CN111318846B - 一种治具易更换的机器人焊接成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种治具易更换的机器人焊接成型设备，包括上料架和工作台，所述上料架上布置有多个用于治具总成安放的工位；所述工作台固定安装治具总成后，由工作台旁布置的焊接机器人对治具总成上的工件进行焊接加工；所述工作台包括机架，在机架上可拆卸的安装所述治具总成。本发明创造中治具更换更便捷，治具总成定位更精准，固定更牢靠，整体结构稳定性好，有利于工件焊接成型质量。同时，整体布局紧凑，在工作台处设置了焊枪放置台，便于焊枪针对性的选择更换，由于利用焊接机器人进行焊接作业，节省人力，便于自动化生产。

Description

一种治具易更换的机器人焊接成型设备

技术领域

本发明创造属于焊接设备技术领域，尤其是涉及一种治具易更换的机器人焊接成型设备。

背景技术

焊接成型设备一般是固定安装在预定的位置，如焊接加工车间，在对工件进行焊接操作时，一般都需要先将工件装卡加工平台上，之后再进行焊接加工，传统的做法是通过多组定位机构分别对工件进行定位，虽然工件的稳定得以保证，但装卡过程难免存在误差，尤其是在生产加工不同种类或规格的工件时，工件的装卡固定操作非常耗费时间，焊接设备会在工件装卡过程中处于等待状态，设备有效使用时间减少，不利于效率的提升，由于焊接设备价格昂贵，有效工作时间内利用率低，则会导致生产成本的增加。并且，工件的装卡定位精度会直接影响加工成型的质量，因此，需要对现有的成型设备进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种治具易更换的机器人焊接成型设备。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种治具易更换的机器人焊接成型设备，包括上料架和工作台，所述上料架上布置有多个用于治具总成安放的工位，可以在工位上分别防止不同型号或类型的治具总成，以实现对不同工件的装卡固定，当然，在上一道工序中，可以在治具总成的基板上直接固定工件，利用机械手将治具总成固定到工作台后，可以直接进行焊接，减少了在焊接工位上时间消耗，这样的工艺布置，可以使得工件装卡与焊接平行作业，提高了作业效率，消耗在焊接机器人工位的装卡及调整时间减小，也就意味着焊接设备有效工作时间更长，产出更高效；

所述工作台固定安装治具总成后，由工作台旁布置的焊接机器人对治具总成上的工件进行焊接加工；所述工作台包括机架；

机架上可拆卸的安装所述治具总成，所述治具总成包括：

治具基础，通过X向定位单元固定在机架上，所述机架一侧设有用于对治具基础形成Y向限位的边座，该边座朝向基座的一侧设有Y向定位平面；所述X向定位单元的被动定位座上设有定位卡槽，由该定位卡槽对治具基础形成X向以及Z向定位；治具基础一端插入定位卡槽内，该定位卡槽的底部提供X向定位平面、卡槽的侧壁提供Z向定位平面，通过X、Y、Z向定位平面对治具基础形成定位，保证治具基础安装位置精确，稳定性好；

基座，通过固定组件固定在治具基础上；在治具基础上设有定位柱，在基座上设有与定位柱配合的定位孔；

基板，通过Z向定位单元压紧固定在基座上。

进一步，所述X向定位单元还包括与被动定位座对应设置的主动夹持组件，该主动夹持组件包括固定座，在固定座上安装有主动夹持座，该主动夹持座通过X向驱动机构调整。

进一步，所述Z向定位单元包括Z向驱动机构以及由Z向驱动机构带动的压紧机构，所述基板由压紧机构压紧固定在基座上。

进一步，所述压紧机构包括Z向驱动机构上端的安装座、以及通过连接轴件固定在安装座上的压头；所述安装座上设有与连接轴件配合的安装孔，在压头上设有连接耳，在连接耳上设有与连接轴件配合的限位孔；所述安装孔与限位孔均为多边形孔。

进一步，所述限位孔以及安装孔均为横截面呈矩形的通孔。

进一步，所述机架包括底架体，底架体上通过支撑架体34固定X向定位单元的固定座。

进一步，所述定位组件包括基座上侧固定的基础块以及基板下侧固定的咬合块；所述基础块上端设有导向面，在咬合块下端设有与导向面配合的配合面。

进一步，所述机架上还设有焊枪放置台，在焊接加工作业时，可以根据实际的使用需要，更换合适的焊枪。

进一步，上料架与工作台间设有用于取放治具总成的机械手。

进一步，所述机架底部以及上料架底部均设有叉装座。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本设备主要优势在于治具更换更便捷，不同的产品均能预先固定在治具的基板上，在焊接作业时，只需整体连同基板整体更换工件即可，并不需要线上装卡定位工件的操作，减少了操作难度，节省人力，在同一设备上实现不同产品的焊接，非常高效。由于治具总成安装定位更精准，速度更快，且固定更牢靠，整体结构稳定性非常好，有利于工件焊接成型质量，有利于提高生产效率，降低制造成本。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构示意图；

图2为图1中A处结构的示意图；

图3为本发明创造实施例中工作台部分的示意图；

图4为图3中B处结构的示意图；

图5为本发明创造实施例中边座部分的示意图；

图6为本发明创造实施例中工作台部分的主视图；

图7为本发明创造实施例中工作台部分的俯视图；

图8为本发明创造实施例中定位组件部分的示意图；

图9为本发明创造实施例中咬合块上连接孔结构的示意图；

图10为本发明创造实施例中Z向定位单元的示意图；

图11为本发明创造实施例中压头的示意图；

图12为本发明创造实施例中去掉压头的Z向定位单元的示意图；

图13为本发明创造实施例中连接轴件的示意图；

图14为本发明创造实施例中设有连接轴件的压头的示意图；

图15为本发明创造实施例中被动定位座部分的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种治具易更换的机器人焊接成型设备，如图1至14所示，包括上料架1和工作台2，所述上料架上布置有多个用于治具总成安放的工位，通常，可以在工位上分别防止不同型号或类型的治具总成，以实现对不同工件的装卡固定。当然，可以在治具总成的基板上直接固定工件(在上一道工序中完成)，然后利用机械手将治具总成固定到工作台后，可以直接进行焊接，减少了在焊接工位上时间消耗，这样的工艺布置，可以使得工件装卡与焊接平行作业，提高了作业效率，消耗在焊接机器人工位(即焊接工位)的装卡及调整时间减小，也就意味着焊接设备有效工作时间更长，产出更高效。

所述工作台固定安装治具总成3后，由工作台旁布置的焊接机器人4对治具总成上的工件进行焊接加工。

本发明创造结构设计合理，将工件固定在治具的基板上，并在基板上设置了与基座配合的定位组件，每次装卡仅需压紧固定治具即可，不再有多个方向对工件夹持固定的操作，不仅操作难度低，效率高，同时，也从根本上保证了定位精度，并且可以在多道加工工序中，均采用相同的定位方式，工件与治具为组合结构形式流转至下一工序，仅需对治具仅需固定即可，定位偏差小。

所述工作台包括机架5；所述机架上可拆卸的安装所述治具总成，所述治具总成包括：

治具基础6，通过X向定位单元10固定在机架上，还可在所述机架一侧设有用于对治具基础形成Y向限位的边座11，该边座朝向基座的一侧设有Y向定位平面12，通常，边座可以对称布置两个，两边座上用于定位的平面处在同一平面内；所述X向定位单元的被动定位座21上设有定位卡槽13，由该定位卡槽对治具基础形成X向以及Z向定位；如图2和图15所示，治具基础一端插入定位卡槽内，该定位卡槽的底部提供X向定位平面52、卡槽的侧壁提供Z向定位平面53，通过X、Y、Z向定位平面对治具基础形成定位，保证治具基础安装位置精确，稳定性好；

基座7，通过固定组件15固定在治具基础上；在治具基础上还设有定位柱16，并在基座上设有与定位柱配合的定位孔，在安装布置基座时，通过定位柱与定位孔的定位，使得基座固定位置精确度得到保证，之后利用固定组件在Z轴方向上压紧固定住基座即可；所述固定组件包括基座中部的定位豁口17处设置的卡紧块18，此卡紧块通过连接件19固定在所述治具基础上，即，由卡紧块将基座压紧固定在治具基础上。

基板8，通过Z向定位单元20压紧固定在基座上，在基板与基座之间设有定位组件9。

上述X向定位单元还包括与被动定位座对应设置的主动夹持组件，该主动夹持组件包括固定座22，在固定座上安装有主动夹持座23，该主动夹持座通过X向驱动机构24调整。

机架包括底架体33，底架体上通过支撑架体34固定X向定位单元的固定座，固定座上安装的X向驱动机构前端(即朝向被动定位座的一端)安装主动夹持座，该主动夹持座朝向被动定位座一侧设有夹紧定位面，该夹紧定位面与卡槽的槽底所在平面平行，利用X向驱动机构驱动主动夹持座动作，使得主动夹持座抵住治具基础异于插入卡槽内的一侧，进而固定住治具基础。

上述Z向定位单元包括Z向驱动机构25以及由Z向驱动机构带动的压紧机构26，所述基板由压紧机构压紧固定在基座上。

上述压紧机构包括Z向驱动机构上端的安装座27、以及通过连接轴件28固定在安装座上的压头29，Z向驱动机构通过连接结构14固定在治具基础上；所述安装座上设有与连接轴件配合的安装孔31，在压头上设有连接耳30，在连接耳上设有与连接轴件配合的限位孔32；所述安装孔与限位孔均为多边形孔。在一个可选的实施例中，所述限位孔以及安装孔均为横截面呈矩形的通孔。

具体的，连接轴件的结构可以是：包括轴体，在轴体一端设有限位板42，在限位板异于轴体的一端设有扳柄43。为了能够利用连接轴件对压头位置进行限定，在轴体上间隔的设有两段横截面为多边形的多边形配合轴段。另外，在安装座的安装孔远扳柄侧多边形配合轴段44一端设有内径大于安装孔的容纳孔，该容纳孔的深度大于远扳柄侧多边形配合轴段长度。

远扳柄侧多边形配合轴段以及近扳柄侧多边形配合轴段46长度均大于相应侧连接耳的厚度，近扳柄侧多边形配合轴段与远扳柄侧多边形配合轴段间距以正好能够分别与相应侧的连接耳上限位孔配合为宜，即，在近扳柄侧多边形配合轴段与近扳柄侧多边形配合轴段间留有光轴段47(实际上，在远扳柄侧多边形配合轴段异于扳柄的一侧也留有一段光轴段)，当向内推动连接轴件时，近扳柄侧多边形配合轴段同时与相应侧(连接耳上的)限位孔以及(安装座上的)安装孔配合，而远扳柄侧多边形配合轴段与另一侧连接耳上的限位孔配合，此时，压头与安装座间相对固定，压头不能够以连接轴件为轴进行转动。在压头被固定的情况下，通过Z向驱动机构向下带动压头，将治具压紧固定在底板上。

当解除对治具的锁定时(即，需要加工的工件连同其治具安装时)，先拽住扳柄，将连接轴件向外侧抽出一段距离，使得近扳柄侧多边形配合轴段、远扳柄侧多边形配合轴段均不与相应的连接耳上的限位孔以及安装座上的安装孔配合时，连接轴件仅起到轴连接的作用(仅发挥的光轴部分的作用，保持压头能与安装座相对转动，而又不会脱离)，不再对压头起到限制转动的作用。为了避免连接件被拉拽的长度过大，可以在装配好连接轴件后，再其异于限位板的一端安装上防脱板48，该防脱板当向外拉拽连接轴件时，防脱板能够有效避免连接轴件移动过位，从而避免了被直接拉出的可能。

安装连接轴件时，由于安装座的安装孔是与近扳柄侧多边形配合轴段配合的，因此，近扳柄侧多边形配合轴段与远扳柄侧多边形配合轴段结构一致、外径相同的情况下，连接轴件前端(异于有限位板的一端)能够方便的穿装过安装座。

如图8所示，定位组件包括基座上侧固定的基础块35以及基板下侧固定的咬合块36，为避免混乱，使得表述更清晰，附图1和附图3中未示出基板上固定的工件；所述基础块上端设有导向面50(基础块上端整体呈梯形结构)，在咬合块下端设有与导向面配合的配合面45(在咬合块下端形成V形槽结构)。

定位组件优选布置在压紧机构(的压头)下方，当压头压住治具后，结构稳定性更佳。并且，每一定位组件(即基础块与咬合块构成的组合结构)长度方向与其横纵方向上相邻的其它组定位组件(即基础块与咬合块构成的组合结构)长度方向垂直，这样的结构布置，对治具的X方向和Y向形成了有效的定位。

为进一步提高定位和自适应调整的能力，可在基础块上端开设两个下定位孔39，在咬合块上对应的设置两定位件49。当咬合块与基础块配合时，定位件插入定位孔，起到辅助定位作用，确保定位可靠。

在进一步改进的方案中，如图9所示，咬合块上设计出连接孔结构，该连接孔结构包括下侧的第一连接孔段41及其上侧的第二连接孔40，且第一连接孔段内径小于第二连接孔，在第一连接孔段固定定位件，而第二连接孔一般预留，作为工件安装固定的连接孔，咬合块上端面用于支撑工件，各咬合块上端面保持水平。

在一个可选的实施例中，上述机架上还设有焊枪放置台37，焊枪放置台一般布置在工装架51上。在焊接加工作业时，可以根据实际的使用需要，可以方便的选用合适的焊枪，更换方面，相对于现有的焊接设备，增加了焊枪更换的功能。

在一个可选的实施例中，上述上料架与所述工作台间可设有用于取放治具总成的机械手。利用机械手抓取上料架上的治具总成转移至工作台上，效率更高，更利于实现自动化生产。

另外，可以在上述机架底部以及上料架底部均设有叉装座38，可以利用叉车方便的叉起(或是利用吊车等起吊)，便于整体移动机架以及上料架。

在固定治具总成时，先将治具基础的一端插入卡槽内，之后，将靠近边座的一端贴靠在边座上，由于边座提供的定位平面与卡槽提供的定位平面垂直，且卡槽在Z轴方向也对治具基础进行了限位，因此，只需利用主动夹持座抵住抵住治具总成异于插入卡槽内的一侧即可固定住治具基础。安装治具总成的操作简单易行，且本设施对治具总成的定位可靠性好，精度高，便于在生产作业时快速更换治具。

由于已在前一道工序中将待加工的工件预先固定在在治具总成的基板上(也可是并行的两道工序)，当治具总成安装固定在机架上后，只需将载有工件的基板放置在基座上，由于定位组件能够自适应调整，即每一组定位组件中的基础块和咬合块能够自适应对正调整，因此，工件装卡操作非常简单快速，在X、Y方向均对基板形成限位，此时，仅需利用压头压住基板，即可完成对工件的装卡定位操作，非常简便，控制原理简单，结构设计巧妙。提高了焊接设备有效作业时间，治具总成安装布置完成后，即可启动焊接机器人仅需焊接。本焊接设备非常便于生产工艺布置，可有效提高生产效率。

在一个可选的实施例中，被动定位座可以设计为高度调节的结构形式。比如，在被动定位座与支撑架体之间可以设置高度驱动机构，根据实际的生产需要，可以利用高度驱动机构来调整被动定位座的高度，适应性更强，通用性更好。

本发明创造对现有的装卡工作平台进行改进，是针对快速生产，提高焊接设备利用率的背景提出的，整体结构布局紧凑，在工作台处设置了焊枪放置台，便于焊枪针对性的选择更换，由于利用焊接机器人进行焊接作业，节省人力，便于自动化生产。

本设备主要优势在于治具更换更便捷，不同的产品均能预先固定在治具的基板上，在焊接作业时，只需整体连同基板整体更换工件即可，并不需要线上装卡定位工件的操作，减少了操作难度，节省人力，在同一设备上实现不同产品的焊接，非常高效。由于治具总成安装定位更精准，速度更快，且固定更牢靠，整体结构稳定性非常好，有利于工件焊接成型质量，有利于提高生产效率，降低制造成本。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于，包括上料架和工作台，所述上料架上布置有多个用于治具总成安放的工位；所述工作台固定安装治具总成后，由工作台旁布置的焊接机器人对治具总成上的工件进行焊接加工；所述工作台包括机架，在机架上可拆卸的安装所述治具总成；所述治具总成包括：

治具基础，通过X向定位单元固定在机架上，所述机架一侧设有用于对治具基础形成Y向限位的边座；所述X向定位单元的被动定位座上设有定位卡槽，由该定位卡槽对治具基础形成X向以及Z向定位；

基座，通过固定组件固定在治具基础上；在治具基础上设有定位柱，在基座上设有与定位柱配合的定位孔；固定组件包括在基座中部的定位豁口处设置的卡紧块，此卡紧块通过连接件固定于治具基础；

基板，通过Z向定位单元压紧固定在基座上；

所述Z向定位单元包括Z向驱动机构以及由Z向驱动机构带动的压紧机构，所述基板由压紧机构压紧固定在基座上，且在基座与基板间设有自适应调整的定位组件；

所述定位组件包括基座上侧固定的基础块以及基板下侧固定的咬合块；所述基础块上端设有导向面，在咬合块下端设有与导向面配合的配合面；在基础块上端开设两个下定位孔，在咬合块上对应的设置两定位件；当咬合块与基础块配合时，定位件插入下定位孔；

所述压紧机构包括Z向驱动机构上端的安装座、以及通过连接轴件固定在安装座上的压头；所述安装座上设有与连接轴件配合的安装孔，在压头上设有连接耳，在连接耳上设有与连接轴件配合的限位孔；所述安装孔与限位孔均为多边形孔；

连接轴件包括轴体，在轴体一端设有限位板，在轴体的另一端设有扳柄，在轴体上间隔的设有两段横截面为多边形的多边形配合轴段；在安装座的安装孔远扳柄侧多边形配合轴段一端设有内径大于安装孔的容纳孔，该容纳孔的深度大于远扳柄侧多边形配合轴段长度，

远扳柄侧多边形配合轴段以及近扳柄侧多边形配合轴段长度均大于相应侧连接耳的厚度，在近扳柄侧多边形配合轴段与近扳柄侧多边形配合轴段间留有光轴段，在远扳柄侧多边形配合轴段异于扳柄的一侧也留有一段光轴段；

当向内推动连接轴件时，近扳柄侧多边形配合轴段同时与相应侧连接耳上的限位孔以及安装座上的安装孔配合，而远扳柄侧多边形配合轴段与另一侧连接耳上的限位孔配合，此时，压头与安装座间相对固定，压头不能够以连接轴件为轴进行转动；

当将连接轴件向外侧抽出一段距离，使得近扳柄侧多边形配合轴段、远扳柄侧多边形配合轴段均不与相应的连接耳上的限位孔以及安装座上的安装孔配合时，连接轴件仅发挥的光轴部分的作用，保持压头能与安装座相对转动。

2.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述X向定位单元还包括与被动定位座对应设置的主动夹持组件，该主动夹持组件包括固定座，在固定座上安装有主动夹持座，该主动夹持座通过X向驱动机构调整。

3.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述机架包括底架体，底架体上通过支撑架体固定X向定位单元的固定座。

4.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述限位孔以及安装孔均为横截面呈矩形的通孔。

5.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述机架上还设有焊枪放置台。

6.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述上料架与所述工作台间设有用于取放治具总成的机械手。

7.根据权利要求1所述的一种治具易更换的机器人焊接成型设备，其特征在于：所述机架底部以及上料架底部均设有叉装座。

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