一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及环缝焊接领域，具体涉及一种免于示教、能实时控制焊接过程的新型环缝焊接装置。
【背景技术】
[0002]随着焊接自动化技术的不断提高，各式各样的自动焊接专机设备也在不断发展。环缝焊接装置是一种常见的焊接装置。焊接机器人和焊接专机的出现对焊接领域的发展起到了巨大的推动作用，具有焊接效率高，成型美观，重复性好等优点。
[0003]目前市场上不论是一般的还是智能化的机器人，大多需要预先示教编程方可按要求工作，这样虽然解放了工人的劳动力，但难以控制焊接质量甚至对工人的技术水平提出了更高的要求。宄其原因，乃是焊接过程中因产生大量的热而导致的应力和变形甚至穿透等，实际焊接轨迹跟所需求轨迹有较大的偏差，而仅仅示教是很难满足要求的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是无需通过人工示教模式，实现焊枪在正确的位置进行环缝焊接，提高焊接质量。为解决上述问题，本实用新型提供一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置。
[0005]本实用新型的目的是以下述方式实现的:
[0006]一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，包括设置在工作台上的三轴坐标机器人，所述三轴坐标机器人由X轴滚珠丝杠直线导轨机构、Y轴滚珠丝杠直线导轨机构和Z轴滚珠丝杠直线导轨机构连接而成；在所述X轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块上固定焊枪，所述焊枪上固定激光扫描器；在所述工作台上还设置有驱动X轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第一伺服电机、驱动Y轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第二伺服电机以及驱动Z轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第三伺服电机；所述激光扫描器、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均与工控机连接；在所述工作台上还设置有调节待焊接环缝的焊件位置的焊接变位机构。
[0007]所述焊接变位机构包括固定在工作台上的卡盘座、固定在卡盘座上的四爪卡盘1、设置在工作台上的卡盘托、固定在卡盘托上的四爪卡盘II以及调节卡盘托位置的滚珠丝杠直线导轨机构，焊件固定在四爪卡盘I和四爪卡盘II之间；所述四爪卡盘II与伺服电机组件连接，所述伺服电机组件与工控机连接。
[0008]所述调节卡盘托位置的滚珠丝杠直线导轨机构包括设置有手轮的丝杠和与其连接的滑块，所述卡盘托设置在滑块上。
[0009]第一伺服电机通过联轴器或减速器与X轴滚珠丝杠直线导轨机构连接，第二伺服电机通过联轴器或减速器与Y轴滚珠丝杠直线导轨机构连接，第三伺服电机通过联轴器或减速器与Z轴滚珠丝杠直线导轨机构连接。
[0010]相对于现有技术，本实用新型能够免于环缝焊接过程中的人工示教，不仅解放了工人的体力脑力劳动，而且提高了环缝焊接质量；结构简单、便于应用推广；相对一般的激光视觉传感器，采用激光扫描器使得焊接过程中抗干扰性强，且扫描角度大、扫描频率高、结构简单、价格低廉。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型的焊接示意图。
【具体实施方式】
[0013]参见图1和图2，本实施例的一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，包括设置在工作台I上的三轴坐标机器人；三轴坐标机器人由X轴滚珠丝杠直线导轨机构2、Z轴滚珠丝杠直线导轨机构4和Y轴滚珠丝杠直线导轨机构3连接而成；Z轴滚珠丝杠直线导轨机构4固定在Y轴滚珠丝杠直线导轨机构3的滑动块上，X轴滚珠丝杠直线导轨机构2固定在Z轴滚珠丝杠直线导轨机构4的滑动块上，在X轴滚珠丝杠直线导轨机构2的滑动块上固定焊枪5，焊枪5上固定激光扫描器6。
[0014]在工作台I上还设置有驱动X轴滚珠丝杠直线导轨机构2的滑动块移动的第一伺服电机、驱动Y轴滚珠丝杠直线导轨机构3的滑动块移动的第二伺服电机以及驱动Z轴滚珠丝杠直线导轨机构4的滑动块移动的第三伺服电机。
[0015]在工作台I上设置有调节待焊接环缝的焊件位置的焊接变位机构，焊接变位机构包括固定在工作台I上的卡盘座8、固定在卡盘座8上的四爪卡盘19、设置在工作台I上的卡盘托7、固定在卡盘托7上的四爪卡盘IIlO以及调节卡盘托7位置的滚珠丝杠直线导轨机构12，焊件11固定在四爪卡盘19和四爪卡盘IIlO之间；四爪卡盘IIlO与伺服电机组件连接，四爪卡盘IIlO在伺服电机组件带动下旋转待焊接环缝的焊件11。
[0016]激光扫描器6、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和伺服电机组件均与工控机连接。
[0017]三轴坐标机器人能实现X轴，Y轴，Z轴三个方向的自由移动，由3个伺服电机进行闭环控制，带动焊枪5实现空间的自由移动，运动精度高，
[0018]卡盘托7设置在调节其位置的滚珠丝杠直线导轨机构12上；调节卡盘托7位置的滚珠丝杠直线导轨机构12包括设置有手轮的丝杠和与其连接的滑块，卡盘托7设置在滑块上，通过手轮转动丝杠，可通过带动滑块调节卡盘托7的位置，从而满足焊接不同长度工件的需求。
[0019]第一伺服电机通过联轴器或减速器与X轴滚珠丝杠直线导轨机构2连接，第二伺服电机通过联轴器或减速器与Y轴滚珠丝杠直线导轨机构3连接，第三伺服电机9通过联轴器或减速器与Z轴滚珠丝杠直线导轨机构4连接。
[0020]本实用新型的工作原理:
[0021]激光扫描器6通过激光发射器发射激光波，激光波碰到物体后，部分能量返回，当激光接收器收到返回的激光波且返回波的能量足以触发槛值，激光扫描器6计算出与物体之间的距离；激光扫描器连续不停的发射激光波，激光波打在高速旋转的镜面上，并向各个方向发散，从而形成一个二维扫描区域。在此区域的范围内，激光扫描器6计算出每个测量点的距离，根据此距离信息，即可计算出焊缝的外形轮廓，并对焊缝进行坐标定位等，这是现有激光扫描器的通用原理。激光扫描器相对一般的激光视觉传感器抗干扰性强，且扫描角度大、扫描频率高、结构简单、价格低廉。
[0022]激光扫描器6将收集到的焊缝信息传输给工控机，工控机对信息进行处理，通过第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机驱动三轴坐标机器人带动焊枪5进行焊接，同时在伺服电机组件带动下四爪卡盘IIlO带动焊件11旋转，实现环形焊缝的焊接。
[0023]三轴坐标机器人带动焊枪5进行环缝焊接之前不用示教，工人只需设置初始参数并将焊枪5移至焊缝上方，三轴坐标机器人便可进行环缝焊接。
[0024]本实用新型装置所采用的元件大部分是外购件，技术人员根据本实用新型提出的方案可进行元器件连接，结构简单，便于推广使用。
【主权项】
1.一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，其特征在于:包括设置在工作台上的三轴坐标机器人，所述三轴坐标机器人由X轴滚珠丝杠直线导轨机构、Y轴滚珠丝杠直线导轨机构和Z轴滚珠丝杠直线导轨机构连接而成；在所述X轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块上固定焊枪，所述焊枪上固定激光扫描器；在所述工作台上还设置有驱动X轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第一伺服电机、驱动Y轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第二伺服电机以及驱动Z轴滚珠丝杠直线导轨机构的滑动块移动的第三伺服电机；所述激光扫描器、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均与工控机连接；在所述工作台上还设置有调节待焊接环缝的焊件位置的焊接变位机构。
2.根据权利要求1所述的基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，其特征在于:所述焊接变位机构包括固定在工作台上的卡盘座、固定在卡盘座上的四爪卡盘1、设置在工作台上的卡盘托、固定在卡盘托上的四爪卡盘II以及调节卡盘托位置的滚珠丝杠直线导轨机构，焊件固定在四爪卡盘I和四爪卡盘II之间；所述四爪卡盘II与伺服电机组件连接，所述伺服电机组件与工控机连接。
3.根据权利要求2所述的基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，其特征在于:所述调节卡盘托位置的滚珠丝杠直线导轨机构包括设置有手轮的丝杠和与其连接的滑块，所述卡盘托设置在滑块上。
4.根据权利要求1所述的基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，其特征在于:第一伺服电机通过联轴器或减速器与X轴滚珠丝杠直线导轨机构连接，第二伺服电机通过联轴器或减速器与Y轴滚珠丝杠直线导轨机构连接，第三伺服电机通过联轴器或减速器与Z轴滚珠丝杠直线导轨机构连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于焊缝智能检测控制的新型环缝焊接装置，包括设置在工作台上的三轴坐标机器人，在三轴坐标机器人上固定焊枪，焊枪上固定激光扫描器；在工作台上还设置有驱动三轴坐标机器人沿X轴、Y轴和Z轴方向移动的第一伺服电机、第二伺服电机以及第三伺服电机；激光扫描器、第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机均与工控机连接；在所述工作台上还设置有调节待焊接环缝的焊件位置的焊接变位机构。本实用新型能够免于环缝焊接过程中的人工示教，不仅解放了工人的体力脑力劳动，而且提高了环缝焊接质量；结构简单、便于应用推广；采用激光扫描器使得焊接过程中抗干扰性强，且扫描角度大、扫描频率高。
【IPC分类】B23K9-28, B23K9-028, B23K37-047, B23K9-127
【公开号】CN204524503
【申请号】CN201520056703
【发明人】曾劲松, 赵华东, 张军, 裴东杰
【申请人】郑州图灵机器人股份有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年1月28日