CN105290663A - 基于机器人的箱体焊接系统 - Google Patents

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华文孝
龙小军
周俊
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Abstract

本发明公开了一种基于机器人的箱体焊接系统，包括焊接机器人及位于焊接机器人工作半径内用于夹持待焊接的箱体工件的夹具总成；夹具总成包括呈长条状的夹具本体，夹具本体在两侧边沿其长度方向间隔设置至少两组支撑机构，每组支撑机构包括分别位于夹具本体的两侧且沿夹具本体的长度方向活动设置于夹具本体上的两个支腿，夹具本体上设有用于驱动支腿活动及定位的第一驱动机构；每个支腿上活动设置有用于对箱体工件进行定位的定位座，定位座经设于支腿上第二驱动机构的驱动靠拢或者远离夹具本体。实现了机器人对箱体焊接加工的自动化控制，从而取代传统的人工焊接，不仅提高了焊接加工效率，且能保证焊接加工的可靠性、一致性。

Description

基于机器人的箱体焊接系统
技术领域
本发明涉及机器人加工领域，特别地，涉及一种基于机器人的箱体焊接系统。
背景技术
目前，对箱体的生产企业进行调研发现，在生产环节中箱体的焊接均以手工操作为主。在生产中，采用人工焊接，焊接工人经常会受到心理、生理条件变化及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下，操作工人容易疲劳，难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性，就会造成焊接的效率低和质量不稳定等，且焊接后表面光洁度较差。故，现有的焊接箱体焊接加工生产系统生产中存在以下不足：
1.人工焊接箱体，焊接的效率和质量很大程度上受限于焊接工人的熟练程度及操作状态，焊接一致性不好，焊接质量不稳定，焊接效率低；
2.没有专用的焊接夹具，靠人工吊运翻转工件进行焊接，生产效率低。
针对上述问题，亟需设计一种适用于箱体焊接加工的机器人焊接系统及专用的焊接夹具。
发明内容
本发明提供了一种基于机器人的箱体焊接系统，以解决现有的箱体焊接需手工焊接加工导致的焊接一致性、可靠性及加工效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于机器人的箱体焊接系统，包括焊接机器人及位于焊接机器人工作半径内用于夹持待焊接的箱体工件的夹具总成；
夹具总成包括呈长条状的夹具本体，夹具本体在两侧边沿其长度方向间隔设置至少两组支撑机构，每组支撑机构包括分别位于夹具本体的两侧且沿夹具本体的长度方向活动设置于夹具本体上的两个支腿，夹具本体上设有用于驱动支腿活动及定位的第一驱动机构；
每个支腿上活动设置有用于对箱体工件进行定位的定位座，定位座经设于支腿上第二驱动机构的驱动靠拢或者远离夹具本体。
进一步地，定位座上设有用于定位箱体工件时压紧箱体工件的压紧机构。
进一步地，夹具本体上设有用于对箱体工件进行限位的第一限位机构，和/或
支腿上设有用于对定位座进行限位的第二限位机构。
进一步地，第一驱动机构、第二驱动机构及压紧机构为气缸，且气缸共用气压站。
进一步地，夹具总成为两套，且分别位于焊接机器人的两侧，焊接机器人经回转组件连接底座，回转组件用于带动焊接机器人在水平方向往复回转以满足设于两套夹具总成上的箱体工件均在焊接机器人的焊接范围内。
进一步地，本发明基于机器人的箱体焊接系统还包括：
头尾架变位机，用于连接夹具本体并带动夹具本体及设于夹具本体上的箱体工件往复回转。
进一步地，头尾架变位机包括底架，底架的两端设置机座，机座上设置支承座，支承座与夹具本体固接，且支承座经旋转驱动机构与机座转动连接。
进一步地，旋转驱动机构包括电机，电机的输出端经旋转轴固接齿轮，齿轮外圈设有与其啮合传动的回转支承，回转支承带动支承座转动。
进一步地，机座上设有位于回转支承外围用于对回转支承进行定位的定位机构，机座上设有用于在驱动机构的作用下卡紧定位机构以锁紧回转支承的锁紧机构。
进一步地，焊接机器人还设有用于清理焊枪内焊渣的清枪剪丝机构。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于机器人的箱体焊接系统，通过设置对待焊接的箱体工件进行夹持的夹具总成，实现了箱体工件的快速夹持及装卸，且通过夹具总成与焊接机器人配合，实现了机器人对箱体焊接加工的自动化控制，从而取代传统的人工焊接，不仅提高了焊接加工效率，且能保证焊接加工的可靠性、一致性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例基于机器人的箱体焊接系统的结构示意图；
图2是本发明优选实施例夹具总成的结构示意图；
图3是本发明优选实施例回转组件的结构示意图；
图4是本发明优选实施例回转组件的局部结构示意图；
图5是本发明优选实施例头尾架变位机的结构示意图；
图6是本发明优选实施例头尾架变位机的局部结构示意图；
图7是本发明优选实施例头尾架变位机的另一局部结构示意图。
附图标记说明：
1、安全网；2、夹具总成；3、箱体工件；4、焊接机器人；5、回转组件；6、清枪剪丝机构；7、机器人控制柜；8、焊丝筒；9、焊接电源；10、头尾架变位机；11、总控制柜；12、气压站；
201、夹具本体；202、支腿；203、第一驱动机构；204、定位座；205、第二驱动机构；206、压紧机构；207、定位槽块；208、定位块；
501、横梁；502、立柱；503、第一回转支承；504、第一电机；505、小齿轮；506、底座；507、地脚板；
101、底架；102、机座；103、支承座；104、第二电机；105、旋转轴；106、齿轮；107、第二回转支承；108、定位机构；109、定位卡座；110、气缸。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的优选实施例提供了一种基于机器人的箱体焊接系统，参照图1，本实施例焊接系统包括焊接机器人4及位于焊接机器人4工作半径内用于夹持待焊接的箱体工件3的夹具总成2；参照图2，本实施例夹具总成2包括呈长条状的夹具本体201，夹具本体201在两侧边沿其长度方向间隔设置至少两组支撑机构，每组支撑机构包括分别位于夹具本体201的两侧且沿夹具本体201的长度方向活动设置于夹具本体201上的两个支腿202，夹具本体201上设有用于驱动支腿202活动及定位的第一驱动机构203；每个支腿202上活动设置有用于对箱体工件3进行定位的定位座204，定位座204经设于支腿202上第二驱动机构205的驱动靠拢或者远离夹具本体201，以实现对箱体工件3的夹紧定位或者松开夹持。本实施例通过设置专用的夹具总成2实现了对箱体焊接加工时的夹持定位，且与焊接机器人4配合，实现了机器人对箱体焊接加工的自动化控制，从而取代传统的人工焊接，不仅提高了焊接加工效率，且能保证焊接加工的可靠性、一致性。
在优选实施例中，参照图2，夹具本体201的两侧边共设置四个支腿202，且四个支腿202在气缸的作用下驱动至合适的位置，以满足待夹持的箱体工件3的尺寸要求，各支腿202上定位支座204分别在第二驱动机构205的作用下对箱体工件3进行定位或者压紧，参照图2，图中左边的两个定位支座204水平向右位移以对箱体工件3进行定位，右边的两个定位支座204水平向左位移以对箱体工件3进行压紧。优选地，各定位座204上均设有用于定位箱体工件3时压紧箱体工件3的压紧机构206，这样，使得箱体工件3的定位更为可靠稳固，从而提高了焊接加工的定位精度。本实施例中，第一驱动机构203、第二驱动机构205及压紧机构206均为气缸，且各气缸共用气压站12，从而在同一控制器的作用下可以快速对带焊接的箱体工件3进行装夹定位或者快速卸载焊接好后的箱体。
优选地，夹具本体201上设有用于对箱体工件3进行限位的第一限位机构，和/或支腿202上设有用于对定位座204进行限位的第二限位机构。参照图2，夹具本体201上根据箱体工件3的不同种类尺寸布局定位槽块207，优选地，部分定位槽块207内设置定位块208以对箱体工件3进行限位。可选地，支腿202上设置定位槽块207及位于定位槽块207内的定位块208以对定位座204的位移进行限位。通过根据箱体工件3的尺寸布局上述第一、第二限位机构，可以满足夹具总成2对不同规格尺寸的箱体进行夹持定位的需求。
可选地，本实施例中，夹具总成2为两套，且分别位于焊接机器人4的两侧，焊接机器人4经回转组件5连接底座，回转组件5用于带动焊接机器人4在水平方向往复回转以满足设于两套夹具总成2上的箱体工件3均在焊接机器人4的焊接范围内。这样，本实施例焊接系统可以在一侧夹具总成2上进行焊接箱体加工的同时，在另一侧的同步进行带焊接的箱体工件3的装夹或者将焊接好的箱体拆装。具体加工时，当焊接机器人4在机器人控制柜7的作用下完成一侧的焊接加工后，机器人控制柜7发送指令给总控制柜11，总控制柜11生成指令驱动回转组件5回转180°后，焊接机器人4回转至装夹好箱体工件3的夹具总成2一侧，焊接机器人4在机器人控制柜7的作用下自动寻位并确定焊缝进行自动焊接，另一侧的夹具总成2在总控制柜11的作用下先拆装焊接后的箱体并将带焊接的箱体工件3装夹至该夹具总成2上，等待焊接机器人4的焊接加工，如此，进一步提高了自动焊接的焊接加工效率。本实施例中，机器人控制柜7用于控制焊接机器人4的动作，总控制柜11用于控制夹具总成2执行动作。
参照图3至图4，本实施例回转组件5包括横梁501、立柱502、第一回转支承503、第一电机504、小齿轮505、底座506和地脚板507，焊接机器人4通过螺栓固连在横梁501上；清枪剪丝机构6通过螺栓固连在立柱502上，可方便清理焊枪内的焊渣；小齿轮505固连在第一电机504输出轴上，进一步地，小齿轮505带动第一回转支承503转动，进而带动焊接机器人4回转180°，可以实现往复回转，可以确保箱体工件3在焊接机器人4的焊接范围内；所述底座506由钢材焊接后机加而成，结构简单，刚性好，承载能力大。
可选地，本实施例基于机器人的箱体焊接系统还包括：
头尾架变位机10，用于连接夹具本体201并带动夹具本体201及设于夹具本体201上的箱体工件3往复回转，以便于对箱体工件3进行自动翻转，以满足自动焊接加工的需求。
参照图5至图7，本实施例头尾架变位机10包括：包括底架101，底架101的两端设置机座102，机座102上设置支承座103，支承座103与夹具本体201固接，且支承座103经旋转驱动机构与机座102转动连接。优选地，本实施例旋转驱动机构包括第二电机104及第二回转支承107，具体地，第二电机104经减速机连接旋转轴105，旋转轴105经轴承与设于机座102上的轴承座连接，且旋转轴105的输出端固接齿轮106，齿轮106外圈设有与其啮合传动的第二回转支承107，第二回转支承107带动支承座103转动，从而带动箱体工件3的往复回转。优选地，机座102由优质板材焊接，经精加工而成，具有结构紧凑、刚性好，且与底架101用高强度螺栓连接，连接可靠，装拆方便；底架101由钢材焊接后机加而成，结构简单，刚性好，承载能力大，设备的稳定性高，增强了设备的吸震能力。夹具总成2与支承座103通过螺栓连接。
可选地，机座102上设有位于第二回转支承107外围用于对第二回转支承107进行定位的定位机构108，机座102上设有用于在驱动机构的作用下卡紧定位机构108以锁紧回转支承的锁紧机构。参照图6，本实施例中，定位机构108以第二回转支承107为中心，均布布置四个(即0°，90°,，180°，270°)，旋转至此四个位置时，气缸110会推动定位卡座109卡紧定位机构108，使夹具总成2和箱体工件3不会发生晃动，便于焊接机器人4精准焊接。
优选地，旋转轴105是空心轴，可以方便电线、气管通过，使得头尾架变位机10在回转时，线路不会缠绕在一起。
参照图1，本实施例中，焊接系统还包括设于工作范围界限的安全网1，以防止加工过程中的人员损伤。该焊接系统还设有用于供应焊接用焊丝的焊丝筒8及用于供电给焊接机器人4、机器人控制柜7及总控制柜等用电器件的焊接电源9。
从以上的描述可以得知，本实施例通过设置对待焊接的箱体工件进行夹持的夹具总成，实现了箱体工件的快速夹持及装卸，且通过夹具总成与焊接机器人配合，实现了机器人对箱体焊接加工的自动化控制，从而取代传统的人工焊接，不仅提高了焊接加工效率，且能保证焊接加工的可靠性、一致性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，包括焊接机器人(4)及位于所述焊接机器人(4)工作半径内用于夹持待焊接的箱体工件(3)的夹具总成(2)；
所述夹具总成(2)包括呈长条状的夹具本体(201)，所述夹具本体(201)在两侧边沿其长度方向间隔设置至少两组支撑机构，每组支撑机构包括分别位于所述夹具本体(201)的两侧且沿所述夹具本体(201)的长度方向活动设置于所述夹具本体(201)上的两个支腿(202)，所述夹具本体(201)上设有用于驱动所述支腿(202)活动及定位的第一驱动机构(203)；
每个所述支腿(202)上活动设置有用于对所述箱体工件(3)进行定位的定位座(204)，所述定位座(204)经设于所述支腿(202)上第二驱动机构(205)的驱动靠拢或者远离所述夹具本体(201)。
2.根据权利要求1所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述定位座(204)上设有用于定位所述箱体工件(3)时压紧所述箱体工件(3)的压紧机构(206)。
3.根据权利要求2所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述夹具本体(201)上设有用于对所述箱体工件(3)进行限位的第一限位机构，和/或
所述支腿(202)上设有用于对所述定位座(204)进行限位的第二限位机构。
4.根据权利要求3所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述第一驱动机构(203)、所述第二驱动机构(205)及所述压紧机构(206)为气缸，且气缸共用气压站(12)。
5.根据权利要求1至4任一所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述夹具总成(2)为两套，且分别位于所述焊接机器人(4)的两侧，所述焊接机器人(4)经回转组件(5)连接底座，所述回转组件(5)用于带动所述焊接机器人(4)在水平方向往复回转以满足设于两套所述夹具总成(2)上的箱体工件(3)均在所述焊接机器人(4)的焊接范围内。
6.根据权利要求5所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，还包括：
头尾架变位机(10)，用于连接所述夹具本体(201)并带动所述夹具本体(201)及设于所述夹具本体(201)上的箱体工件(3)往复回转。
7.根据权利要求6所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述头尾架变位机(10)包括底架(101)，所述底架(101)的两端设置机座(102)，所述机座(102)上设置支承座(103)，所述支承座(103)与所述夹具本体(201)固接，且所述支承座(103)经旋转驱动机构与所述机座(102)转动连接。
8.根据权利要求7所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述旋转驱动机构包括电机，所述电机的输出端经旋转轴固接齿轮(106)，所述齿轮(106)外圈设有与其啮合传动的回转支承，所述回转支承带动所述支承座(103)转动。
9.根据权利要求8所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述机座(102)上设有位于所述回转支承外围用于对所述回转支承进行定位的定位机构(108)，所述机座(102)上设有用于在驱动机构的作用下卡紧所述定位机构(108)以锁紧所述回转支承的锁紧机构。
10.根据权利要求5所述的基于机器人的箱体焊接系统，其特征在于，
所述焊接机器人(4)还设有用于清理焊枪内焊渣的清枪剪丝机构(6)。
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