一种焊枪旋转中心变位机构及TIG焊接系统的制作方法

本发明涉及金属自动化焊接领域，尤其涉及一种焊枪旋转中心变位机构及tig焊接系统。

背景技术：

1、平面曲线tig焊缝的焊接要求焊枪始终处于曲线的法向方向，为了保证焊接线速度的稳定性，要求焊枪运动的旋转轴的旋转半径小于焊缝曲线的曲率半径；对于部分小曲率焊缝，比如100mm曲率，由于焊枪的结构限制无法采用通用的旋转机构实现焊枪旋转轴小于要求曲率，因此如何能够设计实现简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种焊枪旋转中心变位机构及tig焊接系统，其实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现：

3、一种焊枪旋转中心变位机构，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，双连杆组件包括两组相平行的连杆单元，连杆单元的两端分别与摆杆和焊枪安装盘铰接连接，双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，焊枪机构安装在焊枪安装盘上，双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，驱动组件驱动摆杆往复摆动，其中驱动组件包括驱动电机、减速机、第一齿轮和齿扇，齿扇和第一齿轮均通过转轴与机架转动连接，驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，齿扇与第一齿轮啮合传动，摆杆通过连接部与齿扇的中部固定连接，齿扇的中心点形成物理旋转中心，焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同。

4、上述的驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，第一齿轮与齿扇啮合传动，齿扇通过连接部带动摆杆摆动，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。

5、根据上述技术方案，优选地，双向滑台组件包括两组平行的第一方向滑轨、两组第一滑台以及第二方向滑轨，第一方向滑轨与机架固定连接，第二方向滑轨与连杆单元同向固定连接，第二方向滑轨与第一方向滑轨相垂直，第一滑台布设在第一方向滑轨和第二方向滑轨之间，且分别与第一方向滑轨和第二方向滑轨滑动连接。

6、在双向滑台组件的导向作用下，上述的摆杆带动两组连杆单元平顺左右和前后滑动，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构的焊接点，且焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态。

7、根据上述技术方案，优选地，焊枪机构包括焊枪架、tig焊枪以及法向直线滑移组件，焊枪架与焊枪安装盘固定连接，法向直线滑移组件包括第二滑台以及丝杠单元，tig焊枪固定在第二滑台上，丝杠单元布设在焊枪架内，且丝杠单元驱动第二滑台前后滑动。

8、上述的丝杠单元驱动第二滑台前后滑动，第二滑台带动tig焊枪前后滑动，实现高精度调节。

9、本发明还公开了一种平面曲线焊缝自动化tig焊接系统，包括上述的焊枪旋转中心变位机构，还包括三维运动机构，三维运动机构从下至上依次包括横向直线运动轴、竖向直线运动轴以及纵向直线运动轴，横向直线运动轴与纵向直线运动轴的运动方向处于水平状态且相互垂直，焊枪旋转中心变位机构布设在纵向直线运动轴的尾端。

10、上述的横向直线运动轴带动竖向直线运动轴、纵向直线运动轴以及焊枪旋转中心变位机构整体沿横向直线运动轴的轴向调节，竖向直线运动轴带动纵向直线运动轴以及焊枪旋转中心变位机构整体上下调节，调节焊枪的高度位置，纵向直线运动轴带动焊枪旋转中心变位机构沿纵向直线运动轴的轴线调节。

11、根据上述技术方案，优选地，焊枪旋转中心变位机构和纵向直线运动轴之间设有旋转部件，旋转部件带动焊枪旋转中心变位机构转动。

12、上述的旋转部件可带动焊枪旋转中心变位机构转动，用于焊接电弧高度的手动或电动调节。

13、根据上述技术方案，优选地，横向直线运动轴和纵向直线运动轴均设有横梁架体以及电机组件，横梁架体的侧面设有齿条，竖向直线运动轴的下端与横梁架体滑动连接，电机组件布设在竖向直线运动轴上，电机组件驱动第二齿轮转动，第二齿轮与齿条相啮合。

14、上述的电机组件驱动第二齿轮转动，第二齿轮与齿条相啮合，进而在电机组件的驱动下，竖向直线运动轴可实现沿横向直线运动轴的轴向调节，而纵向直线运动轴可实现沿其轴向调节。

15、根据上述技术方案，优选地，纵向直线运动轴通过丝杠单元与竖向直线运动轴相连接，竖向直线运动轴驱动纵向直线运动轴上下滑动。

16、上述的丝杠单元高精度驱动纵向直线运动轴上下滑动。

17、本发明的有益效果是：本发明的驱动电机通过减速机驱动第一齿轮转动，第一齿轮与齿扇啮合传动，齿扇通过连接部带动摆杆摆动，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构上小于焊缝曲率的理想焊接点，焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。

技术特征：

1.一种焊枪旋转中心变位机构，其特征在于，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，所述双连杆组件包括两组相平行的连杆单元，所述连杆单元的两端分别与摆杆和焊枪安装盘铰接连接，所述双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，焊枪机构安装在所述焊枪安装盘上，所述双连杆组件通过所述双向滑台组件与所述机架滑动连接，所述驱动组件驱动所述摆杆往复摆动。

2.根据权利要求1所述的一种焊枪旋转中心变位机构，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机、减速机、第一齿轮和齿扇，所述齿扇和所述第一齿轮均通过转轴与所述机架转动连接，所述驱动电机通过减速机驱动所述第一齿轮转动，所述齿扇与所述第一齿轮啮合传动，所述摆杆通过连接部与所述齿扇的中部固定连接，所述齿扇的中心点形成物理旋转中心，焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同。

3.根据权利要求1所述的一种焊枪旋转中心变位机构，其特征在于，所述双向滑台组件包括两组平行的第一方向滑轨、两组第一滑台以及第二方向滑轨，所述第一方向滑轨与所述机架固定连接，所述第二方向滑轨与所述连杆单元同向固定连接，所述第二方向滑轨与所述第一方向滑轨相垂直，所述第一滑台布设在第一方向滑轨和第二方向滑轨之间，且分别与所述第一方向滑轨和第二方向滑轨滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种焊枪旋转中心变位机构，其特征在于，所述焊枪机构包括焊枪架、tig焊枪以及法向直线滑移组件，所述焊枪架与焊枪安装盘固定连接，所述法向直线滑移组件包括第二滑台以及丝杠单元，所述tig焊枪固定在所述第二滑台上，所述丝杠单元布设在所述焊枪架内，且所述丝杠单元驱动所述第二滑台前后滑动。

5.一种平面曲线焊缝自动化tig焊接系统，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的焊枪旋转中心变位机构，还包括三维运动机构，所述三维运动机构从下至上依次包括横向直线运动轴、竖向直线运动轴以及纵向直线运动轴，所述横向直线运动轴与所述纵向直线运动轴的运动方向处于水平状态且相互垂直，焊枪旋转中心变位机构布设在所述纵向直线运动轴的尾端。

6.根据权利要求5所述的一种平面曲线焊缝自动化tig焊接系统，其特征在于，所述焊枪旋转中心变位机构和纵向直线运动轴之间设有旋转部件，所述旋转部件带动所述焊枪旋转中心变位机构转动。

7.根据权利要求6所述的一种平面曲线焊缝自动化tig焊接系统，其特征在于，所述横向直线运动轴和纵向直线运动轴均设有横梁架体以及电机组件，所述横梁架体的侧面设有齿条，所述竖向直线运动轴的下端与所述横梁架体滑动连接，所述电机组件布设在所述竖向直线运动轴上，所述电机组件驱动第二齿轮转动，所述第二齿轮与所述齿条相啮合。

8.根据权利要求7所述的一种平面曲线焊缝自动化tig焊接系统，其特征在于，所述纵向直线运动轴通过丝杠单元与所述竖向直线运动轴相连接，所述竖向直线运动轴驱动所述纵向直线运动轴上下滑动。

技术总结
本发明提供了一种焊枪旋转中心变位机构及TIG焊接系统，涉及金属自动化焊接领域，包括机架、驱动组件、摆杆、双连杆组件、双向滑台组件以及焊枪安装盘，由于双连杆组件、摆杆和焊枪安装盘组成平行四边形结构，且双连杆组件通过双向滑台组件与机架滑动连接，摆杆通过双连杆组件带动焊枪安装盘和焊枪机构摆动，此时齿扇的中心点形成物理旋转中心，而焊枪机构的焊接点形成虚拟旋转中心，且焊枪机构的旋转半径与摆杆的旋转半径相同，从而实现焊枪机构的旋转中心转移到焊枪机构上小于焊缝曲率的理想焊接点，焊枪机构的运动曲线与焊缝一致，时刻处于焊接点的法向姿态，极大简化小曲率半径的曲线焊接控制，提高焊接精度和效率。

技术研发人员：王中亚,李丹,王安泽,王旭光,罗金辉
受保护的技术使用者：埃迈特智能装备（天津）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11