CN114473316A - 铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具及自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接领域，尤其是一种铝合金窗框焊接机器人焊接夹具及自动化焊接设备，包括底板及安装在底板上的回转装置、回转座、X向移动座、X向驱动装置、Y向移动座、Y向移动装置和夹具组件；回转装置的输出端设置沿水平方向的回转座，回转装置驱动回转座在水平方向上回转；回转座的上部设置沿水平方向的X向滑轨，X向滑轨上滑动设置两个X向移动座，两个X向移动座之间设置X向驱动装置；每个X向移动座上滑动安装两个夹具组件，四个夹具组件形成矩形且位于矩形侧边上的两个夹具组件左右对称；同一侧的两个夹具组件之间通过Y向移动座连接，两个Y向移动座之间通过Y向移动装置连接；本专利能对工件进行翻转，扩大焊机的覆盖面，提高焊接质量。

Description

铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具及自动化焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其是一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具及自动化焊接设备。

背景技术

随着社会的发展，科技的不断进步，越来越多机械设备的使用大大的提高了生产生活的效率，随着智能化的提高，越来越多的智能化机器也在不断的普及，其中在窗框的生产中，机器人智能化自动化的发展趋势大大降低了操作人员在生产的劳动强度。

例如中国发明专利(公开号：CN109955040B，公开日：20201002)公开了一种机器人智能化自动化窗框生产线，包括锯床设备，锯床设备的右侧安装有第一焊接床，第一焊接床的右侧安装有第二焊接床，第二焊接床的右侧安装有铣面设备，铣面设备的右侧安装有倒圆角机床，倒圆角机床的右侧安装有第一粗磨床，第一粗磨床的右侧安装有第二粗磨床，第二粗磨窗的右侧设置有码垛座，第一焊接床、第二焊接床和第一粗磨床的后侧均固定安装有中转台。该机器人智能化自动化窗框生产线，机器人的智能自动化的使用，降低了操作人员在窗框生产时的操作强度，使得落在横向引导槽内的碎屑被吸引收集，从而避免机座上过多杂质的积累影响窗框本体的精准定位，从而达到提高设备生产加工的精度。

现有的夹具大都不能在焊接的过程中移动和翻转，不利于焊接的全面覆盖，导致有些地方焊接质量不达标。同时对铝型材的固定方式较为繁琐，不利于铝型材的安装定位和拆卸下料。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具及自动化焊接设备，夹具能进行回转动作，扩大焊接的覆盖面，且夹紧方便、快速，定位效果好。

为本发明的目的，采用以下技术方案予以实施：

一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，包括底板及安装在底板上的回转装置、回转座、X向移动座、X向驱动装置、Y向移动座、Y向移动装置和夹具组件；回转装置固定设置在底板上，回转装置的输出端设置沿水平方向的回转座，回转装置驱动回转座在水平方向上回转；回转座的上部设置沿水平方向的X向滑轨，X向滑轨上滑动设置两个X向移动座，两个X向移动座之间设置X向驱动装置，X向驱动装置固定安装在回转座上，X向驱动装置驱动两个X向移动座相互靠近或相互远离；X向移动座上与其移动方向垂直的侧面上设置Y向滑轨，每个X向移动座的Y向滑轨上滑动安装两个夹具组件，四个夹具组件形成矩形且位于矩形侧边上的两个夹具组件左右对称；位于两个X向移动座同一侧的两个夹具组件之间通过Y向移动座连接，且Y向移动座上连接的那个侧面设置连接滑轨；两个Y向移动座之间通过Y向移动装置连接，Y向移动装置的动作方向与X向移动座垂直，Y向移动装置驱动两个Y向移动座相互靠近或相互远离；

夹具组件包括夹具底座、顶部支撑板、挡边限位板，侧面夹紧气缸、铰接座、侧面夹爪、顶部夹紧气缸和顶部夹紧块；夹具底座滑动设置在Y向滑轨上，夹具底座的顶部固定设置沿水平方向的顶部支撑板，顶部支撑板的上端面上设置一个L型的挡边限位板，挡边限位板位于所述矩形的边角上且挡边限位板的两条边与矩形上对应的两条边对应；夹具底座外侧的两个侧面均设置有一个纵向的侧面夹紧气缸，侧面夹紧气缸的上部内侧设置一个铰接座，侧面夹紧气缸的活塞杆上转动连接一个侧面夹爪，侧面夹爪的下部与铰接座铰接，侧面夹爪的夹紧端设置有U型凹槽，夹紧时，U型凹槽与挡边限位板适应，且侧面夹爪的远端压紧在铝合金窗框上；顶部支撑板的上端面上设置顶部夹紧气缸，顶部夹紧气缸朝向所述矩形的边角，顶部夹紧气缸的输出端设置顶部夹紧块，顶部夹紧块上设置有两个夹紧侧边，夹紧侧边与所述矩形的侧面平行。

作为优选，侧面夹紧气缸通过侧面夹紧气缸安装板固定安装在夹具底座的侧面上，铰接座固定安装在侧面夹紧气缸安装板上。

作为优选，侧面夹爪上设置有连接槽，侧面夹紧气缸的活塞杆上固定安装Y型接头，Y型接头的上端活动设置在连接槽内。

作为优选，X向驱动装置包括X向电机、X向丝杆、第一连接板、连接杆、第二连接板和第一转接板，X向电机的头尾两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器设置X向丝杆，且这两个X向丝杆的输出端方向相反；X向丝杆靠近X向电机的那端设置有第一连接板，第一连接板固定安装在回转座上，且两块第一连接板之间通过连接杆连接；X向丝杆另一端设置有第二连接板，第二连接板固定安装在回转座上；X向丝杆的输出端通过第一转接板连接X向移动座。

作为优选，Y向移动装置包括第一固定座、第二固定座、Y向电机、Y向丝杆和第二转接板，回转座的两个侧面分别设置有沿Y向延伸的第一固定座和第二固定座，第一固定座和第二固定座之间固定安装Y向电机，Y向电机的两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器连接Y向丝杆，且这两个Y向丝杆的输出端方向相反；Y向丝杆的两端均设置在与之对应的那侧的第一固定座或第二固定座上；Y向丝杆的输出端通过第二转接板连接与之对应的Y向移动座。

作为优选，回转装置包括回转电机、第一同步轮、第二同步轮、回转筒、回转轴和旋转台；回转电机固定设置在底板的底部，回转电机的输出端固定安装第一同步轮，第一同步轮通过同步带连接第二同步轮，第二同步轮内部固定安装回转筒，回转筒内部固定安装一根回转轴，回转轴竖向设置，并通过轴承传动安装在底板上；回转轴的顶部固定安装旋转台，旋转台的上部固定安装回转座。

作为优选，回转座的中部与回转装置的输出端连接。

一种铝合金窗框自动化焊接设备，包括机架及安装在机架上的上述的夹具和焊接机器人；焊接机器人用于对夹具上的铝合金窗框进行焊接。

作为优选，机架上设置有至少两个夹具。

作为优选，焊接机器人至少有三个自由度。

综上所述，本发明的优点是该夹具上设置有回转装置，通过回转装置控制回转座进行回转，使得在焊接的时候，能全方位的覆盖到带焊接的工件，减轻焊接机器人的压力，提高焊接质量。同时设置有四个夹具组件分别对铝型材进行固定，确保定位质量，且四个夹具组件能通过X向驱动装置和Y向移动装置进行移动，形成不同大小的矩形，扩到了加工的范围。夹具组件在固定时，通过侧面的两个侧面夹紧气缸控制侧面夹爪进行翻转，夹紧快速，且能保证夹紧质量，再通过窗框内部的顶部夹紧块压住窗框的边角，进一步提高定位效果，保证焊接质量。

附图说明

图1为焊接设备的结构示意图。

图2为铝合金窗框的结构示意图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为夹具的结构示意图。

图5为回转装置的结构示意图。

图6为夹具去除底板和回转装置后的结构示意图。

图7为X向移动座、Y向移动座和夹具组件的结构示意图。

图8为回转座、X向驱动装置和Y向移动装置的结构示意图。

图9为夹具组件的结构示意图。

图10为侧面夹爪的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种铝合金窗框自动化焊接设备，包括机架及安装在机架上的夹具和焊接机器人8。焊接机器人8用于对夹具上的铝合金窗框进行焊接。机架上设置有至少两个夹具，便于提高焊接效率。焊接机器人8至少有三个自由度，具体的，至少有左右移动、前后移动和前后翻转。多个自由度有利于提高焊接的质量。

如图2到图3所示，铝合金窗框9为矩形，其包括四根形状结构均相同的铝型材91，铝型材91的端部为45°的斜面，便于两根型材之间的连接。铝型材91的外侧设置有一条沿长度方向延伸的凹槽92，铝型材91的内侧设置有向上凸起的凸台93。

如图4到8所示，上述的夹具采用一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，包括底板及安装在底板上的回转装置1、回转座2、X向移动座3、X向驱动装置4、Y向移动座5、Y向移动装置6和夹具组件7。回转装置1固定设置在底板上，回转装置1的输出端设置沿水平方向的回转座2，回转装置1驱动回转座2在水平方向上回转。回转座2的上部设置沿水平方向的X向滑轨21，X向滑轨21上滑动设置两个X向移动座3，两个X向移动座3之间设置X向驱动装置4，X向驱动装置4固定安装在回转座2上，X向驱动装置4驱动两个X向移动座3相互靠近或相互远离。X向移动座3上与其移动方向垂直的侧面上设置Y向滑轨31，每个X向移动座3的Y向滑轨31上滑动安装两个夹具组件7，四个夹具组件7形成矩形且位于矩形侧边上的两个夹具组件7左右对称。位于两个X向移动座3同一侧的两个夹具组件7之间通过Y向移动座5连接，且Y向移动座5上连接的那个侧面设置连接滑轨51。两个Y向移动座5之间通过Y向移动装置6连接，Y向移动装置6的动作方向与X向移动座3垂直，Y向移动装置6驱动两个Y向移动座5相互靠近或相互远离。

如图5所示，回转装置1包括回转电机11、第一同步轮12、第二同步轮13、回转筒14、回转轴15和旋转台16。回转电机11固定设置在底板的底部，回转电机11的输出端固定安装第一同步轮12，第一同步轮12通过同步带连接第二同步轮13，第二同步轮13内部固定安装回转筒14，回转筒14内部固定安装一根回转轴15，回转轴15竖向设置，并通过轴承传动安装在底板上。回转轴15的顶部固定安装旋转台16，旋转台16的上部固定安装回转座2。回转座2的中部与回转装置1的输出端连接。

如图8所示，X向驱动装置4包括X向电机41、X向丝杆42、第一连接板43、连接杆44、第二连接板45和第一转接板46，X向电机41的头尾两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器设置X向丝杆42，且这两个X向丝杆42的输出端方向相反。X向丝杆42靠近X向电机41的那端设置有第一连接板43，第一连接板43固定安装在回转座2上，且两块第一连接板43之间通过连接杆44连接。X向丝杆42另一端设置有第二连接板45，第二连接板45固定安装在回转座2上。X向丝杆42的输出端通过第一转接板46连接X向移动座3。

如图8所示，Y向移动装置6包括第一固定座61、第二固定座62、Y向电机63、Y向丝杆64和第二转接板65，回转座2的两个侧面分别设置有沿Y向延伸的第一固定座61和第二固定座62，第一固定座61和第二固定座62之间固定安装Y向电机63，Y向电机63的两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器连接Y向丝杆64，且这两个Y向丝杆64的输出端方向相反。Y向丝杆64的两端均设置在与之对应的那侧的第一固定座61或第二固定座62上。Y向丝杆64的输出端通过第二转接板65连接与之对应的Y向移动座5。

如图9和图10所示，夹具组件7包括夹具底座71、顶部支撑板72、挡边限位板73，侧面夹紧气缸74、铰接座75、侧面夹爪76、顶部夹紧气缸77和顶部夹紧块78。夹具底座71滑动设置在Y向滑轨31上，夹具底座71的顶部固定设置沿水平方向的顶部支撑板72，顶部支撑板72的上端面上设置一个L型的挡边限位板73，挡边限位板73位于所述矩形的边角上且挡边限位板73的两条边与矩形上对应的两条边对应。夹具底座71外侧的两个侧面均设置有一个纵向的侧面夹紧气缸74，侧面夹紧气缸74的上部内侧设置一个铰接座75，具体的，侧面夹紧气缸74通过侧面夹紧气缸安装板741固定安装在夹具底座71的侧面上，铰接座75固定安装在侧面夹紧气缸安装板741上。侧面夹紧气缸74的活塞杆上转动连接一个侧面夹爪76，侧面夹爪76的下部与铰接座75铰接，侧面夹爪76的夹紧端设置有U型凹槽761，夹紧时，U型凹槽761与挡边限位板73适应，且侧面夹爪76的远端压紧在铝合金窗框上。侧面夹爪76上设置有连接槽762，侧面夹紧气缸74的活塞杆上固定安装Y型接头742，Y型接头742的上端活动设置在连接槽762内。顶部支撑板72的上端面上设置顶部夹紧气缸77，顶部夹紧气缸77朝向所述矩形的边角，顶部夹紧气缸77的输出端设置顶部夹紧块78，顶部夹紧块78上设置有两个夹紧侧边781，夹紧侧边781与所述矩形的侧面平行。

上述夹具在使用时，通过X向驱动装置4和Y向移动装置6分别调整X向移动座3和Y向移动座5的位置，使四个夹具组件7的组成的矩形略微大于铝合金窗框，然后将四根铝型材91放到夹具组件7上，在放置时，先将两个待焊接的铝型材91的端部放到顶部支撑板72上，并将铝型材91的外侧边贴紧挡边限位板73，使得两个铝型材91相互垂直，然后两个侧面夹紧气缸74同时动作，驱动侧面夹爪76围绕铰接座75旋转，使得侧面夹爪76的夹紧端压在铝型材91的凹槽92内，初步固定铝型材91，然后顶部夹紧气缸77驱动顶部夹紧块78朝两个铝型材91的夹角处移动，直到两个夹紧侧边781分别与对应的那个铝型材91的内侧接触。必要时，回转装置1驱动回转座2进行回转，便于铝型材91的固定。

夹具解决了现有的夹具大都不能在焊接的过程中移动和翻转，不利于焊接的全面覆盖，导致有些地方焊接质量不达标。同时对铝型材的固定方式较为繁琐，不利于铝型材的安装定位和拆卸下料。的问题。该夹具上设置有回转装置，通过回转装置控制回转座2进行回转，使得在焊接的时候，能全方位的覆盖到带焊接的工件，减轻焊接机器人的压力，提高焊接质量。同时设置有四个夹具组件7分别对铝型材进行固定，确保定位质量，且四个夹具组件7能通过X向驱动装置4和Y向移动装置6进行移动，形成不同大小的矩形，扩到了加工的范围。夹具组件7在固定时，通过侧面的两个侧面夹紧气缸74控制侧面夹爪76进行翻转，夹紧快速，且能保证夹紧质量，再通过窗框内部的顶部夹紧块78压住窗框的边角，进一步提高定位效果，保证焊接质量。

焊接设备在使用时，焊接机器人8对铝型材91的端部进行焊接，回转装置1驱动回转座2进行回转，便于铝型材91的焊接。上述焊接设备有利于提高焊接效率，保证焊接质量。

Claims (10)

1.一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，包括底板及安装在底板上的回转装置(1)、回转座(2)、X向移动座(3)、X向驱动装置(4)、Y向移动座(5)、Y向移动装置(6)和夹具组件(7)；回转装置(1)固定设置在底板上，回转装置(1)的输出端设置沿水平方向的回转座(2)，回转装置(1)驱动回转座(2)在水平方向上回转；回转座(2)的上部设置沿水平方向的X向滑轨(21)，X向滑轨(21)上滑动设置两个X向移动座(3)，两个X向移动座(3)之间设置X向驱动装置(4)，X向驱动装置(4)固定安装在回转座(2)上，X向驱动装置(4)驱动两个X向移动座(3)相互靠近或相互远离；X向移动座(3)上与其移动方向垂直的侧面上设置Y向滑轨(31)，每个X向移动座(3)的Y向滑轨(31)上滑动安装两个夹具组件(7)，四个夹具组件(7)形成矩形且位于矩形侧边上的两个夹具组件(7)左右对称；位于两个X向移动座(3)同一侧的两个夹具组件(7)之间通过Y向移动座(5)连接，且Y向移动座(5)上连接的那个侧面设置连接滑轨(51)；两个Y向移动座(5)之间通过Y向移动装置(6)连接，Y向移动装置(6)的动作方向与X向移动座(3)垂直，Y向移动装置(6)驱动两个Y向移动座(5)相互靠近或相互远离；

夹具组件(7)包括夹具底座(71)、顶部支撑板(72)、挡边限位板(73)，侧面夹紧气缸(74)、铰接座(75)、侧面夹爪(76)、顶部夹紧气缸(77)和顶部夹紧块(78)；夹具底座(71)滑动设置在Y向滑轨(31)上，夹具底座(71)的顶部固定设置沿水平方向的顶部支撑板(72)，顶部支撑板(72)的上端面上设置一个L型的挡边限位板(73)，挡边限位板(73)位于所述矩形的边角上且挡边限位板(73)的两条边与矩形上对应的两条边对应；夹具底座(71)外侧的两个侧面均设置有一个纵向的侧面夹紧气缸(74)，侧面夹紧气缸(74)的上部内侧设置一个铰接座(75)，侧面夹紧气缸(74)的活塞杆上转动连接一个侧面夹爪(76)，侧面夹爪(76)的下部与铰接座(75)铰接，侧面夹爪(76)的夹紧端设置有U型凹槽(761)，夹紧时，U型凹槽(761)与挡边限位板(73)适应，且侧面夹爪(76)的远端压紧在铝合金窗框上；顶部支撑板(72)的上端面上设置顶部夹紧气缸(77)，顶部夹紧气缸(77)朝向所述矩形的边角，顶部夹紧气缸(77)的输出端设置顶部夹紧块(78)，顶部夹紧块(78)上设置有两个夹紧侧边(781)，夹紧侧边(781)与所述矩形的侧面平行。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，侧面夹紧气缸(74)通过侧面夹紧气缸安装板(741)固定安装在夹具底座(71)的侧面上，铰接座(75)固定安装在侧面夹紧气缸安装板(741)上。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，侧面夹爪(76)上设置有连接槽(762)，侧面夹紧气缸(74)的活塞杆上固定安装Y型接头(742)，Y型接头(742)的上端活动设置在连接槽(762)内。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，X向驱动装置(4)包括X向电机(41)、X向丝杆(42)、第一连接板(43)、连接杆(44)、第二连接板(45)和第一转接板(46)，X向电机(41)的头尾两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器设置X向丝杆(42)，且这两个X向丝杆(42)的输出端方向相反；X向丝杆(42)靠近X向电机(41)的那端设置有第一连接板(43)，第一连接板(43)固定安装在回转座(2)上，且两块第一连接板(43)之间通过连接杆(44)连接；X向丝杆(42)另一端设置有第二连接板(45)，第二连接板(45)固定安装在回转座(2)上；X向丝杆(42)的输出端通过第一转接板(46)连接X向移动座(3)。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，Y向移动装置(6)包括第一固定座(61)、第二固定座(62)、Y向电机(63)、Y向丝杆(64)和第二转接板(65)，回转座(2)的两个侧面分别设置有沿Y向延伸的第一固定座(61)和第二固定座(62)，第一固定座(61)和第二固定座(62)之间固定安装Y向电机(63)，Y向电机(63)的两端均设置电机轴，每根电机轴上均通过联轴器连接Y向丝杆(64)，且这两个Y向丝杆(64)的输出端方向相反；Y向丝杆(64)的两端均设置在与之对应的那侧的第一固定座(61)或第二固定座(62)上；Y向丝杆(64)的输出端通过第二转接板(65)连接与之对应的Y向移动座(5)。

6.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，回转装置(1)包括回转电机(11)、第一同步轮(12)、第二同步轮(13)、回转筒(14)、回转轴(15)和旋转台(16)；回转电机(11)固定设置在底板的底部，回转电机(11)的输出端固定安装第一同步轮(12)，第一同步轮(12)通过同步带连接第二同步轮(13)，第二同步轮(13)内部固定安装回转筒(14)，回转筒(14)内部固定安装一根回转轴(15)，回转轴(15)竖向设置，并通过轴承传动安装在底板上；回转轴(15)的顶部固定安装旋转台(16)，旋转台(16)的上部固定安装回转座(2)。

7.根据权利要求1所述的一种铝合金窗框焊接机器人的焊接夹具，其特征在于，回转座(2)的中部与回转装置(1)的输出端连接。

8.一种铝合金窗框自动化焊接设备，其特征在于，包括机架及安装在机架上的如权利要求1所述的夹具和焊接机器人(8)；焊接机器人(8)用于对夹具上的铝合金窗框进行焊接。

9.根据权利要求8所述的一种铝合金窗框自动化焊接设备，其特征在于，机架上设置有至少两个夹具。

10.根据权利要求8所述的一种铝合金窗框自动化焊接设备，其特征在于，焊接机器人(8)至少有三个自由度。

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