]超聲波傳感器不怕焊接中的電磁、光、煙塵干擾，但容易受到噪聲干擾，對噪聲比較敏感，如在C02氣體保護焊等焊接方法的應用中有一定的限制。
[0008]電弧傳感器的工作原理是在焊接過程中，當焊槍與工件之間的相對位置發(fā)生變化時，會引起電弧電壓和電流的變化，這些變化都可以作為特征信號被提取出來實現焊槍高低和左右兩個方向的跟蹤控制。但對于無對稱側壁或根本無側壁的接頭形式，現有的電弧傳感器則不能識別。
[0009]光電傳感器精度高、再現性好，可以實現對坡口形狀、寬度和截面的檢測和焊縫跟蹤，為焊接參數的自適應控制提供依據。光電傳感器又可以分為基于分立光電元件的單點式光電傳感器和能夠獲得坡口圖像信息的視覺傳感器。
[0010]根據焊接機器人視覺焊接系統(tǒng)的工作方式不同，可將用于焊接機器人視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)的視覺傳感器分為3種:結構光式、激光掃描式和直接拍攝電弧式。目前，市場上有較多的激光掃描式焊接機器人視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)，但價格一般都比較貴。對接焊縫的跟蹤效果較好，但對角焊縫的跟蹤效果不是很理想。并且對焊縫間隙超差要自動調節(jié)焊接工藝這方面效果也不是很理想。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種簡單可靠、焊縫自動跟蹤、焊縫形位偏差能自動調整焊槍對準焊縫、焊縫間隙偏差能自動調節(jié)焊接工藝的角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0012]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0013]—種角焊縫自動跟蹤自調器，包括基座及安裝于所述基座上的焊槍；
[0014]所述基座上設有電弧傳感器；
[0015]所述角焊縫自動跟蹤自調器還包括兩個滾輪接觸式壓力傳感器，兩個所述滾輪接觸式壓力傳感器對稱安裝于所述基座的兩側；
[0016]所述滾輪接觸式壓力傳感器包括:滾輪、壓力傳感器、軸承及座軸，所述軸承通過所述壓力傳感器與所述滾輪連接，所述座軸的一端與所述軸承連接，所述座軸的另一端與所述基座連接。
[0017]在其中一個實施例中，所述滾輪為圓錐臺結構。
[0018]一種智能焊接機器人，包括上述的角焊縫自動跟蹤自調器，還包括:移動小車、升降裝置、機械手；
[0019]所述升降裝置安裝于所述移動小車上，所述機械手安裝于所述升降裝置上，所述角焊縫自動跟蹤自調器安裝于所述機械手上。
[0020]在其中一個實施例中，所述移動小車為輪式行走結構。
[0021 ]在其中一個實施例中，所述移動小車為履帶式行走結構。
[0022]在其中一個實施例中，所述移動小車為腿式行走結構。
[0023]本發(fā)明通過提供一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一實施例的角焊縫自動跟蹤自調器對金屬結構件的角焊縫間隙進行焊接的不意圖；
[0025]圖2為圖1所示的角焊縫自動跟蹤自調器的滾輪接觸式壓力傳感器的示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明一實施例的智能焊接機器人的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內容理解的更加透徹全面。
[0028]需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
[0029]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0030]請同時參閱圖1及圖2，一種角焊縫自動跟蹤自調器10包括基座100及安裝于基座100上的焊槍200.
[0031]基座100上設有電弧傳感器110。
[0032]角焊縫自動跟蹤自調器10還包括兩個滾輪接觸式壓力傳感器120，兩個滾輪接觸式壓力傳感器120對稱安裝于基座100的兩側。
[0033]滾輪接觸式壓力傳感器120包括:滾輪121、壓力傳感器122、軸承123及座軸124。軸承123通過壓力傳感器122與滾輪121連接，座軸124的一端與軸承123連接，座軸124的另一端與基座100連接。
[0034]在本實施例中，滾輪為圓錐臺結構。
[0035]如圖3所示，一種智能焊接機器人20，包括上述的角焊縫自動跟蹤自調器10，還包括:移動小車300、升降裝置400、機械手500。
[0036]升降裝置400安裝于移動小車300上，機械手500安裝于升降裝置400上，角焊縫自動跟蹤自調器10安裝于機械手500上。
[0037]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如，移動小車300為輪式行走結構，移動小車300還可以為履帶式行走結構，移動小車300還可以為腿式行走結構。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0038]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如電弧傳感器110，其為一個圓筒形的構件內裝有一個圓環(huán)形電弧傳感器，主要作用是檢測角焊縫間隙超差引起電弧電壓和電流的變化，這些變化作為特征信號被提取出來實現對焊機的焊接工藝參數電弧電壓和電流的大小進行調節(jié)，以及對焊槍機構的焊接速度進行調節(jié)。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0039]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如滾輪接觸式壓力傳感器120，主要由滾輪121、壓力傳感器122、軸承123及座軸124組成。兩個滾輪接觸式壓力傳感器對稱安裝在焊槍前兩側，把焊槍對準角焊縫時兩側的滾輪接觸式壓力傳感器接觸到角焊縫的兩邊角接構件表面，并保持焊槍按照設定的位姿角度對準焊縫。當焊槍往焊縫移動使焊槍起弧焊接時兩側的滾輪接觸式壓力傳感器保持一個正常設定的壓力值，從而保證焊槍自動沿著焊縫進行移動。如果兩邊角接的金屬構件的某一邊變形產生焊縫偏移，則某一邊的滾輪接觸式壓力傳感器的壓力值變化，檢測到這個壓力值變化的信號會傳輸給焊槍機構調節(jié)焊槍的擺幅，保證焊槍對準焊縫中心位置。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0040]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如電弧傳感器110主要作用是檢測角焊縫間隙超差引起電弧電壓和電流的變化，實現對焊機的焊接工藝參數電弧電壓和電流的大小進行調節(jié)，以及對焊槍機構的焊接速度進行調節(jié)。主要特征是抓住焊縫間隙超差最易引起電弧電壓和電流的變化，充分發(fā)揮電弧傳感器對檢測電弧電壓和電流的變化敏感高的特點，提高了自動跟蹤焊縫時自動調節(jié)焊接工藝的精度。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0041]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如滾輪接觸式壓力傳感器120保證焊槍自動跟蹤焊縫。其特點為不受電弧干擾、工作可靠、成本低。加上了壓力傳感器使到滾輪接觸式不是機械硬接觸，減少了磨損和變形，提高了自動跟蹤焊縫的精度。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0042]例如電弧傳感器110加滾輪接觸式壓力傳感器120組合搭配形成一種特點是針對角焊縫的一種簡單可靠、價格便宜、焊縫自動跟蹤和自動調節(jié)焊接工藝的角焊縫自動跟蹤自調器。
[0043]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如，移動小車300在XY坐標方向都可以移動，主要由X軸縱向移動機構和Y軸橫向移動機構組成。主要是:可以實現X縱方向和Y橫方向的精確移動，移動精度在±2mm范圍內。移動小車300移動方式可以是輪式或履帶式或腿式。移動小車300能帶著焊接機器人本體按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的XY移動指令進行移動。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0044]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如，升降裝置400安裝在移動小車300上平面中心位置，沿Z軸方向可升降。主要是:能帶著機械手500沿Z軸方向升降移動，能按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的Z移動指令進行移動，實現高處或低處的金屬結構接縫焊接。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0045]為解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題，例如，機械手500安裝在沿Z軸方向可升降的升降裝置400上端。主要是:可帶著視覺識別定位焊縫跟蹤器、焊接自調節(jié)器、焊槍及焊槍頭部機構按機器人運動控制系統(tǒng)發(fā)出的機械手運動控制指令按焊接工藝的要求進行焊槍位姿的調整，使焊槍及焊槍頭部機構，包括視覺識別定位焊縫跟蹤器、焊接自調節(jié)器能沿著金屬結構的焊接縫路徑按焊接工藝的要求進行移動。從而解決了目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0046]本發(fā)明通過提供一種角焊縫自動跟蹤自調器及其智能焊接機器人，解決目前造船、海洋工程、橋梁鋼結構、鋼結構建筑、化工機械和起重機械等重型機械的行業(yè)金屬結構焊接的焊接機器人對平角焊縫和立角焊縫自動跟蹤、自動調節(jié)焊槍和自動調節(jié)焊接工藝的問題。
[0047]以上所述實施方式僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種角焊縫自動跟蹤自調器，其特征在于，包括基座及安裝于所述基座上的焊槍； 所述基座上設有電弧傳感器； 所述角焊縫自動跟蹤自調器還包括兩個滾輪接觸式壓力傳感器，兩個所述滾輪接觸式壓力傳感器對稱安裝于所述基座的兩側； 所述滾輪接觸式壓力傳感器包括:滾輪、壓力傳感器、軸承及座軸，所述軸承通過所述壓力傳感器與所述滾輪連接，所述座軸的一端與所述軸承連接，所述座軸的另一端與所述基座連接。2.根據權利要求1所述的角焊縫自動跟蹤自調器，其特征在于，所述滾輪為圓錐臺結構。3.—種智能焊接機器人，其特征在于，包括權利要求1至2中任意一項所述的角焊縫自動跟蹤自調器，還包括:移動小車、升降裝置、機械手； 所述升降裝置安裝于所述移動小車上，所述機械手安裝于所述升降裝置上，所述角焊縫自動跟蹤自調器安裝于所述機械手上。4.根據權利要求3所述的智能焊接機器人，其特征在于，所述移動小車為輪式行走結構。5.根據權利要求3所述的智能焊接機器人，其特征在于，所述移動小車為履帶式行走結構。6.根據權利要求3所述的智能焊接機器人，其特征在于，所述移動小車為腿式行走結構。
【文檔編號】B23K9/025GK105935829SQ201610421176
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】蘇漢明
【申請人】惠州市鎧屹精密機械有限公司, 蘇漢明