[实用新型]玻璃纤维拉丝漏板板嘴焊接机器人

说明书

技术领域

玻璃纤维拉丝漏板板嘴焊接机器人，属于焊接及自动化技术领域。

背景技术

铂金拉丝漏板是玻璃纤维池窑拉丝作业的核心部件，是确保池窑拉丝产品质量和产量的关键。非熔化极的、非填料的焊接方法(如钨极弧焊、激光焊、等离子焊)是当前拉丝漏板加工制作中实现板嘴连接的主要方式，其中又以电流正接的、非填料的钨极弧焊工艺最为常用。但由于池窑拉丝漏板和漏嘴本身的结构特点和板嘴焊接的工艺要求、以及焊接过程中的热变形因素，使得这些池窑拉丝漏板板嘴焊接工艺难以实现自动化生产，长期以来依赖手工操作。

在玻璃纤维拉丝漏板的人工板嘴焊接过程中，工人的手、脚、眼、脑的作用分别如下：眼：1)判断引弧是否成功、测量弧长，判断是否意外熄弧。2)定位引弧位置和焊接起始点，测量焊缝的位置和走向。手：根据大脑的指令实现焊枪的移动和焊缝跟随。脚：根据大脑的指令控制焊接电流；比如，当通过眼睛测量发现弧长过长，熔深过大，大脑发出抬脚减小焊接电流的指令。脑：作为控制中枢，根据眼这个最重要的传感器的信息反馈以及大脑中储存的知识和经验来控制手脚的动作。

玻璃纤维拉丝漏板的人工板嘴焊接就是通过操作工人这个超级智能体的手、脚、眼、大脑的有机配合来实现的。劳动强度大，焊接质量一致性差，废品率高，对焊工的技能要求很高，合格焊工的培训周期很长。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种玻璃纤维拉丝漏板板嘴焊接机器人，克服手工焊接的不足，减少劳动强度，提高焊接质量。本实用新型用机器人取代焊工实现拉丝漏板板嘴自动焊接的具体途径是：用机械手来实现人的手和脚的运动输出功能；用机器视觉来取代人眼的视觉功能；用电脑来取代人脑实现人脑的知识库、经验库和控制决策功能。

该机器人特征在于：包括工作台，安装于工作台上的漏板夹具、弧况监视组件，通过X、Y水平向进给装置与所述工作台相连的横梁，焊枪、显微视觉系统分别通过Z、C向进给装置与所述横梁相连；还包括安装有工控计算机、电机驱动器、焊接电流传感器和电流调节组件、焊接电源、焊枪水冷设备、系统辅助电源以及人机操作界面硬件的控制柜；所述工控计算机分别通过图像采集卡与所述弧况监视组件及显微视觉系统相连，通过运动控制卡与X、Y、Z、C向进给装置相连，通过通信模块与焊接电流调节组件相连；其中所述Z、C均为竖直方向。

本实用新型的玻璃纤维拉丝漏板板嘴焊接机器人能够实现铂金拉丝漏板板嘴焊接的自动化，达到增加工作效率，减小生产成本的有益效果。

附图说明

附图1：机器人机械结构图。其中图1(a)为XZ方向视图，图1(b)为XY方向视图。

附图2：拉丝漏板板嘴焊接机器人系统框图。

附图3：显微视觉系统布局图。

图中标号名称：1.X方向给进装置，2.Z轴给进装置及焊枪组件，3.C轴给进装置及显微视觉组件，4.漏板夹具，5.Y方向给进装置，6工作台，7.工件8.照明光源，9.显微镜头，10.CCD成像器件。

具体实施方式

下面详细说明本实用新型。

1、总体结构

拉丝漏板的板嘴焊接过程就是机械手驱动焊枪在漏板平面上对每个漏嘴的外圆轨迹进行焊接操作。因此机械手的平面圆弧插补精度是确保焊接质量的关键。综合考虑各种因素，本发明中的机械手采用与普通XYZ三轴数控机床类似的结构，并在此基础上增加两根轴：一根轴用来安装显微视觉组件，简称C轴；另一根轴连接旋转电位器，实现焊接电流的调节，简称I轴。机械手的X轴与Y轴要求能实现两轴联动，实现焊枪组件的圆弧插补运动，Z轴用来安装焊枪组件，其运动独立，实现焊枪组件的上下运动。C轴与Z轴平行，实现显微视觉组件的上下运动。鉴于拉丝漏板板嘴焊接的特殊性，板嘴弧焊焊接工艺宜采用电流正接法：即拉丝漏板作为工件固定在工作台上，连接弧焊电源的阳极，焊枪连接电源的阴极，从而提高阳极(漏板)的发热量，加大熔深，提高焊接速度；同时减小阴极(焊枪中的钨棒)发热量，减小钨棒直径，提高焊接精度。因此本机械手适宜采用龙门式机床结构，用于安装拉丝漏板夹具的工作台固定不动，Z轴和C轴安装在龙门架的横梁上，由龙门实现焊枪组件和显微视觉组件在XY平面内的移动。I轴是独立轴，可安装在机器人控制器内。

机械手的有效工作空间在XY平面内应能满足各种不同规格漏板的板嘴自动化焊接需要。Z轴与C轴行程应确保当机器人回到系统原点时漏板装夹方便。

2、轴传动方式