CN108248053A - 具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置 - Google Patents

具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置 Download PDF

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CN108248053A
CN108248053A CN201810240621.5A CN201810240621A CN108248053A CN 108248053 A CN108248053 A CN 108248053A CN 201810240621 A CN201810240621 A CN 201810240621A CN 108248053 A CN108248053 A CN 108248053A
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邹俊
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Abstract

具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，属于塑料产品超声波智能焊接设备技术领域，包括罩体、机器人、底座结构、旋转工作台结构、控制柜、机器人系统柜；旋转工作台结构包括旋转台，前、后模板，前、后产品承托、4个模具锁紧机构和4个夹具机构，旋转台底面设置有旋转承托头；模具锁紧机构分设在旋转台的左、右两侧；每个夹具机构包括压紧气缸、转动杆和若干转动臂；底座结构包括底座支架、分割器、旋转电机和4个模具定位机构；底座支架前、后部设置有支撑座，支撑座上端为支撑点，支撑点分别与旋转承托头中间点相对应；分割器包括输出轴；本发明的有益效果是：生产效率高、产品在模具中的定位正确、能确保重要零部件的焊接质量。

Description

具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置
技术领域
本发明为旋转式台架智能焊接装置，特别涉及具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，属于塑料产品超声波智能焊接设备技术领域。
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，所以现在很多厂家都在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。
在现有机器人的应用中，同样也出现了瓶颈问题，那就是效率低下，当产品较大，焊接点较多时，一个机器人根本无法满足产量的需求,生产效率低；而且现有机器人焊接对于产品在模具中的定位不够正确，每工位运行到位后的一致性差，台面的平行度达不到设计要求，产品在工作台运行中易晃动，产品分零件安装在一起有反弹，不能完全保证机器人每次焊接位置都能达到预计效果的一致性，不能确保汽车内饰件等重要零部件的超声波焊接质量。
发明内容
本发明的目的是针对上述塑料产品超声波智能焊接设备的现有技术中，存在生产效率低、产品在模具中的定位不够正确、不能确保重要零部件的超声波焊接质量的缺陷，提供了具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，可以达到生产效率高、产品在模具中的定位正确、能确保重要零部件的超声波焊接质量的目的。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，用于焊接加工汽车内饰件的塑料产品，包括罩体、机器人、底座结构、旋转工作台结构、控制柜、机器人系统柜；所述机器人、底座结构和旋转工作台结构设置在罩体内，所述旋转工作台结构设置在底座结构上方，所述控制柜和机器人系统柜设置在罩体一侧；所述机器人型号为：发那科机器人FANUC ROBOT M-20iA/M35,所述机器人控制柜型号为：标准型R30iB/R-30iB Mate Plus/3kVA；所述机器人系统柜即可编程控制器型号为：SIEMENS S7-1200系列；
所述旋转工作台结构包括旋转台、前模板、前产品承托、后模板、后产品承托、4个模具锁紧机构、4个夹具机构、模具定位机构和旋转电器连接器，旋转台底面的前、后部各设置有6个旋转承托头；所述前模板和前产品承托设置在旋转台前部，前产品承托固定设置在前模板中部上方，所述后模板和后产品承托设置在旋转台后部，后产品承托固定设置在后模板中部上方，前模板和后模板在旋转台前、后部对称设置；所述模具定位机构设置在前模板、前产品承托、后模板之间；
2个模具锁紧机构设在旋转台前部的左、右两侧，另2个模具锁紧机构设在旋转台后部的左、右两侧，前模板和后模板通过模具锁紧机构锁紧固定在旋转台上；2个夹具机构设置在前模板上、前产品承托的左、右两侧，前产品承托通过夹具机构固定在前模板上；另2个夹具机构设置在后模板上、后产品承托的左、右两侧，后产品承托通过夹具机构固定在后模板上；
所述每个夹具机构包括压紧气缸、转动杆和若干转动臂，工作时，塑料产品放在前产品承托和后产品承托上，压紧气缸能通过转动杆带动转动臂转动，从而夹紧或松开塑料产品；承托模具用于客户产品定位使用，是按照客户提供的产品数据的型面仿形设计加工出来；所述旋转电器连接器设置在旋转台中心位置，旋转电器连接器与旋转电机电连接；
所述底座结构包括底座支架、分割器、旋转电机；所述底座支架前、后部设置有支撑座，所述支撑座上端为支撑点，共6个支撑点，所述支撑点为滚珠轴承；底座支架上的支撑点分别与旋转台底面的旋转承托头中间点相对应；
所述分割器和旋转电机为配套设备、设置在底座支架中部下方位置，分割器为驱动元件，分割器型号为：RU250DT021802RS1VW1；旋转电机通过电机轴与分割器连接，所述分割器包括输出轴，所述输出轴设置在分割器中部上方，分割器的输出轴与旋转台中部由螺丝固定连接；分割器能通过输出轴向上顶起旋转台、使旋转承托头与支撑点脱离；分割器顶起旋转台后，分割器通过输出轴带动旋转台顺时针转180°或逆时针转180°。
所述底座结构和旋转工作台结构设置在罩体内的中、前部位置，所述机器人设置在罩体内的后部中间位置；所述控制柜前面部上，自上至下依次设置有人机界面、电源指示灯、电源总开关、启动按钮、夹具按钮和超声波发生器。
所述模具定位机构包括2条滑轨、4个模具定位头、4个滑块和电气快插机构，滑块由手工移动；2条滑轨设置在前模板和后模板之间，每条滑轨上各设置着2个滑块，每个滑块上各设置着1个模具定位头，所述前模板和后模板靠中心一侧各设置有2个模具定位座；4个模具定位头分别与4个模具定位座互相对应设置。
在分割器上还设置有8个分割器安装螺钉，用来把分割器固定在底座支架上。
每个夹具机构包括2个长转动臂和2个短转动臂，2个长转动臂设置在中部，2个短转动臂设置在两侧；2个长转动臂和2个短转动臂的下面设置有朝下的压头。
所述分割器向上顶起旋转台、使旋转台会被撑起0.2mm。
本发明还包括旋转台的前模板锁定机构和旋转台的后模板锁定机构，所述旋转台前模板锁定机构设置在前模板下方，所述旋转台后模板锁定机构设置在后模板下方。
本发明还包括2组安全光栅；所述罩体前面分别设置有左前挡板和右前挡板，所述2组安全光栅分设在左前挡板和右前挡板靠中心侧的边框上。
本发明还包括振动盘和换刀库，所述振动盘和换刀库设置在罩体内左后角部，振动盘用于汽车零部件装配使用的卡扣排序及定位，方便机器人按序按方向自动抓取。
本发明还包括上料架，所述上料架设置在罩体内、右后角部，在机器人的右侧。
动作流程：
旋转台共有2个位置、包括原位和工位，原位为旋转台起始位置，工位为原位顺时针转动180°后旋转台所在位置；
1.开始工作：员工在操作时，站在旋转台前方位置，打开电源总开关、电源指示灯亮，插入旋转电器连接器、启动旋转电机，以分割器作为驱动元件开始工作，员工在原位上放好塑料产品；
2.夹紧原位上的塑料产品：点击夹具按钮，夹具在夹具气缸的作用下、翻转夹紧塑料产品；
3.转动旋转台到工位：点击启动按钮，设置在周围隔离罩上的光栅保护启动，前模板锁定机构和后模板锁定机构松开，旋转台在分割器驱动下、旋转脱离底座结构，旋转台再旋转180°后,塑料产品到达工位位置，旋转台又下落到底座结构上；
4.工作运行：前模板锁定机构和后模板锁定机构定位锁紧，光栅保护取消，点击超声波发生器，机器人工作运行，工位产品焊接完成；
5.再次夹紧：点击夹具按钮，夹具翻转夹紧，点击启动，光栅保护，等待机器人完成工作任务，机器人回归原位；
6.旋转台回到原位：前模板锁定机构和后模板锁定机构定位松开，旋转台再次旋转180°，塑料产品回到原位位置，
7.取放产品：点击原位夹具按钮，夹具打开，员工取下已焊接好的塑料产品，又放上新的塑料产品，取放产品完成，工位产品焊接完成；
8.连续生产，旋转台再次旋转180°，如此循环进行，连续生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、旋转结构可节约人员取放件所需时间，使机器人的使用率最大化，双工位同时焊接，旋转工作台可实现最大程度发挥机器人优势，使机器人不停作业，生产效率得到大大提升；
2、旋转台到位锁紧定位机构，旋转偏移小，为±0.02mm，产品在模具中的定位正确，能完全保证机器人每次焊接位置都能达到预计效果的一致性，故基于智能机器人焊接装配自动化旋转式台架定位结构得到应用。
3、为柔性生产设备，多模具互换，柔性焊接，机器人不同程序及工控系统参数的调取，实现不同产品在同一台设备上的焊接，只要通过更换模具，就可以实现多种产品的焊接设备，设备不会因为产品断产而遗弃，永久使用；
4、旋转台到位平面支撑重复定位平行度精度高，滚珠防磨，可承重；
5、光栅保护，旋转台旋转时人员不得进入，前后分开作业，安全性高。
附图说明
图1是：本发明主视图；
图2是：本发明俯视图；
图3是：本发明左视图；
图4是：本发明立体图；
图5是：底座结构和旋转工作台结构组合主视图；
图6是：底座结构和旋转工作台结构组合附视图；
图7是：底座结构和旋转工作台结构组合左视图；
图8是：底座结构和旋转工作台结构组合立体图；
图9是：图5的A部放大图；
图10是：图6的B部放大图；
图11是：图8的C部放大图；
图12是：底座结构主视图；
图13是：底座结构俯视图；
图14是：底座结构左视图；
图15是：底座结构立视图；
图16是：图15的D部放大图；
图17是：塑料产品和夹具机构组合体在夹紧状态的立体图；
图18是：塑料产品和夹具机构组合体在松开状态的立体图；
附图标记说明：罩体1、机器人2、底座结构3、底座支架301、分割器302、输出轴3021、旋转电机303、支撑座304、支撑点305、旋转工作台结构4、旋转台401、前模板402、前产品承托403、后模板404、后产品承托405、模具锁紧机构406、夹具机构407、压紧气缸4071、转动杆4072、转动臂4073、压头4074、模具定位机构408、滑轨4081、模具定位头4082、滑块4083、电气快插机构4084、模具定位座4085、旋转电器连接器409、旋转承托头410、控制柜5、人机界面501、电源指示灯502、电源总开关503、启动按钮504、夹具按钮505、超声波发生器506、机器人系统柜6、前模板锁定机构7、后模板锁定机构8、安全光栅9、左前挡板10、右前挡板11、振动盘12、换刀库13、上料架14、塑料产品15。
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18所示，具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，用于焊接加工汽车内饰件的塑料产品15，包括罩体1、机器人2、底座结构3、旋转工作台结构4、控制柜5、机器人系统柜6；所述机器人2、底座结构3和旋转工作台结构4设置在罩体1内，所述旋转工作台结构4设置在底座结构3上方，所述控制柜5和机器人系统柜6设置在罩体1一侧；所述机器人2型号为：发那科机器人2FANUC ROBOT M-20iA/M35,所述机器人2控制柜5型号为：标准型R30iB/R-30iB Mate Plus/3kVA；所述机器人系统柜6即可编程控制器型号为：SIEMENS S7-1200系列；
所述旋转工作台结构4包括旋转台401、前模板402、前产品承托403、后模板404、后产品承托405、4个模具锁紧机构406、4个夹具机构407、模具定位机构408和旋转电器连接器409，旋转台401底面的前、后部各设置有6个旋转承托头410；所述前模板402和前产品承托403设置在旋转台401前部，前产品承托403固定设置在前模板402中部上方，所述后模板404和后产品承托405设置在旋转台401后部，后产品承托405固定设置在后模板404中部上方，前模板402和后模板404在旋转台401前、后部对称设置；所述模具定位机构408设置在前模板402、前产品承托403、后模板404之间；
2个模具锁紧机构406设在旋转台401前部的左、右两侧，另2个模具锁紧机构406设在旋转台401后部的左、右两侧，前模板402和后模板404通过模具锁紧机构406锁紧固定在旋转台401上；2个夹具机构407设置在前模板402上、前产品承托403的左、右两侧，前产品承托403通过夹具机构407固定在前模板402上；另2个夹具机构407设置在后模板404上、后产品承托405的左、右两侧，后产品承托405通过夹具机构407固定在后模板404上；
所述每个夹具机构407包括压紧气缸4071、转动杆4072和若干转动臂4073，工作时，塑料产品15放在前产品承托403和后产品承托405上，压紧气缸4071能通过转动杆4072带动转动臂4073转动，从而夹紧或松开塑料产品15；承托模具用于客户产品定位使用，是按照客户提供的产品数据的型面仿形设计加工出来；所述旋转电器连接器409设置在旋转台401中心位置，旋转电器连接器409与旋转电机303电连接；
所述底座结构3包括底座支架301、分割器302、旋转电机303；所述底座支架301前、后部设置有支撑座304，所述支撑座304上端为支撑点305，共6个支撑点305，所述支撑点305为滚珠轴承；底座支架301上的支撑点305分别与旋转台401底面的旋转承托头410中间点相对应；
所述分割器302和旋转电机303为配套设备、设置在底座支架301中部下方位置，分割器302为驱动元件，分割器302型号为：RU250DT021802RS1VW1；旋转电机303通过电机轴与分割器302连接，所述分割器302包括输出轴3021，所述输出轴3021设置在分割器302中部上方，分割器302的输出轴3021与旋转台401中部由螺丝固定连接；分割器302能通过输出轴3021向上顶起旋转台401、使旋转承托头410与支撑点305脱离；分割器302顶起旋转台401后，分割器302通过输出轴3021带动旋转台401顺时针转180°或逆时针转180°。
所述底座结构3和旋转工作台结构4设置在罩体1内的中、前部位置，所述机器人2设置在罩体1内的后部中间位置；所述控制柜5前面部上，自上至下依次设置有人机界面501、电源指示灯502、电源总开关503、启动按钮504、夹具按钮505和超声波发生器506。
所述模具定位机构408包括2条滑轨4081、4个模具定位头4082、4个滑块4083和电气快插机构4084，滑块4083由手工移动；2条滑轨4081设置在前模板402和后模板404之间，每条滑轨4081上各设置着2个滑块4083，每个滑块4083上各设置着1个模具定位头4082；所述前模板402和后模板404靠中心一侧各设置有2个模具定位座4085；4个模具定位头4082分别与4个模具定位座4085互相对应设置。
在分割器302上还设置有8个分割器302安装螺钉，用来把分割器302固定在底座支架301上。
每个夹具机构407包括2个长转动臂4073和2个短转动臂4073，2个长转动臂4073设置在中部，2个短转动臂4073设置在两侧；2个长转动臂4073和2个短转动臂4073的下面设置有朝下的压头4074。
所述分割器302向上顶起旋转台401、使旋转台401会被撑起0.2mm。
本发明还包括旋转台401的前模板锁定机构7和旋转台401的后模板锁定机构8，所述旋转台401前模板锁定机构7设置在前模板402下方，所述旋转台401后模板锁定机构8设置在后模板404下方。
本发明还包括2组安全光栅9；所述罩体1前面两侧分别设置有左前挡板10和右前挡板11，所述2组安全光栅9分设在左前挡板10和右前挡板11靠中心侧的边框上。
本发明还包括振动盘12和换刀库13，所述振动盘12和换刀库13设置在罩体1内左后角部，振动盘12用于汽车零部件装配使用的卡扣排序及定位，方便机器人2按序按方向自动抓取。
本发明还包括上料架14，所述上料架14设置在罩体1内、右后角部，在机器人2的右侧。
动作流程：
旋转台401共有2个位置、包括原位和工位，原位为旋转台401起始位置，工位为原位顺时针转动180°后旋转台401所在位置；
1.开始工作：员工在操作时，站在旋转台401前方位置，打开电源总开关503、电源指示灯502亮，插入旋转电器连接器409、启动旋转电机303，以分割器302作为驱动元件开始工作，员工在原位上放好塑料产品15；
2.夹紧原位上的塑料产品15：点击夹具按钮505，夹具在夹具气缸的作用下、翻转夹紧塑料产品15；
3.转动旋转台401到工位：点击启动按钮504，设置在周围隔离罩上的光栅保护启动，前模板锁定机构7和后模板锁定机构8松开，旋转台401在分割器302驱动下、旋转脱底座结构，旋转台401再旋转180°后,塑料产品15到达工位位置，旋转台401又下落到底座结构上；
4.工作运行：前模板锁定机构7和后模板锁定机构8定位锁紧，光栅保护取消，点击超声波发生器506，机器人2工作运行，工位产品焊接完成；
5.再次夹紧：点击夹具按钮505，夹具翻转夹紧，点击启动，光栅保护，等待机器人2完成工作任务，机器人2回归原位；
6.旋转台401回到原位：前模板锁定机构7和后模板锁定机构8定位松开，旋转台401再次旋转180°，塑料产品15回到原位位置，
7.取放产品：点击原位夹具按钮505，夹具打开，员工取下已焊接好的塑料产品15，又放上新的塑料产品15，取放产品完成，工位产品焊接完成；
8.连续生产，旋转台401再次旋转180°，如此循环进行，连续生产。
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 (10)

1.具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，用于焊接加工汽车内饰件的塑料产品，包括罩体、机器人、底座结构、旋转工作台结构、控制柜、机器人系统柜；所述机器人、底座结构和旋转工作台结构设置在罩体内，所述旋转工作台结构设置在底座结构上方，所述控制柜和机器人系统柜设置在罩体一侧；其特征在于：
所述旋转工作台结构包括旋转台、前模板、前产品承托、后模板、后产品承托、4个模具锁紧机构、4个夹具机构、模具定位机构和旋转电器连接器，旋转台底面的前、后部各设置有6个旋转承托头；所述前模板和前产品承托设置在旋转台前部，前产品承托固定设置在前模板中部上方，所述后模板和后产品承托设置在旋转台后部，后产品承托固定设置在后模板中部上方，前模板和后模板在旋转台前、后部对称设置；所述模具定位机构设置在前模板、前产品承托、后模板之间；
2个模具锁紧机构设在旋转台前部的左、右两侧，另2个模具锁紧机构设在旋转台后部的左、右两侧，前模板和后模板通过模具锁紧机构锁紧固定在旋转台上；2个夹具机构设置在前模板上、前产品承托的左、右两侧，前产品承托通过夹具机构固定在前模板上；另2个夹具机构设置在后模板上、后产品承托的左、右两侧，后产品承托通过夹具机构固定在后模板上；
所述每个夹具机构包括压紧气缸、转动杆和若干转动臂，工作时，塑料产品放在前产品承托和后产品承托上，压紧气缸能通过转动杆带动转动臂转动；所述旋转电器连接器设置在旋转台中心位置，旋转电器连接器与旋转电机电连接；
所述底座结构包括底座支架、分割器、旋转电机；所述底座支架前、后部设置有支撑座，所述支撑座上端为支撑点，共6个支撑点，所述支撑点为滚珠轴承；底座支架上的支撑点分别与旋转台底面的旋转承托头中间点相对应；
所述分割器和旋转电机为配套设备、设置在底座支架中部下方位置；旋转电机通过电机轴与分割器连接，所述分割器包括输出轴，所述输出轴设置在分割器中部上方，分割器的输出轴与旋转台中部由螺丝固定连接；分割器能通过输出轴、由滚珠结构向上顶起旋转台、使旋转承托头与支撑点脱离。
2.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：所述底座结构和旋转工作台结构设置在罩体内的中、前部位置，所述机器人设置在罩体内的后部中间位置；所述控制柜前面部上，自上至下依次设置有人机界面、电源指示灯、电源总开关、启动按钮、夹具按钮和超声波发生器。
3.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：所述模具定位机构包括2条滑轨、4个模具定位头、4个滑块和电气快插机构，滑块由手工移动；2条滑轨设置在前模板和后模板之间，每条滑轨上各设置着2个滑块，每个滑块上各设置着1个模具定位头，所述前模板和后模板靠中心一侧各设置有2个模具定位座；4个模具定位头分别与4个模具定位座互相对应设置。
4.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：在分割器上还设置有8个分割器安装螺钉，用来把分割器固定在底座支架上。
5.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：每个夹具机构包括2个长转动臂和2个短转动臂，2个长转动臂设置在中部，2个短转动臂设置在两侧；2个长转动臂和2个短转动臂的下面设置有朝下的压头。
6.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：所述分割器向上顶起旋转台、使旋转台会被撑起0.2mm。
7.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：还包括旋转台的前模板锁定机构和旋转台的后模板锁定机构，所述旋转台前模板锁定机构设置在前模板下方，所述旋转台后模板锁定机构设置在后模板下方。
8.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：还包括2组安全光栅；所述罩体前面分别设置有左前挡板和右前挡板，所述2组安全光栅分设在左前挡板和右前挡板靠中心侧的边框上。
9.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：还包括振动盘和换刀库，所述振动盘和换刀库设置在罩体内左后角部，振动盘用于汽车零部件装配使用的卡扣排序及定位，方便机器人按序按方向自动抓取。
10.根据权利要求1所述的具高精度定位的旋转式台架智能焊接装置，其特征在于：还包括上料架，所述上料架设置在罩体内、右后角部，在机器人的右侧。
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