CN113458667A - 基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法，由基础组件和变位组件两部分组成，通过基础组件中的第一动力模块带动翻转机构进行翻转，进而带动与翻转机构进行连接的第二箱体进行翻转，进而带动变位组件中的第二箱体上的旋转机构和升降夹持机构进行翻转，从而实现了焊枪对焊接件不同位置的焊接，旋转机构带动设置在其上面的升降夹持机构进行旋转，实现了焊接工件任意角度的焊接，升降夹持机构针对不同高度和大小的焊接工件进行夹紧和升降，实现了多种工件的焊接加工，旋转机构和升降夹持机构同时进行工作，实现了工件的不同面的圆弧状焊接，本发明解决了现有焊接不能实现多角度和多形状精确焊接的问题，进一步提高焊接质量和焊接效率。

Description

基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法。

背景技术

随着焊接技术的发展和自动化水平的提高，在焊接技术领域，现有的自动焊接主要是依靠焊接变位装置将工件夹持之后，驱动工件进行转动，依此来调整工件的焊接位置，再由固定位置的焊枪进行焊接，方便焊枪完成工件多个平面的焊接工作，但是这种焊接方式对工件进行螺旋弧状焊接时，焊接起来非常困难。

为了解决以上存在的问题，一些工厂往往会采用机械手臂进行焊接，但是利用机械手臂对工件进行弧状焊接时，容易造成焊接成本较高的问题。

因此，现需要一种既可以实现工件螺旋弧状的焊接，又可以节省焊接成本的焊接变位装置，来解决以上存在的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于机器人的焊接变位装置，并进一步提供一种基于上述焊接变位装置的焊接变位方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：基于机器人的焊接变位装置，包括基础组件和变位组件两部分。

其中，基础组件包括底座，设置在所述底座上的第一箱体，以及设置在所述第一箱体内的第一动力模块，以及与所述第一动力模块连接、且与所述第一动力模块转转动连接的翻转机构；

变位组件包括第二箱体，远离第一箱体、且设置在所述第二箱体上的旋转机构，以及设置在所述旋转机构上的升降夹持机构；

其中，焊接工件通过翻转机构的转动带动变位组件翻转，实现工件的垂直翻转，通过旋转机构的转动，实现工件的水平旋转，通过升降夹持机构的升降，实现工件的上升或下降，通过所述旋转机构和升降夹持机构共同作用，实现工件的旋转上升或旋转下降。

在进一步的实施例中，所述第二箱体为L型，所述翻转机构带动所述第二箱体转动，第二箱体上的转动带动设置在其上面的旋转机构和升降夹持机构进行翻转，实现夹持在升降夹持机构中的焊接工件进行翻转，焊枪针对焊接工件的翻转角度进行焊接，实现了对焊接件的多角度焊接，进一步的提高了焊接效率和焊接质量。

在进一步的实施例中，所述升降夹持机构包括第二动力模块，随第二动力模块上下运动的夹持定位机构，所述第二动力模块的顶部与所述夹持定位机构的底部进行连接，第二动力模块带动夹持定位机构进行上下移动，夹持定位机构用于对夹持定位机构上的焊接工件进行夹持定位，第二动力模块带动夹持定位机构带动焊接工件进行上下运动，可以针对不同工件的高度进行调节，实现多种工件的焊接，提高焊接变位装置的使用率。

在进一步的实施例中，所述夹持定位机构包括对称设置的2组导向件，其中导向件可分离的设置在旋转机构的上面，与所述导向件通过滑块进行滑动连接、且对称设置在导向件上的2个移动板，设置在所述2个移动板之间、且与2个移动板连接连杆机构，以及设置在连杆机构上、且位于2个移动板之间的定位板，以及设置在所述移动板上跟随移动板运动、且对称设置的2个夹持件，移动板在导向件上运动，在连接杆件机构的作用下带动与之对称设置的另一移动板在导向件上相向运动，进而带动设置在移动板上的2个夹持件相向运动，进而实现对焊接工件的夹紧，进一步的提高焊接质量。

在进一步的实施例中，所述夹持定位机构还包括第三动力模块，所述第三动力模块与所述一组移动板连接，当第三动力模块进行运动时，进而带动与所述第三动力模块连接的其中一个移动板运动，然后在定位板的作用下使得连接杆件机构带动另一个移动板进行相向运动，进而带动设置在两个移动板上的2个夹持件进行同距离的相向运动，在所述连杆机构的作用下带动另一组移动板向焊接工件同距离运动，实现对焊接工件的对中夹持，提高焊接精度。

在进一步的实施例中，所述旋转机构包括第四动力模块，与第四动力模块连接的转动机构，以及随转动机构水平转动的支撑板，所述升降夹持组件设置在支撑板上，支撑板的转动带动与之连接的升降夹持机构进行水平角度的转动，进而带动设置在升降夹持组件上的焊接工件跟随转动机构进行水平转动，实现了焊接工件任意角度的焊接，而且旋转机构和升降夹持机构一起工作，可以实现不同面的圆弧焊接，进一步提高了焊接效率，节省加工成本。

在进一步的实施例中，所述旋转机构还包括伸缩件，所述伸缩件至少设置为4个，分别设置在所述支撑板上和所述升降夹持机构之间、且两端分别连接支撑板的顶面和升降夹持机构的底面，跟随升降夹持机构的运动进行伸缩，用于支撑所述升降夹持机构，防止焊接过程中出现焊接位置不稳定的问题，保证焊接的质量。

基于机器人的焊接变位装置的焊接变位方法，包括以下步骤：

S1、第三动力模块带动移动板运动，通过连接杆件的作用使得两个移动板同时相向运动，进而带动设置在移动板上的夹持件进行相向运动，进而两个夹持件以相同的距离向夹持定位机构进行运动，使得夹持件对设置在夹持定位机构上的工件进行夹持定位，此时第一动力模块带动翻转机构翻转运动，进而带动与翻转机构连接的变位组件进行翻转，焊枪对放置在变位组件上需要焊接的工件进行不同位置的焊接；

S2、第四动力模块带动旋转机构进行水平转动，使得设置在旋转机构上的支撑板进行转动，进而带动与支撑板连接的升降夹持机构进行水平转动，与此同时第二动力模块带动带动夹持定位机构进行升降，进而实现焊枪对焊接工件的圆弧状的焊接，焊接完成之后送至下一工位，继续对新焊接工件进行焊接；

S3、重复S1至S2的操作步骤，直至系统停止工作。

有益效果：本发明涉及基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法，由基础组件和变位组件两部分组成，基础组件包括底座，设置在底座上的第一箱体，设置在第一箱体中的第一动力模块，以及与第一动力模块连接的翻转机构，变位组件包括第二箱体，设置在第二箱体上的旋转机构，以及设置在旋转机构上的升降夹持机构；第一动力模块带动翻转机构进行翻转，进而带动与翻转机构进行连接的第二箱体进行翻转，进而实现设置在第二箱体上的旋转机构和升降夹持机构进行翻转，从而实现了焊枪对焊接件不同位置的焊接，旋转机构带动设置在其上面的升降夹持机构进行旋转，实现了焊接工件任意角度的焊接，升降夹持机构针对不同高度和大小的焊接工件进行夹紧和升降，实现了多种工件的焊接加工，旋转机构和升降夹持机构同时进行工作，实现了工件的不同面的圆弧状焊接，本发明不仅实现对工件的多角度和多种形状的焊接，还可以提高焊接质量和焊接效率，进一步的提高焊接变位装置的使用率。

附图说明

图1为本发明总体结构装配示意图；

图2为本发明夹持定位机构连接示意图；

图3为本发明升降夹持机构连接示意图；

图4为本发明翻转机构结构示意图；

图5为图1中A部丝杠与夹持定位机构连接结构局部放大图；

图6为图1中B部支撑伸缩件与夹持定位机构和支撑板连接结构示意图；

图7为图3中C部第二齿轮啮合机构与丝杠连接结构剖面示意图。

图中各附图标记为：底座1、第一箱体2、第一电机3、第一齿轮啮合机构4、第二箱体5、第三电机6、工件放置板7、夹持定位机构8、导向件8a、移动板8b、第一气缸8c、第一连接杆件8d、定位块8e、第二连接杆件8f、滑块8g、夹持件9、伸缩支撑柱10、转动盘11、第二齿轮啮合机构12、滚珠轴承12a、轴套12b、升降夹持机构13、T型滚珠轴承13a、定位板13b、第二电机13c、螺杆13d、丝杠13e、支撑架14。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人认为，目前采用的固定位置的焊枪配合焊接变位装置进行焊接时，在对螺旋焊管或是五金加工中的一些轴状产品，焊接时需要沿其外圈呈螺旋状焊接、或是沿其外圈呈螺旋状焊接金属片或是金属丝，在采用机械手臂进行焊接时，焊枪的旋转角度到达死点时焊接就会导致焊不上或是焊接不牢固等缺陷，造成焊接柔性差而且成本高等弊端。

为此，申请人设计一种基于机器人的焊接变位装置及其焊接变位方法，由焊接变位装置实现垂直方向和水平方向不同角度的转动，以及升降夹持组件的组合，实现对焊接工件不同角度的精确焊接和不同规则的弧状焊接，进一步提高焊接效率和节省焊接成本。

本发明涉及的基于机器人的焊接变位装置，在实际应用中，如图1至图6所示，主要涉及基础组件和变位组件两部分。其中基础组件包括底座1，焊接在底座1上面的第一箱体2，固定连接在第一箱体2中的第一动力模块，以及设置在第一箱体2外侧面、且与第一动力模块转动连接的翻转机构；变位组件包括远离第一箱体2、且转动连接在翻转机构一侧的第二箱体5，其中第二箱体5的形状为L型，水平设置在第二箱体5上的旋转机构，以及水平安装在旋转机构上的升降夹持机构13，其中升降夹持组件包括设置在第二箱体5底部的第二动力模块，跟随第二动力模块上下运动的夹持定位机构8，夹持定位机构8由2个导向件8a组成，每两个平行设置为1组，形成矩形结构，每个导向件8a上滑动连接一个滑块8g，固定连接在每组导向件8a上、且相互平行的2个滑块8g上面的移动板8b，设置在2个移动板8b之间、且分别与之连接的连接杆件机构，转动连接在连接杆件机构上面的定位板13b，以及对称固定连接在2个移动板8b上面、且跟随移动板8b运动的夹持件9，设置在两个移动板8b之间、且连接在其中一个移动板8b一侧面上的第三动力模块；本实施例中的第一动力模块为第一电机3，翻转机构为第一双齿轮啮合机构，转动机构为第二双齿轮啮合机构，第二动力模块为第二电机13c，导向件8a为导轨，第三动力模块为第一气缸8c，第四动力模块为第三电机60。

当需要对工件进行焊接时，将工件放置在升降夹持组件上的工件放置板7上，第一气缸8c运动，带动与之连接的其中一个移动板8b在左右两个滑块8g的作用下，沿着两个导轨向工件位置处进行运动，其中一个移动板8b的运动带动与之连接的第二连接杆件8f进行转动，同时带动与之转动连接的定位块8e进行转动，进而带动与定位块8e转动连接的第一连接杆件8d进行转动，进而带动与第一连接杆件8d连接的另一个移动板8b，在滑块8g的作用下沿着导轨向工件位置处运动，进而带动固定设置在两个移动板8b上的2个夹持件9向工件位置同时等距离的进行运动，直到将工件夹持定位，由于定位板13b和定位块8e之间通过T型滚珠轴承12a进行连接，当与连接杆件连接的左右两边的夹持件9对中进行夹持时，不会带动定位板13b进行转动，增加其夹持的稳定性，而且也缓冲了对定位板13b的挤压力；然后第一电机3启动，通过转动轴带动与之转动连接的第一齿轮啮合机构4进行转动，也就是电机带动主动轮转动，主动轮带动从动轮进行转动，进而通过第一齿轮啮合机构4转动带动一侧连接的第二箱体5进行转动，由于第二箱体5上水平设置有旋转机构和升降夹持机构13，且工件被夹持在升降夹持机构13中，进而第二箱体5的转动带动设置在其上面的工件进行相对于地面垂直进行翻转。

通过上述技术方案，实现工件多个面的焊接，且设置的夹持定位机构8，在工件焊接前先对工件进行居中定位，保证焊接的精确和提高焊接的质量。

如图2和图3所示，旋转机构包括第三电机6，与第三电机6转动连接的第二齿轮啮合机构12，固定连接在旋转机构上面、且跟随转动机构转动的支撑板，夹持定位机构8固定连接在旋转机构的上面，当第三电机6带动主动齿轮进行转动，进而带动与其啮合连接的从动齿轮进行转动，进而带动固定连接在第二齿轮啮合机构12上面的支撑板进行转动，进而带动夹持定位机构8进行转动，进而夹持定位机构8带动夹持在其上面的工件进行相对于地面进行水平方向不同角度的转动。

通过上述技术方案，用于对远离焊枪位置的工件不同的面进行焊接，保证焊接面的焊接性能，提高焊接的精确。

如图1、图3和图5所示，当工件的高度高于或是低于相对于焊枪的预设位置时，启动升降夹持组件中设置在第二箱体5底部的第二电机13c，第二电机13c带动与之连接的螺杆13d进行转动，进而带动与之连接的丝杠13e进行上下移动，进而实现与丝杠13e连接的夹持定位机构8进行上下移动，夹持定位机构8带动夹持在其上的工件进行上下移动，且旋转机构与丝杠13e之间通过滚珠轴承12a进行连接，在对夹持定位机构8进行升降时，不会影响旋转机构的运动，直到满足相对于焊枪位置的预设高度为止，以方便焊枪进行焊接操作。

通过上述技术方案，用于满足不同高度工件的焊接，提高焊接变位装置的实用性，升价夹持定位机构8和旋转机构同时进行工作，即第三电机6电动夹持定位机构8上下移动、旋转机构带动夹持定位机构8进行转动，用于针对工件进行不同规则的弧状焊接，实现焊接的多样化，提高焊接质量和焊接变位装置的实用性，进一步节省焊接成本和时间。

如图1、图3和图6 所示，在夹持定位机构8和旋转机构的支撑板之间连接有个伸缩支撑件，伸缩件分别固定连接在支撑板的上面、且连接在工件放置板7下面，且个伸缩件的作用只是跟随第二电机13c带动丝杠13e移动时，进行伸缩支撑的功能，其本身没有弹性，当第二电机13c带动夹持定位机构8进行上下运动时，伸缩件跟随夹持定位机构8上的工件放置板7循环进行伸缩运动，弹性件跟随夹持定位机构8上的导轨循环进行拉伸和压缩运动，保证夹持定位机构8运动的稳定性。

通过上述技术方案，用于满足夹持定位机构8在上下运动时的稳定性，以及夹持定位机构8远离支撑板时，起到支撑的作用，进一步的提高焊接稳定性和精确度。

在上述焊接变位装置的基础之上，本发明提供一种焊接变位装置的焊接变位方法，具体步骤如下：

首先，第一气缸8c带动移动板8b运动，通过连接杆件的作用使得两个移动板8b同时相向运动，进而带动设置在移动板8b上的夹持件9进行相向运动，进而两个夹持件9以相同的距离向夹持定位机构8进行运动，使得夹持件9对设置在夹持定位机构8上的工件进行夹持定位，此时第一动力模块带动第一齿轮啮合机构4翻转运动，进而带动与第一齿轮啮合机构4连接的变位组件进行翻转，焊枪对放置在变位组件上需要焊接的工件进行不同位置的焊接；

接着，第二电机13c带动第二齿轮啮合机构12进行水平转动，使得设置在旋转机构上的支撑板进行转动，进而带动与支撑板连接的夹持定位机构8进行水平转动，与此同时第三电机6带动带动夹持定位机构8进行升降，进而实现焊枪对焊接工件的圆弧状的焊接，焊接完成之后送至下一工位，继续对新焊接工件进行焊接；

以此类推，依次重复上述动作，直到系统停止工作。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (8)

1.基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，包括：

基础组件，包括底座，设置在所述底座上的第一箱体，以及设置在所述第一箱体内的第一动力模块，以及与所述第一动力模块连接、且与所述第一动力模块转动连接的翻转机构；

变位组件，包括第二箱体，远离第一箱体、且设置在所述第二箱体上的旋转机构，以及设置在所述旋转机构上的升降夹持机构；

其中，焊接工件通过翻转机构的转动带动变位组件翻转，实现工件的垂直翻转，通过旋转机构的转动，实现工件的水平旋转，通过升降夹持机构的升降，实现工件的上升或下降，通过所述旋转机构和升降夹持机构共同作用，实现工件的旋转上升或旋转下降。

2.根据权利要求1所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述第二箱体为L型，所述翻转机构带动所述第二箱体转动，实现设置在所述第二箱体上的旋转机构和升降夹持机构进行翻转。

3.根据权利要求1所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述升降夹持机构包括第二动力模块，随第二动力模块上下运动的夹持定位机构，用于对夹持定位机构上的焊接工件进行夹持定位、并实现工件的上下运动。

4.根据权利要求1所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述夹持定位机构包括对称设置的2组导向件，与所述导向件滑动连接、且对称设置的2个移动板，与所述2个移动板连接连杆机构，设置在连杆机构上的定位板，以及设置在所述移动板上跟随移动板运动、且对称设置的2个夹持件。

5.根据权利要求4所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述夹持定位机构还包括第三动力模块，所述第三动力模块与所述移动板连接，用于带动所述移动板运动、并在所述连杆机构的作用下带动另一组移动板向焊接工件同距离运动，实现对焊接工件的对中夹持。

6.根据权利要求1所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述旋转机构包括第四动力模块，与第四动力模块连接的转动机构，以及随转动机构水平转动的支撑板，所述升降夹持机构带动焊接工件跟随所述转动机构进行水平旋转。

7.根据权利要求6所述的基于机器人的焊接变位装置，其特征在于，所述旋转机构还包括伸缩件，所述伸缩件至少设置为4个，分别设置在所述支撑板上和所述升降夹持机构之间，跟随升降夹持机构的运动进行伸缩、且支撑所述升降夹持机构。

8.基于机器人的焊接变位装置的焊接变位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、夹持定位机构对工件进行夹持定位，第一动力模块带动翻转机构翻转运动，进而带动与翻转机构连接的变位组件进行翻转，焊枪对放置在变位组件上的工件进行不同位置的焊接；

S2、旋转机构带动夹持定位机构进行旋转，与此同时第二动力模块带动夹持定位机构进行升降，焊枪对工件圆弧状的焊接；

S3、重复S1至S2的操作步骤，直至系统停止工作。

Images