CN108162409A - 智能焊接机器人运输机构精准定位系统 - Google Patents
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Abstract
智能焊接机器人运输机构精准定位系统，属于塑料产品超声波焊接机器人技术领域，包括机架、上层工作台、下层工作台和2个工作台模具平台循环升降机构，所述机架包括3个以上工位；所述上层工作台包括滑板结构、2个以上工位定位机构、伺服驱动机构、丝杆传动机构；所述滑板结构包括滑台、2个以上模具平台、2组以上固定机构；所述下层工作台包括伺服皮带轮传动机构、同步皮带轮、滑动平台结构、双平行导向导轨；所述滑动平台结构包括驱动滑动平台、单个模具平台和2个固定机构；每个工作台模具平台循环升降机构包括工位支架、2个侧支架、伺服驱动机构、伺服齿轮双向同步传动机构、同步轨道；本发明的有益效果是：定位精准度高、生产效率高、专用设备能重复利用。
Description
技术领域
本发明为机器人运输机构精准定位系统，特别涉及智能焊接机器人运输机构精准定位系统，属于塑料产品超声波焊接机器人技术领域。
背景技术
超声波焊接在塑料产品领域应用已经很广泛了，在汽车内饰件领域，根据客户提供的产品不同设计不同的专用焊接设备，但随着时间的推移，汽车的更新换代加速，新款车型不断涌出，老旧车型被替代，逐渐停止生产，导致这些专用设备被淘汰，但又弃之可惜，也就促成现代机器人应用在超声波焊接领域。
在机器人的应用中，同样也出现了瓶颈问题，那就是效率低下，当产品产量要求较大，焊接点又较多时，一个机器人根本无法满足产量的需求，故需要多个机器人共同参与，以满足产品的生产节拍。多工位多机器人流水线作业应运而生。由于机器人的运行对于工作台机构反复重复定位要求精准度高，在设计此工作台输送模具到位的机构十分关键。
发明内容
本发明的目的是针对上述塑料产品超声波焊接机器人的现有技术中，存在定位精准度不高、生产效率低下、专用设备不能重复利用的缺陷，提供了智能焊接机器人运输机构精准定位系统，可以达到定位精准度高、生产效率高、专用设备能重复利用的目的。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：智能焊接机器人运输机构精准定位系统，包括工作台和全自动作业机器人，所述全自动作业机器人设置在工作台两侧；
所述工作台为多工位机器人焊接作业流水线循环工作台，包括机架、上层工作台、下层工作台和2个工作台模具平台循环升降机构，所述机架包括3个以上工位，包括首工位、未工位和首工位与未工位之间的中间工位，首工位和未工位为循环时的升降工位，中间工位为焊接及装配工位，首工位是产品取放工位；
所述上层工作台为循环工作台上层循环机构，包括滑板结构、2个以上工位定位机构、伺服驱动机构、丝杆传动机构；所述滑板结构包括滑台、2个以上模具平台、2组以上固定机构，模具平台为模具运行循环台面，每1个工位上对应有1个模具平台，所述模具平台一侧与滑台固定连接；每组固定机构包括2个固定机构，所述固定机构设置在滑台上，固定机构用来锁住模具平台上的模具；所述滑台下方设有滑轨，所述滑轨设置在机架上；所述工位定位机构设置在模具平台另一侧，工位定位机构在机器人进行焊接工作时，用来配合固定机构锁住模具平台上的模具；
所述伺服驱动机构包括伺服电机、减速机、联轴器，所述减速机与伺服电机连接，所述联轴器与减速机连接；所述丝杆传动机构包括支撑轴座、丝杆和固定支撑结构，所述固定支撑结构包括轴环，所述丝杆一端与支撑轴座连接，所述固定支撑结构与轴环连接；丝杆另一端与联轴器为丝杆传动连接，丝杆传动能确保精准移动定位；
所述下层工作台为循环工作台下层循环机构，包括伺服皮带轮传动机构、同步皮带轮、滑动平台结构、双平行导向导轨；所述伺服皮带轮传动机构和同步皮带轮设置在机架底部一侧；所述滑动平台结构包括驱动滑动平台、单个模具平台和1组固定机构，所述单个模具平台一侧与驱动滑动平台固定连接，2个固定机构设置在驱动滑动平台上，驱动滑动平台设置在同步皮带轮上；所述双平行导向导轨设置在机架底部，单个模具平台主体设置在双平行导向导轨上；从未工位到首工位的模具，通过伺服皮带轮传动机构带动同步皮带轮传输到中间工位，等待首工位模具平台循环升降机构，各工位到位精准；
2个工作台模具平台循环升降机构分设在首工位和未工位，每个工作台模具平台循环升降机构包括工位支架、2个侧支架、伺服驱动机构B、伺服齿轮双向同步传动机构、同步轨道，在工位支架上方设置有模具平台轨道，模具平台在模具平台轨道上方；2个侧支架固定设置在机架底部，所述工位支架设置在2个侧支架之间，所述同步轨道设置在工位支架2侧、与侧支架为轨道滑动连接；所述伺服驱动机构设置在工位支架底部，所述伺服齿轮双向同步传动机构设置在机架底部一角；当伺服驱动机构起动时，能通过伺服齿轮双向同步传动机构的传动，使工位支架通过同步轨道上、下移动，要求升降机构每次到位位置精准，使轨道无缝对接。
所述上层工作台包括4个工位，为工位A、工位B、工位C和工位D；工位A和工位D为循环时升降工位，工位B和工位C为焊接及装配工位。
所述上层工作台包括3个模具平台、3组固定机构和3个工位定位机构；所述工位定位机构设置在机架平台另一侧，模具平台上，所述下层工作台从工位D到工位A的模具，由伺服皮带传输到位。
所述工位定位机构包括驱动气缸、导向支座和固定支座，所述导向支座与驱动气缸连接，所述固定支座与导向支座连接，工位定位机构通过固定支座与模具连接。
还包括快速换刀刀库，所述快速换刀刀库设置在机架底部一侧，刀库内放置有应用工具，所述应用工具包括焊接工具、卡扣机构装配、切割刀具、搬运工具等。
还包括抓取夹具自动升降机构；所述抓取夹具自动升降机构设置在首工位内侧。
首工位上设置有电气自动快插机构，能快速实现工作台上各机构运行信号供给，各工位都有信号反馈及检测模具以及模具识别端口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
﹙1﹚驱动机构采用伺服丝杆机构，伺服系统可精准走位；各工位皆有快速锁紧机构，精准机械锁紧机构；定位精度达到±0.05mm，能满足机器人的运行对于工作台机构反复重复定位要求精准度高的要求，使工作台输送模具到位，达到定位精准的工作台机构设计；工作台各运行机构均采用伺服运行机构与气缸定位机构结合，保证每次拖动工作台运行时到位的精准度；首工位和未工位升降台机构升降机构重复定位精准，且运行平稳，整个台面每次升降到位后平行度一致性较高；模具平台平行度高，工作台运行平稳且定位精准；
﹙2﹚双层工作台上、下更替转，通过升降工位可实现模具循环；流水线循环工作台可实现工位机器人不停工作，工作台逐个循环，每个机器人完成此工位设定好的工作任务，工作台再移动一次，继续工作，可以使机器人效率最大化；多工位多机器人同时焊接，提升了产能；多工位机器人流水线作业，双层工作台机构，模具上、下更替，提升了机器人的利用率，使生产效率最大化；
﹙3﹚可根据需要更换其他模具，对应其他不同产品的焊接和装配工作，做到设备长久使用目的；追求一种柔性生产设备，只要通过更换模具，就可以实现不同种产品的焊接设备，也就促成现代机器人应用在超声波焊接领域；
﹙4﹚每组机器人都有各自的刀库，刀库内有不同工具刀(焊接工具、卡扣机构装配、切割刀具、搬运工具等)，可实现不同产品不同工具，机器人可根据不同产品自动识别并切换不同使用工具；
﹙5﹚工作台采用同步导轨结构，运行平稳；各工位都有信号反馈及检测模具以及模具识别端口，可扩展端口等；第一工位有电、气快速插口，快速实现工作台上各机构运行信号供给。
附图说明
图1是：本发明部件分解图；
图2是：本发明立体图(无机器人)；
图3-1是：本发明主视图；
图3-2是：本发明俯视图；
图3-3是：本发明立体图；
图4-1是：固定机构放大立体图；
图4-2是：工位定位机构放大立体图；
图5是：滑板结构立体图；
图6-1是：丝杆传动机构放大立体图；
图6-2是：伺服驱动机构和丝杆传动机构组合放大立体图；
图6-3是：丝杆传动机构的支撑轴座和固定支撑结构组合放大立体图；
图7是：下层工作台立体图；
图8-1是：工作台模具平台循环升降机构主视放大图；
图8-2是：工作台模具平台循环升降机构俯视放大图；
图8-3是：工作台模具平台循环升降机构立体放大图；
附图标记说明：机器人1、机架2、工位A 201、工位B 202、工位C 203、工位D 204、上层工作台3、滑板结构301、滑台3011、模具平台3012、固定机构3013、工位定位机构302、驱动气缸3021、导向支座3022、固定支座3023、伺服驱动机构303、伺服电机3031、减速机3032、联轴器3033、丝杆传动机构304、支撑轴座3041、丝杆3042、固定支撑结构3043、轴环3044、滑轨305、下层工作台4、伺服皮带轮传动机构401、同步皮带轮402、滑动平台结构403、驱动滑动平台4031、单个模具平台4032、双平行导向导轨404、工作台模具平台循环升降机构5、工位支架501、侧支架502、伺服驱动机构B 503、伺服齿轮双向同步传动机构504、同步轨道505、模具平台轨道506、快速换刀刀库6、抓取夹具自动升降机构7、电气自动快插机构8。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
如图1至图8-3所示，智能焊接机器人运输机构精准定位系统，包括工作台和全自动作业机器人1，所述全自动作业机器人1设置在工作台两侧；
所述工作台为多工位机器人1焊接作业流水线循环工作台，包括机架2、上层工作台3、下层工作台4和2个工作台模具平台循环升降机构5，所述机架2包括4个工位，包括首工位、未工位和首工位与未工位之间的中间工位，首工位和未工位为循环时的升降工位，中间工位为焊接及装配工位、首工位是产品取放工位；
所述上层工作台3为循环工作台上层循环机构，包括滑板结构301、3个工位定位机构302、伺服驱动机构303、丝杆传动机构304；所述滑板结构301包括滑台3011、3个模具平台3012、3组固定机构，模具平台3012为模具运行循环台面，每1个工位上对应有1个模具平台3012，所述模具平台3012一侧与滑台3011固定连接；每组固定机构包括2个固定机构3013，所述固定机构3013设置在滑台3011上，固定机构3013用来锁住模具平台3012上的模具；所述滑台3011下方设有滑轨305，所述滑轨305设置在机架2上；所述工位定位机构302设置在模具平台3012的另一侧，工位定位机构302在机器人1进行焊接工作时，用来配合固定机构3013锁住模具平台3012上的模具(图中未显示)；
所述伺服驱动机构303包括伺服电机3031、减速机3032、联轴器3033，所述减速机3032与伺服电机3031连接，所述联轴器3033与减速机3032连接；所述丝杆传动机构304包括支撑轴座3041、丝杆3042和固定支撑结构3043，所述固定支撑结构3043包括轴环3044，所述丝杆3042一端与支撑轴座3041连接，所述固定支撑结构3043与轴环3044连接；丝杆3042另一端与联轴器3033为丝杆3042传动连接，丝杆3042传动能确保精准移动定位；
所述下层工作台4为循环工作台下层循环机构，包括伺服皮带轮传动机构401、同步皮带轮402、滑动平台结构403、双平行导向导轨404；所述伺服皮带轮传动机构401和同步皮带轮402设置在机架2底部一侧；所述滑动平台结构403包括驱动滑动平台4031、单个模具平台4032和1组固定机构、即2个固定机构3013，所述单个模具平台4032一侧与驱动滑动平台4031固定连接，2个固定机构3013设置在驱动滑动平台4031上，驱动滑动平台4031设置在同步皮带轮402上；所述双平行导向导轨404设置在机架2底部，单个模具平台4032主体设置在双平行导向导轨404上；从未工位到首工位的模具，通过伺服皮带轮传动机构401带动同步皮带轮402传输到中间工位，等待首工位模具平台循环升降机构，各工位到位精准；
2个工作台模具平台循环升降机构5分设在首工位和未工位，每个工作台模具平台循环升降机构5包括工位支架501、2个侧支架502、伺服驱动机构B 503、伺服齿轮双向同步传动机构504、同步轨道505，在工位支架501上方设置有模具平台轨道506，模具平台3012在模具平台轨道506上方；2个侧支架502固定设置在机架2底部，所述工位支架501设置在2个侧支架502之间，所述同步轨道505设置在工位支架5012侧、与侧支架502为轨道滑动连接；所述伺服驱动机构B 503设置在工位支架501底部，所述伺服齿轮双向同步传动机构504设置在机架2底部一角；当伺服驱动机构B 503起动时，能通过伺服齿轮双向同步传动机构504的传动，使工位支架501通过同步轨道505上、下移动，要求工作台模具平台循环升降机构5每次到位位置精准，使轨道无缝对接。
所述上层工作台3的4个工位，为工位A 201、工位B 202、工位C 203和工位D 204；工位A 201和工位D 204为循环时升降工位，工位B 202和工位C 203为焊接及装配工位。
所述下层工作台从工位D 204到工位A 201的模具，由伺服皮带传输到位。
所述工位定位机构302包括驱动气缸3021、导向支座3022和固定支座3023，所述导向支座3022与驱动气缸3021连接，所述固定支座3023与导向支座3022连接，工位定位机构302通过固定支座3023与模具连接。
还包括快速换刀刀库6，所述快速换刀刀库6设置在机架2底部一侧，刀库内放置有应用工具(图中未显示)，所述应用工具包括焊接工具、卡扣机构装配、切割刀具、搬运工具等。
还包括抓取夹具自动升降机构7；所述抓取夹具自动升降机构7设置在首工位内侧。
首工位上设置有电气自动快插机构8，能快速实现工作台上各机构运行信号供给，各工位都有信号反馈及检测模具以及模具识别端口；
当模具平台3012处于工位A 201、工位B 202和工位C 203位置时，把模具通过工位A 201顺次放入工位A 201、工位B 202和工位C 203的模具平台3012，用滑台3011上的三组固定机构和3个工位定位机构302锁住模具平台3012的模具，模具平台3012到位后机器人1进行工作位作业；当中间工位机器人1完成所有焊接工作后，伺服驱动机构303带动滑台3011向前运动，运动行程为单个工位模具运行行程，上层工作台3上，伺服驱动机构303带动滑台3011再将工位A 201、工位B 202和工位C 203模具移动到工位B 202、工位C 203和工位D 204，工位定位机构302锁住模具，固定机构3013松开，伺服驱动机构303带动滑台3011移动至工位A 201、工位B 202和工位C 203待命；工位A 201的循环升降机构下降至下层工作台4，下层工作台4工位B 202待命模具通过循环工作台底层循环机构输送到工位A 201循环升降机构上、上升至上层工作台3，将新的模具送至上层工作台3，同时工位D 204循环升降机构将模具送至下层工作台4，通过循环工作台底层循环机构运送到工位B 202待命，工位B202循环升降机构上升至上层工作台3待命；工位A 201为取放产品位置，四套模具在工位中循环，如此循环运行，机器人1不停作业，工人只需在工位A 201取、放产品。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.智能焊接机器人运输机构精准定位系统，包括工作台和全自动作业机器人，所述全自动作业机器人设置在工作台两侧，其特征在于：
所述工作台为多工位机器人焊接作业流水线循环工作台，包括机架、上层工作台、下层工作台和2个工作台模具平台循环升降机构，所述机架包括3个以上工位，包括首工位、未工位和首工位与未工位之间的中间工位，首工位和未工位为循环时的升降工位，中间工位为焊接及装配工位；
所述上层工作台为循环工作台上层循环机构，包括滑板结构、2个以上工位定位机构、伺服驱动机构、丝杆传动机构；所述滑板结构包括滑台、2个以上模具平台、2组以上固定机构，模具平台为模具运行循环台面，每1个工位上对应有1个模具平台，所述模具平台一侧与滑台固定连接；每组固定机构包括2个固定机构，所述固定机构设置在滑台上，固定机构用来锁住模具平台上的模具；所述滑台下方设有滑轨，所述滑轨设置在机架上；所述工位定位机构设置在模具平台另一侧，工位定位机构在机器人进行焊接工作时，用来配合固定机构锁住模具平台上的模具；
所述伺服驱动机构包括伺服电机、减速机、联轴器，所述减速机与伺服电机连接，所述联轴器与减速机连接；所述丝杆传动机构包括支撑轴座、丝杆和固定支撑结构，所述固定支撑结构包括轴环，所述丝杆一端与支撑轴座连接，所述固定支撑结构与轴环连接；丝杆另一端与联轴器为丝杆传动连接，丝杆传动能确保精准移动定位；
所述下层工作台为循环工作台下层循环机构，包括伺服皮带轮传动机构、同步皮带轮、滑动平台结构、双平行导向导轨；所述伺服皮带轮传动机构和同步皮带轮设置在机架底部一侧；所述滑动平台结构包括驱动滑动平台、单个模具平台和1组固定机构，所述单个模具平台一侧与驱动滑动平台固定连接，2个固定机构设置在驱动滑动平台上，驱动滑动平台设置在同步皮带轮上；所述双平行导向导轨设置在机架底部，单个模具平台主体设置在双平行导向导轨上；从未工位到首工位的模具，通过伺服皮带轮传动机构带动同步皮带轮传输到中间工位，等待首工位模具平台循环升降机构，各工位到位精准；
2个工作台模具平台循环升降机构分设在首工位和未工位，每个工作台模具平台循环升降机构包括工位支架、2个侧支架、伺服驱动机构B、伺服齿轮双向同步传动机构、同步轨道，在工位支架上方设置有模具平台轨道，模具平台在模具平台轨道上方；2个侧支架固定设置在机架底部，所述工位支架设置在2个侧支架之间，所述同步轨道设置在工位支架2侧、与侧支架为轨道滑动连接；所述伺服驱动机构设置在工位支架底部，所述伺服齿轮双向同步传动机构设置在机架底部一角；当伺服驱动机构起动时，能通过伺服齿轮双向同步传动机构的传动，使工位支架通过同步轨道上、下移动，要求升降机构每次到位位置精准，使轨道无缝对接。
2.根据权利要求1所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：所述上层工作台包括4个工位，为工位A、工位B、工位C和工位D；工位A和工位D为循环时升降工位，工位B和工位C为焊接及装配工位。
3.根据权利要求1所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：所述上层工作台包括3个模具平台、3组固定机构和3个工位定位机构；所述工位定位机构设置在机架平台另一侧，模具平台上，所述下层工作台从工位D到工位A的模具，由伺服皮带传输到位。
4.根据权利要求3所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：所述工位定位机构包括驱动气缸、导向支座和固定支座，所述导向支座与驱动气缸连接，所述固定支座与导向支座连接，工位定位机构通过固定支座与模具连接。
5.根据权利要求1所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：还包括快速换刀刀库，所述快速换刀刀库设置在机架底部一侧，刀库内放置有应用工具，所述应用工具包括焊接工具、卡扣机构装配、切割刀具、搬运工具等。
6.根据权利要求1所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：还包括抓取夹具自动升降机构；所述抓取夹具自动升降机构设置在首工位内侧。
7.根据权利要求1所述的智能焊接机器人运输机构精准定位系统，其特征在于：首工位上设置有电气自动快插机构，能快速实现工作台上各机构运行信号供给，各工位都有信号反馈及检测模具以及模具识别端口；
当模具平台处于工位A、工位B和工位C位置时，把模具通过工位A顺次放入工位A、工位B和工位C的模具平台，用滑台上的三组固定机构和3个工位定位机构锁住模具平台的模具，模具平台到位后机器人进行工作位作业；当中间工位机器人完成所有焊接工作后，伺服驱动机构带动滑台向前运动，运动行程为单个工位模具运行行程，上层工作台上，伺服驱动机构带动滑台再将工位A、工位B和工位C模具移动到工位B、工位C和工位D，工位定位机构锁住模具，固定机构松开，伺服驱动机构带动滑台移动至工位A、工位B和工位C待命；工位A的循环升降机构下降至下层工作台，下层工作台工位B待命模具通过循环工作台底层循环机构输送到工位A循环升降机构上、上升至上层工作台，将新的模具送至上层工作台，同时工位D循环升降机构将模具送至下层工作台，通过循环工作台底层循环机构运送到工位B待命，工位B循环升降机构上升至上层工作台待命；工位A为取放产品位置，四套模具在工位中循环，如此循环运行，机器人不停作业，工人只需在工位A取、放产品。
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