本發明涉及焊接機器人技術領域，具體是一種自動焊接機器人的伺服送絲裝置。

背景技術：

隨著焊接機器人的廣泛應用，由于機器人送絲問題影響焊接質量的情況日益突出，亟需高精度、高可靠性的送絲方法。例如，有些焊接方法需要焊絲高速反復運動，采用傳統的推絲方法不能解決。

具有伺服送絲功能的機器人焊接系統主要包括焊接機器人和焊接設備兩部分。其中：焊接機器人由機器人本體和控制單元(硬件及軟件)組成；焊接設備主要包括焊接電源(包括其控制系統)、送絲機構、伺服焊槍總成等部分。現有伺服送絲裝置中的伺服送絲焊槍總成由前后兩部分組成，前面的伺服送絲電機安裝在伺服送絲焊槍本體部位，伺服控制器設定為速度控制模式，按照控制系統的指令以一定頻率送絲(也稱拉絲)，后面通過焊接線纜連接直線緩沖器裝置以及安裝在焊接電源機架上的送絲電機，該送絲電機一般采用直流印刷電機，由數字式焊接電源根據系統要求按照恒定送絲速度送絲(也稱推絲)。

在傳統焊接過程中，如果前面的伺服送絲電機與后面的印刷電機速度不一致，會導致焊絲干伸長(焊絲伸出槍嘴的長度)不斷改變，引起焊接電流的大小會不斷變化，導致熔深不一致，焊縫成型不均勻，對焊接效果影響很大。其次，由于焊接過程中焊絲會通電，出于相互關聯零部件正常運行和安全考慮，需要將焊絲與機器人本體以及送絲電機之間絕緣，需要設計該絕緣結構。最后，焊接現場一般灰塵較多，且送絲時焊絲與送絲套管以及送絲輪之間有摩擦，會使焊絲剝離出碎屑，影響電機和機器人的工作，從安全性可靠性出發，需要在焊絲與機器人本體以及伺服送絲電機之間設計防塵結構。同時在有效地準確傳遞焊絲的情況下，又要在有限的空間里達到絕緣和防塵的功能。需要在傳動結構設計上合理布局。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種伺服送絲裝置的焊槍總成，具有精確的傳動結構，能夠向伺服控制系統反饋焊絲的送絲速度，從而調整前后電機，保證焊絲運動的順暢以及穩定，而且具有絕緣效果好，防塵防屑的功能，還具有結構簡單，傳動方便的技術特點。

本發明采用的技術方案是：

自動焊接機器人的伺服送絲裝置，其特征在于：包括伺服送絲焊槍本體及通過導電線纜連接在其尾端的直線緩沖器；

所述伺服送絲焊槍本體包括焊槍殼體、安裝在焊槍殼體前側的槍嘴總成、通過天梁和拉絲底座安裝在焊槍殼體內部的伺服送絲電機及送絲輪以及安裝在焊槍殼體后側的底部法蘭；伺服送絲電機與拉絲底座之間、送絲輪與伺服送絲電機之間、天梁與底部法蘭之間、拉絲底座與法蘭前托之間、下罩殼與拉絲底座之間分別設有絕緣結構；

伺服送絲電機與絲輪定位套之間、絲輪定位套與送絲輪之間分別設有鍵槽連接結構，實現動力傳遞；送絲輪與送絲電機之間、天梁與底部法蘭之間以及送絲電機與拉絲底座之間分別設有防塵結構；

直線緩沖器安裝在自動焊接機器人的伺服送絲焊槍本體與送絲機之間，包括固定在機架上的直線緩沖器殼體、設置在直線緩沖器殼體內的送絲軟管以及與焊接電源控制系統連接的位移檢測組件；焊絲從直線緩沖器殼體的后端開口穿入，從直線緩沖器殼體的前端開口穿出，經過送絲輪后進入槍管組件，送絲軟管套設在焊絲上，送絲軟管的后端為固定端，送絲軟管的前端為自由端，焊絲移動時帶動自由端移動，位移檢測組件安裝在自由端一側，從而檢測自由端的移動量并通過數據接頭傳送給控制系統。

所述絕緣結構包括伺服送絲電機絕緣組件、伺服送絲焊槍本體絕緣組件以及天梁絕緣墊；

伺服送絲電機絕緣組件包括絲輪定位套以及電機絕緣蓋；絲輪定位套固定在送絲輪與電機軸之間，可以實現送絲輪與伺服送絲電機軸之間的絕緣；伺服送絲電機絕緣蓋設置在電機端面與焊槍的拉絲底座之間，實現伺服送絲電機與伺服焊槍拉絲底座之間的絕緣；伺服送絲電機絕緣蓋圍繞伺服送絲電機軸設有套管部，該套管部向上延伸到送絲輪的底部，實現伺服送絲電機軸與伺服焊槍拉絲底座之間絕緣；

伺服送絲焊槍本體絕緣組件包括底座底板；底座底板固定在拉絲底座和法蘭前托之間實現拉絲底座與法蘭前托的絕緣；下罩殼固定在底座底板上實現拉絲底座與下罩殼之間的絕緣；

天梁絕緣墊安裝在伺服送絲焊槍的天梁與底部法蘭之間，當底部法蘭與機器人本體連接后實現伺服送絲焊槍與機器人本體的絕緣。

所述絲輪定位套通過平鍵與電機軸配合，絲輪定位套上端的端蓋通過螺釘壓緊在電機軸的端部，送絲輪緊固在絲輪定位套的外壁；所述絲輪定位套上端的端蓋呈t型環狀，端蓋的外徑與送絲輪的外徑相適應，端蓋的內徑與螺釘的外徑相適應。

所述防塵結構，由電機防塵組件以及天梁蓋片組成；電機防塵組件包括送絲輪、絲輪定位套以及電機絕緣蓋；電機防塵蓋設置在電機端面與焊槍本體的拉絲底座之間且呈階梯狀，當電機安裝后，電機絕緣蓋被壓緊，實現電機的防塵，電機絕緣蓋的頂端與送絲輪的底端通過間隙配合且配合處呈階梯狀，實現電機軸的防塵，天梁蓋片安裝在焊槍本體的上罩殼與底部法蘭之間，實現焊槍本體與機器人本體的防塵。

所述送絲輪通過絲輪定位套的連接安裝在電機軸上，送絲輪的底面的外沿制有一圈向下的凸起，電機絕緣蓋圍繞電機軸設有套管部，該套管部向上延伸到送絲輪的底部，套管部頂端的內沿制有一圈向上的凸起，該圈凸起間隙配合在送絲輪的凸起內側。

所述位移檢測組件包括固定在自由端的光反射片以及固定在殼體內的激光位移傳感器，光反射片與發射面平行布置，激光位移傳感器的輸出端與焊接電源的控制系統連接。

所述送絲軟管的自由端通過直線軸承安裝在緩沖器殼體內，從而保持自由端直線滑移。

所述直線緩沖器殼體的前端開口固定安裝有導絲管，導絲管的軸線與直線軸承平行，送絲軟管的自由端伸入導絲管內；所述殼體的后端開口固定安裝有進絲接頭，送絲軟管的后端與進絲接頭對接并固定。

所述送絲軟管的自由端與固定端之間呈固定角度。

本發明的有益效果如下：

1、本發明提供的伺服送絲裝置的直線緩沖器為：焊絲在前、后兩個送絲電機之間提供了一個緩沖空間，削弱了兩個送絲系統對焊絲的沖擊力，通過檢測光反射片的位移量即可向控制系統反饋前后兩個送絲電機的速度差，通過這樣的方式就可以方便的監控焊絲前進過程是否順暢，而且控制系統根據反饋量來調整兩個送絲電機的速度；本發明將送絲與焊接過程控制直接地聯系起來，為薄板、厚板、以及各型材如：鋼材和鋁材等多種材料的低飛濺焊接打下良好基礎，并大大地提高了焊接速度；整體結構簡單，使用方便。

2、本發明提供的絕緣結構，能夠有效將焊絲(送絲輪)與電機絕緣，還能將伺服送絲焊槍本體與機器人本體之間實現絕緣，從而確保使用安全，并且結構簡單，安裝維護方便，絕緣效果好。

3、本發明提供的傳動結構，能夠有效地將絲輪定位套特有的雙鍵結構除具有上述的絕緣特征之外，還將伺服送絲電機的動力通過自身傳遞給送絲輪。從而保證了傳遞動力的準確性和連貫性，結構緊湊，安裝維護簡單，傳動效果好。

4、本發明提供的防塵結構，能夠有效阻擋碎屑與灰塵進入伺服送絲電機以及機器人本體，特別是階梯型的結構的防塵防碎屑效果優良，從而確保使用安全，提高伺服送絲電機壽命，并且結構簡單，安裝維護方便，防塵效果好；

附圖說明

圖1是本發明的主視結構示意圖。

圖2是絕緣結構的示意圖。

圖3是防塵結構的示意圖。

圖4是伺服送絲焊槍本體的立體結構示意圖。

圖5是伺服送絲焊槍本體的俯視結構示意圖。

圖6是圖5的a-a剖視圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于以下實施例。

伺服送絲方法目前使用的有角度編碼器反饋送絲和直線傳感送絲，本發明利用的是直線緩沖裝置，達到焊槍部分推拉絲機構和送絲機構兩者因焊絲移動同步解決方案。

如圖1～圖5所示，本發明所述的伺服送絲裝置，包括伺服送絲焊槍本體及通過導電線纜連接在其尾端的伺服送絲裝置的直線緩沖器。

所述伺服送絲焊槍本體包括安裝在伺服送絲焊槍前側的槍管組件34、防撞傳感裝置21，伺服送絲焊槍本體內部通過過渡接頭33、拉絲底座23、天梁16、法蘭前托15-1、底部法蘭15依次連接，再安裝到焊接機器人本體上。裝有送絲輪26的伺服送絲電機20則安裝在伺服送絲焊槍本體內部的拉絲底座23上，傳遞動力。天梁16位于法蘭前托15-1上側，天梁前端固定在拉絲底座23上，后端固定在伺服送絲焊槍本體后側的底部法蘭15上；由底部法蘭15與機器人本體連接。

伺服送絲電機20與拉絲底座23之間、送絲輪26與伺服送絲電機20之間、天梁16與底部法蘭15之間、拉絲底座23與法蘭前托15-1之間、下罩殼19與拉絲底座23之間分別設有絕緣結構。伺服送絲電機20與絲輪定位套17之間、絲輪定位套17與送絲輪26之間分別設有鍵連接結構，實現動力傳遞。送絲輪26與送絲電機20之間、天梁16與底部法蘭15之間以及伺服送絲電機20與拉絲底座23之間分別設有防塵結構。

伺服送絲裝置的直線緩沖器安裝在自動焊接機器人的伺服送絲焊槍本體與送絲機之間(即前、后送絲電機之間)，包括固定在機架上的直線緩沖器殼體1、設置在直線緩沖器殼體1內的送絲軟管7以及與焊接電源控制系統連接的位移檢測組件；焊絲11從直線緩沖器殼體1的后端開口穿入，從直線緩沖器殼體1的前端開口穿出，經過送絲輪26后進入槍管組件34，送絲軟管7套設在焊絲11上，送絲軟管7的后端為固定端8，送絲軟管7的前端為自由端4，焊絲11移動時帶動自由端4移動，位移檢測組件安裝在自由端4一側，從而檢測自由端4的移動量并通過數據接頭14傳送給控制系統。

所述位移檢測組件包括通過固定套5固定在自由端的光反射片13以及固定在直線緩沖器殼體1內的激光位移傳感器12，光反射片13與激光位移傳感器12發射面平行布置，激光位移傳感器12的輸出端與焊接電源控制系統連接。

所述送絲軟管的自由端通過直線軸承6安裝在直線緩沖器殼體1內，從而保持自由端4直線滑移。一般地，直線軸承6與激光位移傳感器12平行布置，并與送絲軟管7的軸線平行。

所述直線緩沖器殼體1的前端開口通過固定接頭2固定安裝有導絲管3，導絲管3的軸線與直線軸承平行，送絲軟管7的自由端伸入導絲管3內，并且自由端與導絲管同軸布置。

所述直線緩沖器殼體1的后端開口通過固定接頭10固定安裝有進絲接頭9，送絲軟管7的后端與進絲接頭9對接并固定。所述送絲軟管的自由端與固定端之間呈固定角度(例如100～120度夾角)，使得焊絲具有一個弧度，可以發生彎曲變形，并且在導絲管軸線方向上移動時受力最小。從而在前、后兩個送絲電機之間提供了一個緩沖空間，削弱了兩個送絲系統對焊絲11的沖擊力，而且也可以利用焊絲11對送絲軟管7的壓力使得送絲軟管7的自由端發生位移，便于檢測。

所述絕緣結構，主要由伺服送絲電機絕緣組件、伺服送絲焊槍本體絕緣組件以及采用玻纖增強尼龍制作的天梁絕緣墊22組成。

伺服送絲電機絕緣組件包括采用聚甲醛制作的絲輪定位套17以及電機絕緣蓋28。絲輪定位套17固定在送絲輪26與電機軸25之間，可以實現送絲輪26與伺服送絲電機軸25之間的絕緣。伺服送絲電機絕緣蓋28設置在伺服送絲電機端面與伺服送絲焊槍的拉絲底座23之間，實現伺服送絲電機20與伺服送絲焊槍本體的拉絲底座23之間的絕緣。伺服送絲電機絕緣蓋28圍繞伺服送絲電機軸25設有套管部28-1，該套管部28-1向上延伸到送絲輪26的底部，實現伺服送絲電機軸25與伺服送絲焊槍本體的拉絲底座23之間絕緣。

伺服送絲焊槍本體絕緣組件包括采用玻纖增強尼龍制作的底座底板18-1組成。底座底板18-1固定在拉絲底座23和法蘭前托15-1之間實現拉絲底座23與法蘭前托15-1之間的絕緣；下罩殼19固定在底座底板18-1上實現拉絲底座23與下罩殼19之間的絕緣；

天梁絕緣墊22安裝在伺服送絲焊槍本體的天梁16與底部法蘭15之間，當底部法蘭15與機器人本體連接后實現伺服送絲焊槍本體與機器人本體的絕緣。

為了確保送絲輪26隨伺服送絲電機軸25轉動，所述絲輪定位套17通過其上的平鍵與伺服送絲電機軸25配合，絲輪定位套17上端的端蓋通過螺釘24壓緊在伺服送絲電機軸25的端部，送絲輪26緊固在絲輪定位套17的外壁。所述絲輪定位套17特有的雙鍵結構滿足了上述的絕緣特征之外，還將伺服送絲電機的動力通過自身傳遞給送絲輪26。所述絲輪定位套17上端的端蓋呈t型環狀，端蓋的外徑與送絲輪26的外徑相適應，端蓋的內徑與螺釘的外徑相適應。

所述防塵結構，由伺服送絲電機防塵組件以及天梁蓋片31組成。伺服送絲電機防塵組件包括送絲輪26、絲輪定位套17以及電機絕緣(防塵)蓋28；電機絕緣蓋28設置在電機端面與焊槍本體的拉絲底座23之間且呈階梯狀，當電機20安裝后，電機絕緣蓋28被壓緊，實現電機的防塵，電機絕緣蓋28的頂端與送絲輪26的底端通過間隙配合且配合處呈階梯狀，并通過絲輪定位套17的配合；實現電機軸25的防塵，天梁蓋片31安裝在焊槍本體的上罩殼18與底部法蘭15之間(一般呈半圓形，位于天梁16的外側并固定在底部法蘭15上)，實現焊槍本體與機器人本體的防塵。

所述送絲輪26通過絲輪定位套17的配合安裝在電機軸25上，送絲輪26的底面的外沿制有一圈向下的凸起26-1，電機絕緣蓋28圍繞電機軸25設有套管部28-1，該套管部向上延伸到送絲輪26的底部，套管部28-1頂端的內沿制有一圈向上的凸起28-2，該圈凸起間隙配合在送絲輪26的凸起內側，從而在配合處形成一個交錯的階梯面(迷宮式的結構)，既不妨礙送絲輪26的旋轉，又可以有效阻止灰塵的進入。

伺服送絲電機20及電機軸25與伺服送絲焊槍本體的拉絲底座23(固定著電機)之間可以通過伺服電機絕緣蓋28之間隔離絕緣及防塵，送絲輪26(與焊絲接觸，具有大電流、低電壓)與電機軸25之間通過絲輪定位套17隔離絕緣及防塵，伺服送絲焊槍本體的天梁16(固定著拉絲底座23)與底部法蘭15之間通過天梁絕緣墊22隔離絕緣；伺服送絲焊槍本體的拉絲底座23和法蘭前托15-1之間通過底座底板18-1實現隔離絕緣；伺服送絲焊槍本體的拉絲底座23和下罩殼19之間通過底座底板18-1實現隔離絕緣；

伺服送絲焊槍本體各接觸面之間的絕緣及防塵結構與現有技術類似，例如，接頭安裝板30(安裝電機的電源接頭)采用玻纖增強尼龍制作，可以承托法蘭前托15-1并實現下罩殼19與法蘭前托15-1的絕緣及防塵，法蘭前托15-1用于承托底座底板18-1，法蘭前托15-1與拉絲底座23之間設有底座底板18-1實現絕緣及防塵，法蘭前托15-1上用于固定拉絲底座23的螺栓套設有前托隔套29，實現絕緣及防塵，等等，在此不做詳細介紹。

本發明中，伺服送絲裝置的直線緩沖器的工作原理是：

焊接過程中，前面的伺服送絲電機按照控制系統的指令以70次/秒的頻率向前和向后送絲；后面的送絲電機由數字式焊接電源根據系統要求按照恒定送絲速度向前送絲，兩個送絲系統都實現了數字化控制。激光位移傳感器固定在直線緩沖器殼體內，光反射片固定在送絲軟管上，激光位移傳感器固定在光反射片后面，光反射片和激光位移傳感器發射面之間保持固定的距離，且光反射片和激光位移傳感器發射面要保持平行。

激光位移傳感器所發出的激光照射在光反射片上并反射回來，通過激光束的發射和接收來測量激光位移傳感器與光反射片之間的距離，若所測距離超出控制系統中預先設定的距離，激光位移傳感器將給出模擬量信號到控制系統。

在焊接過程中，當前、后兩個送絲電機送絲速度相等時，安裝在送絲軟管上的光反射片不會動作(此時為正常焊接)。當前面送絲電機的送絲速度相對于后面的送絲電機過快時(也叫沖絲或短路，短路過程是：焊絲端部熔化成熔滴，熔滴與熔池形成短路，焊絲爆斷時伴有大的電流和飛濺并產生大量的熱量)，此時送絲軟管的自由端將被焊絲向前拉動，光反射片將向前移動，激光位移傳感器與光反射片之間的距離加大，此時激光位移傳感器將模擬信號傳給控制系統，控制系統接到指令后，將輸出的電壓、電流控制在接近零，并反饋給前面的伺服送絲電機，要求其停止前進送絲并作出回抽焊絲動作，電弧自身輸入的熱量過程很短時就使焊絲與熔滴快速分離。

在全數字化閉環回路的控制下，這種過渡方式完全區別于傳統的熔滴過渡方式。在傳統焊接過程中，當焊絲干伸長改變時，焊接電流的大小會不斷變化。而有了伺服送絲裝置的直線緩沖器，焊絲干伸長改變時僅僅改變送絲速度，不會導致電流的變化，從而實現了一致熔深，加上弧長高度地穩定性，能達到非常均勻焊縫外觀成型。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容中直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。