CN109396639B - 夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法 - Google Patents

夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法。夹具，用于夹持工件，夹具包括安装件和分别设于安装件上的第一夹持单元和第二夹持单元；第一夹持单元包括第一驱动组件和由第一驱动组件驱动的用于夹持第一夹持部的第一夹持爪；第二夹持单元包括第二驱动组件和由第二驱动组件驱动的用于夹持第二夹持部的第二夹持爪，第二夹持爪设有若干组，以工件为中心，若干第二夹持爪分布在第一夹持爪外部。夹持系统包括上述夹具，焊接系统包括上述夹持系统，焊接方法利用上述焊接系统完成。具有防止工件掉落，且提高工作效率的优点。

Description

夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法。
背景技术
调角器是一种安装于汽车座椅上，实现座椅靠背角度调节的装置。该装置一般由椅背联接板、椅座联接板、核心件、手轮或调节手柄、回复弹簧等部分组成。
调角器中的核心件在加工过程中需要对其进行激光焊接。若采用自动化设备对调角器的核心件进行激光焊接，则需要对调角器中的核心件进行牢固夹持，以保证在焊接过程中夹持稳定不松动。由于调角器的核心件的可供夹持的部分长度只有2mm，对夹持的稳定性造成很大困难。因此，目前在对调角器中的核心件进行激光焊接时，多采用人工操作，操作人员从流水线抓取工件在激光焊接机中焊接，然后放回流水线中，工作效率很低。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种夹具、夹持系统、焊接系统及焊接方法。
一种夹具，用于夹持工件，所述工件沿轴向依次具有第一夹持部和第二夹持部，所述夹具包括安装件和分别设于所述安装件上的第一夹持单元和第二夹持单元；
所述第一夹持单元包括第一驱动组件和由所述第一驱动组件驱动的用于夹持所述第一夹持部的第一夹持爪；
所述第二夹持单元包括第二驱动组件和由所述第二驱动组件驱动的用于夹持所述第二夹持部的第二夹持爪，所述第二夹持爪设有若干组，以所述工件为中心，若干所述第二夹持爪分布在所述第一夹持爪外部。
在其中一个实施例中，所述安装件包括第一固定部和第二固定部，所述第二夹持爪包括第一连接端、第二连接端和夹持端，所述第二连接端位于所述第一连接端和所述夹持端之间；所述第二连接端铰接于所述第二固定部，所述第二驱动组件连接于第一固定部，且所述第二驱动组件具有输出端，所述输出端铰接于所述第一连接端，所述第二驱动组件用于驱动所述第二夹持爪相对于所述第二固定部转动，以使若干所述第二夹持端的夹持端靠拢或张开。
在其中一个实施例中，所述夹持端具有凹槽，所述凹槽用于容置并包裹所述第二夹持部。
在其中一个实施例中，所述夹具还包括定位轴，所述定位轴用于插入所述工件的定位孔内。
一种夹持系统，用于夹持工件，所述工件沿轴向依次具有第一夹持部和第二夹持部，所述夹持系统包括第一机器人和第二机器人，所述第一机器人安装有第一夹持体，所述第二机器人安装有第二夹持体，所述第一夹持体为上述任意一项所述的夹具，所述第一机器人用于驱动所述第一夹持体夹持工件，所述第二机器人用于驱动所述第二夹持体从所述第一夹持体取工件。
在其中一个实施例中，所述第二夹持体包括第三驱动组件和由所述第三驱动组件驱动的用于夹持所述第二夹持部的第三夹爪。
一种焊接系统，用于焊接工件，所述焊接系统包括：
流水线，用于输送工件；
上述的夹持系统；以及
焊接装置，所述第一机器人用于驱动第一夹持体从所述流水线上取工件至所述焊接装置内进行焊接，所述第二机器人用于驱动第二夹持体从第一夹持体取工件并放置于所述流水线。
在其中一个实施例中，所述第二夹持体用于夹持所述第二夹持部。
一种焊接方法，用上述的焊接系统进行焊接，所述焊接方法包括如下步骤：
通过流水线输送工件；
通过第一机器人将所述工件从所述流水线上取工件，并夹持所述工件在焊接装置内完成焊接，所述第一机器人取工件时，由所述第一夹持爪夹持所述工件的第一夹持部，由所述第二夹持爪包裹所述工件的第二夹持部；
通过第二机器人从第一机器人中取焊接后的工件，并将工件移动至所述流水线，在第二机器人从第一机器人中取工件时，第一机器人的第二夹持爪处于张开并露出工件的第二夹持部的状态，第二机器人的第三夹持爪夹持所述工件的第二夹持部，然后第一机器人的第一夹持爪松开所述工件的第一夹持部。
在其中一个实施例中，第一机器人夹持工件在焊接装置内焊接时，第一机器人的第二夹持爪张开并露出工件的第二夹持部，第一机器人驱动工件旋转，通过焊接装置在工件表面形成环形焊缝。
有益效果：通过上述的夹具对工件进行夹持，具体地通过第一夹持单元和第二夹持单元配合工作以夹持工件，具有夹持牢固的优点，且上述的第二夹持单元能够保证工件不会脱落；
通过上述的夹持系统对工件进行夹持以及搬运，具有夹持可靠的优点，且在搬运过程中工件不会脱落；通过第一机器人和第二机器人配合夹持和搬运工作，大大提高了工作效率；
通过上述焊接系统对工件进行焊接，由于整个焊接过程为机械化自动控制，大大提高了工作效率；
通过上述的焊接方法进行焊接，具有工作效率高，焊接过程稳定的优点。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的焊接系统的结构示意图；
图2为图1所示的焊接系统的俯视图；
图3为图2所示的焊接系统的中的焊接房内的结构示意图；
图4为本发明一个实施例中的焊接系统中的第一夹持体夹持工件状态的结构示意图；
图5为图4所示的第一夹持体沿A-A方向的剖视图；
图6为本发明一个实施例中的焊接系统中的第二夹持体夹持工件状态的结构示意图；
图7为图6所示的第二夹持体沿B-B方向的剖视图；
图8为本发明一个实施例提供的焊接方法的步骤图。
附图标记：100、控制系统；110、焊接房；120、流水线；130、工件；131、定位孔；132、第一夹持部；133、第二夹持部；140、焊接装置；150、托盘；200、夹持系统；210、第一夹持体；211、第一夹持单元；2111、第一驱动组件；2112、第一夹持爪；212、第二夹持单元；2121、第二驱动组件；2122、第二夹持爪；2123、第一连接端；2124、第二连接端；2125、夹持端；2126、凹槽；213、安装件；2131、第一固定部；2132、第二固定部；214、定位轴；220、第二夹持体；2201、第三驱动组件；2202、第三夹爪；310、第一机器人；320、第二机器人。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容的理解更佳透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
一种焊接系统，参见图1，包括控制系统100、焊接房110以及流水线120。其中流水线120用于输送工件130，流水线120携带工件130进入焊接房110内进行焊接，控制系统100用于控制焊接房110和流水线120的工作。工件130以调角器的核心件为例对焊接系统进行详细说明，参见图5，该调角器的核心件为回转体结构，其回转中心轴处具有一个定位孔131，沿着定位孔131的轴向依次设置有第一夹持部132和第二夹持部133，其中第一夹持部132的直径小于第二夹持部133的直径，且第一夹持部132沿着定位孔131的轴向的长度小于第二夹持部133的长度。
图2为图1所示的焊接系统的俯视图，流水线120呈环形围绕控制系统100，流水线120穿过焊接房110。在实际生产时，可以在一个固定的地点将工件130放置在流水线120上，流水线120携带工件130进入焊接房110内进行自动焊接，焊接完成后，流水线120携带焊接后的工件130经过环形的路径回到工件130上料的地点，并在该地点进行下料，从而实现了方便的上下料过程。
参见图3，图3为图2所示的焊接房110内的结构示意图。在焊接房110内设置有夹持系统200和焊接装置140。其中，夹持系统200用于从流水线120上取工件130，夹持系统200夹持着工件130在焊接装置140内进行焊接，焊接完成后，夹持系统200还用于将工件130放回流水线120上。
参见图3，该夹持系统200包括第一机器人310和第二机器人320，第一机器人310和第二机器人320均可以采用六自由度机器人。第一机器人310和第二机器人320配合工作以提高工作效率。具体地，第一机器人310用于从流水线120上取工件130，并夹持着工件130在焊接装置140内完成焊接，然后第一机器人310将焊接完毕后的工件130转交到第二机器人320上，由第二机器人320将工件130重新放置在流水线120上运走。为了使第一机器人310和第二机器人320之间更好的完成工件130的交接工作，且保证在夹持以及交接过程中个，工件130能夹持稳定，交接顺利，第一机器人310的输出端安装有第一夹持体210，第二机器人320的输出端安装有第二夹持体220，第一机器人310用于驱动第一夹持体210夹持工件130，第二机器人320用于驱动第二夹持体220从第一夹持体210取工件130。
在其中一个实施例中，参见图4，作为第一夹持体210的夹具包括安装件213和分别设于安装件213上的第一夹持单元211和第二夹持单元212。其中，安装件213为固定部分，用于支撑并连接整个夹具的各个零部件。图4中上端为该夹具的安装部分，安装部分用于安装在第一机器人310的输出端；下端为该夹具的夹持部分，夹持部分用于夹持工件130。第一夹持单元211包括第一驱动组件2111和由第一驱动组件2111驱动的用于夹持第一夹持部132的第一夹持爪2112。
在具体实施例中，第一夹持单元211可以为气爪，气爪为具有独立驱动源的气动夹具，气爪通常被作为整体部件进行使用，在气爪中，第一驱动组件2111为气缸，第一夹持爪2112为爪体。在其他实施例中，第一夹持单元211还可以为其他常见的夹持结构。
在具体实施例中，第二夹持单元212包括第二驱动组件2121和由第二驱动组件2121驱动的用于夹持第二夹持部133的第二夹持爪2122。上述的第一夹持单元211起到主要的夹持作用，第二夹持单元212起到辅助夹持作用，即第二夹持单元212为保护结构，用于防止第一夹持单元211在夹持工件130的过程中导致工件130脱落。
具体地，上述的安装件213包括第一固定部2131和第二固定部2132，第一固定部2131和第二固定部2132之间是相互固定连接的。第二夹持爪2122包括第一连接端2123、第二连接端2124和夹持端2125，第二连接端2124位于第一连接端2123和夹持端2125之间。第二连接端2124铰接于第二固定部2132。第二驱动组件2121例如可以为气缸等直线运动机构，当第二驱动组件2121为气缸时，气缸的座体铰接于第一固定部2131，气缸的输出端铰接于第一连接端2123，使用时，通过气缸的输出端驱动第二夹持爪2122相对于第二固定部2132转动。第二夹持爪2122设有若干组，具体地，若干组第二夹持爪2122以工件130为中间均匀的部分在第一夹持爪2112外部。气缸的输出轴在驱动第二夹持爪2122相对于第二固定部2132转动时，若干第二夹持爪2122的第二夹持端2125同步的靠拢或张开。在具体实施例中，夹持端2125设有凹槽2126，当若干第二夹持端2125靠拢时，第二夹持部133容置于凹槽2126内，即通过第二夹持爪2122将工件130包裹，以防止工件130从第一夹持体210脱离。
参见图5，图5为图4中沿A-A方向的剖视图。在其中一个实施例中，为了使第一夹持体210在取工件130时，保证每次取工件130时，工件130的夹持位置相对于第一夹持体210是固定的。也就是说第一夹持体210每次取工件130后，工件130在第一夹持体210内的位置都是一致的，作为第一夹持体210的夹具上设置有定位轴214，定位轴214用于插入工件130的定位孔131内。工件130的定位孔131为工件130的回转中心，定位轴214也设置在第一夹持体210的中心，第一夹持体210每次取工件130时，通过定位轴214和定位孔131的配合，自动完成工件130的对心工作，保证了第一夹持体210每次夹取工件130时自动完成工件130的位置校正。每次当第一夹持体210夹持工件130后在焊接装置140内焊接时，工件130相对于第一夹持体210都具有固定的定位基准，以保证焊接的精准度。
参见图6和图7，图6为一个实施例中的第二夹持体220的结构示意图，图7为图6中沿B-B方向的剖视图。第二夹持体220安装在第二机器人320的输出端，作为第二夹持体220的夹具包括第三驱动组件2201和由第三驱动组件2201驱动的用于夹持第二夹持部133的第三夹爪2202。第二夹持体220可以为气爪，在气爪中，第三驱动组件2201为气缸，第三夹爪2202为爪体。
第一机器人310在抓取流水线120上的工件130时，首先将定位轴214插入工件130的定位孔131内。然后第一夹持单元211夹持工件130的第一夹持部132，第二夹持单元212包裹工件130的第二夹持部133。第一机器人310将工件130移动到焊接装置140内进行焊接，在焊接时第二夹持单元212张开，通过焊接装置140对工件130进行焊接。焊接完毕后，第一机器人310和第二机器人320进行交接工件130。交接工件130时，第二机器人320带动第二夹持体220移动至焊接装置140内，然后第二机器人320的第二夹持体220夹紧工件130的第二夹持部133，当第二夹持体220夹紧工件130的第二夹持部133后，第一机器人310的第一夹持单元211松开工件130，由第二机器人320将工件130运送至流水线120上。工件130在第一机器人310与第二机器人320之间的交接过程中，第一夹持单元211始终夹紧工件130的第一夹持部132，防止在工件130交接过程中造成工件130意外掉落。上述对工件130的夹持、搬运、焊接以及交接过程，完全通过机械自动化实现，比人工参与的焊接过程中每个循环能节省至少8秒，大大提高了工作效率。
在其中一个实施例中，为了使工件130在流水线120上输送时不会出现运动轨迹的变动，参见图3，在流水线120上设置有托盘150，托盘150上具有用于放置工件130的工位。通过第一机器人310从托盘150的工位中取工件130，并由第二机器人320将工件130放置回工位内，大大提高了机械化工作的稳定性。在其中一个实施例中，提供一种焊接方法，该方法利用上述的焊接系统完成焊接过程。
参见图8，上述焊接方法包括如下步骤：
S100、通过流水线输送工件。可以在流水线上设置托盘，托盘沿着流水线的流动方向运动，托盘相对流水线的输送带面的位置是相对固定的。托盘上具有用于放置工件的工位。
S200、通过第一机器人将工件从流水线的托盘内取出，并夹持工件在焊接装置内完成焊接。第一机器人取工件时，第一夹持爪夹持工件的第一夹持部，第二夹持爪包裹工件的第二夹持部，在机器人搬运工件时，第二夹持部始终包裹第二夹持部，以防止工件脱落。
第一机器人夹持工件在焊接装置内焊接时，第一机器人的第二夹持爪张开并露出工件的第二夹持部，第一机器人驱动工件旋转，通过焊接装置在工件表面形成环形焊缝。
S300、通过第二机器人从第一机器人中取出焊接后的工件，并将工件移动至流水线。取件时，第二机器人驱动第二夹持体进入焊接装置内，此时第一机器人的第二夹持爪处于张开并露出工件的第二夹持部的状态，第二夹持体的第三夹持爪夹紧工件的第二夹持部，然后第一机器人的第一夹持爪松开工件的第一夹持部，由第二机器人将工件搬运至流水线上的托盘的工位内。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种夹具，其特征在于，用于夹持工件(130)，所述工件(130)沿轴向依次具有第一夹持部(132)和第二夹持部(133)，所述夹具包括安装件(213)和分别设于所述安装件(213)上的第一夹持单元(211)和第二夹持单元(212)；
所述第一夹持单元(211)包括第一驱动组件(2111)和由所述第一驱动组件(2111)驱动的用于夹持所述第一夹持部(132)的第一夹持爪(2112)；
所述第二夹持单元(212)包括第二驱动组件(2121)和由所述第二驱动组件(2121)驱动的用于夹持所述第二夹持部(133)的第二夹持爪(2122)，所述第二夹持爪(2122)设有若干组，以所述工件(130)为中心，若干所述第二夹持爪(2122)分布在所述第一夹持爪(2112)外部；
第二夹持爪(2122)包括第一连接端(2123)、第二连接端(2124)和夹持端(2125)，所述第二连接端(2124)位于所述第一连接端(2123)和所述夹持端(2125)之间；所述第二连接端(2124)铰接于所述安装件(213)，所述第二驱动组件(2121)连接于安装件(213)，且所述第二驱动组件(2121)具有输出端，所述输出端铰接于所述第一连接端(2123)，所述第二驱动组件(2121)伸出或收缩时，驱动所述第二夹持爪(2122)相对于所述安装件(213)转动，以使若干所述夹持端(2125)同步的靠拢或张开，实现工件(130)的夹紧或松开。
2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述安装件(213)包括第一固定部(2131)和第二固定部(2132)；所述第二连接端(2124)铰接于所述第二固定部(2132)，所述第二驱动组件(2121)连接于第一固定部(2131)，所述第二夹持爪(2122)相对于所述第二固定部(2132)转动。
3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述夹持端(2125)具有凹槽(2126)，所述凹槽(2126)用于容置并包裹所述第二夹持部(133)。
4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括定位轴(214)，所述定位轴(214)用于插入所述工件(130)的定位孔(131)内。
5.一种夹持系统(200)，其特征在于，用于夹持工件(130)，所述工件(130)沿轴向依次具有第一夹持部(132)和第二夹持部(133)，所述夹持系统(200)包括第一机器人(310)和第二机器人(320)，所述第一机器人(310)安装有第一夹持体(210)，所述第二机器人(320)安装有第二夹持体(220)，所述第一夹持体(210)为如权利要求1-4任意一项所述的夹具，所述第一机器人(310)用于驱动所述第一夹持体(210)夹持工件(130)，所述第二机器人(320)用于驱动所述第二夹持体(220)从所述第一夹持体(210)取工件(130)。
6.根据权利要求5所述的夹持系统(200)，其特征在于，所述第二夹持体(220)包括第三驱动组件(2201)和由所述第三驱动组件(2201)驱动的用于夹持所述第二夹持部(133)的第三夹爪(2202)。
7.一种焊接系统，其特征在于，用于焊接工件(130)，所述焊接系统包括：
流水线(120)，用于输送工件(130)；
权利要求5或6所述的夹持系统(200)；以及
焊接装置(140)，所述第一机器人(310)用于驱动第一夹持体(210)从所述流水线(120)上取工件(130)至所述焊接装置(140)内进行焊接，所述第二机器人(320)用于驱动第二夹持体(220)从第一夹持体(210)取工件(130)并放置于所述流水线(120)。
8.一种焊接方法，其特征在于，用权利要求7所述的焊接系统进行焊接，所述焊接方法包括如下步骤：
通过流水线输送工件；
通过第一机器人从所述流水线上取工件，并夹持所述工件在焊接装置内完成焊接，所述第一机器人取工件时，由所述第一夹持爪夹持所述工件的第一夹持部，由所述第二夹持爪包裹所述工件的第二夹持部；
通过第二机器人从第一机器人中取焊接后的工件，并将工件移动至所述流水线，在第二机器人从第一机器人中取工件时，第一机器人的第二夹持爪处于张开并露出工件的第二夹持部的状态，第二机器人的第三夹爪夹持所述工件的第二夹持部，然后第一机器人的第一夹持爪松开所述工件的第一夹持部。
9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，第一机器人夹持工件在焊接装置内焊接时，第一机器人的第二夹持爪张开并露出工件的第二夹持部，第一机器人驱动工件旋转，通过焊接装置在工件表面形成环形焊缝。
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