焊接过程的机器人飞行起弧装置及其方法与流程

1.本发明涉及机器人智能焊接技术领域，尤其涉及一种焊接过程的机器人飞行起弧装置及其方法。


背景技术：

2.近年来，机器人焊接技术市场需求量不断扩大，机器人焊接技术涉及的软硬件也正在向智能化发展迅猛发展，而焊接工艺也正在从传统的模式向机器人自动焊接方向作适应性调整。随着国家智能制造政策的不断推进，传统制造业正面临向智能制造转型升级，智能制造市场需求量越来越大。机器人焊接技术也逐渐向集成多机器人、多焊接方法、多感知手段的智能焊接技术方向发展，智能焊接机器人对面向焊接过程的机器人控制技术优化。
3.对于空间复杂结构焊缝的焊接，起弧附近，由于焊丝和机器人起动过程中的轨迹精度比较其运行精度较低，容易产生未熔合、气孔、裂纹等缺陷，造成接头处焊缝质量差。传统的引弧板对于空间复杂构件，浪费材料也难以模拟空间复杂结构空间曲线焊缝的切线位置，尤其多层多道焊接。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种焊接过程的机器人飞行起弧装置及其方法，以解决传统的引弧板对于空间复杂构件，浪费材料也难以模拟空间复杂结构空间曲线焊缝的切线位置的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明一实施例提供一种焊接过程的机器人飞行起弧装置，包括恒力输出导电嘴；
7.恒力输出导电嘴包括导电嘴本体和弹簧片；
8.导电嘴本体上沿轴线设有用于焊丝穿过的导丝孔，导电嘴本体的侧壁上沿径向对称设有贯穿缝隙；
9.弹簧片插设于导电嘴本体两侧的贯穿缝隙内，且弹簧片弹性压紧容置于导丝孔内的焊丝。
10.在一种可能实现的方式中，所述导电嘴本体包括沿轴向依次设置的圆锥体、中柱体和尾柱体，尾柱体的直径小于中柱体的直径，中柱体上设置所述贯穿缝隙。
11.在一种可能实现的方式中，所述中柱体的侧壁上沿轴向设有腰型孔，腰型孔与所述导丝孔贯通，且与所述贯穿缝隙垂直。
12.在一种可能实现的方式中，所述导丝孔包括焊丝定位槽及位于焊丝定位槽两端的导向孔，焊丝定位槽位于所述中柱体内且与所述腰型孔相对应。
13.在一种可能实现的方式中，所述焊丝定位槽为半圆形槽，且直径小于所述导向孔的直径。
14.在一种可能实现的方式中，所述贯穿缝隙的两端沿径向分别设有两个贯穿孔；所
述弹簧片的两端分别设有定位凸起部，两个定位凸起部分别容置于相对应的贯穿孔内。
15.在一种可能实现的方式中，所述中柱体的一相对两侧设有拧紧平面，所述腰型孔设置于一拧紧平面上。
16.在一种可能实现的方式中，所述的焊接过程的机器人飞行起弧装置还包括机器人、焊枪及送丝机构，其中焊枪设置于机器人的执行末端，所述恒力输出导电嘴设置于焊枪的端部；送丝机构设置于机器人上，用于为焊枪输送焊丝。
17.在一种可能实现的方式中，所述送丝机构包括送丝盘、第一焊接线缆、伺服送丝机及第二焊接线缆，其中送丝盘设置于外部固定物或所述机器人的底座上，伺服送丝机设置于机器人上，送丝盘上的焊丝的引出端经过第一焊接线缆进入伺服送丝机，伺服送丝机能伺服进给焊丝，焊丝再经过第二焊接线缆进入焊枪及恒力输出导电嘴内。
18.本发明另一实施例提供一种利用所述的焊接过程的机器人飞行起弧装置的飞行起弧方法，包括如下步骤：
19.1)伺服送丝机控制焊丝退入焊枪内；
20.2)恒力输出导电嘴给焊丝供电；
21.3)机器人带动焊枪运动，使焊枪的tcp点沿焊缝起始点的焊缝起始点切线运动；同时，伺服送丝机向前输送焊丝，焊枪前端的恒力输出导电嘴使焊丝恒力输出；
22.4)焊枪的tcp点和焊丝的头部同时到达焊缝起始点，进行飞行起弧焊接。
23.本发明的优点及有益效果是：本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置及其方法，采用在起弧点位置，机器人及焊丝已经进入伺服可控稳定速度，降低了未熔合、气孔、裂纹等缺陷易产生焊接缺陷的问题的概率，提高了焊缝质量；
24.本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置及且方法，不需要制造空间曲面的引弧板，提高了经济性和生产效率；
25.本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置及且方法，采用恒阻力导电嘴，避免了导电嘴对伺服送丝的卡顿现象，进而降低了未熔合、气孔、裂纹等缺陷易产生焊接缺陷的问题的概率，提高了焊缝质量；
26.本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置及且方法，采用恒阻力导电嘴，具有磨损自补偿能力，接触位置固定且均匀，减少了烧导电嘴的故障概率；提高了导电嘴的使用寿命，并且提高了焊丝tcp的焊接精度。
27.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
28.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
30.图1为本发明焊接过程的机器人飞行起弧装置中恒阻力导电嘴的结构示意图；
31.图2为图1的侧视图；
32.图3为图1的a-a剖视图；
33.图4为本发明焊接过程的机器人飞行起弧装置的整体结构主视图；
34.图5为本发明焊接过程的机器人飞行起弧装置的整体结构轴测图；
35.图6为本发明飞行起弧的工作状态示意图；
36.图中：1为机器人，2为焊枪，3为第一曲面工件，4为第二曲面工件，5为空间曲线焊缝，6为焊丝，7为焊缝起始点切线，8为焊缝起始点，9为恒力输出导电嘴，10为送丝盘，11为第一焊接线缆，12为伺服送丝机，13为第二焊接线缆，901为圆锥体，902为中柱体，903为尾柱体，904为腰型孔，905为贯穿孔，906为贯穿缝隙，907为弹簧片，908为导丝孔，909为拧紧平面，910为焊丝定位槽，911为定位凸起部。
具体实施方式
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
41.本发明一实施例提供一种焊接过程的机器人飞行起弧装置，采用恒阻力导电嘴，避免了导电嘴对伺服送丝的卡顿现象，进而降低了未熔合、气孔、裂纹等缺陷易产生焊接缺陷的问题的概率，提高了焊缝质量。参见图1至图3所示，该焊接过程的机器人飞行起弧装置，包括恒力输出导电嘴9；恒力输出导电嘴9包括导电嘴本体和弹簧片907，其中导电嘴本体上沿轴线设有用于焊丝6穿过的导丝孔908，导电嘴本体的侧壁上沿径向对称设有贯穿缝隙906；弹簧片907插设于导电嘴本体两侧的贯穿缝隙906内，且弹簧片907弹性压紧容置于导丝孔908内的焊丝6。
42.参见图1所示，本发明的实施例中，导电嘴本体包括沿轴向依次设置的圆锥体901、中柱体902和尾柱体903，尾柱体903的直径小于中柱体902的直径，中柱体902上设置贯穿缝隙906。
43.进一步地，中柱体902的侧壁上沿轴向设有腰型孔904，腰型孔904与导丝孔908贯通，且与贯穿缝隙906垂直。腰型孔904用于排屑，即焊丝6的脱落氧化皮由腰型孔904排出。
44.本发明的实施例中，导丝孔908包括焊丝定位槽910及位于焊丝定位槽910两端的
导向孔，焊丝定位槽910位于中柱体902内且与腰型孔904相对应。焊丝定位槽910为半圆形槽，且直径小于导向孔的直径，焊丝定位槽910方便焊丝6精确定位。导向孔的直径大于焊丝6直径，只起到初步导向作用。焊丝定位槽910的直径与焊丝6的直径相等，对焊丝6进行精确定位。
45.进一步地，参见图2所示，贯穿缝隙906的两端沿径向分别设有两个贯穿孔905；弹簧片907的两端分别设有定位凸起部911，两个定位凸起部911分别容置于相对应的贯穿孔905内，从而对弹簧片907进行定位。弹簧片907将焊丝6弹性压紧在焊丝定位槽910内，为焊丝6的输送提供恒定的阻力。
46.进一步地，中柱体902的一相对两侧设有拧紧平面909，腰型孔904设置于一拧紧平面909上，拧紧平面909方便扳手操作。
47.具体地，焊丝6首先裁剪成斜尖，将焊丝6贯穿插入导丝孔908内。在焊丝6进入焊丝定位槽910过程中，焊丝6的斜尖将弹簧片907挤压变形成中部拱门形状，弹簧片907恒力将焊丝6压在焊丝定位槽910内，在弹簧片907的变形压力下，对焊丝6进行精确定位和导电。
48.参见图4、图5所示，在上述实施例的基础上，本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置，还包括机器人1、焊枪2及送丝机构，其中焊枪2设置于机器人1的执行末端，恒力输出导电嘴9设置于焊枪2的端部；送丝机构设置于机器人1上，用于为焊枪2输送焊丝6。
49.具体地，恒力输出导电嘴9的前端的圆锥体901用于与喷嘴配合，作为保护气体的气流的流场控制。尾柱体903外部含有螺纹，用于固定在焊枪2上，中柱体902和尾柱体903的直径差出的轴肩用于定位在焊枪2上。
50.参见图4所示，本发明的实施例中，送丝机构包括送丝盘10、第一焊接线缆11、伺服送丝机12及第二焊接线缆13，其中送丝盘10设置于外部固定物或机器人1的底座上，伺服送丝机12设置于机器人1上，送丝盘10上的焊丝6的引出端经过第一焊接线缆11进入伺服送丝机12，伺服送丝机12能伺服进给焊丝6，焊丝6再经过第二焊接线缆13进入焊枪2及恒力输出导电嘴9内，恒力输出导电嘴9能对焊丝6赋予电荷。优选地，伺服送丝机12安装于机器人1的小臂肩部。
51.本发明一实施例提供的一种焊接过程的机器人飞行起弧装置，采用恒阻力导电嘴，避免了导电嘴对伺服送丝的卡顿现象，进而降低了未熔合、气孔、裂纹等缺陷易产生焊接缺陷的问题的概率，提高了焊缝质量；恒阻力导电嘴具有磨损自补偿能力，接触位置固定且均匀，减少了烧导电嘴的故障概率；提高了导电嘴的使用寿命，并且提高了焊丝tcp的焊接精度。
52.在上述实施例的基础上，本发明的另一实施例提供一种飞行起弧方法，该飞行起弧方法利用如上任意实施例中的焊接过程的机器人飞行起弧装置实现。参见图4至图6所示，该起弧方法包括如下步骤：
53.1)伺服送丝机12控制焊丝6退入焊枪2内；
54.2)恒力输出导电嘴9给焊丝6供电；
55.3)机器人1带动焊枪2运动，使焊枪2的tcp点(工具中心点)沿焊缝起始点8的焊缝起始点切线7运动；同时，伺服送丝机12伺服进给焊丝6，焊枪2前端的恒力输出导电嘴9使焊丝6恒力输出；
56.4)焊枪2的tcp点和焊丝6的头部同时到达焊缝起始点8，进行飞行起弧焊接。
57.本实施例完成第一曲面工件3和第二曲面工件4之间的空间曲线焊缝5的焊接，空间曲线焊缝5是数学马鞍口空间曲线，又名相贯线。具体地，第一曲面工件3和第二曲面工件4为管道片。
58.本发明提供的焊接过程的机器人飞行起弧装置及其方法，采用在起弧点位置，机器人及焊丝已经进入伺服可控稳定速度，降低了未熔合、气孔、裂纹等缺陷易产生焊接缺陷的问题的概率，提高了焊缝质量；本发明不需要制造空间曲面的引弧板，提高了经济性和生产效率。
59.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。