本發(fā)明屬于機械教學領(lǐng)域，尤其是一種用于教學的焊接模擬工作站。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)機器人在各行業(yè)的自動化集成應(yīng)用逐漸普及，機器人焊接在工業(yè)機器人應(yīng)用中難度很大，對使用者的專業(yè)素養(yǎng)要求很高，而實際的焊接現(xiàn)場惡劣、弧光、輻射、噪音高、空氣污染嚴重、能耗大，焊接選用的工件難加工且難以循環(huán)利用，開發(fā)焊接實訓平臺難度較大。

現(xiàn)有技術(shù)中雖然已經(jīng)出現(xiàn)了教學模擬工業(yè)機器人，例如專利申請?zhí)?01610919601.1、申請名稱《一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺》的發(fā)明專利中公開了一種模塊化六軸機器人綜合實訓臺，包括六軸機器人、模塊安裝板、實訓功能模塊和電氣元件主板模塊，模塊安裝板為同心的環(huán)狀扇形面結(jié)構(gòu)；實訓功能模塊具有獨立模塊化設(shè)計的多個，各實訓功能模塊均能夠拆卸的固定在模塊安裝板上，模塊安裝板固定在五個同心環(huán)狀扇形面結(jié)構(gòu)的模塊安裝板上的所述實訓功能模塊能夠最大幅度覆蓋六軸機器人±165°的行程范圍。

但是這種機器人只能模擬簡單的拿、取等動作，對難度較大的焊接動作無法模擬。

為此，有必要設(shè)計一種新型的焊接模擬工作站，能夠用于幫助學生學習如何用工業(yè)機器人進行焊接操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種用于教學的焊接模擬工作站，用來克服現(xiàn)有機器人焊接教學難度大的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種用于教學的焊接模擬工作站，包括設(shè)置在工作臺上的多軸機器人模塊、模擬面板、變位機模塊和物料模塊，其中所述模擬面板、所述變位機模塊和所述物料模塊均處在所述多軸機器人模塊能夠觸及的范圍內(nèi)。物料模塊用來盛放料棒或折彎件；多軸機器人模塊用來模擬機械手進行焊接，變位機與多軸機器人模塊配合進行焊接；模擬畫板用來提供多軸機器人學習的模版。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述多軸機器人模塊包括多軸機器人、滑臺汽缸、真空吸盤和畫筆；其中所述滑臺汽缸設(shè)置在所述多軸機器人的末端且通過法蘭與所述多軸機器人相連；所述滑臺汽缸包括平行設(shè)置的第一滑臺汽缸和第二滑臺汽缸，所述畫筆與所述第一滑臺汽缸相連并在所述第一滑臺氣缸的帶動下進行往返運動；所述真空吸盤與所述第二滑臺汽缸相連并在所述第二滑臺氣缸的帶動下進行往返運動。畫筆用來在工件上畫出線條模擬焊槍在工件上的焊縫；真空吸盤可將焊接模擬工件包括棒料和折彎件在物料單元和變位機之間搬運。通過機器人和氣缸協(xié)同控制畫筆和吸盤的方向位置。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述物料模塊設(shè)有至少一個棒料和\或至少一個折彎件。吸盤根據(jù)需要從物料模塊拿取棒料或是折彎件給變位機模塊。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述模擬面板上設(shè)有波紋、圓弧、五角、三角中的一種或幾種或幾種的組合。模擬面板用來模擬焊接軌跡，用于焊接軌跡示教。模擬面板上面的圖形相當于焊接的軌跡，用這個面板來模擬需要焊接的軌跡。使用步驟如下：1.在模擬面板上選取一種或幾種圖形；2.由操作人員先進行機器人的坐標設(shè)定和校準；3.操作人員采用離線編程或者在線示教的方式，引導機器人依照選定圖形的邊緣進行模擬走軌跡和姿態(tài)控制；4.機器人采用自動模式，驗證第3步驟動作的正確性。模擬面板可以單獨使用，也可以和變位機同時使用模擬面板安裝在變位機上，加上變位機后，可以進行更加復雜和豐富的焊接軌跡模擬動作。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述變位機模塊設(shè)有型材支架、動力部、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸和氣動手指；所述變位機模塊通過所述型材支架與所述工作臺相連；所述動力部與所述旋轉(zhuǎn)軸之間通過聯(lián)軸器相連；所述旋轉(zhuǎn)軸的一端與所述聯(lián)軸器相連、另一端與所述氣動手指相連。變位機模塊主要控制物料進行旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述氣動手指上設(shè)有v型夾爪和頂塊，所述料棒通過所述v型夾爪與所述氣動手指相連；所述折彎件通過所述頂塊與所述氣動手指相連。v型夾爪和頂塊都設(shè)置在氣動手指連接處，v型夾爪設(shè)置靠外，頂塊設(shè)置靠內(nèi)；這樣根據(jù)部件深度的不同可以夾取不同的部件。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述型材支架上設(shè)有第一軸承安裝板和第二軸承安裝板，所述第一軸承安裝板內(nèi)設(shè)有第一軸承，所述第二軸承安裝板內(nèi)設(shè)有第二軸承；所述旋轉(zhuǎn)軸貫穿所述第一軸承和所述第二軸承。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有光電感應(yīng)盤，所述光電感應(yīng)盤套在所述旋轉(zhuǎn)軸外。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：還設(shè)有光電開關(guān)，所述光電開關(guān)設(shè)置在所述第一軸承安裝板上并與所述光電感應(yīng)盤相連。在光電感應(yīng)盤上有標記，當旋轉(zhuǎn)到一定角度時，光電開關(guān)會感應(yīng)到這個標記的位置，然后通過一定的計算，換算成料棒或折彎件當前的旋轉(zhuǎn)角度，從而確定料棒和折彎件當前的位置信息。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述動力部為步進電機。動力部可以用其他電機，但是用步進電機最好，綜合性價比最佳。

本發(fā)明的有益效果是：本方案提供的用于教學的焊接模擬工作站用畫筆模擬機器人焊槍，結(jié)合機器人和變位機的運動模擬多種焊縫路徑，提高學員對機器人在焊接應(yīng)用中的了解，滿足機器人焊接的模擬教學任務(wù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的模擬面板示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的六軸機器人示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的變位機連接料棒時候的示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的變位機連接料棒時候的示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的變位機連接折彎件時候的示意圖。

附圖標記：a.六軸機器人平臺；b.焊接路徑模擬面板；c.變位機模塊；d.物料單元；1.六軸機器人；2.滑臺氣缸；3.真空吸盤；4.畫筆模擬焊槍；5.步進電機；6.聯(lián)軸器；7.第一軸承安裝版8.光電感應(yīng)盤；9.傳動軸；10.第二軸承安裝版；11.光電開關(guān)；12.氣動手指；13.v形夾爪；14.棒料；15.頂塊；16.折彎件。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種用于教學的焊接模擬工作站。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

圖1是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的示意圖。如圖1，該工作站包括六軸工業(yè)機器人平臺a、焊接路徑模擬面板b、變位機模塊c和物料單元d。

圖3是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的六軸機器人示意圖。從圖中可見六軸工業(yè)機器人平臺包括六軸機器人1、滑臺氣缸2、真空吸盤3和畫筆4，真空吸盤3和畫筆4都安裝在機器人1末端法蘭的兩端滑臺氣缸2上，可通過滑臺氣缸2的上下運動分別控制畫筆4和真空吸盤3接觸工件，機器人1帶動畫筆4在工件上畫路徑模擬焊槍在工件上的焊縫，真空吸盤3可將焊接模擬工件包括棒料14和折彎件16在物料單元d和變位機c之間搬運，切換模擬焊接工件，六軸機器人1安裝在機器人底座上，焊接路徑模擬面板b、變位機模塊c和物料單元d都安裝在工作站平臺上，機器人底座與工作站底座的分離，增加了機器人的柔性應(yīng)用。

圖2是本發(fā)明實施例提供的用于教學的焊接模擬工作站的模擬面板示意圖。如圖，焊接路徑模擬面板b上有波紋、圓弧、三角形和復雜標志等復雜圖形，通過機器人試教模擬直線焊縫、圓弧焊和多路徑焊接，通過離線仿真機器人帶動畫筆走出復雜路徑。模擬面板用來模擬焊接軌跡，用于焊接軌跡示教。模擬面板上面的圖形相當于焊接的軌跡，用這個面板來模擬需要焊接的軌跡。使用步驟如下：1.在模擬面板上選取一種或幾種圖形；2.由操作人員先進行機器人的坐標設(shè)定和校準；3.操作人員采用離線編程或者在線示教的方式，引導機器人依照選定圖形的邊緣進行模擬走軌跡和姿態(tài)控制；4.機器人采用自動模式，驗證第3步驟動作的正確性。模擬面板可以單獨使用，也可以和變位機同時使用模擬面板安裝在變位機上，加上變位機后，可以進行更加復雜和豐富的焊接軌跡模擬動作。

圖4-6是變位機模塊的示意圖。設(shè)計變位機模塊c通過型材支架安裝在工作站平臺上，放置在機器人運動區(qū)域內(nèi)，采用步進電機5通過聯(lián)軸器6帶動旋轉(zhuǎn)軸9和氣動手指12旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸9用兩個軸承支撐，兩個軸承分別安裝在第一軸承安裝板7和第二軸承安裝板10之中，氣動手指夾頭裝有v型夾爪13和頂塊15，可夾持棒料14和折彎件16，氣動手指12夾持棒料14旋轉(zhuǎn)時畫筆模擬焊槍4沿棒料14母線方向做勻速運動，可模擬出螺旋線焊縫如圖4圖5所示，該螺旋線為機器人1與變位機c協(xié)調(diào)運動所生成的復雜路徑。圖4和圖5分別顯示了變位機的不同角度。從圖中可以看出，v型夾爪和頂塊都設(shè)置在氣動手指連接處，v型夾爪設(shè)置靠外，頂塊設(shè)置靠內(nèi)；這樣根據(jù)部件深度的不同可以夾取不同的部件。

圖6中，氣動手指12夾持折彎件16，可將折彎件360°翻轉(zhuǎn)變換焊接位置，模擬工程應(yīng)用中常見的同一個工件不同面的焊接。

此外，該旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)計有光電開關(guān)11和光電感應(yīng)盤8，通過plc獲取光電開關(guān)11的信號控制旋轉(zhuǎn)軸9的原點定位；在光電感應(yīng)盤上有標記，當旋轉(zhuǎn)到一定角度時，光電開關(guān)會感應(yīng)到這個標記的位置，然后通過一定的計算，換算成料棒或折彎件當前的旋轉(zhuǎn)角度，從而確定料棒和折彎件當前的位置信息。

本方案提供的用于教學的焊接模擬工作站用畫筆模擬機器人焊槍，結(jié)合機器人和變位機的運動模擬多種焊縫路徑，提高學員對機器人在焊接應(yīng)用中的了解，滿足機器人焊接的模擬教學任務(wù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。