專利名稱：焊接機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其不僅包括優(yōu)化后的機(jī)械本體，還包括用于人機(jī)交互的觸屏顯示器，以及存儲(chǔ)、顯示波形數(shù)據(jù)的功能。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)焊接的質(zhì)量和焊接效率的要求越來越高，人工焊接成本逐年提升，使得焊接機(jī)器人的需求和使用也越來越廣泛。為滿足復(fù)雜零件的焊接工作，需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)回避工件碰撞。為人性化直觀操作，需要在人機(jī)交互部分改進(jìn)，方便雙手操作，所見即所得，帶有一定的娛樂性。為滿足焊接質(zhì)量，需要實(shí)時(shí)反饋焊機(jī)的電壓、電流數(shù)據(jù)，并直觀的顯示。為保證焊接的姿態(tài)要求，需要將焊接變位機(jī)、焊機(jī)和機(jī)器人有機(jī)結(jié)合成系統(tǒng)，進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待發(fā)展和改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其能夠減少工件碰撞、方便人機(jī)交互 、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示波形數(shù)據(jù)。尤其是采用變位機(jī)和示教器，用于并易于調(diào)整固定待焊接工件，提供兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，保證工件和機(jī)器人的相對(duì)姿態(tài)，方便機(jī)器人施焊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括六自由度機(jī)器人本體(101)、機(jī)器人控制柜(102)、示教器(103)、觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)和變位機(jī)(105);六自由度機(jī)器人本體(101 )，用于提供執(zhí)行設(shè)定的路徑規(guī)劃和速度規(guī)劃，以機(jī)械結(jié)構(gòu)控制焊槍移動(dòng)并施焊；機(jī)器人控制柜(102)，用于規(guī)劃六自由度機(jī)器人本體的控制算法、處理通信指令的交互、存儲(chǔ)指令、驅(qū)動(dòng)六自由度機(jī)器人的關(guān)節(jié)電機(jī)；示教器(103)用于操作者設(shè)定工件姿態(tài)和路徑節(jié)點(diǎn)、編輯焊接程序、設(shè)定路徑執(zhí)行參數(shù)；觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)用于提供直流氬弧、脈沖氬弧、氣保和脈沖氣保焊多種焊接條件和設(shè)定焊接參數(shù)，并實(shí)時(shí)采集顯示波形數(shù)據(jù)；變位機(jī)(105)用于固定待焊接工件(106)，提供兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，保證待焊接工件和六自由度機(jī)器人的相對(duì)姿態(tài)，適于六自由度機(jī)器人控制焊槍施焊。進(jìn)一步的，六自由度機(jī)器人本體(IOI)使用弧形彎曲臂桿，并在六自由度機(jī)器人本體的基座處設(shè)有旋轉(zhuǎn)拖鏈?zhǔn)焦╇娧b置。示教器(103)為觸屏式，并帶有雙速度調(diào)節(jié)旋鈕；方便左右手操作，相關(guān)重要指令輸入執(zhí)行時(shí)，對(duì)于示教器(103)必須同時(shí)按下兩處按鈕，確保安全，示教器(103)并帶有USB接口。變位機(jī)(105)具有兩個(gè)相互垂直旋轉(zhuǎn)的自由度，可與同時(shí)由機(jī)器人示教器(103)編程控制，滿足復(fù)雜工件的焊接。具體的焊接機(jī)器人系統(tǒng)工作過程中:先由示教器設(shè)定變位機(jī)的姿態(tài)，帶動(dòng)待焊工件轉(zhuǎn)動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?；再由示教器控制機(jī)器人和焊槍移動(dòng)到施焊的起始點(diǎn)、中間點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)，記錄位姿；逐一示教編程。然后執(zhí)行，波形數(shù)據(jù)的反饋可以實(shí)時(shí)監(jiān)視焊接情況。[0010]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型尤其是采用變位機(jī)，用于固定待焊接工件，提供兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，保證工件和機(jī)器人的相對(duì)姿態(tài)，方便機(jī)器人施焊。可保證焊接姿態(tài)、減少工件碰撞，使操作人員容易上手、方便操作，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示波形數(shù)據(jù)，監(jiān)視焊接效果。本實(shí)用新型通過提供一種功能強(qiáng)大、易于操作的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)使用弧形臂桿、關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)拖鏈?zhǔn)焦╇?、雙速度控制示教器和具有實(shí)時(shí)電壓和電流波形反饋的觸屏式脈沖氣保焊機(jī)。此系統(tǒng)有效的增大了機(jī)器人活動(dòng)空間、增添了可視性。

圖1示出了本實(shí)用新型的焊接機(jī)器人系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本實(shí)用新型的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)拖鏈?zhǔn)焦╇娊Y(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本實(shí)用新型的示教器示意圖；a、b、c分別是正面、背面和側(cè)面的示意圖；圖4示出了本實(shí)用新型的變位機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下，結(jié)合附 圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。圖1示出了本實(shí)用新型的焊接機(jī)器人系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)不意圖。101表不六自由度的機(jī)器人本體，102表不機(jī)器人控制柜，103表示示教器，104表示觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)，105表示變位機(jī)，106表示工件。多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)的系統(tǒng)基于Win CE，帶有多媒體功能。多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)為觸屏式，可選擇多種工藝。多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)可設(shè)定采樣周期，記錄、存儲(chǔ)、刪除電壓、電流的波形數(shù)據(jù)，并可視化顯示。其中，控制柜主要包括指令算法處理模塊、伺服控制模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊等。在線編程時(shí)，示教器記錄節(jié)點(diǎn)姿態(tài)，編寫路徑程序，存儲(chǔ)到控制柜中的存儲(chǔ)介質(zhì)中。指令算法處理模塊根據(jù)路徑程序解析算法，一方面將關(guān)節(jié)控制信號(hào)傳送給伺服控制模塊和變位機(jī)，另一方面講焊接控制指令傳送給送絲機(jī)和多功能數(shù)字化焊機(jī)。從而形成機(jī)器人、變位機(jī)、送絲機(jī)和多功能數(shù)字化焊機(jī)的有序配合。圖2示出了本實(shí)用新型的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)示意圖。201表示基座(第一臂桿)，202表示第二臂桿，203表示第三臂桿，204表示第四臂桿，205表示第五臂桿，206表示第六臂桿，207表示焊槍。其中，對(duì)第三臂桿做了一個(gè)改進(jìn)，即將直桿改為弧形曲桿，有效的回避了一些碰撞。在基座處，使用旋轉(zhuǎn)拖鏈?zhǔn)焦╇?，其結(jié)構(gòu)如圖二右側(cè)所示，能有效保護(hù)內(nèi)置線纜，并且使用壽命長(zhǎng)。圖3示出了本實(shí)用新型的示教器示意圖。301表示左右速度控制滾輪，302表示U盤插口。在示教時(shí)，滾輪可控制電機(jī)的速度比率。相關(guān)重要指令輸入執(zhí)行時(shí)，對(duì)于示教器
(103)必須同時(shí)按下兩處按鈕，確保安全。U盤插口可上傳、下載程序。多功能數(shù)字化焊機(jī)的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)脈沖氣保焊接功能。它不僅實(shí)現(xiàn)鋁合金等活潑金屬的焊接操作，而且對(duì)于普通碳鋼、不銹鋼的焊接性能也要優(yōu)于普通氣保焊，同時(shí)它擁有人性化的觸屏式界面。界面中不但顯示了當(dāng)前焊接的各種參數(shù)，而且按照采樣周期實(shí)時(shí)反饋了焊接的電壓、電流，并將它們繪制成波形圖。本實(shí)用新型的觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)波形顯示調(diào)整示意圖。此界面顯示了對(duì)當(dāng)前波形圖縮放編輯。[0021]圖3示出了本實(shí)用新型的變位機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。501表示翻轉(zhuǎn)軸，502表示回轉(zhuǎn)軸，503表示工件。本系統(tǒng)中，示教器不但可以示教機(jī)器人，還可以調(diào)整翻轉(zhuǎn)軸和回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角并記錄，在執(zhí)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)工件姿態(tài)和機(jī)器人末端的配合。本說明書的描述并非以實(shí)施方式限制本實(shí)用新型的范圍，任何在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上的非創(chuàng)造性的改進(jìn)并沒有走出本實(shí) 用新型要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，包括六自由度機(jī)器人本體(101)、機(jī)器人控制柜(102)、示教器(103)、觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)和變位機(jī)(105);六自由度機(jī)器人本體(101)，用于提供執(zhí)行設(shè)定的路徑規(guī)劃和速度規(guī)劃，以機(jī)械結(jié)構(gòu)控制焊槍移動(dòng)并施焊；機(jī)器人控制柜(102)，用于規(guī)劃六自由度機(jī)器人本體的控制算法、處理通信指令的交互、存儲(chǔ)指令、驅(qū)動(dòng)六自由度機(jī)器人的關(guān)節(jié)電機(jī)；示教器(103)用于操作者設(shè)定工件姿態(tài)和路徑節(jié)點(diǎn)、編輯焊接程序、設(shè)定路徑執(zhí)行參數(shù)；觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)提供直流氬弧、脈沖氬弧、氣保和脈沖氣保焊多種焊接條件和設(shè)定焊接參數(shù)，并實(shí)時(shí)采集顯示波形數(shù)據(jù)；變位機(jī)(105)用于固定待焊接工件(106)，提供兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，保證待焊接工件和六自由度機(jī)器人的相對(duì)姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，六自由度機(jī)器人本體(101)使用弧形彎曲臂桿，并在六自由度機(jī)器人本體的基座處設(shè)有旋轉(zhuǎn)拖鏈?zhǔn)焦╇娧b置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，示教器(103)為觸屏式，設(shè)有雙速度調(diào)節(jié)旋鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，變位機(jī)(105)設(shè)有兩個(gè)相互垂直旋轉(zhuǎn) 的自由度。
專利摘要焊接機(jī)器人系統(tǒng)，包括六自由度機(jī)器人本體(101)、機(jī)器人控制柜(102)、示教器(103)、觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)和變位機(jī)(105)；六自由度機(jī)器人本體(101)，用于提供執(zhí)行設(shè)定的路徑規(guī)劃和速度規(guī)劃，以機(jī)械結(jié)構(gòu)控制焊槍移動(dòng)并施焊；觸屏式多功能數(shù)字化焊機(jī)(104)提供直流氬弧、脈沖氬弧、氣保和脈沖氣保焊多種焊接條件和設(shè)定焊接參數(shù)，并實(shí)時(shí)采集顯示波形數(shù)據(jù)；變位機(jī)(105)用于固定待焊接工件(106)，提供兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，保證待焊接工件和六自由度機(jī)器人的相對(duì)姿態(tài)。本實(shí)用新型可保證焊接姿態(tài)、減少工件碰撞，使操作人員容易上手、方便操作，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示波形數(shù)據(jù)，監(jiān)視焊接效果。
文檔編號(hào)B23K37/02GK203091984SQ201220680829
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者薛強(qiáng), 何杏興, 王富林, 石寶錢 申請(qǐng)人:南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓電子裝備有限公司