专利名称：一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机的制作方法
技术领域：
一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机技术领域[0001]本实用新型涉及一种焊接用的变位机，尤其为一种用于机器人焊接工作站的柔性 变位机。
背景技术：
[0002]焊接变位机是一种将焊件回转或倾斜，使接头处于最有利于焊接位置的装置，作 为焊接机器人工作站以及机械化、自动化焊接生产线上中的重要组成部分，作为焊接工艺 装备中具有典型意义的设备，变位机通过人为预定义的回转、倾斜运动，使得工件上的焊缝 置于水平和船形位置，从而保证焊接质量。使用焊接变位机可缩短焊接辅助时间，提高劳动 生产率，减轻工人劳动强度，改善焊接质量，并且可充分发挥各种焊接方法的效能，它在生 产中的作用是其他焊接机械不可替代的。当前焊接变位机已经发展到了系统或子系统的形 式，它融合了在现代焊接生产方式下焊接结构生产制造过程中装配、变位、同机器人或焊接 操作机协调运动等多种作用。[0003]近几年来，焊接生产的机械化、自动化程度有了很大提高，焊接生产辅助机械滚轮 机、滚轮架、操作机包括变位机等得到了一定程度的应用，但目前机器人焊接工作站的变位 机还存在以下问题变位机的运动速度不平稳、变位精度不高、变位对象单一，并且由此导 致的机器人焊接生产效率低，质量不高。实用新型内容[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于机器人焊接工作站的柔性变位 机，该变位机运动速度平稳、变位精度高、实现两个自由度的运动，并且能进一步提高机器 人焊接生产效率、扩展焊接加工对象、保证焊接质量。[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案[0006]一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，包括[0007]一控制系统，包括上位机系统、分别与上位机系统通过串口连接的输入输出控制 板和交流系统控制板、与输入输出控制板的输出端口相连的继电输出板、分别与继电输出 板和交流系统控制板的输出端口相连的交流伺服变频器；[0008]一回转系统，包括与交流伺服变频器相连的回转电机控制板、与回转电机控制 板输出端口相连回转电机、以及通过谐波减速器与回转电机相连的一对内啮合齿轮副， 回转电机通过谐波减速器带动内啮合齿轮副的小齿轮转动，小齿轮配合大齿轮绕着回转中 心旋转，从而带动与大齿轮相连的工作台回转；[0009]一翻转系统，包括与交流伺服变频器相连的翻转电机控制板、与翻转电机控制板 输出端口相连的翻转电机、以及通过谐波减速器与翻转电机相连的一对曲柄齿轮副，[0010]翻转电机与谐波减速器安装在工作台底座上，谐波减速器通过联轴器和曲柄齿轮 副的小齿轮连接，小齿轮通过固定铰链安装在工作台底座上，小齿轮与曲柄齿轮副的曲柄 齿轮啮合，曲柄齿轮通过支撑轴承安装在工作台上，曲柄齿轮还连有一协调杆，协调杆通过协调底座与工作台相连，从而带动工作台翻转；一测量系统，包括分别与输入输出控制板的输入端口相连的手控盒和信号转换器、安装于回转电机和翻转电机处的光电轴角编码器，光电轴角编码器与信号转换器输入端口相连；所述工作台通过与所述内啮合齿轮副和曲柄齿轮副相连在电机的带动下实现回转和翻转。进一步，所述工作台设有与上位机系统信号相连的自锁装置。进一步，所述上位机系统包括控制计算机、与其串口相连的通讯卡以及与通讯卡串口相连的示教盒。本实用新型工作原理控制系统使光电轴角编码器测得的回转电机和翻转电机电机带动工作台的回转角度与倾斜角度与给出的目标角度相等。当二者不等时，将产生的偏差信号在上位机系统里进行处理，放大后输入到交流伺服控制板控制伺服电机带动机械传动装置，经减速驱动工作台向着减少偏差的方向转动，直到与目标角度相等，电机停止转动，工作台也因自锁装置而停止运转，此时即可进行焊接作业。与现有技术相比本技术方案具有以下有益效果1、运动速度平稳、变位精度高四个系统连接形成混合闭环闭环控制结构，即系统同时存在半闭环和闭环，闭环起到控制作用，而半闭环则用于稳态误差补偿，两者相结合可获得较高的位置控制精度及稳定的转速；2、在转动系统中，采用精度较高的一对内啮合齿轮副，以保证具有较高的传动效率和较大的减速比，同时也获得了较高的传动精度。传动系统选用交流伺服电机进行驱动，同时采用了大减速比且具有较高精度的谐波减速器进行减速，使得系统结构更加紧凑，减小了传动误差，在满足力矩要求的前提下大大缩短了传动链，保证了传动精度；在翻转系统中，采用一对对称曲柄齿轮，这样的结构相对于只用单测曲柄齿轮带动有更好的系统结构稳定性，保证了较高的传动精度与传动效率；3、实现两个自由度的运动第一个自由度为回转系统带动工作台运动，从而使工作台上的需焊接工件实现360°旋转，第二个自由度为翻转系统带动工作台运动，从而使工作台上的需焊接工件实现翻转运动；4、能进一步提高机器人焊接生产效率、扩展焊接加工对象、保证焊接质量；5、自锁装置可有效的防止焊接时回转平台出现窜动。
图1是本实用新型结构示意图；图1中实心箭头表示信号流向，空心箭头表示机械传动方向。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，包括一控制系统，包括由分别通过串口与通讯卡相连的控制计算机和示教盒组成的上位机系统，上位机系统通过系统总线分别与输入输出控制板和交流系统控制板的串口相连，继电输出板与输入输出控制板的输出端口相连，继电输出板和交流系统控制板的输出端口分别与交流伺服变频器相连；[0026]一回转系统，包括与交流伺服变频器相连的回转电机控制板，与回转电机控制板 的命令输出端口相连的翻转电机，回转电机经过减速后驱动内啮合齿轮来实现工作台的回 转运动；[0027]一翻转系统，包括与交流伺服变频器相连的翻转电机控制板、与翻转电机控制板 的命令输出端口相连的翻转电机，翻转电机经过减速后驱动曲柄齿轮来实现工作台的翻转 运动；[0028]一测量系统，包括分别与输入输出控制板的输入端口相连的手控盒和信号转换 器、安装于回转电机和翻转电机处的光电轴角编码器，光电轴角编码器与信号转换器输入 端口相连；[0029]所述工作台通过与所述内啮合齿轮副和曲柄齿轮副相连在电机的带动下实现回 转和翻转。[0030]工作台设有与上位机系统信号相连的自锁装置。[0031]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员 来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本 实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
权利要求1.一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，所述机器人焊接工作站包括一工作台，其特征在于，所述变位机包括 ー控制系统，包括上位机系统、分别与上位机系统通过串ロ连接的输入输出控制板和交流系统控制板、与输入输出控制板的输出端ロ相连的继电输出板、分别与继电输出板和交流系统控制板的输出端ロ相连的交流伺服变频器； 一回转系统，包括与交流伺服变频器相连的回转电机控制板、与回转电机控制板输出端ロ相连回转电机、以及通过谐波减速器与回转电机相连的ー对内啮合齿轮副； 一翻转系统，包括与交流伺服变频器相连的翻转电机控制板、与翻转电机控制板输出端ロ相连的翻转电机、以及通过谐波減速器与翻转电机相连的ー对曲柄齿轮副； 一測量系统，包括分别与所述输入输出控制板的输入端ロ相连的手控盒和信号转换器、安装于回转电机和翻转电机处的光电轴角编码器，所述光电轴角编码器与信号转换器输入端ロ相连； 所述工作台通过与所述内啮合齿轮副和曲柄齿轮副相连在电机的带动下实现回转和翻转。
2.如权利要求1所述ー种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，其特征在于，所述エ作台设有与上位机系统信号相连的自锁装置。
3.如权利要求2所述ー种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，其特征在于，所述上位机系统包括控制计算机、与其串ロ相连的通讯卡以及与通讯卡串ロ相连的示教盒。
专利摘要本实用新型公开了一种用于机器人焊接工作站的柔性变位机，包括一控制系统、一回转系统、一翻转系统、一测量系统，通过将四个系统进行有效结合，工作台通过与回转系统的内啮合齿轮副和翻转系统的曲柄齿轮副相连在电机的带动下实现回转和翻转；该变位机运动速度平稳、变位精度高、实现两个自由度的运动，并且能进一步提高机器人焊接生产效率、扩展焊接加工对象、保证焊接质量。
文档编号B23K37/047GK202877788SQ20122040686
公开日2013年4月17日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者张建忠 申请人:重庆长安凌云汽车零部件有限公司