CN110842453B - 一种机器人焊接工装及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人焊接工装及其焊接方法，所述焊接工装安装在变位机的输出轴上，包括工装架和定位销，所述定位销包括第一前定位销和第二前定位销，所述工装架上设有所述工件的安装槽，所述安装槽用于安装工件，变位机带动工装架向左旋转20~70度时，在工件重力的作用下，工件贴紧左定位销，夹紧气缸的主轴带动夹紧推杆推动工件向前移动并夹紧在第一前定位销和第二前定位销上，从而在工件自身重力的作用下和夹紧工件的同时实现所述工件的精确定位，工装架左右两端和下端设置的焊接口便于机器人焊枪伸入对工件进行焊接加工；所述工装架右端还设有右定位销，便于通过重力和夹紧气缸对所述工件进行二次定位。

Description

一种机器人焊接工装及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种机器人焊接工装及其焊接方法。

技术背景

焊接机器人的焊接稳定性高、焊接质量高，已广泛应用到各个加工制造领域，焊接机器人一般与变位机和焊接工装配合使用，一个设计良好的焊接工装可以极大的提高焊接效率和焊接质量。传统的焊接工装无法满足自动焊接工装对定位精度和焊缝相对位置的要求，工件夹装后，特别是叉车油箱，无法完成工件焊缝的自动焊接，需要多次调整工件的位姿后，再使用焊接机器人进行焊接。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种自动定位的机器人焊接工装及其焊接方法，利用工件自身重力进行定位。

一种机器人焊接工装，安装在变位机的输出轴上，包括工装架和定位销，所述工装架上设有安装槽，所述定位销包括左定位销、第一前定位销和第二前定位销，所述工装架前端左右两侧分别安装有左定位支架和右定位支架，所述左定位支架后端设有左定位杆，所述左定位杆右端设有左定位销，所述左定位支架右侧设有第一前定位杆，所述第一前定位杆后端设有第一前定位销；所述右定位支架左侧设有第二前定位杆，所述第二前定位杆后端设有第二前定位销；所述安装槽后端设有夹紧气缸，所述夹紧气缸的主轴向前延伸，所述夹紧气缸的主轴上设有夹紧推杆，所述工装架下端和左右两端分别设有与所述安装槽相通的焊接口。

优选的，所述安装槽后侧壁的上端设有摆臂气缸，所述摆臂气缸的主轴向左侧或右侧延伸，所述摆臂气缸主轴上设有向前延伸的摆臂。

优选的，本发明还包括夹套和安装座，所述夹套固定在所述摆臂气缸的主轴上，所述夹套外端设有旋转槽，所述安装座一端铰接在所述旋转槽内，所述安装座另一端与所述摆臂固定连接。

优选的，所述第一前定位杆纵向设置，所述第一前定位杆通过连接杆与所述左定位支架固定连接，所述第一前定位杆上下两侧分别设有第一前定位销。

优选的，所述第二前定位杆纵向设置，所述第二前定位杆通过连接杆与所述右定位支架连接，所述第二前定位杆上下两侧分别设有第二前定位销。

优选的，所述安装槽后侧壁上设有至少二个夹紧气缸，所述夹紧气缸在所述安装槽后侧壁上均匀分布。

优选的，所述右定位支架后端设有右定位杆，所述右定位杆的左端设有右定位销，所述左定位销与右定位销的距离大于工件相应处的宽度。

优选的，所述工装架后端设有安装孔，所述安装孔上设有法兰板，所述法兰板上设有螺纹孔，所述法兰板通过螺栓固定在所述变位机的输出轴上。

一种上述机器人焊接工装的焊接方法，包括：

将工件放入所述安装槽内，控制所述工装架旋转到20~70度，使所述工件贴紧所述安装槽底端和左定位销；

所述夹紧气缸向前推动所述工件，使所述工件前端贴紧所述第一前定位销和第二前定位销；

将所述工装架恢复到水平位置，所述机器人焊接所述工件的上端面；

依次将所述工装架旋转90度，所述机器人完成所述工件相应面的焊接；

所述工装架及工件恢复水平位置，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下。

优选的，所述安装槽后侧壁上端设有摆臂气缸，所述摆臂气缸的主轴向左侧或右侧延伸，所述摆臂气缸主轴上设有向前端延伸的摆臂，所述摆臂的控制方法包括：

所述机器人焊接所述工件的上端面之后将所述摆臂推到所述工件上方；

所述工装架及工件恢复水平位置后，将所述摆臂推离所述工件上方，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下。

优选的，所述右定位支架后端设有右定位杆，所述右定位杆的左端设有右定位销，所述焊接方法包括：

所述机器人焊接所述工件上端面后，将所述工装架旋转到90度，所述机器人焊接所述工件的右端面；

将所述工装架旋转到-20~-70度或290~340度，所述夹紧气缸松开所述工件，所述工件依靠重力贴紧所述右定位销，所述夹紧气缸夹紧所述工件；

将所述工装架旋转到-90度或270度，所述机器人焊接所述工件的左端面；

将所述工装架旋转到-180度或180度，所述机器人焊接所述工件的下端面；

将所述工装架恢复到水平位置，所述夹紧气缸松开所述工件，将所述工件卸下。

与现有技术相比本发明的有益效果为：1. 所述安装槽用于安装工件，变位机带动工装架向左旋转20~70度时，在工件重力的作用下，所述工件贴紧左定位销，所述夹紧气缸的主轴带动所述夹紧推杆推动所述工件向前移动并夹紧所述第一前定位销和第二前定位销，从而在工件自身重力的作用下和夹紧工件的作用下实现所述工件的精确定位，所述焊接口便于机器人焊枪伸入对工件进行焊接加工；2. 所述工件定位好后，所述摆臂气缸将摆臂伸到所述工件的上方，防止所述夹紧气缸的气压不足时，所述工件从工装架的开口端掉落，起到安全防护的作用；3. 所述安装座一端铰接在所述旋转槽内，所述安装座另一端与所述摆臂固定连接，通过推动摆臂将摆臂收纳在工装架的后端，便于调整工件和工装架，提高适用性；4. 所述工件紧贴所述左定位销时，所述左定位销起到位阻的作用，机器人焊接时无法一次完成工件左端面焊接，需要调整位姿，此时右端面可以一次完成完整的焊接，将所述工装架旋转到-20~-70度，松开所述夹紧气缸，工件在自身重力的作用下贴紧右定位销，通过重力和夹紧气缸将所述工件二次定位到右定位销，此时左端面没有位阻限制，可以一次完成完整焊接。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是工件安装结构示意图；

图3是摆臂结构示意图；

图4是工装架的俯视图；

图5是焊接方法流程图。

附图中标记：1-工装架，2-左定位支架，21-左定位销，22-左定位杆，23-第一前定位杆，24-第一前定位销，3-右定位支架，31-右定位销，32-右定位杆，33-第二前定位杆，34-第二前定位销，4-夹紧气缸，41-夹紧推杆，5-摆臂气缸，51-摆臂，52-夹套，53-安装座，6-法兰板，8-工件，9-变位机，91-输出轴，10-加强筋。

具体实施例

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本发明提供一种机器人焊接工装，如图1~5所示，安装在变位机9的输出轴91上，包括工装架1和定位销，所述定位销包括左定位销21、第一前定位销24和第二前定位销34，所述工装架1上设有工件8的安装槽，所述工装架1前端左右两侧分别安装有左定位支架2和右定位支架3，所述左定位支架2后端设有左定位杆22，所述左定位杆22右端设有左定位销21，所述左定位支架2右侧设有第一前定位杆23，所述第一前定位杆23后端设有第一前定位销24；所述右定位支架3左侧设有第二前定位杆33，所述第二前定位杆33后端设有第二前定位销34；所述安装槽后端设有夹紧气缸4，所述夹紧气缸4的主轴向前延伸，所述夹紧气缸4的主轴上设有夹紧推杆41，所述工装架1下端和左右两端分别设有与所述安装槽相通的焊接口。所述安装槽用于安装工件，变位机带动工装架向左旋转20~70度时，在工件重力的作用下，工件贴紧左定位销，夹紧气缸的主轴带动夹紧推杆推动工件向前移动并夹紧在所述第一前定位销和第二前定位销上，从而在工件自身重力和夹紧气缸推力的作用下实现所述工件的精确定位，焊接口便于机器人将焊枪伸入对工件进行焊接加工。

上述机器人焊接工装的焊接方法包括以下步骤，如图5所示：

步骤101：将工件放入所述安装槽内，所述变位机控制所述工装架旋转到20~70度，使所述工件贴紧所述安装槽底端和左定位销。机器人焊接工装向左侧倾斜一个角度，所述工件在自身重力的作用下向一侧滑行，贴紧左定位销，所旋转的角度可以是20~70度，优选45度。本发明中所述旋转角度以旋转中心水平向右为起始水平位置，正值表示逆时针旋转，负值表示顺时针旋转。

步骤102：所述夹紧气缸向前推动所述工件，使所述工件前端贴紧所述第一前定位销和第二前定位销。夹紧过程中对工件进行定位，安装槽底端、左定位销、第一前定位销和第二前定位销，同时对工件进行定位以提高工件定位的精确性。

步骤103：将所述工装架恢复到水平位置，所述机器人焊接所述工件的上端面。

步骤109：依次将所述工装架旋转90度，所述机器人完成所述工件相应面的焊接。可以以顺时针的方向依次进行焊接，也可以以逆时针的方向依次进行焊接。

步骤108：将所述工装架及工件恢复水平位置，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下，完成焊接工序。

所述安装槽后侧壁的上端可以设有摆臂气缸5，所述摆臂气缸5的主轴向左侧或右侧延伸，所述摆臂气缸5主轴上设有向前延伸的摆臂51。所述工件定位好后，摆臂气缸5可以将摆臂51伸到所述工件的上方，防止夹紧气缸的气压不足时，工件从工装架的开口端掉落，起到安全防护的作用；所述摆臂也可以在工件的上端面焊接结束后伸到所述工件的上方。

所述摆臂的控制方法如下：

所述机器人焊接所述工件的上端面之后将所述摆臂拉到所述工件上方；

所述工装架及工件恢复水平位置后，将所述摆臂推离所述工件上方，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下。

所述安装槽后侧壁上端左右两侧可以分别设有摆臂气缸，所述摆臂气缸的主轴向外侧延伸，提高安全防护力。

本发明还可以包括夹套52和安装座53，所述夹套52固定在所述摆臂气缸的主轴上，所述夹套52外端设有旋转槽，所述安装座53一端铰接在所述旋转槽内，所述安装座另一端与所述摆臂51固定连接。通过推动摆臂将所述摆臂收纳在工装架的后端，便于调整工件和工装架，提高适用性。

所述第一前定位杆可以纵向设置，所述第一前定位杆通过连接杆与所述左定位支架连接，所述第一前定位杆上下两侧分别设有第一前定位销。两个第一前定位销和一个第二前定位销，提高工件前端定位的精确性。

所述第二前定位杆也可以纵向设置，所述第二前定位杆通过连接杆与所述右定位支架连接，所述第二前定位杆上下两侧分别设有第二前定位销。工件的前端面积较大时，多个前定位销提高定位的精确性。

所述安装槽后侧壁上可以设有二个或者多个夹紧气缸，所述夹紧气缸在所述安装槽后侧壁上均匀分布。提高推动力，推动工件时，工件位移更加均匀，以提高定位的精确性。

实施例2

与实施例1不同的是，所述右定位支架后端设有右定位杆32，所述右定位杆32的左端设有右定位销31，所述左定位销21与右定位销31的距离大于所述工件相应处的宽度。所述工件紧贴所述左定位销时，所述左定位销起到位阻的作用，机器人焊接时无法一次完成工件左端面焊接，此时右端面可以一次完成完整的焊接，所述右定位销可对工件进行二次定位，将所述工装架旋转到-20~-70度，松开所述夹紧气缸，工件在自身重力的作用下贴紧右定位销，通过重力和夹紧气缸将所述工件二次定位到所述右定位销，此时左端面没有位阻限制，可以一次完成完整焊接。

其焊接方法还可以采用以下步骤：

步骤104：所述机器人焊接工件的上端面后，所述变位机将所述工装架旋转到90度，所述机器人焊接所述工件的右端面。此时所述工件的右端面朝上。

步骤105：所述变位机将所述工装架旋转到-20~-70度或290~340度，所述夹紧气缸松开所述工件，所述工件依靠重力贴紧所述右定位销，所述夹紧气缸夹紧所述工件。

步骤106：所述变位机将所述工装架旋转到-90度或270度，所述机器人焊接所述工件的左端面。此时所述工件的左端面朝上。

步骤107：所述变位机将所述工装架旋转到-180度或180度，所述机器人焊接所述工件的下端面。

步骤108：所述变位机将所述工装架恢复到水平位置，所述夹紧气缸松开所述工件，将所述工件卸下。完成工件的自动焊接。

在一个具体实施例中，所述工装架1后端设有安装孔，所述安装孔上设有法兰板6，所述法兰板6上设有螺纹孔，所述法兰板通过螺栓固定在所述变位机的输出轴91上。所述第一前定位杆与所述左定位支架之间设有加强筋10，所述第二前定位杆与所述右定位支架之间也设有加强筋，所述安装槽后侧壁与下端壁之间也设有加强筋；本发明可以使用方钢管通过焊接制成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种机器人焊接工装，安装在变位机的输出轴上，包括工装架和定位销，其特征在于，所述工装架上设有安装槽，所述定位销包括左定位销、第一前定位销和第二前定位销，

所述工装架前端左右两侧分别安装有左定位支架和右定位支架，所述左定位支架后端设有左定位杆，所述左定位杆右端设有左定位销，所述左定位支架右侧设有第一前定位杆，所述第一前定位杆后端设有第一前定位销；

所述右定位支架左侧设有第二前定位杆，所述第二前定位杆后端设有第二前定位销；

所述安装槽后端设有夹紧气缸，所述夹紧气缸的主轴向前延伸，所述夹紧气缸的主轴上设有夹紧推杆，所述工装架下端和左右两端分别设有与所述安装槽相通的焊接口；

所述安装槽后侧壁的上端设有摆臂气缸，所述摆臂气缸的主轴向左侧或右侧延伸，所述摆臂气缸主轴上设有向前延伸的摆臂；

还包括夹套和安装座，所述夹套固定在所述摆臂气缸的主轴上，所述夹套外端设有旋转槽，所述安装座一端铰接在所述旋转槽内，所述安装座另一端与所述摆臂固定连接；

所述第一前定位杆纵向设置，所述第一前定位杆通过连接杆与所述左定位支架固定连接，所述第一前定位杆上下两侧分别设有第一前定位销；

所述第二前定位杆纵向设置，所述第二前定位杆通过连接杆与所述右定位支架连接，所述第二前定位杆上下两侧分别设有第二前定位销；

所述安装槽后侧壁上设有至少二个夹紧气缸，所述夹紧气缸在所述安装槽后侧壁上均匀分布；

所述右定位支架后端设有右定位杆，所述右定位杆的左端设有右定位销，所述左定位销与右定位销的距离大于工件相应处的宽度。

2.根据权利要求1所述的机器人焊接工装的焊接方法，其特征在于，包括：

将工件放入所述安装槽内，控制所述工装架旋转到20~70度，使所述工件贴紧所述安装槽底端和左定位销；

所述夹紧气缸向前推动所述工件，使所述工件前端贴紧所述第一前定位销和第二前定位销；

将所述工装架恢复到水平位置，所述机器人焊接所述工件的上端面；

依次将所述工装架旋转90度，所述机器人完成所述工件相应面的焊接；

所述工装架及工件恢复水平位置，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述安装槽后侧壁上端设有摆臂气缸，所述摆臂气缸的主轴向左侧或右侧延伸，所述摆臂气缸主轴上设有向前端延伸的摆臂，所述摆臂的控制方法包括：

所述机器人焊接所述工件的上端面之后将所述摆臂拉到所述工件上方；

所述工装架及工件恢复水平位置后，将所述摆臂推离所述工件上方，所述夹紧气缸松开工件，将所述工件卸下。

4.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述右定位支架后端设有右定位杆，所述右定位杆的左端设有右定位销，所述焊接方法包括：

所述机器人焊接所述工件上端面后，将所述工装架旋转到90度，所述机器人焊接所述工件的右端面；

将所述工装架旋转到-20~-70度或290~340度，所述夹紧气缸松开所述工件，所述工件依靠重力贴紧所述右定位销，所述夹紧气缸夹紧所述工件；

将所述工装架旋转到-90度或270度，所述机器人焊接所述工件的左端面；

将所述工装架旋转到-180度或180度，所述机器人焊接所述工件的下端面；

将所述工装架恢复到水平位置，所述夹紧气缸松开所述工件，将所述工件卸下。