CN203679565U - 一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及焊接自动化领域，尤其涉及一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***包括行星减速器、定位传感装置、焊枪姿态调整机构和焊枪夹持机构，行星减速器的输出轴端与焊枪姿态调整机构相连，焊枪姿态调整机构通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪夹持机构，焊枪夹持机构上通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪；所述定位传感装置安装于行星减速器的壳体上，定位传感装置与焊缝中点的位置对应，采用位置控制方式，以保证焊枪摆幅的中点是焊缝的中心位置；本实用新型结构简单、体积较小、重量轻、使用快速方便，驱动控制***独立，可安装于各种自动焊接装置末端，实现焊接过程中焊枪的自动角摆，提高焊缝质量和焊接效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及焊接自动化领域，尤其涉及一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***。
背景技术
大型钢结构件的自动化焊接都是通过焊枪来完成焊接工作，在这种焊接工作过程中，焊枪需要增加摆动以实现多层多道焊接，改善熔池边缘成型，消除“咬边”缺陷，提高焊缝质量，增进焊道美观程度。同时，为适应不同焊缝的焊接工艺，焊枪姿态、摆动频率、摆动幅度以及左右停留时间均需要调整。
焊枪的摆动通过摆动器实现。摆动器常用摆动方式主要有平摆和角摆两种形式。平摆型焊枪沿焊缝宽度方向做往复直线运动，主要适用于表面堆焊、覆盖焊接、中或薄板的焊接。角摆型焊枪沿焊缝宽度方向做圆弧摆动（俗称钟摆型），适用于中板或厚板中的角焊缝、U型、V型坡口的焊接，在钢结构、造船、压力容器、管道的焊接中得到广泛应用。
现有角摆机构多采用蜗轮蜗杆减速器，如中国专利文献，公开号为CN201493625U，申请日为2009年5月7日的实用新型专利，公开了名称为“多功能焊枪摆动器”，采用了蜗轮蜗杆减速器的钟摆模块。但是蜗轮蜗杆减速器传动效率较低、对加工和安装精度要求高，难以满足焊接使用精度；同时，摆动器与熔池距离较近，焊接飞溅大，工作环境恶劣，温升较高，容易加速蜗轮蜗杆副的磨损，使用寿命短。
在大型钢结构件的多层多道焊接过程中，每道焊缝焊接工艺不同，焊枪姿态和摆动参数均需要调整，现有摆动机构中焊枪姿态调整机构多采用螺纹连接，调整过程相对繁杂，使用极不方便。因此，研发设计一种高精度、高可靠性、轻量化，使用方便角摆***，对提高焊缝质量和焊接效率具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，用于自动化焊接过程中实现焊枪的自动角摆，使用寿命长，提高焊缝质量和焊接效率。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：包括行星减速器、定位传感装置、焊枪姿态调整机构和焊枪夹持机构，行星减速器的输出轴端与焊枪姿态调整机构相连，焊枪姿态调整机构通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪夹持机构，焊枪夹持机构上通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪；所述定位传感装置安装于行星减速器的壳体上，定位传感装置与焊缝中点的位置对应，采用位置控制方式，以保证焊枪摆幅的中点与焊缝的中心位置一致。
进一步，所述焊枪夹持机构通过快速锁紧机构锁紧焊枪，所述快速锁紧机构采用凸轮式快速锁紧装置。焊枪安装于焊枪夹持机构上，高度可调，确定焊枪安装高度后，则通过焊枪夹持机构上的快速夹具锁紧固定。
所述焊枪夹持机构的一端上装有绝缘块，绝缘块的外表面呈圆柱状，所述绝缘块位于焊枪姿态调整机构的开口槽里，绝缘块的外表面紧贴所述开口槽的槽口表面。因为在焊接过程中，焊丝与工件之间有电弧，焊枪上金属部分可能有电流通过，因此需要在机器人和末端焊枪之间增加一个绝缘块，避免机器人本体上带电。
进一步，所述焊枪姿态调整机构通过快速夹具锁紧焊枪夹持机构，所述快速夹具采用凸轮式快速锁紧装置。安装有焊枪的焊枪夹持机构的安装角度可调整，确定安装角度后，则通过焊枪姿态调整机构上的快速夹具锁紧固定。
由于焊枪姿态和夹持位置需要根据焊接工况的不同而随时调整，需要调节过程简单快捷，同时，焊枪处于焊接机器人末端，结构应尽可能的实现轻量化，但是如果采用其他的快速夹具，例如四连杆式快速夹具，则不能满足要求；所以这里的快速夹具采用凸轮式快速锁紧装置，而且凸轮式快速夹具具有结构简单，成本低，易于实现等优点，非常适用于该装置上，因此是最优方案。
所述定位传感装置采用位置传感器。
进一步，所述行星减速器的输入轴端通过伺服电机法兰连接至伺服电机的输出轴端，焊枪以行星减速器的输出轴为摆动中心轴。
进一步，所述伺服电机通过线缆连接至控制器。
进一步，所述控制器包括嵌入式控制单元、电机驱动器、人机交互按钮和显示屏。通过人机交互按钮，可以设置焊枪摆动的频率、幅度、停留时间等参数。所述显示屏可以实时显示参数和运行状态。所述电机驱动器根据控制器命令驱动电机进行运动。
进一步，本实用新型通过定时器进行精确定时。
进一步，所述行星减速器的壳体上设计的安装接口便于与各种自动焊接装置相连接。
本实用新型可以满足焊枪既要实现垂直于焊件表面的平面内摆动，也要实现与焊件表面成一定角度的平面内摆动的要求。本实用新型可以实现焊枪与焊件表面的倾斜角度可调整。并且摆动方向是沿焊缝的宽度方向，不是沿倾斜角度方向摆动。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型结构简单、体积较小、重量轻、使用快速方便，驱动控制***独立，可安装于各种自动焊接装置末端，实现焊接过程中焊枪的自动角摆，提高焊缝质量和焊接效率；本实用新型采用行星减速器，是因为行星减速器具有精度高、速比大、体积小、传动效率高等优点，易于安装，具有高负载能力，因此本实用新型所述角摆***摆动定位精度较高，可增强焊枪摆动的可控性，使焊道更为均匀、美观。
附图说明
图1为本实用新型角摆***示意图；
图2为本实用新型角摆机构结构示意图；
图3为本实用新型焊枪夹持机构和焊枪姿态调整机构图；
图4为本实用新型工作流程示意图；
图5为本实用新型位置控制示意图。
图中，1是焊枪，2是焊枪夹持机构，3是快速锁紧机构，4是焊枪姿态调整机构，5是快速夹具，6是位置传感器，7是行星减速器，8是伺服电机，9是连接线缆，10是控制器，11是显示屏，12是绝缘块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1-3所示，一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***包括行星减速器7、定位传感装置、焊枪姿态调整机构4和焊枪夹持机构2，行星减速器7的输出轴端与焊枪姿态调整机构4相连，焊枪姿态调整机构4通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪夹持机构2，焊枪夹持机构2上通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪1；所述定位传感装置安装于行星减速器7的壳体上，定位传感装置与焊缝中点的位置对应，采用位置控制方式，以保证焊枪1摆幅的中点是焊缝的中心位置。
焊枪1安装于焊枪夹持机构2上，高度可调，确定焊枪1的安装高度后，则通过焊枪夹持机构2上的快速夹具5锁紧固定。所述快速锁紧机构3采用凸轮式快速锁紧装置。
焊枪夹持机构2的另一端上装有绝缘块12，绝缘块12的外圆表面夹持在焊枪姿态调整机构4的开口槽里，焊枪姿态调整机构4的安装角度可调整，角度调整好后通过快速夹具5锁紧，快速夹具5采用的是凸轮式快速锁紧装置。
所述定位传感装置采用位置传感器6。
焊枪姿态调整机构4通过法兰安装在行星减速器7的输出法兰上，与输出法兰同步旋转，焊枪姿态调整机构4上装有位置传感器6的感应片，位置传感器6安装在行星减速器7壳体上与摆幅中心位置对应的地方，行星减速器7的输入端装有伺服电机8，伺服电机8安装在行星减速器7的外壳上，其输出轴与行星减速器7的输入轴通过联轴器相连，伺服电机8的驱动和控制模块均安装在控制器10内部，控制器10的控制信号经连接线缆9输出给伺服电机8，控制器10上安装有摆幅调节按钮、摆动频率调节按钮、对中按钮、停留时间设置按钮、急停按钮、以及显示屏11，以实现摆动参数调节时的人机交互。
本实用新型的操作分为三个阶段，准备阶段、摆动测试阶段、摆动执行阶段，其工作流程如图4所示。在焊接准备阶段，通过快速锁紧机构3和快速锁紧装置5可以快速调节好焊枪1夹持高度和焊枪1角度，手动控制焊枪1对中，在“对中”后，记录当前位置为摆动中心值；在摆动执行阶段，根据焊接工艺需要，实时设置摆动频率、摆动幅度、两边停留时间，然后进行摆动。
本实用新型采用位置控制，并通过定时器进行精确定时。如图5所示，在摆动执行时，先从中心位置，运动到幅值位置，再根据停留时间进行定时；定时结束后反方向摆动到幅值，再根据停留时间定时，定时结束后再反方向摆动到幅值，如此反复执行，实现焊枪1焊接过程的摆动。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而己，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：包括行星减速器（7）、定位传感装置、焊枪姿态调整机构（4）和焊枪夹持机构（2），行星减速器（7）的输出轴端与焊枪姿态调整机构（4）相连，焊枪姿态调整机构（4）通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪夹持机构（2），焊枪夹持机构（2）上通过带凸轮机构的螺杆连接安装焊枪（1）；所述定位传感装置安装于行星减速器（7）的壳体上，定位传感装置与焊缝中点的位置对应，所述焊枪（1）摆幅的中点与焊缝的中心位置一致。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述焊枪夹持机构（2）通过快速锁紧机构（3）锁紧焊枪（1），所述快速锁紧机构（3）采用凸轮式快速锁紧装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述焊枪夹持机构（2）的一端上装有用于隔离机器人和焊枪（1）的绝缘块（12），绝缘块（12）的外表面呈圆柱状，所述绝缘块（12）位于焊枪姿态调整机构（4）的开口槽里，绝缘块（12）的外表面紧贴所述开口槽的槽口表面。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述焊枪姿态调整机构（4）通过快速夹具（5）锁紧焊枪夹持机构（2），所述快速夹具（5）采用凸轮式快速锁紧装置。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述定位传感装置采用位置传感器（6）。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述行星减速器（7）的输入轴端通过伺服电机（8）法兰连接至伺服电机（8）的输出轴端，焊枪（1）以行星减速器（7）的输出轴为摆动中心轴。
7.根据权利要求6所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述伺服电机（8）通过线缆连接至控制器（10）。
8.根据权利要求1所述的一种用于自动焊接装置的高精度焊枪角摆***，其特征在于：所述行星减速器（7）的壳体上设置有便于与各种自动焊接装置相连接的安装接口。
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