CN114101885A - 自动化焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种自动化焊接装置。所述自动化焊接装置包括焊接机构、工业机器人及拆垛分料机构。工业机器人具有夹爪；拆垛分料机构所述拆垛分料机构包括用以堆垛工件的堆垛机构、精定位机构、用以抓取堆垛机构上的工件放置于所述精定位机构上的抓取机构；其中，所述拆垛分料机构移动设置，需焊接所述拆垛分料机构上的工件时，所述拆垛分料机构移动至所述工业机器人作业范围内。本发明的自动化焊接装置通过拆垛分料机构的可移动地设置，不同工件之间可进行切换，从而保证不同工件多种类型的螺母、螺柱的焊接，应用场景更灵活。

Description

自动化焊接装置

技术领域

本发明涉及自动化焊接装置，尤其涉及一种低成本、应用更灵活的自动化焊接装置。

背景技术

现今，随着技术的不断发展，一方面对工业生产的智能化自动化要求越来越高，另一方面，对工厂的柔性生产，实现不同产品的快速切换提出了越来越高的要求。在满足生产要求的情况下，实现成本的逐渐降低、自动化程度逐渐提高、降低生产过程中的错误率等。

现有的工厂大部分还是使用人工进行螺母、螺柱的凸焊。这样的操作方式存在以下缺点：1、操作性欠缺，不方便：每个工件都需要工人把工件放到位之后，再进行焊接；2、缺乏安全性：焊接时凸焊机上下电极压力很大，工人误操作或疲劳时有一定的安全风险；3、容易漏焊：对于一个工件有多个螺母或螺柱的，人工操作容易漏焊；4、焊接工序多：对于一个工件有多种螺母和螺柱的，需多次运转，多次焊接，工序太多容易出错，且效率低。

目前也有一部分工厂开始使用一对一的自动化焊接，即一个工件对应一个凸焊机和一个自动送料设备，可以实现单个工件的自动化。但这种只能实现单个工件一种凸焊类型，对于单个工件多种类型，则无法实现；对于不同工件也无法实现。

所以有必要提出一种低成本、应用更灵活的自动化焊接装置。

发明内容

本发明的目的在于改善焊接装置成本高、应用场景单一的问题。

为实现上述发明目的之一，本发明采用如下技术方案：

一种自动化焊接装置，所述自动化焊接装置包括

焊接机构；

工业机器人，具有夹爪；以及

拆垛分料机构，所述拆垛分料机构包括用以堆垛工件的堆垛机构、精定位机构、用以抓取堆垛机构上的工件放置于所述精定位机构上的抓取机构；

其中，所述拆垛分料机构移动设置，需焊接所述拆垛分料机构上的工件时，所述拆垛分料机构移动至所述工业机器人作业范围内。

进一步地，所述拆垛分料机构还包括堆垛滑台机构、水平伺服模组、上下伺服模组及检测机构，工件堆垛经由所述堆垛滑台机构滑入所述抓取机构的工作范围，所述检测机构检测工件堆垛的有无，所述水平伺服模组及所述上下伺服模组控制所述抓取机构的水平及上下运动以到达工件处。

进一步地，所述抓取机构为浮动电磁铁抓取机构，所述抓取机构到达堆垛机构的工件处后，所述浮动电磁铁抓取机构通电吸住工件，移至所述精定位机构处后，所述浮动电磁铁抓取机构断电放开工件。

进一步地，所述拆垛分料机构还包括旋转机构，所述抓取机构到达堆垛机构的工件处后，若工件未水平堆垛，则所述旋转机构将所述工件旋转为水平方向。

进一步地，所述检测机构为光电传感器。

进一步地，所述堆垛机构为两个，其中的一个堆垛机构上的工件被夹取焊接时，另一个堆垛机构上可进行上件动作。

进一步地，所述拆垛分料机构集成于小车，通过所述小车进行移动切换。

进一步地，所述自动化焊接装置还包括伺服顶升机构，所述堆垛机构行进至所述抓取机构的工作范围，所述伺服顶升机构伸至所述堆垛机构的下方，所述抓取机构夹走最上方的工件后，所述伺服顶升机构带动所述堆垛机构的其他工件上升直至现最上方的工件到达被夹走工件的初始位置。

进一步地，所述精定位机构的精度要求大于所述堆垛机构的精度要求。

进一步地，所述焊接机构为双头凸焊机，所述自动化焊接装置还包括两个螺母螺钉输送机，用于给所述双头凸焊机输送螺母或螺柱。

与现有技术相比，本发明的自动化焊接装置通过拆垛分料机构的可移动地设置，不同工件之间可进行切换，同时螺母输送机也可进行相应的切换，从而保证不同工件多种类型的螺母、螺柱的凸焊，应用场景更灵活，再经由其精定位的设计，有效地提高焊接的良率及一致性。进一步地，通过多个堆垛机构的设置，可大大提高焊接的效率，不需焊接机构停机进行工件堆垛的更换。而且，自动化焊接装通过伺服顶升机构的设计，取件方便，大大提高了取件时的工作效率及成功率。

附图说明

图1是本发明自动化焊接装置的示意图；

图2是图1中的自动化焊接装置的俯视图；

图3是图1中自动化焊接装置省略挡板的示意图；

图4是图3中伺服顶升机构的示意图；

图5是图4中伺服顶升机构的其中一个顶升机构的示意图；

图6是图5于另一角度的示意图；

图7是图6移除固定板后的示意图；

图8是图3中拆垛分料机构的示意图；

图9是图8中抓取机构的部分元件的示意图；

图10是图3中工业机器人的工作示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

图1是本发明自动化焊接装置的示意图，图2是图1中的自动化焊接装置的俯视图，图3是图1中自动化焊接装置省略挡板的示意图，请一并参照图1至图3。

自动化焊接装置包括焊接机构1、螺母螺钉输送机2、工业机器人3、伺服顶升机构4、固定底座5、拆垛分料机构6、下料滑道7、料箱8、挡板9。

焊接机构1例如为双头凸焊机，而螺母螺钉输送机2的个数需要为两个，其用于给双头凸焊机输送螺母或螺柱，可以是两种类型的螺柱或螺母，也可以一个是输送螺母，另一个输送螺柱，端视焊接需求而定。工业机器人3的夹爪31为气动夹爪，设置于六轴上，用来抓取工件并进行焊接。

拆垛分料机构6具有堆垛机构61、堆垛滑台机构62、水平伺服模组63、上下伺服模组64、旋转机构65、抓取机构66、检测机构67及精定位机构68，工件堆垛于堆垛机构61上，抓取机构66抓取工件放置于精定位机构68上后，工业机器人3的夹爪31(如图10所示)夹取工件至焊接机构1进行焊接。其中，拆垛分料机构6可移动设置，例如，拆垛分料机构6集成于小车(如料车的方式)，可通过小车进行移动切换，若需焊接拆垛分料机构上的工件，拆垛分料机构移动至工业机器人3作业范围内，若需转换工件，则移除所拆垛分料机构6。

如此，通过拆垛分料机构6可移动地设置，不同工件之间可进行切换，同时螺母输送机也可进行相应的切换，从而保证不同工件多种类型的螺母、螺柱的凸焊，应用场景更灵活。

拆垛分料机构6可通过固定底座5快速地与自动化焊接装置的其他机构固定连接，例如，固定底座5与伺服顶升机构4或者工业机器人3固定连接，拆垛分料机构6移动到位后，经由固定底座5上的固定结构(例如固定把手等结构)固定，从而实现拆垛分料机构6与自动化焊接装置的其他机构位置相对固定的效果。

下面具体描述拆垛分料机构6的工作原理。

如图8所示，工件堆垛经由堆垛滑台机构62滑入抓取机构66的工作范围，检测机构67检测工件堆垛的有无，检测机构67例如为光电传感器。水平伺服模组63及上下伺服模组64控制抓取机构66的水平及上下运动以到达工件处。抓取机构66例如为浮动电磁铁抓取机构，抓取机构66到达堆垛机构61的工件处后，浮动电磁铁抓取机构通电吸住工件，移至精定位机构68处后，浮动电磁铁抓取机构断电放开工件。而抓取机构66到达堆垛机构61的工件处后，若工件未水平堆垛，则旋转机构65将所述工件旋转为水平方向。

其中，堆垛机构61为两个，其中的一个堆垛机构上的工件被夹取焊接动作时，另一个堆垛机构上可进行上件动作。如图8所示，当工人在左侧堆垛机构上件时，右侧堆垛机构可同时进行焊接，左侧堆垛机构上完件之后，经滑台滑入。而右侧堆垛机构上工件焊接完成后，可再直接焊接左侧的工件，右侧堆垛机构经滑台退出，再人工进行上件。如此反复，可大大提高焊接的效率，不需焊接机构1停机进行工件堆垛的更换。

于本实施例中，精定位机构68的精度要求大于堆垛机构61的精度要求。

这样设计的原因在于：对于整体的机构，设计的时候需要考虑的是，前面的机构要尽量有一定的浮动量，以方便拆垛。但是，在精定位上要能够对工件进行精确定位。精定位这一动作之前的其他机构，目的是为了拆垛，而且工件堆垛本身就是不精确的，所以设计的机构也是要有一定的浮动量，一方面是精度不需要，另一方面是一定的浮动量可以抵消工件本身位置的活动量，更容易取件。而在精定位上，以及焊接的时候，则需要精确定位，目的是为了保证焊接的精度。

所以精定位机构68需要较高的精度要求，精定位之后，可以很好地排除人工堆垛的差异化，更有利于后续焊接的良率及一致性，而堆垛机构61并不需要过高的精度要求，仅要求可被抓取机构66抓取即可，其后续可通过精定位机构68的精定位来调整。

为提高抓取机构66的工作效率及成功率，如图3～图7所示，自动化焊接装置还设置了伺服顶升机构4。所述私服顶升机构4包括顶升机构41和驱动机构42；所述顶升机构41包括上下延伸的滑轨411、沿滑轨411移动的顶叉412。所述驱动机构42包括驱动电机421、由所述驱动电机421驱动的主动轮422、与所述主动轮422间隔设置的从动轮423、传动连接所述从动轮423和所述主动轮422的同步带424、由所述从动轮423带动转动的丝杠425、在所述丝杠425绕中轴线转动时上下滑移的滑移结构426，所述滑移结构、所述丝杠424上设有相互配合的螺纹结构(未图示)，所述顶叉412与所述滑移结构425相固定。

其中，所述驱动电极421通过减速机带动主动轮422转动，所述主动轮422带动所述从动轮423转动，所述从动轮423带动丝杠425转动，丝杠425的转动转化为滑移结构426的上下运动，进而带动顶叉412上下运动。

堆垛机构61行进至抓取机构66的工作范围，伺服顶升机构4伸至堆垛机构61的下方，如图5中所述的顶升机构41的顶叉412伸到堆垛机构61的下方，抓取机构66夹走最上方的工件后，驱动机构42驱动顶叉412沿滑轨411上升，伺服顶升机构4带动堆垛机构61的其他工件上升直至现最上方的工件到达被夹走工件的初始位置。即当上面的工件被取走一个之后，伺服顶升机构4向上移动一个上下两个工件之间的距离，以保证最上面的工件的位置不变，以方便取件。

整个自动化焊接装置的工作过程如下：

工人在挡板9的外面批量上件，上完一批料之后，堆垛机构61经堆垛滑台机构62气动滑入。检测机构67(光电传感器)检测到有工件后，水平伺服模组63移动到堆垛上方，上下伺服模组64下移动，到位之后，抓取机构66通电，吸住工件，然后上下伺服模组64向上移动。而对于工件已经水平堆垛的，旋转机构65不动作，但对于工件堆垛为倾斜的状况，旋转机构65转动，把工件旋转为水平方向。然后水平伺服模组63把工件移动到精定位机构68的上方，上下伺服模组64向下移动，放置工件到精定位机构68上，到位后6-6抓取机构66断电，然后上下伺服模组64上升，水平伺服模组63移动到零位。当堆垛机构61最上面的工件取走之后，伺服顶升机构4上升，把下面的工件向上移动到原来工件的位置。待工件到位之后，水平伺服模组63及上下伺服模组64再次控制抓取机构66过来取件。如此往复循环。

于检测机构67检测到精定位机构68上存在工件后，工业机器人3带着夹爪31过来抓件，并放到焊接装置1(例如为双头凸焊机)上进行凸焊，焊接完成后放入滑料台7滑入料箱8。

综上所述，本发明的自动化焊接装置通过拆垛分料机构的可移动地设置，不同工件之间可进行切换，同时螺母输送机也可进行相应的切换，从而保证不同工件多种类型的螺母、螺柱的凸焊，应用场景更灵活，再经由其精定位的设计，有效地提高焊接的良率及一致性。进一步地，通过多个堆垛机构的设置，可大大提高焊接的效率，不需焊接机构停机进行工件堆垛的更换。而且，自动化焊接装通过伺服顶升机构的设计，取件方便，大大提高了取件时的工作效率及成功率。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化焊接装置，其特征在于，所述自动化焊接装置包括

焊接机构；

工业机器人，具有夹爪；以及

拆垛分料机构，所述拆垛分料机构包括用以堆垛工件的堆垛机构、精定位机构、用以抓取堆垛机构上的工件放置于所述精定位机构上的抓取机构；

其中，所述拆垛分料机构移动设置，需焊接所述拆垛分料机构上的工件时，所述拆垛分料机构移动至所述工业机器人作业范围内。

2.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述拆垛分料机构还包括堆垛滑台机构、水平伺服模组、上下伺服模组及检测机构，工件堆垛经由所述堆垛滑台机构滑入所述抓取机构的工作范围，所述检测机构检测工件堆垛的有无，所述水平伺服模组及所述上下伺服模组控制所述抓取机构的水平及上下运动以到达工件处。

3.根据权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述抓取机构为浮动电磁铁抓取机构，所述抓取机构到达堆垛机构的工件处后，所述浮动电磁铁抓取机构通电吸住工件，移至所述精定位机构处后，所述浮动电磁铁抓取机构断电放开工件。

4.根据权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述拆垛分料机构还包括旋转机构，所述抓取机构到达堆垛机构的工件处后，若工件未水平堆垛，则所述旋转机构将所述工件旋转为水平方向。

5.根据权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述检测机构为光电传感器。

6.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述堆垛机构为两个，其中的一个堆垛机构上的工件被夹取焊接时，另一个堆垛机构上可进行上件动作。

7.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述拆垛分料机构集成于小车，通过所述小车进行移动切换。

8.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述自动化焊接装置还包括伺服顶升机构，所述堆垛机构行进至所述抓取机构的工作范围，所述伺服顶升机构伸至所述堆垛机构的下方，所述抓取机构夹走最上方的工件后，所述伺服顶升机构带动所述堆垛机构的其他工件上升直至现最上方的工件到达被夹走工件的初始位置。

9.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述精定位机构的精度要求大于所述堆垛机构的精度要求。

10.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述焊接机构为双头凸焊机，所述自动化焊接装置还包括两个螺母螺钉输送机，用于给所述双头凸焊机输送螺母或螺柱。

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