CN106238995B - 利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法 - Google Patents

利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法,抛丸机壳体焊接机器人总成在装配完成后,对各电机驱动系统的旋转编码器进行校准,标定两个工件推挡运动系统和两个工件夹持运动系统的初始位置,后续钢板对齐、焊缝对准工作主要通过两个工件推挡运动系统辅助完成;根据两个工件推挡运动系统的相对位置计算获得焊缝的位置,标定机械臂各连杆的初始位置,根据末端运动规划,自动完成焊接过程。本发明可以完成抛丸机壳体原材料的运输、壳体的组装及焊接工作,大大降低工人劳动强度,自动化程度高。

Description

利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种焊接机器人技术,尤其是一种利用抛丸机壳体焊接机器人总成的 焊接方法。
背景技术
[0002] 目前,抛丸机等大型设备的壳体焊接通常都是采用人工方式进行的,至少需要两 名工人合作完成。工人劳动强度大,工作环境差。
[0003] 中国专利文献CN103157900A公开了一种“焊接机器人”,该焊接机器人是一种用于 电阻焊接的改进的焊接机器人。
[0004] 中国专利文献CN105057937A公开了一种压缩机壳体焊接生产设备,主要用于壳体 上销钉、机脚以及端子焊接的全自动化生产。
[0005] 中国专利文献CN103506789A公开了一种“多手臂焊接机器人”,该机器人适用于所 需的焊接面积大或焊接部位多的场合。
[0006] 中国专利文献CN104476047A公开了一种“焊接机器人”,该机器人能够定位开关柜 底盘车安装的焊接位置,实现精确焊接,保证开关柜地盘车的正常使用。
[0007] 中国专利文献CN102275053A公开了一种“机器人焊接系统”,该焊接系统主要包括 KUKA机器人、NADEX焊接控制器和小原伺服焊枪,其目标是保证质量的前提下减小总体设备 投资,利于推广应用。
[0008] 中国专利文献CN104SS9637A公开了一种“焊接机器人”,该焊接机器人能够进行 360°旋转式焊接,并且可全面吸收掉焊接时产生的有害气体。
[0009]中国专利文献CN104384766A公开了一种“门式机器人焊接机”,该机器人焊接机的 主要特点是机器人移动范围大,可以通过示教编程完成大型非标工件的焊接,但是要求被 焊接的工件事先完成组装、固定任务。
[0010]但是上述焊接机器人都不能独自完成抛丸机壳体的组装及焊接工作。
发明内容
[0011]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种利用抛丸机壳体焊接机器 人总成的焊接方法,该方法操作简单,能够独自完成抛丸机壳体的组装及焊接工作。
[0012]为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
[0013] —种利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法,所述抛丸机壳体焊接机器人总 成,包括两个平行设置的主支架,两个主支架下部对应设置在两个平行的四滑块滑动直线 导轨副上,且主支架能够在四滑块滑动直线导轨副上往复移动;两个四滑块滑动直线导轨 副之间设置有工作台;两个平行的主支架的前后端上分别通过第一驱动支撑组件和第二驱 动支撑组件连接;第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件之间平行设置有平行的第一、第 二辅助焊接系统和一组焊接机械臂系统,且第一、第二辅助焊接系统和一组焊接机械臂系 统均能在第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件上往复移动,焊接机械臂系统位于两组辅 助焊接系统中部;每个四滑块滑动直线导轨副上均设置有一个接触开关;所述工作台两侧 与主支架之间的地面上对称设置有三对电吸盘组;
[0014] 所述辅助焊接系统包括第一、第二电机驱动系统,第一、第二电机驱动系统的第 一、第二螺母各自对应与竖向设置的工件推挡运动系统和工件夹持运动系统固定连接;
[0015] 所述工件推挡运动系统包括,一个推杆Z方向移动电机驱动系统,一个推杆姿态调 整驱动电机和一个推杆;第一传动螺母与推杆z方向移动电机驱动系统的丝杠配合形成丝 杠螺母传动系统,推动推杆沿Z方向移动;推杆姿态调整驱动电机的输出轴通过第一联轴器 与推杆相连;
[0016] 所述工件夹持运动系统包括工件夹持器姿态调整驱动电机,工件夹持器姿态调整 驱动电机的输出轴通过第二联轴器与工件夹持器移动支撑组件相连,工件夹持器固定板和 工件夹持器可移动板均安装在工件夹持器移动支撑组件上;
[0017] 所述焊接机械臂系统包括一矩形框架,矩形框架中横向设置有机械臂Y方向移动 电机驱动系统,机械臂Y方向移动电机驱动系统上通过丝杠和螺母配合设置有能够左右移 动的机械臂Z方向移动电机驱动系统,机械臂Z方向移动电机驱动系统的丝杠上设置有能上 下移动的机械臂支撑架上竖向固定设置有机械臂第一伺服驱动电机,机械臂第一伺服驱动 电机的输出轴通过第一连杆与机械臂第二伺服驱动电机相连,机械臂第二伺服驱动电机的 输出轴通过第二连杆与机械臂第三伺服驱动电机相连,机械臂第三伺服驱动电机的输出轴 通过第三连杆连接焊枪固定及摆动装置;
[0018] 抛丸机壳体焊接机器人总成在装配完成后,对各电机驱动系统的旋转编码器进行 校准,标定两个工件推挡运动系统和两个工件夹持运动系统的初始位置,后续钢板对齐、焊 缝对准工作主要通过两个工件推挡运动系统辅助完成;根据两个工件推挡运动系统的相对 位置计算获得焊缝的位置,标定机械臂各连杆的初始位置,根据末端运动规划,自动完成焊 接过程。
[0019]焊接方法具体步骤如下:
[0020] 1)两个对角安装的工件推挡运动系统沿笛卡尔三维坐标系中的X方向相互靠近, 将所需的钢板夹紧后,控制抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统和抛丸机壳体焊接机 器人第二辅助焊接系统运动的伺服驱动电机停止转动并保持;
[G021] 2)控制推杆沿Z方向移动的伺服驱动电机动作,将两个推杆提升到高于工作台的 高度后停止转动并保持;
[0022] 3)推动主支架将钢板由仓储间运送到焊接工作台,当主支架的中心位置和焊接工 作台的中心位置重合时,两个接触开关闭合,六个电磁吸盘同时通电,主支架位置固定; [0023] 4)两个推杆Z方向移动驱动系统的伺服驱动电机同时动作,将两个推杆下降到临 近工作台的高度后停止转动并保持,然后启动控制抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系 统和抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统运动的伺服驱动电机,使两个工件推挡运动 系统沿X方向相互远离,钢板被放置在工作台上;
[0024] 5)利用驱动推杆运动的伺服驱动电机内置旋转编码器的反馈信息确定两个推杆 相对位置,从而将钢板放置到焊接工作台的期望位置;
[0025] 6)六个电磁吸盘人为断电,推动主支架至仓储间,抛丸机壳体焊接机器人第一辅 助焊接系统靠近焊接用钢板,工件夹持器固定挡板贴紧钢板,穿过工件夹持器移动挡板拧 紧螺钉,将钢板压紧;
[0026] 7)推杆支撑钢板,将其运送到焊接工作台指定位置,当主支架的中心位置和焊接 工作台的中心位置重合时,两个接触开关闭合,六个电磁吸盘同时通电,主支架位置再次固 定;
[0027] 8)两个工件推挡运动系统和夹持钢板的工件夹持运动系统协调配合,使焊接工作 台上的钢板与工件夹持运动系统所夹持的钢板焊缝对齐;
[0028] 9)抛丸机壳体焊接机械臂系统移动至焊缝附近,抛丸机壳体焊接机械臂z方向移 动驱动系统伺服驱动电机、抛丸机壳体焊接机械臂第一伺服驱动电机、抛丸机壳体焊接机 械臂第二伺服驱动电机、抛丸机壳体焊接机械臂第三伺服驱动电机、抛丸机壳体焊接机械 臂第四伺服驱动电机协调运动,完成先点焊,后连续焊的焊接过程;
[0029] 10)放松工件夹持器移动挡板上的螺钉,再次给六个电磁吸盘人为断电,推动主支 架至仓储间,抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统靠近焊接用钢板,重复步骤6)-8)剩 余工作及步骤9)工作;
[0030] 11)利用两个工件推挡运动系统和两个工件夹持运动系统的协调动作可完成壳体 的移动、旋转和翻转。
[0031]当工件夹持器可移动挡板沿着工件夹持器移动支撑组件的底面靠近工件夹持器 固定挡板时,工件被夹紧;当工件夹持器可移动挡板沿着工件夹持器移动支撑组件的底面 背离工件夹持器固定挡板时,工件被释放。
[0032]本发明抛丸机壳体焊接机器人总成,包括两个并列设置的主支架,一个抛丸机壳 体焊接机械臂系统,一个第一驱动支撑组件,一个抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系 统,一个第二驱动支撑组件,一个抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统,两组两两并列 的四滑块滑动直线导轨副,六个电磁吸盘支架,六个电磁吸盘,一个中央控制器,两个接触 开关,一个焊接工作台。
[0033]所述两个并列设置的主支架和两两平行并列的四滑块滑动直线导轨副沿Y方向分 别安装在焊接工作台的两侧。所述主支架沿两两并列的四滑块滑动直线导轨副的导轨运 动。所述六个电磁吸盘支架分两组固定在焊接工作台两侧与主支架之间的地面上,沿Y方向 分别固定在焊接工作台的两端和中心位置。所述第一驱动支撑系统和第二驱动支撑系统分 别与两个主支架的相对应的端部相连,即沿X方向安装在焊接工作台的两侧。
[0034] 所述第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件之间平行设置有两组辅助焊接系统 (即抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统和抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系 统)和一组抛丸机壳体焊接机械臂系统,且两组抛丸机壳体焊接机器人辅助焊接系统、和一 组抛丸机壳体焊接机械臂系统均能在第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件上往复移动, 抛丸机壳体焊接机械臂系统位于两组抛丸机壳体焊接机器人辅助焊接系统中部。 t〇〇35] 所述每组两两并列的四滑块滑动直线导轨副上均设置有一个接触开关。
[0036]所述焊接工作台两侧与两个主支架之间的地面上对称设置有三对电磁吸盘支架, 其中两对电磁吸盘支架与焊接工作台的两端对齐,第三对电磁吸盘支架与焊接工作台的中 间位置对正。
[0037] 所述六个电磁吸盘分别固定在六个电磁吸盘支架上。
[0038] 所述中央控制器安装在其中一个主支架上。
[0039] 本发明抛丸机壳体焊接机器人支架总成,包括两个主支架第一立柱,四对第一支 撑块,一个X方向移动第一驱动系统,一个X方向移动第一支撑系统,一个X方向移动第二驱 动系统,一个X方向移动第三驱动系统,一个X方向移动第二支撑系统,一个X方向移动第三 支撑系统,两个主支架第二立柱,两个主支架底座。
[0040] 所述主支架包括两个主支架第一立柱,两个主支架底座,两个主支架第二立柱。两 个主支架底座分别平行安装在焊接工作台两侧的两组两两并列的四滑块滑动直线导轨副 的滑块上,每一个主支架底座的两端均垂直安装有一个立柱。其中一个主支架底座上固定 有中央控制器,中央控制器用于控制第一驱动支撑组件、第二驱动支撑组件、两组抛丸机壳 体焊接机器人辅助焊接系统、和一组抛丸机壳体焊接机械臂系统。
[0041] 所述第一驱动支撑组件包括:两对第一支撑块,一个X方向移动第一驱动系统,一 个X方向移动第一支撑系统,一个X方向移动第二驱动系统。所述两对第一支撑块两两一组 分别固定在两个主支架第一立柱上。所述X方向移动第一驱动系统和X方向移动第一支撑系 统的两端分别固定在两组第一支撑块上。所述X方向移动第二驱动系统的两端分别固定在 两个主支架第一立柱的顶端。
[0042] 所述第二驱动支撑组件包括:两对第一支撑块,一个X方向移动第三驱动系统,一 个X方向移动第二支撑系统,一个X方向移动第三支撑系统。所述两对第一支撑块两两一组 分别固定在两个主支架第二立柱上。所述X方向移动第二支撑系统和X方向移动第三支撑系 统的两端分别固定在两组第一支撑块上。所述X方向移动第三驱动系统的两端分别固定在 两个主支架第二立柱的顶端。
[0043] 本发明X方向移动第一、第二、第三驱动系统,推杆Z方向移动、工件夹持器Z方向移 动、抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱动支撑系统均包括一个电机驱动系统,一个传动螺 母,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副,一个电机驱动系统支撑座。两个驱动 系统二滑块滚动直线导轨副平行并列安装在电机驱动系统支撑座上电机驱动系统丝杠的 两侧。
[0044]所述电机驱动系统,包括一个驱动电机,一个联轴器,两个轴承座,两个面对面角 接触球轴承,一根丝杠,一个旋转编码器。
[0045]所述旋转编码器与驱动电机相连。所述驱动电机固定在电机驱动系统支撑座的端 部,驱动电机的输出轴通过联轴器与丝杠连接。所述两个轴承座固定在电机驱动系统支撑 座上,两个面对面角接触球轴承分别安装在两个轴承座内。
[0046] 本发明第一、第二、第三支撑系统均包括,两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直 线导轨副,一个移动支撑系统支撑座。
[0047]所述两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副均安装在移动支撑系统支 撑座上。
[0048]本发明抛丸机壳体焊接机器人第一、第二辅助焊接系统均包括两块工件夹持推挡 系统X方向移动支撑架立板,两对第二支撑块,一个Y方向移动第一驱动系统,一个Y方向移 动第一传动螺母,一个工件推挡运动系统,一个Y方向移动第二传动螺母,一个工件夹持运 动系统,一个X方向移动驱动器连接件,一个Y方向移动第二驱动系统,两个并行设置的二滑 块滚动直线导轨副,两根工件夹持推挡系统X方向移动支撑架横梁,一个X方向移动支撑连 接件。 L0049J所述两块工件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板的两端分别与两根工件夹持推 挡系统X方向移动支撑架横梁的两端固连,所述两个并行设置的二滑块滚动直线导轨副分 别安装在两根工件夹持推挡系统X方向移动支撑架横梁上。
[0050]所述X方向移动驱动器连接件和X方向移动支撑连接件分别固定在两块工件夹持 推挡系统X方向移动支撑架立板的外侧。
[0051]所述抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统x方向移动驱动器连接件与侧面乂 方向移动第三驱动系统的传动螺母相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块滚动 直线导轨副的四个滑块上;X方向移动支撑连接件固定在X方向第一支撑系统中两个并行设 置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副的四个滑块上。
[0052]所述抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统X方向移动驱动器连接件与侧面X 方向移动第二驱动系统的传动螺母相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块滚动 直线导轨副的四个滑块上;X方向移动支撑连接件固定在X方向第二支撑系统中两个并行设 置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副的四个滑块上。
[0053]所述两对第二支撑块均分别安装在两块工件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板 内侧。所述Y方向移动第一驱动系统和Y方向移动第二驱动系统分别固定在两对第二支撑块 上。
[0054]所述Y方向移动第一传动螺母和Y方向移动第二传动螺母分别与工件推挡运动系 统和工件夹持运动系统固连,并分别与Y方向移动第一驱动系统和Y方向移动第二驱动系统 的丝杠配合形成丝杠螺母传动系统。所述工件推挡运动系统安装在两个并行设置的支撑系 统二滑块滚动直线导轨副的Y方向平齐的一对滑块上;工件夹持运动系统安装在两个并行 设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副的Y方向平齐的另一对滑块上。
[0055]本发明Y方向移动第一、第二驱动系统、与图所示电机驱动系统结构相同,均包括 一个驱动电机,一个联轴器,两个轴承座,两个面对面角接触球轴承,一根丝杠,一个旋转编 码器。
[0056] 所述旋转编码器与驱动电机相连。所述驱动电机固定在电机驱动系统支撑座的端 部,驱动电机的输出轴通过联轴器与丝杠连接。所述两个轴承座固定在电机驱动系统支撑 座上,所述两个面对面角接触球轴承分别安装在两个轴承座内。
[0057] 本发明工件推挡运动系统,包括一个推杆Z方向移动驱动支撑系统,一个推杆姿态 调整驱动电机,一个推杆支撑架,一个第一联轴器,一个推杆。
[0058]所述推杆支撑架固定在推杆Z方向移动驱动支撑系统中两个并行设置的驱动系统 二滑块滚动直线导轨副的四个滑块上,并与传动螺母固连。所述推杆姿态调整驱动电机安 装在推杆支撑架上,并且推杆姿态调整驱动电机的输出轴通过第一联轴器与推杆相连。 [0059]本发明工件夹持运动系统,包括一个工件夹持器Z方向移动驱动支撑系统,一个工 件夹持器姿态调整驱动电机,一个推杆支撑架,一个第二联轴器,一个工件夹持器挡板移动 支撑系统,一个工件夹持器固定挡板,一个工件夹持器移动挡板。
[0060]所述工件夹持器支撑架固定在工件夹持器Z方向移动驱动支撑系统中两个并行设 置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副的四个滑块上,并与传动螺母固连。所述工件夹持器 姿态调整驱动电机安装在工件夹持器支撑架上,并且工件夹持器姿态调整驱动电机的输出 轴通过第二联轴器与工件夹持器挡板移动支撑系统相连。
[0061] 所述工件夹持器固定挡板和工件夹持器移动挡板均安装在工件夹持器移动支撑 组件上。
[0062] 所述工件夹持器移动支撑系统包括:两个滚珠维持固定支架,八个滚珠,一个下部 开口的方框形工件夹持器移动支撑系统框架,两块工件夹持器移动支撑组件外挡板,两个 滚珠导槽,若干第一螺纹孔,若千通孔,若千第二螺纹孔。
[0063] 所述工件夹持器移动支撑系统框架顶部通过第二联轴器与工件夹持器姿态调整 驱动电机的输出轴相连。
[0064] 所述滚珠导槽分为上、下两部分,分别位于工件夹持器移动支撑系统框架下底面 的内侧和工件夹持器移动挡板下底面的外侧。
[0065] 所述两个滚珠维持固定支架分别置于两个滚珠导槽内,八个滚珠分两组分别置于 两个滚珠维持固定支架中。
[0066] 所述两块工件夹持器移动支撑组件外挡板分别固定在工件夹持器移动支撑组件 框架的两侧,其中每块工件夹持器移动支撑组件外挡板上均设有三个用于连接工件夹持器 固定板的通孔。
[0067] 所述工件夹持器固定挡板和工件夹持器移动挡板的外形结构相同,均呈T形结构, 上半部分尺寸较大部分位于工件夹持器移动支撑系统框架中,下半部从工件夹持器移动支 撑系统框架的下部开口处向下伸出;其中,工件夹持器固定挡板的上半部有三个用于和工 件夹持器移动支撑系统外挡板相连的第一螺纹孔,工件夹持器移动板上半部分设置有三个 与第一螺纹孔相对应的通孔,螺钉或螺栓能够自由穿过。
[0068] 所述螺钉穿过工件夹持器移动支撑组件外挡板的通孔,进入工件夹持器固定挡板 的第一螺纹孔,并自由穿过工件夹持器移动板上的通孔,拧紧螺钉将工件夹持器固定挡板 固定在工件夹持器移动支撑组件外挡板上。
[0069] 所述工件夹持器固定挡板和工件夹持器移动挡板的下半部上均设有五个用于固 定工件的第二螺纹孔。拧紧穿过第二螺纹孔的螺钉,工件夹持器移动挡板上半部沿滚珠移 动,使工件夹持器移动板靠近工件夹持器固定挡板,同时将位于工件夹持器移动挡板和工 件夹持器固定挡板之间的工件夹紧。工件夹持器移动挡板运动时,仅与滚珠接触,与工件夹 持器移动支撑组件框架之间有间隙。
[0070] 本发明推杆Z方向移动驱动支撑系统和工件夹持器Z方向移动驱动支撑系统,均包 括一个电机驱动系统,一个传动螺母,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副,一 个电机驱动系统支撑座。两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副平行并列安装在电机驱动系 统支撑座上电机驱动系统丝杠的两侧。如图所示。
[0071] 所述电机驱动系统包括一个驱动电机,一个联轴器,两个轴承座,两个面对面角接 触球轴承,一根丝杠,一个旋转编码器。
[0072] 所述旋转编码器与驱动电机相连。所述驱动电机固定在电机驱动系统支撑座的端 部,驱动电机的输出轴通过联轴器与丝杠连接。所述两个轴承座固定在电机驱动系统支撑 座上,两个面对面角接触球轴承分别安装在两个轴承座内。
[0073] 本发明抛丸机壳体焊接机械臂系统,包括两根抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动 支撑架横梁,一个抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱动系统,一个抛丸机壳体焊接机械臂 支撑架,一个第三传动螺母,一个抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统,一个抛 丸机壳体焊接巧械臂X方向移动驱动器连接件,两个并列安装的抛丸机壳体焊接机械臂彷 向移动单滑块滚动直线导轨副,-个抛丸机壳体焊接机械臂第一驱动电机,一个抛丸机壳 体焊接机P臂第一连杆,一个抛丸机壳体焊接机械臂第二驱动电机,一个抛丸机壳体焊接 机,臂第二连杆,一个抛丸机壳体焊接机械臂第三驱动电机,一个抛丸机壳体焊接机械臂 第三连杆,一个抛丸机壳体焊接机械臂焊枪固定及摆动运动系统,两个抛丸机壳体焊接机 械臂支撑块,两块抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑架立板,一个抛丸机壳体焊接机械 臂X方向移动支撑连接件。
[0074]、所述两块抛丸机壳体焊接机械臂彷向移动支撑架立板的两端分别与麵抛丸机 冗体焊接机械臂X方向移动支撑架横梁固连组成焊接机械臂x方向移动支架。所述壳体焊接 机械臂X方向移动驱动器连接件和抛丸机壳体焊接机械臂乂方向移动支撑连接件分别固定 在两块抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑架立板的外侧,其中,壳体焊接机械臂x方向 移动驱动器连接件与侧面X方向移动第一驱动系统的传动螺母相连,底面固定在两个并行 设置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副的四个滑块上;抛丸机壳体焊接机械臂乂方向移动 支撑连接件固定在X方向第三支撑系统中两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副 的四个滑块上。
[0075]所述两个抛丸机壳体焊接机械臂支撑块分别固定在两块抛丸机壳体焊接机械臂X 方向移动支撑架立板的内侧。抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统的两端分别 固定在两个固定在两个抛^机壳体焊接机械臂支撑块上。两根并列安装的抛丸机壳体焊接 机械臂Y方向移动单滑块滚动直线导轨副的直线导轨分别安装在两根抛丸机壳体焊接机械 臂X方向移动支撑架横梁上。
[0076]所述第三传动螺母固定在抛丸机壳体焊接机械臂z方向移动驱动系统的背面,并 与抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统的丝杠构成丝杠螺母副。
[0077]所述抛丸机壳体焊接机械臂支撑架的上底面与抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动 驱动系统的传动螺母相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副的 四个滑块上。
[0078]所述抛丸机壳体焊接机械臂第一驱动电机固定在抛丸机壳体焊接机械臂支撑架 上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆相连。所述抛丸机壳体焊接机械臂第二驱 动电机固定在抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂第二 连杆相连。所述抛丸机壳体焊接机械臂第三驱动电机固定在抛丸机壳体焊接机械臂第二连 杆上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆相连。所述抛丸机壳体焊接机械臂焊枪 固定及摆动运动系统与抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆相连。
[0079] 本发明抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱动系统包括一个电机驱动系统,一个 传动螺母,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副,一个电机驱动系统支撑座。两 个驱动系统二滑块滚动直线导轨副平行并列安装在电机驱动系统支撑座上电机驱动系统 丝杠的两侧。如图所示。
[0080] 所述抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统与图所示电机驱动系统结构 相同,包括一个驱动电机,一个联轴器,两个轴承座,两个面对面角接触球轴承,一根丝杠, 一个旋转编码器。
[0081] 所述旋转编码器与驱动电机相连。所述驱动电机固定在电机驱动系统支撑座的端 部,驱动电机的输出轴通过联轴器与丝杠连接。所述两个轴承座固定在电机驱动系统支撑 座上,所述两个面对面角接触球轴承分别安装在两个轴承座内。
[0082]本发明抛丸机焊接机械臂焊枪固定及摆动运动系统,包括抛丸机壳体焊接机械臂 第四驱动电机,抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架,抛丸机壳体焊接机械臂焊枪。 [0083]所述抛丸机壳体焊接机械臂第四驱动电机固定在抛丸机壳体焊接机械臂第三连 杆上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架相连。所述抛丸机壳体焊接机 械臂焊枪固定在抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架上。
[0084] 本发明的有益效果是:
[0085] — (1)本发明提出的利用壳体焊接机器人总成的焊接方法,可以完成抛丸机壳体原 材料的运输、壳体的组装及焊接工作。大大降低工人劳动强度,自动化程度高。
[0086] (2)本发明提出的利用壳体焊接机器人总成的焊接方法,不仅适用于不同尺寸抛 丸机壳体的焊接工作,也可用其他箱体零部件的焊接,适用范围广,灵活性强。
[0087] (3)本发明提出的利用壳体焊接机器人总成的焊接方法,操作简单、运行稳定。
附图说明
[0088]图1为本发明抛丸机壳体焊接机器人总成示意图;
[0089]图2为本发明抛丸机壳体焊接机器人支架总成示意图;
[0090]图3为本发明X方向移动第一、第二、第三驱动系统,推杆Z方向移动、工件夹持器Z 方向移动、抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动电机驱动支撑系统示意图;
[0091]图4为本发明电机驱动系统示意图;
[0092]图5为本发明第一、第二、第三支撑系统示意图;
[0093]图6为本发明抛丸机壳体焊接机器人第一、第二辅助焊接系统示意图;
[0094]图7为本发明抛丸机工件推挡运动系统示意图 [0095]图8为本发明抛丸机工件夹持运动系统示意图;
[0096]图9为本发明工件夹持器移动支撑系统示意图;
[0097]图10为本发明抛丸机壳体焊接机械臂系统示意图;
[0098]图11为本发明抛丸机焊接机械臂焊枪固定及摆动运动系统示意图;
[00"]其中,1•主支架,2.抛丸机壳体焊接机械臂系统,3.第一驱动支撑组件,4.抛 丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统,5.第二驱动支撑组件,6.抛丸机壳体焊接机器 人第二辅助焊接系统,7.四滑块滑动直线导轨副,8•电磁吸盘支架,9•电磁吸盘,10.中 央控制器,11.接触开关,12.焊接工作台,13.主支架第一立柱,14.第一支撑块,15. X 方向移动第一驱动系统,16. X方向移动第一支撑系统,17.)(方向移动第二驱动系统,18. X方向移动第三驱动系统,19. X方向移动第二支撑系统,20. X方向移动第三支撑系统,21. 主支架第二立柱,22.主支架底座,23•电机驱动系统,24.传动螺母,25.驱动系统二滑 块滚动直线导轨副,26.电机驱动系统支撑座,27.伺服驱动电机,28•联轴器,29.轴承 座,30•面对面角接触球轴承,31.丝杠,32.旋转编码器,33.支撑系统二滑块滚动直线 导轨副,34•移动支撑系统支撑座,35.工件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板,36.第 二支撑块,37. Y方向移动第一驱动系统,38. Y方向移动第一传动螺母,39.工件推挡运动 系统,40. Y方向移动第二传动螺母,41 •工件夹持运动系统,42. X方向移动驱动器连接 件,43_ Y方向移动第二驱动系统,44.二滑块滚动直线导轨副,45.工件夹雜挡系统x方 向移动支撑架横梁,你.X方向移动支撑连接件,47•推杆z方向移动驱动支撑系统,48.推 杆姿态调麵动电机,49•推杆支撑架,5〇.第一联轴器,S1 •撕,52•工件夹持器Z方向 移动驱动支撑系统,53 •工件夹持器姿态调整驱动电机,S4 •推杆支撑架,55 •第二联轴 器,56•士件夹持器挡板移动支撑系统,工件夹持器固定撕,明•工件夹持器移动挡 板,59•滚珠维持固定支架,6〇•滚珠,61•工件夹持器移动支撑系统框架,似•工件夹持 器移动支撑组件外挡板,63 •滚珠导槽,64 •第一螺纹孔,的.通孔,明•第二螺纹孔,67. 抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑架横梁,6S.抛丸机壳体焊接机械臂2方向移动驱动 系统,61抛丸机壳体焊接机械臂支撑架,7〇.第三传动螺母,^•抛丸机壳体焊接机械臂 Y方向移动电机驱动系统,72•抛丸机壳体焊接机械臂x方向移动驱动器连接件,73•抛丸 机壳体焊接机械臂Y方向移动单滑块滚动直线导轨副,74 •抛丸机壳体焊接机械臂第一伺 服驱动电机,75.抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆,76.抛丸机壳体焊接机械臂第二伺服 驱动电机,77.抛丸机壳体焊接机械臂第二连杆,78 •抛丸机壳体焊接机械臂第三伺服驱 动电机,79 •抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆,8〇 •抛丸机壳体焊接机械臂焊枪固定及摆 动运动系统,S1 •抛丸机壳体焊接机械臂支撑块,82•抛丸机壳体焊接机械臂x方向移动支 ^架立板,83•抛丸机壳体焊接机械臂x方向移动支撑连接件,84.抛丸机壳体焊接机械臂 第四伺服驱动电机,85•抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架,86•抛丸机壳体焊接 机械臂焊枪。
具体实施方式
[0100]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0101 ]本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内 容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技 术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产 生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。 同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一,,等的用语,亦仅为便于 叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更 技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[01 02]本发明中的X、Y、Z方向是指笛卡尔三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴。
[0103] 一种利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法,一体化壳体焊接机器人总成在 装配完成后,要求对各电机驱动系统23的旋转编码器32进行校准,标定两个工件推挡运动 系统39和两个工件夹持运动系统41的初始位置,后续钢板对齐、焊缝对准等工作主要通过 两个工件推挡运动系统39辅助完成。根据两个工件推挡运动系统39的相对位置计算获得焊 缝的位置,标定机械臂各连杆的初始位置,根据末端运动规划,自动完成焊接过程。
[0104] 具体焊接方法如下:
[0105]步骤一,两个对角安装的工件推挡运动系统39沿X方向相互靠近,将所需的钢板夹 紧后,控制抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统4和抛丸机壳体焊接机器人第二辅助 焊接系统6运动的伺服驱动电机27停止转动并保持。
[0106] 控制推杆51沿Z方向移动的伺服驱动电机27动作,将两个推杆51提升到高于工作 台的高度后停止转动并保持。
[0107]推动主支架1将钢板由仓储间运送到焊接工作台12,当主支架1的中心位置和焊接 工作台12的中心位置重合时,两个接触开关8闭合,六个电磁吸盘9同时通电,主支架1位置 固定。
[0108] 两个推杆Z方向移动驱动系统57的伺服驱动电机27同时动作,将两个推杆51下降 到临近工作台的高度后停止转动并保持,然后启动控制抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊 接系统4和抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统6运动的伺服驱动电机27,使两个工件 推挡运动系统39沿X方向相互远离,钢板被放置在工作台上。
[0109]利用驱动推杆51运动的伺服驱动电机27内置旋转编码器32的反馈信息确定两个 推杆51相对位置,从而将钢板放置到焊接工作台12的期望位置。
[0110]步骤二,六个电磁吸盘9人为断电,推动主支架1至仓储间,抛丸机壳体焊接机器人 第一辅助焊接系统4靠近焊接用钢板,工件夹持器固定挡板57贴紧钢板,穿过工件夹持器移 动挡板58拧紧螺钉,将钢板压紧。
[0111]推杆51支撑钢板,将其运送到焊接工作台12指定位置,当主支架1的中心位置和焊 接工作台12的中心位置重合时,两个接触开关8闭合,六个电磁吸盘9同时通电,主支架1位 置再次固定。
[0112]两个工件推挡运动系统39和夹持钢板的工件夹持运动系统41协调配合,使焊接工 作台12上的钢板与工件夹持运动系统41所夹持的钢板焊缝对齐。
[0113]步骤三,抛丸机壳体焊接机械臂系统2移动至焊缝附近,抛丸机壳体焊接机械臂Z 方向移动驱动系统68伺服驱动电机27、抛丸机壳体焊接机械臂第一伺服驱动电机74、抛丸 机壳体焊接机械臂第二伺服驱动电机76、抛丸机壳体焊接机械臂第三伺服驱动电机78、抛 丸机壳体焊接机械臂第四伺服驱动电机84协调运动,完成先点焊,后连续焊的焊接过程。 [0114]步骤四,放松工件夹持器移动挡板58上的螺钉,再次给六个电磁吸盘9人为断电, 推动主支架1至仓储间,抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统6靠近焊接用钢板,重复 步骤二剩余工作及步骤三工作。
[0115]步骤五,利用两个工件推挡运动系统39和两个工件夹持运动系统41的协调动作可 完成壳体的移动、旋转和翻转。
[0116]如图1所示,本发明抛丸机壳体焊接机器人总成,包括两个并列设置的主支架〗,一 个抛丸机壳体焊接机械臂系统2,一个第一驱动支撑组件3,一个抛丸机壳体焊接机器人第 一辅助焊接系统4,一个第二驱动支撑组件5,一个抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系 统6,两组两两并列的四滑块滑动直线导轨副7,六个电磁吸盘支架8,六个电磁吸盘9,一个 中央控制器10,两个接触开关11,一个工作台12。
[0117]两个并列设置的主支架1和两两平行并列的四滑块滑动直线导轨副7沿Y方向分别 安装在工作台I2的两侧,所述主支架1沿两两并列的四滑块滑动直线导轨副7的导轨运动。 六个电磁吸盘支架8分两组固定在工作台I2两侧与主支架1之间的地面上,沿Y方向分别固 定在工作台12的两端和中心位置。第一驱动支撑系统4和第二驱动支撑系统6分别与两个主 支架1的相对应的端部相连,即沿X方向安装在工作台12的两侧。
[0118]第一驱动支撑组件3和第二驱动支撑组件5之间平行设置有两组辅助焊接系统(即 抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统4和抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统6) 和一组抛丸机壳体焊接机械臂系统2,且两组抛丸机壳体焊接机器人辅助焊接系统4、6和一 组抛丸机壳体焊接机械臂系统2均能在第一驱动支撑组件3和第二驱动支撑组件5上往复移 动,抛丸机壳体焊接机械臂系统2位于两组抛丸机壳体焊接机器人辅助焊接系统4、6中部。 [0119]每组两两并列的四滑块滑动直线导轨副7上均设置有一个接触开关11。
[0120]工作台12两侧与两个主支架1之间的地面上对称设置有三对电磁吸盘支架8,其中 两对电磁吸盘支架8与工作台12的两端对齐,第三对电磁吸盘支架8与工作台12的中间位置 对正。
[0121]六个电磁吸盘9分别固定在六个电磁吸盘支架上。
[0122]中央控制器10安装在其中一个主支架1上。
[0123]如图2所示,本发明抛丸机壳体焊接机器人支架总成,包括两个主支架第一立柱 13,四对第一支撑块14,一个X方向移动第一驱动系统15,一个X方向移动第一支撑系统16, 一个X方向移动第二驱动系统17,一个X方向移动第三驱动系统18, 一个X方向移动第二支撑 系统I9,一个X方向移动第三支撑系统20,两个主支架第二立柱21,两个主支架底座22。
[0124]主支架1包括两个主支架第一立柱13,两个主支架底座22,两个主支架第二立柱 21。两个主支架底座22分别平行安装在工作台12两侧的两组两两并列的四滑块滑动直线导 轨副7的滑块上,每一个主支架底座22的两端均垂直安装有一个立柱。其中一个主支架底座 22上固定有中央控制器10,中央控制器10用于控制第一驱动支撑组件3、第二驱动支撑组件 5、两组抛丸机壳体焊接机器人辅助焊接系统4、6和一组抛丸机壳体焊接机械臂系统2。
[0125]第一驱动支撑组件3包括:两对第一支撑块14,一个X方向移动第一驱动系统15,一 个X方向移动第一支撑系统16, 一个X方向移动第二驱动系统17。所述两对第一支撑块两两 一组分别固定在两个主支架第一立柱13上。所述X方向移动第一驱动系统15和X方向移动第 一支撑系统I6的两端分别固定在两组第一支撑块14上。所述X方向移动第二驱动系统17的 两端分别固定在两个主支架第一立柱13的顶端。
[0126]第二驱动支撑组件4包括:两对第一支撑块14,一个X方向移动第三驱动系统18, 一 个X方向移动第二支撑系统I9,一个X方向移动第三支撑系统20。所述两对第一支撑块两两 一组分别固定在两个主支架第二立柱21上。所述X方向移动第二支撑系统19和X方向移动第 三支撑系统20的两端分别固定在两组第一支撑块14上。所述X方向移动第三驱动系统18的 两端分别固定在两个主支架第二立柱21的顶端。
[0127] 如图3所示,本发明X方向移动第一、第二、第三驱动系统,推杆Z方向移动、工件夹 持器Z方向移动、抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱动支撑系统均包括一个电机驱动系统 23,一个传动螺母24,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副25,一个电机驱动系 统支撑座26。两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副25平行并列安装在电机驱动系统支撑座 26上电机驱动系统23丝杠的两侧。
[0128] 如图4所示,本发明电机驱动系统23,包括一个驱动电机27,一个联轴器28,两个轴 承座29,两个面对面角接触球轴承30,一根丝杠31,一个旋转编码器32。
[0129] 旋转编码器32与驱动电机27相连。所述驱动电机27固定在电机驱动系统支撑座26 的端部,驱动电机27的输出轴通过联轴器28与丝杠31连接。所述两个轴承座29固定在电机 驱动系统支撑座26上,所述两个面对面角接触球轴承3〇分别安装在两个轴承座29内。
[0130]如图5所示,本发明第一、第二、第三支撑系统均包括,两个并行设置的支撑系统二 滑块滚动直线导轨副33,一个移动支撑系统支撑座34。
[0131]两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副33均安装在移动支撑系统支撑 座34上。
[0132]如图6所示,本发明抛丸机壳体焊接机器人第一、第二辅助焊接系统均包括两块工 件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板35,两对第二支撑块36, 一个Y方向移动第一驱动系 统37,一个Y方向移动第一传动螺母38,一个工件推挡运动系统39,一个Y方向移动第二传动 螺母40,一个工件夹持运动系统41,一个X方向移动驱动器连接件42,一个Y方向移动第二驱 动系统43,两个并行设置的二滑块滚动直线导轨副44,两根工件夹持推挡系统X方向移动支 撑架横梁45,一个X方向移动支撑连接件46。
[0133] 两块工件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板35的两端分别与两根工件夹持推挡 系统X方向移动支撑架横梁45的两端固连,所述两个并行设置的二滑块滚动直线导轨副44 分别安装在两根工件夹持推挡系统X方向移动支撑架横梁45上。
[0134] X方向移动驱动器连接件42和X方向移动支撑连接件46分别固定在两块工件夹持 推挡系统X方向移动支撑架立板35的外侧。
[0135] 述抛丸机壳体焊接机器人第一辅助焊接系统X方向移动驱动器连接件42与侧面X 方向移动第三驱动系统18的传动螺母24相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块 滚动直线导轨副25的四个滑块上;X方向移动支撑连接件46固定在X方向第一支撑系统16中 两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副33的四个滑块上。
[0136]抛丸机壳体焊接机器人第二辅助焊接系统X方向移动驱动器连接件42与侧面X方 向移动第二驱动系统17的传动螺母24相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块滚 动直线导轨副25的四个滑块上;X方向移动支撑连接件46固定在X方向第二支撑系统19中两 个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副33的四个滑块上。
[0137]两对第二支撑块36均分别安装在两块工件夹持推挡系统X方向移动支撑架立板35 内侧。所述Y方向移动第一驱动系统37和Y方向移动第二驱动系统43分别固定在两对第二支 撑块36上。
[0138] Y方向移动第一传动螺母训和Y方向移动第二传动螺母40分别与工件推挡运动系 统39和工件夹持运动系统41固连,并分别与Y方向移动第一驱动系统37和Y方向移动第二驱 动系统43的丝杠配合形成丝杠螺母传动系统。所述工件推挡运动系统39安装在两个并行设 置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副33的Y方向平齐的一对滑块上;工件夹持运动系统41 安装在两个并行设置的支撑系统二滑块滚动直线导轨副33的Y方向平齐的另一对滑块上。 [0139] Y方向移动第一、第二驱动系统37、43与图4所示电机驱动系统23结构相同,均包括 一个驱动电机27,一个联轴器28,两个轴承座29,两个面对面角接触球轴承30,一根丝杠31, 一个旋转编码器32。
[0140]旋转编码器32与驱动电机27相连。所述驱动电机27固定在电机驱动系统支撑座26 的端部,驱动电机27的输出轴通过联轴器28与丝杠31连接。所述两个轴承座29固定在电机 驱动系统支撑座26上,所述两个面对面角接触球轴承30分别安装在两个轴承座29内。
[0141]如图7所示,本发明工件推挡运动系统洲,包括一个推杆Z方向移动驱动支撑系统 47,一个推杆姿态调整驱动电机48,一个推杆支撑架49,一个第一联轴器50,一个推杆51。 [0142]推杆支撑架49固定在推杆Z方向移动驱动支撑系统47中两个并行设置的驱动系统 二滑块滚动直线导轨副25的四个滑块上,并与传动螺母24固连。所述推杆姿态调整驱动电 机48安装在推杆支撑架49上,并且推杆姿态调整驱动电机48的输出轴通过第一联轴器50与 推杆51相连。
[0143]如图8所示,本发明工件夹持运动系统41,包括一个工件夹持器Z方向移动驱动支 撑系统52,一个工件夹持器姿态调整驱动电机53,一个推杆支撑架54,一个第二联轴器55, 一个工件夹持器挡板移动支撑系统56,一个工件夹持器固定挡板57,一个工件夹持器移动 挡板58。
[0144]工件夹持器支撑架54固定在工件夹持器z方向移动驱动支撑系统52中两个并行设 置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副25的四个滑块上,并与传动螺母24固连。所述工件夹 持器姿态调整驱动电机53安装在工件夹持器支撑架54上,并且工件夹持器姿态调整驱动电 机53的输出轴通过第二联轴器55与工件夹持器挡板移动支撑系统56相连。
[0145]工件夹持器固定挡板57和工件夹持器移动挡板58均安装在工件夹持器移动支撑 组件56上。
[0146]如图9所示,工件夹持器移动支撑系统包括:两个滚珠维持固定支架59,八个滚珠 60,一个下部开口的方框形工件夹持器移动支撑系统框架61,两块工件夹持器移动支撑组 件外挡板62,两个滚珠导槽63,若干第一螺纹孔64,若干通孔65,若干第二螺纹孔66。
[0147]工件夹持器移动支撑系统框架61顶部通过第二联轴器55与工件夹持器姿态调整 驱动电机53的输出轴相连。
[0148]滚珠导槽63分为上、下两部分,分别位于工件夹持器移动支撑系统框架61下底面 的内侧和工件夹持器移动挡板58下底面的外侧。
[0149]两个滚珠维持固定支架59分别置于两个滚珠导槽63内,八个滚珠60分两组分别置 于两个滚珠维持固定支架59中。
[0150]两块工件夹持器移动支撑组件外挡板62分别固定在工件夹持器移动支撑组件框 架61的两侧,其中每块工件夹持器移动支撑组件外挡板62上均设有三个用于连接工件夹持 器固定板57的通孔65。
[0151]工件夹持器固定挡板57和工件夹持器移动挡板58的外形结构相同,均呈T形结构, 上半部分尺寸较大部分位于工件夹持器移动支撑系统框架61中,下半部从工件夹持器移动 支撑系统框架61的下部开口处向下伸出;其中,工件夹持器固定挡板57的上半部有三个用 于和工件夹持器移动支撑系统外挡板62相连的第一螺纹孔64,工件夹持器移动板58上半部 分设置有三个与第一螺纹孔64相对应的通孔,螺钉或螺栓能够自由穿过。
[0152] 螺钉穿过工件夹持器移动支撑组件外挡板62的通孔65,进入工件夹持器固定挡板 57的第一螺纹孔64,并自由穿过工件夹持器移动板58上的通孔,拧紧螺钉将工件夹持器固 定挡板57固定在工件夹持器移动支撑组件外挡板62上。
[0153] 工件夹持器固定挡板57和工件夹持器移动挡板58的下半部上均设有五个用于固 定工件的第二螺纹孔66。
[0154] 拧紧穿过第二螺纹孔66的螺钉,工件夹持器移动挡板58上半部沿滚珠移动,使工 件夹持器移动板58靠近工件夹持器固定挡板57,同时将位于工件夹持器移动挡板58和工件 夹持器固定挡板57之间的工件夹紧。工件夹持器移动挡板58运动时,仅与滚珠60接触,与工 件夹持器移动支撑组件框架61之间有间隙。
[0155]推杆Z方向移动驱动支撑系统47和工件夹持器Z方向移动驱动支撑系统52,均包括 一个电机驱动系统23, 一个传动螺母24,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副 25,一个电机驱动系统支撑座26。两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副25平行并列安装在 电机驱动系统支撑座26上电机驱动系统23丝杠的两侧。如图3所示。
[0156]电机驱动系统23包括一个驱动电机27,一个联轴器28,两个轴承座29,两个面对面 角接触球轴承30,一根丝杠31,一个旋转编码器32。如图4所示。
[0157]旋转编码器32与驱动电机27相连。所述驱动电机27固定在电机驱动系统支撑座26 的端部,驱动电机27的输出轴通过联轴器28与丝杠31连接。所述两个轴承座29固定在电机 驱动系统支撑座26上,所述两个面对面角接触球轴承30分别安装在两个轴承座29内。
[0158] 如图10所示,本发明抛丸机壳体焊接机械臂系统2,包括两根抛丸机壳体焊接机械 臂X方向移动支撑架横梁67,一个抛丸机壳体焊接机械臂z方向移动驱动系统68,一个抛丸 机壳体焊接机械臂支撑架69,一个第三传动螺母70,一个抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动 电机驱动系统71,一个抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动驱动器连接件72,两个并列安装的 抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动单滑块滚动直线导轨副73,一个抛丸机壳体焊接机械臂 第一驱动电机74, 一个抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆7S,一个抛丸机壳体焊接机械臂第 二驱动电机76,一个抛丸机壳体焊接机械臂第二连杆77,一个抛丸机壳体焊接机械臂第三 驱动电机78, 一个抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆79, 一个抛丸机壳体焊接机械臂焊枪固 定及摆动运动系统8〇,两个抛丸机壳体焊接机械臂支撑块S1,两块抛丸机壳体焊接机械臂x 方向移动支撑架立板82,一个抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑连接件83。
[0159] 两块抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑架立板82的两端分别与两根抛丸机壳 体焊接机械臂X方向移动支撑架横梁67固连组成焊接机械臂X方向移动支架。所述壳体焊接 机械臂X方向移动驱动器连接件72和抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑连接件83分别 固定在两块抛丸机壳体焊接机械臂X方向移动支撑架立板82的外侧,其中,壳体焊接机械臂 X方向移动驱动器连接件72与侧面X方向移动第一驱动系统I5的传动螺母24相连,底面固定 在两个并行设置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副25的四个滑块上;抛丸机壳体焊接机械 臂X方向移动支撑连接件83固定在X方向第三支撑系统2〇中两个并行设置的支撑系统二滑 块滚动直线导轨副33的四个滑块上。
[0160]两个抛丸机壳体焊接机械臂支撑块S1分别固定在两块抛丸机壳体焊接机械臂又方 向移动支撑架立板82的内侧。抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统7 i的两端分 别固定在两个固定在两个抛丸机壳体焊接机械臂支撑块81上。两根并列安装的抛丸机壳体 焊接机械臂Y方向移动单滑块滚动直线导轨副73的直线导轨分别安装在两根抛丸机壳体焊 接机械臂X方向移动支撑架横梁67上。
[0161]第三传动螺母70固定在抛丸机壳体焊接机械臂2方向移动驱动系统68的背面,并 与抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统71的丝杠31构成丝杠螺母副。
[0162]抛丸机壳体焊接机械臂支撑架⑽的上底面与抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱 动系统68的传动螺母M相连,底面固定在两个并行设置的驱动系统二滑块滚动直线导轨副 25的四个滑块上。
[0163]抛丸机壳体焊接机械臂第一驱动电机74固定在抛丸机壳体焊接机械臂支撑架69 上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆75相连。所述抛丸机壳体焊接机械臂第二 驱动电机76固定在抛丸机壳体焊接机械臂第一连杆75上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械 臂第二连杆77相连。所述抛丸机壳体焊接机械臂第三驱动电机78固定在抛丸机壳体焊接机 械臂第二连杆77上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆79相连。所述抛丸机壳体 焊接机械臂焊枪固定及摆动运动系统8〇与抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆79相连。
[0164] 抛丸机壳体焊接机械臂Z方向移动驱动系统68包括一个电机驱动系统23,一个传 动螺母24,并列设置的两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副25, 一个电机驱动系统支撑座 26。两个驱动系统二滑块滚动直线导轨副25平行并列安装在电机驱动系统支撑座26上电机 驱动系统23丝杠的两侧。如图3所示。
[0165]抛丸机壳体焊接机械臂Y方向移动电机驱动系统71与图4所示电机驱动系统23结 构相同,包括一个驱动电机27,一个联轴器28,两个轴承座29,两个面对面角接触球轴承30, 一根丝杠31,一个旋转编码器32。
[0166] 旋转编码器32与驱动电机27相连。所述驱动电机27固定在电机驱动系统支撑座26 的端部,驱动电机27的输出轴通过联轴器28与丝杠31连接。所述两个轴承座29固定在电机 驱动系统支撑座26上,所述两个面对面角接触球轴承30分别安装在两个轴承座29内。
[0167]如图11所示,本发明抛丸机焊接机械臂焊枪固定及摆动运动系统80,包括抛丸机 壳体焊接机械臂第四驱动电机84,抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架85,抛丸机壳 体焊接机械臂焊枪86。
[0168]抛丸机壳体焊接机械臂第四驱动电机84固定在抛丸机壳体焊接机械臂第三连杆 79上,其输出轴与抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架85相连。所述抛丸机壳体焊接 机械臂焊枪8e固定在抛丸机壳体焊接机械臂焊枪连接固定支架85上。
[0169]上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范 围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1. 一种利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法,其特征是:所述抛丸机壳体焊接 机器人总成,包括两个平行设置的主支架,两个主支架下部对应设置在两个平行的四滑块 滑动直线导轨副上,且主支架能够在四滑块滑动直线导轨副上往复移动;两个四滑块滑动 直线导轨副之间设置有工作台;两个平行的主支架的前后端上分别通过第一驱动支撑组件 和第二驱动支撑组件连接;第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件之间平行设置有平行的 第一、第二辅助焊接系统和一组焊接机械臂系统,且第一、第二辅助焊接系统和一组焊接机 械臂系统均能在第一驱动支撑组件和第二驱动支撑组件上往复移动,焊接机械臂系统位于 两组辅助焊接系统中部;每个四滑块滑动直线导轨副上均设置有一个接触开关;所述工作 台两侧与主支架之间的地面上对称设置有三对电吸盘组; 所述辅助焊接系统包括第一、第二电机驱动系统,第一、第二电机驱动系统的第一、第 二螺母各自对应与竖向设置的工件推挡运动系统和工件夹持运动系统固定连接; 所述工件推挡运动系统包括,一个推杆Z方向移动电机驱动系统,一个推杆姿态调整驱 动电机和一个推杆;第一传动螺母与推杆Z方向移动电机驱动系统的丝杠配合形成丝杠螺 母传动系统,推动推杆沿Z方向移动;推杆姿态调整驱动电机的输出轴通过第一联轴器与推 杆相连; 所述工件夹持运动系统包括工件夹持器姿态调整驱动电机,工件夹持器姿态调整驱动 电机的输出轴通过第二联轴器与工件夹持器移动支撑组件相连,工件夹持器固定板和工件 夹持器可移动板均安装在工件夹持器移动支撑组件上; 所述焊接机械臂系统包括一矩形框架,矩形框架中横向设置有机械臂Y方向移动电机 驱动系统,机械臂Y方向移动电机驱动系统上通过丝杠和螺母配合设置有能够左右移动的 机械臂Z方向移动电机驱动系统,机械臂Z方向移动电机驱动系统的丝杠上设置有能上下移 动的机械臂支撑架,机械臂支撑架上竖向固定设置有机械臂第一伺服驱动电机,机械臂第 一伺服驱动电机的输出轴通过第一连杆与机械臂第二伺服驱动电机相连,机械臂第二伺服 驱动电机的输出轴通过第二连杆与机械臂第三伺服驱动电机相连,机械臂第三伺服驱动电 机的输出轴通过第三连杆连接焊枪固定及摆动装置; 抛丸机壳体焊接机器人总成在装配完成后,对各电机驱动系统的旋转编码器进行校 准,标定两个工件推挡运动系统和两个工件夹持运动系统的初始位置,后续钢板对齐、焊缝 对准工作主要通过两个工件推挡运动系统辅助完成;根据两个工件推挡运动系统的相对位 置计算获得焊缝的位置,标定机械臂各连杆的初始位置,根据末端运动规划,自动完成焊接 过程; 所述焊接方法的具体步骤如下: 1) 两个对角安装的工件推挡运动系统沿笛卡尔三维坐标系中的X方向相互靠近,将所 需的钢板夹紧后,控制第一辅助焊接系统和第二辅助焊接系统运动的伺服电机驱动系统停 止转动并保持; 2) 控制推杆沿笛卡尔三维坐标系中的Z方向移动电机驱动系统动作,将两个推杆提升 到高于工作台的高度后停止转动并保持; 3) 推动主支架将钢板由仓储间运送到焊接工作台,当主支架的中心位置和工作台的中 心位置重合时,两个接触开关闭合,六个电吸盘组同时通电,主支架位置固定; 4) 两个推杆Z方向移动电机驱动系统的伺服电机驱动系统同时动作,将两个推杆下降 到临近工作台的高度后停止转动并保持,然后启动控制第一辅助焊接系统和第二辅助焊接 系统运动的伺服电机驱动系统,使两个工件推挡运动系统沿笛卡尔三维坐标系中的X方向 相互远离,钢板被放置在工作台上; 5) 利用驱动推杆运动的伺服电机驱动系统内置旋转编码器的反馈信息确定两个推杆 相对位置,从而将钢板放置到工作台的期望位置; 6) 六个电吸盘组人为断电,推动主支架至仓储间,第一辅助焊接系统靠近焊接用钢板, 工件夹持器固定板贴紧钢板,穿过工件夹持器可移动板拧紧螺钉,将钢板压紧; 7) 推杆支撑钢板,将其运送到工作台指定位置,当主支架的中心位置和工作台的中心 位置重合时,两个接触开关闭合,六个电吸盘组同时通电,主支架位置再次固定; 8) 两个工件推挡运动系统和夹持钢板的工件夹持运动系统协调配合,使工作台上的钢 板与工件夹持运动系统所夹持的钢板焊缝对齐; 9) 焊接机械臂系统移动至焊缝附近,机械臂Z方向移动电机驱动系统、机械臂Y方向移 动电机驱动系统、机械臂第一伺服驱动电机、机械臂第二伺服驱动电机、机械臂第三伺服驱 动电机、机械臂第四伺服驱动电机协调运动,完成先点焊,后连续焊的焊接过程; 10) 放松工件夹持器可移动板上的螺钉,再次给六个电吸盘组人为断电,推动主支架至 仓储间,第二辅助焊接系统靠近焊接用钢板,重复步骤6) -8)剩余工作及步骤9)工作; 11) 利用两个工件推挡移动系统和两个工件夹持运动系统的协调动作完成壳体的移 动、旋转和翻转。
2.如权利要求1所述的利用抛丸机壳体焊接机器人总成的焊接方法,其特征是,当工件 夹持器可移动板沿着工件夹持器移动支撑组件的底面靠近工件夹持器固定板时,工件被夹 紧;当工件夹持器可移动板沿着工件夹持器移动支撑组件的底面背离工件夹持器固定板 时,工件被释放。
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