CN116652481B - 一种工业机器人柔性焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆制造技术领域，具体的公开了一种工业机器人柔性焊接工装，包括焊接台，焊接台顶部安装多个夹持件，焊接台的顶部开设第一滑槽，第一滑槽内部滑动安装移动座，移动座顶部安装焊接机器人，焊接机器人安装焊枪，焊枪底端安装焊头，焊接机器人顶部安装送丝机，送丝机与焊枪之间安装送丝软管，焊接机器人靠近焊枪一端安装固定机构。该发明中，在焊接机器人驱动焊枪不断变换位置对车架进行焊接的过程中送丝软管会受到挤压和形变，可控制两个移动块与送丝软管接触，通过电机带动双头丝杆转动使得两个移动块对送丝软管与焊枪的连接部位进行辅助固定，避免送丝软管与焊枪连接部位受到挤压形变，延长送丝软管的使用寿命。

Description

一种工业机器人柔性焊接工装

技术领域

本发明涉及一种焊接工装，具体涉及一种工业机器人柔性焊接工装，属于车辆制造技术领域。

背景技术

焊接工装是一套柔性的焊接固定、压紧、定位的夹具。主要用于焊接各种可焊接材料的焊接，大、中、小型材料的焊接。三维柔性焊接工装广泛适用于钢结构、各种车辆车身制造、轨道交通焊接、自行车摩托车制造、工程机械、框架和箱体、压力容器、机器人焊接、钣金加工、金属家具、设备装配、工业管道（法兰）等焊接以及检测系统。

现有技术中在对车辆车身进行加工制造时需要使用焊接工装对多个零部件进行焊接组装，从而加工成车辆副车架，虽然使用机器人带动焊枪自动的对副车架进行焊接加工，整个过程自动化程度以及焊接效率均较高，无需人工手动焊接，但是机器人带动焊枪变换位置的过程中，也会同步的带动与焊头相连接的送丝软管等柔性部件一同变换，导致送丝软管与焊头相连接的一端会出现挤压和形变，如长时间使送丝软管处于这种状态下工作，会降低送丝软管的使用寿命，并在送丝软管使用过程中容易出现断裂的情况，进而对焊接工装对副车架的焊接效率带来影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出一种工业机器人柔性焊接工装。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种工业机器人柔性焊接工装，包括焊接台，所述焊接台的顶部安装有多个夹持件，焊接台的顶部开设有第一滑槽，第一滑槽的内部滑动安装有移动座，移动座的顶部安装有焊接机器人，焊接机器人位于焊接工装的上方安装有焊枪，焊枪的底端安装有焊头，焊接机器人的顶部安装有送丝机，送丝机与焊枪之间安装有送丝软管，焊接机器人靠近焊枪的一端安装有用于对送丝软管进行辅助固定的固定机构。

可选的，所述固定机构包括两个伸缩杆，两个伸缩杆的一端均安装有第一滑块，焊接机器人的外壁开设有两个供第一滑块上下滑动的第二滑槽。

可选的，两个所述伸缩杆的另一端均安装有转动座，两个转动座之间转动安装有转动块，转动块远离转动座的一端通过第一转轴转动安装有转动板。

可选的，所述转动板靠近焊枪的一侧外壁开设有第三滑槽，第三滑槽内滑动安装有第二滑块，第二滑块远离第三滑槽的一侧外壁通过第二转轴转动安装有安装板，安装板的内部开设有第四滑槽，第四滑槽的内部安装有双头丝杆。

可选的，所述安装板的一端安装有电机，电机的输出端与双头丝杆的一端相连接，双头丝杆的另一端穿过安装板可拆卸安装有转动刷。

可选的，所述双头丝杆的外壁安装有两个第三滑块，两个第三滑块远离安装板的一端均安装有移动块，两个移动块的内部均开设有与焊枪相适配的通孔。

可选的，两个所述移动块远离第三滑块的一端均通过合页铰接有矩形板，两个矩形板相靠近的一侧外壁均安装有软垫。

可选的，两个所述转动座的内部均转动安装有伸缩板，两个伸缩板的底部均开设有吸气口。

可选的，所述转动板的两侧外壁均安装有第一气囊，两个伸缩板靠近转动板的一侧外壁均安装有第二气囊。

可选的，两个所述伸缩板的同侧外壁均安装有连接端，多个连接端均可通过连接管与外部的吸气机构相连接。

本发明的有益效果是：

1、该发明中，在焊接机器人驱动焊枪不断变换位置对车架进行焊接的过程中，与焊枪相连接的送丝软管会同步的受到挤压和形变，可控制转动块带动转动板向上转动并控制转动板自身转动180度后，使得安装板和两个移动块与送丝软管接触，通过电机带动双头丝杆转动使得两个移动块相配合对送丝软管与焊枪的连接部位进行辅助固定，避免送丝软管与焊枪连接部位长时间受到挤压形变和晃动，使得送丝软管与焊枪之间出现断裂的情况，延长送丝软管的使用寿命。

2、该发明中，在焊接机器人带动焊枪和送丝软管同步的变换位置时，也会带动送丝软管内部的焊丝出现形变，如焊丝在出现较大的形变后，会对送丝机的送丝稳定性和速度造成影响，可在焊接机器人带动焊枪变换位置后，控制转动板朝着送丝机方向转动，带动两个移动块与送丝软管和送丝机连接的一端相接触，并通过第三滑槽内设置的直线电机带动第二滑块来回移动，使得两个相配合的移动块对送丝软管进行整形，进而能够对送丝软管内部的焊丝进行同步整形，避免焊丝出现较大形变，影响送丝稳定性和速度的问题出现。

3、该发明中，通过在伸缩板外壁安装的与吸气机构连接的连接端，以及在伸缩板底部开设多个吸气口，可将焊头工作过程中产生的焊接废气和杂质进行抽吸去除，提高整个焊接工装工作过程中的洁净度。

4、该发明中，在车架焊接完成后可控制第二转轴带动安装板转动90度后，使得转动刷转动至转动板的底部，通过电机带动双头丝杆反复的正反转动，进而能够同步的带动转动刷正反转动，对车架焊接部位产生的焊渣进行清理；而且在安装板转动呈竖直状态后，两个移动块内部的通孔与焊头的位置重合，使得双头丝杆的正反转动能够同步的带动两个移动块反复的上下移动，进而能够将焊头表面附着的焊渣等杂质同步去除，还可通过第二滑块在第三滑槽内的上下移动，带动此时的两个移动块在焊枪外壁上下移动，将焊枪表面的杂质也能够同步的清理去除，方便后续焊枪和焊头的使用。

5、该发明中，在将副车架焊接完成后，工作人员需要将焊接完成的副车架取出，为了避免焊头对工作人员具有烫伤的风险，可控制转动板、两个伸缩板、两个弯曲后的第一气囊和底部的两个移动块相配合，能够对焊枪和焊头的四个侧面和底面进行遮挡防护，避免在焊头下方拿取副车架的工作人员误触焊头出现烫伤的情况，提高对工作人员进行防护的效果。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明提出的一种工业机器人柔性焊接工装的整体结构示意图；

图2为图1另一角度的结构示意图；

图3为本发明中固定机构的结构示意图；

图4为图3中安装板、移动块与转动板之间分离的结构示意图；

图5为本发明中两个移动块与安装板之间分离的结构示意图；

图6为本发明中伸缩板呈伸长状态的结构示意图；

图7为本发明中焊枪在使用时的结构示意图；

图8为本发明中固定机构对送丝软管进行固定的结构示意图；

图9为本发明中转动刷对焊接部位进行清理的结构示意图；

图10为本发明中两个第一气囊呈展开状态对焊枪进行防护的结构示意图。

图中：1、焊接台；2、夹持件；3、第一滑槽；4、移动座；5、焊接机器人；6、送丝机；7、送丝软管；8、焊枪；9、焊头；10、伸缩杆；11、伸缩板；12、转动板；13、移动块；14、第二滑槽；15、安装板；16、第一滑块；17、转动座；18、转动块；19、第三滑槽；20、第一气囊；21、电机；22、转动刷；23、第四滑槽；24、软垫；25、通孔；26、吸气口；27、连接端；28、第二滑块；29、双头丝杆；30、第三滑块；31、第二气囊。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图10，一种工业机器人柔性焊接工装，包括焊接台1，焊接台1的顶部安装有多个夹持件2，焊接台1的顶部开设有第一滑槽3，第一滑槽3的内部滑动安装有移动座4，移动座4的顶部安装有焊接机器人5，焊接机器人5位于焊接工装的上方安装有焊枪8，焊枪8的底端安装有焊头9，焊接机器人5的顶部安装有送丝机6，送丝机6与焊枪8之间安装有送丝软管7，焊接机器人5靠近焊枪8的一端安装有用于对送丝软管7进行辅助固定的固定机构。

作为本发明的一种技术优化方案，固定机构包括两个伸缩杆10，两个伸缩杆10的一端均安装有第一滑块16，焊接机器人5的外壁开设有两个供第一滑块16上下滑动的第二滑槽14。第二滑槽14的内部预先安装有直线电机，可带动第一滑块16在第二滑槽14内上下移动。

作为本发明的一种技术优化方案，两个伸缩杆10的另一端均安装有转动座17，两个转动座17之间转动安装有转动块18，转动块18远离转动座17的一端通过第一转轴转动安装有转动板12。

作为本发明的一种技术优化方案，转动板12靠近焊枪8的一侧外壁开设有第三滑槽19，第三滑槽19内滑动安装有第二滑块28，第二滑块28远离第三滑槽19的一侧外壁通过第二转轴转动安装有安装板15，安装板15的内部开设有第四滑槽23，第四滑槽23的内部安装有双头丝杆29。第三滑槽19的内部也预先安装有直线电机，可带动第二滑块28在第三滑槽19内上下移动。

作为本发明的一种技术优化方案，安装板15的一端安装有电机21，电机21的输出端与双头丝杆29的一端相连接，双头丝杆29的另一端穿过安装板15可拆卸安装有转动刷22。电机21启动带动双头丝杆29正反转动的同时，能够同步的带动转动刷22正反转动，方便对车架焊接部位产生的焊渣或其他杂质进行转动清理。

作为本发明的一种技术优化方案，双头丝杆29的外壁安装有两个第三滑块30，两个第三滑块30远离安装板15的一端均安装有移动块13，两个移动块13的内部均开设有与焊枪8相适配的通孔25。

作为本发明的一种技术优化方案，两个移动块13远离第三滑块30的一端均通过合页铰接有矩形板，两个矩形板相靠近的一侧外壁均安装有软垫24。在双头丝杆29转动的同时，能够同步的带动其外壁的两个第三滑块30来回移动，并同步的带动两个移动块13和软垫24同步的来回移动。

作为本发明的一种技术优化方案，两个转动座17的内部均转动安装有伸缩板11，两个伸缩板11的底部均开设有吸气口26。

作为本发明的一种技术优化方案，转动板12的两侧外壁均安装有第一气囊20，两个伸缩板11靠近转动板12的一侧外壁均安装有第二气囊31。

作为本发明的一种技术优化方案，两个伸缩板11的同侧外壁均安装有连接端27，多个连接端27均可通过连接管与外部的吸气机构相连接。在转动刷22对焊接部位的焊渣和其他杂质进行清理时，可将外部的吸气机构的输入端通过连接管与两个伸缩板11外壁的连接端27相连通，使得多个吸气口26能够对清理的焊渣和其他杂质进行抽吸去除。

本发明中，使用者使用该装置时，将待焊接的副车架放置在焊接台1的顶部，使用多个夹持件2对副车架的位置进行固定，然后通过焊接机器人5带动焊枪8和焊头9左右方向变换位置对副车架的不同位置进行焊接处理；并在焊接的同时，将外部的吸气机构的输入端通过连接管与两个伸缩板11外壁的连接端27相连通，使得多个吸气口26能够对焊接产生的有害气体进行抽吸去除；焊枪8和焊头9在工作时，请参照图7所示，可控制两个转动座17内部的伸缩板11以及两个转动座17之间的转动块18均向上转动呈水平状态，方便焊头9对部件进行焊接。

在焊接台1的前方如存在工作人员对焊接机器人5的工作进行监测时，需要对焊接产生的火花进行遮挡，避免对工作人员造成伤害，此时可控制两个转动座17内部的伸缩板11向上转动90度后，再驱动两个转动座17之间的转动块18带动转动板12也向上转动一定的角度，控制转动板12两侧外壁安装的第一气囊20均呈展开状态后，由于两个第一气囊20的表面均粘接有防火隔热层，使得两个呈展开状态的第一气囊20和转动板12相配合后能够对焊接产生的火花进行阻隔，避免火花对前方的工作人员造成伤害。

在焊接机器人5带动焊枪8和焊头9的位置不断的进行左右变换，方便对副车架不同位置的部位进行焊接的过程中，会同步的带动送丝软管7的形态进行变换，使得送丝软管7与焊枪8的连接部位在一定的状态下存在较大的拉扯、晃动和形变，导致送丝软管7与焊枪8的连接部位很容易出现损坏，影响焊接工装整体对副车架的焊接效率，此时可参照图8所示，控制转动块18在两个转动座17之间向上转动90度，带动转动板12同步向上转动呈竖直状态，并在转动板12向上转动的同时控制第一转轴转动，带动转动板12自身以第一转轴为圆心转动180度，并同步的控制电机21启动带动双头丝杆29转动，使得两个移动块13之间的间距与送丝软管7的直径相适配，然后控制两个矩形块带动软垫24朝着相远离方向转动后，使得转动板12在转动呈竖直状态后，能够带动第三滑槽19内安装的第二滑块28、安装板15和两个移动块13与送丝软管7相靠近，且两个移动块13分别位于送丝软管7的两端，此时两个位于送丝软管7两端的移动块13可对送丝软管7与焊枪8之间的连接部位进行辅助固定，提高送丝软管7与焊枪8连接部位的稳定性；在转动块18带动转动板12向上转动后，为了确保对焊接火花遮挡的效果不变，可控制两个伸缩板11呈伸长状态后，控制两个伸缩板11内部的第二气囊31呈展开状态，在第二气囊31的外壁同样粘附有防火隔热层，使得两个展开后的第二气囊31和伸缩板11能够继续对火花进行遮挡防护。

并且在焊接机器人5带动焊枪8和焊头9不断左右变换状态的同时，也会同步的使送丝软管7内部的焊丝出现左右状态的弯折和形变，在焊接机器人5带动焊枪8和焊头9复位后，送丝软管7内部的焊丝则无法恢复原状，会对送丝机6的送丝稳定性和送丝速度造成影响；如焊丝出现弯折的部位刚好在送丝软管7和焊枪8的连接部位，请参照图8和图3所示，此时可控制第三滑槽19内部的直线电机带动第二滑块28向上移动，进而能够同步的带动两个移动块13在送丝软管7的两端向上移动，即可对送丝软管7内部出现弯折和形变的焊丝进行辅助校直；如出现弯折的部位在送丝机6与送丝软管7的连接部位，可控制第二滑槽14内的直线电机启动，带动第一滑块16同步的向上移动，进而带动两个伸缩杆10以及其他一系列机构一同向上移动，控制转动块18朝着靠近送丝机6的方向转动90度后，带动转动板12和两个移动块13转动至与靠近送丝机6的送丝软管7相接触，使得两个移动块13位于送丝软管7的两端后，通过第三滑槽19内部的直线电机带动两个移动块13呈水平状态的移动，即可将靠近送丝机6一端的焊丝进行校直，方便焊丝更稳定的在送丝软管7的内部进行传输。

在需要焊头9对副车架的内部进行焊接时，请参照图1所示，将多个夹持件2拆卸下来，使得副车架失去限制，可控制两个伸缩杆10呈伸长状态，带动转动板12和伸缩板11等部件一同朝着远离焊接机器人5的方向移动，直至转动板12移动至靠近副车架的边缘位置后，使得两个移动块13与副车架的底部相抵接，通过第三滑槽19内部的直线电机带动两个移动块13向上移动，进而能够同步的向下推动副车架的一端向上翘起，使得副车架此时呈倾斜状态，方便焊接机器人5带动焊枪8和焊头9伸入副车架的内部对其进行焊接处理，提高整个焊接工装的适用性。

在对副车架焊接后，请参照图9所示，可控制第二转轴带动安装板15转动180度，使得转动刷22位于最底端，两个移动块13内部开设的通孔25此时位于焊头9的正下方且与焊头9的位置重合，通过电机21的启动带动双头丝杆29不断的呈正反转动，带动转动刷22对焊接部位产生的焊渣和其他杂质进行清理，并同步的通过伸缩板11底部的吸气口26对焊渣和其他杂质进行抽气去除；在双头丝杆29正反转动的同时，能够同步的带动两个移动块13此时呈上下方向的来回移动，位于上端的移动块13在上下移动的同时，其内部的通孔25会与焊头9的外壁接触，进而能够将焊头9外壁附着的焊渣和其他杂质清理刮除下来，达到同步的对焊头9外壁清理的效果；并且如果在焊头9焊接后发现焊头9损坏需要对其进行拆卸更换时，由于此时焊头9表面温度较高，无法将其快速的拆卸下来，在移动块13对其表面的杂质清理完成后，可控制上端的移动块13向上移动并将焊头9全部包裹在通孔25的内部，由于移动块13为导热金属材料制成，可快速的将焊头9表面的热量导出，减少焊头9的冷却时间，方便工作人员快速的将焊头9拆卸更换；由于转动刷22与双头丝杆29的一端为可拆卸连接，可根据需要更换不同材质、不同大小的转动刷22对焊接部位的焊渣和其他杂质进行清理，也能够在焊接前将部件的焊接部位清理干净，方便后续对其进行焊接加工。

在将副车架焊接完成后，工作人员需要将焊接完成的副车架取出，此时可控制两个呈向上竖直状态的伸缩板11向下转动复位，并对转动板12两侧外壁展开的第一气囊20进行挤压，将两个第一气囊20挤压呈图10所示的状态，此时转动板12、两个伸缩板11、两个弯曲后的第一气囊20和底部的两个移动块13相配合，能够对焊枪8和焊头9的四个侧面和底面进行遮挡防护，避免在焊头9下方拿取副车架的工作人员误触焊头9出现烫伤的情况，提高对工作人员进行防护的效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种工业机器人柔性焊接工装，包括焊接台（1），其特征在于，所述焊接台（1）的顶部安装有多个夹持件（2），焊接台（1）的顶部开设有第一滑槽（3），第一滑槽（3）的内部滑动安装有移动座（4），移动座（4）的顶部安装有焊接机器人（5），焊接机器人（5）位于焊接工装的上方安装有焊枪（8），焊枪（8）的底端安装有焊头（9），焊接机器人（5）的顶部安装有送丝机（6），送丝机（6）与焊枪（8）之间安装有送丝软管（7），焊接机器人（5）靠近焊枪（8）的一端安装有用于对送丝软管（7）进行辅助固定的固定机构；

所述固定机构包括两个伸缩杆（10），两个伸缩杆（10）的一端均安装有第一滑块（16），焊接机器人（5）的外壁开设有两个供第一滑块（16）上下滑动的第二滑槽（14）；

两个所述伸缩杆（10）的另一端均安装有转动座（17），两个转动座（17）之间转动安装有转动块（18），转动块（18）远离转动座（17）的一端通过第一转轴转动安装有转动板（12）；

所述转动板（12）靠近焊枪（8）的一侧外壁开设有第三滑槽（19），第三滑槽（19）内滑动安装有第二滑块（28），第二滑块（28）远离第三滑槽（19）的一侧外壁通过第二转轴转动安装有安装板（15），安装板（15）的内部开设有第四滑槽（23），第四滑槽（23）的内部安装有双头丝杆（29）；

所述安装板（15）的一端安装有电机（21），电机（21）的输出端与双头丝杆（29）的一端相连接，双头丝杆（29）的另一端穿过安装板（15）可拆卸安装有转动刷（22）；

所述双头丝杆（29）的外壁安装有两个第三滑块（30），两个第三滑块（30）远离安装板（15）的一端均安装有移动块（13），两个移动块（13）的内部均开设有与焊枪（8）相适配的通孔（25）。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人柔性焊接工装，其特征在于，两个所述移动块（13）远离第三滑块（30）的一端均通过合页铰接有矩形板，两个矩形板相靠近的一侧外壁均安装有软垫（24）。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人柔性焊接工装，其特征在于，两个所述转动座（17）的内部均转动安装有伸缩板（11），两个伸缩板（11）的底部均开设有吸气口（26）。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人柔性焊接工装，其特征在于，所述转动板（12）的两侧外壁均安装有第一气囊（20），两个伸缩板（11）靠近转动板（12）的一侧外壁均安装有第二气囊（31）。

5.根据权利要求4所述的一种工业机器人柔性焊接工装，其特征在于，两个所述伸缩板（11）的同侧外壁均安装有连接端（27），多个连接端（27）均可通过连接管与外部的吸气机构相连接。