本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體而言，涉及一種機器人焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著焊接機器人應(yīng)用的不斷深入，焊接對象也從單一批量的小零件向大型復(fù)雜零件延伸，但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)由于焊接機器人的不能提供最佳的焊接姿態(tài)，焊接材料的單一，成品率不高，并且由于工作半徑的限制容易發(fā)生空間干涉，造成設(shè)備的損壞以及人體的受傷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種機器人焊接系統(tǒng)，其能提供良好的焊接姿態(tài)，焊接不同材料，避免因發(fā)生空間干涉而造成的設(shè)備損壞以及人體的受傷。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種機器人焊接系統(tǒng)，機器人焊接系統(tǒng)包括焊接機器人、機器人控制裝置以及數(shù)字式焊接電源；焊接機器人具有基座，基座具有相對的第一端與第二端，焊接機器人沿基座的第一端至第二端的方向上設(shè)置的：可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第二端端面的第一臂；與第一臂遠離第二端的一端轉(zhuǎn)動連接的第二臂，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端至第二端的方向；與第二臂另一端轉(zhuǎn)動連接的第三臂，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端至第二端的方向；與第三臂遠離第二臂的端面旋轉(zhuǎn)連接的第四臂；與第四臂遠離第二臂的一端轉(zhuǎn)動連接的第五臂，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端至第二端的方向；以及與第五臂遠離第四臂的端面旋轉(zhuǎn)連接的焊槍；第二端的端面設(shè)置有第一限位部，用以限制第一臂在第二端的端面旋轉(zhuǎn)的角度；第一臂遠離第二端的一端設(shè)置第二限位部，用以限制第二臂轉(zhuǎn)動的角度；第二臂遠離第一臂的一端設(shè)置有第三限位部，用以限制第三臂轉(zhuǎn)動的角度；第三臂遠離第二臂的端面設(shè)置有第四限位部，用以限制第四臂旋轉(zhuǎn)的角度；數(shù)字式焊接電源接通焊接機器人；機器人控制裝置與焊接機器人連通，用以控制焊接機器人中第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、焊槍的運動。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的焊接機器人不能對焊接件提供有效的焊接姿態(tài)，使得工件之間不能形成有效地焊接，或者由于焊接姿態(tài)的不穩(wěn)，導(dǎo)致焊道的不平整，降低焊接強度，且焊接材料單一以及現(xiàn)有的焊接機器人常常由于工作半徑的失效而造成安全事故。

發(fā)明人設(shè)計了上述機器人焊接系統(tǒng)，包括焊接機器人、機器人控制裝置以及數(shù)字式焊接電源。其中，焊接機器人包括多個關(guān)節(jié)，具體地，其具有基座、第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂以及焊槍，焊接機器人具有六個自由度：第一臂繞基座端面軸心的可旋轉(zhuǎn)地連接、第二臂與第一臂一端的可轉(zhuǎn)動地連接、第三臂與第二臂一端的可轉(zhuǎn)動地連接、第四臂繞第三臂一端面軸心可旋轉(zhuǎn)地連接、第五臂與第四臂一端可轉(zhuǎn)動地連接以及焊槍與第五臂一端端面可選擇地連接。通過六個自由度，可滿足焊接機器人能提供良好的焊接資料的條件。為控制各個關(guān)節(jié)之間的精度，并提供一個可控的工作半徑，避免造成人體受傷，在基座、第一臂、第二臂、第三臂、第四臂分別設(shè)置有限制其轉(zhuǎn)動角度的第一限位部、第二限位部、第三限位部、第四限位部。為適應(yīng)不同材料，數(shù)字式焊接電源與焊接機器人連通，其能快速調(diào)整電弧實現(xiàn)焊接過程中在較寬的弧壓范圍內(nèi)穩(wěn)定。為精確控制焊槍的焊接精度，機器人控制裝置與焊接機器人連通，通過機器人控制裝置分別控制第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、焊槍的運動角度，從而精準(zhǔn)控制焊接機器人能夠達到良好的焊接姿態(tài)。機器人焊接系統(tǒng)，其能提供良好的焊接姿態(tài)，焊接不同材料，避免因發(fā)生空間干涉而造成的設(shè)備損壞以及人體的受傷。

在本發(fā)明的一種實施例中：

第一臂與基座、第一臂與第二臂、第二臂與第三臂、第三臂與第四臂、第四臂與第五臂以及第五臂與焊槍分別設(shè)置有驅(qū)動裝置。

在本發(fā)明的一種實施例中：

第一臂與基座、第一臂與第二臂、第二臂與第三臂、第三臂與第四臂、第四臂與第五臂以及第五臂與焊槍之間均為齒輪傳動配合。

在本發(fā)明的一種實施例中：

第一限位部、第二限位部、第三限位部、第四限位部為：

分別設(shè)置于第一臂、第二臂、第三臂、第四臂上的限位塊；

分別設(shè)置于第二端的端面、第一臂、第二臂、第三臂上的壓力傳感器；

多個壓力傳感器分別用于感應(yīng)多個限位塊接觸相對應(yīng)壓力傳感器的壓力，并發(fā)送信號于機器人控制裝置，機器人控制裝置控制第一臂、第二臂、第三臂、第四臂的運動。

在本發(fā)明的一種實施例中：

第二端的端面設(shè)置有兩個壓力傳感器，壓力傳感器在以第二端的軸線為圓心的同一圓上，兩個壓力傳感器間隔20°；

第一臂遠離第二端的一端設(shè)置有兩個壓力傳感器，壓力傳感器位于以第二臂與第一臂轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)動軸為圓心的同一圓上，其間隔115°；

第二臂遠離第一臂的一端設(shè)置有兩個壓力傳感器，壓力傳感器位于以第二臂與第三臂轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)動軸為圓心的同一圓上，其間隔10°；

第三臂遠離第二臂的端面設(shè)置有兩個壓力傳感器，壓力傳感器在以第三臂遠離第二臂的端面的軸線為圓心的同一圓上，兩個壓力傳感器間隔60°。

在本發(fā)明的一種實施例中：

焊槍設(shè)置有氬氣冷卻管，氬氣冷卻管具有向焊槍導(dǎo)電嘴輸送氬氣的冷卻開口。

在本發(fā)明的一種實施例中：

焊槍為空冷式標(biāo)準(zhǔn)焊槍；空冷式標(biāo)準(zhǔn)焊槍設(shè)置有防碰撞傳感器，防碰撞傳感器感應(yīng)到外力時，向機器人控制裝置傳輸信號，機器人控制裝置制動焊接機器人。

在本發(fā)明的一種實施例中：

機器人控制裝置為伺服控制裝置。

在本發(fā)明的一種實施例中：

數(shù)字式焊接電源為弧焊電源。

在本發(fā)明的一種實施例中：

弧焊電源為逆變式弧焊電源。

本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的一種機器人焊接系統(tǒng)，其能提供良好的焊接姿態(tài)，焊接不同材料，避免因發(fā)生空間干涉而造成的設(shè)備損壞以及人體的受傷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1中機器人焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1中焊接機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例1中第一臂與基座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例1中焊槍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：10-機器人焊接系統(tǒng)；20-焊接機器人；21-第一限位部；22-第二限位部；23-第三限位部；24-第四限位部；30-機器人控制裝置；40-數(shù)字式焊接電源；90-限位塊；91-壓力傳感器；200-基座；201-第一端；202-第二端；210-第一臂；220-第二臂；230-第三臂；240-第四臂；250-第五臂；260-焊槍；261-防碰撞傳感器；262-氬氣冷卻管；263-焊槍導(dǎo)電嘴；264-冷卻開口。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“內(nèi)”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

實施例1

請參考圖1，圖1示出了本實施例中提供的機器人焊接系統(tǒng)10的具體結(jié)構(gòu)。

機器人焊接系統(tǒng)10包括焊接機器人20、機器人控制裝置30以及數(shù)字式焊接電源40。

焊接機器人20為多個可活動地類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其具有多個自由度，通過多個類關(guān)節(jié)的協(xié)同配合，使得焊接機器人20能達到一種良好的焊接姿態(tài)，滿足需求。具體地，下文將詳細描述。

機器人控制裝置30為伺服控制裝置，其通過伺服控制系統(tǒng)精確地控制焊接機器人20中多個可活動地類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，具體地，其可控制焊接機器人20中各個可活動地類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的位移速度、加速度、以及可位移的方向。

具體地，本實施例中，數(shù)字式焊接電源40為逆變式弧焊電源，其將三相工頻(50hz)交流網(wǎng)路電壓，先經(jīng)輸入整流器整流和濾波，變成直流，再通過大功率開關(guān)電子元件(晶閘管scr、晶體管gtr、場效應(yīng)管mosfet或igbt)的交替開關(guān)作用，逆變成幾khz～幾十khz的中頻交流電壓，同時經(jīng)變壓器降至適合于焊接的幾十v電壓，后再次整流并經(jīng)電抗濾波輸出相當(dāng)平穩(wěn)的直流焊接電流。數(shù)字式焊接電源40為各種焊接提供不同的焊接電流，例如脈沖焊接、短路焊接。

請參考圖2，焊接機器人20具有基座200，基座200具有相對的第一端201與第二端202，第一端201用于固定整個焊接機器人20。焊接機器人20具有多個沿基座200的第一端201至第二端202的方向上依次設(shè)置的類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)：

可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于第二端202端面的第一臂210；與第一臂210遠離第二端202的一端轉(zhuǎn)動連接的第二臂220，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端201至第二端202的方向；與第二臂220的另一端轉(zhuǎn)動連接的第三臂230，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端201至第二端202的方向；與第三臂230遠離第二臂220的端面旋轉(zhuǎn)連接的第四臂240；與第四臂240遠離第二臂220的一端轉(zhuǎn)動連接的第五臂250，其轉(zhuǎn)動軸線垂直于第一端201至第二端202的方向；以及與第五臂250遠離第四臂240的端面旋轉(zhuǎn)連接的焊槍260。

通過基座200、第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240、第五臂250、以及焊槍260之間的六個自由度，并通過多個驅(qū)動裝置分別完成各個自由度，其中，為提高運動地精確度，基座200、第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240、第五臂250、以及焊槍260之間均采用齒輪傳動配合。在有限的空間內(nèi)，焊接機器人20完成一種良好的焊接姿態(tài)，以提高焊接效率。

其中，為保證精度，避免焊接點超出預(yù)設(shè)焊接位置，并且避免由于各個類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的工作半徑由于程序失效的緣故，導(dǎo)致工作半徑超出預(yù)設(shè)半徑，從而造成的人體受傷等安全事故，第二端202的端面設(shè)置有第一限位部21，用以限制第一臂210在第二端202的端面旋轉(zhuǎn)的角度。第一臂210遠離第二端202的一端設(shè)置第二限位部22，用以限制第二臂220轉(zhuǎn)動的角度。第二臂220遠離第一臂210的一端設(shè)置有第三限位部23，用以限制第三臂230轉(zhuǎn)動的角度。第三臂230遠離第二臂220的端面設(shè)置有第四限位部24，用以限制第四臂240旋轉(zhuǎn)的角度。

需要說明的是，第一限位部21、第二限位部22、第三限位部23、第四限位部24為：

分別設(shè)置于第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240上的限位塊90；分別設(shè)置于第二端202的端面、第一臂210、第二臂220、第三臂230上的壓力傳感器91；

多個壓力傳感器91分別用于感應(yīng)多個限位塊90接觸相對應(yīng)壓力傳感器91的壓力，并發(fā)送信號于機器人控制裝置30，機器人控制裝置30從而對應(yīng)壓力傳感器91發(fā)出的信號控制第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240的運動，用以避免第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240由于慣性或程序失效或外力導(dǎo)致的作出超出預(yù)定工作半徑的運動。且不僅僅是通過機器人控制裝置30控制并制止第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240的錯誤運動，還通過限位塊90抵靠壓力傳感器91而成的強制性制動。

請參考圖3，圖3示出了第一臂210與基座200的具體結(jié)構(gòu)。圖3中示出了限位塊90與壓力傳感器91的相對位置，其中在第二臂220、第三臂230、第四臂240可依此類推。

第二端202的端面設(shè)置有兩個壓力傳感器91，壓力傳感器91在以第二端202的軸線為圓心的同一圓上，兩個壓力傳感器91間隔20°，由此限制第一臂210在第二端202表面的工作半徑為340°。

第一臂210遠離第二端202的一端設(shè)置有兩個壓力傳感器91，壓力傳感器91位于以第二臂220與第一臂210轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)動軸為圓心的同一圓上，其間隔115°，由此限制第二臂220在第一臂210的一端的轉(zhuǎn)動半徑為245°。

第二臂220遠離第一臂210的一端設(shè)置有兩個壓力傳感器91，壓力傳感器91位于以第二臂220與第三臂230轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)動軸為圓心的同一圓上，其間隔10°，由此限制第三臂230在第二臂220的一端的轉(zhuǎn)動半徑為350°。

第三臂230遠離第二臂220的端面設(shè)置有兩個壓力傳感器91，壓力傳感器91在以第三臂230遠離第二臂220的端面的軸線為圓心的同一圓上，兩個壓力傳感器91間隔60°，由此限制第四臂240在第三臂230的一端的轉(zhuǎn)動半徑為300°。

請參考圖4，為提高焊接的安全性能，焊槍260為空冷式標(biāo)準(zhǔn)焊槍。其設(shè)置有防碰撞傳感器261，防碰撞傳感器261感應(yīng)到外力時，向機器人控制裝置30傳輸信號，機器人控制裝置30制動焊接機器人20。為提高焊接質(zhì)量，焊槍260設(shè)置有氬氣冷卻管262，氬氣冷卻管262具有向焊槍導(dǎo)電嘴263輸送氬氣的冷卻開口264。通過氬氣將焊接頭與氧氣隔離，提高了焊接質(zhì)量。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的焊接機器人不能對焊接件提供有效的焊接姿態(tài)，使得工件之間不能形成有效地焊接，或者由于焊接姿態(tài)的不穩(wěn)，導(dǎo)致焊道的不平整，降低焊接強度，且焊接材料單一以及現(xiàn)有的焊接機器人常常由于工作半徑的失效而造成安全事故。

發(fā)明人設(shè)計了上述機器人焊接系統(tǒng)10，包括焊接機器人20、機器人控制裝置30以及數(shù)字式焊接電源40。其中，焊接機器人20包括多個關(guān)節(jié)，具體地，其具有基座200、第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240、第五臂250以及焊槍260，焊接機器人20具有六個自由度：第一臂210繞基座200端面軸心的可旋轉(zhuǎn)地連接、第二臂220與第一臂210一端的可轉(zhuǎn)動地連接、第三臂230與第二臂220一端的可轉(zhuǎn)動地連接、第四臂240繞第三臂230一端面軸心可旋轉(zhuǎn)地連接、第五臂250與第四臂240一端可轉(zhuǎn)動地連接以及焊槍260與第五臂250一端端面可選擇地連接。通過六個自由度，可滿足焊接機器人20能提供良好的焊接資料的條件。為控制各個關(guān)節(jié)之間的精度，并提供一個可控的工作半徑，避免造成人體受傷，在基座200、第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240分別設(shè)置有限制其轉(zhuǎn)動角度的第一限位部21、第二限位部22、第三限位部23、第四限位部24。為適應(yīng)不同材料，數(shù)字式焊接電源40與焊接機器人20連通，其能快速調(diào)整電弧實現(xiàn)焊接過程中在較寬的弧壓范圍內(nèi)穩(wěn)定。為精確控制焊槍260的焊接精度，機器人控制裝置30與焊接機器人20連通，通過機器人控制裝置30分別控制第一臂210、第二臂220、第三臂230、第四臂240、焊槍260的運動角度，從而精準(zhǔn)控制焊接機器人20能夠達到良好的焊接姿態(tài)。機器人焊接系統(tǒng)10，其能提供良好的焊接姿態(tài)，焊接不同材料，避免因發(fā)生空間干涉而造成的設(shè)備損壞以及人體的受傷。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。