[发明专利]一种关节型弧焊机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机电一体化产品，确切讲，涉及一种电弧焊自动焊接设备。

背景技术

目前，对管道环焊缝进行自动焊接的设备，主要有《焊接手册第一卷焊接方法和设备》所述的“全位置自动焊机”，和《微型计算机在焊接中的应用》文所述的“固定管道全自动TIG焊机”。其结构由焊接机头、行走环行导轨、控制系统组成。对焊枪位置的控制采用焊枪位置信号、逻辑控制模板、焊枪回转模板、送丝控制模板、弧压控制模板、磁控电弧摆动模板、机械电弧摆动模板等实现。控制系统包括微型计算机和控制柜，微型计算机由主机、键盘、显示器、输入设备、输入输出接口等组成；控制柜由输入输出接口电路、功率驱动电路和焊枪位置控制的各种模板组成。自动焊接软件是根据焊接工艺，预先编程并存储在软盘或硬盘上。焊接时，在微型计算机系统软件的支持下，从软盘或硬盘上调入计算机内存执行。微型计算机输出的控制信号通过输出接口输送到控制柜，经功率放大后驱动各执行元件，进行自动焊接。

除此之外，还有《焊接手册第一卷焊接方法和设备》、《工业机器人》、《机器人控制技术》文中所述的“弧焊机器人”，其结构由机械系统、控制系统、驱动系统组成。其中机械系统包括机身、关节型手臂、焊接工具。为了把示教的运动轨迹转变为对应关节轴的数据，在机身、关节型手臂的各关节轴设置了检测元件，检测的数据存入主控微型计算机。

控制系统的微型计算机分为两部分，一部分是主控微型计算机，另一部分是从微型计算机或单片微型计算机。

驱动系统一般为液压驱动或电动驱动，控制部分常以动力站的形式单独放置。

对弧焊机器人的编程，都是在微型计算机系统软件的支持下进行。具体有几种方式：示教编程、离线编程、机器人语言编程。示教编程是目前使用最普遍地方法，这种方法编制程序是在机器人现场进行，操作人员可以手扶机器人按给定运动轨迹运动，或操作示教盒的按钮驱动机器人按给定运动轨迹运动，将各定运动轨迹转化为机器人各关节轴的角度信息，记录进主控微型计算机的内存储器；复现运动时，主控微型计算机从内存读出相应信息，采用插补算法和机器人逆向运动学算法，将运动轨迹中间点的位置和姿态，转变为对应关节轴应旋转的角度信息，并向从微型计算机或单片微型计算机发出控制命令，驱动各关节轴，在一定精度范围内复现示教运动。在示教和复现阶段，都必须利用主控微型计算机。

上述的自动焊接设备，其机械系统、控制系统、驱动系统都是单独自成一体，尤其是基于微型计算机的控制系统，除控制柜外，微型计算机一般都由主机、键盘、显示器、输入设备、输入输出接口组成。这样的结构和编程方式以及复现运动的方法，导致了自动焊接设备不仅系统复杂，价格昂贵，而且体积大、重量重，不便于携带，不便于在焊接生产现场频繁移动。焊接方式均采用钨极气体保护电弧焊，不仅焊接生产效率较低，而且焊接时，需要氩气、氦气、或这些气体的混合气作为焊接时的保护气体，购买气体，运输气瓶，导致焊接生产成本上升；作为导电电极和填充金属的焊丝，以盘卷的形式供自动焊接使用，气瓶、焊丝也不便于在焊接生产现场频繁移动。采用上述现有技术的自动焊接设备，适用于在固定的焊接生产现场使用，或在流水作业生产线上固定工位作业。

在电力、石油、化工企业管道系统安装焊接中，焊接生产方式是：在一个管道焊缝焊接完后，移动焊接设备到下一个管道焊缝处再进行焊接，焊接设备需要在焊接现生产场频繁移动。由于焊接生产现场多数是远离城市的平原、沙漠、丘陵等地区，采用上述现有技术的自动焊接设备，进行管道焊缝自动焊接，受到下述几个方面的限制：

1.不便于携带自动焊接设备、和在焊接生产现场频繁移动自动焊接设备；

2.不可能或不便于灌装氩气，不便于携带氩气气瓶；

3.新增购买氩气、往返运输费，增加了焊接生产的成本；

4.焊接生产效率较低，延长了管道系统安装工程的建设周期。

上述原因，限制了采用上述现有技术的自动焊接设备，在电力、石油、化工企业管道系统安装焊接中的使用。所以，几十年来，在管道焊接生产中，都是采用手工电弧焊焊接。采用手工电弧焊焊接，不仅焊接生产条件差，工人劳动强度大，且焊接质量波动大，易受工人技术状况、心理情绪的影响。随着微型计算机、单片微型计算机、机器人技术的发展和应用，在管道焊接生产中，实施自动焊接技术已具备了必要的技术基础。

发明内容