CN115351402B - 一种可柔性化切换生产的弧焊工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备技术领域，项目多且产量不高，生产需要随时切换时，传统的焊接工作站模式便无法与之相适应，具体是涉及一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，包括有焊接房，焊接房的内部设置有焊接机器人，以及的第一变位机，工件通过横梁夹进行固定，第一变位机上设有定位夹具，还有角度控制机构；以及用以输送横梁夹至第一变位机上料端的第二变位机，还有用以输送横梁夹至第二变位机上料端的循环式送料机构，第二变位机上设有取料机构和用以控制横梁夹水平角度的水平控制机构，通过本申请的设置有效的缩短了替换横梁切换的时间，还可以快速实现几款横梁同时切换生产，提高了设备及夹具的利用率，可根据生产要求随时切换任意一款产品进行生产。

Description

一种可柔性化切换生产的弧焊工作站

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，具体是涉及一种可柔性化切换生产的弧焊工作站。

背景技术

在目前工业自动化的环境下，对于工件进行焊接的过程多是通过焊接机器人来今天来进行加工的，焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人通过最后一个轴的机械接口装接焊钳或焊(割)枪，使之能进行焊接，切割或热喷涂。为了便于对机器人焊接工作的集成管理，往往以焊接机器人为中心构建焊接工作站；

而工作站通常采用双机器人加三轴变位机进行焊接生产，三轴变位机可装载两副焊接夹具，生产时机器人内侧正常焊接，工作站外侧正常装夹零件。可有效的使机器人焊接效率最大化；双机器人焊接可提高生产效率和控制质量。在实际生产过程中会遇到产品种类多，切换生产频繁等问题。采用双机回转工作站，焊接夹具与变位机采用标准结构，可随时切换，提高工作效率。

但是当项目多且产量不高，生产需要随时切换时，传统的焊接工作站模式便无法与之相适应，做到效率最大化，针对以上问题需要提出一种可柔性化切换生产的弧焊工作站来进行解决。

发明内容

为解决上述技术问题。

本申请提供了一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，包括有焊接房，焊接房的内部设置有至少一个焊接机器人，以及用以提供工件给焊接机器人加工的第一变位机，工件通过横梁夹进行固定，第一变位机上设有用以对横梁夹进行固定的定位夹具，还有用以对横梁夹进行焊接角度调节的角度控制机构；以及用以输送横梁夹至第一变位机上料端的第二变位机，还有用以输送横梁夹至第二变位机上料端的循环式送料机构，第二变位机上设有取料机构和用以控制横梁夹水平角度的水平控制机构。

优选的，第一变位机还包括有回转底盘，回转底盘上可转动设置有主动头座，以及用以驱动主动头座转动的第一旋转驱动器，第一旋转驱动器设置于主动头座的内部，以及从动头座，从动头座两个为一组对称设置于主动头座上，角度控制机构和定位夹具均设置于从动头座上。

优选的，角度控制机构包括有承载盘，承载盘分别设置于一组中的两个从动头座上，且承载盘与从动头座可转动连接，从动头座上设有用以限制承载盘旋转角度的绳带，从动头座上还设有用以驱动承载盘旋转的第二旋转驱动器，以及用以对承载盘进行角度校正的定位机构。

优选的，定位夹具包括有活动盘，活动盘滑动设置于从动头座上，从动头座上上设有第一直线驱动器，第一直线驱动器的输出端与活动盘传动连接，承载盘上固定设置有导向筒，活动盘上设有卡盘，卡盘与活动盘可转动连接，且卡盘与导向筒滑动连接。

优选的，第二变位机还包括有承载架，承载架设置于第一变位机和循环式送料机构之间，承载架上对称设置有两个夹臂，两个夹臂之间通过连接件进行固定连接，取料机构分别设置于夹臂的两端，水平控制机构设置于夹臂上，水平控制机构的两端分别与两个取料机构传动连接。

优选的，取料机构包括有调距组件，调距组件设置于夹臂的端部，调距组件的输出端设置有支撑盘，水平控制机构与支撑盘传动连接，支撑盘上设置有夹爪模组。

优选的，调距组件包括有支撑板，支撑板固定设置于夹臂的端部，支撑板上固定设置有限位筒，支撑板上可转动设置有丝杆，丝杆上套设有套筒，且套筒与丝杆螺纹连接，限位筒与套筒滑动连接，套筒的一端与支撑盘可转动连接，支撑板上还设有第四旋转驱动器，第四旋转驱动器的输出端与丝杆连接。

优选的，水平控制机构包括有中轴杆，中轴杆的一端与承载架固定连接，中轴杆的另一端贯穿夹臂，中轴杆上设置有第一齿轮，中轴杆通过平衡轮组与支撑盘传动连接；平衡轮组包括有第一转动杆，第一转动杆可转动设置于夹臂上，第一转动杆上设有第二齿轮和第三齿轮；以及第二转动杆，第二转动杆可转动设置于夹臂上，第二转动杆上设有第四齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，支撑盘的一侧设有滑动筒，滑动筒上套设有花键套，且花键套与滑动筒滑动连接，花键套可转动设置于夹臂的端壁，第二转动杆与花键套传动连接。

优选的，循环式送料机构包括有机架，机架上滑动设置有两个输送模块，输送模块的输送路径呈闭环状态，输送模组的工作部均设有用以支撑横梁夹端部的托架，机架上设有用以驱动两个输送模块的驱动模块，机架上设有用以控制两个输送模块之间距离的间距控制组件，机架上设有用以限制横梁夹处于托架上的导向模块。

优选的，导向模块呈条状沿输送模块的输送路径环绕设置，导向模块上开设有用以上下料的断口。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

本申请直接对循环式送料机构上横梁夹进行汽车仪表板横梁的装夹，然后通过第二变位机的转送，有效的缩短了替换横梁切换的时间，避免了传统三轴变位机在进行横梁切换时，工作人员需要立即进行跟进，如果焊接机器人焊接过程较快，而工作人员装夹速度慢就会导致焊接过程产生断档的问题，还可以快速实现几款横梁同时切换生产，提高了设备及夹具的利用率，可根据生产要求随时切换任意一款产品进行生产。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为本发明的第一变位机和第二变位机的立体结构示意图；

图5为本发明的第一变位机的俯视图；

图6为图5的A处放大图；

图7为图5的B处放大图；

图8为本发明的第二变位机的立体结构示意图；

图9为本发明的夹臂和取料机构的立体结构示意图；

图10为本发明的夹臂和取料机构的主视图；

图11为图10的C-C方向剖视图；

图12为本发明的夹臂、水平控制机构和取料机构的主视图；

图13为本发明的夹臂、水平控制机构和取料机构的俯视图；

图14为本发明的循环式送料机构的立体结构示意图；

图15为本发明的循环式送料机构的主视图；

图中标号为：

1-焊接房；11-变压器；12-电控柜；13-焊接电源；

2-焊接机器人；

3-第一变位机；31-角度控制机构；311-承载盘；312-绳带；313-第二旋转驱动器；314-定位机构；32-定位夹具；321-活动盘；322-直线驱动器；323-导向筒；324-卡盘；33-回转底盘；34-主动头座；341-第一旋转驱动器；35-从动头座；

4-第二变位机；41-取料机构；411-调距组件；4111-支撑板；4112-限位筒；4113-丝杆；4114-套筒；4115-第四旋转驱动器；412-支撑盘；4121-滑动筒；4122-花键套；413-夹爪模组；42-水平控制机构；421-中轴杆；4211-第一齿轮；422-平衡轮组；4221-第一转动杆；4222-第二齿轮；4223-第三齿轮；4224-第二转动杆；4225-第四齿轮；43-承载架；431-第三旋转驱动器；44-夹臂；45-连接件；

5-循环式送料机构；51-机架；52-输送模组；53-托架；54-驱动模块；55-间距控制组件；56-导向模块；

6-横梁夹。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1至图15所示，提供以下优选技术方案：

一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，包括有焊接房1，焊接房1的内部设有变压器11、电控柜12和焊接电源13，焊接房1的内部还设置有两个焊接机器人2，焊接机器人2上设有清枪剪丝机，以及用以提供工件给焊接机器人2加工的第一变位机3，工件通过横梁夹6进行固定，横梁夹6用于对汽车仪表板横梁进行装夹固定，由于横梁夹6为成熟的现有技术故此处不做赘述，第一变位机3上设有用以对横梁夹6进行固定的定位夹具32，还有用以对横梁夹6进行焊接角度调节的角度控制机构31；以及

用以输送横梁夹6至第一变位机3上料端的第二变位机4，还有用以输送横梁夹6至第二变位机4上料端的循环式送料机构5，第二变位机4上设有取料机构41和用以控制横梁夹6水平角度的水平控制机构42；

第一变位机3还包括有回转底盘33，回转底盘33的顶部设置有主动头座34，且主动头座34与回转底盘33可转动连接，以及用以驱动主动头座34转动的第一旋转驱动器341，第一旋转驱动器341设置于主动头座34的内部，第一旋转驱动器341的输出端与回转底盘33传动连接，以及从动头座35，从动头座35两个为一组对称设置于主动头座34上，主动头座34上安装有两组从动头座35，角度控制机构31和定位夹具32均设置于单个从动头座35上；

第二变位机4还包括有承载架43，承载架43设置于第一变位机3和循环式送料机构5之间，承载架43上对称设置有两个夹臂44，两个夹臂44之间通过连接件45进行固定连接，取料机构41分别设置于夹臂44的两端，水平控制机构42设置于夹臂44上，水平控制机构42的两端分别与两个取料机构41传动连接；

循环式送料机构5包括有机架51，机架51上滑动设置有两个输送模块，输送模块的输送路径呈闭环状态，输送模组52的工作部均设有用以支撑横梁夹6端部的托架53，机架51上设有用以驱动两个输送模块的驱动模块54，机架51上设有用以控制两个输送模块之间距离的间距控制组件55，机架51上设有用以限制横梁夹6处于托架53上的导向模块56，导向模块56呈条状沿输送模块的输送路径环绕设置，导向模块56上开设有用以上下料的断口，断口有两处，两处断口分别用于工作人员上下料和第二变位机4上下料，两处断口处均设有行程开关，通过行程开关可对横梁夹6进行具体定位。

具体的，为了解决生产需要随时切换时，传统的焊接工作站模式便无法与之相适应的技术问题，首先工作人员通过间距控制组件55对两个输送模块之间的距离进行调整，两个输送模块之间的距离需要与横梁夹6的宽度相匹配，工作人员从导向模块56的第一断口处将横梁夹6的两端分别搭在两个输送模块的托架53上，在此时将汽车仪表板横梁通过横梁夹6进行固定，驱动模块54控制两个输送模块同时开始工作，两个输送模块通过托架53带动横梁夹6移动至第二变位的上料端，通过两根夹臂44一端的取料机构41将横梁夹6的两端进行固定，与此同时两根夹臂44另一端的取料机构41将第一变位机3换料位横梁夹6固定，换料位同时具有上料位和下料位的功能，第三旋转驱动器431带动两根夹臂44同时进行角度转动，在夹臂44转动的过程中装载有未焊接横梁的横梁夹6由导向模块56的第二断口处取出，与此同时通过夹臂44的转动装载有已焊接横梁的横梁夹6也由导向模块56的第二断口处放入，为了此时横梁夹6的角度方位保持不变，在夹臂44进行翻转的过程中水平控制机构42将反向控制取料机构41进行回转，从而保证横梁夹6的角度方位保持不变，当未焊接横梁的横梁夹6被输送至第一变位机3的换料位时，横梁夹6处于第一变位机3的两个从动头座35之间，两个定位夹具32同时对横梁夹6的两端进行固定，第二变位机4的取料机构41脱离对横梁夹6的固定，第一旋转驱动器341控制主动头座34进行转动，主动头座34将载有已焊接横梁的横梁夹6与未焊接横梁的横梁夹6进行位置切换，两个焊接机器人2同时将横梁夹6上未焊接的横梁进行焊接加工，在焊接的过程中通过角度控制机构31对横梁夹6的角度进行调整。

如图5至图7所示，提供以下优选技术方案：

角度控制机构31包括有承载盘311，承载盘311分别设置于一组中的两个从动头座35上，且承载盘311与从动头座35可转动连接，一个从动头座35上设有用以限制承载盘311旋转角度的绳带312，绳带312的一端与从动头座35连接，绳带312的另一端与承载盘311连接，通过控制绳带312的长度来限制承载盘311的旋转角度，另一个从动头座35上还设有用以驱动承载盘311旋转的第二旋转驱动器313，第二旋转驱动器313的输出端与相对应的承载盘311传动连接，以及用以对承载盘311进行角度校正的定位机构314，定位机构314由红外传感器和气缸组成但不仅限于此；

定位夹具32包括有活动盘321，活动盘321滑动设置于从动头座35上，从动头座35上上设有第一直线驱动器322，第一直线驱动器322的输出端与活动盘321传动连接，承载盘311上固定设置有导向筒323，活动盘321上设有卡盘324，卡盘324与活动盘321可转动连接，且卡盘324与导向筒323滑动连接。

具体的，为了解决对横梁夹6角度如何调整以及固定不同长度横梁夹6的技术问题，一组从动头座35的两个定位夹具32通过直线驱动器322控制活动盘321进行移动，活动盘321带动卡盘324进行移动，当两个卡盘324贴近横梁夹6的两端时卡盘324将其进行夹紧，在此过程中定位机构314始终对承载盘311进行固定，以避免卡盘324固定过程中出现不稳定因素，承载盘311上开设有贯穿孔，定位机构314的红外传感器通过感应其是否与贯穿孔共轴线从而确定承载盘311的角度，确定角度后通过气缸的输出端穿过贯穿孔将承载盘311固定，当需要控制横梁夹6的角度方位时，第二旋转驱动器313带动承载盘311进行转动，承载盘311通过导向筒323带动卡盘324进行转动，两个卡盘324转动并带动横梁夹6进行中转动。

如图8至图13所示，提供以下优选技术方案：

取料机构41包括有调距组件411，调距组件411设置于夹臂44的端部，调距组件411的输出端设置有支撑盘412，水平控制机构42与支撑盘412传动连接，支撑盘412上设置有夹爪模组413，夹爪模组413包括有两个直线滑台和手指气缸组成但不仅限于此，手指气缸的输出端设置有夹头；

调距组件411包括有支撑板4111，支撑板4111固定设置于夹臂44的端部，支撑板4111上固定设置有限位筒4112，支撑板4111上可转动设置有丝杆4113，丝杆4113上套设有套筒4114，且套筒4114与丝杆4113螺纹连接，限位筒4112与套筒4114滑动连接，套筒4114的一端与支撑盘412可转动连接，支撑板4111上还设有第四旋转驱动器4115，第四旋转驱动器4115的输出端与丝杆4113连接；

水平控制机构42包括有中轴杆421，中轴杆421的一端与承载架43固定连接，中轴杆421的另一端贯穿夹臂44，中轴杆421上设置有第一齿轮4211，中轴杆421通过平衡轮组422与支撑盘412传动连接；

平衡轮组422包括有第一转动杆4221，第一转动杆4221可转动设置于夹臂44上，第一转动杆4221上设有第二齿轮4222和第三齿轮4223；以及

第二转动杆4224，第二转动杆4224可转动设置于夹臂44上，第二转动杆4224上设有第四齿轮4225，第一齿轮4211与第二齿轮4222啮合，第三齿轮4223与第四齿轮4225啮合，支撑盘412的一侧设有滑动筒4121，滑动筒4121上套设有花键套4122，且花键套4122与滑动筒4121滑动连接，花键套4122可转动设置于夹臂44的端壁，第二转动杆4224与花键套4122传动连接。

具体的，为了解决如何将横梁夹6由2循环式送料机构5上取出或放置，以及适应不同长度的横梁夹6的技术问题，通过两根夹臂44一端的取料机构41将横梁夹6的两端进行固定，取料机构41通过调距组件411中的第四旋转驱动器4115带动丝杆4113进行转动，丝杆4113带动套筒4114沿限位筒4112的轴向进行移动，并且套筒4114通过支撑盘412推动夹爪模组413进行水平位置移动，从而对两个夹爪模组413之间的距离进行控制，夹爪模组413通过其中的多个直线滑台互相配合完成了手指气缸对横梁夹6的固定，在进行变位时，第三旋转驱动器431带动两根夹臂44同时进行角度转动，为了此时横梁夹6的角度方位保持不变，在夹臂44进行翻转的过程中由于中轴杆421和第一齿轮4211位置固定，而平衡轮组422将随着夹臂44而旋转，在夹臂44旋转的过程中第二齿轮4222在围绕第一齿轮4211公转的同时由于啮合作用同时进行同向自转，第二齿轮4222带动第一转动杆4221转动，第一转动杆4221带动第三齿轮4223转动，第三齿轮4223带动第四齿轮4225进行反向转动，第四齿轮4225带动第二转动杆4224进行反向转动，，第二转动杆4224通过同步带组件带动花键套4122进行反向转动，花键套4122通过支撑盘412带动夹爪模组413进行反向转动，从而使横梁夹6在进行变位时角度方位保持不变。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，包括有焊接房（1），焊接房（1）的内部设置有至少一个焊接机器人（2），以及用以提供工件给焊接机器人（2）加工的第一变位机（3），工件通过横梁夹（6）进行固定，第一变位机（3）上设有用以对横梁夹（6）进行固定的定位夹具（32），还有用以对横梁夹（6）进行焊接角度调节的角度控制机构（31）；以及用以输送横梁夹（6）至第一变位机（3）上料端的第二变位机（4），还有用以输送横梁夹（6）至第二变位机（4）上料端的循环式送料机构（5），第二变位机（4）上设有取料机构（41）和用以控制横梁夹（6）水平角度的水平控制机构（42）；第一变位机（3）还包括有回转底盘（33），回转底盘（33）上可转动设置有主动头座（34），以及用以驱动主动头座（34）转动的第一旋转驱动器（341），第一旋转驱动器（341）设置于主动头座（34）的内部，以及从动头座（35），从动头座（35）两个为一组对称设置于主动头座（34）上，角度控制机构（31）和定位夹具（32）均设置于从动头座（35）上；第二变位机（4）还包括有承载架（43），承载架（43）设置于第一变位机（3）和循环式送料机构（5）之间，承载架（43）上对称设置有两个夹臂（44），两个夹臂（44）之间通过连接件（45）进行固定连接，取料机构（41）分别设置于夹臂（44）的两端，水平控制机构（42）设置于夹臂（44）上，水平控制机构（42）的两端分别与两个取料机构（41）传动连接；循环式送料机构（5）包括有机架（51），机架（51）上滑动设置有两个输送模块，输送模块的输送路径呈闭环状态，输送模组（52）的工作部均设有用以支撑横梁夹（6）端部的托架（53），机架（51）上设有用以驱动两个输送模块的驱动模块（54），机架（51）上设有用以控制两个输送模块之间距离的间距控制组件（55），机架（51）上设有用以限制横梁夹（6）处于托架（53）上的导向模块（56）。

2.根据权利要求1所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，角度控制机构（31）包括有承载盘（311），承载盘（311）分别设置于一组中的两个从动头座（35）上，且承载盘（311）与从动头座（35）可转动连接，从动头座（35）上设有用以限制承载盘（311）旋转角度的绳带（312），从动头座（35）上还设有用以驱动承载盘（311）旋转的第二旋转驱动器（313），以及用以对承载盘（311）进行角度校正的定位机构（314）。

3.根据权利要求2所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，定位夹具（32）包括有活动盘（321），活动盘（321）滑动设置于从动头座（35）上，从动头座（35）上设有第一直线驱动器（322），第一直线驱动器（322）的输出端与活动盘（321）传动连接，承载盘（311）上固定设置有导向筒（323），活动盘（321）上设有卡盘（324），卡盘（324）与活动盘（321）可转动连接，且卡盘（324）与导向筒（323）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，取料机构（41）包括有调距组件（411），调距组件（411）设置于夹臂（44）的端部，调距组件（411）的输出端设置有支撑盘（412），水平控制机构（42）与支撑盘（412）传动连接，支撑盘（412）上设置有夹爪模组（413）。

5.根据权利要求4所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，调距组件（411）包括有支撑板（4111），支撑板（4111）固定设置于夹臂（44）的端部，支撑板（4111）上固定设置有限位筒（4112），支撑板（4111）上可转动设置有丝杆（4113），丝杆（4113）上套设有套筒（4114），且套筒（4114）与丝杆（4113）螺纹连接，限位筒（4112）与套筒（4114）滑动连接，套筒（4114）的一端与支撑盘（412）可转动连接，支撑板（4111）上还设有第四旋转驱动器（4115），第四旋转驱动器（4115）的输出端与丝杆（4113）连接。

6.根据权利要求5所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，水平控制机构（42）包括有中轴杆（421），中轴杆（421）的一端与承载架（43）固定连接，中轴杆（421）的另一端贯穿夹臂（44），中轴杆（421）上设置有第一齿轮（4211），中轴杆（421）通过平衡轮组（422）与支撑盘（412）传动连接；平衡轮组（422）包括有第一转动杆（4221），第一转动杆（4221）可转动设置于夹臂（44）上，第一转动杆（4221）上设有第二齿轮（4222）和第三齿轮（4223）；以及第二转动杆（4224），第二转动杆（4224）可转动设置于夹臂（44）上，第二转动杆（4224）上设有第四齿轮（4225），第一齿轮（4211）与第二齿轮（4222）啮合，第三齿轮（4223）与第四齿轮（4225）啮合，支撑盘（412）的一侧设有滑动筒（4121），滑动筒（4121）上套设有花键套（4122），且花键套（4122）与滑动筒（4121）滑动连接，花键套（4122）可转动设置于夹臂（44）的端壁，第二转动杆（4224）与花键套（4122）传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种可柔性化切换生产的弧焊工作站，其特征在于，导向模块（56）呈条状沿输送模块的输送路径环绕设置，导向模块（56）上开设有用以上下料的断口。