专利名称：焊接机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接机器人系统，其不仅包括优化后的机械本体，还包括用于人机交互的触屏显示器，以及存储、显示波形数据的功能。
背景技术：
随着对焊接的质量和焊接效率的要求越来越高，人工焊接成本逐年提升，使得焊接机器人的需求和使用也越来越广泛。为满足复杂零件的焊接工作，需要优化结构回避工件碰撞。为人性化直观操作，需要在人机交互部分改进，方便双手操作，所见即所得，带有一定的娱乐性。为满足焊接质量，需要实时反馈焊机的电压、电流数据，并直观的显示。为保证焊接的姿态要求，需要将焊接变位机、焊机和机器人有机结合成系统，进行协调运动。因此，现有技术有待发展和改进。
发明内容
鉴于以上需求，本发明的目的在于提供一种焊接机器人系统，其能够减少工件碰撞、方便人机交互、实时存储、显示波形数据。尤其是采用变位机和示教器，用于并易于调整固定待焊接工件，提供两个方向的旋转自由度，保证工件和机器人的相对姿态，方便机器人施焊。为实现上述目的，本发明的技术方案是焊接机器人系统，包括六自由度机器人本体(101)、机器人控制柜(102)、示教器(103)、触屏式多功能数字化焊机(104)和变位机(105);六自由度机器人本体(101)，用于提供执行设定的路径规划和速度规划，以机械结构控制焊枪移动并施焊；机器人控制柜(102)，用于规划六自由度机器人本体的控制算法、处理通信指令的交互、存储指令、驱动六自由度机器人的关节电机；示教器(103)用于操作者设定工件姿态和路径节点、编辑焊接程序、设定路径执行参数；触屏式多功能数字化焊机(104)用于提供直流氩弧、脉冲氩弧、气保和脉冲气保焊多种焊接条件和设定焊接参数，并实时采集显示波形数据；变位机(105)用于固定待焊接工件(106)，提供两个方向的旋转自由度，保证待焊接工件和六自由度机器人的相对姿态，适于六自由度机器人控制焊枪施焊。进一步的，六自由度机器人本体(IOI)使用弧形弯曲臂杆，并在六自由度机器人本体的基座处设有旋转拖链式供电装置。示教器(103)为触屏式，并带有双速度调节旋钮；方便左右手操作，相关重要指令输入执行时，对于示教器(103)必须同时按下两处按钮，确保安全，示教器(103)并带有USB接口。变位机(105)具有两个相互垂直旋转的自由度，可与同时由机器人示教器(103)编程控制，满足复杂工件的焊接。具体的焊接机器人系统工作过程中先由示教器设定变位机的姿态，带动待焊工件转动到适当的位置；再由示教器控制机器人和焊枪移动到施焊的起始点、中间点、结束点，记录位姿；逐一示教编程。然后执行，波形数据的反馈可以实时监视焊接情况。
本发明的有益效果本发明尤其是采用变位机，用于固定待焊接工件，提供两个方向的旋转自由度，保证工件和机器人的相对姿态，方便机器人施焊。可保证焊接姿态、减少工件碰撞，使操作人员容易上手、方便操作，并实时存储、显示波形数据，监视焊接效果。本发明通过提供一种功能强大、易于操作的焊接机器人系统，该机器人系统使用弧形臂杆、关节旋转拖链式供电、双速度控制示教器和具有实时电压和电流波形反馈的触屏式脉冲气保焊机。此系统有效的增大了机器人活动空间、增添了可视性。
图1示出了本发明的焊接机器人系统功能结构示意图；图2示出了本发明的机器人本体结构和旋转拖链式供电结构示意图；图3示出了本发明的示教器示意图；a、b、c分别是正面、背面和侧面的示意图；图4示出了本发明的变位机结构示意图。
具体实施例方式以下，结合附图对本发明作进一步的说明。图1示出了本发明的焊接机器人系统功能结构示意图。101表示六自由度的机器人本体，102表示机器人控制柜，103表示示教器，104表示触屏式多功能数字化焊机，105表示变位机，106表示工件。多功能数字化焊机(104)的系统基于Win CE，带有多媒体功能。多功能数字化焊机(104)为触屏式，可选择多种工艺。多功能数字化焊机(104)可设定采样周期，记录、存储、删除电压、电流的波形数据，并可视化显示。其中，控制柜主要包括指令算法处理模块、伺服控制模块、存储模块、通信模块等。在线编程时，示教器记录节点姿态，编写路径程序，存储到控制柜中的存储介质中。指令算法处理模块根据路径程序解析算法，一方面将关节控制信号传送给伺服控制模块和变位机，另一方面讲焊接控制指令传送给送丝机和多功能数字化焊机。从而形成机器人、变位机、送丝机和多功能数字化焊机的有序配合。图2示出了本发明的机器人本体结构示意图。201表示基座(第一臂杆)，202表示第二臂杆，203表示第三臂杆，204表示第四臂杆，205表示第五臂杆，206表示第六臂杆，207表示焊枪。其中，对第三臂杆做了一个改进，即将直杆改为弧形曲杆，有效的回避了一些碰撞。在基座处，使用旋转拖链式供电，其结构如图二右侧所示，能有效保护内置线缆，并且使用寿命长。图3示出了本发明的示教器示意图。301表示左右速度控制滚轮，302表示U盘插口。在示教时，滚轮可控制电机的速度比率。相关重要指令输入执行时，对于示教器(103)必须同时按下两处按钮，确保安全。U盘插口可上传、下载程序。多功能数字化焊机的最大特点是实现脉冲气保焊接功能。它不仅实现铝合金等活泼金属的焊接操作，而且对于普通碳钢、不锈钢的焊接性能也要优于普通气保焊，同时它拥有人性化的触屏式界面。界面中不但显示了当前焊接的各种参数，而且按照采样周期实时反馈了焊接的电压、电流，并将它们绘制成波形图。本发明的触屏式多功能数字化焊机波形显示调整示意图。此界面显示了对当前波形图缩放编辑。
图3示出了本发明的变位机结构示意图。501表示翻转轴，502表示回转轴，503表示工件。本系统中，示教器不但可以示教机器人，还可以调整翻转轴和回转轴的转角并记录，在执行时可实现工件姿态和机器人末端的配合。本说明书的描述并非以实施方式限制本发明的范围，任何在本发明基础上的非创造性的改进并没有走出本发明要求保护的范围。
权利要求
1.焊接机器人系统，其特征在于，包括六自由度机器人本体(101)、机器人控制柜 (102)、示教器(103)、触屏式多功能数字化焊机(104)和变位机(105);六自由度机器人本体(101)，用于提供执行设定的路径规划和速度规划，以机械结构控制焊枪移动并施焊；机器人控制柜(102)，用于规划六自由度机器人本体的控制算法、处理通信指令的交互、存储指令、驱动六自由度机器人的关节电机；示教器(103)用于操作者设定工件姿态和路径节点、编辑焊接程序、设定路径执行参数；触屏式多功能数字化焊机(104)提供直流氩弧、脉冲氩弧、气保和脉冲气保焊多种焊接条件和设定焊接参数，并实时采集显示波形数据；变位机(105)用于固定待焊接工件(106)，提供两个方向的旋转自由度，保证待焊接工件和六自由度机器人的相对姿态。
2.根据权利要求1所述的焊接机器人系统，其特征在于，六自由度机器人本体(101)使用弧形弯曲臂杆，并在六自由度机器人本体的基座处设有旋转拖链式供电装置。
3.根据权利要求1所述的焊接机器人系统，其特征在于，示教器(103)为触屏式，设有双速度调节旋钮。
4.根据权利要求1所述的焊接机器人系统，其特征在于，变位机(105)设有两个相互垂直旋转的自由度。
全文摘要
焊接机器人系统，包括六自由度机器人本体(101)、机器人控制柜(102)、示教器(103)、触屏式多功能数字化焊机(104)和变位机(105)；六自由度机器人本体(101)，用于提供执行设定的路径规划和速度规划，以机械结构控制焊枪移动并施焊；触屏式多功能数字化焊机(104)提供直流氩弧、脉冲氩弧、气保和脉冲气保焊多种焊接条件和设定焊接参数，并实时采集显示波形数据；变位机(105)用于固定待焊接工件(106)，提供两个方向的旋转自由度，保证待焊接工件和六自由度机器人的相对姿态。本发明可保证焊接姿态、减少工件碰撞，使操作人员容易上手、方便操作，并实时存储、显示波形数据，监视焊接效果。
文档编号B23K37/04GK103028870SQ20121053181
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者薛强, 何杏兴, 王富林, 石宝钱 申请人:南京熊猫电子股份有限公司, 南京熊猫电子装备有限公司