CN110125601A - 一种焊接工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接工装，包括：焊接夹具，用于将被焊接工件定位并夹紧固定，其包括固定设置的夹具座和分布于所述夹具座上的多个夹持机构；焊接机器人，其包括焊接机械臂和设置于所述焊接机械臂端部的焊枪；焊接上料装置，其包括横跨于所述焊接夹具上方的导轨，滑动配合于所述导轨的滑动座，设置于所述导轨用于驱动所述滑动座相对于导轨滑动的无杆气缸，固定于所述滑动座的导向套，与导向套滑动配合的导杆，固定于所述导杆下端的工件吸附组件，以及设置于所述滑动座用于驱动所述吸附组件沿竖直方向移动的举升气缸，本发明能够快速有效的对被焊接工件进行有效定位固定，并且实现工件的自动化焊接和搬运，从而显著提高工件的焊接效率。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备领域，具体涉及一种焊接工装。
背景技术
焊接工装是将待焊接产品准确定位和可靠夹紧，便于待焊接产品进行装配和焊接要求的工艺设备，在制造领域具有广泛的应用，比如现有技术中，汽车门框的生产过程中，需要在加工过程中对构成门框的金属件进行焊接，而现有汽车门框焊接主要采用夹具固定后再配合人工焊接操作模式，焊接操作强度较大，焊接效率低，不易更好控制门框焊接质量稳定可靠性，容易造成汽车门框的后期使用安全隐患问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是旨在提供一种能够快速有效的对被焊接工件进行有效定位，并且实现工件自动化焊接和搬运的焊接工装，从而显著提高工件的焊接效率。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种焊接工装，包括：焊接夹具，用于将被焊接工件定位并夹紧固定，其包括固定设置的夹具座和分布于所述夹具座上的多个夹持机构；
焊接机器人，其包括焊接机械臂和设置于所述焊接机械臂端部的焊枪；
焊接上料装置，其包括横跨于所述焊接夹具上方的导轨，滑动配合于所述导轨的滑动座，设置于所述导轨用于驱动所述滑动座相对于导轨滑动的无杆气缸，固定于所述滑动座的导向套，与导向套滑动配合的导杆，固定于所述导杆下端的工件吸附组件，以及设置于所述滑动座用于驱动所述吸附组件沿竖直方向移动的举升气缸；
进一步的，所述夹持机构包括夹持基座，转动连接于所述夹持基座的摆臂，固定于夹持基座的一个或多个固定夹块，固定于摆臂的与固定夹块一一对应的活动夹块，设置于夹持基座的夹持气缸，铰接于夹持气缸的活塞杆与摆臂之间的连杆。
进一步的，所述夹持机构还包括用于与被焊接工件的孔位配合实现定位的定位销；所述定位销可固定设置于夹持基座，或者安装在定位气缸的活塞杆上。
进一步的，所述夹持机构还包括固定于夹具座的底座和设置于底座的俯仰驱动气缸；所述夹持基座铰接于底座；所述俯仰驱动气缸用于驱动夹持基座俯仰摆动。
进一步的，所述导轨为燕尾形导轨，其固定设置于龙门架上；所述滑动座包括矩形框架结构的座体和设置于所述座体上与所述燕尾形导轨配合的燕尾滑块；所述导轨从内部横穿所述座体；所述工件吸附组件包括吸盘安装板和设置于所述吸盘安装板底部的吸盘和弹性限位块。
进一步的，所述焊接机械臂包括多个依次顺序可转动配合的臂体，以及设置于相邻臂体之间、用于驱动相邻臂体相对转动的关节驱动组件；所述关节驱动组件包括驱动电机、锥齿轮副、蜗轮蜗杆副、直齿轮和内齿圈；所述锥齿轮副的主动齿轮传动连接于驱动电机转轴；所述锥齿轮副的从动齿轮同轴固定于所述蜗杆；所述直齿轮与蜗轮同轴固定，并与内齿圈啮合；所述驱动电机和内齿圈分别固定于相邻两臂体。
本发明的有益效果为：采用本发明的焊接工装进行焊接作业时，利用焊接上料装置的吸盘将被焊接工件压紧并吸附住，利用举升气缸将其提升到设定的高度后再无杆气缸带动下水平滑动到焊接夹具上方，再利用举升气缸将工件下方至焊接夹具上并通过焊接夹具上的各个不同类型的夹持机构将工件定位固定，最后通过焊机机器人带动焊枪对工件进行焊接作业。本发明能够快速有效的对被焊接工件进行有效定位固定，并且实现工件的自动化焊接和搬运，从而显著提高工件的焊接效率。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中的焊接夹具的结构示意图；
图3为本实施例中夹持机构Ⅰ11的结构示意图；
图4为本实施例中夹持机构Ⅱ12的结构示意图；
图5为本实施例中夹持机构Ⅲ13的结构示意图；
图6为本实施例中夹持机构Ⅲ1314的结构示意图；
图7为本实施例中夹持机构Ⅴ15的结构示意图；
图8为本发明中的焊接上料装置的结构示意图；
图9为本发明中的焊接机器人的结构示意图；
图10为本发明中关节驱动组件的爆炸图；
图11为本发明中关节驱动组件的左视图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示为本实施例的焊接工装的结构示意图，包括：
焊接夹具1，用于将被焊接工件定位并夹紧固定，其包括固定设置的夹具座16和分布于所述夹具座16上的多个夹持机构；夹具座16包括一安装平面和多个支腿；夹持机构的类型、数量和分布位置根据被夹持工件的形状和结构适应性的设置，本实施例中的夹持机构分为五种类型：
夹持机构Ⅰ11：如图3所示，夹持机构Ⅰ11为最基本的夹持结构，其包括夹持基座115，转动连接于所述夹持基座115的摆臂，固定于夹持基座115的一个固定夹块114，固定于摆臂的与固定夹块114一一对应的活动夹块113，设置于夹持基座115的夹持气缸111，铰接于夹持气缸111的活塞杆与摆臂之间的连杆112；其中，夹持基座115螺接固定在夹具座16上，夹持气缸111的缸体通过抱箍固定在夹持基座115上，连杆112的两端通过转动副分别与摆臂和夹持气缸111的活塞杆相连；被焊接工件置入前，夹持气缸111的活塞杆回缩，从而带动摆臂顺时针转动，使固定夹块114和活动夹块113相互打开；被焊接工件置入后，工件上的被夹持面支撑在固定夹块114上，夹持气缸111的活塞杆伸出，从而带动摆臂逆时针转动，使固定夹块114和活动夹块113相互靠拢实现夹持。
夹持机构Ⅱ12：如图4所示，对于被焊接工件上两个临近的夹持点位可以采用夹持机构Ⅱ12进行夹持，夹持机构Ⅱ12包括夹持基座126，转动连接于所述夹持基座126的摆臂123，固定于夹持基座126的两个固定夹块125，固定于摆臂123的与固定夹块125一一对应的两个活动夹块124，设置于夹持基座126的夹持气缸121，铰接于夹持气缸121的活塞杆与摆臂123之间的连杆122；夹持基座126螺接固定在夹具座16上，夹持气缸121的缸体通过抱箍固定在夹持基座126上，连杆122的两端通过转动副分别与摆臂123和夹持气缸121的活塞杆相连；被焊接工件置入前，夹持气缸121的活塞杆回缩，从而带动摆臂123顺时针转动，使固定夹块125和活动夹块124相互打开；被焊接工件置入后，工件上的两个临近的被夹持点位支撑在两固定夹块125上，夹持气缸121的活塞杆伸出，从而带动摆臂123逆时针转动，使两固定夹块125和两活动夹块124相互靠拢实现夹持；
夹持机构Ⅲ13：如图5所示，在被焊接工件的夹持点附近设置有定位孔的情况下，可采用夹持机构Ⅲ13进行夹持，夹持机构Ⅲ13包括夹持基座136，转动连接于所述夹持基座136的摆臂133，固定于夹持基座136的固定夹块135，固定于摆臂133的与固定夹块135一一对应的活动夹块，固定于夹持基座136的销臂，固定于销臂上的定位销134，设置于夹持基座136的夹持气缸131，铰接于夹持气缸131的活塞杆与摆臂133之间的连杆132；夹持基座136螺接固定在夹具座16上，夹持气缸131的缸体通过抱箍固定在夹持基座136上，连杆132的两端通过转动副分别与摆臂133和夹持气缸131的活塞杆相连；被焊接工件置入前，夹持气缸131的活塞杆回缩，从而带动摆臂133顺时针转动，使固定夹块135和活动夹块相互打开；被焊接工件置入后，利用定位销134与工件上的定位孔配合实现定位，然后夹持气缸131的活塞杆伸出，从而带动摆臂133逆时针转动，使固定夹块135和活动夹块相互靠拢实现夹持。
夹持机构Ⅳ14：如图6所示，在被焊接工件的夹持点附近设置有定位孔，并且定位孔的孔心线倾斜的情况下，可采用夹持机构Ⅳ14进行夹持，夹持机构Ⅳ14包括夹持基座145，转动连接于所述夹持基座145的摆臂143，固定于夹持基座145的固定夹块，固定于摆臂143的与固定夹块一一对应的活动夹块，固定于夹持基座145的定位气缸，固定于定位气缸活塞杆上的定位销144，设置于夹持基座145的夹持气缸141，铰接于夹持气缸141的活塞杆与摆臂143之间的连杆142；被焊接工件置入前，夹持气缸141的活塞杆回缩，从而带动摆臂143顺时针转动，使固定夹块和活动夹块相互打开；同时定位气缸的活塞杆也回缩，避免被焊接工件置入时与定位销144发生干涉；被焊接工件置入后，利用定位气缸的活塞杆带动定位销144伸出与工件上的定位孔配合实现定位，然后夹持气缸141的活塞杆伸出，从而带动摆臂143逆时针转动，使固定夹块和活动夹块相互靠拢实现夹持。
夹持机构Ⅴ15：如图7所示，在被焊接工件的夹持面竖直设置，且其附近设置有水平布置的定位孔的情况下，可采用夹持机构Ⅴ15进行夹持，夹持机构Ⅴ15包括底座151，铰接于底座151的夹持基座155，设置于底座151的俯仰驱动气缸152，转动连接于所述夹持基座155的摆臂156，固定于夹持基座155的固定夹块，固定于摆臂156的与固定夹块一一对应的活动夹块，固定于夹持基座155的定位气缸153，固定于定位气缸153活塞杆上的定位销，设置于夹持基座155的夹持气缸154，铰接于夹持气缸154的活塞杆与摆臂156之间的连杆；所述俯仰驱动气缸152用于驱动夹持基座155俯仰摆动；被焊接工件置入前，俯仰驱动气缸152的活塞杆回缩，使整个夹持基座155移开；同时，夹持气缸154的活塞杆回缩，使固定夹块和活动夹块相互打开，同时定位气缸153的活塞杆也回缩，避免被焊接工件与定位销发生干涉，使焊接工件能够顺利置入，置入完毕后，俯仰驱动气缸152的活塞杆伸出，使整个夹持基座155转动至被焊接工件上方，然后利用定位气缸153的活塞杆带动定位销伸出与工件上的定位孔配合实现定位，然后夹持气缸154的活塞杆伸出，从而带动摆臂156逆时针转动，使固定夹块和活动夹块相互靠拢实现夹持。
焊接机器人3，其包括焊接机械臂和设置于所述焊接机械臂端部的焊枪；如图9所示，所述焊接机械臂包括多个依次顺序可转动配合的臂体33，以及设置于相邻臂体33之间、用于驱动相邻臂体33相对转动的关节驱动组件；焊枪可采用现有技术中的焊枪结构，在此不赘述，同时图9中也未示出焊枪的具体结构；焊接机械臂的臂体33数量(多轴机器人的轴数)可以根据焊接需要选取，相邻臂体33通过关节驱动组件实现相对转动，所述关节驱动组件包括驱动电机31、锥齿轮副、蜗轮36蜗杆39副、直齿轮35和内齿圈34；如图10和11所示，驱动电机31的机体固定在上一节臂体33内，而内齿圈34固定在下一节臂体33内，驱动的转轴通过两个对置设置的圆锥滚子轴承32支承在臂体33内；主动锥齿轮37轴传动连接于驱动电机31的转轴；从动锥齿轮38同轴固定于所述蜗杆39；直齿轮35与蜗轮36同轴固定，并与内齿圈34啮合；驱动电机31输出的动力通过锥齿轮副传递至蜗杆39，蜗杆39带动蜗轮36和直齿轮35转动，并最终带动内齿圈34转动；采用本关节驱动组件可以实现动力的多级减速增矩，同时利用蜗轮36蜗杆39副的反向自锁功能，可以避免驱动动力中断后，臂体33下坠导致安全事故。
焊接上料装置2，如图8所示，其包括横跨于所述焊接夹具1上方的导轨29，滑动配合于所述导轨29的滑动座，设置于所述导轨29用于驱动所述滑动座相对于导轨29滑动的无杆气缸，固定于所述滑动座的导向套26，与导向套26滑动配合的导杆25，固定于所述导杆25下端的工件吸附组件，以及设置于所述滑动座用于驱动所述吸附组件沿竖直方向移动的举升气缸27；焊接上料装置2用于吸附被焊接工件，并将其放置在焊接夹具1上；本实施例中，所述导轨29为燕尾形导轨29，其固定设置于龙门架上；所述滑动座包括矩形框架结构的座体和设置于所述座体上与所述燕尾形导轨29配合的燕尾滑块21；所述导轨29从内部横穿所述座体，这种布置形式能够避免滑座28从龙门架脱离，提高了安全性，座体的底部固定有安装横梁，安装横梁上固定有导向套26和举升气缸27的缸体；导杆25可沿导向套26上下滑动，当然导杆25的上端固定有限位块24，避免导杆25从导向套26中脱出；所述工件吸附组件包括固定在导杆25下端的吸盘安装板23和设置于所述吸盘安装板23底部的吸盘22和弹性限位块24，吸盘22的数量和分布位置根据被焊接工件的尺寸和结构适应性的布置，当吸盘安装板23在举升气缸27的驱动下下移至使弹性限位块24与工件表面接触后，吸盘22将压紧并吸附住工件表面，然后利用举升气缸27将其提升到设定的高度；在利用无杆气缸带动整个滑座28滑动到焊接夹具1上方，再利用举升气缸27将工件下方至焊接夹具1上并通过焊接夹具1将工件定位固定。
以上具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种焊接工装，其特征在于，包括：
焊接夹具，用于将被焊接工件定位并夹紧固定，其包括固定设置的夹具座和分布于所述夹具座上的多个夹持机构；
焊接机器人，其包括焊接机械臂和设置于所述焊接机械臂端部的焊枪；
焊接上料装置，其包括横跨于所述焊接夹具上方的导轨，滑动配合于所述导轨的滑动座，设置于所述导轨用于驱动所述滑动座相对于导轨滑动的无杆气缸，固定于所述滑动座的导向套，与导向套滑动配合的导杆，固定于所述导杆下端的工件吸附组件，以及设置于所述滑动座用于驱动所述吸附组件沿竖直方向移动的举升气缸。
2.根据权利要求1所述的一种焊接工装，其特征在于：所述夹持机构包括夹持基座，转动连接于所述夹持基座的摆臂，固定于夹持基座的一个或多个固定夹块，固定于摆臂的与固定夹块一一对应的活动夹块，设置于夹持基座的夹持气缸，铰接于夹持气缸的活塞杆与摆臂之间的连杆。
3.根据权利要求2所述的一种焊接工装，其特征在于：所述夹持机构还包括用于与被焊接工件的孔位配合实现定位的定位销；所述定位销可固定设置于夹持基座，或者安装在定位气缸的活塞杆上。
4.根据权利要求2所述的一种焊接工装，其特征在于：所述夹持机构还包括固定于夹具座的底座和设置于底座的俯仰驱动气缸；所述夹持基座铰接于底座；所述俯仰驱动气缸用于驱动夹持基座俯仰摆动。
5.根据权利要求1所述的一种焊接工装，其特征在于：所述导轨为燕尾形导轨，其固定设置于龙门架上；所述滑动座包括矩形框架结构的座体和设置于所述座体上与所述燕尾形导轨配合的燕尾滑块；所述导轨从内部横穿所述座体；所述工件吸附组件包括吸盘安装板和设置于所述吸盘安装板底部的吸盘和弹性限位块。
6.根据权利要求1所述的一种焊接工装，其特征在于：所述焊接机械臂包括多个依次顺序可转动配合的臂体，以及设置于相邻臂体之间、用于驱动相邻臂体相对转动的关节驱动组件；所述关节驱动组件包括驱动电机、锥齿轮副、蜗轮蜗杆副、直齿轮和内齿圈；所述锥齿轮副的主动齿轮传动连接于驱动电机转轴；所述锥齿轮副的从动齿轮同轴固定于所述蜗杆；所述直齿轮与蜗轮同轴固定，并与内齿圈啮合；所述驱动电机和内齿圈分别固定于相邻两臂体。
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