CN103753058A - 四轴双工位点焊机器人 - Google Patents

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唐清春
刘谦
马仲亮
张健
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Abstract

一种四轴双工位点焊机器人,焊钳支撑机构的X方向齿条与X方向支撑板连接成由动力驱动X方向支撑板沿X方向齿条移动的机构,Y方向齿条与Y方向支撑板连接成由动力驱动Y方向支撑板沿Y方向齿条移动的机构,Z方向齿条与Z方向支撑板连接成由动力驱动Z方向支撑板沿Z方向齿条移动的机构,Y方向齿条固定于X方向支撑机构,Z方向齿条固定于Y方向支撑机构。其优点是点焊机器人采用旋转工作台,提高了焊接效率和适用范围,焊钳与焊机分离,减轻了焊钳工作时的重量,降低了焊钳的运动惯量,提高了焊接稳定性和精度,提高了焊接精度,保证了焊接质量,可以保证机器不间断工作,并且点焊机器人操作简单,生产成本低,体积适宜。

Description

四轴双工位点焊机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及机械加工机器人,特别涉及四轴双工位点焊机器人。
背景技术
[0002] 随着我国近年汽车制造业的快速发展,汽车防撞梁作为车身的重要零部件,正朝着规模化、产业化的方向迈进。在传统的防撞梁生产工艺中,完成防撞梁的焊接工作主要采取手工点焊的方式,这样产品质量不仅不易控制,而且焊接效率低,不能满足大批量生产的要求,此外,恶劣的焊接环境也会对人体造成伤害。因此,为满足焊接制造工艺的复杂性、劳动强度和产品质量等要求,使得焊接工艺对于自动化、机械化的要求极为迫切,实现机器人自动焊接代替人工焊接的生产方式势在必行。
[0003] 现在国内实现焊接自动化生产主要有两种方式,一种是高度智能化的多自由度焊接机器人,另一种则是针对特殊焊接件的专用焊接机床。焊接机器人作为标准的柔性系统具有广泛的适用范围以及焊接精度,但其具大的前期资金投入以及维护费用,让众多中小型生产企业望而却步;而专用焊接机床则适用于用户的特殊生产需求,通用性较差,制约了焊接机床的生产推广。因此,能够在兼顾两者有点的基础上,一款性价比高、适用范围广的自动化焊接机器人具有广阔的市场前景。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是提供一种四轴双工位点焊机器人,具有X、Y、Z三个直线轴与旋转工作台的四轴自动焊接机器人,通过更换工作台的夹具,可完成不同型号汽车前防撞梁的自动焊接工作。焊接机器人的运动控制通过电脑编程软件编写程序式,传送到PLC,经过PLC处理后传送到伺服器来实现四轴双工位点焊机器人。
[0005] 本发明的解决方案是这样的:
本发明包括焊机吊架、焊钳、焊钳支撑机构、工件支撑机构,所述焊钳支撑机构包括X方向齿条、Y方向齿条、Z方向齿条,所述X方向齿条与X方向支撑板连接成由动力驱动X方向支撑板沿X方向齿条移动的机构,所述Y方向齿条与Y方向支撑板连接成由动力驱动Y方向支撑板沿Y方向齿条移动的机构,所述Z方向齿条与Z方向支撑板连接成由动力驱动Z方向支撑板沿Z方向齿条移动的机构,所述Y方向齿条固定于X方向支撑机构,所述Z方向齿条固定于Y方向支撑机构;所述工件支撑机构为绕Y方向进行的旋转机构,包括用于夹持工件的夹具体、定位机构和夹紧装置,所述夹具体与所述工件支撑机构铰接,其铰接轴的轴线为与支撑机构的Y方向同向,所述定位机构为通过定位销固定工件位置,所述夹紧机构通过伸缩气缸采用气动加紧工件;所述工件支撑机构采用双工位,用于同时夹持两个工件。
[0006] 更具体的技术方案还包括:所述焊机吊架为框架结构,在框架上方固定焊机,所述焊机通过焊接连线连接到焊钳。
[0007] 进一步的:所述焊钳支撑机构设置有X方向机械限位块,用于限制X方向支撑板的移动范围。[0008] 进一步的:所述焊钳支撑机构设置有Y方向机械限位块,用于限制Y方向支撑板的移动范围。
[0009] 进一步的:所述焊钳支撑机构设置有Z方向机械限位块,用于限制Z方向支撑板的移动范围。
[0010] 进一步的:所述夹具体与翻转气缸连接,由翻转气缸带动夹具翻转,翻转气缸通过减速器和变频调速机控制。
[0011] 进一步的:所述定位机构通过工件定位销,采用一面两销方式定位工件。
[0012] 进一步的:所述夹紧机构通过操控手动阀,使伸缩气缸将调整垫板定位,夹紧工件。
[0013] 进一步的:所述夹具体翻转角度为+100°〜-100°。
[0014] 进一步的:所述焊钳与所述Z方向支撑板铰接。
[0015] 进一步的:所述工件支撑机构下端连接传送带,所述传送带的传送方向与夹具翻转轴的轴线方向一致。
[0016] 本发明的优点是:
(1)此专利设计了回转工作台的机械结构及控制系统,回转工作台采用减速器和变频调速机驱动,PLC控制,工作台可以在+100°〜-100°内自由旋转,运动平稳,焊接精度高;
(2)此专利设计的焊钳与焊机采用分离式结构,减轻了焊钳工作时的重量,降低了焊钳的运动惯量,提高了焊接稳定性和精度;
(3)此专利设计的工作台夹紧机构通过伸缩气缸,采用气动夹紧,可靠性高,操作方
便;
(4)此专利采用PLC控制机器的整体运动,可以实现焊接工艺范围内任意精准定位,提高了焊接精度,保证了焊接质量;
(5)此专利设计为工作台双工位焊接,可以保证机器不间断工作,提高了工作效率;
(6)此专利设计的焊接机器人操作简单,生产成本低,体积适宜,适合一般的中小型企业安装使用。
附图说明
[0017] 图1是本发明的结构示意图。
[0018] 图2是工件支撑机构的结构示意图。
[0019] 图3是图1的左视图。
[0020] 图4是焊接工作台的结构示意图。
[0021] 图5是图4的俯视图。
[0022] 图6是焊接工作台的三维结构示意图。
[0023] 附图中,包括I焊机吊架、2拖链、3X方向拖链连接架、4焊枪X方向行位底板、5焊枪座大拖链连接架、6Z方向刀轨、7Z方向刀轨副拖板、8焊枪Z方向移动拼台、9伺服电机、10焊具前夹支撑座、11气缸、12焊具中夹支撑座、13电池阀板、14焊具翻转台底座、15焊机、16翻转台法兰垫板、17焊具翻转台支架、18焊具后夹支撑座、19翻转台底座支撑方管、20翻转台限位块、21传送带、22焊具底座、23底座方管架、24自动焊底座、25自动焊底座固定块、26传送带支架、27减速器、28翻转台气缸、29翻转台大齿轮、30翻转台大齿条、31齿轮支撑底座、32X方向齿条、33刀轨沉头螺钉、34齿条沉头螺钉、35导轨、36Y方向齿条、37X方向机械限位块、38线性导轨滑块、39工件定位销、40Y方向机械限位块、41防尘罩、42翻转台基准块、43传送带滑柱、44焊具翻转台法兰、45法兰轴承、46焊钳、47焊钳Z方向梁柱、48X方向拖链连接架、49自动焊底架支撑脚、50伸缩气缸、51夹具体。
具体实施方式
[0024] 本发明包括焊机吊架1、焊钳46、焊钳支撑机构、工件支撑机构,所述焊钳支撑机构包括X方向齿条32、y方向齿条36、Ζ方向齿条,所述X方向齿条32与X方向支撑板连接成由动力驱动X方向支撑板沿X方向齿条32移动的机构,所述Y方向齿条36与Y方向支撑板连接成由动力驱动Y方向支撑板沿Y方向齿条36移动的机构,所述Z方向齿条与Z方向支撑板连接成由动力驱动Z方向支撑板沿Z方向齿条移动的机构,Z方向齿条固定于焊钳Z方向梁柱47,所述Y方向齿条36固定于X方向支撑机构,跟随X方向支撑机构沿X方向移动,所述Z方向齿条固定于Y方向支撑机构,跟随Y方向支撑机构沿Y方向移动;所述工件支撑机构为绕Y方向进行的旋转机构,包括用于夹持工件的夹具体51、定位机构39和夹紧装置50,所述夹具体51与翻转大齿轮16的转轴铰接,构成与所述工件支撑机构铰接的结构,其铰接轴的轴线为与支撑机构的Y方向同向,所述定位机构为通过定位销39固定工件位置,所述夹紧机构通过伸缩气缸50采用气动加紧工件;所述工件支撑机构采用双工位,用于同时夹持两个工件。
[0025] 所述焊机吊架I为框架结构,在框架上方固定焊机15,所述焊机15通过焊接连线连接到焊钳46。
[0026] 所述焊钳支撑机构设置有X方向机械限位块37,用于限制X方向支撑板的移动范围。
[0027] 所述焊钳支撑机构设置有Y方向机械限位块40,用于限制Y方向支撑板的移动范围。
[0028] 所述焊钳支撑机构设置有Z方向机械限位块,用于限制Z方向支撑板的移动范围。
[0029] 所述夹具体与翻转气缸28连接,由翻转气缸带动夹具翻转,翻转气缸通过减速器27和变频调速机27控制。
[0030] 所述定位机构通过工件定位销39,采用一面两销方式定位工件。
[0031] 所述夹紧机构通过操控手动阀,使伸缩气缸50将调整垫板定位,夹紧工件。
[0032] 所述夹具体翻转角度为+100°~-100°。
[0033] 所述焊钳46与所述Z方向支撑板铰接,用于调节焊钳46的工作角度。 [0034] 所述工件支撑机构下端连接传送带,所述传送带的传送方向与夹具翻转轴的轴线方向一致,由传送带滑柱43支撑传送带将工件支撑机构送到相应的工位。
[0035] 所述翻转气缸28连接翻转大齿条30,所述翻转大齿条30与翻转大齿轮29啮合,将翻转气缸28的直线运动转换为翻转大齿轮29的转动,翻转大齿轮26的转轴为所述夹具体与工件支撑机构的铰接轴,固定于翻转大齿轮26的夹具体跟随翻转大齿轮26的运动实现翻转用于翻转工件到不同的工位。
[0036] 本发明的工作流程为:焊钳运动到焊接工件的第一个面的第一个焊点,开始焊接,在程序的控制下进行焊接,当焊完此面上的焊点后,焊钳运动到安全位置,第一工位的旋转工作台自动进行旋转一定角度,然后焊钳运动到第2个焊接面进行其余点的焊接。焊接此面后,焊钳运动到第二个工位进行重复第一个工位的焊接工作,与此同时,装夹工人在装夹第一个工位的零件。一个工位的焊接时间大概在2分钟左右,在这段时间内工人可以装夹好另一个工位的零件,从而保持机床一直保持在工作中。

Claims (10)

1.一种四轴双工位点焊机器人,包括焊机吊架、焊钳、焊钳支撑机构、工件支撑机构,其特征在于:所述焊钳支撑机构包括X方向齿条、Y方向齿条、Z方向齿条,所述X方向齿条与X方向支撑板连接成由动力驱动X方向支撑板沿X方向齿条移动的机构,所述Y方向齿条与Y方向支撑板连接成由动力驱动Y方向支撑板沿Y方向齿条移动的机构,所述Z方向齿条与Z方向支撑板连接成由动力驱动Z方向支撑板沿Z方向齿条移动的机构,所述Y方向齿条固定于X方向支撑机构,所述Z方向齿条固定于Y方向支撑机构;所述工件支撑机构为绕Y方向进行的旋转机构,包括用于夹持工件的夹具体、定位机构和夹紧装置,所述夹具体与所述工件支撑机构铰接,其铰接轴的轴线为与支撑机构的Y方向同向,所述定位机构为通过定位销固定工件位置,所述夹紧机构通过伸缩气缸采用气动加紧工件;所述工件支撑机构采用双工位,用于同时夹持两个工件。
2.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述焊机吊架为框架结构,在框架上方固定焊机,所述焊机通过焊接连线连接到焊钳。
3.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述焊钳支撑机构设置有X方向机械限位块,用于限制X方向支撑板的移动范围。
4.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述焊钳支撑机构设置有Y方向机械限位块,用于限制Y方向支撑板的移动范围。
5.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述焊钳支撑机构设置有Z方向机械限位块,用于限制Z方向支撑板的移动范围。
6.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述夹具体与翻转气缸连接,由翻转气缸带动夹具翻转,翻转气缸通过减速机和变频调速机控制。
7.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述定位机构通过工件定位销,采用一面两销方式定位工件。
8.根据权利要求1或6所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述夹具体翻转角度为+100。〜-100。。
9.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述焊钳与所述Z方向支撑板铰接。
10.根据权利要求1所述的四轴双工位点焊机器人,其特征在于:所述工件支撑机构下端连接传送带,所述传送带的传送方向与夹具翻转轴的轴线方向一致。
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