一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元

摘要

本发明提供一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，包括：支架盘以及分别安装在所述支架盘上的快换盘、升降切换伺服机构和焊接单元；所述升降切换伺服机构包括焊接单元承载盘、传动升降丝杆以及焊接切换拨片，所述焊接单元承载盘转动安装在所述支架盘上，所述焊接单元承载盘的外圆周面上设置有与所述焊接切换拨片对应的切换切口；所述焊接单元一端设置有多个与所述焊接单元承载盘配合的第二导向滚轮组，所述第二导向滚轮组形成第二滚槽。本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元通过焊接切换拨片的旋转和上下移动，带动整个焊接单元进行焊接，无需停机或者复位进行焊头的更换，提高了整体的焊接效率。

权利要求

1.一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，其特征在于，包括：支架盘（1）以及分别安装在所述支架盘（1）上的快换盘（2）、升降切换伺服机构（3）和焊接单元（4），所述焊接单元（4）可滑动地安装在所述支架盘（1）上；所述升降切换伺服机构（3）包括焊接单元承载盘（6）、传动升降丝杆（7）以及焊接切换拨片（8），所述焊接切换拨片（8）固定在所述传动升降丝杆（7）上的丝杆座（9）上,所述焊接单元承载盘（6）转动安装在所述支架盘（1）上；所述焊接单元承载盘（6）的外圆周面上设置有与所述焊接切换拨片（8）对应的切换切口（10）；所述焊接单元（4）一端设置有多个与所述焊接单元承载盘（6）配合的第二导向滚轮组（11）；

所述支架盘（1）上安装有多个与所述焊接单元承载盘（6）配合的第一导向滚轮组（5）;

所述焊接单元承载盘（6）的外圆周面上设置有环形的第一定位凸缘（12）和第二定位凸缘（13），所述切换切口（10）设置在所述第二定位凸缘（13）上；

所述第一导向滚轮组（5）包括两个上下对称布置的第一导向滚轮（16），所述第一导向滚轮（16）之间形成与所述第一定位凸缘（12）配合的第一滚槽（14）；所述第二导向滚轮组（11）包括两个上下对称布置的第二导向滚轮（17），所述第二导向滚轮（17）之间形成与所述第二定位凸缘（13）配合的第二滚槽（15）；

所述升降切换伺服机构（3）还包括旋转伺服电机（18）、与所述旋转伺服电机（18）连接的旋转驱动带轮（19）以及升降伺服电机（20），所述升降伺服电机（20）通过带轮传动机构连接所述传动升降丝杆（7）；所述旋转驱动带轮（19）固定在所述焊接单元承载盘（6）上；所述焊接切换拨片（8）与所述切换切口（10）配合时，所述旋转伺服电机（18）带动所述焊接切换拨片（8）旋转使其置于对应的所述第二滚槽（15）内，所述升降伺服电机（20）通过所述传动升降丝杆（7）带动所述焊接单元（4）向下移动；

所述旋转伺服电机（18）与所述旋转驱动带轮（19）之间连接有驱动皮带（21）；所述焊接单元（4）竖向滑动套装在所述支架盘（1）的焊接导向轴（22）上；所述传动升降丝杆（7）的两侧安装有与所述丝杆座（9）配合的拨片升降导向轴（23），所述拨片升降导向轴（23）和所述传动升降丝杆（7）承载安装在所述支架盘（1）底部；

所述带轮传动机构包括与所述连接的第一带轮（33）以及与所述升降伺服电机（20）连接的第二带轮（34）；所述拨片升降导向轴（23）和所述传动升降丝杆（7）安装在承载定位块（35）上，所述承载定位块（35）安装在所述支架盘（1）底部。

2.如权利要求1所述的自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，其特征在于，所述焊接单元（4）包括焊接支架（24）、安装在所述焊接支架（24）底部的浮动芯棒（25）以及设置在所述浮动芯棒（25）两侧的超声波子母焊头（26）；所述浮动芯棒（25）通过弹性件（27）与所述焊接支架（24）底部的芯棒底座连接；所述浮动芯棒（25）上套装有焊接工件（28）。

3.如权利要求2所述的自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，其特征在于，所述第二导向滚轮组（11）安装在所述焊接支架（24）上；所述超声波子母焊头（26）依次连接有锁紧单元（29）和换能器（30），所述锁紧单元（29）安装在所述焊接支架（24）上。

4.如权利要求1至3任一项所述的自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，其特征在于，所述丝杆座（9）一端安装有感应片（31），所述焊接单元承载盘（6）内侧设置有与所述感应片（31）对应的传感器（32）。

说明书

一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人焊接技术领域，特别涉及一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的不断提高，汽车也逐渐的进入到普通家庭中；汽车已是人们生活中最为常见的一种交通工具之一。汽车保险杠是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。许多年以前汽车前后保险杠是用钢板冲压成槽钢，与车架纵梁铆接或焊接在一起的，与车身有一段较大的间隙，看上去十分不美观。

[0003] 随着汽车工业的发展和工程塑料在汽车工业的大量应用，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。轿车的前后保险杠都是塑料制成的，人们称为塑料保险杠。汽车保险杠（防撞梁），位于汽车前方和后方的大部分区域，表面上被设计于避免车辆外部损坏对车辆安全系统造成的影响，他们具有在高速撞击时减少驾乘人员伤害的能力，现在越来越多的被设计用于行人保护。

[0004] 驻车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

[0005] 驻车雷达一般分为前雷达和后雷达。前雷达:前雷达探头装在前保险杠上，探头以大约45度角辐射，上下左右搜寻目标。它最大的好处是能探索到那些低于保险杠而司机从车内难以看见的障碍物，并报警，如花坛、玩耍的小孩等。后雷达:也叫倒车雷达，探头安装在后保险杠上，当挡位杆挂入倒挡时，倒车雷达自动开始工作。探头侦测到后方物体时蜂鸣器发出警示，当车辆继续倒车时，警报声音的频率会逐渐加快，最后变为长鸣音。

[0006] 雷达探头需要通过焊接设备焊接在前后保险杠上，前后保险杠都是呈不规则形状的，随着智能机器人的快速发展，越来越多的制造厂家开始使用机器人对雷达探头进行焊接。在实际生产焊接过程中，由于不同厂家的雷达探头尺寸规格可能会有所偏差，因此需要经常性更换焊接模组或焊头来匹配不同的保险杠，因此亟需设计一款能够智能更换焊头的机器人焊接单元，不影响机器人在生产过程中进行焊头对接更换的问题。

发明内容

[0007] （一）要解决的技术问题

[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种可在工作状态下进行焊头切换的、省去停机更换焊头的步骤、焊接效率高、自动化程度高的自动切换焊头的超声波机器人焊接单元。

[0009] （二）技术方案

[0010] 为解决上述技术问题，本发明提供一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，包括：支架盘以及分别安装在所述支架盘上的快换盘、升降切换伺服机构和焊接单元，所述焊接单元可滑动地安装在所述支架盘上；所述升降切换伺服机构包括焊接单元承载盘、传动升降丝杆以及焊接切换拨片，所述焊接切换拨片固定在所述传动升降丝杆上的丝杆座上；所述传动升降丝杆转动，带动所述丝杆座和所述焊接切换拨片做上下运动；所述焊接单元承载盘转动安装在所述支架盘上，所述升降切换伺服机构能够实现自身的旋转和所述焊接切换拨片的上下运动；所述焊接单元承载盘的外圆周面上设置有与所述焊接切换拨片对应的切换切口；所述焊接单元一端设置有多个与所述焊接单元承载盘配合的第二导向滚轮组，所述第二导向滚轮组形成第二滚槽；当所述焊接切换拨片置于所述切换切口内时，所述焊接单元承载盘转动就会带动所述焊接切换拨片转动，使所述焊接切换拨片置于所述第二滚槽内；通过所述传动升降丝杆和所述焊接切换拨片，整体带动所述焊接单元做上下运动，所述焊接单元环形等间距分布在所述支架盘的外圆周面上。所述焊接切换拨片的作用在于，当所述切换切口对应指向某一焊接单元时，所述焊接切换拨片置于对应所述焊接单元的第二滚槽内，带动所述焊接单元做上下运动。

[0011] 进一步的，所述支架盘上安装有多个与所述焊接单元承载盘配合的第一导向滚轮组;所述焊接单元承载盘的外圆周面上设置有环形的第一定位凸缘和第二定位凸缘，所述切换切口设置在所述第二定位凸缘上。

[0012] 进一步的，所述第一导向滚轮组包括两个上下对称布置的第一导向滚轮，所述第一导向滚轮之间形成与所述第一定位凸缘配合的第一滚槽，通过所述第一定位凸缘置于所述第一滚槽内，将所述焊接单元承载盘转动安装在所述支架盘上；所述第二导向滚轮组包括两个上下对称布置的第二导向滚轮，所述第二导向滚轮之间形成与所述第二定位凸缘配合的第二滚槽，通过所述第二定位凸缘置于第二滚槽内，将所述焊接单元定位安装在所述焊接单元承载盘上。

[0013] 进一步的，所述升降切换伺服机构还包括旋转伺服电机、与所述旋转伺服电机连接的旋转驱动带轮以及升降伺服电机，所述升降伺服电机通过带轮传动机构连接所述传动升降丝杆；所述旋转驱动带轮固定在所述焊接单元承载盘上，所述旋转伺服电机带动所述旋转驱动带轮和所述焊接单元承载盘旋转；所述焊接切换拨片与所述切换切口配合时，所述旋转伺服电机带动所述焊接切换拨片旋转使其置于对应的所述第二滚槽内，所述升降伺服电机通过所述传动升降丝杆带动所述焊接单元向下移动，进行焊接。

[0014] 进一步的，所述旋转伺服电机与所述旋转驱动带轮之间连接有驱动皮带；所述焊接单元竖向滑动套装在所述支架盘的焊接导向轴上；所述传动升降丝杆的两侧安装有与所述丝杆座配合的拨片升降导向轴，所述拨片升降导向轴和所述传动升降丝杆承载安装在所述支架盘底部。

[0015] 进一步的，所述焊接单元包括焊接支架、安装在所述焊接支架底部的浮动芯棒以及设置在所述浮动芯棒两侧的超声波子母焊头；所述浮动芯棒通过弹性件与所述焊接支架底部的芯棒底座连接，所述浮动芯棒与所述芯棒底座浮动连接，起到缓冲减震的作用；所述浮动芯棒上套装有焊接工件。

[0016] 进一步的，所述第二导向滚轮组安装在所述焊接支架上；所述超声波子母焊头依次连接有锁紧单元和换能器，所述锁紧单元安装在所述焊接支架上，所述超声波子母焊头、所述锁紧单元和所述换能器为现有技术，不在本技术方案中赘述。

[0017] 进一步的，所述丝杆座一端安装有感应片，所述焊接单元承载盘内侧设置有与所述感应片对应的传感器，所述传感器感应到所述感应片后，说明所述焊接切换拨片已对应落入至所述切换切口内，此时便可整体转动所述焊接单元承载盘，带动所述焊接切换拨片转动。

[0018] 进一步的，所述带轮传动机构包括与所述连接的第一带轮以及与所述升降伺服电机连接的第二带轮；所述拨片升降导向轴和所述传动升降丝杆安装在承载定位块上，所述承载定位块安装在所述支架盘底部。

[0019] （三）有益效果

[0020] 本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元设置有升降切换伺服机构，升降切换伺服机构能够实现自身的旋转和焊接切换拨片的上下运动，旋转伺服电机带动焊接单元承载盘转动，升降伺服电机和传动升降丝杆带动焊接切换拨片上下运动；焊接单元承载盘的切换切口与焊接切换拨片配合时，带动焊接切换拨片转动，使其对应置于焊接单元第二导向滚轮组的第二滚槽内，焊接切换拨片带动整个焊接单元向下运动进行焊接；在机器人焊接过程中，无需停机或者机器人复位进行更换焊头，只需要通过旋转伺服电机和升降伺服电机，使焊接切换拨片与对应焊接单元的第二滚槽配合，带动对应的焊接单元进行焊接，达到不停机更换焊头的目的，提高了整体的焊接效率。

附图说明

[0021] 图1为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的立体图；

[0022] 图2为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的结构示意图；

[0023] 图3为图2中I的放大图；

[0024] 图4为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的升降切换伺服机构的立体图；

[0025] 图5为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的升降切换伺服机构的结构示意图；

[0026] 图6为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的焊接单元的结构示意图；

[0027] 图7为本发明自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的支架盘的立体图；

[0028] 其中：1为支架盘、2为快换盘、3为升降切换伺服机构、4为焊接单元、5为第一导向滚轮组、6为焊接单元承载盘、7为传动升降丝杆、8为焊接切换拨片、9为丝杆座、10为切换切口、11为第二导向滚轮组、12为第一定位凸缘、13为第二定位凸缘、14为第一滚槽、15为第二滚槽、16为第一导向滚轮、17为第二导向滚轮、18为旋转伺服电机、19为旋转驱动带轮、20为升降伺服电机、21为驱动皮带、22为焊接导向轴、23为拨片升降导向轴、24为焊接支架、25为浮动芯棒、26为超声波子母焊头、27为弹性件、28为焊接工件、29为锁紧单元、30为换能器、31为感应片、32为传感器、33为第一带轮、34为第二带轮、35为承载定位块、36为驱动皮带导向轮、37为导向滚轮。

具体实施方式

[0029] 参阅图1 图7，本发明提供一种自动切换焊头的超声波机器人焊接单元，包括：支~架盘1以及分别安装在支架盘1上的快换盘2、升降切换伺服机构3和焊接单元4，快换盘2与外部的机器人连接，焊接单元4可滑动地安装在支架盘1上；升降切换伺服机构3包括焊接单元承载盘6、传动升降丝杆7以及焊接切换拨片8，焊接切换拨片8固定在传动升降丝杆7上的丝杆座9上；传动升降丝杆7转动，带动丝杆座9和焊接切换拨片8做上下运动，升降切换伺服机构3能够实现自身的旋转和焊接切换拨片8的上下运动；焊接单元承载盘6转动安装在支架盘1上；焊接单元承载盘6的外圆周面上设置有与焊接切换拨片8对应的切换切口10；焊接单元4一端设置有多个与焊接单元承载盘6配合的第二导向滚轮组11，第二导向滚轮组11形成第二滚槽15。

[0030] 当焊接切换拨片8置于切换切口10内时，焊接单元承载盘6转动就会带动焊接切换拨片8转动，使焊接切换拨片8置于第二滚槽15内；通过传动升降丝杆7和焊接切换拨片8，整体带动焊接单元4做上下运动，焊接单元4环形等间距分布在支架盘1的外圆周面上；在本实施例中，焊接单元4的个数为6个，可根据实际使用需要来设置焊接单元4的个数。

[0031] 焊接切换拨片8的作用在于，当切换切口10对应指向某一焊接单元4时，焊接切换拨片8置于对应焊接单元4的第二滚槽15内，带动焊接单元4做上下运动。

[0032] 参阅图3、图4和图5，支架盘1上安装有多个与焊接单元承载盘6配合的第一导向滚轮组5；焊接单元承载盘6的外圆周面上设置有环形的第一定位凸缘12和第二定位凸缘13，切换切口10设置在第二定位凸缘13上。

[0033] 参阅图2和图7，第一导向滚轮组5包括两个上下对称布置的第一导向滚轮16，第一导向滚轮16之间形成与第一定位凸缘12配合的第一滚槽14，通过第一定位凸缘12置于第一滚槽14内，将焊接单元承载盘6转动安装在支架盘1上；第二导向滚轮组11包括两个上下对称布置的第二导向滚轮17，第二导向滚轮17之间形成与第二定位凸缘13配合的第二滚槽15，通过第二定位凸缘13置于第二滚槽15内，将焊接单元4定位安装在焊接单元承载盘6上。

[0034] 参阅图3、图4和图5，升降切换伺服机构3还包括旋转伺服电机18、与旋转伺服电机18连接的旋转驱动带轮19以及升降伺服电机20，升降伺服电机20通过带轮传动机构连接传动升降丝杆7；旋转驱动带轮19固定在焊接单元承载盘6上，旋转伺服电机18带动旋转驱动带轮19和焊接单元承载盘6旋转；焊接切换拨片8与切换切口10配合时，旋转伺服电机18带动焊接切换拨片8旋转使其置于对应的第二滚槽15内，升降伺服电机20通过传动升降丝杆7带动焊接单元4向下移动，进行焊接。

[0035] 参阅图1、图2和图3，旋转伺服电机18与旋转驱动带轮19之间连接有驱动皮带21；焊接单元4竖向滑动套装在支架盘1的焊接导向轴22上；传动升降丝杆7的两侧安装有与丝杆座9配合的拨片升降导向轴23，拨片升降导向轴23和传动升降丝杆7承载安装在支架盘1底部。

[0036] 参阅图1和图6，焊接单元4包括焊接支架24、安装在焊接支架24底部的浮动芯棒25以及设置在浮动芯棒25两侧的超声波子母焊头26；浮动芯棒25通过弹性件27与焊接支架24底部的芯棒底座连接，浮动芯棒25与芯棒底座浮动连接，起到缓冲减震的作用；浮动芯棒25上套装有焊接工件28。第二导向滚轮组11安装在焊接支架24上；超声波子母焊头26依次连接有锁紧单元29和换能器30，锁紧单元29安装在焊接支架24上，超声波子母焊头26、锁紧单元29和换能器30为现有技术，不在本实施例中赘述。

[0037] 参阅图4和图5，丝杆座9一端安装有感应片31，焊接单元承载盘6内侧设置有与感应片31对应的传感器32，传感器32感应到感应片31后，说明焊接切换拨片8已对应落入至切换切口10内，此时便可整体转动焊接单元承载盘6，带动焊接切换拨片8转动。

[0038] 参阅图3、图4和图5，带轮传动机构包括与连接的第一带轮33以及与升降伺服电机20连接的第二带轮34；拨片升降导向轴23和传动升降丝杆7安装在承载定位块35上，承载定位块35可转动地安装在支架盘1底部。

[0039] 参阅图7，支架盘1上还安装有驱动皮带导向轮36以及与第一定位凸缘12配合的导向滚轮37，驱动皮带导向轮36与驱动皮带21接触连接。

[0040] 本实施例自动切换焊头的超声波机器人焊接单元设置有升降切换伺服机构，升降切换伺服机构能够实现自身的旋转和焊接切换拨片的上下运动，旋转伺服电机带动焊接单元承载盘转动，升降伺服电机和传动升降丝杆带动焊接切换拨片上下运动；焊接单元承载盘的切换切口与焊接切换拨片配合时，带动焊接切换拨片转动，使其对应置于焊接单元第二导向滚轮组的第二滚槽内，焊接切换拨片带动整个焊接单元向下运动进行焊接；在机器人焊接过程中，无需停机或者机器人复位进行更换焊头，只需要通过旋转伺服电机和升降伺服电机，使焊接切换拨片与对应焊接单元的第二滚槽配合，带动对应的焊接单元进行焊接，达到不停机更换焊头的目的，提高了整体的焊接效率。

[0041] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。