CN116329870A - 一种焊接变位机、电力柜视觉引导焊接工作站及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焊接变位机、电力柜视觉引导焊接工作站及焊接方法，所述焊接变位机包括底座、头架立柱、匚型旋转框架、尾架立柱，所述旋转框架一端滑动连接有底框工装，所述旋转框架另一端固定连接有顶框工装，所述旋转框架、所述底框工装、所述顶框工装构成匚型安装位置；所述头架立柱和所述尾架立柱固定连接在所述底座上，所述底框工装和所述顶框工装上分别设有翻转机构，所述底座上设有下料机构。所述焊接变位机通过电柜平台控制，所述电柜平台同时控制焊接机器人、焊枪系统、激光引导系统。本申请所述的电力柜视觉引导焊接工作站能够保证连续稳定焊接同时保证焊接质量。

Description

一种焊接变位机、电力柜视觉引导焊接工作站及焊接方法

技术领域

本申请涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种焊接变位机、电力柜视觉引导焊接工作站及焊接方法。

背景技术

目前，电力柜焊接行业中大部分的焊接工作均需要人工来完成，而散乱的工序还增加了多道工序之间的人工搬运流转。大量地采用人工固然灵活性更强，但是连续工作会极大影响工人对焊接质量的把握，使焊缝成形效果变差，随着对一道工序中的瑕疵修补，最终影响的不仅仅是焊接质量，还有整体产能。

借用视觉引导自动焊接技术，能够实现对电力柜的自动焊接，从而解决电力柜焊接过程中多工序流转费时繁琐、焊接质量难把控的问题。

为了实现对电力柜的自动焊接，需要开发适用于电力柜的焊接变位机。

发明内容

为了解决电力柜原本制造过程中的多工序流转费时繁琐、人工占比过大、焊接质量难把控、产能不稳定的问题；本申请提供了一种焊接变位机，能够对电力柜的散片组件进行固定，并能辅助实现视觉引导自动焊接，具体采用的技术方案如下：

一种焊接变位机，包括底座、头架立柱、匚型旋转框架、尾架立柱，所述旋转框架一端滑动连接有底框工装，所述旋转框架另一端固定连接有顶框工装，所述底框工装、所述顶框工装分别用于对电力柜的底部和顶部夹紧，并能对远离所述旋转框架的一侧夹紧，所述旋转框架、所述底框工装、所述顶框工装构成匚型安装位置；所述头架立柱和所述尾架立柱固定连接在所述底座上，所述头架立柱和所述尾架立柱带动所述旋转框架旋转；所述底框工装和所述顶框工装上分别设有翻转机构，所述翻转机构用于夹紧所述电力柜的前侧；所述底座上设有下料机构。

优选的，所述头架立柱内设有伺服电机，所述伺服电机通过联轴器连接行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器通过回转支承连接所述旋转框架，所述尾架立柱上设有带座轴承，所述带座轴承连接所述旋转框架的另一端。

优选的，所述翻转机构包括支撑座，翻转气缸、翻转架、夹紧气缸；所述翻转气缸固定在所述支撑座一侧，所述翻转气缸的活塞杆与所述翻转架第一端铰接，所述支撑座与所述翻转架第二端铰接，所述翻转架第一端与所述翻转架第二端位于同侧，所述翻转架另一侧设有夹紧气缸，所述夹紧气缸位于远离所述旋转框架一端，所述翻转架与所述支撑座通过连杆转轴连接，所述支撑座分别固定连接在所述底框工装、所述顶框工装上。

优选的，当所述翻转气缸的活塞杆伸出时，所述翻转架和所述夹紧气缸绕所述连杆转轴翻转放下；当所述翻转气缸的活塞杆缩回时，所述翻转架和所述夹紧气缸绕所述连杆转轴翻转打开。

优选的，所述下料机构包括下料气缸和下料横杆；所述下料气缸与所述下料横杆下端中间铰接，所述下料横杆下端两侧与所述底座连接；所述下料横杆上设有保护垫。

优选的，所述底框工装、所述顶框工装通过若干转角夹紧气缸对所述电力柜远离所述旋转框架的一侧夹紧。

本申请还提供了一种电力柜视觉引导焊接工作站，通过所述焊接变位机与焊接机器人的配合，能够实现不停机焊接；包括至少一个本申请所述的焊接变位机，还包括至少一个焊接机器人，激光引导系统、电柜平台；

所述焊接机器人包括焊枪系统和六轴机械臂，所述焊枪系统包括电焊机、清枪器，以及固定在所述六轴机械臂末端的焊枪，所述电焊机为所述焊枪供电供气；

所述激光引导系统包括工业智能相机和激光发射器，所述激光引导系统固定在所述焊枪一侧；

所述电柜平台集成了所述焊接工作站的控制系统，包括对所述焊接机器人、所述焊枪系统、所述激光引导系统、所述变位机的控制。

优选的，所述焊接变位机、所述焊接机器人的数量为2个。

本申请还提供了一种电力柜视觉引导焊接方法，包括以下步骤：

S1装夹过程：电力柜各散片组件拼装好后推入焊接变位机，移动底框工装压紧装配好的电力柜顶部与底部，保证电力柜长度方向尺寸，随后翻转机构中翻转气缸的活塞杆伸出，用于夹紧远离所述旋转框架一侧的电力柜，同时所述底框工装和所述顶框工装上的若干转角夹紧气缸夹紧远离旋转框架一侧的电力柜；电力柜上的小翅板通过磁铁吸附固定到小翅板相应尺寸位置；

S2旋转过程：头架立柱通过伺服电机驱动行星齿轮减速器，行星齿轮减速器末端连接小齿轮将动力传送至回转支承，通过回转支承带动旋转框架旋转，同时带动装夹完成的电力柜旋转至适合焊接机器人焊接的角度；

S3焊接过程：焊接变位机将角度调节完成信号输入至电柜平台，电柜平台向焊接机器人输入焊接信号，激光发射器照射在焊缝处，形成断点，工业智能相机识别断点坐标，拟合出焊缝轨迹并将数据输送至电柜平台，电柜平台根据拟合出的焊缝位置，向焊接机器人发送焊接指令，焊接机器人根据指令进行焊接，焊接完成后，工业智能相机向电柜平台输入焊接完成信号，电柜平台向焊接机器人输入停止焊接信号，工业智能相机检测到焊接机器人停止焊接后向焊接机器人输入复位信号；

S4循环过程：多次循环S2和S3，直至电力柜全部焊接完成；

S5下料过程：工装上所有气缸换向松开，底框工装退回，通过焊接变位机底座上的下料气缸带动下料横杆抬起，将电力柜顶出。

本申请的有益效果：

1)夹紧翻转机构，能够实现对电力柜的夹紧，辅助所述旋转框架对所述电力柜的旋转；

2)在焊接状态时，下料横杆躺平对电力柜无干涉；当完成焊接时，所述下料横杆翻起，将电力柜顶出，以便下料；

3)通过所述顶框工装、所述底框工装夹紧，通过所述旋转框架带动电力柜旋转，以配合焊接机器人焊接；

4)通过2个焊接变位机的轮流装夹，保证连续稳定焊接；

5)节省工序：各个散片组件可直接运送到工作站附近，等待上料时进行电力柜框架组装，散件拼接后无需工人先点焊再焊接，节省了大量焊接时间；

6)人工占比小：不仅节省工序，从各散片组件到电力柜框架焊接全程只需在上料拼装和下料时进行人工操作，焊接过程无需人工参与，更是大大降低了人工在产品制造过程中的占比。

附图说明

图1是本申请所述的电力柜视觉引导焊接工作站的结构示意图一；

图2是本申请所述的焊接变位机的结构示意图；

图3是本申请所述的焊接变位机(不含底框工装、翻转机构、顶框工装和匚型旋转框架)的结构示意图一；

图4是本申请所述的焊接变位机(不含底框工装、翻转机构、顶框工装和匚型旋转框架)的结构示意图二；

图5是本申请所述的顶框工装结构示意图；

图6是本申请所述的翻转机构的结构示意图；

图7是本申请所述的翻转机构中气缸伸出时的结构示意图；

图8是是本申请所述的翻转机构中气缸缩回时的结构示意图；

图9是本申请所述的下料机构的结构示意图；

图10是本申请所述的电力柜视觉引导焊接工作站的结构示意图二。

图中：1、焊接机器人，2、电柜平台，3、焊接变位机，301、头架立柱，302、底框工装，303、翻转机构，3031、翻转气缸，3032、连杆转轴，3033、翻转架，3034、夹紧气缸，3035、支撑座，304、顶框工装，305、尾架立柱，306、下料机构，3061、下料气缸，3062、下料横杆，3063、保护垫，307、底座，308、旋转框架。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本申请描述的实施例仅仅是本申请的部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获的的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

焊接变位机

结合参阅图2～图9，一种焊接变位机3，包括底座307、头架立柱301、匚型旋转框架308、尾架立柱305，所述旋转框架308一端滑动连接有底框工装302，所述旋转框架308另一端固定连接有顶框工装304，所述底框工装302、所述顶框工装304分别用于对电力柜的底部和顶部夹紧，并能对远离所述旋转框架308的一侧夹紧，所述旋转框架308、所述底框工装302、所述顶框工装304构成匚型安装位置；所述头架立柱301和所述尾架立柱305固定连接在所述底座307上，所述头架立柱301和所述尾架立柱305带动所述旋转框架308旋转；所述底框工装302和所述顶框工装304上分别设有翻转机构303，所述翻转机构303用于夹紧所述电力柜的前侧；所述底座307上设有下料机构306。

在本实施例中，所述头架立柱301内设有伺服电机，所述伺服电机通过联轴器连接行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器通过回转支承连接所述旋转框架308，所述尾架立柱305上设有带座轴承，所述带座轴承连接所述旋转框架308的另一端。

结合参阅图6～图8，所述翻转机构303包括支撑座3035，翻转气缸3031、翻转架3033、夹紧气缸3034；所述翻转气缸3031固定在所述支撑座3035一侧，所述翻转气缸3031的活塞杆与所述翻转架3033第一端铰接，所述支撑座3035与所述翻转架3033第二端铰接，所述翻转架3033第一端与所述翻转架3033第二端位于同侧，所述翻转架3033另一侧设有夹紧气缸3034，所述夹紧气缸3034位于远离所述旋转框架308一端，所述翻转架3033与所述支撑座3035通过连杆转轴3032连接，所述支撑座3035分别固定连接在所述底框工装302、所述顶框工装304上。

参阅图7，当所述翻转气缸3031的活塞杆伸出时，所述翻转架3033和所述夹紧气缸3034绕所述连杆转轴3032翻转放下；参阅图8，当所述翻转气缸3031的活塞杆缩回时，所述翻转架3033和所述夹紧气缸3034绕所述连杆转轴3032翻转打开。

结合参阅图3、图4、图9和图10，所述下料机构306包括下料气缸3061和下料横杆3062；所述下料气缸3061与所述下料横杆3062下端中间铰接连接，所述下料横杆3062下端两侧与所述底座307连接；当处在焊接状态时，所述下料气缸3061的活塞杆缩回时，所述下料横杆3062躺平(如图10所示)；当完成焊接，需要下料时，所述下料气缸3061的活塞杆伸出，所述下料横杆3062翻起，将电力柜顶出，以便下料；当需要上料时，所述下料气缸3061的活塞杆伸出，所述下料横杆3062翻起，起支撑作用，便于支撑电力柜。所述下料横杆3062上设有保护垫3063，所述保护垫3063采用弹性材质，保护产品表面不受冲击的同时也方便操作者将焊接完成的产品直接拉出；所述弹性材质包括POM垫。

参阅图5，所述底框工装302、所述顶框工装304通过若干转角夹紧气缸对所述电力柜远离所述旋转框架308的一侧夹紧，确保所述电力柜夹紧，减少焊接变形。

实施例2

电力柜视觉引导焊接工作站

结合参阅图1～图9，本实施例在实施例1的基础上，包括至少一个焊接变位机3，还包括至少一个焊接机器人1，激光引导系统、电柜平台2；

所述焊接机器人1包括焊枪系统和六轴机械臂，所述焊枪系统包括电焊机、清枪器，以及固定在所述六轴机械臂末端的焊枪，所述电焊机为所述焊枪供电供气；

所述激光引导系统包括工业智能相机和激光发射器，所述激光引导系统固定在所述焊枪一侧；

所述电柜平台2集成了所述焊接工作站的控制系统，包括对所述焊接机器人1、所述焊枪系统、所述激光引导系统、所述变位机的控制。

参阅图1，所述焊接变位机3、所述焊接机器人1的数量为2个，第一所述焊接变位机3工作时，第二所述焊接变位机3进行人工上料，两台焊接机器人1同时焊接第一所述焊接变位机3上的所述电力柜，焊接完成后，焊接机器人1焊接第二所述焊接变位机3上的所述电力柜，第一所述焊接变位机3通过下料机构306将所述电力柜顶出，随后进行人工上料，如此依次循环，可以实现焊接不中断，两台焊接变位机3轮流无缝衔接工作。

进一步的，所述焊接变位机3、所述焊接机器人1的数量包括但不限于2个，具体数量可随生产需求不断逐步增加。

进一步的，多个所述焊接变位机3、多个所述焊接机器人1可由多个电柜平台2分别单独控制，也可由单个电柜平台2集体控制。

在本实施例中，所述焊接机器人1可在焊接过程中对焊缝进行扫描、纠偏，从而确保焊缝质量。

实施例3

电力柜视觉引导焊接方法

一种电力柜视觉引导焊接方法，包括以下步骤：

S1装夹过程：所述焊接工作站在使用时需要将电力柜各散片组件拼装好后推入焊接变位机3，底框工装302沿旋转框架308导轨方向滑动并压紧装配好的电力柜顶部与底部，保证电力柜长度方向尺寸，随后翻转机构303中翻转气缸3031的活塞杆伸出，翻转架3033和夹紧气缸3034绕连杆转轴3032翻转放下，夹紧气缸3034活塞杆缩回，夹紧远离所述旋转框架一侧的电力柜，同时其余转角夹紧气缸夹紧远离旋转框架308一侧的电力柜；电力柜上的小翅板通过磁铁吸附固定连接在小翅板相应尺寸位置；通过磁铁吸附固定可以弥补不便于用转角夹紧气缸实现固定的位置；

S2旋转过程：头架立柱301通过伺服电机驱动行星齿轮减速器，行星齿轮减速器末端连接小齿轮将动力传送至回转支承，通过回转支承带动旋转框架308旋转，同时带动装夹完成的电力柜旋转至适合焊接机器人1焊接的角度；

S3焊接过程：焊接变位机3将角度调节完成信号输入至电柜平台2，电柜平台2向焊接机器人1输入焊接信号，激光发射器照射在焊缝处，形成断点，工业智能相机识别断点坐标，拟合出焊缝轨迹并将数据输送至电柜平台2，电柜平台2根据拟合出的焊缝位置，向焊接机器人1发送焊接指令；焊接机器人1根据指令进行焊接。焊接完成后，工业智能相机向电柜平台2输入焊接完成信号，电柜平台2向焊接机器人1输入停止焊接信号，工业智能相机检测到焊接机器人1停止焊接后向焊接机器人1输入复位信号；

S4循环过程：多次循环S2和S3，直至电力柜全部焊接完成；

S5下料过程：工装上所有气缸换向松开，底框工装302退回，通过焊接变位机3底座307上的下料气缸3061带动下料横杆3062翻起，将电力柜顶出。

Claims (9)

1.一种焊接变位机，其特征在于：包括底座、头架立柱、匚型旋转框架、尾架立柱，所述旋转框架一端滑动连接有底框工装，所述旋转框架另一端固定连接有顶框工装，所述底框工装、所述顶框工装分别用于对电力柜的底部和顶部夹紧，并能对远离所述旋转框架的一侧夹紧，所述旋转框架、所述底框工装、所述顶框工装构成匚型安装位置；所述头架立柱和所述尾架立柱固定连接在所述底座上，所述头架立柱和所述尾架立柱带动所述旋转框架旋转；所述底框工装和所述顶框工装上分别设有翻转机构，所述翻转机构用于夹紧所述电力柜的前侧；所述底座上设有下料机构。

2.根据权利要求1所述的焊接变位机，其特征在于：所述头架立柱内设有伺服电机，所述伺服电机通过联轴器连接行星齿轮减速器，所述行星齿轮减速器通过回转支承连接所述旋转框架，所述尾架立柱上设有带座轴承，所述带座轴承连接所述旋转框架的另一端。

3.根据权利要求1所述的焊接变位机，其特征在于：所述翻转机构包括支撑座，翻转气缸、翻转架、夹紧气缸；所述翻转气缸固定在所述支撑座一侧，所述翻转气缸的活塞杆与所述翻转架第一端铰接，所述支撑座与所述翻转架第二端铰接，所述翻转架第一端与所述翻转架第二端位于同侧，所述翻转架另一侧设有夹紧气缸，所述夹紧气缸位于远离所述旋转框架一端，所述翻转架与所述支撑座通过连杆转轴连接，所述支撑座分别固定连接在所述底框工装、所述顶框工装上。

4.根据权利要求3所述的焊接变位机，其特征在于：当所述翻转气缸的活塞杆伸出时，所述翻转架和所述夹紧气缸绕所述连杆转轴翻转放下；当所述翻转气缸的活塞杆缩回时，所述翻转架和所述夹紧气缸绕所述连杆转轴翻转打开。

5.根据权利要求1所述的焊接变位机，其特征在于：所述下料机构包括下料气缸和下料横杆；所述下料气缸与所述下料横杆下端中间铰接，所述下料横杆下端两侧与所述底座连接；所述下料横杆上设有保护垫。

6.根据权利要求1所述的焊接变位机，其特征在于：所述底框工装、所述顶框工装通过若干转角夹紧气缸对所述电力柜远离所述旋转框架的一侧夹紧。

7.一种电力柜视觉引导焊接工作站，其特征在于：包括权利要求1～6任一项所述的焊接变位机，还包括至少一个焊接机器人，激光引导系统、电柜平台；

所述焊接机器人包括焊枪系统和六轴机械臂，所述焊枪系统包括电焊机、清枪器，以及固定在所述六轴机械臂末端的焊枪，所述电焊机为所述焊枪供电供气；

所述激光引导系统包括工业智能相机和激光发射器，所述激光引导系统固定在所述焊枪一侧；

所述电柜平台集成了所述焊接工作站的控制系统，包括对所述焊接机器人、所述焊枪系统、所述激光引导系统、所述变位机的控制。

8.根据权利要求7所述的电力柜视觉引导焊接工作站，其特征在于：所述焊接变位机、所述焊接机器人的数量为2个。

9.一种电力柜视觉引导焊接方法，其特征在于：包括权利要求7所述的电力柜视觉引导焊接工作站，该方法包括以下步骤：

S1装夹过程：电力柜各散片组件拼装好后推入焊接变位机，移动所述底框工装压紧装配好的电力柜顶部与底部，保证电力柜长度方向尺寸，随后所述翻转机构中翻转气缸的活塞杆伸出，用于夹紧远离所述旋转框架一侧的电力柜，同时所述底框工装和所述顶框工装上的若干转角夹紧气缸夹紧远离所述旋转框架一侧的电力柜，电力柜上的小翅板通过磁铁吸附固定到小翅板相应尺寸位置；

S2旋转过程：所述头架立柱通过伺服电机驱动行星齿轮减速器，行星齿轮减速器末端连接小齿轮将动力传送至回转支承，通过回转支承带动旋转框架旋转，同时带动装夹完成的电力柜旋转至适合焊接机器人焊接的角度；

S3焊接过程：所述焊接变位机将角度调节完成信号输入至所述电柜平台，所述电柜平台向所述焊接机器人输入焊接信号，所述焊接机器人的激光发射器照射在焊缝处，形成断点，工业智能相机识别断点坐标，拟合出焊缝轨迹并将数据输送至所述电柜平台，所述电柜平台根据拟合出的焊缝位置，向所述焊接机器人发送焊接指令，所述焊接机器人根据指令进行焊接，焊接完成后，所述工业智能相机向所述电柜平台输入焊接完成信号，所述电柜平台向所述焊接机器人输入停止焊接信号，所述工业智能相机检测到所述焊接机器人停止焊接后向焊接机器人输入复位信号；

S4循环过程：多次循环S2和S3，直至电力柜全部焊接完成；

S5下料过程：工装上所有气缸换向松开，底框工装退回，通过所述焊接变位机底座上的下料气缸带动下料横杆翻起，将电力柜顶出。

Images