一种自动焊接打磨系统的制作方法 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及焊接打磨技术领域，尤其是指一种自动焊接打磨系统。背景技术：2.焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或高压的方式结合金属或其他热塑性材料的制造工艺。焊接是将两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等，焊接会产生有毒的气体、高温、高压电流和强光等对人体有害的物质，为了提升作业安全性，焊接机器人逐渐代替人工在工业生产中得到了广泛应用。焊接工作后焊缝及附近会残留焊渣、焊剂，氧化皮等异物，这些异物会影响工件的使用寿命及工件表面粗糙度，为满足工件表面精度和粗糙度要求，一般需在焊接完成后，再人工将工件转移至打磨工位进行打磨抛光处理，且打磨时通常采用角磨机进行打磨，打磨效果和打磨效率较低。3.因此，现有技术中无法实现焊接打磨一体化，整体焊接、打磨工序需耗费较大的劳动力和较长的时间，加工效率较低，无法满足生产需求。技术实现要素：4.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中工件的焊接、打磨工序需耗费较大的劳动力和较长的时间，导致加工效率较低的缺陷。5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动焊接打磨系统，其包括，6.转台，所述转台用于放置工件，所述转台由第一旋转电机驱动旋转；7.焊接机器人，所述焊接机器人包括第一机械臂，所述第一机械臂上连接有焊枪，所述焊枪用于对所述工件的焊缝进行焊接；8.打磨机器人，所述打磨机器人包括第二机械臂，所述第二机械臂上连接有打磨装置，所述打磨装置上可浮动地连接有打磨头，所述打磨头用于对所述工件进行打磨处理；9.其中，所述焊接机器人和打磨机器人均位于所述转台的外部。10.在本发明的一个实施例中，所述打磨装置包括壳体，所述打磨头位于所述壳体外部，所述壳体内部设置有滑动联轴器，所述滑动联轴器的一端和第二旋转电机相连接，另一端形成有滑移槽，所述滑移槽内可滑移地连接有快换轴，所述快换轴和所述打磨头相连接，所述快换轴还通过轴承和移动座相连接，所述移动座由直线驱动装置进行直线移动。11.在本发明的一个实施例中，所述滑动联轴器包括本体部，所述本体部的一端形成有轴孔，所述轴孔通过键与所述第二旋转电机的输出轴相连接，另一端连接有第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承之间形成所述滑移槽，所述快换轴上设置有扁平端，所述扁平端可滑移地插接在所述滑移槽中。12.在本发明的一个实施例中，所述本体部上可拆卸地连接有压块部，所述压块部和所述本体部之间形成所述轴孔。13.在本发明的一个实施例中，所述移动座和直线驱动装置之间通过拉压力传感器相连接。14.在本发明的一个实施例中，自动焊接打磨系统还包括集尘设备，所述集尘设备通过集尘吸嘴和所述壳体相连接，所述集尘吸嘴位于所述壳体外部。15.在本发明的一个实施例中，所述打磨头上连接有主轴，所述主轴外壁上设置有限位槽，所述快换轴上设置有限位凸块，所述限位凸块插接在所述限位槽中。16.在本发明的一个实施例中，所述快换轴具有第一容置孔，所述第一容置孔的内壁上设置有多个卡接槽，所述主轴上具有第二容置孔，所述第二容置孔的孔壁上设置有限位通孔，所述第二容置孔内放置有第一钢珠和多个第二钢珠，全部所述第二钢珠位于所述第一钢珠的上方，所述第一钢珠和所述限位通孔一一对应，所述第一钢珠可沿对应的限位通孔的轴线滑移，第一钢珠的直径大于所述第二钢珠的直径，所述第一钢珠和第二容置孔之间设置有弹簧。17.在本发明的一个实施例中，还包括打磨工具库，所述打磨工具库包括框架，所述框架上部连接有箱体，所述箱体和箱盖相铰接。18.在本发明的一个实施例中，所述箱体上连接有气缸，所述气缸包括缸体和可沿缸体伸缩的活塞杆，所述活塞杆和所述箱盖相连接。19.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：20.本发明所述的自动焊接打磨系统实现了焊接打磨一体化，可以自动进行焊接和打磨加工，大大提高了工件整体焊接和打磨效率，有效降低了劳动强度，缩短了加工时间，也节约了大量劳动力。附图说明21.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。22.图1是本发明的自动焊接打磨系统的结构示意图；23.图2是图1中转台的结构示意图；24.图3是图2中转台的剖视图；25.图4是图1中焊接机器人的结构示意图；26.图5是图1中打磨机器人的结构示意图；27.图6是图5中打磨装置的结构示意图；28.图7是图6中打磨装置去除集尘吸嘴后的结构示意图；29.图8是图7中打磨装置的内部结构示意图；30.图9是图8中s处的局部放大示意图；31.图10是图8中结构的俯视图；32.图11是图10中a-a处的剖视图；33.图12是图11中m处的局部放大图；34.图13是图11中n处的局部放大图；35.图14是打磨头的三维示意图；36.图15是快换轴和直线驱动装置的组装示意图；37.图16是快换轴和第二旋转电机的组装示意图；38.图17是滑动联轴器的结构示意图；39.图18是打磨工具库的结构示意图(打开状态)；40.图19是打磨工具库的结构示意图(关闭状态)41.说明书附图标记说明：42.1、围栏；2、出入口；3、安全光栅；4、转台；5、第一旋转电机；43.6、焊接机器人；61、第一机械臂；62、焊枪；63、第一激光视觉传感器；44.7、打磨机器人；71、第二机械臂；72、打磨装置；721、打磨头；7211、主轴；7212、限位槽；7213、第二容置孔；7214、限位通孔；7215、第一钢珠；7216、第二钢珠；7217、弹簧；722、壳体；723、滑动联轴器；7231、本体部；7232、轴孔；7233、滑移槽；7234、第一滚动轴承；7235、第二滚动轴承；7236、压块部；724、第二旋转电机；725、快换轴；7251、扁平端；7252、限位凸块；7253、第一容置孔；7254、卡接槽；726、移动座；7261、滑移板；7262、轴承座；7263、角接触球轴承；727、压盖；728、锁紧螺母；729、直线驱动装置；730、拉压力传感器；731、第二激光视觉传感器；45.8、集尘设备；81、集尘吸嘴；46.9、打磨工具库；91、框架；92、箱体；93、箱盖；94、气缸；941、缸体；942、活塞杆；47.10、配电柜；11、工控机柜；12、工件。具体实施方式48.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。49.参照图1所示，本实施例公开了一种自动焊接打磨系统，包括转台4、焊接机器人6和打磨机器人7；50.转台4用于放置工件12，如图2-图3所示，转台4由第一旋转电机5驱动旋转；51.如图4所示，焊接机器人6包括第一机械臂61，第一机械臂61上连接有焊枪62，焊枪62用于对工件12的焊缝进行焊接；52.如图5所示，打磨机器人7包括第二机械臂71，第二机械臂71上连接有打磨装置72，打磨装置72上可浮动地连接有打磨头721，打磨头721用于对工件12进行打磨处理；打磨时，只需驱动打磨头721旋转即可对工件12进行打磨；另外打磨头721的浮动设置，可以使得打磨头721可以根据工件12表面凸凹情况进行一定的浮动，利于保证打磨头721与工件12之间的作用力保持恒定，从而更好的保证打磨质量；53.其中，焊接机器人6和打磨机器人7均位于转台4的外部。54.上述结构通过设置焊接机器人6和打磨机器人7，可以自动实现焊接和打磨工序，提升了焊接和打磨效率；另外通过转台4的设置，可以实现工件12的旋转，使得工件12可以自动旋转至焊接和打磨工位，无需转运，使得焊接机器人6和打磨机器人7可以自动对焊缝的不同位置进行焊接或打磨，也大大提升了工件12整体加工效率，大大减少了整体焊接、打磨工序所需耗费的劳动力，缩短了加工时间。55.在其中一个实施方式中，如图6-图8所示，打磨装置72包括壳体722，打磨头721位于壳体722外部，壳体722内部设置有滑动联轴器723，如图10-图11所示，滑动联轴器723的一端和第二旋转电机724相连接，另一端形成有滑移槽7233，滑移槽7233内可滑移地连接有快换轴725，快换轴725和打磨头721相连接，快换轴725还通过轴承和移动座726相连接，使得快换轴725和移动座726之间可以发生相对转动，移动座726由直线驱动装置729进行直线移动，从而由直线驱动装置729带动移动座726和快换轴725一起移动，从而带动打磨头721做直线浮动。56.其中，快换轴725和移动座726之间的轴承采用滚动轴承。57.由第二旋转电机724带动滑动联轴器723和快换轴725一起转动，快换轴725会带动打磨头721一起转动而使得打磨头721实现打磨动作；另外，快换轴725可在滑移槽7233内做直线滑移，从而可以带动打磨头721做直线浮动调整，从而适用于不同工件12表面情况。58.打磨时，当打磨头721受到的压力大于设定值时时，直线驱动装置729动作，带动移动座726、快换轴725和打磨头721一起后退，直至打磨头721缩回一定距离后，打磨头721受到的压力等于设定值，此时直线驱动装置729停止动作。当打磨头721受到的压力小于设定值时时，直线驱动装置729动作，带动移动座726、快换轴725和打磨头721一起后前移，直至打磨头721前移一定距离后，打磨头721受到的压力等于设定值；通过上述过程，可以使得打磨过程中始终保持恒力打磨，从而保证打磨的效果，避免出现打磨遗漏，过度打磨磨伤工件等情况。59.打磨头721与工件12之间的作用力会对打磨质量产生较大的影响，过大的作用力会影响工件12的打磨质量，甚至会损坏打磨头721以及驱动机构；过小的作用力则不能保证打磨头721与工件12之间的充分接触，造成打磨质量不合格或打磨不彻底出现漏打现象。因此，为保证工件12的打磨质量，打磨头721以及驱动机构的安全运行，控制打磨头721与工件12之间的作用力保持恒定是十分重要的，通过上述打磨头721的浮动设计结构，可以有效保证打磨头721与工件12之间作用力的恒定。60.上述直线驱动装置729可以采用直线电机或eha作动器。61.其中，eha(electro-hydrostatic actuators，电液作动器)是将电机、泵、油箱、液压缸和控制阀组集成在一个装置里形成的一个标准的动力单元，液压缸则包括缸体941可沿缸体941伸缩的活塞杆942，eha作动器通过控制活塞杆942的伸缩来带动与执行器相连的移动座726进行运动。62.上述直线驱动装置729采用eha作动器，可以更好地实现移动座726位移的精确控制，从而实现打磨头721的精确浮动。63.由于打磨场所环境恶劣，灰尘、飞溅，铁屑难以避免，一旦这些杂质进入设备会影响轴承、导轨等原件的寿命、精度，摩擦力等，也会造成摩擦阻力的增加，力控不准确等后果，通过将设置壳体722，将滑动联轴器723，滑动联轴器723、第二旋转电机724和直线驱动装置729等设置与壳体722内部，可以有有效减免上述不良影响。64.进一步地，移动座726包括滑移板7261，滑移板7261上连接有轴承座7262，轴承座7262通过滚动轴承和快换轴725相连接，快换轴725上还连接有压盖727和锁紧螺母728，压盖727抵顶在轴承外圈上，锁紧螺母728抵顶在轴承内圈上。65.上述轴承座7262和快换轴725之间的滚动轴承可采用角接触球轴承7263，使快换轴725高速旋转时可以承受轴向力和径向力。66.可以理解地，快换轴725上可以设置螺纹段，锁紧螺母728与该螺纹段相旋合，以把快换轴725牢固的压紧在滚动轴承上，使得快换轴725能承受轴向的拉压力。67.具体地，安装时，一对角接触球轴承7263面对面的安装，载荷作用中心线处于轴承中线之内，以为轴承的拆卸提供便利。如图11-图12所示，角接触球轴承7263外圈一端顶紧在轴承座7262内孔里面，一端由压盖727压紧，两个角接触球轴承7263之间设置外圈隔套。角接触球轴承7263内圈一端顶在快换轴725台阶上面，另一端由锁紧螺母728压紧，两个角接触球轴承7263之间设置内圈隔套。68.在其中一个实施方式中，如图16-图17所示，滑动联轴器723包括本体部7231，本体部7231的一端形成有轴孔7232，轴孔7232通过键与第二旋转电机724的输出轴相连接，另一端连接有第一滚动轴承7234和第二滚动轴承7235，第一滚动轴承7234和第二滚动轴承7235之间形成滑移槽7233，快换轴725上设置有扁平端7251，扁平端7251可滑移地插接在滑移槽7233中，以通过扁平端7251的扁平状设计，来保证本体部7231和快换轴725之间的扭矩传递，使得本体部7231可以和快换轴725一起转动。69.工作时，第二旋转电机724带动滑动联轴器723旋转，从而带动快换轴725旋转，安装在快换轴725上面的打磨头721与快换轴725一起旋转，从而进行正常打磨工作。当打磨头721浮动时快换轴725与移动座726整体直线浮动，快换轴725在滑移槽7233中滑移，并与第一滚动轴承7234和第二滚动轴承7235之间产生滚动摩擦，从而大大降低了滑移摩擦力，可以提高传感器对打磨时反作用力的检测精确度，使打磨的质量更好更稳定；快换轴725尾端设计成扁平状，插入两滚动轴承之间，也可以有效降低快换轴725与第二旋转电机724之间的安装同轴度要求。70.具体的，上述第一滚动轴承7234和第二滚动轴承7235可以采用滚针轴承、深沟球轴承或角接触球轴承7263等。71.在其中一个实施方式中，本体部7231上可拆卸地连接有压块部7236，压块部7236和本体部7231之间形成轴孔7232。72.压块部7236和本体部7231上均设置有半圆孔，压块部7236和本体部7231上的半圆孔之间两个形成轴孔7232。73.压块部7236和本体部7231之间可以通过螺栓连接。74.在其中一个实施方式中，如图15所示，移动座726和直线驱动装置729之间通过拉压力传感器730相连接，以通过拉压力传感器730实时检测打磨头721受到的压力，以便于根据检测压力的情况及时控制。75.在其中一个实施方式中，自动焊接打磨系统还包括集尘设备8，集尘设备8具有吸尘管，吸尘管端部具有集尘吸嘴81，如图6所示，集尘吸嘴81和壳体722相连接，集尘吸嘴81位于壳体722外部，以便于及时吸走打磨产生的粉尘，减小粉尘扩散对周围环境的污染。进一步地，集尘吸嘴81靠近打磨头721设置。76.打磨工作中会产生大量的灰尘、烟雾，金属屑等，集尘设备8在打磨工作时产生吸力把绝大多数粉尘铁屑吸收，从而避免对人体和环境造成污染破坏。77.在其中一个实施方式中，如图9所示，如图13-图14所示，打磨头721上连接有主轴7211，主轴7211外壁上设置有限位槽7212，快换轴725上设置有限位凸块7252，限位凸块7252插接在限位槽7212中，以保证扭矩传递，使得快换轴725可以带动打磨头721一起转动。78.在其中一个实施方式中，快换轴725具有第一容置孔7253，第一容置孔7253的内壁上设置有多个卡接槽7254，主轴7211上具有第二容置孔7213，第二容置孔7213的孔壁上设置有限位通孔7214，限位通孔7214和卡接槽7254一一对应，第二容置孔7213内放置有第一钢珠7215和多个第二钢珠7216，全部第二钢珠7216位于第一钢珠7215的上方，第一钢珠7215和限位通孔7214一一对应，第一钢珠7215可沿对应的限位通孔7214的轴线滑移，第一钢珠7215的直径大于第二钢珠7216的直径，第一钢珠7215和第二容置孔7213之间设置有弹簧7217。由弹簧7217的弹力推动第一钢珠7215上移，从而使得第二钢珠7216从对应的限位通孔7214中向外滚动，直至第二钢珠7216露出限位通孔7214的部分卡接在对应的卡接槽7254中，从而给实现快换轴725和主轴7211的固定。79.通过上述结构可以实现打磨头721的快换；例如，设置有一个第一钢珠7215和三个第二钢珠7216，快换时，将打磨头721的主轴7211逐渐插入快换轴725的第一容置孔7253中，开始阶段，在第一容置孔7253的孔壁作用力下，第二钢珠7216始终位于第二容置孔7213中，弹簧7217处于压缩状态，随着插入深度的增加，限位通孔7214逐渐到达对应的卡接槽7254处，此时孔壁作用力减小，弹簧7217释放拉伸，从而推动第一钢珠7215上移，从而使得三个第二钢珠7216从对应的限位通孔7214中向外滚动，直卡接在对应的卡接槽7254中，从而使得快换轴725和主轴7211的锁紧，实现快换。80.在其中一个实施方式中，如图18-图19所示，自动焊接打磨系统还包括打磨工具库9，打磨工具库9包括框架91，框架91上部连接有箱体92，箱体92和箱盖93相铰接，以使得箱盖93可以翻转打开或闭合，从而使得箱体92呈打开或关闭状态。81.箱体92内部用于放置若干个打磨头721，根据使用场景不同打磨头721上面可以安装不同的打磨工具。箱体92内还可以设置传感器，检测打磨头721的有无，并根据机器人取出放入的记录判定打磨头721是否使用过，并提示更换打磨工具。82.为避免环境中粉尘影响打磨头721的更换以及打磨工具的使用效果，打磨头721放置在箱体92内部以隔绝粉尘，箱体92设置箱盖93，打磨工作进行时箱盖93处于闭合状态，可以更好地起到防尘作用。83.在其中一个实施方式中，箱体92上连接有气缸94，气缸94包括缸体941和可沿缸体941伸缩的活塞杆942，缸体941连接在箱体92内部，活塞杆942和箱盖93相连接。以通过活塞杆942的伸缩自动实现箱盖93的开启或关闭。84.当需要更换打磨头721时，机械手末端带着打磨装置72移动到打磨工具库9处，使得活塞杆942伸出而顶开箱盖93，再利用夹爪夹取箱体92内的打磨头721，使得打磨装置72的快换轴725和打磨头721对准，然后即可进行打磨头721的快换，将新的打磨头721锁紧在快换轴725上。85.在其中一个实施方式中，上述自动焊接打磨系统还包括围栏1，以围成一个加工区域，转台4、焊接机器人6、打磨机器人7均位于围栏1内部，围栏1上设置有出入口2，出入口2处设置有安全光栅3，以避免加工过程中人员进入而发生危险。86.配电柜10和工控机柜11可以设置在围栏1外部。87.在其中一个实施方式中，焊接机器人6的焊枪62上设置有第一激光视觉传感器63；焊枪62还与焊机相连接，以向焊枪62提供焊丝和电能。88.其中，第一激光视觉传感器63用于对工件上的焊缝进行寻找，以便于进行焊接作业；89.打磨机器人7的第二机械臂71上还连接有第二激光视觉传感器731，第二激光视觉传感器731用于寻找焊接后的工件上的焊缝，以便于进行打磨作业。90.上述自动焊接打磨系统工作时：将待焊工件12放置在转台4上面，转台4按逆时针方向旋转。焊接机器人6在第一激光视觉传感器63的指引下确定焊缝的位置，进行自动焊接。打磨机器人7在焊接机器人6后方，焊接速度较慢，当焊缝转到打磨机器人7位置时，工件12的温度已冷却，在第二激光视觉传感器731的指引下打磨头自动寻找焊缝并对焊缝进行打磨作业。对于单道焊接与多层多道焊接打磨方式不同，单道焊接后直接对焊缝进行打磨，直接打磨至设定效果即可；多层多道的焊接在每道焊接后要清除掉焊皮为下一道焊接做准备，这就需要打磨机器人7的打磨头721先自动安装钢丝刷进行焊皮清理，待焊接完成时再更换所需打磨头721进行打磨。91.上述系统焊接打磨同时进行，提高了工作效率的同时也减小了场地使用面积。上述自动焊接打磨系统不仅可用于圆筒形工件，对于方管件、异形件，法兰件、平板等均可使用。焊缝形式不局限于环形焊缝，一定条件下对于直焊缝，方形焊缝等也可适用，柔性较好适用性广。92.上述自动焊接打磨系统实现了焊接打磨一体化，大大提高了工件的整体焊接打磨效率，有效降低了劳动强度，缩短了加工时间。93.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。









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