CN116765685A - 一种小型板件自动化焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型板件自动化焊接系统，包括焊枪及修模装置、夹具设备和机器人，焊枪及修模装置包括固定焊枪、修理装置、检测相机、支撑台和调节机构，本发明提供的一种小型板件自动化焊接系统，通过设置固定焊枪的方式，令机器人移动夹具进行自动化焊接，从而减轻机器人负载，优化焊接轨迹，保证焊接质量，降低机器人成本，人工放件到夹具设备中后，通过智能化的控制，令夹具设备压紧同时检测机构对焊枪进行检测、修理，再通过机器人移动夹具到焊枪处，进行焊接，完成后机器人将夹具放置到指定位置，整个流程有效的提升了工作效率。

Description

一种小型板件自动化焊接系统

技术领域

本发明涉及小型板件自动化焊接技术领域，具体涉及一种小型板件自动化焊接系统。

背景技术

在板件焊接工序中，焊枪因电极头每次焊接后都会出现磨损，为了保证焊枪质量和焊接稳定，机器人在每次执行焊接前都需要先修理焊枪。

传统焊接系统的动作顺序：人工上件-夹具夹紧-机器人移动焊枪焊接工件各个焊点-机器人回原点，在理论电极头磨损次数后，机器人移动焊枪到修模机处进行修模，不稳定且会造成浪费。

同时，焊枪重量一般在130kg～150kg,夹具重量一般在300kg～500kg，夹具为固定端，焊枪为移动端，焊接前，需要机器人先把焊枪移动到专门的修理设备前进行修理，该操作方式较为耗时，容易提高焊接时的额外作业时长，也极大的影响机器人工作效率，且为了实现焊接修理，机器人的焊接轨迹设计往往较为复杂，机器人运行负载高，且容易浪费有限的焊接操作空间。

基于上述的情况，现提出一种小型板件自动化焊接系统，以固定焊枪的方式自动检测，判断焊枪是否需要修理直接进行修理，避免影响机器人工作效率，保证效率及质量，合理减少工作空间。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种小型板件自动化焊接系统，以解决板件焊接时，传统的焊枪修理操作容易影响效率，机器人运行负载高，容易浪费有限的焊接操作空间的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种小型板件自动化焊接系统，包括焊枪及修模装置、夹具设备和机器人；

焊枪及修模装置用于焊接工件及实现焊接前自动修理焊枪的工序，夹具设备用于放入工件及压紧工件，焊枪及修模装置和夹具设备均设于机器人的操作轨迹行程范围内，以通过机器人移动夹具设备上的工件至焊枪及修模装置处焊接和放置到指定位置，实现自动化的焊接工艺；

焊枪及修模装置包括固定焊枪、修理装置、检测相机、支撑台和调节机构，固定焊枪安装于支撑台上，修理装置和检测相机均设于固定焊枪外侧，修理装置和检测相机与支撑台之间通过调节机构连接，通过调节机构移动修理装置和检测相机的位置，以在二者移动定位后实现对固定焊枪的检测和修理，复位后满足固定焊枪的日常焊接操作空间需要。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述调节机构的数量设有两处且分别与修理装置和检测相机连接，两处调节机构底部与支撑台转动连接，且调节机构的运动轨迹为相互靠拢或分离，修理装置在调节机构上的安装高度低于检测相机。

进一步的，所述调节机构包括旋转臂、连接块和驱动组件，连接块安装于旋转臂底部，旋转臂外侧与驱动组件输出端相连，以通过驱动组件带动旋转臂进行旋转。

进一步的，所述支撑台包括安装板、立座和固定座，立座固定安装于安装板上，固定座底部与立座固定连接，立座通过固定座与连接块转动配合。

进一步的，所述驱动组件输出端与旋转臂转动配合，且驱动组件底部转动设置于安装板上。

进一步的，所述驱动组件为气缸或油缸。

进一步的，所述固定焊枪包括底座、焊枪主体、连接臂和焊枪，焊枪主体与底座固定连接，连接臂固定安装于焊枪主体和焊枪之间。

进一步的，所述夹具设备包括快换盘公插和快换盘母插，快换盘公插与机器人驱动端相连，快换盘母插设于夹具设备上工件入料处，以接收待焊接工件并加紧，换盘公插和快换盘母插之间设有定位组件，以保证二者相连时工件的夹持精度，快换盘公插包括第一盘体及设于第一盘体中部的锁紧装置，快换盘母插包括第二盘体和设于第二盘体中部的锁紧台阶，第一盘体通过锁紧装置与锁紧台阶相连，以实现与第二盘体的锁紧。

进一步的，所述定位组件包括销钉和销孔，销钉垂直固装于第一盘体贴合第二盘体的一面，销孔开设于第二盘体表面与销钉插入对应位置，以实现精确定位。

进一步的，所述夹具设备上设置有工艺孔。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

人工放件到夹具设备中后，通过智能化的控制，令夹具设备压紧同时检测机构对焊枪进行检测、修理，再通过机器人移动夹具到焊枪处，进行焊接，完成后机器人将夹具放置到指定位置，通过设置固定焊枪的方式，令机器人移动夹具进行自动化焊接，从而减轻机器人负载，优化焊接轨迹，保证焊接质量，降低机器人成本；

人工放件到夹具设备中后，通过智能化的控制，令夹具设备压紧同时检测机构对焊枪进行检测、修理，再通过机器人移动夹具到焊枪处，进行焊接，完成后机器人将夹具放置到指定位置，整个流程有效的提升了工作效率；

同时，通过快换盘公插上的销钉和快换盘母插的销孔来保证夹具的精度，通过锁紧装置保证夹具的稳定性；

此外，将夹具设备BASE板设置成分解分体式、在连接件上加工工艺孔来减少夹具重量，降低机器人负载，也使得以前焊枪比较难焊到的地方现在容易焊到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种小型板件自动化焊接系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中焊枪及修模装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中快换盘公插安装的结构示意图；

图4为本发明实施例中快换盘母插安装的结构示意图；

图5为本发明实施例中快换盘公插具体的结构示意图；

图6为本发明实施例中快换盘母插具体的结构示意图；

图7为本发明实施例中夹具设备的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、焊枪及修模装置；2、夹具设备；3、机器人；11、固定焊枪；12、修理装置；13、检测相机；14、支撑台；15、调节机构；111、底座；112、焊枪主体；113、连接臂；114、焊枪；141、安装板；142、立座；143、固定座；144、支架；151、旋转臂；152、连接块；153、驱动组件；21、快换盘公插；22、快换盘母插；23、工艺孔；211、第一盘体；212、锁紧装置；213、销钉；221、第二盘体；222、锁紧台阶；223、销孔。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

本发明实施例具体提供了一种小型板件自动化焊接系统，请参照图1与图2，包括焊枪及修模装置1、夹具设备2和机器人3，焊枪及修模装置1、夹具设备2和机器人3均通过加工生产线中的PLC控制系统实现智能化的通电控制。

其中，焊枪及修模装置1用于焊接工件及实现焊接前自动修理焊枪的工序，夹具设备2用于工人放入工件及夹紧工件，焊枪及修模装置1和夹具设备2均设于机器人3的操作轨迹行程范围内，以通过机器人3移动夹具设备2上的工件至焊枪及修模装置1处焊接和放置到指定位置，实现自动化的焊接工艺。

具体地，为减轻机器人3的运行负载和节省焊接空间，请参照图2，焊枪及修模装置1包括固定焊枪11、修理装置12、检测相机13、支撑台14和调节机构15，固定焊枪11安装于支撑台14上，修理装置12和检测相机13均设于固定焊枪11外侧；

实施时，通过检测相机13拍照检测固定焊枪11的像素的灰直方图分布进行确认焊枪114的表面磨损，再通过电气信号反馈给PLC处理是否进行修理，通过修理装置12进行修理，完毕后再次拍照确认，确认修理好后再通过电气信号感应器反馈给PLC确认可以进行机器人3进行焊接。

进一步地，为帮助修理装置12和检测相机13进行配合使用，修理装置12和检测相机13与支撑台14之间通过调节机构15连接，以通过调节机构15移动修理装置12和检测相机13的位置，使得二者移动定位后实现对固定焊枪11的检测和修理，复位后满足固定焊枪11的日常焊接操作空间需要。

具体地，调节机构15的数量设有两处且分别与修理装置12和检测相机13连接，修理装置12和检测相机13与调节机构15间可采用螺栓或铆钉固定的方式相连。

其中，两处调节机构15底部与支撑台14转动连接，且调节机构15的运动轨迹为相互靠拢或分离，两处调节机构15以固定焊枪11为中心轴，二者的运动轨迹实现后呈镜像，以精确的对修理装置12和检测相机13进行移动定位，固定焊枪11进行检测和修理。

其中，修理装置12在调节机构15上的安装高度低于检测相机13，修理装置12移动定位后，其修理端与焊枪114的受修理部位对应，以方便匹配修理，检测相机13移动定位后，检测相机13的检测范围覆盖焊枪114的受修理部位，以实现对焊枪114的质量状态进行实时、精确的检测。

实施时，修理装置12的修理方式为切磨。

进一步地，调节机构15包括旋转臂151、连接块152和驱动组件153，连接块152安装于旋转臂151底部，连接块152和旋转臂151间通过焊接方式固定为一体，旋转臂151外侧与驱动组件153输出端相连，以通过驱动组件153带动旋转臂151进行旋转，修理装置12和检测相机13分别安装于单独一处的旋转臂151上，以通过旋转臂151的带动实现位移。

进一步地，支撑台14包括安装板141、立座142和固定座143，立座142固定安装于安装板141上，固定座143底部与立座142固定连接，固定座143设有两处，两处固定座143间隔设于立座142的表面，以与旋转臂151的安装需求进行匹配，立座142通过固定座143与连接块152转动配合，固定座143与连接块152两端固定连接，以为旋转臂151的旋转提供稳定的支撑。

其中，驱动组件153输出端与旋转臂151转动配合，且驱动组件153底部转动设置于安装板141上，以在驱动组件153驱动旋转臂151移动后，其底部能够在安装板141上实现同步的活动，满足使用需求。

其中，安装板141上还固装有竖直向上延伸的支架144，支架144顶部与旋转臂151后侧相抵接触，以为闲置状态下的旋转臂151提供放置支撑力，降低驱动组件153上的支撑压力及提高旋转臂151的放置稳定。

实施时，驱动组件153为气缸或油缸，驱动组件153的输出轴以直线方式推动旋转臂151进行转动，在外部智能终端控制下，驱动组件153带动旋转臂151旋转后，令修理装置12和检测相机13能够移动到所需的操作工位上，以实现对焊枪114的自动检测和修复，并通过驱动组件153输出轴的复位，令旋转臂151带动修理装置12和检测相机13实现复位。

具体地，固定焊枪11包括底座111、焊枪主体112、连接臂113和焊枪114，焊枪主体112与底座111固定连接，底座111固定设于安装板131上，连接臂113固定安装于焊枪主体112和焊枪114之间，日常使用时，焊枪主体112与加工生产线上的焊接单元进行相连，以实现焊枪114的焊接使用。

进一步地，作为本技术方案的另一种实施方式，请参照图3至图6，夹具设备2包括快换盘公插21和快换盘母插22，快换盘公插21与机器人3驱动端相连，快换盘母插22设于夹具设备2上工件入料处，以接收待焊接工件并加紧，换盘公插21和快换盘母插22之间设有定位组件，以保证二者相连时工件的夹持精度。

具体地，快换盘公插21包括第一盘体211及设于第一盘体211中部的锁紧装置212，快换盘母插22包括第二盘体221和设于第二盘体中部的锁紧台阶222，第一盘体211通过锁紧装置212与锁紧台阶222相连，以实现与第二盘体221的锁紧。

其中，定位组件包括销钉213和销孔223，销钉213垂直固装于第一盘体211贴合第二盘体221的一面，销孔223开设于第二盘体221表面与销钉213插入对应位置，以实现精确定位，从而保证机器人3抓取工件时的精度及稳定性。

进一步地，作为本技术方案的另一种实施方式，请参照图4与图7，夹具设备2上设置有工艺孔23，夹具设备2上设有放置夹持夹具的夹具上件底座24，夹具设备2的夹持夹具BASE板设计成分解分体式、在连接件上加工工艺孔23来减少夹具重量，通过夹持夹具固定工件并与快换盘母插22固定，移动时能够降低机器人3负载，也使得以前比较难焊到的地方现在容易焊到，使机器人3负载减轻，焊接轨迹良好。

综上所述，现在焊接系统的动作顺序：人工上件-夹具设备2夹紧(检测相机13检测焊枪114电极头及修理装置12修模)-机器人3取夹具设备2-机器人3移动夹具设备2使工件各个焊点到焊枪114位置-机器人3移动夹具设备2到夹具固定底座-夹具固定底座夹紧固定夹具设备2-机器人3回原点。

通过智能化的控制，令夹具设备2压紧工件同时对焊枪114进行检测、修理，再通过机器人3移动夹具设备2到焊枪114处进行焊接，完成后机器人3将夹具设备2放置到指定位置，通过设置固定焊枪的方式，令机器人3移动夹具设备2进行自动化焊接，从而减轻机器人3负载，优化焊接轨迹，保证焊接质量，降低机器人3使用成本。

通过此系统传统系统机器人3达不到的工件焊点，在此系统内能够轻易达到。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于：包括焊枪及修模装置(1)、夹具设备(2)和机器人(3)；

焊枪及修模装置(1)用于焊接工件及实现焊接前自动修理焊枪的工序，夹具设备(2)用于放入工件及压紧工件，焊枪及修模装置(1)和夹具设备(2)均设于机器人(3)的操作轨迹行程范围内，以通过机器人(3)移动夹具设备(2)上的工件至焊枪及修模装置(1)处焊接和放置到指定位置，实现自动化的焊接工艺；

焊枪及修模装置(1)包括固定焊枪(11)、修理装置(12)、检测相机(13)、支撑台(14)和调节机构(15)，固定焊枪(11)安装于支撑台(14)上，修理装置(12)和检测相机(13)均设于固定焊枪(11)外侧，修理装置(12)和检测相机(13)与支撑台(14)之间通过调节机构(15)连接，以通过调节机构(15)移动修理装置(12)和检测相机(13)的位置，使得二者移动定位后实现对固定焊枪(11)的检测和修理，复位后满足固定焊枪(11)的日常焊接操作空间需要。

2.根据权利要求1所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述调节机构(15)的数量设有两处且分别与修理装置(12)和检测相机(13)连接，两处调节机构(15)底部与支撑台(14)转动连接，且调节机构(15)的运动轨迹为相互靠拢或分离，修理装置(12)在调节机构(15)上的安装高度低于检测相机(13)。

3.根据权利要求2所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述调节机构(15)包括旋转臂(151)、连接块(152)和驱动组件(153)，连接块(152)安装于旋转臂(151)底部，旋转臂(151)外侧与驱动组件(153)输出端相连，以通过驱动组件(153)带动旋转臂(151)进行旋转。

4.根据权利要求2所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述支撑台(14)包括安装板(141)、立座(142)和固定座(143)，立座(142)固定安装于安装板(141)上，固定座(143)底部与立座(142)固定连接，立座(142)通过固定座(143)与连接块(152)转动配合。

5.根据权利要求4所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述驱动组件(153)输出端与旋转臂(151)转动配合，且驱动组件(153)底部转动设置于安装板(141)上。

6.根据权利要求3所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述驱动组件(153)为气缸或油缸。

7.根据权利要求5所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述固定焊枪(11)包括底座(111)、焊枪主体(112)、连接臂(113)和焊枪(114)，焊枪主体(112)与底座(111)固定连接，连接臂(113)固定安装于焊枪主体(112)和焊枪(114)之间。

8.根据权利要求7所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述夹具设备(2)包括快换盘公插(21)和快换盘母插(22)，快换盘公插(21)与机器人(3)驱动端相连，快换盘母插(22)设于夹具设备(2)上工件入料处，以接收待焊接工件并加紧，换盘公插(21)和快换盘母插(22)之间设有定位组件，以保证二者相连时工件的夹持精度；

快换盘公插(21)包括第一盘体(211)及设于第一盘体(211)中部的锁紧装置(212)，快换盘母插(22)包括第二盘体(221)和设于第二盘体中部的锁紧台阶(222)，第一盘体(211)通过锁紧装置(212)与锁紧台阶(222)相连，以实现与第二盘体(221)的锁紧。

9.根据权利要求8所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述定位组件包括销钉(213)和销孔(223)，销钉(213)垂直固装于第一盘体(211)贴合第二盘体(221)的一面，销孔(223)开设于第二盘体(221)表面与销钉(213)插入对应位置，以实现精确定位。

10.根据权利要求1所述的一种小型板件自动化焊接系统，其特征在于，所述夹具设备(2)上设置有工艺孔(23)。