一種焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接加工機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)報(bào)告稱，2014年全球工業(yè)機(jī)器人年銷量為22.5萬(wàn)臺(tái)，比2013年增長(zhǎng)27%，其中亞洲銷量約占三分之二。2013年中國(guó)已成為全球工業(yè)機(jī)器人的最大市場(chǎng)，2014年中國(guó)市場(chǎng)的工業(yè)機(jī)器人銷量依然猛增54%，達(dá)到5.6萬(wàn)臺(tái)。其中，全世界用于完成各種焊接作業(yè)的焊接機(jī)器人占全部機(jī)器人的45%以上。焊接機(jī)器人的應(yīng)用，不但改善了勞動(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，更重要的是焊接機(jī)器人工作的穩(wěn)定性和焊接產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，這對(duì)于保證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接質(zhì)量至關(guān)重要。而變位機(jī)是發(fā)揮焊接機(jī)器人優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵設(shè)備之一，配套一種與機(jī)器人相匹配的變位裝備，對(duì)有效地控制焊接質(zhì)量和提高焊接效率顯得非常重要。
[0003]目前，在國(guó)內(nèi)焊接行業(yè)中，為較好地控制焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，普遍使用兩軸變位機(jī)作為焊接工件的夾持工作臺(tái)。但是，目前國(guó)內(nèi)此類產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，國(guó)外質(zhì)量較好的產(chǎn)品價(jià)格普遍較高，往往應(yīng)用在焊接質(zhì)量要求很高的場(chǎng)合，如汽車生產(chǎn)線，化工容器焊接行業(yè)等。對(duì)于一些焊接工藝要求相對(duì)較低的場(chǎng)合，如普通家具焊接、五金制品焊接、自行車焊接場(chǎng)合等，若使用此類變位機(jī)則嚴(yán)重壓縮了成品的利潤(rùn)空間，導(dǎo)致焊接機(jī)器人在這些場(chǎng)合難以廣泛應(yīng)用。
[0004]在同類產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)焊接工位變換的變位設(shè)備一般是基于控制類電機(jī)而實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是利用伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)角位移和速度控制，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)精度高且輸出穩(wěn)定可靠，甚至可以與國(guó)際品牌工業(yè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)焊接，保證了焊接工藝要求，提高了焊接質(zhì)量。但是，這種解決方案一般成本較高，對(duì)電機(jī)性能要求較高，且周圍配套設(shè)備龐大，增加了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)對(duì)設(shè)備維護(hù)的員工專業(yè)素質(zhì)也有一定要求，并不能為大部分用戶所接受。
[0005]曾昭文等設(shè)計(jì)了一種小型復(fù)雜焊件自動(dòng)化焊接通用工作臺(tái)。此外，還有一些基于限位裝置的較為低端的變位設(shè)備，其原理是在某幾個(gè)專用的工位安裝行程開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)變位設(shè)備完成了相應(yīng)的變位動(dòng)作后，行程開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)獲得位置信號(hào)，反饋給控制端，由控制端停止動(dòng)力輸出，實(shí)現(xiàn)變位功能。這種變位設(shè)備成本低、控制簡(jiǎn)單且運(yùn)行可靠，但其運(yùn)動(dòng)精度很低，而且工位設(shè)置有限，柔性較低，比較適合用于大型焊接件的變位裝備或一些沒(méi)有精度要求的建筑工件及某些特定的家具焊件等。
[0006]因此，現(xiàn)需設(shè)計(jì)一種成本低的焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)裝置及其控制方法，實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度和翻轉(zhuǎn)位置的高精度調(diào)節(jié)控制，旨在為普通家具、五金制品及建筑材料等焊接行業(yè)提供一種成本較低的焊接機(jī)器人應(yīng)用解決方案，擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍，降低國(guó)內(nèi)焊接行業(yè)成本，提高焊接生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易和生產(chǎn)成本低，而且可對(duì)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度和翻轉(zhuǎn)位置進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)控制，以保證焊接機(jī)器人的焊接角度的精確性，從而提高焊接機(jī)器人在工作臺(tái)上焊接操作的質(zhì)量和精度，以及提高焊接生產(chǎn)效率。本發(fā)明還提供一種焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的控制方法，從而實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度和翻轉(zhuǎn)位置的快速、準(zhǔn)確和高精度地控制。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)裝置，用于對(duì)焊接機(jī)器人工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制;其特征在于:包括:
[0009]用于以交替切換的方式實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)或制動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)停止的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與焊接機(jī)器人工作臺(tái)連接；
[00?0]用于驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu);所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；
[0011]用于實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)與焊接機(jī)器人工作臺(tái)同軸連接；
[0012]用于根據(jù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的翻轉(zhuǎn)角度與預(yù)設(shè)角度比較，來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)或制動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)停止、以及用于控制動(dòng)力機(jī)構(gòu)的控制機(jī)構(gòu)；其中，所述預(yù)設(shè)角度是指:焊接機(jī)器人工作臺(tái)需翻轉(zhuǎn)的角度;所述控制機(jī)構(gòu)分別與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)信號(hào)連接。
[0013]在上述方案中，本發(fā)明的控制機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的翻轉(zhuǎn)角度與預(yù)設(shè)角度的差值是否在誤差范圍內(nèi)，來(lái)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以交替切換的方式則可實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)或焊接機(jī)器人工作臺(tái)停止翻轉(zhuǎn)，使得焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)角度時(shí)可精確控制其停止，達(dá)到可對(duì)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度和翻轉(zhuǎn)位置進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)控制的效果，從而提高焊接機(jī)器人在工作臺(tái)上焊接操作的質(zhì)量和精度，以及提高焊接生產(chǎn)效率。
[0014]更具體地說(shuō)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括帶有蝸輪和蝸桿的蝸輪蝸桿傳動(dòng)件、制動(dòng)部件、從動(dòng)部件、與動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接的主動(dòng)部件和推動(dòng)部件;所述蝸輪蝸桿傳動(dòng)件與焊接機(jī)器人工作臺(tái)連接;所述制動(dòng)部件和從動(dòng)部件分別與蝸輪蝸桿傳動(dòng)件中的蝸桿同軸連接，且從動(dòng)部件位于制動(dòng)部件和主動(dòng)部件之間；所述推動(dòng)部件與從動(dòng)部件連接并與控制機(jī)構(gòu)信號(hào)連接，以推動(dòng)從動(dòng)部件以交替的方式分別與主動(dòng)部件接合或與制動(dòng)部件接合，實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿傳動(dòng)件帶動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)或制動(dòng)焊接機(jī)器人工作臺(tái)停止。
[0015]本發(fā)明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、巧妙和生產(chǎn)成本低，可通過(guò)推動(dòng)部件推動(dòng)從動(dòng)部件在主動(dòng)部件和制動(dòng)部件之間交替切換接合，來(lái)實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)和抱死鎖止。本發(fā)明無(wú)需增加額外的機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)和停止翻轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使得該調(diào)節(jié)裝置生產(chǎn)和制造成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
[0016]該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)件具有大傳動(dòng)比，可使得該調(diào)節(jié)裝置作高精度分度裝置。
[0017]所述推動(dòng)部件包括與控制機(jī)構(gòu)信號(hào)連接的動(dòng)作氣缸和連桿;所述連桿的中部與制動(dòng)部件鉸接，其一端與動(dòng)作氣缸連接，另一端與從動(dòng)部件連接。本發(fā)明的推動(dòng)部件利用杠桿原理，產(chǎn)生一個(gè)從動(dòng)部件正常傳動(dòng)所需的壓緊力，使得從動(dòng)部件往左運(yùn)動(dòng)或右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與制動(dòng)部件和主動(dòng)部件的交替切換。
[0018]所述制動(dòng)部件包括制動(dòng)盤和用于固定制動(dòng)盤的固定板;所述制動(dòng)盤與固定板連接并穿設(shè)在蝸桿上與蝸桿同軸連接。本發(fā)明的制動(dòng)部件主要用于翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)停止時(shí)的可靠鎖止，同時(shí)制動(dòng)部件也充當(dāng)離合器的作用。
[0019]所述從動(dòng)部件包括從動(dòng)摩擦輪和從動(dòng)摩擦輪滑環(huán);所述從動(dòng)摩擦輪與從動(dòng)摩擦輪滑環(huán)連接并穿設(shè)在蝸桿上與蝸桿同軸連接。本發(fā)明推動(dòng)部件的連桿中部是與固定板鉸接的，其一端與從動(dòng)摩擦輪滑環(huán)，另一端與動(dòng)作氣缸連接。該從動(dòng)摩擦輪滑環(huán)可帶動(dòng)