CN106624496A - 一种全方位机器人焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了焊接技术领域内的一种全方位机器人焊接系统，包括底座，底座上设置有焊接机器人，底座上设置有支撑座，两个支撑座之间转动支撑有旋转台，旋转台与旋转驱动机构传动连接，旋转台上设置有装夹机构，每组装夹机构分别对应一件待焊工件，旋转台上置有定位机构，每组装夹机构包括至少两组夹具，每组夹具包括固定架和活动架，固定架上设置有支撑待焊工件的支撑板，活动架上设置有压紧待焊工件的挤压板，挤压板的挤压面倾斜设置，挤压板的挤压面与待焊工件为线接触，旋转台上设置有驱动活动架来回移动的直线推动机构。本发明可以焊接焊缝位置比较隐蔽的工件，自动适应任何轨迹或角度的焊接作业。

Description

一种全方位机器人焊接系统

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种机器人焊接系统。

背景技术

中国专利数据库中，有一种六轴关节工业机器人，其专利申请号：201420718842.6；申请日：2014.11.26；公开号：CN 204278012 U；公开日：2015.04.22；其结构包括基座、墩、大臂、小臂、手腕和转动关节，所述转动关节包括伺服电机、减速机和旋转轴；所述基座与墩连接处构成第一转动关节，该关节的旋转轴呈竖直方向；所述墩与大臂连接处构成了第二转动关节，该关节的旋转轴呈水平方向；所述大臂与小臂连接处构成了第三转动关节，该关节的旋转轴呈水平方向；所述小臂与手腕连接处构成第四转动关节，该关节的旋转轴呈水平方向，且与第二转动关节和第三转动关节的旋转轴呈90 度；所述手腕前端装设有第五转动关节，该关节的旋转轴与第二转动关节和第三转动关节的旋转轴平行；所述手腕前端的端部装设有第六转动关节，该关节的旋转轴与第四转动关节的旋转轴同轴。该六轴关节机器人能够360°全方位自由移动或旋转，可以运用于装配、喷漆、搬运、焊接等领域。

现有技术中，通过在六轴关节机器人的前端安装焊枪，并采用定位夹具将待焊工件装夹住，以替代焊接工人实现自动焊接作业，大大提高了焊接效率和焊接精度。其不足之处在于：对于某些形状较为复杂的工件，工件需要焊接的焊缝位置容易被工件本身遮挡住，工件需要焊接的焊缝并不是充分暴露在外面，导致机器人在焊接移动过程中会与工件发生干涉，无法完成焊接作业。

发明内容

本发明的目的是提供一种全方位机器人焊接系统，使得焊接机器人能够对待焊接位置比较隐蔽的工件进行焊接，避免焊接机器人在移动过程中与待焊工件发生干涉。

本发明的目的是这样实现的：一种全方位机器人焊接系统，包括底座，底座上设置有可以在三维空间内自由移动的焊接机器人，所述底座上对应焊接机器人设置有两个支撑座，两个支撑座之间转动支撑有旋转台，旋转台与旋转驱动机构传动连接，旋转台上设置有若干组装夹待焊工件的装夹机构，每组装夹机构分别对应一件待焊工件，所述旋转台上对应每件待焊工件还分别设置有定位机构，所述每组装夹机构包括至少两组夹具，所述每组夹具包括固定连接在旋转台上的固定架和活动连接在旋转台上的活动架，所述固定架上设置有支撑待焊工件的支撑板，所述活动架上设置有压紧待焊工件的挤压板，挤压板的挤压面倾斜设置，所述挤压板的挤压面与待焊工件为线接触，所述旋转台上设置有驱动活动架来回移动的直线推动机构。

本发明工作时，每组装夹机构装夹一件待焊工件，未装夹待焊工件之前，每组夹具的固定架和活动架是分开的，将待焊工件放置在对应装夹机构的固定架上，待焊工件水平支撑在对应夹具的支撑板上，定位机构对待焊工件进行定位，确保待焊工件摆放到位，直线推动机构推动活动架，使得挤压板的挤压面将待焊工件压紧，挤压板的挤压面与待焊工件之间为线接触，旋转驱动机构带动旋转台转动，由于焊接机器人的焊枪可以在三维空间内自由移动，通过旋转台的转动，待焊工件需要焊接的一端可以调整到便于焊接机器人进行焊接作业的角度，焊接机器人与旋转台互相配合以完成焊接作业。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：夹具夹持住工件中部，工件焊接端的需要焊接部位可以自由转动到焊接机器人的焊枪可以接触到的位置，避免焊接机器人与工件发生干涉，可以焊接形状结构复杂、待焊接部位并不裸露在外面的工件；旋转台上可以装夹多个待焊工件，提高了焊接效率；每组装夹机构由多个夹具组成，确保平稳牢固地装夹工件，防止工件焊接时移动，提高焊接精度；活动架挤压板与工件之间为线接触，防止焊接强度较低的内部中空工件时，夹具将工件夹得变形，起到保护工件的作用。本发明可以用于焊接长度较长、焊缝位置比较隐蔽的工件。

作为本发明的进一步改进，所述若干组装夹机构沿旋转台的长度方向均匀间隔排列设置，每组装夹机构相对应的若干组夹具沿旋转台的宽度方向均匀间隔排列设置。该技术方案使得装夹在旋转台上的工件排列有序，方便焊接机器人进行焊接作业，提高了焊接效率；装夹机构更加平稳地将工件装夹住，提高焊接精度。

作为本发明的优选，所述旋转台上对应夹具设置有滑槽，每个活动架底部设置有与对应滑槽相匹配的滑块一。直线推动机构带动活动架在滑槽内来回滑动，活动架和固定架互相配合将工件夹紧。

为了焊接强度较低或内部中空的工件，使得装夹机构提供一个可调控的压紧力，避免工件被夹得变形，所述直线推动机构包括安装在旋转台底部的气缸一，气缸一的活塞杆伸出端固定连接有推动块，推动块上设置有若干根与所述夹具相对应的推动杆，推动杆上对应活动架设置有若干推动架，所述推动架包括互相平行的两块挡板，两块挡板之间经连接板连为一体，挡板上设置有与对应推动杆间隙配合的通孔，推动杆依次穿过两挡板的通孔，位于两挡板之间的推动杆上设置有推动环，推动杆上还套装有压缩弹簧，压缩弹簧的一端弹性抵触在推动环上，另一端弹性抵触在挡板上，推动架经紧固件与对应活动架固定连接。气缸一工作，推动块带动推动杆在挡板通孔内轴向移动，推动环挤压压缩弹簧，压缩弹簧的另一端推动推动架，推动架带动活动架夹紧工件；当压缩弹簧达到一定变形量时，气缸一就停止工作，此时活动架挤压板可以压紧工件，且压紧力不会将工件压得变形。

作为本发明的更进一步改进，所述推动架上设置有用于检测压缩弹簧的压紧力的压力传感器。压力传感器检测压缩弹簧的压紧力，当压紧力足以压紧工件且不会导致工件发生变形时，气缸一停止工作，挤压板正好压紧工件。

为了确保直线推动机构更平稳地推动活动架，所述气缸一为双头气缸，气缸一活塞杆的两头均设置有推动块，两推动块均与推动杆固定连接。

为了使得夹具更加牢固地装夹住待焊工件，所述固定架上设置有一上一下的两块支撑板，活动架上设置有一上一下的两块挤压板。

作为本发明的进一步改进，所述定位机构为定位板，定位板的定位面与支撑板的支撑面位于同一平面，定位板上设有与待焊工件相匹配的定位销。定位板上的定位销配合插入待焊工件的定位孔内，对待焊工件进行定位，确保待焊工件被准确装夹。

作为本发明的优选，所述旋转驱动机构包括安装在支撑座上的气缸二，气缸二的活塞杆伸出端经传动板与滑块二相连，支撑座上设置有与滑块二相匹配的导轨，滑块二上侧固定连接有齿条，齿条与齿轮相啮合，齿轮与旋转台固定连接。气缸二经传动板带动滑块二移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动旋转台转动。

作为本发明的优选，所述焊接机器人为六轴关节机器人。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图。

图2为本发明的部分结构示意图。

图3为本发明的部分结构示意图。

图4为旋转台的结构示意图。

图5为图2的俯视图。

图6为图5的A-A向剖视图。

其中，1底座，2焊接机器人，3支撑座，4 旋转台，5清枪站，6工装夹具，7控制系统，8夹具，9固定架，9a支撑板，10活动架，10a挤压板，11滑槽，12滑块一，13气缸一，14推动块，15推动杆，16推动架，16a挡板，16b连接板，17推动环，18压缩弹簧，19定位板，19a定位销，20气缸二，21传动板，22滑块二，23齿条，24齿轮，25待焊工件，25a空心轴，25b风管。

具体实施方式

如图1-6所示，为一种全方位机器人焊接系统，包括底座1，底座1上设置有可以在三维空间内自由移动的焊接机器人2，焊接机器人2为六轴关节机器人；底座1上对应焊接机器人2设置有两个支撑座3，两个支撑座3之间转动支撑有旋转台4，旋转台4与旋转驱动机构传动连接，所述旋转驱动机构包括安装在支撑座3上的气缸二20，气缸二20的活塞杆伸出端经传动板21与滑块二22相连，支撑座3上设置有与滑块二22相匹配的导轨，滑块二22上侧固定连接有齿条23，齿条23与齿轮24相啮合，齿轮24与旋转台4固定连接；旋转台4上设置有若干组装夹待焊工件25的装夹机构，每组装夹机构分别对应一件待焊工件25，旋转台4上对应每件待焊工件25还分别设置有定位机构，所述定位机构为定位板19，定位板19的定位面与支撑板9a的支撑面位于同一平面，定位板19上设有与待焊工件25相匹配的定位销19a；所述每组装夹机构包括至少两组夹具8，所述若干组装夹机构沿旋转台4的长度方向均匀间隔排列设置，每组装夹机构相对应的若干组夹具8沿旋转台4的宽度方向均匀间隔排列设置；每组夹具8包括固定连接在旋转台4上的固定架9和活动连接在旋转台4上的活动架10，旋转台4上对应夹具8设置有滑槽11，每个活动架10底部设置有与对应滑槽11相匹配的滑块一12；固定架9上设置有支撑待焊工件25的支撑板9a，活动架10上设置有压紧待焊工件25的挤压板10a，固定架9上设置有一上一下的两块支撑板9a，活动架10上设置有一上一下的两块挤压板10a；挤压板10a的挤压面倾斜设置，挤压板10a的挤压面与待焊工件25为线接触，旋转台4上设置有驱动活动架10来回移动的直线推动机构。所述直线推动机构包括安装在旋转台4底部的气缸一13，气缸一13的活塞杆伸出端固定连接有推动块14，气缸一13为双头气缸，气缸一13活塞杆的两头均设置有推动块14，两推动块14均与推动杆15固定连接；推动块14上设置有若干根与夹具8相对应的推动杆15，推动杆15上对应活动架10设置有若干推动架16，推动架16包括互相平行的两块挡板16a，两块挡板16a之间经连接板16b连为一体，挡板16a上设置有与对应推动杆15间隙配合的通孔，推动杆15依次穿过两挡板16a的通孔，位于两挡板16a之间的推动杆15上设置有推动环17，推动杆15上还套装有压缩弹簧18，压缩弹簧18的一端弹性抵触在推动环17上，另一端弹性抵触在挡板16a上，推动架16经紧固件与对应活动架10固定连接。推动架16上设置有用于检测压缩弹簧18的压紧力的压力传感器。底座1上设置有清枪站5、工装夹具6和控制焊接机器人2的控制系统7。

本系统工作时，每组装夹机构装夹一件待焊工件25，待焊工件25由空心轴25a和两根风管25b构成，空心轴25a外周与风管25b上下两侧相接触的曲线为焊缝，未装夹待焊工件之前，每组夹具8的固定架9和活动架10是分开的，将待焊工件25放置在对应装夹机构的固定架9上，待焊工件25水平支撑在对应夹具8的支撑板9a上，定位销19a插入待焊工件25的定位孔进行定位，确保待焊工件25摆放到位，气缸一13工作，推动块14带动推动杆15在挡板16a通孔内轴向移动，推动环17挤压压缩弹簧18，压缩弹簧18的另一端推动推动架16，推动架16带动活动架10夹紧工件，挤压板10a的挤压面与待焊工件25之间为线接触，气缸二20经传动板21带动滑块二22移动，齿条23带动齿轮24转动，齿轮24带动旋转台4转动，由于焊接机器人2的焊枪可以在三维空间内自由移动，通过旋转台4的转动，待焊工件25位于风管25b上侧和下侧的焊缝均可以调整到便于焊接机器人2进行焊接作业的角度，焊接机器人2与旋转台4互相配合以完成焊接作业。本系统的优点在于：夹具8夹持住工件中部，工件需要焊接的部位可以自由转动到焊接机器人2的焊枪可以接触到的位置，避免焊接机器人2与工件发生干涉，可以焊接形状结构复杂、待焊接部位并不裸露在外面的工件；旋转台4上可以装夹多个待焊工件，提高了焊接效率；每组装夹机构由多个夹具组成，确保平稳牢固地装夹工件，防止工件焊接时移动，提高焊接精度；活动架10挤压板10a与工件之间为线接触，防止焊接强度较低的内部中空工件时，夹具将工件夹得变形，起到保护工件的作用。本系统可以用于焊接长度较长、焊缝位置比较隐蔽的工件，并自动适应任何轨迹或角度的焊接作业。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全方位机器人焊接系统，包括底座，底座上设置有可以在三维空间内自由移动的焊接机器人，其特征在于，所述底座上对应焊接机器人设置有两个支撑座，两个支撑座之间转动支撑有旋转台，旋转台与旋转驱动机构传动连接，旋转台上设置有若干组装夹待焊工件的装夹机构，每组装夹机构分别对应一件待焊工件，所述旋转台上对应每件待焊工件还分别设置有定位机构，所述每组装夹机构包括至少两组夹具，所述每组夹具包括固定连接在旋转台上的固定架和活动连接在旋转台上的活动架，所述固定架上设置有支撑待焊工件的支撑板，所述活动架上设置有压紧待焊工件的挤压板，挤压板的挤压面倾斜设置，所述挤压板的挤压面与待焊工件为线接触，所述旋转台上设置有驱动活动架来回移动的直线推动机构。

2.根据权利要求1所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述若干组装夹机构沿旋转台的长度方向均匀间隔排列设置，每组装夹机构相对应的若干组夹具沿旋转台的宽度方向均匀间隔排列设置。

3.根据权利要求2所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述旋转台上对应夹具设置有滑槽，每个活动架底部设置有与对应滑槽相匹配的滑块一。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述直线推动机构包括安装在旋转台底部的气缸一，气缸一的活塞杆伸出端固定连接有推动块，推动块上设置有若干根与所述夹具相对应的推动杆，推动杆上对应活动架设置有若干推动架，所述推动架包括互相平行的两块挡板，两块挡板之间经连接板连为一体，挡板上设置有与对应推动杆间隙配合的通孔，推动杆依次穿过两挡板的通孔，位于两挡板之间的推动杆上设置有推动环，推动杆上还套装有压缩弹簧，压缩弹簧的一端弹性抵触在推动环上，另一端弹性抵触在挡板上，推动架经穿紧固件与对应活动架固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述推动架上设置有用于检测压缩弹簧的压紧力的压力传感器。

6.根据权利要求4所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述气缸一为双头气缸，气缸一活塞杆的两头均设置有推动块，两推动块均与推动杆固定连接。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述固定架上设置有一上一下的两块支撑板，活动架上设置有一上一下的两块挤压板。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述定位机构为定位板，定位板的定位面与支撑板的支撑面位于同一平面，定位板上设有与待焊工件相匹配的定位销。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述旋转驱动机构包括安装在支撑座上的气缸二，气缸二的活塞杆伸出端经传动板与滑块二相连，支撑座上设置有与滑块二相匹配的导轨，滑块二上侧固定连接有齿条，齿条与齿轮相啮合，齿轮与旋转台固定连接。

10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种全方位机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接机器人为六轴关节机器人。