新型二自由度焊枪的设计的制作方法

文档序号:12332440阅读:650来源:国知局
新型二自由度焊枪的设计的制作方法与工艺

本发明属于机器人焊接技术领域中的末端执行器焊枪的研究与设计,尤其是一种新型二自由度仿指焊枪的设计方案。



背景技术:

相贯线自动焊接可分为:1.变位机带动工件配合机器人相对运动实现焊枪姿态的调节;2.机器人夹持在支管上,以支管为轴,绕轴旋转,实现焊枪位置和焊枪姿态的改变实现焊接目的。焊枪位姿的改变都是以机器人系统为基础的,系统实现焊枪的调节,但1和2两种形式均有缺陷。第一种方案在主管巨大的情况下,需求的机器人庞大,系统更加复杂,不易完成工件的变位;第二种方案机器人多采用串联结构的方式,实现焊枪位姿的变化需要多级关节耦合叠加,系统冗杂且惯量大。

在焊接复杂的空间曲线或进行全位置焊接时,传统焊接机器人关节耦合,系统干涉现象较为普遍,焊接局限性明显。为了克服焊枪位姿改变时的干涉现象,基于各位置焊缝角度和深度均动态变化,设计出一款能调节自身工作角的新型焊枪,使焊枪自身能够具有一定的实时调节能力,增强机器人的实用性和可行性,满足较为复杂相贯曲线的焊接要求。

本发明的目的是提供一种新型二自由度仿指焊枪的设计方案。

根据本发明的一方面,提供一种新型二自由度仿指焊枪的设计方案,该设计方案包括枪身(1)、固定座(2)、近指节(3)、中指节(4)、远指节(5)和运动控制模块。

所述的枪身(1)由密封圈(6)、进气孔(7)和接电螺柱(8)组成,实现机器人对焊枪整体进行夹持运动及焊枪通电和输送气。

所述固定座(2)使得焊枪指节与枪身(1)固定连接成一个整体,固定座包含两个电机固定座(9)、电机Ⅰ(10)、电机Ⅱ(11),并且内部镂空便于气体的输送,实现机体固定、管道输送功能及为指节运动提供动力。

所述的近指节(3)固定在固定座(2)上,由滚线轮(12)、轴端固定帽(13)、弹簧固定柱Ⅰ(14)组成,内部镂空便于内骨弹簧和软管的穿插。

所述的中指节(4)通过两个连接轴梢(21)分别与近指节和远指节铰接,为指节之间的左右弯曲变化奠定基础,其边缘附有滑孔便于柔性绳索穿过,内部镂空便于内骨弹簧(17)和软管的穿插。

所述的内骨弹簧(17)由近指节的弹簧固定柱Ⅰ(14)和远指节的弹簧固定柱Ⅱ(22)固定在三个指节内部,内骨弹簧中的空隙穿插有送丝软管(15)和通气软管(16),充当内部通道。

所述的远指节(5)由弹簧固定柱Ⅱ(22)、绝缘套(23)、出气孔(24)、喷嘴(25)、导电嘴(26)组成,通过电机Ⅰ和Ⅱ拉动固定在远指节上的滑孔实现指节左右弯曲变化,远指节完成焊接功能。

所述的运动控制模块由机器人控制系统发出信号完成电机Ⅰ和Ⅱ的不同操作,协同配合使焊枪实现左右弯曲变化焊接。

所述的电机Ⅰ(10)和电机Ⅱ(11)接收到运动指令协调配合运转,通过拉动固定在远指节(5)上的滑孔,带动远指节向左或者向右弯曲,内骨弹簧(17)也会相应弯曲动作,同时指关节处的连接轴梢(21)配合指节实现弯曲运动。

所述的导电嘴(26)高出喷嘴(25)端面3mm,保证导电效果,使电流稳定,均匀送丝,喷嘴内的气流通道光滑均匀,能以较小的保护气体流量获得较好的保护效果,便于焊接正常工作。

这个技术方案如下有益效果。

1. 枪自身能够具有一定的实时调节能力,焊枪枪头和中节能够自由地弯曲,其末端轨迹达到了相贯线的每一点,各部件之间未出现干涉现象。枪头处的工作角可调范围约为-74°~+74°,机器人控制焊枪能够满足全位置焊接。

2. 焊枪能够很好地满足焊缝角度和深度动态变化的特性,增强机器人的实用性和可行性,降低了工艺的复杂度,提高了焊接的质量,满足较为复杂相贯曲线的焊接要求。

附图说明

图1为本发明的新型二自由度仿指焊枪整体结构图。

图2为本发明的新型二自由度仿指焊枪模型图。

图3为本发明的新型二自由度仿指焊枪模拟焊接相贯线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有优点更加清楚明白,参照附图,对本发明进一步详细说明。

新型二自由度仿指焊枪的设计方案,其特征在于,该系统包括枪身(1)、固定座(2)、近指节(3)、中指节(4)、远指节(5)和运动控制模块。

所述的枪身(1)由密封圈(6)、进气孔(7)和接电螺柱(8)组成,实现机器人对焊枪整体进行夹持运动及焊枪通电和输送气。

所述的固定座(2)使得焊枪指节与枪身(1)固定连接成一个整体,固定座包含两个电机固定座(9)、电机Ⅰ(10)、电机Ⅱ(11),并且内部镂空便于气体的输送,实现机体固定、管道输送功能及为指节运动提供动力。

所述的近指节(3)固定在固定座(2)上,由滚线轮(12)、轴端固定帽(13)、弹簧固定柱Ⅰ(14)组成,内部镂空便于内骨弹簧和软管的穿插。

所述的中指节(4)通过两个连接轴梢(21)分别与近指节和远指节铰接,为指节之间的左右弯曲变化奠定基础,其边缘附有滑孔便于柔性绳索穿过,内部镂空便于内骨弹簧(17)和软管的穿插。

所述的内骨弹簧(17)由近指节的弹簧固定柱Ⅰ(14)和远指节的弹簧固定柱Ⅱ(22)固定在三个指节内部,内骨弹簧中的空隙穿插有送丝软管(15)和通气软管(16),充当内部通道。

所述的远指节(5)由弹簧固定柱Ⅱ(22)、绝缘套(23)、出气孔(24)、喷嘴(25)、导电嘴(26)组成,通过电机Ⅰ和Ⅱ拉动固定在远指节上的滑孔实现指节左右弯曲变化,远指节完成焊接功能。

所述的运动控制模块由机器人控制系统发出信号完成电机Ⅰ和Ⅱ的不同操作,协同配合使焊枪实现左右弯曲变化焊接。

结合本发明结构图及模型图进一步分析说明。

步骤S1:将新型二自由度焊枪安装于机器人执行器上,接电螺柱与机器人相接,用于机器人与焊枪之间的通信连接及电源供给,保护气输送管道与焊枪进气孔相接,由通气软管直接输送到远指节出气孔处。

步骤S2:将焊丝装于送丝机构上,依焊丝直径调节导电嘴并将焊丝手动送入送丝软管。

步骤S3:调节机器人送气流量,同时检查是否漏气,焊枪试运行,检查送丝、送气是否正常。

步骤S4:检查完毕后,机器人相对焊接工件进行位姿变换,调整焊枪位姿。

步骤S5:焊枪收到动作指令之后,两个电机运作,当收到指令使焊枪向右弯曲一定角度之后,电机Ⅱ正转,拉动柔性绳索带动远指节,内骨弹簧(17)也会相应弯曲动作,指关节处的连接轴梢(21)也会向右弯曲,同时电机Ⅰ也以一定速度反转,释放柔性绳索配合电机Ⅱ实现焊枪弯曲运动。

步骤S6:焊枪位姿变换完成后,进行焊接,焊接完毕后,及时进行清理焊渣和必要的更换。

对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,克服了焊枪位姿改变时的干涉现象,焊枪自身能够具有一定的实时调节能力,增强机器人的实用性和可行性,满足较为复杂相贯曲线的焊接要求。

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