CN116511775B - 一种电梯钣金件焊接固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯钣金件焊接固定装置，涉及电梯钣金件焊接领域，包括机械臂，还包括安装于所述机械臂末端的夹持爪组件、x轴定位装置和z轴定位装置，所述夹持爪组件用于夹持和固定焊接件，所述x轴定位装置用于对焊接件进行水平方向的定位，所述z轴定位装置用于对焊接件进行竖直方向的定位。以解决现有技术中焊接操作工序繁琐，焊接效率低的问题。

Description

一种电梯钣金件焊接固定装置

技术领域

本发明涉及电梯钣金件焊接领域，具体地，涉及一种电梯钣金件焊接固定装置。

背景技术

电梯作为常见的升降装置，广泛应用于各种大型商厦、学校、办公楼或户外景点等区域，随着电梯技术的日益成熟，用户对电梯的平稳性、舒适性要求日益增高。

电梯由许多部件组合而成，其中包括各形状的钣金件，在钣金件焊接的过程中，焊接工件和被焊接件之间的定位精度尤其重要，现有的钣金件焊接时，通常采用人工定位的方式进行焊接前的工件摆放，具体方式为，将被焊接件防止、固定在工作台上，利用尺子标记焊接件摆放的位置，然后手持焊接件放置于标记位置进行焊接固定；或者通过被焊接件的边缘，采用相应尺寸的过度工件进行定位，然后将焊接件贴合过度工件放置进行定位，最后将焊接件和被焊接件进行焊接固定。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：无论是手持焊接还是过度工件定位焊接，均未对焊接件进行有效的固定，其中，手持焊接件时容易发生晃动，过度工件定位容易出现焊接后过度工件难以取出的问题，并且，尺子标记焊接件摆放的位置，安装、取出过度工件均为焊接过程增加了大量的操作步骤，导致焊接效率降低。

发明内容

本发明提供了一种电梯钣金件焊接固定装置，以解决现有技术中焊接操作工序繁琐，焊接效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电梯钣金件焊接固定装置，包括机械臂，还包括安装于所述机械臂末端的夹持爪组件、x轴定位装置和z轴定位装置，所述夹持爪组件用于夹持和固定焊接件，所述x轴定位装置用于对焊接件进行水平方向的定位，所述z轴定位装置用于对焊接件进行竖直方向的定位。

由于现有的钣金件焊接时，需要的操作步骤繁琐，从而导致焊接效率低下，为了简化焊接工序，本发明将夹持爪组件、x轴定位装置和z轴定位装置安装于机械臂上，通过夹持爪组件夹持焊接件并移动到焊接位置，并通过x轴定位装置和z轴定位装置对焊接件的侧方和下方进行定位，确保焊接件到达预设的焊接位置，再通过焊枪将焊接件焊接在被焊接件上，达到自动抓取、自动定位、自动焊接的目的，减少手持焊接件焊接的操作步骤，提高了焊接效率。

进一步的，所述x轴定位装置和z轴定位装置均由安装于所述机械臂末端的伸缩杆、活动安装于所述伸缩杆末端的限位板、用于驱动所述限位板转动的第一驱动电机和用于检测所述伸缩杆的长度并反馈到控制中心的长度反馈装置构成。

x轴定位装置和z轴定位装置均通过伸缩杆的长度进行焊接件的定位，使用时，夹持爪组件夹持焊接件，通过机械臂移动到焊接点，x轴定位装置和/或z轴定位装置的伸缩杆伸长，第一驱动电机驱动限位板转动，使得限位板贴紧工件的侧壁或者底板，确保定位精度，然后通过长度反馈装置向控制中心反馈此时的伸缩杆的长度，控制中心则根据反馈值调整伸缩杆的长度至预设值，使得焊接件到达预设的焊接位置，装置精度高，步骤简洁，全程自动化，定位效率高，同时，现有的焊接方式采用限位工件对焊接件进行定位，此时限位工件位于被焊接件侧壁和焊接件之间，当焊接件通过焊接固定后，限位工件极有可能被卡死，无法取下，本装置采用伸缩杆进行伸缩定位，避免了卡死的情况。

进一步的，所述限位板远离所述机械臂的一侧设有接触传感器，所述接触传感器与控制中心信号连接。接触传感器使得限位板与工件的侧壁或者底板能够紧密贴合，防止定位出现误差。

进一步的，所述夹持爪组件包括安装于所述机械臂上的夹持爪和第一推杆，所述夹持爪包括两个平行设置的爪齿和用于使两个所述爪齿相对滑动的基座，所述第一推杆安装于两个所述爪齿中部的所述基座上，所述爪齿和所述第一推杆均由电机驱动。

为了满足更多形状和大小的焊接件的夹持操作，采用滑动夹持爪进行夹持，第一推杆则用于将夹持的焊接件向外推，使得焊接件贴紧被焊接件。

进一步的，所述夹持爪组件还包括安装于所述第一推杆末端一侧的第二推杆，所述第二推杆的伸缩方向朝向相邻的第一推杆。

由于电梯所用的焊接件种类多，尺寸差距大，导致夹持爪组件对不同焊接件的夹持状态不同，包括焊接件长度大于或者等于夹持爪长度、焊接件长度小于于夹持爪长度、焊接件宽度大于或者等于夹持爪爪齿的宽度、焊接件宽度小于或者等于夹持爪爪齿的宽度这几种情况；

为了使夹持爪组件夹持这些焊接件时能够便于微调、紧固，采用第一推杆和第二推杆共同作用，以减小定位误差；第一推杆不仅用于紧固焊接件，在焊接件宽度小于或者等于夹持爪爪齿的宽度时，如果焊接件发生倾斜，夹持爪无法自行调整焊接件的倾斜角度，均匀安装在基座下方的若干第一推杆则能够对焊接件的倾斜角度进行调整；第二推杆则对焊接件进行侧向调整，在焊接件长度小于于夹持爪长度时，焊接件可能完全被夹持爪包裹，导致无法横向调整焊接件的位置，因此，通过与焊接件对应的第一推杆调整焊接件的倾斜角度，与焊接件不对应的相邻的第一推杆伸长到焊接件一端，通过伸长第二推杆对焊接件进行侧向推动，使焊接件另一端贴紧被焊接件，确保焊接件的稳固性。

进一步的，两个所述爪齿内侧均设有可拆卸的橡胶垫。

由于电梯所用的焊接件不仅包括方形结构，还包括圆柱、球形或者三棱柱等结构，夹持爪对这些焊接件的夹持容易发生滑动，导致焊接出现误差，因此，在焊接圆柱、球形或者三棱柱等结构的焊接件时，为夹持爪安装上厚橡胶垫，使得圆柱、球形或者三棱柱等结构的焊接件能够陷入橡胶垫内，防止焊接件发生位移，确保焊接的精度。

进一步的，还包括均匀安装于所述夹持爪组件外侧的若干固定组件，所述固定组件包括伸缩柱和用于与焊接件连接的吸盘，所述伸缩柱一端与所述机械臂连接，另一端与所述吸盘连接。

为了解决因焊接件的自重产生的焊接件下滑导致定位出现误差的情况，可以采用增大夹持爪组件夹持力、夹持爪的夹持面的摩擦力或者增加额外的固定件固定焊接件，但是，增大夹持爪组件夹持力、增大夹持爪的夹持面的摩擦力等方式容易损伤焊接件，因此，采用若干固定组件中的吸盘对被焊接件进行吸附，并通过缩短伸缩柱产生对被焊接件的拉力，使得焊接件被夹持爪和被焊接件夹在中间，避免了焊接件松动，能够增大焊接精度，且能够一定程度上的减少焊接时，焊点产生热膨胀导致的误差。

进一步的，所述固定组件还包括气泵和与所述气泵输出端连接的软管，所述吸盘远离所述伸缩柱的一侧开设有凹槽，所述软管穿过所述吸盘与所述凹槽连通。

气泵通过软管将凹槽内的空气抽走，使得吸盘能够吸附在被焊接件上，然后收缩伸缩柱，将夹持爪组件上夹持的焊接件固定在被焊接件表面，防止焊接的时候发生错位，提高焊接精度。

进一步的，所述吸盘与所述伸缩柱之间采用转轴连接，所述伸缩柱与所述吸盘的连接点外侧设有若干限位柱，所述限位柱用于使所述凹槽始终朝向远离所述机械臂的一侧。

由于电梯钣金件加工过程中存在焊接件与被焊接件侧壁焊接的情况，此时需要夹持爪组件侧向夹持焊接件，由于重力问题，吸盘的凹槽的朝向会向下倾斜，导致吸盘无法与被焊接件的侧壁进行吸附，因此采用限位柱对吸盘进行限位，抵消吸盘因重力带来的偏转，使凹槽能够保持朝向被焊接件的侧壁的方向。

进一步的，所述伸缩柱与所述机械臂之间采用转轴连接，所述固定组件还包括用于控制所述伸缩柱摆动的第二驱动电机。

第二驱动电机控制伸缩柱的转动和固定，调整伸缩柱对焊接件的拉力方向，防止因焊接件、被焊接件或者其他工件的形状影响，无法将吸盘吸附在被焊接件上的情况出现。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

（1）本发明通过x轴定位装置和z轴定位装置对焊接件的侧方和下方进行定位，确保焊接件到达预设的焊接位置，再通过焊枪将焊接件焊接在被焊接件上，达到自动抓取、自动定位、自动焊接的目的，减少手持焊接件焊接的操作步骤，提高了焊接效率；

（2）通过x轴定位装置和z轴定位装置对焊接件的侧方和下方进行自动定位，代替了人工定位时的测量、标记和限位工件的安装和拆卸步骤，使得定位过程简洁快速，加快定位效率；

（3）x轴定位装置和z轴定位装置均采用伸缩杆，方便安装和收取，避免了现有技术中的限位工件被焊接件卡死的情况；

（4）通过第一驱动电机驱动限位板转动，使得限位板贴紧工件的侧壁或者底板，然后通过长度反馈装置向控制中心反馈此时的伸缩杆的长度，确保x轴定位装置和z轴定位装置的定位精度；

（5）通过第一推杆和第二推杆对被夹持的焊接件进行微调、紧固，减小定位误差和焊接后的误差，并且使得装置能够对多种尺寸的焊接件进行夹持固定和定位，避免了焊接件的长度和/或宽度小于夹持爪时，夹持爪不易固定和定位的问题；

（6）通过固定组件固定焊接件和被焊接件，防止焊接时发生错位和误差。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明中焊接件固定装置截面图；

图2是本发明中夹持组件结构仰视图；

图3是本发明中夹持爪夹持焊接件结构剖面图；

其中，1-机械臂， 201-夹持爪，202-第一推杆，203-基座，204-第二推杆，301-伸缩杆，302-限位板，303-接触传感器，4-z轴定位装置， 501-伸缩柱，502-吸盘，503-气泵，504-软管，505-凹槽，506-限位柱。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

本实施例提供了一种电梯钣金件焊接固定装置，如图1所示，包括机械臂1，还包括安装于所述机械臂1末端的夹持爪组件、x轴定位装置和z轴定位装置4，所述夹持爪组件用于夹持和固定焊接件，所述x轴定位装置用于对焊接件进行水平方向的定位，所述z轴定位装置4用于对焊接件进行竖直方向的定位。

其中，x轴定位装置和z轴定位装置4可根据焊接需求进行取舍更换，夹持爪组件同样能够根据夹持需求更换夹持爪201，本实施例中，x轴方向为垂直与机械臂1末端的轴线的方向，z轴方向则与机械臂1末端的轴线平行的方向。

在更为优选的实施例中，所述x轴定位装置和z轴定位装置4均由安装于所述机械臂1末端的伸缩杆301、活动安装于所述伸缩杆301末端的限位板302、用于驱动所述限位板302转动的第一驱动电机和用于检测所述伸缩杆301的长度并反馈到控制中心的长度反馈装置构成。

其中，x轴定位装置和z轴定位装置4优选固定安装于机械臂1上的同一部位，即两个伸缩杆301的轴线相交于一个基准点，此基准点作为装置对焊接件的定位点，设置于夹持爪组件侧边的中部，便于定位；限位板302与伸缩杆301末端转轴连接，且转轴的轴线垂直于伸缩杆301的轴线，限位板302能够在第一驱动电机的驱动下进行转动和固定，且转动的角度可控；长度反馈装置包括长度测量装置和信号传输装置，长度测量装置可以是安装在伸缩杆301一端的红外测距装置，也可以是设置在伸缩杆301上的长度标识和安装在长度标识上的接触传感器，伸缩杆301采用套筒式传感器，通过伸缩杆301伸缩时，套筒对长度标识的覆盖，触动接触传感器进行长度的测量。

在更为优选的实施例中，所述限位板302远离所述机械臂1的一侧设有接触传感器303，所述接触传感器303与控制中心信号连接。

其中，限位板302优选设置为可拆卸更换的结构，并根据具体情况更换不同大小、形状的限位板302，防止因被焊接件的侧壁或者底板的形状、结构等，限位板302无法正常贴合的情况；接触传感器303的触点均匀分布于限位板302远离所述机械臂1的一侧，当接触传感器303的触点均被触动时，表明限位板302与被焊接件侧壁和/或底板接触紧密，能够提供更强的支撑力，且能够减小定位误差。

在更为优选的实施例中，本装置能够对多种焊接部位的焊接件进行定位，包括焊接件与被焊接件底板或者侧壁贴合的焊接，以及焊接件一端或者两端与被焊接件侧壁焊接的悬空焊接等。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1-图3所示，所述夹持爪组件包括安装于所述机械臂1上的夹持爪201和第一推杆202，所述夹持爪201包括两个平行设置的爪齿和用于使两个所述爪齿相对滑动的基座203，所述第一推杆202安装于两个所述爪齿中部的所述基座203上，所述爪齿和所述第一推杆202均由电机驱动。

其中，爪齿和基座203的长度和宽度根据实际需求确定，可将夹持爪组件设置为可拆卸，便于更换适合的尺寸，第一推杆202的数量根据基座203的长度确定，且均匀分布于基座203上。

在更为优选的实施例中，所述夹持爪组件还包括安装于所述第一推杆202末端一侧的第二推杆204，所述第二推杆204的伸缩方向朝向相邻的第一推杆202。

其中，每一个第二推杆204的伸缩方向均相同，且最长伸缩距离大于相邻两个第二推杆204之间的距离。

在更为优选的实施例中，如图3所示，所有第一推杆202下端均设有红外传感器，用于检测第一推杆202下方是否存在焊接件，当夹持爪201夹持焊接件时，如果所有红外传感器检测到有焊接件，则执行推动焊接件的任务，进行焊接件的推动、调整倾斜度等，如果存在没有检测到焊接件的红外传感器，则表明夹持爪201夹持的焊接件长度小于夹持爪201的长度，因此焊接件可能需要侧向调整或者紧固，控制中心控制与检测到焊接件的第一推杆202相邻的那个未检测到焊接件的第一推杆202伸长至焊接件一端，然后再伸长第二推杆204对焊接件进行侧向调整或者紧固。

在更为优选的实施例中，两个所述爪齿内侧均设有可拆卸的橡胶垫。

橡胶垫根据焊接件的形状进行更换，如果焊接件为方形管、方形钢板等容易夹取的结构，则无需橡胶垫，如果焊接件为圆柱、球体、三角管等不易夹持的结构，则安装上一定厚度的橡胶垫，夹持时使用变形的橡胶垫对焊接件的结构进行兼容，确保夹持稳定。

实施例三

在实施例二的基础上，如图1所示，还包括均匀安装于所述夹持爪组件外侧的若干固定组件，所述固定组件包括伸缩柱501和用于与焊接件连接的吸盘502，所述伸缩柱501一端与所述机械臂1连接，另一端与所述吸盘502连接。

其中，固定组件的数量可以是两个、三个或者四个等，均匀分布于夹持爪组件外侧，伸缩柱501可以是电动伸缩柱或者液压伸缩柱等，由于伸缩柱501能伸长缩短的特点，使得不管是焊接件与被焊接件底板或者侧壁贴合的焊接，还是悬空焊接，均能够同第一推杆202一起对焊接件进行固定，防止焊接件发生位移，影响焊接精度。

在更为优选的实施例中，所述固定组件还包括气泵503和与所述气泵503输出端连接的软管504，所述吸盘502远离所述伸缩柱501的一侧开设有凹槽505，所述软管504穿过所述吸盘502与所述凹槽505连通。

优选的，夹持爪组件设置一个气泵503，所有固定组件中的软管504均连接此气泵，控制更简便，能够同时对吸盘进行抽气或者放气。

在更为优选的实施例中，所述吸盘502与所述伸缩柱501之间采用转轴连接，所述伸缩柱501与所述吸盘502的连接点外侧设有若干限位柱506，所述限位柱506用于使所述凹槽505始终朝向远离所述机械臂1的一侧。

限位柱506的数量为任意的，且均匀分布于吸盘502外侧，相邻两个限位柱506之间的间距使得吸盘502无法通过即可，同时所有的限位柱506构成一个圆环，且圆环的直径小于吸盘502的最大直径，使得焊接件与被焊接件侧壁贴合焊接时，吸盘502的凹槽能够始终对准被焊接件侧壁。

在更为优选的实施例中，所述伸缩柱501与所述机械臂1之间采用转轴连接，所述固定组件还包括用于控制所述伸缩柱501摆动的第二驱动电机。

实施例四

在上述任一实施例的基础上，电梯钣金件焊接固定装置固定焊接件的步骤为：

步骤一：将被焊接件固定于机械臂1下方的工位上，工作人员向控制中心输入焊接数据，所述焊接数据包括焊接件的方位，机械臂1将备件区的焊接件夹持并转移到被焊接件上焊接点附近；

步骤二：启动第一推杆202将焊接件调整到需要焊接固定的角度；

步骤三：判断焊接件的长度：

当焊接件的长度小于夹持爪的长度时，如图3所示，在两个爪齿内部与焊接件一端相邻的第一推杆202伸长至焊接件一端，伸长第二推杆204，调整焊接件的位置；

当焊接件的长度大于或者等于夹持爪的长度时，进入步骤四；

步骤四：根据焊接件的方位数据伸长x轴定位装置和/或z轴定位装置4，启动第一驱动电机转动限位板302，并使接触传感器303与被焊接件的侧壁和/或底板接触，停止第一驱动电机；

步骤五：平移机械臂1，根据焊接需求，使焊接件的侧端和/或底端与被焊接件接触，此接触点则为焊接点之一，伸长第一推杆202使焊接件底端与被焊接件贴合紧密，伸长第二推杆204使焊接件侧端与被焊接件贴合紧密；

步骤六：启动第二驱动电机调整固定组件与机械臂1之间的夹角，伸长伸缩柱501使吸盘502与被焊接件表面接触，打开气泵503将凹槽内的空气抽走，使吸盘吸附在被焊接件表面，适量缩短伸缩柱501为被焊接件提供一个拉力；

然后通过焊枪对预设的焊接点进行焊接，其中，焊接时可以人工焊接，也可以将焊枪安装到另一个机械臂上进行自动焊接。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种电梯钣金件焊接固定装置，包括机械臂（1），其特征在于，还包括安装于所述机械臂（1）末端的夹持爪组件、x轴定位装置和z轴定位装置（4），所述夹持爪组件用于夹持和固定焊接件，所述x轴定位装置用于对焊接件进行水平方向的定位，所述z轴定位装置（4）用于对焊接件进行竖直方向的定位；

所述x轴定位装置和z轴定位装置（4）均由安装于所述机械臂（1）末端的伸缩杆（301）、活动安装于所述伸缩杆（301）末端的限位板（302）、用于驱动所述限位板（302）转动的第一驱动电机和用于检测所述伸缩杆（301）的长度并反馈到控制中心的长度反馈装置构成；

所述限位板（302）远离所述机械臂（1）的一侧设有接触传感器（303），所述接触传感器（303）与控制中心信号连接；

所述夹持爪组件包括安装于所述机械臂（1）上的夹持爪（201）和若干第一推杆（202），所述夹持爪（201）包括两个平行设置的爪齿和用于使两个所述爪齿相对滑动的基座（203），所述第一推杆（202）安装于两个所述爪齿中部的所述基座（203）上，所述爪齿和所述第一推杆（202）均由电机驱动，所示第一推杆下端设有红外传感器；

所述夹持爪组件还包括安装于所述第一推杆（202）末端一侧的第二推杆（204），所述第二推杆（204）的伸缩方向朝向相邻的第一推杆（202）；

两个所述爪齿内侧均设有可拆卸的橡胶垫；

还包括均匀安装于所述夹持爪组件外侧的若干固定组件，所述固定组件包括伸缩柱（501）和用于与焊接件连接的吸盘（502），所述伸缩柱（501）一端与所述机械臂（1）连接，另一端与所述吸盘（502）连接；

所述固定组件还包括气泵（503）和与所述气泵（503）输出端连接的软管（504），所述吸盘（502）远离所述伸缩柱（501）的一侧开设有凹槽（505），所述软管（504）穿过所述吸盘（502）与所述凹槽（505）连通；

所述吸盘（502）与所述伸缩柱（501）之间采用转轴连接，所述伸缩柱（501）与所述吸盘（502）的连接点外侧设有若干限位柱（506），所述限位柱（506）用于使所述凹槽（505）始终朝向远离所述机械臂（1）的一侧；

所述伸缩柱（501）与所述机械臂（1）之间采用转轴连接，所述固定组件还包括用于控制所述伸缩柱（501）摆动的第二驱动电机；

所述电梯钣金件焊接固定装置固定焊接件的步骤为：

步骤一：将被焊接件固定于机械臂（1）下方的工位上，工作人员向控制中心输入焊接数据，所述焊接数据包括焊接件的方位，机械臂（1）将备件区的焊接件夹持并转移到被焊接件上焊接点附近；

步骤二：通过红外传感器检测每一个第一推杆（202）下方是否有焊接件，启动下方有焊接件的第一推杆（202）将焊接件调整到需要焊接固定的角度；

步骤三：判断焊接件的长度：

当焊接件的长度小于夹持爪的长度时，启动与下方有焊接件的第一推杆（202）相邻的第一推杆（202）并伸长至焊接件一端，然后伸长第二推杆（204），调整焊接件的位置；

当焊接件的长度大于或者等于夹持爪的长度时，进入步骤四；

步骤四：根据焊接件的方位数据伸长x轴定位装置和/或z轴定位装置（4），启动第一驱动电机转动限位板（302），并使接触传感器（303）与被焊接件的侧壁和/或底板接触，停止第一驱动电机，长度反馈装置向控制中心反馈此时伸缩杆（301）的长度，控制中心根据反馈值调整伸缩杆（301）的长度至预设值；

步骤五：平移机械臂（1），根据焊接需求，使焊接件的侧端和/或底端与被焊接件接触，此接触点则为焊接点之一，伸长第一推杆（202）使焊接件底端与被焊接件贴合紧密，伸长第二推杆（204）使焊接件侧端与被焊接件贴合紧密；

步骤六：启动第二驱动电机调整固定组件与机械臂（1）之间的夹角，伸长伸缩柱（501）使吸盘（502）与被焊接件表面接触，打开气泵（503）将凹槽内的空气抽走，使吸盘吸附在被焊接件表面，适量缩短伸缩柱（501）为被焊接件提供一个拉力；

然后通过焊枪对预设的焊接点进行焊接，其中，焊接时可以人工焊接，也可以将焊枪安装到另一个机械臂上进行自动焊接。