[發明專利]一種關節型弧焊機器人

在審

• 申請號: 201710819730.8
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107350607A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 馬海霞
• 申請（專利權）人: 長沙展朔軒興信息科技有限公司
• 主分類號: B23K9/12
• 分類號: B23K9/12;B23K9/028;B23K9/127;B23K9/167;B23K37/02
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技術領域

本發明涉及一種機電一體化產品，確切講，涉及一種電弧焊自動焊接設備。

背景技術

目前，對管道環焊縫進行自動焊接的設備，主要有《焊接手冊第一卷焊接方法和設備》所述的“全位置自動焊機”，和《微型計算機在焊接中的應用》文所述的“固定管道全自動TIG焊機”。其結構由焊接機頭、行走環行導軌、控制系統組成。對焊槍位置的控制采用焊槍位置信號、邏輯控制模板、焊槍回轉模板、送絲控制模板、弧壓控制模板、磁控電弧擺動模板、機械電弧擺動模板等實現。控制系統包括微型計算機和控制柜，微型計算機由主機、鍵盤、顯示器、輸入設備、輸入輸出接口等組成；控制柜由輸入輸出接口電路、功率驅動電路和焊槍位置控制的各種模板組成。自動焊接軟件是根據焊接工藝，預先編程并存儲在軟盤或硬盤上。焊接時，在微型計算機系統軟件的支持下，從軟盤或硬盤上調入計算機內存執行。微型計算機輸出的控制信號通過輸出接口輸送到控制柜，經功率放大后驅動各執行元件，進行自動焊接。

除此之外，還有《焊接手冊第一卷焊接方法和設備》、《工業機器人》、《機器人控制技術》文中所述的“弧焊機器人”，其結構由機械系統、控制系統、驅動系統組成。其中機械系統包括機身、關節型手臂、焊接工具。為了把示教的運動軌跡轉變為對應關節軸的數據，在機身、關節型手臂的各關節軸設置了檢測元件，檢測的數據存入主控微型計算機。

控制系統的微型計算機分為兩部分，一部分是主控微型計算機，另一部分是從微型計算機或單片微型計算機。

驅動系統一般為液壓驅動或電動驅動，控制部分常以動力站的形式單獨放置。

對弧焊機器人的編程，都是在微型計算機系統軟件的支持下進行。具體有幾種方式：示教編程、離線編程、機器人語言編程。示教編程是目前使用最普遍地方法，這種方法編制程序是在機器人現場進行，操作人員可以手扶機器人按給定運動軌跡運動，或操作示教盒的按鈕驅動機器人按給定運動軌跡運動，將各定運動軌跡轉化為機器人各關節軸的角度信息，記錄進主控微型計算機的內存儲器；復現運動時，主控微型計算機從內存讀出相應信息，采用插補算法和機器人逆向運動學算法，將運動軌跡中間點的位置和姿態，轉變為對應關節軸應旋轉的角度信息，并向從微型計算機或單片微型計算機發出控制命令，驅動各關節軸，在一定精度范圍內復現示教運動。在示教和復現階段，都必須利用主控微型計算機。

上述的自動焊接設備，其機械系統、控制系統、驅動系統都是單獨自成一體，尤其是基于微型計算機的控制系統，除控制柜外，微型計算機一般都由主機、鍵盤、顯示器、輸入設備、輸入輸出接口組成。這樣的結構和編程方式以及復現運動的方法，導致了自動焊接設備不僅系統復雜，價格昂貴，而且體積大、重量重，不便于攜帶，不便于在焊接生產現場頻繁移動。焊接方式均采用鎢極氣體保護電弧焊，不僅焊接生產效率較低，而且焊接時，需要氬氣、氦氣、或這些氣體的混合氣作為焊接時的保護氣體，購買氣體，運輸氣瓶，導致焊接生產成本上升；作為導電電極和填充金屬的焊絲，以盤卷的形式供自動焊接使用，氣瓶、焊絲也不便于在焊接生產現場頻繁移動。采用上述現有技術的自動焊接設備，適用于在固定的焊接生產現場使用，或在流水作業生產線上固定工位作業。

在電力、石油、化工企業管道系統安裝焊接中，焊接生產方式是：在一個管道焊縫焊接完后，移動焊接設備到下一個管道焊縫處再進行焊接，焊接設備需要在焊接現生產場頻繁移動。由于焊接生產現場多數是遠離城市的平原、沙漠、丘陵等地區，采用上述現有技術的自動焊接設備，進行管道焊縫自動焊接，受到下述幾個方面的限制：

1.不便于攜帶自動焊接設備、和在焊接生產現場頻繁移動自動焊接設備；

2.不可能或不便于灌裝氬氣，不便于攜帶氬氣氣瓶；

3.新增購買氬氣、往返運輸費，增加了焊接生產的成本；

4.焊接生產效率較低，延長了管道系統安裝工程的建設周期。

上述原因，限制了采用上述現有技術的自動焊接設備，在電力、石油、化工企業管道系統安裝焊接中的使用。所以，幾十年來，在管道焊接生產中，都是采用手工電弧焊焊接。采用手工電弧焊焊接，不僅焊接生產條件差，工人勞動強度大，且焊接質量波動大，易受工人技術狀況、心理情緒的影響。隨著微型計算機、單片微型計算機、機器人技術的發展和應用，在管道焊接生產中，實施自動焊接技術已具備了必要的技術基礎。

發明內容