專利名稱：一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種焊接用的變位機(jī)，尤其為一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性 變位機(jī)。
背景技術(shù)：
[0002]焊接變位機(jī)是一種將焊件回轉(zhuǎn)或傾斜，使接頭處于最有利于焊接位置的裝置，作 為焊接機(jī)器人工作站以及機(jī)械化、自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線上中的重要組成部分，作為焊接工藝 裝備中具有典型意義的設(shè)備，變位機(jī)通過人為預(yù)定義的回轉(zhuǎn)、傾斜運(yùn)動(dòng)，使得工件上的焊縫 置于水平和船形位置，從而保證焊接質(zhì)量。使用焊接變位機(jī)可縮短焊接輔助時(shí)間，提高勞動(dòng) 生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善焊接質(zhì)量，并且可充分發(fā)揮各種焊接方法的效能，它在生 產(chǎn)中的作用是其他焊接機(jī)械不可替代的。當(dāng)前焊接變位機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了系統(tǒng)或子系統(tǒng)的形 式，它融合了在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)方式下焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造過程中裝配、變位、同機(jī)器人或焊接 操作機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)等多種作用。[0003]近幾年來，焊接生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度有了很大提高，焊接生產(chǎn)輔助機(jī)械滾輪 機(jī)、滾輪架、操作機(jī)包括變位機(jī)等得到了一定程度的應(yīng)用，但目前機(jī)器人焊接工作站的變位 機(jī)還存在以下問題變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度不平穩(wěn)、變位精度不高、變位對(duì)象單一，并且由此導(dǎo) 致的機(jī)器人焊接生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不高。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位 機(jī)，該變位機(jī)運(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)、變位精度高、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，并且能進(jìn)一步提高機(jī)器 人焊接生產(chǎn)效率、擴(kuò)展焊接加工對(duì)象、保證焊接質(zhì)量。[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案[0006]一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，包括[0007]一控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)系統(tǒng)、分別與上位機(jī)系統(tǒng)通過串口連接的輸入輸出控制 板和交流系統(tǒng)控制板、與輸入輸出控制板的輸出端口相連的繼電輸出板、分別與繼電輸出 板和交流系統(tǒng)控制板的輸出端口相連的交流伺服變頻器；[0008]一回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的回轉(zhuǎn)電機(jī)控制板、與回轉(zhuǎn)電機(jī)控制 板輸出端口相連回轉(zhuǎn)電機(jī)、以及通過諧波減速器與回轉(zhuǎn)電機(jī)相連的一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副， 回轉(zhuǎn)電機(jī)通過諧波減速器帶動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪副的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪配合大齒輪繞著回轉(zhuǎn)中 心旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與大齒輪相連的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)；[0009]一翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板、與翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板 輸出端口相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)、以及通過諧波減速器與翻轉(zhuǎn)電機(jī)相連的一對(duì)曲柄齒輪副，[0010]翻轉(zhuǎn)電機(jī)與諧波減速器安裝在工作臺(tái)底座上，諧波減速器通過聯(lián)軸器和曲柄齒輪 副的小齒輪連接，小齒輪通過固定鉸鏈安裝在工作臺(tái)底座上，小齒輪與曲柄齒輪副的曲柄 齒輪嚙合，曲柄齒輪通過支撐軸承安裝在工作臺(tái)上，曲柄齒輪還連有一協(xié)調(diào)桿，協(xié)調(diào)桿通過協(xié)調(diào)底座與工作臺(tái)相連，從而帶動(dòng)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)；一測量系統(tǒng)，包括分別與輸入輸出控制板的輸入端口相連的手控盒和信號(hào)轉(zhuǎn)換器、安裝于回轉(zhuǎn)電機(jī)和翻轉(zhuǎn)電機(jī)處的光電軸角編碼器，光電軸角編碼器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸入端口相連；所述工作臺(tái)通過與所述內(nèi)嚙合齒輪副和曲柄齒輪副相連在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，所述工作臺(tái)設(shè)有與上位機(jī)系統(tǒng)信號(hào)相連的自鎖裝置。進(jìn)一步，所述上位機(jī)系統(tǒng)包括控制計(jì)算機(jī)、與其串口相連的通訊卡以及與通訊卡串口相連的示教盒。本實(shí)用新型工作原理控制系統(tǒng)使光電軸角編碼器測得的回轉(zhuǎn)電機(jī)和翻轉(zhuǎn)電機(jī)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)角度與傾斜角度與給出的目標(biāo)角度相等。當(dāng)二者不等時(shí)，將產(chǎn)生的偏差信號(hào)在上位機(jī)系統(tǒng)里進(jìn)行處理，放大后輸入到交流伺服控制板控制伺服電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)裝置，經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向著減少偏差的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到與目標(biāo)角度相等，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)也因自鎖裝置而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)即可進(jìn)行焊接作業(yè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本技術(shù)方案具有以下有益效果1、運(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)、變位精度高四個(gè)系統(tǒng)連接形成混合閉環(huán)閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)同時(shí)存在半閉環(huán)和閉環(huán)，閉環(huán)起到控制作用，而半閉環(huán)則用于穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償，兩者相結(jié)合可獲得較高的位置控制精度及穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速；2、在轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，采用精度較高的一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副，以保證具有較高的傳動(dòng)效率和較大的減速比，同時(shí)也獲得了較高的傳動(dòng)精度。傳動(dòng)系統(tǒng)選用交流伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)采用了大減速比且具有較高精度的諧波減速器進(jìn)行減速，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，減小了傳動(dòng)誤差，在滿足力矩要求的前提下大大縮短了傳動(dòng)鏈，保證了傳動(dòng)精度；在翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，采用一對(duì)對(duì)稱曲柄齒輪，這樣的結(jié)構(gòu)相對(duì)于只用單測曲柄齒輪帶動(dòng)有更好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保證了較高的傳動(dòng)精度與傳動(dòng)效率；3、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)第一個(gè)自由度為回轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)上的需焊接工件實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，第二個(gè)自由度為翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)上的需焊接工件實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；4、能進(jìn)一步提高機(jī)器人焊接生產(chǎn)效率、擴(kuò)展焊接加工對(duì)象、保證焊接質(zhì)量；5、自鎖裝置可有效的防止焊接時(shí)回轉(zhuǎn)平臺(tái)出現(xiàn)竄動(dòng)。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中實(shí)心箭頭表示信號(hào)流向，空心箭頭表示機(jī)械傳動(dòng)方向。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，包括一控制系統(tǒng)，包括由分別通過串口與通訊卡相連的控制計(jì)算機(jī)和示教盒組成的上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線分別與輸入輸出控制板和交流系統(tǒng)控制板的串口相連，繼電輸出板與輸入輸出控制板的輸出端口相連，繼電輸出板和交流系統(tǒng)控制板的輸出端口分別與交流伺服變頻器相連；[0026]一回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的回轉(zhuǎn)電機(jī)控制板，與回轉(zhuǎn)電機(jī)控制板 的命令輸出端口相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)，回轉(zhuǎn)電機(jī)經(jīng)過減速后驅(qū)動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；[0027]一翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板、與翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板 的命令輸出端口相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)，翻轉(zhuǎn)電機(jī)經(jīng)過減速后驅(qū)動(dòng)曲柄齒輪來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的翻轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)；[0028]一測量系統(tǒng)，包括分別與輸入輸出控制板的輸入端口相連的手控盒和信號(hào)轉(zhuǎn)換 器、安裝于回轉(zhuǎn)電機(jī)和翻轉(zhuǎn)電機(jī)處的光電軸角編碼器，光電軸角編碼器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸入 端口相連；[0029]所述工作臺(tái)通過與所述內(nèi)嚙合齒輪副和曲柄齒輪副相連在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)回 轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。[0030]工作臺(tái)設(shè)有與上位機(jī)系統(tǒng)信號(hào)相連的自鎖裝置。[0031]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 來說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。
權(quán)利要求1.一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，所述機(jī)器人焊接工作站包括一工作臺(tái)，其特征在于，所述變位機(jī)包括 ー控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)系統(tǒng)、分別與上位機(jī)系統(tǒng)通過串ロ連接的輸入輸出控制板和交流系統(tǒng)控制板、與輸入輸出控制板的輸出端ロ相連的繼電輸出板、分別與繼電輸出板和交流系統(tǒng)控制板的輸出端ロ相連的交流伺服變頻器； 一回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的回轉(zhuǎn)電機(jī)控制板、與回轉(zhuǎn)電機(jī)控制板輸出端ロ相連回轉(zhuǎn)電機(jī)、以及通過諧波減速器與回轉(zhuǎn)電機(jī)相連的ー對(duì)內(nèi)嚙合齒輪副； 一翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括與交流伺服變頻器相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板、與翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制板輸出端ロ相連的翻轉(zhuǎn)電機(jī)、以及通過諧波減速器與翻轉(zhuǎn)電機(jī)相連的ー對(duì)曲柄齒輪副； 一測量系統(tǒng)，包括分別與所述輸入輸出控制板的輸入端ロ相連的手控盒和信號(hào)轉(zhuǎn)換器、安裝于回轉(zhuǎn)電機(jī)和翻轉(zhuǎn)電機(jī)處的光電軸角編碼器，所述光電軸角編碼器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸入端ロ相連； 所述工作臺(tái)通過與所述內(nèi)嚙合齒輪副和曲柄齒輪副相連在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述ー種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，其特征在于，所述エ作臺(tái)設(shè)有與上位機(jī)系統(tǒng)信號(hào)相連的自鎖裝置。
3.如權(quán)利要求2所述ー種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，其特征在于，所述上位機(jī)系統(tǒng)包括控制計(jì)算機(jī)、與其串ロ相連的通訊卡以及與通訊卡串ロ相連的示教盒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于機(jī)器人焊接工作站的柔性變位機(jī)，包括一控制系統(tǒng)、一回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、一翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、一測量系統(tǒng)，通過將四個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，工作臺(tái)通過與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的內(nèi)嚙合齒輪副和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的曲柄齒輪副相連在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；該變位機(jī)運(yùn)動(dòng)速度平穩(wěn)、變位精度高、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，并且能進(jìn)一步提高機(jī)器人焊接生產(chǎn)效率、擴(kuò)展焊接加工對(duì)象、保證焊接質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23K37/047GK202877788SQ20122040686
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者張建忠 申請(qǐng)人:重慶長安凌云汽車零部件有限公司