CN105921933A - 一种用于机器人焊接的多工位气动工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人焊接的多工位气动工装，用于汽车座椅支架卡座的装夹与焊接，该工装包括：工装底板、定位装置和夹紧装置。工装底板被分为多个设有两个对称工位的工作区域；对称工位上设有一固定在工装底板上的定位装置，用于对焊接件进行定位；工作区域上设有一固定在工装底板和定位装置上的夹紧装置，用于对两个对称工位上的焊接件进行固定。本发明具有定位稳定准确、固定快速可靠的特点，并且通过一次装夹可对多个工位的焊接件进行焊接，能够明显提高生产效率。

Description

一种用于机器人焊接的多工位气动工装

技术领域

本发明涉及一种机器人焊接工装，尤其涉及一种与焊接机器人配套使用的多工位气动工装。

背景技术

某汽车座椅支架卡座焊接件由异平面U型钢丝与不锈钢薄板组成，在生产过程中，需先将各部件定位、固定后再进行焊接。传统的焊接定位、装夹方式都是先将焊接件逐一手工定位并紧固在工装上，然后通过手工或者机器进行焊接。由于该焊接件具有定位精度要求高、不锈钢薄板易变形等特点，采用这种传统焊接方式对该焊接件进行焊接时，存在效率低下、定位不准的缺点，并且对操作人员的技能水平要求较高，影响生产效率和焊接质量。

传统的气动工装往往无法调教压紧装置对焊接件夹紧力的大小，过大或者过小的压紧力都容易导致废品的产生。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种定位快速准确、装夹方便省力、可调节夹紧力的应用于机器人焊接的多工位工装。

为解决本发明的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于机器人焊接的多工位气动工装，包括：工装底板、定位装置和夹紧装置；所述工装底板被分为多个设有两个对称工位的工作区域，工装底板上开有用于固定定位装置和夹紧装置的安装孔和基准孔。

进一步，所述工位上设有定位装置，固定在工装底板上，用于对焊接件进行定位；所述工作区域上设有夹紧装置，固定在工装底板和定位装置上，用于对两个对称工位上的焊接件进行固定。

进一步，工作区域的数量为2~4个，工装底板上设少于2个工作区域时，由于工位过少无法发挥焊接机器人的工作能力，多于4个工作区域时，会到导致工作台面积过大、操作困难。

进一步，所述定位装置包括从外向内依次排列第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件，所述第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件分别对不锈钢薄板、异平面U型钢丝前段、异平面U型钢丝后段进行定位。

进一步，所述第一定位组件包括第一定位块、圆柱定位销以及菱形定位销，所述第一定位块上端面设有第一定位销孔和第二定位销孔，所述圆柱定位销和菱形定位销分别固定在第一定位销孔和第二定位销孔内，用于定位不锈钢薄板，通过第一定位块限制了不锈钢薄板的1个平移自由度，通过两个定位销的配合限制了不锈钢薄板的2个平移自由度以及3个旋转自由度，且可以有效避免采用2个相同圆柱定位销进行定位时出现过定位的现象。

进一步，所述第二定位组件包括2个第二定位块以及2个第一卡槽定位块，第一卡槽定位块通过第二定位块固定在工装底板上，用于固定异平面U型钢丝前段。

进一步，所述第三定位组件包括第三定位块以及第二卡槽定位块，第二卡槽定位块通过第三定位块固定在工装底板上，用于固定异平面U型钢丝后段。

进一步，第一卡槽定位块和第二卡槽定位块上的卡槽呈U形或V形。

进一步，所述的夹紧装置包括：气缸、压紧过渡块、导向架、压头以及压头调节杆，所述压紧过渡块安装在气缸上方，并通过导向架导向定位，其两端连接有压头调节杆，压头调节杆的端部设有与焊接件接触的压头。

进一步，所述压紧过渡块由直线过渡块和对称设置在直线过渡块两端的压紧块组成，所述压紧块呈L型，所述压紧块上开设有3个连接压头调节杆的连接孔，连接孔呈L型分布在压紧块上。

进一步，所述的压头以及压头调节杆对称设置在压紧过渡块两端，压头调节杆采用可调节设计，通过调节压头调节杆可以改变压头对焊接件的压力。

进一步，在调教压头对焊接件的压力时，先通过调节压头调节杆使压头对焊接件加一个较大的压力，然后慢慢减小对焊接件的压力，直到刚好压住焊接件不会因小的振动而位移为止。根据经验压头对焊接件的压力为1到10牛顿。

进一步，经过反复的分析与计算及实验结果，压头对焊接件的压力为3牛顿，装夹及焊接效果最好。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、在本发明中，所述的工装上设置有多个工位，通过一次装夹便可以对多个工位上的焊接件进行焊接作业，能够提高焊接机器人的使用率；

2、本发明重复定位精度高，通过设置定位销、卡槽定位块使焊接件在定位时不需要手工测量，从而减少焊接变形，避免焊接后的修整工作，提高生产效率；

3、在本发明中，每个气缸带动一个压紧过渡块对两个工位上的焊接件进行固定，该种结构使工装上焊接件的布置更为紧凑，能够减少焊接机器人的运动距离，从而提高生产效率；

4、在本发明中，通过调节压头调节杆改变压头对焊接件的压紧力，以防止压紧力过大而产生焊接后的应力变形。

附图说明

图1—为本发明的示意图；

图2—为本发明的示意图；

图3—为本发明的焊接件；

图4—为图1中工装底板示意图。

图中：1—工装底板， 2—第一右定位块，3—第一左定位块， 4—圆柱定位销，5—菱形定位销，6—第二定位块， 7—第一卡槽定位块，8—第二卡槽定位块，9—第三定位块，10—气缸，11—压紧过渡块，12—压头，13—压头调节杆，14—导向架，15—不锈钢薄板，16—异平面U型钢丝，17—工装底板第一安装孔，18—工装底板第二安装孔，19—第一定位块基准孔，20—第一定位块安装孔，21—第二定位块安装孔，22—第二定位块基准孔，23—第三定位块基准孔，24—第三定位块安装孔，25—导向架基准孔，26—导向架安装孔，27—气缸安装孔。

名词解释：异平面U型钢丝：为U型钢丝组成，它的后段翘起，使得后段与U型前段不在同一个平面上。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：本发明包括工装底板1，工装底板1上开有用于固定定位装置和夹紧装置的安装孔和基准孔。

所述的工装底板1被分为2个工作区域。每个工作区域被划分为2个对称的工位，每个对称工位都设有以下装置：用于定位不锈钢薄板15的第一定位组件、用于定位异平面U型钢丝16前段两侧的第二定位组件、用于定位异平面U型钢丝16后段的第三定位组件；每个工作区域上设有夹紧装置，固定在工装底板1和定位装置上，用于对两个对称工位上的不锈钢薄板15及异平面U型钢丝16进行固定。

所述的第一定位组件包括：第一左定位块3或第一右定位块2、圆柱定位销4和菱形定位销5，所述第一左定位块3或第一右定位块2上端面设有第一定位销孔和第二定位销孔，所述圆柱定位销4、菱形定位销5分别固定在第一定位销孔和第二定位销孔内，用于固定不锈钢薄板15，通过第一左定位块3或第一右定位块2限制了不锈钢薄板15的1个平移自由度，通过两个定位销的配合限制了不锈钢薄板15的2个平移自由度以及3个旋转自由度，且可以有效避免采用2个相同圆柱定位销进行定位时出现过定位的现象。

所述的第二定位组件包括第二定位块6以及第一卡槽定位块7，第一卡槽定位块7通过第二定位块6固定在工装底板1上，用于固定异平面U型钢丝16前段，限制了异平面U型钢丝16的2个平移自由度和2个旋转自由度。

所述的第三定位组件包括第二卡槽定位块8和第三定位块9，第二卡槽定位块8通过第三定位块9固定在工装底板1上，用于固定异平面U型钢丝16后段，限制了异平面U型钢丝16的1个平移自由度和1个旋转自由度。

第一卡槽定位块7和第二卡槽定位块8上的卡槽呈U型。

所述的夹紧装置包括气缸10、压紧过渡块11、压头12、压头调节杆13、导向架14，所述压紧过渡块11安装在气缸10上方，并通过导向架14导向定位，其两端连接有压头调节杆13，压头调节杆13的端部设有与焊接件接触的压头12。导向架14固定工装底板1上，位于气缸10的两侧。

所述压紧过渡块11由直线过渡块和对称设置在直线过渡块两端的压紧块组成，所述压紧块呈L型，所述压紧块上开设有3个连接压头调节杆13的连接孔，连接孔呈L形分布在压紧块上。

所述的压头12以及压头调节杆13对称设置在压紧过渡块11两端，压头调节杆13采用可调节设计，通过调节压头调节杆13可以改变压头12对焊接件的压力。

调整压头12对焊接件的压力时，先通过调节压头调节杆13使压头12对焊接件加一个较大的压力，然后慢慢调节压头调节杆13，减小压头12对焊接件的压力，直到刚好压住焊接件不会因小的振动而产生位移为止。因为压头12对焊接件加一个较大的压力，确实可以将焊接件压得更紧固，但在焊接过程中，焊接产生的高温会使焊接件变软，这样，在过大的压力作用下，焊接件会产生微小的变形，影响焊接件的质量。所以，需要调节直到刚好压住焊接件而其不会因小的振动而产生位移为止。

压头12对焊接件的压力为1到10牛顿。过大的压力使得焊接件变形，过小压力会使得焊接件定位不准确，因为在焊接的过程中，会产生小的振动，如压得不紧，会出现焊接件的连接部位定位不准确，产生废品。所以，一个合适的压力选择是十分重要的。

经过反复的分析与计算及实验结果，我们发现把压力调为3牛顿时，效果最好。

本发明的用于机器人焊接的多工位气动工装的使用方法：通过第一定位组件对不锈钢薄板15焊接件进行定位，通过第二定位组件和第三定位组件对异平面U型钢丝16定位，然后，通过气缸10带动压紧过渡块11动作，并配合导向架14的导向作用，实现压头12对焊接件（不锈钢薄板和异平面U型钢丝）的夹紧和放松。

本发明的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，可以根据焊接工装底板1的大小及焊接件的多少，所述工作区域的数量还可以为3个或4个，均布在工装底板1上；以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，包括工装底板、定位装置和夹紧装置，所述的工装底板被分为多个设有两个对称工位的工作区域；所述工位上设有一固定在工装底板上的定位装置；所述工作区域上设有一固定在工装底板和定位装置上的夹紧装置。

2.如权利要求1所述一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述工装底板上的工作区域为2~4个。

3.如权利要求1或2所述一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述的工装底板上开有用于固定定位装置和夹紧装置的安装孔和基准孔。

4.如权利要求1或2所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述的定位装置包括从外向内依次排列第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件， 所述第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件分别对不锈钢薄板、异平面U型钢丝前段、异平面U型钢丝后段进行定位。

5.如权利要求4所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述第一定位组件包括第一定位块、圆柱定位销以及菱形定位销，所述第一定位块上端面设有第一定位销孔和第二定位销孔，所述圆柱定位销、菱形定位销分别固定在第一定位销孔和第二定位销孔内，用于固定不锈钢薄板；所述第二定位组件包括第二定位块以及第一卡槽定位块，第一卡槽定位块通过第二定位块固定在工装底板上，用于固定异平面U型钢丝前段；所述第三定位组件包括第三定位块以及第二卡槽定位块，第二卡槽定位块通过第三定位块固定在工装底板上，用于固定异平面U型钢丝后段。

6.如权利要求1所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述的夹紧装置包括：气缸、压紧过渡块、导向架、压头以及压头调节杆，所述压紧过渡块安装在气缸上方，并通过导向架导向定位，其两端连接有压头调节杆，压头调节杆的端部设有与焊接件接触的压头。

7.如权利要求6所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，所述的压头以及压头调节杆对称设置在压紧过渡块两端，压头调节杆采用可调节设计，通过调节压头调节杆可以改变压头对焊接件的压力。

8.如权利要求7所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，先通过调节压头调节杆使压头对焊接件加一个较大的压力，然后慢慢减小对焊接件的压力，直到刚好压住焊接件不会因小的振动而位移为止。

9.如权利要求7所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，压头对焊接件的压力为1到10牛顿。

10.如权利要求7所述的一种用于机器人焊接的多工位气动工装，其特征在于，压头对焊接件的压力为3牛顿。