CN105880894A - 一种焊接机器人与焊接夹具成套设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，包括多自由度焊接机械手组件、CCD相机、焊接夹具以及控制箱，多自由度焊接机械手组件、CCD相机、焊接夹具均与控制箱电连接，控制箱位于焊接夹具的旁侧，多自由度焊接机械手组件位于焊接夹具上方中部，CCD相机位于多自由度焊接机械手组件上，控制箱包括上位机和PLC控制器，PLC控制器时时控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具的动作，焊接过程中，工件被焊接夹具固定，多自由度焊接机械手组件对工件进行焊接操作。该设备同时包括焊接机器人和焊接夹具，焊接机器人和焊接夹具移动性能好，它重复定位精度高、装卸方便快捷，能够实现不同产品的快速焊接，充分发挥焊接机器人的柔性作用。

Description

一种焊接机器人与焊接夹具成套设备
技术领域：
本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种焊接机器人与焊接夹具成套设备。
背景技术：
工业生产过程中会遇到很多焊接操作过程，目前的焊接操作多是由焊接机械手完成的，焊接机械手的末端安有固定焊枪，可以实现自动焊接的功能。焊接机械手具有稳定和提高焊接质量，保证其均匀性；焊接机械手具有提高劳动生产率，一天可24小时连续生产；焊接机械手可以改善工人劳动条件，可在有害环境下工作；焊接机械手降低对工人操作技术的要求；焊接机械手缩短产品改形换代的准备周期，减少相应的设备投资；焊接机械手可实现小批量产品的焊接自动化。
但是，常用的焊接机器人一般是针对单一的产品，焊接夹具也是固定在一个地方。从现在汽车厂的生产来看，汽车品种较多，但生产的量并不大。为提高机器人焊接的柔性，需要机器人能同时焊接多个产品，焊接夹具也能在机器人焊接工位实现快速、准确的切换。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，该设备同时包括焊接机器人和焊接夹具，焊接机器人和焊接夹具移动性能好，它重复定位精度高、装卸方便快捷，能够实现不同产品的快速焊接，充分发挥焊接机器人的柔性作用。
本发明的技术解决措施如下：
一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，包括多自由度焊接机械手组件、CCD相机、焊接夹具以及控制箱，多自由度焊接机械手组件、CCD相机、焊接夹具均与控制箱电连接，控制箱位于焊接夹具的旁侧，多自由度焊接机械手组件位于焊接夹具上方中部，CCD相机位于多自由度焊接机械手组件上，控制箱包括上位机和PLC控制器，PLC控制器时时控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具的动作，焊接过程中，工件被焊接夹具固定，多自由度焊接机械手组件对工件进行焊接操作，CCD相机时时对焊接过程中的工件进行拍照，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具停止动作，完成工件的焊接，进入下一工件的焊接过程；如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具继续动作。
多自由度焊接机械手组件包括行走移动组件、焊接机械手以及焊枪，行走移动组件包括设置在两侧的两组行走轨道，每组行走轨道上部滑动设置有支撑板，支撑板底部四角通过支座连接有四组行走轮组，每组行走轮组均包括两个并排的行走轮，两个并排的行走轮通过一根转轴连接。
行走轨道为倒T型轨道，包括竖直部分和分布在竖直部分两侧的支撑部，每组行走轮组的两个行走轮骑在倒T型轨道的两个支撑部上，旋转座在旋转驱动电机的驱动下可绕着自身轴线旋转。
多自由度焊接机械手组件还包括安装在支撑板上部的伸缩升降梁，伸缩升降梁包括下部的固定梁和上部的滑动梁，固定梁和滑动梁滑动连接，滑动梁上开设有上部滑轨，两组滑动梁之间滑动连接有第一横梁，第一横梁上滑动连接有第一滑块，第一滑块沿着第一横梁左右移动，第一滑块沿着第一横梁的左右移动过程是通过左右移动齿轮齿条幅完成的。
第一滑块的下部固定连接有第二横梁，第二横梁上滑动连接有第二滑块，第二滑块沿着第二横梁前后移动，第二滑块沿着第二横梁的前后移动是通过前后移动齿轮齿条幅完成的，第二滑块下部转动连接有旋转轴，旋转轴上转动连接有摆动臂，摆动臂在摆动臂驱动件的驱动下可实现周向摆动，摆动臂上铰接有焊枪，焊枪一端与摆动臂铰接，另一端与固定在摆动臂上的伸缩气缸连接。
焊接夹具包括分别滑动设置在两组固定梁上的两组夹具组件，固定梁上设置有下部滑轨，下部滑轨上滑动连接有夹具滑块，夹具滑块上固定连接有夹具伸缩气缸，夹具伸缩气缸的末端连接有焊接夹具头。
焊接夹具头包括夹爪部和真空吸盘部，真空吸盘部包括真空泵和空心安装板，空心安装板通过环形连接件与空心旋转轴连接，空心旋转轴的下部固定有真空板，真空板下部密封连接有多个吸盘结构，空心旋转轴的内部设置有内驱动电机，内驱动电机驱动空心旋转轴绕空心安装板转动。
空心安装板内部开设有通透的槽体，真空泵通过真空管路连接至真空板，真空管路依次穿过空心安装板、环形连接件以及空心旋转轴，吸盘结构包括吸盘部和支路，吸盘部通过支路与真空板固定连接；夹爪部包括夹爪和张合驱动气缸，夹爪为倒F型金属部件，其中倒F型金属部件的上臂通过固定在真空板上的安装块铰接固定，倒F型金属部件的竖直臂与张合驱动气缸连接，张合驱动气缸通过立杆固定在真空板的上部，倒F型金属部件的下臂为带有尖角，以便于抓紧工件。
本发明的有益效果在于：该设备同时包括焊接机器人和焊接夹具，焊接机器人和焊接夹具移动性能好，它重复定位精度高、装卸方便快捷，能够实现不同产品的快速焊接，充分发挥焊接机器人的柔性作用。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的截面图；
图3为焊接机械手的结构示意图；
图4为焊接夹具头的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的说明。
如图1所示，焊接机器人与焊接夹具成套设备1包括多自由度焊接机械手组件、CCD相机18、焊接夹具2以及控制箱4，多自由度焊接机械手组件、CCD相机18、焊接夹具2均与控制箱4电连接，控制箱4位于焊接夹具的旁侧，多自由度焊接机械手组件位于焊接夹具上方中部，CCD相机18位于多自由度焊接机械手组件上，控制箱4包括上位机和PLC控制器，PLC控制器时时控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具2的动作，焊接过程中，工件被焊接夹具固定，多自由度焊接机械手组件对工件进行焊接操作，CCD相机18时时对焊接过程中的工件进行拍照，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具2停止动作，完成工件的焊接，进入下一工件的焊接过程；如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具2继续动作。
如图1-3所示，多自由度焊接机械手组件包括行走移动组件、焊接机械手以及焊枪17，行走移动组件包括设置在两侧的两组行走轨道113，每组行走轨道113上部滑动设置有支撑板11，支撑板11底部四角通过支座111连接有四组行走轮组，每组行走轮组均包括两个并排的行走轮112，两个并排的行走轮112通过一根转轴连接。
行走轨道113为倒T型轨道，包括竖直部分和分布在竖直部分两侧的支撑部，每组行走轮组的两个行走轮112骑在倒T型轨道的两个支撑部上，旋转座在旋转驱动电机的驱动下可绕着自身轴线旋转。
多自由度焊接机械手组件还包括安装在支撑板11上部的伸缩升降梁，伸缩升降梁包括下部的固定梁12和上部的滑动梁13，固定梁12和滑动梁13滑动连接，滑动梁13上开设有上部滑轨131，两组滑动梁13之间滑动连接有第一横梁19，第一横梁19上滑动连接有第一滑块14，第一滑块14沿着第一横梁19左右移动，第一滑块14沿着第一横梁19的左右移动过程是通过左右移动齿轮齿条幅完成的。
第一滑块14的下部固定连接有第二横梁，第二横梁上滑动连接有第二滑块15，第二滑块15沿着第二横梁前后移动，第二滑块15沿着第二横梁的前后移动是通过前后移动齿轮齿条幅完成的，第二滑块15下部转动连接有旋转轴，旋转轴上转动连接有摆动臂16，摆动臂16在摆动臂驱动件的驱动下可实现周向摆动，摆动臂16上铰接有焊枪17，焊枪17一端与摆动臂16铰接，另一端与固定在摆动臂16上的伸缩气缸167连接。
如图2所示，焊接夹具包括分别滑动设置在两组固定梁12上的两组夹具组件，固定梁12上设置有下部滑轨121，下部滑轨121上滑动连接有夹具滑块21，夹具滑块21上固定连接有夹具伸缩气缸22，夹具伸缩气缸22的末端连接有焊接夹具头3。
如图4所示，焊接夹具头3包括夹爪部和真空吸盘部，真空吸盘部包括真空泵310和空心安装板31，空心安装板31通过环形连接件32与空心旋转轴33连接，空心旋转轴33的下部固定有真空板39，真空板39下部密封连接有多个吸盘结构，空心旋转轴33的内部设置有内驱动电机，内驱动电机驱动空心旋转轴33绕空心安装板31转动。
空心安装板31内部开设有通透的槽体(图中未示出)，真空泵310通过真空管路连接至真空板39，真空管路依次穿过空心安装板31、环形连接件32以及空心旋转轴33，吸盘结构包括吸盘部30和支路，吸盘部30通过支路与真空板39固定连接。
通过将真空管路设置成依次穿过空心安装板、环形连接件以及空心旋转轴，避免了真空管路在搬运过程中的受损；旋转轴的内部设置内驱动电机，简化装置，减小电机占用的空间。
夹爪部包括夹爪37和张合驱动气缸35，夹爪37为倒F型金属部件，其中倒F型金属部件的上臂38通过固定在真空板39上的安装块36铰接固定，倒F型金属部件的竖直臂与张合驱动气缸35连接，张合驱动气缸35通过立杆34固定在真空板39的上部，倒F型金属部件的下臂371为带有尖角，以便于抓紧工件。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (8)

1.一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：包括多自由度焊接机械手组件、CCD相机(18)、焊接夹具(2)、焊接夹具头(3)以及控制箱(4)，多自由度焊接机械手组件、CCD相机(18)、焊接夹具(2)均与控制箱(4)电连接，控制箱(4)位于焊接夹具的旁侧，多自由度焊接机械手组件位于焊接夹具上方中部，CCD相机(18)位于多自由度焊接机械手组件上，控制箱(4)包括上位机和PLC控制器，PLC控制器时时控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具(2)的动作，焊接过程中，工件被焊接夹具固定，多自由度焊接机械手组件对工件进行焊接操作，CCD相机(18)时时对焊接过程中的工件进行拍照，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具(2)停止动作，完成工件的焊接，进入下一工件的焊接过程；如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手组件和焊接夹具(2)继续动作。
2.根据权利要求1所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：多自由度焊接机械手组件包括行走移动组件、焊接机械手以及焊枪(17)，行走移动组件包括设置在两侧的两组行走轨道(113)，每组行走轨道(113)上部滑动设置有支撑板(11)，支撑板(11)底部四角通过支座(111)连接有四组行走轮组，每组行走轮组均包括两个并排的行走轮(112)，两个并排的行走轮(112)通过一根转轴连接。
3.根据权利要求2所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：行走轨道(113)为倒T型轨道，包括竖直部分和分布在竖直部分两侧的支撑部，每组行走轮组的两个行走轮(112)骑在倒T型轨道的两个支撑部上，旋转座在旋转驱动电机的驱动下可绕着自身轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：多自由度焊接机械手组件还包括安装在支撑板(11)上部的伸缩升降梁，伸缩升降梁包括下部的固定梁(12)和上部的滑动梁(13)，固定梁(12)和滑动梁(13)滑动连接，滑动梁(13)上开设有上部滑轨(131)，两组滑动梁(13)之间滑动连接有第一横梁(19)，第一横梁(19)上滑动连接有第一滑块(14)，第一滑块(14)沿着第一横梁(19)左右移动，第一滑块(14)沿着第一横梁(19)的左右移动过程是通过左右移动齿轮齿条幅完成的。
5.根据权利要求4所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：第一滑块(14)的下部固定连接有第二横梁，第二横梁上滑动连接有第二滑块(15)，第二滑块(15)沿着第二横梁前后移动，第二滑块(15)沿着第二横梁的前后移动是通过前后移动齿轮齿条幅完成的，第二滑块(15)下部转动连接有旋转轴，旋转轴上转动连接有摆动臂(16)，摆动臂(16)在摆动臂驱动件的驱动下可实现周向摆动，摆动臂(16)上铰接有焊枪(17)，焊枪(17)一端与摆动臂(16)铰接，另一端与固定在摆动臂(16)上的伸缩气缸(167)连接。
6.根据权利要求5所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：焊接夹具包括分别滑动设置在两组固定梁(12)上的两组夹具组件，固定梁(12)上设置有下部滑轨(121)，下部滑轨(121)上滑动连接有夹具滑块(21)，夹具滑块(21)上固定连接有夹具伸缩气缸(22)，夹具伸缩气缸(22)的末端连接有焊接夹具头(3)。
7.根据权利要求1所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：焊接夹具头(3)包括夹爪部和真空吸盘部，真空吸盘部包括真空泵(310)和空心安装板(31)，空心安装板(31)通过环形连接件(32)与空心旋转轴(33)连接，空心旋转轴(33)的下部固定有真空板(39)，真空板(39)下部密封连接有多个吸盘结构，空心旋转轴(33)的内部设置有内驱动电机，内驱动电机驱动空心旋转轴(33)绕空心安装板(31)转动。
8.根据权利要求7所述的一种焊接机器人与焊接夹具成套设备，其特征在于：空心安装板(31)内部开设有通透的槽体，真空泵(310)通过真空管路连接至真空板(39)，真空管路依次穿过空心安装板(31)、环形连接件(32)以及空心旋转轴(33)，吸盘结构包括吸盘部(30)和支路，吸盘部(30)通过支路与真空板(39)固定连接；夹爪部包括夹爪(37)和张合驱动气缸(35)，夹爪(37)为倒F型金属部件，其中倒F型金属部件的上臂(38)通过固定在真空板(39)上的安装块(36)铰接固定，倒F型金属部件的竖直臂与张合驱动气缸(35)连接，张合驱动气缸(35)通过立杆(34)固定在真空板(39)的上部，倒F型金属部件的下臂(371)带有尖角。
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