CN104708236B - 机器人焊接工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人焊接工作站，机器人焊接工作站与输送待焊工件的流水输送线配合，其包括立柱、悬臂、预热装置、焊接机器人、举升机构和感应定位装置，悬臂固定于立柱顶端，立柱邻近流水输送线设置，悬臂位于流水输送线上方并沿流水输送线设置；预热装置和焊接机器人均可滑动地安装于悬臂；举升机构和感应定位装置邻近流水输送线设置。当待焊工件经过感应定位装置时，感应定位装置感应到待焊工件并将待焊工件定位在预定位置，举升机构将待焊工件举升到预定高度，预热装置对待焊工件的焊缝进行预热，焊接机器人对预热后的焊缝进行焊接。当待焊工件焊接完成后，举升机构将待焊工件送回流水输送线。实施本发明能够提高工件焊接自动化程度。

Description

机器人焊接工作站

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，特别是涉及一种机器人焊接工作站。

背景技术

在机械加工领域中，往往需要焊接很多工件，以往的人工焊接方式由于效率低，稳定度差，不利于流水线生产，已经为机器人焊接工作站所代替。机器人焊接工作站广泛应用于工件体积大、焊缝多且长、焊接要求高及技术难度大的场合。

现有的机器人焊接工作站大多设置在流水线旁，除了机器人焊机工作站自身的占地面积较大以外，还必须保留工件的搬运距离。因为现有的机器人焊接工作站只能对工件进行焊接，却不能自动将工件从流水线上搬离或者送回流水线，工件的搬运需要通过人工或者其它机构进行，效率和自动化程度都较低，存在安全隐患，而且当工件体积和重量很大时，搬运将很困难。进一步，大多数工件需要先进行预热才能够焊接，而现有的机器人焊接工作站没有设置预热装置，往往需要人工操作预热装置对工件进行预热后，工件才进入机器人焊接工作站进行焊接，自动化程度较低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种机器人焊接工作站，以解决工件焊接自动化程度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机器人焊接工作站，机器人焊接工作站与流水输送线配合，流水输送线用于输送待焊工件，机器人焊接工作站包括立柱、悬臂、预热装置、焊接机器人、举升机构和感应定位装置，悬臂固定于立柱顶端，立柱邻近流水输送线设置，悬臂位于流水输送线上方并沿流水输送线设置；预热装置和焊接机器人均可滑动地安装于悬臂；举升机构和感应定位装置邻近流水输送线设置；其中，当待焊工件经过感应定位装置时，感应定位装置感应到待焊工件并将待焊工件定位在预定位置，举升机构将处于预定位置的待焊工件举升到预定高度，预热装置对待焊工件的焊缝进行预热，焊接机器人对预热后的焊缝进行焊接；当待焊工件焊接完成后，举升机构将待焊工件送回流水输送线。

其中，如果待焊工件具有多条焊缝，预热装置沿悬臂移动，以逐条预热多条焊缝，焊接机器人沿悬臂移动，以在预热装置预热当前焊缝时，对上一条已预热的焊缝进行焊接。

其中，感应定位装置包括第一感应器、第二感应器和定位挡板，第一感应器和第二感应器邻近流水输送线设置并沿流水输送线相互间隔，定位挡板设置于流水输送线下方，其中，当第一感应器感应到待焊工件时，流水输送线减慢输送速度，当第二感应器感应到待焊工件时，定位挡板升起，以挡住待焊工件，使得待焊工件定位在预定位置。

其中，机器人焊接工作站包括变位机，变位机对应于举升机构安装于立柱，变位机用于从举升机构夹住待焊工件，并翻转或旋转待焊工件以调节待焊工件的焊接角度，其中，焊接角度的调节范围为0到360度。

其中，机器人焊接工作站还包括提升机构，所述变位机固定于提升机构，提升机构安装于立柱，并沿立柱进行升降。

其中，感应定位装置、举升机构、变位机、提升机构、预热装置和焊接机器人均由PLC控制。

其中，变位机夹住待焊工件后，举升机构下降一定距离，以避免干涉变位机。

其中，变位机的长度方向可进行调节，以与待焊工件的长度相适配。

其中，悬臂上设有滑轨，与滑轨配合设置有行走底座，预热装置和焊接机器人均安装于行走底座上。

其中，预热装置采用中频感应加热。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的机器人焊接工作站通过邻近流水输送线设置感应定位装置和举升机构，使得待焊工件能够处于预定位置并被举升到预定高度，而预热装置和焊接机器人设置于流水输送线上方，能够对工件进行预热，并在预热后进行焊接，由于在整个焊接过程中，工件不需要人工搬运，而且预热和焊接作业能够有效配合，从而解决了工件焊接自动化程度低的技术问题，并且由于预热装置和焊接机器人不需要额外占用场地和不需要保留搬运距离，能够节省机器人焊接工作站的占地面积，节约成本。

附图说明

图1是本发明机器人焊接工作站一实施例的主视示意图；

图2是图1所示的机器人焊接工作站的左视示意图；

图3是图1所示的机器人焊接工作站的俯视示意图；

图4是本发明机器人焊接工作站实施例的控制流程示意图。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请结合参见图1、图2和图3。本发明实施例的机器人焊接工作站用于与流水输送线1配合，流水输送线1用于输送待焊工件（图未示），流水输送线1的输送速度可受控制。在本实施例中，流水输送线1为滚筒线。机器人焊接工作站包括立柱21、悬臂22、预热装置3、焊接机器人4、举升机构5、感应定位装置和变位机7。

优选地，感应定位装置包括第一感应器61、第二感应器62和定位挡板63。在本实施例中，预热装置3、焊接机器人4、举升机构5、第一感应器61、第二感应器62、定位挡板63和变位机7均由PLC9（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）控制，PLC9可集成于一个盒体中并设置于流水输送线1附近，便于操作人员观察和控制。

立柱21邻近流水输送线1设置，悬臂22固定于立柱21顶端，且悬臂22位于流水输送线1上方并沿流水输送线1设置。预热装置3和焊接机器人4均可滑动地安装于悬臂22。举升机构5邻近流水输送线1设置。感应定位装置也邻近流水输送线1设置，具体地，第一感应器61和第二感应器62邻近流水输送线1设置并沿流水输送线1相互间隔，例如第一感应器61和第二感应器62设置于流水输送线1表面，定位挡板63设置于流水输送线下方，而第一感应器61和第二感应器62间隔的距离可以根据实际应用进行设置。可选地，第一感应器61和第二感应器62均为光电感应器，并且第一感应器61和第二感应器62的数量可以是一对，分别设置于流水输送线1的两侧。

变位机7对应于举升机构5安装于立柱21。可选地，机器人焊接工作站还包括提升机构8，变位机7安装于提升机构8，提升机构8安装于立柱21，并且提升机构8可以沿立柱21进行升降。提升机构8也可由PLC9控制。

当待焊工件经过第一感应器61时，第一感应器61感应到待焊工件，流水输送线1开始减慢输送速度，接着第二感应器62感应到待焊工件，定位挡板63从流水输送线1下方升起，以挡住待焊工件，使得待焊工件定位在预定位置，由于待焊工件不是在运动中立刻停止，而是缓慢停止，可以减少待焊工件由于惯性引起的冲击。举升机构5将处于预定位置的待焊工件举升到预定高度。提升机构8下降到该预定高度，变位机7用于从举升机构5夹住待焊工件，并翻转或旋转待焊工件以调节待焊工件的焊接角度，变位机7夹住待焊工件后，提升机构8上升，使得变位机7接近悬臂22，在本实施例中，变位机7的长度方向可进行调节，以与待焊工件的长度相适配。并且进一步地，变位机7可以为C型焊接变位机，C型焊接变位机可以采用头尾架装夹，头尾架设计有回转机构能够实现焊接角度0到360度范围的调节。变位机7夹住待焊工件后，预热装置3对待焊工件的焊缝进行预热。焊接机器人4对预热后的焊缝进行焊接。在本实施例中，预热装置3可以采用中频感应加热，能够对待焊工件更快更均匀地预热。

当待焊工件焊接完成后，提升机构8下降到预定高度，变位机7将待焊工件放回举升机构5，举升机构5将待焊工件送回流水输送线1，待焊工件将流向下一工作站。在本实施例中，变位机7夹住待焊工件后，在进行翻转或旋转时，需要一定的空间，所以举升机构5可以下降一定距离，以避免干涉变位机7。当然，如果变位机7进行翻转或旋转时不会受到影响，举升机构5则无需下降。

进一步地，本实施例的预热装置3和焊接机器人4可以对待焊工件的多条焊缝进行焊接。如果待焊工件具有多条焊缝，预热装置3沿悬臂22移动，以逐条预热多条焊缝。焊接机器人4沿悬臂22移动，以在预热装置3预热当前焊缝时，对上一条已预热的焊缝进行焊接。也就是说，预热装置3的预热作业和焊接机器人4的焊接作业可以并行进行，能够大幅提升焊接效率和焊接质量，节约作业时间。

在本实施例中，预热装置3和焊接机器人4的移动、变位机7翻转或旋转、提升机构8的升降作业均可由伺服电机驱动。特别的，在本实施例中，悬臂22上可以设置滑轨（图未示），与滑轨配合设置行走底座（图未示），预热装置3和焊接机器人4均安装于行走底座上。由于预热装置3和焊接机器人4均由行走底座带动，进一步提高了集成度。另外，预热装置3和焊接机器人4可以具有多个轴。由于预热装置3和焊接机器人4在作业时，可以沿同一悬臂22移动，变位机7还可以通过提升机构8沿立柱21上下移动，使得预热装置3和焊接机器人4可以在较大的可达范围内进行预热和焊接，预热装置3和焊接机器人4就无需选择大型号，可以选用小型号，从而降低成本。

在其它一些实施例中，机器人焊接工作站可仅包括立柱21、悬臂22、预热装置3、焊接机器人4、举升机构5和感应定位装置。感应定位装置可采用其它组成结构，只需满足感应待焊工件以及将待焊工件定位在预定位置即可。当待焊工件经过感应定位装置时，感应定位装置感应到待焊工件并将待焊工件定位在预定位置，举升机构5将处于预定位置的待焊工件举升到预定高度，预热装置3对待焊工件的焊缝进行预热，焊接机器人4对预热后的焊缝进行焊接。当待焊工件焊接完成后，举升机构5将待焊工件送回流水输送线1。也就是说，举升机构5与预热装置3和焊接机器人4配合，完成对待焊工件的预热和焊接。举升机构5对待焊工件的举升代替了现有的工件搬运，并且预热装置3和焊接机器人4能够同步进行预热和焊接，从而解决了工件焊接自动化程度低的技术问题。预热装置3和焊接机器人4均可滑动地安装于悬臂22上，悬臂22又位于流水输送线1的上方，从而更加合理的利用场地，能够节省机器人焊接工作站的占地面积，节约成本。

下面将结合图4详细说明本实施例的机器人焊接工作站的工作过程：

S1：第一感应器61是否感应到待焊工件，若是，进行步骤S2，否则继续进行感应。

其中，机器人焊接工作站通过PLC9实现控制，第一感应器61感应到待焊工件后，向PLC9发送信号。

S2：流水输送线1减慢输送速度。

其中，PLC9与流水输送线1的控制机构联动，PLC9收到第一感应器61的信号后，就指示流水输送线1的控制机构减慢流水输送线1的输送速度。

S3：第二感应器62是否感应到待焊工件，若是，进行步骤S4，否则继续进行感应。

其中，第二感应器62感应到待焊工件后，向PLC9发送信号。

S4：自动挡板63升起将待焊工件定位在预定位置，流水输送线1运行预设时间后停止。

其中，PLC9收到第二感应器62的信号后，控制定位挡板63升起。流水输送线1为滚筒线，定位挡板63从滚筒之间的间隔中升起，不会干涉流水输送线1。由于流水输送线1已经减慢输送速度，待焊工件被定位挡板63挡住时，不会产生较大冲击。并且待焊工件被定位挡板63挡住后，流水输送线1还会继续运行预设时间，使得待焊工件在定位挡板63的作用下，实现前后方向的定位，可以更准确地定位在预定位置。优选地，预设时间为2秒。

S5：举升机构5将待焊工件举升到预定高度。

其中，举升机构5可以具备装夹功能，在举升待焊工件时，能够夹紧待焊工件，防止待焊工件移动。举升机构5可以由伺服电机驱动，PLC9控制伺服电机运转，使得举升机构5准确举升到预定高度。

S6：提升机构8下降到预定高度，变位机7从举升机构5夹住待焊工件，举升机构5下降。

其中，举升机构5举升到预定高度后，松开待焊工件。提升机构8可以沿立柱21上下移动，移动到与举升机构5配合的位置后，变位机7从举升机构5夹住待焊工件。举升机构5下降，避免干涉变位机7翻转或旋转待焊工件，

S7：提升机构8上升，变位机7对待焊工件进行翻转或旋转。

其中，提升机构8上升的距离可以根据实际应用进行设置。变位机7翻转或旋转待焊工件，将待焊工件的焊缝调整到最佳预热和焊接角度。变位机7的移动、长度方向的调节以及翻转或旋转待焊工件也可通过伺服电机驱动。

S8：预热装置3逐条预热多条焊缝。

其中，待焊工件具有多条焊缝，预热装置3将逐条预热多条焊缝。

S9：焊接机器人4在预热装置3预热当前焊缝时，对上一条已预热的焊缝进行焊接。

其中，焊接机器人4和预热装置3配合，实现预热和焊接同步进行。在实际情况中，待焊工件的焊缝往往分布在不同位置，PLC9可以控制变位机7、焊接机器人4和预热装置3相互配合，完成所有焊缝的预热以及焊接。具体地，变位机7对待焊工件进行一次翻转或旋转，使得待焊工件某一侧面向上，预热装置3沿悬臂22移动到该侧面第一条焊缝上，对该第一条焊缝进行预热，预热完成后，继续沿悬臂22移动，以对该侧面第二条焊缝进行预热，焊接机器人4与预热装置3同时沿悬臂22移动，并且在预热装置3预热第二条焊缝时，焊接机器人4对第一条焊缝进行焊接，预热装置3和焊接机器人4重复上述过程，完成对该侧面所有焊缝的预热和焊接，此时变位机7再次对待焊工件进行翻转或旋转，使得待焊工件的另一侧面向上，预热装置3和焊机机器人4采用同样的方式对该另一侧面的所有焊缝进行预热和焊接。

S10：预热装置3是否已预热所有焊缝，若是，进行步骤S11，否则进行步骤S8。

S11：焊接机器人4是否已焊接所有焊缝，若是，进行步骤S12，否则进行步骤S9。

S12：举升机构5上升到预定高度。

其中，如果待焊工件的所有焊缝均完成焊接，那么PLC9控制举升机构5上升到预定高度。

S13：提升机构8下降到预定高度，变位机7将待焊工件放回举升机构5。

其中，提升机构8下降到预定高度，使变位机7夹住的待焊工件接触举升机构5，然后变位机7松开待焊工件。举升机构5则对待焊工件进行装夹。

S14：举升机构5将待焊工件送回流水输送线1，并继续下降到初始位置。

其中，举升机构5下降到与流水输送线1高度平齐，然后松开待焊工件，待焊工件平稳放置于流水输送线1上，然后举升机构5下降回初始位置。

S15：流水输送线1开始运行。

其中，流水输送线1运行后，待焊工件继续流向下一工作站。

本实施例的机器人焊接工作站具有以下效果：

1.将预热装置和焊接机器人集成在一起，并且由同一PLC实现对预热装置及焊接机器人的控制，能够实现预热和焊接同步进行，提高焊接效率和焊接质量；

2.将变位机集成于机器人焊接工作站，无需对待焊工件进行人工搬运，而是用变位机直接夹住待焊工件，从而节省占地空间，流水输送线的宽度可以更窄，尤其适合直线型流水输送线；

3.变位机可以在360°范围内对待焊工件进行翻转或旋转以及在立柱上升降，预热装置和焊接机器人可以在悬臂上进行移动，能够大大增加机器人焊接可达范围，从而可以实现待焊工件全方位的预热和焊接，实现对称焊接，且所有焊缝连续焊接后才脱模，可以有效控制焊接变形。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人焊接工作站，其特征在于，所述机器人焊接工作站与流水输送线(1)配合，所述流水输送线(1)用于输送待焊工件，所述机器人焊接工作站包括立柱(21)、悬臂(22)、预热装置(3)、焊接机器人(4)、举升机构(5)、感应定位装置和变位机(7)，所述悬臂(22)固定于所述立柱(21)顶端，所述立柱(21)邻近所述流水输送线(1)设置，所述悬臂(22)位于所述流水输送线(1)上方并沿所述流水输送线(1)设置；所述预热装置(3)和所述焊接机器人(4)均可滑动地安装于所述悬臂(22)；所述举升机构(5)和所述感应定位装置邻近所述流水输送线(1)设置；

其中，当所述待焊工件经过所述感应定位装置时，所述感应定位装置感应到所述待焊工件并将所述待焊工件定位在预定位置，所述举升机构(5)将处于所述预定位置的所述待焊工件举升到预定高度，所述变位机(7)用于从所述举升机构(5)夹住待焊工件，并翻转或旋转所述待焊工件以调节待焊工件的焊接角度，所述预热装置(3)对所述待焊工件的焊缝进行预热，所述焊接机器人(4)对所述预热后的焊缝进行焊接；

当所述待焊工件焊接完成后，所述举升机构(5)将所述待焊工件送回所述流水输送线(1)。

2.根据权利要求1所述的机器人焊接工作站，其特征在于，如果所述待焊工件具有多条焊缝，所述预热装置(3)沿所述悬臂(22)移动，以逐条预热所述多条焊缝，所述焊接机器人(4)沿所述悬臂(22)移动，以在所述预热装置预热当前焊缝时，对上一条已预热的焊缝进行焊接。

3.根据权利要求1所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述感应定位装置包括第一感应器(61)、第二感应器(62)和定位挡板(63)，所述第一感应器(61)和所述第二感应器(62)邻近所述流水输送线(1)设置并沿所述流水输送线(1)相互间隔，所述定位挡板(63)设置于所述流水输送线(1)下方，其中，

当所述第一感应器(61)感应到所述待焊工件时，所述流水输送线(1)减慢输送速度，当所述第二感应器(62)感应到所述待焊工件时，所述定位挡板(63)升起，以挡住所述待焊工件，使得所述待焊工件定位在所述预定位置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述变位机(7)对应于所述举升机构(5)安装于所述立柱(21)，所述焊接角度的调节范围为0到360度。

5.根据权利要求4所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述机器人焊接工作站还包括提升机构(8)，所述变位机(7)安装于所述提升机构(8)，所述提升机构(8)安装于所述立柱(21)，并沿所述立柱(21)进行升降。

6.根据权利要求5所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述感应定位装置、所述举升机构(5)、所述变位机(7)、所述提升机构(8)、所述预热装置(3)和所述焊接机器人(4)均由可编程逻辑控制器PLC(9)控制。

7.根据权利要求4所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述变位机(7)夹住所述待焊工件后，所述举升机构(5)下降，以避免干涉所述变位机(7)。

8.根据权利要求4所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述变位机(7)的长度方向可进行调节，以与所述待焊工件的长度相适配。

9.根据权利要求1所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述悬臂(22)上设有滑轨，与所述滑轨配合设置有行走底座，所述预热装置(3)和所述焊接机器人(4)均安装于所述行走底座上。

10.根据权利要求1所述的机器人焊接工作站，其特征在于，所述预热装置(3)采用中频感应加热。