[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)及其測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410574572.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104439769A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹雪松;黃志林;王小龍;謝緯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 奇瑞汽車(chē)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K37/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K37/00
• 代理公司: 廣州中瀚專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 44239
• 代理人: 黃洋;蓋軍

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于焊裝機(jī)器人焊接領(lǐng)域，特別涉及到機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

在汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展的今天，各汽車(chē)廠家為保證焊接質(zhì)量的一致性，在白車(chē)身焊接中已開(kāi)始廣泛的引入了機(jī)器人焊接。在機(jī)器人焊接過(guò)程中，焊槍垂直度因素是影響焊接質(zhì)量一致性的一個(gè)關(guān)鍵因素，影響著焊點(diǎn)的表面質(zhì)量和焊點(diǎn)強(qiáng)度。機(jī)器人焊槍垂直度問(wèn)題一般是在現(xiàn)場(chǎng)焊槍軌跡調(diào)試中一次性解決。而在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中，機(jī)器人焊槍的焊接電極與焊接的鈑金件垂直度偏差的多少，基本是人眼的直覺(jué)來(lái)判斷，并無(wú)專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)工具。

按行業(yè)要求，要求焊槍的焊接電極與焊接的鈑金面垂直度偏差值在5度以?xún)?nèi)為合格，超過(guò)5度將影響焊接質(zhì)量，必須給予糾正。而用人眼測(cè)量，雖然檢測(cè)速度快，但是偏差大、難以判斷識(shí)別5度角，且和個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)有大關(guān)系，檢測(cè)的正確率低，一致性差。另外，最直觀的角度檢測(cè)方法是用角度測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)角度進(jìn)行測(cè)量，但受操作空間的限制，直觀的角度測(cè)量在焊槍電極角度測(cè)量中基本很難實(shí)現(xiàn)，故未使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)及其測(cè)量方法，以快速、準(zhǔn)確地提高焊槍垂直度，從而提高焊接質(zhì)量。

本發(fā)明的機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)由底座及測(cè)量桿連接而成，底座的底面為平面，所述測(cè)量桿垂直于底座的底面，所述底座設(shè)有磁鐵。

應(yīng)用上述的機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量方法包括如下步驟：

A：在鈑金件上標(biāo)出焊點(diǎn)位置，將焊槍的上電極和下電極移至焊點(diǎn)處，調(diào)整焊槍角度至焊槍與鈑金件表面呈近似垂直狀態(tài)，閉合焊槍的上電極和下電極，使焊槍的上電極和下電極夾緊鈑金件；

B：在鈑金件的焊點(diǎn)旁邊選取平面作為測(cè)量面，將機(jī)器人焊接垂直度測(cè)量機(jī)構(gòu)的底座通過(guò)磁鐵吸附于測(cè)量面上；

C：用直尺測(cè)量測(cè)量桿端部中心與焊槍上電極桿中心的距離L1；當(dāng)L1大于預(yù)定長(zhǎng)度L0時(shí)，調(diào)整焊槍角度；所述預(yù)定長(zhǎng)度L0=L2*tan（α），其中L2為測(cè)量桿的長(zhǎng)度，α為焊槍的焊接垂直度的最大預(yù)定偏差角度；

D：重復(fù)步驟C，直至L1大于或小于預(yù)定長(zhǎng)度L0，表示焊槍的焊接垂直度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求。

上述焊槍焊接垂直度的測(cè)量原理如下：

測(cè)量桿端部中心與焊槍上電極桿中心的距離為L(zhǎng)1，焊槍電極實(shí)際位置的中心線為L(zhǎng)3，測(cè)量桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，則如圖2所示，L1、L2、L3可以組成一個(gè)直角三角形，其中直角邊為L(zhǎng)1和L2，斜邊為L(zhǎng)3，焊槍焊接垂直度的偏差角度為ɑ。根據(jù)直角三角形幾何關(guān)系，若知道兩直角邊的邊長(zhǎng)L1和L2，可以求出夾角ɑ，即實(shí)現(xiàn)了將邊長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為角度。由于L2、ɑ為已知值，根據(jù)直角三角形的正切函數(shù)：tan（ɑ）=L1/L2，得出L1=L2*tan（ɑ），ɑ的值越大，則L1也就越大。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最大預(yù)定偏差角度ɑ和測(cè)量桿的長(zhǎng)度L2，可以計(jì)算出L1的最大值不應(yīng)該超過(guò)L0（L0=L2*tan（α）），當(dāng)L1的最大值超過(guò)L0時(shí)，表示焊槍垂直度偏差值未能滿(mǎn)足要求，需重新調(diào)節(jié)焊槍角度。

進(jìn)一步地，所述B步驟中，在測(cè)量面上選取兩個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，所述兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)與焊點(diǎn)的連線互相垂直；所述C、D步驟中，首先在一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行焊槍焊接垂直度的測(cè)量，直至測(cè)量點(diǎn)上所測(cè)得的焊槍的焊接垂直度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求，然后再在另一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行焊槍焊接垂直度的測(cè)量，直至兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)上所測(cè)得的焊槍的焊接垂直度均已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求，則表示焊槍的焊接垂直度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求。由于焊槍與鈑金件處于三維的環(huán)境中，因此僅僅在一個(gè)方向上對(duì)焊槍的角度進(jìn)行測(cè)量是不夠的，有可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的測(cè)量誤差，具體原理如下：當(dāng)焊槍處于與測(cè)量面垂直的平面內(nèi)時(shí)，如果測(cè)量桿恰好也位于該與測(cè)量面垂直的平面內(nèi)，那么即使焊槍傾斜于測(cè)量面，測(cè)量桿也與焊槍位于同一平面內(nèi)，當(dāng)測(cè)量者從該平面的角度看過(guò)去時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量桿與焊槍位于同一直線上，L1=0，這樣就錯(cuò)判了焊槍的垂直度。

當(dāng)測(cè)量面較小，無(wú)法尋找到合適的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以用下述方法進(jìn)行測(cè)量：所述B步驟中，在測(cè)量面上選取一個(gè)點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)；所述C、D步驟中，首先在該測(cè)量點(diǎn)的第一個(gè)方向上進(jìn)行焊槍焊接垂直度的測(cè)量，直至該方向上所測(cè)得的焊槍的焊接垂直度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求，然后再在該測(cè)量點(diǎn)的第二個(gè)方向上進(jìn)行焊槍焊接垂直度的測(cè)量，直至兩個(gè)方向上所測(cè)得的焊槍的焊接垂直度均已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求，則表示焊槍的焊接垂直度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定要求；所述第一個(gè)方向與第二個(gè)方向正交。

進(jìn)一步地，為保證測(cè)量桿垂直于鈑金面的測(cè)量點(diǎn)，所述B步驟中的測(cè)量面與焊點(diǎn)位置的平面平行，且測(cè)量面的表面清潔。