CN204209273U - 机器人缝焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涉及自动电阻缝焊技术，具体涉及一种机器人缝焊机，包括包括相互连接的点焊机器人和缝纫机头，其特征在于点焊机器人为垂直多关节六自由度结构，缝纫机头为高集成悬挂式缝焊机头，缝纫机头包括同轴对称设置的上滚轮电极组件和下滚轮电极组件，上滚轮电极组件为固定设置，下滚轮电极组件为活动设置，下滚轮电极组件设置有可使其沿缝纫机头轴向方向上下移动的焊接气缸，上滚轮电极组件和下滚轮电极组件均设置有用于调节其转速的伺服电机和高精度的减速转向机构以及用于修磨滚轮电极组件的修轮组件。本实用新型采用点焊机器人控制缝焊机头，有效改善多工件生产的柔性，提高焊接效率，把工人从繁重的工作中解脱出来。

Description

机器人缝焊机

技术领域

本实用新型涉及自动电阻缝焊技术，具体涉及一种机器人缝焊机。 

背景技术

缝焊机作为电阻焊行业的一大类型，被广泛应用于低碳钢，不锈钢，材料的五金，汽车油箱，水箱，太阳能等行业。随着制造业的高速发展，传统的手工缝焊焊接方式已不能满足现代高科技产品制造的质量和数量的要求；同时，在对产品的生产效益和人性化等方面的考虑上，传统的缝焊焊接工艺也达不到要求。因此，实现产品焊接的自动化、柔性化和智能化已成为发展趋势。目前，在缝焊自动化方面，各种缝焊专用焊机已成为主流方向，但专用焊机在柔性化和“精细化”方面也存在很多不足；机器人以其高度的智能化和柔性化，已被广泛地应用于焊接行业，能很好地解决专机在适应性差方面的不足。 

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人缝焊机，其焊接质量高，适应能力强，具有高自动化和柔性化。 

本实用新型提供了一种机器人缝焊机，包括相互连接的点焊机器人和缝纫机头，点焊机器人为垂直多关节六自由度结构，缝纫机头为高集成悬挂式缝焊机头，缝纫机头包括同轴对称设置的上滚轮电极组件和下滚轮电极组件，上滚轮电极组件为固定设置，下滚轮电极组件为活动设置，下滚轮电极组件设置有可使其沿缝纫机头轴向方向上下移动的焊接气缸，上下滚轮电极组件共同作用实现对焊接物的夹紧加压。上滚轮电极组件和下滚轮电极组件均设置有用于调节其转速的伺服电机和减速转向机构以及用于修磨滚轮电极组件的修轮组件，修轮组件包括与滚轮电极组件相配合的修磨刀具和用于控制修磨刀具的修轮气缸。伺服电机和高精度的减速转向机构可以精确地控制电极滚轮的转动速度，使滚轮的线速度与机器人的移动 速度保持一致。缝纫机头还包括焊接变压器，焊接变压器的输出端通过导电铜带分别与上滚轮电极组件和下滚轮电极组件的电极板连接，通过电极板输出高质量的放电电流，实现对焊接物的焊接。 

所述缝纫机头设置有水排，所述水排的进水口与点焊机器人内部的进水口相连通，所述水排经焊接变压器的进水口和出水口以及上下电极轮组件的进出水口与机器人内部的出水管相连通，所述水排设置于焊接变压器、上滚轮电极组件和下滚轮电极组件的外侧。用于对焊接变压器、电极轮进行冷却降温。 

所述修轮气缸和焊接气缸的阀内压缩空气与点焊机器人内部的气管相连通，缝纫机头上设置有用于调节焊接气缸的阀内气压的调压阀，调压阀可以调节总气压的大小。 

所述伺服电机和焊接变压器的电缆与点焊机器人的电缆相连接。 

本实用新型还包括主控制柜、机器人控制柜、用于机器人试教编程的示教器和数字中频焊接控制器，机器人控制柜和主控制柜通过I/O接口实现串行通信，机器人控制柜与点焊机器人本体以及示教器电连接；主控制柜包括用于实现对各输入输出信号整体控制的PLC、用于转换各输入输出信号数模状态的PLC扩展模块，用于控制伺服电机的伺服驱动器，数字中频焊接控制器、伺服驱动器与PLC电连接，主控制柜的柜门上设置有按钮和指示灯以及用于设定焊接参数和显示焊接状态的触摸屏，触摸屏分别与数字中频焊接控制器和PLC电连接，数字中频焊接控制器与焊接变压器、焊接气缸、调压阀电连接。 

本实用新型采用点焊机器人控制缝焊机头，有效改善多工件生产的柔性，提高焊接效率，把工人从繁重的工作中解脱出来。本实用新型的上滚轮电极组件为固定设置，下滚轮电极组件为活动设置，两者相互配合有效实现焊接物的夹紧加压。传统的缝焊电极轮是用变频器驱动交流电机的形式控制转动的，在精度和可控方面不能满足本设备的要求。本实用新型使用伺服电机和高精度的减速转向机构，可以精确地控制上下滚轮电极组件 的转动速度，使滚轮的线速度与机器人的移动速度保持一致。本实用新型设置有水排，与点焊机器人的冷却***进出水相配合形成水冷循环***，有效对焊接变压器、上下滚轮电极组件进行冷却降温。修轮气缸和焊接气缸的阀内压缩空气与点焊机器人内部的气管相连通形成气动***，气动***用于驱动气缸，进行动作，调压阀根据数字中频焊接控制器的指令调节总气压的大小。缝焊机头用电缆、阀用压缩空气以及水排的连接使用机器人内配备的电缆及水管和气管，便于连接且美观。主控制柜内为焊接及控制部分的电气元器件，门上装有按钮和指示灯以及用于设定焊接参数和显示焊接状态的触摸屏，便于操作者操作。本实用新型主要通过主控制柜和机器人控制柜实现缝纫机头和点焊机器人的各项功能控制。本实用新型利用示教器上手动试教出最佳的移动轨迹，试运行正常后，打到焊接状态，在主控制柜的触摸屏上进行焊接参数的调整，直到焊接达到最佳；此后就可以在自动运行状态下对工件进行连续焊接，操作者只需手动上下料和操作控制柜上的按钮，操作简单且安全性高。 

附图说明

图1为本实用新型示意图 

图2为缝纫机头示意图a 

图3为缝纫机头示意图b 

图4为本实用新型控制***示意图 

图5为控制***接线图a 

图6为控制***接线图b 

其中，1-点焊机器人，2-缝纫机头，3-上滚轮电极组件，31-调压阀，4-下滚轮电极组件，5-水排，6-焊接气缸，7-焊接变压器，8-减速转向机构，9伺服电机，10-修轮组件。 

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明： 

本实用新型提供了一种机器人缝焊机，包括相互连接的点焊机器人1 和缝纫机头，点焊机器人1为垂直多关节六自由度结构，缝纫机头为高集成悬挂式缝焊机头2，缝纫机头包括同轴对称设置的上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4，上滚轮电极组件3为固定设置，下滚轮电极组件4为活动设置，下滚轮电极组件4设置有可使其沿缝纫机头轴向方向上下移动的焊接气缸6，上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4均设置有用于调节其转速的伺服电机9和高精度的减速转向机构8以及用于修磨滚轮电极组件的修轮组件10，修轮组件10包括与滚轮电极组件相配合的修磨刀具和用于控制修磨刀具的修轮气缸，缝纫机头还包括焊接变压器7，焊接变压器7的输出端通过导电铜带分别与上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4的电极板连接。缝纫机头设置有水排5，所述水排的进水口与点焊机器人1内部的进水口相连通，所述水排经焊接变压器7的进水口和出水口以及上滚轮电极组件和下滚轮电极组件轮的进出水口与点焊机器人1内部的出水管相连通，所述水排设置于焊接变压器、上滚轮电极组件和下滚轮电极组件的外侧。修轮气缸和焊接气缸6的阀内压缩空气与点焊机器人1内部的气管相连通，缝纫机头上设置有用于调节焊接气缸6的阀内气压的调压阀31。伺服电机9和焊接变压器7的电缆与点焊机器人1的电缆相连接。本实用新型还包括主控制柜，机器人控制柜、用于机器人试教编程的示教器和数字中频焊接控制器，机器人控制柜和主控制柜通过I/O接口实现串行通信，机器人控制柜与点焊机器人1本体以及示教器电连接；主控制柜包括用于实现对各输入输出信号整体控制的PLC、用于转换各输入输出信号数模状态的PLC扩展模块，用于控制伺服电机9的伺服驱动器，数字中频焊接控制器、伺服驱动器与PLC电连接，主控制柜的柜门上设置有按钮和指示灯以及用于设定焊接参数和显示焊接状态的触摸屏，触摸屏分别与数字中频焊接控制器和PLC电连接，数字中频焊接控制器与焊接变压器7、焊接气缸6、调压阀31电连接。 

如图1-3所示，机器人本体使用MOTOMAN-ES165D点焊机器人1，为垂直多关节六自由度结构，重复定位精度为±0.2mm，可持重量165kg； 机器人控制柜采用DX100控制柜；使用机器人***能有效改善多工件生产的柔性，提高焊接效率，把工人从繁重的工作中解脱出来。缝焊机头2为高集成悬挂式缝焊机头2，包括修轮组件10、上下滚轮电极组件轮组件、焊接变压器7、焊接气缸6、调压阀31、水排5。上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4的滚轮为圆盘状结构，上滚轮电极组件3是固定的，下滚轮电极组件4是可整体上下移动的，焊接时上下滚轮电极组件要预先夹紧。上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4均设置有修轮组件10，用于对滚轮电极组件进行修磨，修轮组件10采用气缸推动修磨刀具的形式。实际使用时，可在示教器上预先编好修磨程序，控制修轮气缸进行修磨。上滚轮电极组件3和下滚轮电极组件4均设置有伺服电机9和高精度的减速转向机构8，可以精确地控制电极滚轮的转动速度，使滚轮的线速度与机器人的移动速度保持一致。焊接变压器7选用中频变压器MF3-TMUS-M8-2B，其额定电压为500V，频率为1000-1200Hz，连续功率为60.5KW，焊接变压器7的输出端通过导电铜带与上下电极板连接，稳定地输出高质量的放电电流。焊接气缸6与下滚轮电极组件4相连接，使下滚轮电极组件4整体随着焊接气缸6的栏杆上下移动，实现上下电极的夹紧。 

如图4所示，主控制柜和机器人控制柜之间进行数字I/O信号通信，示教器与机器人控制柜电连接，机器人控制柜相机器人本体输出动力和控制信号，机器人本体将状态信息传递回机器人控制柜。主控制柜向数字中频焊接控制器传送焊接控制信号，同时数字中频焊接控制器将缝焊机头工作状态信息传回主控制柜。数字中频焊接控制器利用中频板的输入/输出信号和触摸屏的接口信号实现与主控制柜的通信，数字中频焊接控制器接收来自PLC的信号，用于启动与关闭缝焊焊接过程和决定缝焊焊接过程是否放电。数字中频焊接控制器主根据PLC发来的焊接规范号，自动调用PLC的焊接程序文件，同时将标准焊接过程中焊接气缸的状态信号和焊接完成信号传递到PLC。机器人控制柜采用安川标准的气动点焊***为基本***。由于点焊和缝焊的控制方式不同，许多专用的功能不能适用，只使用机器 人的通用基本功能、焊接条件调用和焊接启动功能；焊接气缸用机器人的通用输出信号控制；为了实现上下滚轮电极组件的线速度与机器人移动速度的匹配，在机器人控制柜DX-100中外加模拟量输入/输出扩展基板JANCD-YEW02-E，配合示教器程序上的“ARATION”命令能够输出与速度匹配的电压模拟量，伺服驱动器利用该模拟量信号就能控制带动上下滚动电极转动的伺服电机的转速，使其实现与机器人移动速度的匹配。在实际操作中，要使滚轮转动的线速度与机器人的移动速度切实一致需对ARATION命令中的BV(基础电压)和V(基础速度)参数进行手动设定，更换电极或电极修磨后需对该两组参数重新校准。主控制柜主要包括PLC，PLC扩展模块，和伺服驱动器。PLC作为主控制器，用来实现对各输入输出信号的整体控制；PLC扩展模块为模数转换模块和数模转换模块，其作用是把机器人控制柜输出的电压模拟量转化为数字量，经过PLC的运算之后，再把运算后的数字量转化为两组模拟量分别输出到伺服驱动器，驱动滚动电极的伺服电机运转；伺服驱动器为安川SGDV-1R6A01B伺服驱动器，采用速度控制(模拟量电压指令)模式，控制滚轮电极组件精准运行。 

如图5、6所示，PLC的型号为FX3U-32MT，PLC扩展模块包括相互电连接的FX2N-2AD模拟输入模块和FX2N-4DA模拟量输入模块，FX2N-2AD模拟输入模块和PLC电连接。机器人控制信号模拟量经FX2N-2AD模拟输入模块输入PLC。FX2N-2AD模拟输入模块的输出端分别与两个伺服驱动器的5、6脚连接，伺服电机的速度控制信号经FX2N-2AD模拟输入模块传递至上下滚轮电机电极对应的伺服驱动器。PLC的端口X1-X6、Y6、Y7和Y10-Y13与伺服驱动器的40、41、44、25、26、29-32脚连接。其中，PLC的Y6端口与伺服驱动器的40脚连接，用于提供伺服电机的启动信号；PLC的Y7端口与伺服驱动器的41脚连接，用于提供伺服电机的P动作信号；PLC的Y10端口与伺服驱动器的44脚连接，用于提供伺服电机的警报复位信号；PLC的X4端口与伺服驱动器的25脚连接。用于传递速度检测信号；PLC的X2端口与伺服驱动器的29脚连接，用于 传递伺服驱动器的状态信息；PLC的X3端口与伺服驱动器的31脚连接，用于传递伺服驱动器的报警信号。两个伺服驱动器均的电源输入端连接有24V的电源电压。PLC的端口X13-X17和机器人控制柜电连接。伺服驱动器的电源输出端为伺服电机提供电源电压，其引脚1-6与伺服电机连接并提供驱动信号。PLC的端口Y14、Y15经继电器和开关电源连接。PLC的端口X0、X10、X11和Y5与数字中频焊接控制器的中频板主板电连接。两个伺服驱动器分别向上下滚轮电极组件的伺服电机提供驱动信号，同时将伺服电机的运动状态反馈至PLC。机器人控制柜的端口A8、A10-A13分别与PLC端子的端口X13-X17电连接，用于传递焊接信号。机器人控制柜的端子排与与其控制柜面板上的紧急停止开关、暂停开关、伺服启动开关、启动按钮开关、故障复位开关、再现选择开关、示教选择开关、启动中指示灯、伺服运行指示灯、故障显示指示灯、再现模式指示灯、示教模式指示灯电连接，用于操控和显示机器人本体和伺服驱动器的工作状态。机器人控制柜的基板与FX2N-2AD模拟输入模块电连接，实现机器人模拟量的输入。 

在对某一具体的工件进行焊接时，应首先根据该工件的焊道，在示教器上手动试教出最佳的移动轨迹，电极夹紧和焊接的命令也是在示教器上完成编辑的；在试教时应尽量使电极的移动方向、焊道的方向和电极滚轮转动时的前进方向保持一致，在弯焊道上试教时，尽量使焊道弧度大些；试教好轨迹后先把“焊接/调整”开关打到调整状态，试运行正常后，打到焊接状态，进行放电试焊，在主控制柜的触摸屏上进行焊接参数的调整，直到焊接达到最佳；此后就可以在自动运行状态下对工件进行连续焊接，操作者只需手动上下料和操作主控制柜上的按钮。机器人控制柜接收来自示教器的移动命令，控制机器人本体沿着编辑好的移动轨迹运动。机器控制柜的通用输出信号发送至主控制柜，经过PLC处理计算后将控制命令传送至数字中频焊接器，使其驱动焊接气缸。焊接气缸推动下滚轮电极组件使其与上滚轮电极组件相互配合，实现焊接物的夹紧或放开。机器人控制 柜将示教器程序上的“ARATION”命令传递至主控制柜。主控制柜把机器人控制柜输出的电压模拟量转化为数字量，通过内部PLC的运算之后，再把运算后的数字量转化为两组模拟量分别输出到伺服驱动器，驱动滚动电极的伺服电机运动。数字中频焊接控制器根据主控制柜的命令，启动或关闭缝焊焊接过程，通过控制焊接变压器的工作状态决定缝焊焊接过程是否放电。数字中频焊接控制器根据主控制柜的发送的焊接规范号，自动调用主控制柜的焊接程序文件。数字中频焊接控制器输出标准焊接过程中焊接气缸的状态到主控制柜，并在焊接完成后将焊接完成信号传送至主控制柜。 

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。 

Claims (5)

1.一种机器人缝焊机，包括相互连接的点焊机器人和缝纫机头，其特征在于点焊机器人为垂直多关节六自由度结构，缝纫机头为高集成悬挂式缝焊机头，缝纫机头包括同轴对称设置的上滚轮电极组件和下滚轮电极组件，上滚轮电极组件为固定设置，下滚轮电极组件为活动设置，下滚轮电极组件设置有可使其沿缝纫机头轴向方向上下移动的焊接气缸，上滚轮电极组件和下滚轮电极组件均设置有用于调节其转速的伺服电机和减速转向机构以及用于修磨滚轮电极组件的修轮组件，修轮组件包括与滚轮电极组件相配合的修磨刀具和用于控制修磨刀具的修轮气缸，缝纫机头还包括焊接变压器，焊接变压器的输出端通过导电铜带分别与上滚轮电极组件和下滚轮电极组件的电极板连接。 

2.根据权利要求1所述的机器人缝焊机，其特征在于缝纫机头设置有水排，所述水排的进水口与点焊机器人内部的进水口相连通，所述水排经焊接变压器的进水口和出水口以及上下电极轮组件的进出水口与机器人内部的出水管相连通，所述水排设置于焊接变压器、上滚轮电极组件和下滚轮电极组件的外侧。 

3.根据权利要求1所述的机器人缝焊机，其特征在于修轮气缸和焊接气缸的阀内压缩空气与点焊机器人内部的气管相连通，缝纫机头上设置有用于调节焊接气缸的阀内气压的调压阀。 

4.根据权利要求1所述的机器人缝焊机，其特征在于伺服电机和焊接变压器的电缆与点焊机器人的电缆相连接。 

5.根据权利要求1所述的机器人缝焊机，其特征在于还包括主控制柜、机器人控制柜、用于机器人试教编程的示教器和数字中频焊接控制器，机器人控制柜和主控制柜通过I/O接口实现串行通信，机器人控制柜与点焊机器人本体以及示教器电连接；主控制柜包括用于实现对各输入输出信号整体控制的PLC、用于转换各输入输出信号数模状态的PLC扩展模块、用于控制伺服电机的伺服驱动器，数字中频焊接控制器、伺服驱动器与PLC电 连接，主控制柜的柜门上设置有按钮和指示灯以及用于设定焊接参数和显示焊接状态的触摸屏，触摸屏分别与数字中频焊接控制器和PLC电连接，数字中频焊接控制器与焊接变压器、焊接气缸、调压阀电连接。