[发明专利]搅拌摩擦点焊机器人装置和利用该装置焊接的方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦点焊机器人装置，其特征在于，包括：

主机头、主机头控制系统、六自由度机器人、机器人运动控制系统、人机交互操作系统和焊接工作台；

所述主机头安装于六自由度机器人第六轴的安装法兰上；

所述主机头控制系统通过动力电缆、信号电缆以及传感器电缆与主机头连接，控制主机头动作，实现焊接功能；

所述机器人运动控制系统通过马达电缆和数据电缆与六自由度机器人连接，控制六自由度机器人动作，实现空间定位；

所述人机交互操作系统通过以太网与主机头控制系统、机器人运动控制系统连接，提供一种人机交互的操作界面，实现对主机头和六自由度机器人的联合控制。

2.如权利要求1所述的搅拌摩擦点焊机器人装置，其特征在于，所述主机头包括三个伺服电机和一套相互运动机构，通过伺服电机控制滚珠丝杠轴向进行运动和主轴旋转运动，实现回填式搅拌摩擦点焊。

3.如权利要求1所述的搅拌摩擦点焊机器人装置，其特征在于，所述的主机头及主机头控制系统采用运动控制器进行控制，通过所述系统驱动总线控制多个伺服驱动器，进而控制伺服电机运动；所述运动控制器选用PLC进行逻辑控制，实现系统压力、位移、转角、温度等多种传感器的数据采集，同时实现系统各种开关量的输入、输出。

4.如权利要求1所述的搅拌摩擦点焊机器人装置，其特征在于，所述机器人运动控制系统通过马达电缆和数据电缆与六自由度机器人连接，实现X、Y、Z、α、β、γ六个坐标轴联动控制，从而控制主机头的空间姿态，实现主机头任意位置的精确定位以及空间姿态的快速变化。

5.如权利要求1所述的搅拌摩擦点焊机器人装置，其特征在于，所述的人机交互操作系统实现主机头和六自由度机器人的联合控制，避免主机头、六自由度机器人、焊接工件之间的相互干涉，并使主机头到达加工位置后及时进行焊接操作，确保工作效率。

6. 一种利用权利要求1所述的机器人装置的焊接方法，其特征在于，该方法步骤包括：

a. 预先设置好六自由度机器人运动的参考坐标系，通过六自由度机器人将主机头移动至相应坐标点，使主机头重复定位精度小于0.3mm；

b. 根据焊接工况，即工件的材料、厚度，选定与焊接工况相适应的工艺配方，即焊接工具的行程、旋转速度、焊接时间；

c. 按下“开始焊接”按钮，主机头上的点焊头下压，待压力值保持稳定；

d. 系统各项指标正常则“开始焊接”指示灯闪烁，再次按下“开始焊接”按钮，主机头内的伺服电机控制运动机构，通过所述运动机构带动焊接工具按照工艺配方设置的参数动作，完成回填式搅拌摩擦点焊焊接。

7.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接工件的厚度为0.8～4mm。

8.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接工具的行程为0～10mm。

9.如权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接工具的旋转速度为0～3000rpm。