CN104148846A - 工装夹具及焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供工装夹具及焊接机器人，其中工装夹具包括：两个相互平行的左立柱和右立柱，以及多组夹持头；每组夹持头为两个，用于固定所述暖气片的两端，且分别设置在左立柱和右立柱上；每组夹持头同步旋转，以使所述暖气片沿自身长度方向的轴线旋转；所述夹持头的一端开设有用于容纳暖气片端部的凹槽，另一端设置有用于在所述左立柱或所述右立柱上转动的转轴。本发明的工装夹具，通过设置在两个立柱上的多组夹持头来固定多组暖气片，并通过旋转的夹持头使多组暖气片进行同步旋转，这样大大方便了焊接作业，能够使自动焊接设备可同时对多组暖气片进行焊接。

Description

工装夹具及焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接设备制造技术，具体涉及一种工装夹具及焊接机器人，属于水暖设备焊接制造技术领域。

背景技术

暖气分为水暖和气暖，通常我们所说的暖气片指的是水暖，就是利用壁挂炉或者锅炉加热循环水，再通过管材连接到暖气片，最终通过暖气片将适宜的热量输出，形成室内温差，最后进行热循环使整个室内温度均匀上升。钢制暖气片以造型美观、散热量大、热效率高、安装方便、造价低廉深受广大业主的喜爱。

现有技术中，暖气片主要依靠手工焊接完成；即，暖气片的片头与散热管定位点焊之后，通过手工焊接将片头与散热管之间的焊缝焊合。由于焊接工人的实际焊接水平各异，同时，且现有技术下焊接过程中需要不停的转动暖气片以获取合适的焊接角度，从而导致暖气片的焊缝质量较差、成品率较低。另外，由于每个工人每次只能焊接一个暖气片，工作效率低，产品成本较高。现有技术中缺乏一种可以方便的固定多个暖气片并能够进行自动换焊接的设备。

发明内容

本发明实施例提供一种可批量固定暖气片，并能够使暖气片进行同步旋转的工装夹具。

本发明实施例提供了一种工装夹具，用于固定待焊接暖气片的两端，包括：两个相互平行的左立柱和右立柱，以及多组夹持头；每组夹持头为两个，用于固定所述暖气片的两端，且分别设置在左立柱和右立柱上；每组夹持头同步旋转，以使所述暖气片沿自身长度方向的轴线旋转；

其中，所述夹持头的一端开设有用于容纳暖气片端部的凹槽，另一端设置有用于在所述左立柱或所述右立柱上转动的转轴。

如上所述的工装夹具，其中，所述夹持头内设置有气缸，所述气缸内设置有压紧头；其中，所述压紧头沿所述气缸滑动，以使所述暖气片的端部压紧在所述凹槽内。

如上所述的工装夹具，其中，所述凹槽内设置有用于和所述暖气片相接触的导电触点。

如上所述的工装夹具，其中，所述夹持头内设置有水冷通道。

如上所述的工装夹具，其中，每个所述夹持头的转轴垂直于所述左立柱或右立柱。

如上所述的工装夹具，其中，所述夹持头内设置有导气回路，所述导气回路与所述气缸相连通。

如上所述的工装夹具，其中，所述夹持头还包括：用于固定在所述左立柱或所述右立柱上的安装座；所述安装座上设置有旋转接头，所述转轴套设于所述旋转接头内。

本发明实施例还提供了一种可以自动对暖气片的片头和散热管之间的焊缝进行焊接，能够大批量生产且焊接成品率较高的焊接机器人。

本发明实施例提供的一种焊接机器人，用于焊接暖气片的片头和散热管之间的焊缝，其特征在于，包括：

如上任意一个实施例所述的工装夹具，以及焊接机械手；

所述焊接机械手包括：两个均可沿互相垂直的X、Y、Z坐标轴自由移动的左平台和右平台，以及多组焊枪；

每组焊枪为两个，分别设置在左平台和右平台上；每组焊枪分别与每组所述夹持头相对应，且每个焊枪沿自身轴线可旋转的固定在所述左平台或右平台上。

如上所述的焊接机器人，其中，所述工装夹具包括三组所述夹持头。

如上所述的焊接机器人，其中，所述左立柱和所述右立柱内均设置有传动杆，所述传动杆用于使每组夹持头进行同步转动。

本发明提供工装夹具及焊接机器人，通过设置在两个立柱上的多组夹持头来固定多组暖气片，并通过旋转的夹持头使多组暖气片进行同步旋转，这样大大方便了焊接作业，能够使自动焊接设备可同时对多组暖气片进行焊接。同时，本发明的焊接机器人，将与每组夹持头相对应的焊枪设置在可自由移动的左平台和右平台上，而且焊枪采用可旋转的方式固定，从而使焊接过程中焊枪可以最优的角度对焊缝进行焊接，大大提高了批量焊接的工作效率和产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的工装夹具及焊接机器人的结构图；

图2是本发明实施例的夹持头的结构图；

图3是本发明实施例的夹持头另一角度的结构图；

图4是本发明实施例的夹持头与右立柱的连接图；

图5是本发明实施例的夹持头的局部剖面图；

图6是本发明实施例的暖气片的示意图；

图7是本发明实施例的焊接机器人整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1；本发明实施例的工装夹具，用于固定待焊接暖气片3的两端。所述工装夹具包括：两个相互平行的左立柱11和右立柱12，以及多组夹持头10；每组夹持头10为两个，用于固定暖气片3的两端，且分别设置在左立柱11和右立柱12上；每组夹持头10同步旋转，以使暖气片3沿自身长度方向的轴线旋转。如图2所示，夹持头10对一端开设有用于容纳暖气片3端部的凹槽101，另一端设置有用于在左立柱11或右立柱21上转动的转轴102。优选的，每个夹持头10的转轴102垂直于左立柱11或右立柱12。

如图6所示，待焊接的暖气片3包括：水平设置的至少两根散热管30(当然，部分异型材的散热管也可以看作为一根)以及该散热管30的两端设置的片头31。实际生产过程中，将片头31与散热管30焊接在一起，以形成单个暖气片3。在采用本实施例的夹具进行固定之前，片头31需与散热管30点焊在一起，以使待焊接暖气片3形成一个整体，从而保证在后期焊接时片头31与散热管30之间具有均匀稳定的焊缝F。焊缝F的形状为分布在三维空间的类“∞”形结构。

一般情况下，每个夹持头10均用于卡紧暖气片3的片头31。即凹槽101用于容纳和固定片头31，每组夹持头10分别设置在左立柱11和右立柱12上，这两个夹持头10可同步旋转，以使暖气片3沿自身长度方向的轴线旋转。左立柱11和右立柱12一般情况下与水平面垂直并且两个立柱相互平行。由于每组夹持头10固定着暖气片3的两端，因此每组夹持头10同步旋转时，必然促使暖气片3沿暖气片自身长度方向的轴线旋转。如图4所示，通常情况下，暖气片3旋转的轴线处于水平面上，并且每个暖气片3的旋转轴线a均互相平行，这样更加有利于批量加工。当然，每组夹持头10所固定的暖气片3之间的距离可以不等，但一般优选为：相邻的两个暖气片3之间的距离都是相同的。如图1，采用三组夹持头时，每组夹持头的旋转轴线均为同一条轴线，且相邻的两条旋转轴线之间的距离相等。

更为优选的，如图2和图3所示，凹槽101的为“C”形凹槽，这样更有利于容纳片头31，也使在工装夹具上安装或拆卸暖气片3更加方便和快捷。

本发明实施例的工装夹具，通过设置在两个立柱上的多组夹持头10来固定多组暖气片，并通过旋转的夹持头10使多组暖气片3进行同步旋转，这样大大方便了焊接作业，能够同时控制多组暖气片的同步转动，进而能够使自动焊接设备可对多组暖气片同时进行焊接。另外，夹持头10的一端通过凹槽101来容纳暖气片3的两端不仅保证了暖气片3可以牢固的固定在工装夹具上，还能够使暖气片3能够精准的卡合在每组夹持头10的两个凹槽101内，提高了安装时精确对准的效率。

如图2、图3和图5所示，本实施例的的工装夹具，夹持头10内还设置有气缸104，气缸104内设置有压紧头103；压紧头103沿气缸104的内壁滑动，以使暖气片3的端部压紧在凹槽101内。工作过程中，通过控制气缸104内的充气与放气来实现压紧头103的滑动。压紧头103的运动方向与夹持头10的转动轴线相垂直。每个夹持头10上的压紧头103和气缸104可以为两套，两套分别固定在凹槽101的两个相对的侧壁上，用于同时加紧暖气片3的端部。在设置一个气缸104的情况下，凹槽101气缸104相对的一侧可以设置一个用于和暖气片3端部相嵌合的卡槽，以提高暖气片3在凹槽101内的定位精度。

在上述实施例的基础上，进一步的，凹槽101内设置有用于和暖气片3相接触的导电触点。由于本实施例的工装夹具主要应用于焊接领域，为了保证焊件的接地，凹槽101内必须要设置导电触点以保证焊接正常进行。

在上述实施例的基础上，如图5所示，如上所述的工装夹具，其中，所述夹持头内设置有水冷通道109。优选的，该水冷通道106位于气缸104的侧壁上。水冷通道109一般有两条，分别用于供水和回水，以便及时的吸收工装夹具焊接过程中焊件传递给夹持头101的热量。水冷通道109的设计保证了连续焊接作业过程中整个工装夹具处于比较恒定的温度范围内，不会因为过热造成相应部件的工作效能下降，也避免了由于夹具过热造成不能连续生产和夹具尺寸精度下降的问题。

同时，由于夹持头103一般采用气动驱动，夹持头10内设置有导气回路105，导气回路105与气缸104相连通。

在上述实施例的基础上，如图2、图3和图4所示，本实施例中的夹持头10还包括：安装座106；安装座106用于固定在左立柱11或右立柱12上。以图4为例，安装座106固定在右立柱12上，安装座106上设置有旋转接头，转轴102套设于该旋转接头内。由于安装座106是固定在右立柱12上的，转轴102是随夹持头10一起转动的，所以，安装座106上需设置旋转接头与转轴102相对接，以保证夹持头10在旋转时导气回路105和水冷通道109的畅通。当然安装座106和转轴102之间也可以直接采用轴承连接，导气回路105和水冷通道109也可以通过软管与外部设备相连通。

本发明实施例还提供了一种焊接机器人，它可以自动对暖气片的片头31和散热管30之间的焊缝进行焊接，能够实现大批量的暖气片焊接生产且焊接成品率较高。如图1和图7所示，本实施例提的焊接机器人，包括：上述各个实施例中的任意一种工装夹具，以及焊接机械手；该焊接机械手包括：两个均可沿互相垂直的X、Y、Z坐标轴自由移动的左平台21和右平台22，以及多组焊枪20；每组焊枪20为两个，分别设置在左平台21和右平台22上；每组焊枪20分别与每组10夹持头相对应，且每个焊枪20沿自身轴线可旋转的固定在左平台21或右平台22上。

具体的，左平台21可以采用三个互相垂直的丝杠配合伺服电机进行位置的精确移动，从而使左平台21可以自由移动至任何位置。右平台22的具体设置及移动方式与左平台21相同。即，左平台21内设置有用于使所述左平台21上的所有焊枪同步转动的左丝杠；右平台22内设置有用于使所述右平台22上的所有焊枪同步转动的右丝杠。

具体的，左平台21和右平台22的结构相同。以左平台21的其中一种结构为例，左平台21包括：竖直移动支架211、前后移动支架212以及左右移动支架213。左右移动支架213沿Y轴相对支架4进行移动。前后移动支架212设置在左右移动支架213上，相对左右移动支架213沿X轴移动；竖直移动支架211设置在前后移动支架212上，相对前后移动支架212沿Z轴移动。当然，所有的焊枪20均是固定在竖直移动支架211上的。

以左平台为例，每个平台对应四台所述伺服电机。四台所述伺服电机中的三台用以使该平台自由移动，另一台用以使该平台上的焊枪20进行同步旋转。即，三台伺服电机用于分别控制竖直移动支架211、前后移动支架212以及左右移动支架213在X、Y、Z轴方向的移动，另一台伺服电机用于控制夹持头20相对竖直移动支架211的旋转动作。

每组焊枪20为两个，分别设置在左平台21和右平台22上。每组焊枪20分别与每组夹持头10相对应，且每个焊枪20沿自身轴线可旋转地安装在左平台21或右平台22上。由于焊枪20可旋转地安装在左平台21或右平台22上，所以焊枪20的自由端其角度可调。进一步的，左立柱21和右立柱22内均设置有传动杆，这些传动杆用于使每组夹持头20进行同步转动。然焊枪20可以通过设置于左平台21的电机而被带动旋转，从而保证左平台21的所有焊枪20能够实现相同的动作。右平台22和右平台22的焊枪20也能实现与左平台21和左平台21的焊枪对称的动作。

本发明的焊接机器人在进行焊接作业时，每组暖气片3均沿自身的长度方向的轴线按照预定速率进行旋转。每组焊枪20通过两个平台的自由移动，使焊枪20对准待焊接的焊缝F。左平台21和右平台22自由移动以使每个焊枪20与焊缝F之间保持固定的距离(根据焊接工艺的不同，距离也有所不同，一般采用二氧化碳保护焊)，同时焊枪20相对其所在的平台旋转，从而使焊枪20的焊接端以不同的角度进行焊接；当然，每组焊枪20中的两个焊枪的运动是相对对称的，这样更有利于控制系统的简单化。

在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例的焊接机器人包括三组夹持头10。三组夹持头的设计，能够使工装夹具一次性的固定三组暖气片，固定完成后，使焊接机械手同时对三组暖气片3进行焊接。在设置三组夹持头时，操作工人可以迅速地在工装夹具上对三组暖气片进行安装或拆卸，并且三组夹持头的设计使整个设备的复杂度、刚度、工作效率之间达到了很好的平衡，因此不仅保证了工作效率，也方便了设备的制造。

如图7所示，本实施例的机器人焊接中心还包括：支架4和固定在支架4上的送丝装置6；该支架4上设置有导轨40。左立柱11和右立柱12均通过导轨40在支架上4滑动，以相互远离或靠近。机器人焊接中心还可包括用于驱动所述左平台和/或所述右平台的多个伺服电机。具体的，支架4上设置有一台专用伺服电机，该专用伺服电机连接丝杠，以使左平台11或右平台12相互靠近或远离，从而可以调节每组夹持头10中两个夹持头之间的相对距离，从而使工装夹具1可以夹持固定多种不同型号规格的暖气片3。

导轨40上覆盖有伸缩式保护罩45，用于防治在进行焊接工艺时，滴落的焊渣阻塞所述导轨。伸缩式保护罩45一般采用耐高温的防火材料制成，如石棉或防火棉等。

送丝装置6包括送丝电机、丝盘支架和多个送丝轮。送丝轮的数量与焊枪的数量相同，用于给每个焊枪输送焊丝。焊枪20为三组六个的情况下，送丝装置为两套。多个送丝轮均可旋转地安装在丝盘支架上，丝盘支架与透明玻璃门位于工装夹具的两侧，且位于保护外壳内，保护外壳与丝盘支架相连的侧面上开设有检查口，以方便送丝轮的更换。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工装夹具，用于固定待焊接暖气片的两端，包括：两个相互平行的左立柱和右立柱，以及多组夹持头；每组夹持头为两个，用于固定所述暖气片的两端，且分别设置在左立柱和右立柱上；每组夹持头同步旋转，以使所述暖气片沿自身长度方向的轴线旋转； 

其中，所述夹持头的一端开设有用于容纳暖气片端部的凹槽，另一端设置有用于在所述左立柱或所述右立柱上转动的转轴。 

2.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述夹持头内设置有气缸，所述气缸内设置有压紧头；其中，所述压紧头沿所述气缸滑动，以使所述暖气片的端部压紧在所述凹槽内。 

3.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述凹槽内设置有用于和所述暖气片相接触的导电触点。 

4.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述夹持头内设置有水冷通道。 

5.根据权利要求1-4任一所述的工装夹具，其特征在于，每个所述夹持头的转轴垂直于所述左立柱或右立柱。 

6.根据权利要求2所述的工装夹具，其特征在于，所述夹持头内设置有导气回路，所述导气回路与所述气缸相连通。 

7.根据权利要求1-4任一所述的工装夹具，其特征在于，所述夹持头还包括：用于固定在所述左立柱或所述右立柱上的安装座；所述安装座上设置有旋转接头，所述转轴套设于所述旋转接头内。 

8.一种焊接机器人，用于焊接暖气片的片头和散热管之间的焊缝，其特征在于，包括： 

如权利要求1-7任一所述的工装夹具，以及焊接机械手； 

所述焊接机械手包括：两个均可沿互相垂直的X、Y、Z坐标轴自由移动的左平台和右平台，以及多组焊枪； 

其中，每组焊枪为两个，分别设置在左平台和右平台上；每组焊枪分别与每组所述夹持头相对应，且每个焊枪沿自身轴线可旋转的固定在所述左平台或右平台上。 

9.根据权利要求8所述的焊接机器人，其特征在于，所述工装夹具包括三组所述夹持头。 

10.根据权利要求8或9所述的焊接机器人，其特征在于，所述左立柱和所述右立柱内均设置有传动杆，所述传动杆用于使每组夹持头进行同步转动。