自动焊接实训系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动焊接实训系统，自动焊接实训系统包括：焊接机构，包括焊接部和驱动焊接部的驱动机构，焊接部在驱动机构的驱动下具有焊接位置以及避让位置；冷却系统，冷却系统包括冷却介质供应部、第一管道以及排放管道，第一管道的一端与冷却介质供应部连接，第一管道的另一端朝向焊接部延伸，排放管道的一端设置在焊接部处以接收冷却介质，排放管道的另一端为排放出口端；主控制器，主控制器与驱动机构电连接，主控制器控制驱动机构使焊接部在焊接位置和避让位置之间移动。本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中冷却水设备结构复杂的问题。
【专利说明】自动焊接实训系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自动化设备【技术领域】，具体而言，涉及一种自动焊接实训系统。
【背景技术】
[0002]目前，电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊广泛应用于汽车、土木建筑、家电产品、电子产品、铁路机车等相关领域。与其他焊接方法相比，电阻焊适用于焊接薄板，更适合运用于机器人等自动化生产。
[0003]点焊是电阻焊中常用的一种，用于点焊的点焊机包括电源及控制装置(阻焊控制器)、能量转换装置(焊接变压器)和焊接执行机构(点焊钳或点焊枪)。电路由焊接变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。在焊接过程中，点焊枪电极、焊接变压器、二次电缆、以及可控硅单元都需要用冷却水进行冷却，如果无法正常对其进行冷却，则会造成焊接变压器和二次电缆的温度上升，导致电阻增大，进而会导致焊接电流的降低，引起控制系统的故障。由于冷却水的成本高、水源不足等原因，现在工厂往往考虑循环使用冷却水，这样以便有效地实现冷却水的重复利用。
[0004]现有技术中，冷却装置种类繁多，冷却装置包括小型的冷却水循环式冷却装置和大型的冷却装置。小型的冷却水循环式冷却装置主要包括内部水槽、冷却盘管、温度传感器、电磁阀、循环泵、压缩机、冷凝器、泵进水口、泵出水口、压力旁路和外界需制冷设备。大型的冷却装置有开放式冷却装置和封闭式冷却装置，如图1所示，开放式冷却装置包括待冷却设备1、热水池2、冷水池4、开式冷却器3、旁路过滤器9和过滤器5，如图2所示，封闭式冷却装置包括待冷却设备6、闭式冷却塔7和过滤器8。开放式冷却装置中的杂质沉淀以及结垢都会带来冷却装置的寿命缩短、故障多等问题。封闭式冷却装置中的冷却水的循环与空气隔绝，不仅水质有保障，更大大提闻真空炉的使用寿命，减少故障率，提闻生广效率及零件合格率。对工业机器人点焊实训系统来说，上述冷却装置结构均比较复杂，还增加了投资成本。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在提供一种自动焊接实训系统，以解决现有技术中冷却水设备结构复杂的问题。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种自动焊接实训系统，包括:焊接机构，包括焊接部和驱动焊接部的驱动机构，焊接部在驱动机构的驱动下具有焊接位置以及避让位置；冷却系统，冷却系统包括冷却介质供应部、第一管道以及排放管道，第一管道的一端与冷却介质供应部连接，第一管道的另一端朝向焊接部延伸，排放管道的一端设置在焊接部处以接收冷却介质，排放管道的另一端为排放出口端；主控制器，主控制器与驱动机构电连接，主控制器控制驱动机构使焊接部在焊接位置和避让位置之间移动。
[0007]进一步地，焊接机构还包括连接在驱动机构和主控制器之间的焊接控制箱，冷却系统还包括第二管道，第二管道的一端与冷却介质供应部连接，第二管道的另一端与焊接控制箱连接。
[0008]进一步地，自动焊接实训系统还包括气体反吹部，冷却介质供应部通过第三管道与第一管道和第二管道均连接，气体反吹部连接在第三管道上。
[0009]进一步地，自动焊接实训系统还包括冷却器，冷却器设置在第三管道上。
[0010]进一步地，自动焊接实训系统还包括压力泵，压力泵设置在第三管道上。
[0011]进一步地，气体反吹部通过第四管道连接在第三管道上，自动焊接实训系统还包括气体清洁装置，气体清洁装置设置在第四管道上。
[0012]进一步地，自动焊接实训系统还包括阀组箱，阀组箱与冷却介质供应部、气体反吹部均连接。
[0013]进一步地，自动焊接实训系统还包括用于检测焊接机构的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，安全光幕与主控制器电连接，以使安全光幕检测到的信息传送给主控制器。
[0014]进一步地，自动焊接实训系统还包括电源和与电源连接的主变压器，主变压器与主控制器电连接。
[0015]进一步地，自动焊接实训系统还包括警示灯和按钮盒，警示灯和按钮盒与主控制器均电连接。
[0016]应用本实用新型的技术方案，自动焊接实训系统包括焊接机构、冷却系统和主控制器，焊接机构包括焊接部和驱动机构。自动焊接实训系统焊接时，主控制器控制驱动机构驱动焊接部在焊接位置对待焊接设备进行焊接。由于焊接时产生大量热量，需要对焊接部进行冷却，冷却介质供应部提供冷却介质，冷却介质通过第一管道对焊接部进行冷却。冷却后的冷却介质通过排放管道排出，冷却系统不形成循环回路。上述冷却系统由于省去了循环泵、压缩机、冷凝器以及过滤器等设备，冷却系统的结构简单，价格便宜，设备维护也比较方便，还有效地降低了自动焊接实训系统的投资成本。自动焊接实训系统不焊接时，主控制器控制驱动机构驱动焊接部从焊接位置移动至避让位置。自动焊接实训系统可以用于实训教学，由于自动焊接实训系统以虚拟焊接演示为主，真实焊接为辅助，真实焊接使用频率极低，即冷却系统使用频率极低。由于冷却系统使用频率极低，采用上述冷却系统的结构，冷却介质冷却后直接将冷却介质排放掉。这样可以节约水资源，进而节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1示出了现有技术中的开放式冷却装置的结构示意图；
[0019]图2示出了现有技术中的封闭式冷却装置的结构示意图；
[0020]图3示出了根据本实用新型的自动焊接实训系统的结构示意图；
[0021]图4示出了图3的自动焊接实训系统的冷却系统的结构示意图；
[0022]图5示出了图3的自动焊接实训系统的部分立体结构示意图；
[0023]图6示出了图5的自动焊接实训系统的焊接机构的主视示意图；以及[0024]图7示出了图6的焊接机构的焊接部的主视示意图。
[0025]上述附图包括以下附图标记:
[0026]1、待冷却设备；2、热水池；3、开式冷却器；4、冷水池；5、过滤器；6、待冷却设备；
7、闭式冷却塔；8、过滤器；9、旁路过滤器；10、冷却介质供应部；21、第一管道；22、第二管道；23、第三管道；24、第四管道；30、气体反吹部；40、气体清洁装置；50、焊接机构；51、焊接部；52、驱动机构；53、焊接控制箱；60、主控制器；70、阀组箱；81、电源；82、变压器；83、高速电机修磨机；90、围栏。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0028]如图3和图4所示，本实施例的自动焊接实训系统包括:焊接机构50、冷却系统和主控制器60，焊接机构50包括焊接部51和驱动焊接部51的驱动机构52，焊接部51在驱动机构52的驱动下具有焊接位置以及避让位置，冷却系统包括冷却介质供应部10、第一管道21以及排放管道，第一管道21的一端与冷却介质供应部10连接，第一管道21的另一端朝向焊接部51延伸，排放管道的一端设置在焊接部51处以接收冷却介质，排放管道的另一端为排放出口端，主控制器60，主控制器60与驱动机构52电连接，主控制器60控制驱动机构52使焊接部51在焊接位置和避让位置之间移动。
[0029]应用本实施例的自动焊接实训系统，自动焊接实训系统包括焊接机构50、冷却系统和主控制器60，焊接机构50包括焊接部51和驱动机构52。自动焊接实训系统焊接时，主控制器60控制驱动机构52驱动焊接部51在焊接位置对待焊接设备进行焊接。由于焊接时产生大量热量，需要对焊接部51进行冷却，冷却介质供应部10提供冷却介质，冷却介质通过第一管道21对焊接部51进行冷却。冷却后的冷却介质通过排放管道排出，冷却系统不形成循环回路。上述冷却系统由于省去了循环泵、压缩机、冷凝器以及过滤器等设备，冷却系统的结构简单，价格便宜，设备维护也比较方便，还有效地降低了自动焊接实训系统的投资成本。自动焊接实训系统不焊接时，主控制器60控制驱动机构52驱动焊接部51从焊接位置移动至避让位置。自动焊接实训系统可以用于实训教学，由于自动焊接实训系统以虚拟焊接演示为主，真实焊接为辅助，真实焊接使用频率极低，即冷却系统使用频率极低。由于冷却系统使用频率极低，采用上述冷却系统的结构，冷却介质冷却后直接将冷却介质排放掉。这样可以节约水资源，进而节约成本。
[0030]在本实施例中，焊接机构50还包括连接在驱动机构52和主控制器60之间的焊接控制箱53，冷却系统还包括第二管道22，第二管道22的一端与冷却介质供应部10连接，第二管道22的另一端与焊接控制箱53连接。主控制器60通过焊接控制箱53控制焊接的条件，焊接时，焊接控制箱53处于工作中，也会产生大量的热量，需要对焊接控制箱53进行冷却，冷却介质通过第二管道22对焊接控制箱53进行冷却。
[0031]现有技术中，由于工业机器人点焊系统是用于实训教学任务，工业机器人点焊系统以虚拟焊接演示为主，真实焊接为辅助，真实焊接使用频率极低(即冷却水设备使用频率极低)。无论采用小型的冷却水循环式冷却装置和大型的冷却装置，投资成本都过高，造成不必要的浪费。同时，由于冷却水设备使用率极低，当冷却水设备长期不使用的时候，需要排空冷却水，这样造成大量的水资源浪费，给维护也带来了困难。而在本实施例中，由于冷却系统使用频率极低，冷却系统采用直接排放冷却后的冷却水的方式，有效地节约水资源。
[0032]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括气体反吹部30，冷却介质供应部10通过第三管道23与第一管道21和第二管道22均连接，气体反吹部30连接在第三管道23上。当自动焊接实训系统长期不使用时，可以用气体反吹部30将第一管道21、第二管道22以及第三管道23中残留的冷却介质吹干，这样可以延长自动焊接实训系统的使用寿命，有效地降低维护费用。
[0033]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括冷却器，冷却器设置在第三管道23上。当冷却介质的温度不满足焊接条件时，可以通过冷却器对冷却介质进行冷却，冷却后再对焊接部51以及焊接控制箱53进行冷却，这样可以有效地提高冷却效果，进而提高焊接质量。当冷却介质的温度满足焊接条件时，可以直接采用冷却介质对焊接部51以及焊接控制箱53进行冷却。优选地，冷却介质为水，可以直接采用自来水管中的水。
[0034]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括压力泵，压力泵设置在第三管道23上。当冷却介质的输入口的压力和输出口的压力不满足焊接条件时，需要压力泵提高冷却介质的输入口的压力和输出口的压力，有效地保证自动焊接实训系统能够焊接进行焊接。优选地，压力泵为增压泵。当冷却介质的输入口的压力和输出口的压力满足焊接条件时，就不需要增设压力泵，这样能够降低投资成本。冷却介质需要满足以下条件:冷却介质的温度小于或等于30°C，冷却介质的流量大于或等于5L/分，冷却介质的压力大于或等于300kPa，电气电阻率大于或等于5000 Ω cm。
[0035]在本实施例中，气体反吹部30通过第四管道24连接在第三管道23上，自动焊接实训系统还包括气体清洁装置40，气体清洁装置40设置在第四管道24上。气体清洁装置40为气动三联件，气动三联件包括空气过滤器、减压阀和油雾器。
[0036]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括阀组箱70，阀组箱70与冷却介质供应部
10、气体反吹部30均连接。阀组箱70包括出水阀、吹气阀和进水阀。自动焊接实训系统正常焊接时，关闭吹气阀，开启进水阀和出水阀，对焊接部51以及焊接控制箱53进行冷却。自动焊接实训系统不焊接时，关闭进水阀和出水阀，开启吹气阀，吹干第一管道21、第二管道22以及第三管道23中的残留的水。
[0037]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括用于检测焊接机构50的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，安全光幕与主控制器60电连接，以使安全光幕检测到的信息传送给主控制器60。当有物体进入安全光幕的检测范围内时，安全光幕将检测的信号发给主控制器60，主控制器60控制驱动机构52驱动焊接部51立即停止焊接。这样可以有效地避免操作人员进入焊接机构50的工作范围内造成操作人员的人身安全受到伤害的情况。
[0038]如图5所示，在本实施例中，自动焊接实训系统还包括围栏90，围栏90设置在焊接机构50和待焊接工件的周向外侧，围栏90具有进出口，安全光幕设置在进出口处。围栏90可以有效地防止操作人员进入到焊接机构50的工作范围内，保证操作人员的人身安全。为了有效地保证操作人员的人身安全，安全光幕设置在进出口处。当安全光幕检测有操作人员进入围栏90的进出口时，安全光幕发出检测的信号控制焊接部51立即停止焊接。
[0039]如图6所示，在本实施例中，焊接机构50为工业机器人。优选地，工业机器人为安川机器人ES16?,安川ES16?机器人是点焊机器人,安川ES16?机器人不仅可以用于点焊，又可以用于搬运。安川ES16?机器人包括MOTOMAN ES16?机器人本体、DXlOO控制柜以及DX100示教编程器。DX100控制柜通过供电电缆与DX100示教编码器电缆和Μ0Τ0ΜΑΝES16?机器人本体连接。
[0040]在本实施例中，自动焊接装置还包括分控制器，分控制器为电阻焊接控制器。电阻焊接控制器是合理控制焊接时间、焊接电流以及焊接压力等焊接条件的装置，焊接部51按照电阻焊接控制器中指定的直流电流进行定电流控制，电阻焊接控制器综合了机械的各种动作的控制、时间的控制以及电流调整的功能。电阻焊接控制器采用电脑控制，具备高性能和高稳定性的特点，还具有步增机能、各种监控以及异常检测机能。电阻焊接控制器包括编程器和复位器，编程器是焊接条件设定器，复位器用于异常和各种监控的复位。
[0041]如图5和图7所示，在本实施例中，焊接部51为伺服机器人焊钳。焊钳安装在工业机器人的安装轴的法兰上面，伺服机器人焊钳是由伺服电机驱动的受电阻焊接控制器、工业机器人以及主控制器控制的一种焊钳。伺服机器人焊钳具有环保、低噪声、高焊接质量以及超强的可控性的特点，焊接时，伺服机器人焊钳能够轻柔接触工件，对工件的压力比较小，有效地提高焊接质量。优选地，伺服机器人焊钳为X型伺服机器人焊钳，其中，伺服机器人焊钳包括分变压器。
[0042]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括电源81和与电源81连接的主变压器82，主变压器82与主控制器60电连接。优选地，变压器为三相干式伺服变压器，三相干式伺服变压器给安川机器人ES16?供电，三相干式伺服变压器输出三相380VAC和三相220VAC，三相干式伺服变压器的功率是12KVA。
[0043]在本实施例中，主控制器60为PLC程序控制柜。PLC程序控制柜包括断路器、PLC、安全控制器(G9SP)、开关电源、保险丝、接线端子和中间继电器。其中，安全光幕与安全控制器配合使用。
[0044]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括警示灯和按钮盒，警示灯和按钮盒与主控制器60均电连接。警示灯和按钮盒均设置在进出口处。警示灯用于指示设备就绪、复位、运行、故障等状态信息。复位、急停以及启停的命令在按钮盒上进行操作。警示灯包括黄色警示灯、绿色警示灯和红色警示灯。优选地，安全光幕、警示灯、按钮盒均设置在围栏90的栏杆上。
[0045]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括焊接工作台，焊接工作台上安装有台虎钳和待焊接工件，台虎钳可夹持待焊接工件和用于电极的磨损检测及磨损补偿的铁板。
[0046]在本实施例中，自动焊接实训系统还包括辅助设备工具，辅助设备工具包括高速电机修磨机83 (CDR)、点焊机压力测试仪SP-236N和焊接专用电流表MM-315B，高速电机修磨机83可以在电阻焊接生产线内使用，高速电机修磨机83对焊接生产中磨损的电极进行打磨使其恢复原来的形状尺寸并可以去除氧化层。点焊机压力测试表用于伺服机器人焊钳的压力校正，焊接专用电流表用于设备的维护和测试焊接时的二次短路电流。
[0047]自动焊接实训系统的工作过程如下:
[0048]设备启动前，打开冷却系统和焊机电源(如果是真实焊接)。
[0049]设备启动前要满足如下条件:工业机器人选择远程模式、工业机器人在作业原点、工业机器人伺服已接通、无工业机器人报警错误、无工业机器人电池报警、无急停标志、运行急停记忆、无运行标志(停止中)、安全光幕没有动作。满足上述条件时，黄灯警示灯常亮，否则黄灯警示灯熄灭。没有满足要求时需要按复位按钮进行复位。复位时黄灯警示灯以2HZ闪烁。
[0050]设备就绪中，按启停按钮，自动焊接实训系统运行，绿灯警示灯亮、工业机器人程序启动。启动后，工业机器人可对焊接工作台上的待焊接工件或者汽车车身进行真实焊接或虚拟焊接。
[0051]经过一段时间焊接后要通过高速电机修磨机83对伺服机器人焊钳上的电极帽进行修磨。
[0052]上述自动焊接实训系统可以用于实训，实训内容包括工业机器人实训项目和电极修磨、修正实训项目。工业机器人实训项目包括工业机器人单轴操作、直角坐标操作、工具坐标操作、工业机器人工具坐标设定、工业机器人原点设定、工业机器人直线示教内容、工业机器人圆弧示教内容、工业机器人曲线示教内容、工业机器人编程、工业机器人点焊参数设置以及工业机器人点焊实训。电极修磨、修正实训项目包括点焊工艺原理、焊接电源实训、设备安装实训、设备连接实训、电阻焊电源参数设置、电阻焊电源参数调整优化、冷却系统工作原理以及冷却系统操作。
[0053]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种自动焊接实训系统，其特征在于，包括: 焊接机构(50)，包括焊接部(51)和驱动所述焊接部(51)的驱动机构(52)，所述焊接部(51)在所述驱动机构(52)的驱动下具有焊接位置以及避让位置； 冷却系统,所述冷却系统包括冷却介质供应部(10)、第一管道(21)以及排放管道,所述第一管道(21)的一端与所述冷却介质供应部(10)连接，所述第一管道(21)的另一端朝向所述焊接部(51)延伸，所述排放管道的一端设置在所述焊接部(51)处以接收冷却介质，所述排放管道的另一端为排放出口端； 主控制器(60)，所述主控制器(60)与所述驱动机构(52)电连接，所述主控制器(60)控制所述驱动机构(52)使所述焊接部(51)在所述焊接位置和所述避让位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的自动焊接实训系统，其特征在于，所述焊接机构(50)还包括连接在所述驱动机构(52)和所述主控制器(60)之间的焊接控制箱(53)，所述冷却系统还包括第二管道(22)，所述第二管道(22)的一端与所述冷却介质供应部(10)连接，所述第二管道(22)的另一端与所述焊接控制箱(53)连接。
3.根据权利要求2所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括气体反吹部(30)，所述冷却介质供应部(10)通过第三管道(23)与所述第一管道(21)和所述第二管道(22)均连接，所述气体反吹部(30)连接在所述第三管道(23)上。
4.根据权利要 求3所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括冷却器，所述冷却器设置在所述第三管道(23)上。
5.根据权利要求3所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括压力泵，所述压力泵设置在所述第三管道(23)上。
6.根据权利要求3所述的自动焊接实训系统，其特征在于，所述气体反吹部(30)通过第四管道(24)连接在所述第三管道(23)上，所述自动焊接实训系统还包括气体清洁装置(40)，所述气体清洁装置(40)设置在所述第四管道(24)上。
7.根据权利要求3所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括阀组箱(70)，所述阀组箱(70)与所述冷却介质供应部(10)、所述气体反吹部(30)均连接。
8.根据权利要求1所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括用于检测所述焊接机构(50)的工作范围内是否有物体进入的安全光幕，所述安全光幕与所述主控制器(60)电连接，以使所述安全光幕检测到的信息传送给所述主控制器(60)。
9.根据权利要求1所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括电源(81)和与所述电源(81)连接的主变压器(82)，所述主变压器(82)与所述主控制器(60)电连接。
10.根据权利要求1所述的自动焊接实训系统，其特征在于，还包括警示灯和按钮盒，所述警示灯和所述按钮盒与所述主控制器(60)均电连接。
【文档编号】B23K11/11GK203817611SQ201420209361
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】陈小艳, 汪励, 许文稼, 周斌, 冯显俊 申请人:浙江亚龙教育装备股份有限公司