CN111992941B - 一种汽车配件的加工运维机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车配件的加工运维机器人，涉及自动加工技术领域，包括固定工装、旋转驱动机构、机械臂以及焊接头，所述固定工装包括基座、底板、升降板、夹持机构、预定位机构以及风冷机构，所述底板转动连接于工作台一上并借助于旋转驱动机构进行360度的自由旋转，所述机械臂安装于工作台二上且其前端连接有所述的焊接头，所述焊接头用于对弯管段与法兰件的接合处进行焊接，本发明的机器人借助于固定工装实现了法兰件的焊前定位，配合焊接头以及机械臂，实现了弯管段与法兰件的自动化焊接，提高了装配效率。

Description

一种汽车配件的加工运维机器人
技术领域
本发明属于自动加工技术领域，具体涉及一种汽车配件的加工运维机器人。
背景技术
汽车排气管总成作为汽车系统中的一个重要组成部分，实现了汽车尾气排放过程中的净化、消音等功能，某型号汽车排气管总成中包含有一段弯管段和一个法兰件，传统的装配方式是采用人工将法兰件固定在工装上，再由人工将弯管段套在法兰件上，最后借助于焊接头对其进行360度周向的焊接固定，此种方式，一方面需要工人手动操作工装进行法兰件的固定，效率低，另一方面，由于弯管段与法兰件没有采用预定位，仅仅是套接，容易产生松动，在焊接的开始端由于被先焊接固定导致应力集中，弯管段会产生朝向开始端的倾斜，从而对产品的质量产生不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车配件的加工运维机器人，以解决上述提到的现有技术中导致的缺陷。
一种汽车配件的加工运维机器人，包括固定工装、旋转驱动机构、机械臂以及焊接头；
所述固定工装包括基座、底板、升降板、夹持机构、预定位机构以及风冷机构，所述基座通过两个导柱固定于底板的上方并用于放置法兰件，基座的中心处安装有固定座，所述升降板滑动连接于导向柱上并能够借助于升降机构上下移动，所述夹持机构安装于基座的两侧并能够在升降板的作用下夹持住所述的法兰件，所述预定位机构安装于固定座的中心孔内并用于将弯管段与法兰件进行预定位，所述风冷机构安装于升降板上并用于在解除法兰件的夹持状态后对弯管段的焊接处进行风冷降温；
所述底板转动连接于工作台一上并借助于旋转驱动机构进行360度的自由旋转；
所述机械臂安装于工作台二上且其前端连接有所述的焊接头，所述焊接头用于对弯管段与法兰件的接合处进行焊接。
进一步地，所述基座的顶面设有两个对称设置的定位销，该定位销与法兰件上的安装孔相配合，且定位销的高度小于安装孔的长度，基座的中心处设有通孔一，所述固定座安装于该通孔一内。
进一步地，所述夹持机构包括夹持块、连杆、铰接头、推杆以及复位弹簧一，所述基座的两侧设有缺口，所述连杆的一端铰接于该缺口内，连杆的另一端铰接于夹持块内，夹持块的外端与铰接头铰接，铰接头的下端连接至所述的推杆，推杆的上部设有一台阶部，推杆的下端穿过升降板并通过螺母锁定，台阶部与升降板之间的推杆上套设有所述的复位弹簧一。
进一步地，所述预定位机构包括导向块、导向柱一、导向柱二、限位套一、导向板以及导向钉，所述导向块、导向柱一、导向柱二、导向板从上至下依次连接且一体成型为一个导向部，导向部的内部中空且上下两端均设有开口，导向柱一的外径大于导向柱二的外径，所述限位套一安装于中心孔的下端并用于对导向柱一限位，导向块为圆台形且其上端的边缘处设有圆角，所述固定座内设有至少3个水平布置的台阶孔；
所述导向钉滑动连接于该台阶孔内并通过限位套二锁定，所述导向钉包括依次连接的钉头、活塞以及滑柱，钉头滑动连接台阶孔中的细孔内，活塞滑动连接于台阶孔中的粗孔内，滑柱的末端延伸至中心孔的内侧，粗孔内还安装有一个复位弹簧二，复位弹簧二位于细孔与活塞之间；
相邻两个台阶孔之间的固定座上还设有横向布置的扇形的风冷通道。
进一步地，所述风冷机构包括风扇、导风管、密封塞以及复位弹簧三，所述升降板的中心处设有通孔二，所述导风管安装于通孔二内，所述风扇安装于升降板的下端面并位于通孔二的正下方，所述导向柱二内设有支架且支架的下端安装有所述的复位弹簧三，复位弹簧三的下端与密封塞连接，所述导向柱二的侧面设有至少一个导风孔一，所述导风管的侧面设有与导风孔一配合的导风孔二。
进一步地，所述升降机构包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机安装于底板的下端面且其输出端连接至丝杠，丝杠的上下两端分别转动连接于基座、底板内，丝杠与升降板内的丝杠螺母螺纹连接。
进一步地，所述旋转驱动机构包括旋转电机、皮带轮一和皮带轮二，旋转电机的输出端连接至皮带轮一，皮带轮一通过皮带与皮带轮二连接，皮带轮二安装于底板下端的转轴上。
进一步地，所述工作台一的底部设有电机座，所述旋转电机安装于电机座上。
进一步地，所述工作台一的侧面设有维修口。
本发明的优点在于：
(1)本发明的机器人借助于固定工装实现了法兰件的焊前定位，配合焊接头以及机械臂，实现了弯管段与法兰件的自动化焊接，提高了装配效率。
(2)本发明借助于夹紧机构实现了法兰件的快速夹紧定位，在升降板继续上升的同时，配合预定位机构实现了弯管段与法兰件的预定位，使得焊接过程中弯管段不会产生倾斜，保证了产品质量。
(3)本发明中还设计了风冷机构，其目的在于焊接完成后，能够对焊接处进行风冷降温，相比传统的自然冷却，缩短了其冷却时间，而在焊接过程中，风冷机构并不对焊接处进行风冷，以避免对焊接过程造成不利影响。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中固定工装的结构示意图。
图3为图2的侧视图。
图4为本发明中预定位机构及风冷机构部分的的俯视图。
图5为图4的截面剖视图。
图6为本发明中密封塞与导风管分离后的示意图。
图7为本发明中固定座的结构示意图。
图8为图7的俯视图。
图9为图8中沿A-A方向的剖视图。
图10为本发明中导向部的结构示意图。
图11为本发明中支架的俯视图。
图12为本发明中旋转驱动机构部分的内部示意图。
图13为本发明中法兰件与弯管段的连接示意图。
其中：
1-固定工装，11-基座，111-通孔一，112-定位销，12-底板，13-升降板，131-通孔二，14-夹持机构，141-夹持块，142-连杆，143-铰接头，144-推杆，145-复位弹簧一，146-台阶部，147-螺母，15-预定位机构，151-导向块，152-导向柱一，153-导向柱二，154-限位套一，155-导向板，156-导向钉，1561-钉头，1562-活塞，1563-滑柱，1564-复位弹簧二，1565-限位套二，157-台阶孔，16-风冷机构，161-风扇，162-导风管，163-密封塞，164-复位弹簧三，165-支架，166-导风孔一，167-导风孔二，17-升降机构，171-伺服电机，172-丝杠，18-导柱，19-固定座，191-风冷通道；
2-旋转驱动机构，21-旋转电机，22-皮带轮一，23-皮带轮二，24-转轴，25-电机座；
3-机械臂，4-焊接头，5-工作台一，51-维修口，6-工作台二；
101-弯管段，102-法兰件。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图13所示，一种汽车配件的加工运维机器人，包括固定工装1、旋转驱动机构2、机械臂3以及焊接头4；
所述固定工装1包括基座11、底板12、升降板13、夹持机构14、预定位机构15以及风冷机构16，所述基座11通过两个导柱18固定于底板12的上方并用于放置法兰件102，基座11的中心处安装有固定座19，所述升降板13滑动连接于导向柱上并能够借助于升降机构17上下移动，所述夹持机构14安装于基座11的两侧并能够在升降板13的作用下夹持住所述的法兰件102，所述预定位机构15安装于固定座19的中心孔内并用于将弯管段101与法兰件102进行预定位，所述风冷机构16安装于升降板13上并用于在解除法兰件102的夹持状态后对弯管段101的焊接处进行风冷降温；
所述底板12转动连接于工作台一5上并借助于旋转驱动机构2进行360度的自由旋转；
所述机械臂3安装于工作台二6上且其前端连接有所述的焊接头4，所述焊接头4用于对弯管段101与法兰件102的接合处进行焊接。其中，机械臂3采用市场上的一些工业用机械臂3，以实现自动、精准操控。
本发明中，所述基座11的顶面设有两个对称设置的定位销112，该定位销112与法兰件102上的安装孔相配合，且定位销112的高度小于安装孔的长度，基座11的中心处设有通孔一111，所述固定座19安装于该通孔一111内。
本发明中，所述夹持机构14包括夹持块141、连杆142、铰接头143、推杆144以及复位弹簧一145，所述基座11的两侧设有缺口，所述连杆142的一端铰接于该缺口内，连杆142的另一端铰接于夹持块141内，夹持块141的外端与铰接头143铰接，铰接头143的下端连接至所述的推杆144，推杆144的上部设有一台阶部146，推杆144的下端穿过升降板13并通过螺母147锁定，台阶部146与升降板13之间的推杆144上套设有所述的复位弹簧一145。
本发明中，所述预定位机构15包括导向块151、导向柱一152、导向柱二153、限位套一154、导向板155以及导向钉156，所述导向块151、导向柱一152、导向柱二153、导向板155从上至下依次连接且一体成型为一个导向部，导向部的内部中空且上下两端均设有开口，导向柱一152的外径大于导向柱二153的外径，所述限位套一154安装于中心孔的下端并用于对导向柱一152限位，导向块151为圆台形且其上端的边缘处设有圆角，所述固定座19内设有至少3个水平布置的台阶孔157；
所述导向钉156滑动连接于该台阶孔157内并通过限位套二1565锁定，所述导向钉156包括依次连接的钉头1561、活塞1562以及滑柱1563，钉头1561滑动连接台阶孔157中的细孔内，活塞1562滑动连接于台阶孔157中的粗孔内，滑柱1563的末端延伸至中心孔的内侧，粗孔内还安装有一个复位弹簧二1564，复位弹簧二1564位于细孔与活塞1562之间；
相邻两个台阶孔157之间的固定座19上还设有横向布置的扇形的风冷通道191。
本发明中，所述风冷机构16包括风扇161、导风管162、密封塞163以及复位弹簧三164，所述升降板13的中心处设有通孔二131，所述导风管162安装于通孔二131内，所述风扇161安装于升降板13的下端面并位于通孔二131的正下方，所述导向柱二153内设有支架165且支架165的下端安装有所述的复位弹簧三164，复位弹簧三164的下端与密封塞163连接，所述导向柱二153的侧面设有至少一个导风孔一166，所述导风管162的侧面设有与导风孔一166配合的导风孔二167。
本发明中，所述升降机构17包括伺服电机171和丝杠172，所述伺服电机171安装于底板12的下端面且其输出端连接至丝杠172，丝杠172的上下两端分别转动连接于基座11、底板12内，丝杠172与升降板13内的丝杠螺母螺纹连接。
本发明中，所述旋转驱动机构2包括旋转电机21、皮带轮一22和皮带轮二23，旋转电机21的输出端连接至皮带轮一22，皮带轮一22通过皮带与皮带轮二23连接，皮带轮二23安装于底板12下端的转轴24上。
本发明中，所述工作台一5的底部设有电机座25，所述旋转电机21安装于电机座25上。
本发明中，所述工作台一5的侧面设有维修口51。
本发明的工作过程及原理：
首先，人工或采用机械手将法兰件102放置于基座11上，法兰件102上的两个安装孔正好置于定位销112内，接着启动伺服电机171，丝杠172旋转并驱动升降板13上移，升降板13逐渐压缩复位弹簧一145并驱动夹持块141旋转下压，最终将法兰件102压紧定位，接着，升降板13继续上移并与导向板155接触，然后推动导向板155上移，导向块151与滑柱1563的里端接触后推动其向外侧移动，导向钉156向外侧延伸一段距离并在法兰件102与弯管段101的连接处打上凸筋，完成二者的预固定；
在升降板13与导向板155接触的同时，密封塞163将导风管162的上端封堵住，气流无法进入到导向块151内，自然也无法对焊接处进行冷却降温，此时的导风孔一166与导风孔二167连通，气流从导风孔二167流出；
接着，机械臂3启动并驱动焊接头4移至焊接处，旋转电机21启动并驱动整个固定工装1旋转，开启焊接头4，进行焊接固定；
焊接完成后，旋转电机21关闭，固定工装1停止旋转，焊接头4移走，升降板13下移一段距离，密封塞163与导风管162的上端分离，此时的导风管162还位于导向柱二153内，气流经导向柱二153、导向柱一152、导向块151、导向块151上端的开口、风冷通道191吹至焊接处，对其进行冷却降温，大约维持3-5s；
降温结束后，升降板13继续下移恢复至初始位置，夹持块141解除夹持状态，导向部在重力的作用下下降至最低点，导向钉156也缩回至台阶孔157内，取下焊接后的产品即可。如此往复，实现多个产品的焊接。上述各执行元件均由PLC控制器控制，以实现自动化加工。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于，包括固定工装(1)、旋转驱动机构(2)、机械臂(3)以及焊接头(4)；
所述固定工装(1)包括基座(11)、底板(12)、升降板(13)、夹持机构(14)、预定位机构(15)以及风冷机构(16)，所述基座(11)通过两个导柱(18)固定于底板(12)的上方并用于放置法兰件(102)，基座(11)的中心处安装有固定座(19)，所述升降板(13)滑动连接于导向柱上并能够借助于升降机构(17)上下移动，所述夹持机构(14)安装于基座(11)的两侧并能够在升降板(13)的作用下夹持住所述的法兰件(102)，所述预定位机构(15)安装于固定座(19)的中心孔内并用于将弯管段(101)与法兰件(102)进行预定位，所述风冷机构(16)安装于升降板(13)上并用于在解除法兰件(102)的夹持状态后对弯管段(101)的焊接处进行风冷降温；
所述底板(12)转动连接于工作台一(5)上并借助于旋转驱动机构(2)进行360度的自由旋转；
所述机械臂(3)安装于工作台二(6)上且其前端连接有所述的焊接头(4)，所述焊接头(4)用于对弯管段(101)与法兰件(102)的接合处进行焊接；
所述预定位机构(15)包括导向块(151)、导向柱一(152)、导向柱二(153)、限位套一(154)、导向板(155)以及导向钉(156)，所述导向块(151)、导向柱一(152)、导向柱二(153)、导向板(155)从上至下依次连接且一体成型为一个导向部，导向部的内部中空且上下两端均设有开口，导向柱一(152)的外径大于导向柱二(153)的外径，所述限位套一(154)安装于中心孔的下端并用于对导向柱一(152)限位，导向块(151)为圆台形且其上端的边缘处设有圆角，所述固定座(19)内设有至少3个水平布置的台阶孔(157)；
所述导向钉(156)滑动连接于该台阶孔(157)内并通过限位套二(1565)锁定，所述导向钉(156)包括依次连接的钉头(1561)、活塞(1562)以及滑柱(1563)，钉头(1561)滑动连接台阶孔(157)中的细孔内，活塞(1562)滑动连接于台阶孔(157)中的粗孔内，滑柱(1563)的末端延伸至中心孔的内侧，粗孔内还安装有一个复位弹簧二(1564)，复位弹簧二(1564)位于细孔与活塞(1562)之间；
相邻两个台阶孔(157)之间的固定座(19)上还设有横向布置的扇形的风冷通道(191)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述基座(11)的顶面设有两个对称设置的定位销(112)，该定位销(112)与法兰件(102)上的安装孔相配合，且定位销(112)的高度小于安装孔的长度，基座(11)的中心处设有通孔一(111)，所述固定座(19)安装于该通孔一(111)内。
3.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述夹持机构(14)包括夹持块(141)、连杆(142)、铰接头(143)、推杆(144)以及复位弹簧一(145)，所述基座(11)的两侧设有缺口，所述连杆(142)的一端铰接于该缺口内，连杆(142)的另一端铰接于夹持块(141)内，夹持块(141)的外端与铰接头(143)铰接，铰接头(143)的下端连接至所述的推杆(144)，推杆(144)的上部设有一台阶部(146)，推杆(144)的下端穿过升降板(13)并通过螺母(147)锁定，台阶部(146)与升降板(13)之间的推杆(144)上套设有所述的复位弹簧一(145)。
4.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述风冷机构(16)包括风扇(161)、导风管(162)、密封塞(163)以及复位弹簧三(164)，所述升降板(13)的中心处设有通孔二(131)，所述导风管(162)安装于通孔二(131)内，所述风扇(161)安装于升降板(13)的下端面并位于通孔二(131)的正下方，所述导向柱二(153)内设有支架(165)且支架(165)的下端安装有所述的复位弹簧三(164)，复位弹簧三(164)的下端与密封塞(163)连接，所述导向柱二(153)的侧面设有至少一个导风孔一(166)，所述导风管(162)的侧面设有与导风孔一(166)配合的导风孔二(167)。
5.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述升降机构(17)包括伺服电机(171)和丝杠(172)，所述伺服电机(171)安装于底板(12)的下端面且其输出端连接至丝杠(172)，丝杠(172)的上下两端分别转动连接于基座(11)、底板(12)内，丝杠(172)与升降板(13)内的丝杠螺母螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述旋转驱动机构(2)包括旋转电机(21)、皮带轮一(22)和皮带轮二(23)，旋转电机(21)的输出端连接至皮带轮一(22)，皮带轮一(22)通过皮带与皮带轮二(23)连接，皮带轮二(23)安装于底板(12)下端的转轴(24)上。
7.根据权利要求6所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述工作台一(5)的底部设有电机座(25)，所述旋转电机(21)安装于电机座(25)上。
8.根据权利要求1所述的一种汽车配件的加工运维机器人，其特征在于：所述工作台一(5)的侧面设有维修口(51)。
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