[發(fā)明專利]一種基于3D輪廓傳感器的自動焊接裝置及方法

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112453801A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 李井衛(wèi);李會敏;孔強
• 申請（專利權）人: 棗莊市通祥機械有限公司
• 主分類號: B23K37/04
• 分類號: B23K37/04;B23K37/02;B23K37/00
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1.一種基于3D輪廓傳感器的自動焊接裝置，其特征在于：包括聯(lián)動機構、焊機（8）、焊槍（15）、3D焊縫曲線提取傳感器（18）以及用于安裝焊槍（15）和3D焊縫曲線提取傳感器（18）的夾具，所述聯(lián)動機構包括一軸聯(lián)動機構、二軸聯(lián)動機構、三軸聯(lián)動機構、四軸聯(lián)動機構、五軸聯(lián)動機構和六軸聯(lián)動機構，所述一軸聯(lián)動機構包括一軸導軌（1）、滑臺底座（2）和一軸驅動裝置（3），所述滑臺底座（2）通過一軸驅動裝置（3）滑動連接于一軸導軌（1）上，所述二軸聯(lián)動機構為二軸旋轉裝置（4），且二軸旋轉裝置（4）架設在滑臺底座（2）上并可在水平面上旋轉360°，所述三軸聯(lián)動機構包括三軸導軌（5）、十字滑臺（6）和三軸驅動裝置（9），所述三軸導軌（5）架設在二軸旋轉裝置（4）上并與滑臺底座（2）垂直，所述十字滑臺（6）通過三軸驅動裝置（9）滑動連接于三軸導軌（5）上，所述四軸聯(lián)動機構包括四軸導軌（7）和四軸驅動裝置（10），且四軸導軌（7）安裝在十字滑臺（6）上并與三軸導軌（5）垂直，所述四軸導軌（7）通過四軸驅動裝置（10）滑動連接于十字滑臺（6）上，且四軸導軌（7）的兩端分別設有焊機（8）和前臂（11），所述前臂（11）的端頭固定有五軸聯(lián)動機構，且五軸聯(lián)動機構為五軸驅動（12），所述五軸驅動（12）的底端固定有六軸聯(lián)動機構，且六軸聯(lián)動機構通過五軸驅動（12）可沿五軸驅動（12）的端部上、下移動，所述六軸聯(lián)動機構為六軸驅動（13），且六軸驅動（13）上設有夾具，所述夾具通過六軸驅動（13）可在水平方向上旋轉360°；

所述夾具包括“L”型的固定夾（14）、從上至下分別轉動連接于固定夾（14）底端上的兩個調節(jié)軸（20）、套裝在位于最下方的調節(jié)軸（20）上的固定盤（26）、分別固定在固定盤（26）上且呈直角的夾具一（22）和夾具二（24）以及分別套裝在兩個調節(jié)軸（20）上并相互嚙合的兩個調節(jié)齒輪（21），且位于最上方的調節(jié)軸（20）通過聯(lián)軸器與驅動電機連接，所述夾具一（22）包括固定板和固定在固定板底端側壁上的夾具固定座（23），且夾具固定座（23）從下至上依次包括固定夾座（2301）與固定夾座（2301）螺紋連接的固定蓋體（2302），所述固定夾座（2301）和固定蓋體（2302）的中央位置處均開設有與焊槍（15）相適配的通孔，且固定蓋體（2302）的上端等間距環(huán)設有用于夾持焊槍（15）的第一夾持扭簧（2303）；所述夾具二（24）包括固定在固定盤（26）上的套筒一（2401）、套設在套筒一（2401）內的套筒二（2402）以及固定在張緊彈簧（2404）內部頂上的張緊彈簧（2404），所述套筒二（2402）的開口端位于套筒一（2401）內，且套筒二（2402）的另一端開設有與3D焊縫曲線提取傳感器（18）相適配的限位孔，所述套筒二（2402）開口端的內壁等間距環(huán)設有用于夾持3D焊縫曲線提取傳感器（18）的第二夾持扭簧（2403），所述3D焊縫曲線提取傳感器（18）通過無線傳輸與控制主機（19）連接。

2.根據權利要求1所述的基于3D輪廓傳感器的自動焊接裝置，其特征在于：所述調節(jié)軸（20）還轉動連接有刻度尺（25），且刻度尺（25）的底端與固定在夾具一上的焊槍（15）的底端位于同一水平線上。

3.根據權利要求1所述的基于3D輪廓傳感器的自動焊接裝置，其特征在于：所述套筒一（2401）的內壁與套筒二（2402）的外壁螺紋連接。

4.權利要求1-3任意一項所述的基于3D輪廓傳感器的自動焊接裝置的焊接方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、將焊槍（15）和3D焊縫曲線提取傳感器（18）分對應安裝在夾具一（22）和夾具二（24）中，然后轉動刻度尺（25）至與3D焊縫曲線提取傳感器（18）所在的位置處，調整夾具二（24）的長度使3D焊縫曲線提取傳感器（18）的端部與（55）的端部重合，調試結束后，并將待焊接的工件（16）置于焊接區(qū)域；

步驟二、啟動上述驅動電機帶調節(jié)軸（20）轉動，在兩個調節(jié)齒輪（21）的配合下，帶動固定盤（26）順時針旋轉90°以使得3D焊縫曲線提取傳感器（18）轉動至焊槍（15）所在的初始位置，當3D焊縫曲線提取傳感器（18）旋轉至焊槍（15）所在的初始位置時，停止驅動電機工作；

步驟三、啟動聯(lián)動機構使3D焊縫曲線提取傳感器（18）沿著工件（16）上的焊縫（17）滑動，將自動記錄提取的焊縫曲線的三維坐標通過無線傳輸至控制主機（19），控制主機（19）可自動解析處理來自3D焊縫曲線提取傳感器（18）焊縫空間三維坐標并擬合編成上述聯(lián)動機構所需的運動軌跡程序；

步驟四、再次啟動驅動電機使得焊槍（15）旋轉至其初始位置，然后再啟動會聯(lián)動機構，通過執(zhí)行軌跡程序實現焊槍（15）的動作并配合焊機（8）參數的設定實現自動焊接。