[发明专利]空间曲线焊接装置及焊接方法

说明书

本发明的空间曲线焊接装置，包括通过通信连接的机械机构和远程控制器，机械机构包括框架，框架外侧、上方设置有龙门架移动机构，框架相对的两侧壁分别固接有第二旋转机构和锁紧机构，框架外侧壁还对称设置有第一旋转机构，第一旋转机构的旋转轴延伸方向和第二旋转机构的旋转轴延伸方向相互正交，龙门架移动机构的运动输出端安装有焊接机构。本发明的空间曲线焊接方法，先对工件建模并计算焊接点位姿数据，通过远程控制器控制工件转动至指定位置同时控制焊枪移动进行焊接作业。本发明的空间曲线焊接装置，利用三维软件对焊缝进行路径规划，代替人工示教，通过串级PID控制算法和脉冲信号控制电机驱动，提高焊接效率。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种空间曲线焊接装置，本发明还涉及应用上述装置的焊接方法。

背景技术

随着工业自动化技术的提高和人工成本的攀升，生产成本随之增加，为降低生产成本，改善产品质量，提高生产效率，越来越多的焊接机器人被应用到焊接生产中。目前市场上的焊接机器人多为工业关节臂焊接机器人，在焊接机器人系统中，焊缝位姿和焊枪位姿对焊接成形质量有很大的影响，传统空间曲线焊接技术，焊接路径需人工示教，并且焊枪一般在焊接点下方，焊接时存在死点，影响焊接质量和焊接效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间曲线焊接装置，具有无焊接死点、焊接质量高的特点。

本发明的另一目的是提供上述空间曲线焊接方法，通过在三维模型中进行焊缝的路径规划，依据焊缝点的位姿输出结果对机械机构进行控制，实现工件的空间曲线的自动化焊接，提升焊接质量及焊接效率。

本发明所采用的技术方案是，空间曲线焊接装置，包括通过通信信号连接的机械机构和远程控制器，机械机构包括框架，框架外侧、上方设置有龙门架移动机构，框架相对的两侧壁分别固接有第二旋转机构和锁紧机构，框架外侧壁还对称设置有第一旋转机构，第一旋转机构的旋转轴延伸方向和第二旋转机构的旋转轴延伸方向相互正交，龙门架移动机构的运动输出端安装有焊接机构，第一旋转机构、第二旋转机构、龙门架移动机构、焊接机构分别与远程控制器通过通信信号连接。

本发明的特点还在于：

第一旋转机构包括电机B，电机B输出端通过第一电机法兰固接有承力轴，承力轴一端穿过带座轴承后固接有轴承法兰，轴承法兰与框架固接，承力轴与带座轴承过盈配合，带座轴承固接有底座，电机B与远程控制器同通过通信信号连接。

第二旋转机构包括与框架固接的电机A，电机A输出轴末端键连接有第二电机法兰，电机A与远程控制器通过通信信号连接。

锁紧机构包括固接于框架内侧的锁紧块，锁紧块背离框架的一侧连接有锁紧盘，锁紧盘远离锁紧块的一侧固接有法兰轴承；

锁紧盘为圆盘结构，圆盘中心固接有螺纹轴，锁紧块远离框架的一侧中心开设有与螺纹轴相匹配的螺纹通孔，螺纹轴一端穿过螺纹通孔与框架固接，螺纹轴另一端固接有法兰轴承，且与法兰轴承过盈配合，法兰轴承中心位于电机A的输出轴延伸线上。

龙门架移动机构包括龙门架，龙门架上设置有横向移动机构，横向移动机构上滑动连接有纵向移动机构，纵向移动机构和横向移动机构的运动方向相互正交，纵向移动机构的运动输出端与焊接机构固接，横向移动机构和纵向移动机构位于框架上方。

龙门架包括两个平行设置的立架，两个立架顶端之间设置有横梁，横向移动机构包括固接于横梁一端的电机C和设置于横梁上的滑轨，滑轨通过传动机构滑动连接有纵梁，电机C与远程控制器信号连接；

纵向移动机构包括两条对称设置于纵梁上的纵向导轨，纵梁靠近两端位置处分别设置有电机D和限位机构，两条纵向导轨之间滑动安装有滑件，滑件上设置有横向的齿条，电机D输出轴设置有齿轮，齿轮与齿条啮合传动，电机D与远程控制器信号连接。

焊接机构包括焊枪和送丝机构，焊枪与龙门架移动机构的运动输出端固接，送丝机构与远程控制器信号连接。