一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具论文和设计-刘鑫

全文摘要

本实用新型涉及机器人搅拌摩擦焊接领域，特别是涉及一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，包括夹持柄、微型压力传感器、激光发生器、可调式压力测量头和压力数字显示器，所述所述夹持柄与微型压力传感器之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器与激光发生器之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器连接压力数字显示器；所述可调式压力测量头安装在激光发生器的下端，可调式压力测量头电连接微型压力传感器，所述可调式压力测量头的测量端与激光发生器接触。本实用新型针对机器人搅拌摩擦焊时需要进行的建系工作，提供了一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具。

主设计要求

1.一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，包括夹持柄(1)、微型压力传感器(2)、激光发生器(3)、可调式压力测量头(4)和压力数字显示器(6)，其特征在于：所述夹持柄(1)与微型压力传感器(2)之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器(2)与激光发生器(3)之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器(2)电连接压力数字显示器(6)；所述可调式压力测量头(4)安装在激光发生器(3)的下端，可调式压力测量头(4)电连接微型压力传感器(2)，所述可调式压力测量头(4)的测量端与激光发生器(3)接触。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，其特征在于：所述微型压力传感器(2)采用NMB-CMM1传感器。

3.根据权利要求1所述的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，其特征在于：所述压力数字显示器(6)采用LH-PTA测力显示仪表。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人搅拌摩擦焊接领域，特别是涉及一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具。

背景技术

机器人在使用过程中，可以针对不同产品建立不同基坐标工件坐标系，因此对于工件位置摆放的适应性大大提高。在机器人搅拌摩擦焊接开始之前，通常采用三点法针对不同产品建立基坐标，以实现焊接编程。具体过程为：1.确定坐标原点。操作人员使用移动键使搅拌针中心与设定原点重合，调整Z向使搅拌针端部与工件表面贴合；2.定义坐标方向。在这个过程中，需要移动搅拌针中心与基坐标X轴正向上的一点重合，同时Z向使搅拌针端部与工件表面贴合；之后将搅拌针移至XY平面上一个带有正Y值点，Z向使搅拌针端部与工件表面贴合。

可以看出，目前的建系方法主要有一下缺点：

1目前建系过程中，靠人工进行肉眼判断，无法准确确定搅拌针的位置，因此建立的基坐标系精度无法保证；

2建系过程中，采集的三个点位Z向均需要搅拌针端部与工件表面紧贴，操作人员无法进行定量判断，只能凭借经验判断，影响后续编程的准确性；

3在有工装以及工件本身结构限制时，建系的点难以进行快速观察，操作负担非常大，同时效率较低；

4坐标系建立的不准确一方面会增加后续焊接过程中的调试工作量，另一方面会对焊接稳定性产生影响，影响焊缝质量。

由于机器人搅拌摩擦焊目前应用较少，因此没有专门针对于机器人搅拌摩擦焊的建系工具。但有针对于龙门设备的对刀相关专利。名称为“搅拌摩擦焊设备激光对刀方法”，专利号为CN105195889A；其主要包括以下步骤：在主轴的刀柄上安装一个搅拌针；在焊缝中心线上取一点标记为标定点，然后通过手持单元驱动移动机构，使搅拌针端部紧贴工件表面的标定处；使用手持单元驱动Z轴抬起预定距离，再驱动X轴移动一个前置距离，使得激光器发出的激光束通过标定点，然后驱动Z轴降落预定距离；通过激光束扫描将标定点显示在显示装置上，通过调节板移动激光器使显示器上的坐标中心点与显示在显示装置上的标定点重合；将刀柄上搅拌针更换成搅拌头，通过移动机构调整搅拌头和搅拌针Z轴上的长度差值，使搅拌头端部紧贴焊缝表面，此时搅拌头位置为起始位置；以起始位置为参考点，通过软件程序进行自动对刀。但是该专利存在以下缺点：

1现有技术中，标定点的抓取依然采用搅拌针来进行，只是改为头部尖而细，虽然可以提高对刀精度，但观察依然不方便；

2Z向位置的确定仍然是依靠搅拌针端部与工件表面紧贴的方式进行，在尖而细的搅拌针设计中，精度会更加低；同时在机器人搅拌摩擦焊中，需要采集三点，误差会加倍放大；

3对刀过程中，需要用到专用搅拌针、激光系统、搅拌头，并且需要来回更换，操作复杂，效率较低；

4该方法适用于龙门设备确定一个起始点，对于机器人建系过程中的三点法不适用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，针对机器人搅拌摩擦焊时需要进行的建系工作，提供了一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，包括夹持柄、微型压力传感器、激光发生器、可调式压力测量头和压力数字显示器，所述所述夹持柄与微型压力传感器之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器与激光发生器之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器连接压力数字显示器；所述可调式压力测量头安装在激光发生器的下端，可调式压力测量头电连接微型压力传感器，所述可调式压力测量头的测量端与激光发生器接触。

所述微型压力传感器采用NMB-CMM1传感器。

所述激光发生器采用普通激光定位器。

所述压力数字显示器采用LH-PTA测力显示仪表。

本实用新型的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具进行快速建系的方法，包括以下步骤：

1调整可调式压力测量头长度D1，使夹持柄端部到可调式压力测量头端部长度D2与焊接所用搅拌头夹持端部到搅拌针端部长度D4相等；

2在搅拌摩擦焊机器人主轴的刀柄上通过夹持柄安装本实用新型的整体；

3使用移动键移动机器人，使本实用新型内部激光发生器发出的激光光束与所需建立坐标系的原点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头与焊接工件接触，并且压力数字显示器达到额定数值，测量该点坐标，即为所建立基坐标系的原点；

4使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建立基坐标系X轴正向，使激光发生器发出的激光光束与所建立基坐标系X轴正向上的标定点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头与焊接工件接触，并且压力数字显示器达到额定数值；

5使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建基坐标系第一象限空间内，在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头与焊接工件接触，并且压力数字显示器达到额定数值。

本实用新型的有益效果为：本实用新型针对机器人搅拌摩擦焊时需要进行的建系工作，提供了一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具。

本实用新型的优点在于：

1.坐标系参考点的标定通过激光发生器发出的光束确定，位置精确度大大提高，并且不受工件结构限制；

2.坐标系参考点Z向位置通过微型压力传感器确定，可量化，不受人为因素影响，精确度提高；

3.建系过程可视化程度高，流程可标准化，效率提高；

4.可调式压力测量头为可调节的压力测量头，能够适应不同长度搅拌头的建系需求。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的剖视结构示意图。

图中：夹持柄1；微型压力传感器2；激光发生器3；可调式压力测量头4；激光光束5；压力数字显示器6。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本实用新型作进一步详细说明。

具体实施方式一：

如图1-2所示，一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，包括夹持柄1、微型压力传感器2、激光发生器3、可调式压力测量头4和压力数字显示器6，所述所述夹持柄1与微型压力传感器2之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器2与激光发生器3之间通过螺栓连接；所述微型压力传感器2连接压力数字显示器6；所述可调式压力测量头4安装在激光发生器3的下端，可调式压力测量头4电连接微型压力传感器2，所述可调式压力测量头4的测量端与激光发生器3接触。本实用新型的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，在使用时，本实用新型的整体通过激光发生器3发出的激光光束5来确定坐标系标定点的位置，通过可调式压力测量头4和微型压力传感器2来确定坐标系标定点的Z向位置；其内部可调式压力测量头4的长度可以进行调节，微型压力传感器2的可调式压力测量头4与激光发生器3紧密接触，安装时使微型压力传感器2有预紧力，再将压力数字显示器6调零；所述激光光束5焦点距离D3大于可调式压力测量头4的最大长度。

具体实施方式二：

如图1-2所示，所述微型压力传感器2采用NMB-CMM1传感器。

具体实施方式三：

如图1-2所示，所述压力数字显示器6采用LH-PTA测力显示仪表。

具体实施方式四：

如图1-2所示，本实用新型的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具进行快速建系的方法，包括以下步骤：

1.调整可调式压力测量头4长度D1，使夹持柄1端部到可调式压力测量头4端部长度D2与焊接所用搅拌头夹持端部到搅拌针端部长度D4相等；

2.在搅拌摩擦焊机器人主轴的刀柄上通过夹持柄1安装本实用新型的整体；

3.使用移动键移动机器人，使本实用新型内部激光发生器3发出的激光光束5与所需建立坐标系的原点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值，测量该点坐标，即为所建立基坐标系的原点；

4.使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建立基坐标系X轴正向，使激光发生器3发出的激光光束与所建立基坐标系X轴正向上的标定点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值；

5.使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建基坐标系第一象限空间内，在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值。

本实用新型的工作原理为：本实用新型的一种适用于机器人搅拌摩擦焊的快速建系工具，在使用时，本实用新型的整体通过激光发生器3发出的激光光束5来确定坐标系标定点的位置，通过可调式压力测量头4和微型压力传感器2来确定坐标系标定点的Z向位置；其内部可调式压力测量头4的长度可以进行调节，微型压力传感器2的可调式压力测量头4与激光发生器3紧密接触，安装时使微型压力传感器2有预紧力，再将压力数字显示器6调零；所述激光光束5焦点距离D3大于可调式压力测量头4的最大长度；本实用新型进行快速建系时，调整可调式压力测量头4长度D1，使夹持柄1端部到可调式压力测量头4端部长度D2与焊接所用搅拌头夹持端部到搅拌针端部长度D4相等；在搅拌摩擦焊机器人主轴的刀柄上通过夹持柄1安装本实用新型的整体；使用移动键移动机器人，使本实用新型内部激光发生器3发出的激光光束5与所需建立坐标系的原点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值，测量该点坐标，即为所建立基坐标系的原点；使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建立基坐标系X轴正向，使激光发生器3发出的激光光束与所建立基坐标系X轴正向上的标定点重合，再在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值；使用移动键移动机器人在Z向抬起一定距离，再移动机器人至所建基坐标系第一象限空间内，在Z向竖直移动机器人，直到可调式压力测量头4与焊接工件接触，并且压力数字显示器6达到额定数值。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

设计图

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