CN207615937U - 一种双工位机器人自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双工位机器人自动焊接系统，包括：固定料仓、上下料搬运机器人系统、双工位焊接工作台、焊接机器人系统、控制系统和焊接房。其中，固定料仓用于存放待加工件和加工件，上下料搬运机器人用于实现工件的自动上下料，双工位焊接工作台设置在焊接房和上下料搬运机器人之间，用于实现工件的定位夹紧和变换工位，焊接机器人系统和控制系统均设置在焊接房内。本实用新型实现了钣金箱体的自动上下料、自动装夹、自动焊接等功能，设备自动化程度高，定位精准，适应性强，有效提高了焊接效率和焊接质量；通过设置必要的隔离防护设施，可以极大地降低焊接过程对工人的伤害。

Description

一种双工位机器人自动焊接系统

技术领域

本发明涉及一种机器人自动焊接系统，尤其涉及一种钣金箱体双工位机器人自动焊接系统。

背景技术

焊接是指通过加热或加压等手段，使焊件达到原子（分子）间结合，形成永久性连接的一种加工工艺。作为一种重要的金属加工工艺，焊接以其连接性好、结构强度高等特点广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天等领域，但是焊接质量受焊接工艺、焊接材料等影响较大，容易出现裂纹、变形、气孔等焊接缺陷。

钣金箱体凭借其质量轻、加工制造方便等方面的优势，在制造业中有较大的需求量。使用焊接机器人对钣金箱体进行自动焊接是常采用的一种加工方式，但是为了获得准确的定位，目前仍需要工人进行手工上料，然后装夹定位，再由焊接机器人根据设定的加工程序进行自动焊接；而且焊接车间一般没有必要的隔离保护措施，焊接过程中产生的噪音、辐射和有毒气体等，对工人的健康造成极大伤害。

可见，目前的钣金箱体焊接加工还存在以下缺陷：1）无法实现完全自动化生产。加工过程仍需要人工参与上下料和装夹，焊接定位精度受到工人生产经验的影响，生产效率低，劳动强度大。2）工作环境恶劣。焊接过程产生的辐射、烟尘、有毒气体等严重危害车间工人的身心健康。

发明内容

为克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种钣金箱体双工位机器人自动焊接系统，不仅可以实现钣金箱体焊接的自动上下料、自动定位装夹、自动焊接等功能，而且通过设置必要的隔离防护措施，极大地降低了焊接过程对工人的伤害。

本发明采用的技术方案如下：

一种双工位机器人自动焊接系统，包括固定料仓（100）、上下料搬运机器人系统（200）、双工位焊接工作台（300）、焊接机器人系统（400）、控制系统（500）和焊接房（600）；所述固定料仓（100）用于存放待加工件和加工件，所述上下料搬运机器人系统（200）用于在固定料仓（100）和双工位焊接工作台（300）之间搬运待加工件和加工件；所述双工位焊接工作台（300）设置在上下料搬运机器人系统（200）与焊接房（600）之间，所述双工位焊接工作台（300）可水平旋转，所述焊接机器人系统（400）和控制系统（500）均设置在焊接房（600）内。

作为优选，所述的上下料搬运机器人系统（200）包括上下料搬运机器人（201）、安装法兰（202）和抓具（203）；所述上下料搬运机器人（201）末端安装有安装法兰（202），所述安装法兰（202）末端安装有抓具（203），所述抓具（203）的安装底板上设置有真空发生器和吸盘，真空发生器与吸盘配合工作，用于抓取和移动待加工件或加工件。

作为优选，所述抓具（203）的安装底板上设置有用于检测抓具（203）是否有抓取待加工件或加工件的传感器。

作为优选，所述固定料仓（100）包括上料仓（101）和下料仓（102），所述上料仓（101）用于存放待加工件，所述下料仓（102）用于存放加工件。

作为优选，所述双工位焊接工作台（300）包括底座（301）、转台（302）、隔离挡板（303）、翻转台（304）、圆形载物台（305）、定位底座（306）、夹紧气缸（307）、夹紧块（308）和气缸支架（309）；所述转台（302）设置在底座（301）上，所述转台（302）与底座（301）可转动连接使得转台（302）可以在底座（301）上旋转；所述隔离挡板（303）设置在转台（302）中部；所述转台（302）的两侧设置均有翻转台（304），所述翻转台（304）上设有可转动的圆形载物台（305）；所述定位底座（306）设置在圆形载物台（305）上；夹紧气缸（307）通过气缸支架（309）安装于定位底座（306）四周，夹紧气缸（307）的气缸杆端连接夹紧块（308），夹紧块（308）配合定位底座（306）完成对钣金箱体的定位和夹紧。

作为优选，所述定位底座（306）是根据待加工件的形状制成的仿型模具，所述定位底座（306）通过定位销安装在圆形载物台（305）上。根据不同待加工件的加工需求，可以配置不同规格的仿型模具，实现对待加工件的准确定位。

作为优选，所述转台（302）的支撑架内安装有驱动电机，所述翻转台（304）中设置有转轴，驱动电机转轴经减速器后与翻转台（304）的转轴连接，使得翻转台（304）能在转台（302）上翻转；驱动电机与控制系统（500）相连。

作为优选，所述焊接机器人系统（400）包括焊接机器人（401）、清枪器（402）、焊接电源（404）和焊接气体钢瓶（403）；所述焊接机器人（401）末端设置有焊枪、送丝机和防碰撞传感器，所述清枪器（402）、焊接电源（404）和焊接气体钢瓶（403）均与所述焊接机器人（401）连接且放置在焊接机器人（401）周围。

作为优选，所述控制系统（500）包括主控制器（501）、搬运机器人控制柜（502）和焊接机器人控制柜（503），所述搬运机器人控制柜（502）用于控制所述上下料搬运机器人系统（200），焊接机器人控制柜（503）用于控制所述焊接机器人系统（400）和双工位焊接工作台（300），所述搬运机器人控制柜（502）和焊接机器人控制柜（503）均与主控制器（501）连接。焊接机器人系统（400）和双工位焊接工作台（300）均由焊接机器人控制柜（503）控制，可以实现焊接机器人系统（400）和双工位焊接工作台（300）之间的联动，进而可以完成复杂路径的焊接加工。

作为优选，所述焊接房（600）的房体由支撑架（604）和多个防辐射挡板（601）组成，焊接房的顶部设置有烟雾检测传感器（602）和排气管道（603），所述焊接房（600）靠近焊接机器人（401）的一侧设有房门，焊接房（600）靠近双工位焊接工作台（300）的一侧留有开口。开口与安装在双工位焊接工作台（300）上的隔离挡板（303）相配合，起到隔离防护作用。

本发明的有益效果是：

1、本发明有效提高了钣金箱体焊接的自动化程度。本发明提供的一种钣金箱体双工位机器人自动焊接系统，实现了钣金箱体焊接的自动上下料、自动定位装夹、自动焊接等功能，全程无需人工干预，自动化程度高，定位精准，焊接质量高，设备生产效率高。

2、本发明提供的双工位焊接工作台具有较强的灵活性，能够和焊接机器人实现联动控制，以满足各种复杂焊接轨迹的加工需求；双工位焊接工作台上的定位底座也可以根据不同钣金箱体的形状和尺寸，安装不同的仿型模具，满足不同形状和尺寸钣金箱体的加工需求，具有较强的适应性。

3、本发明能有效降低焊接加工过程对工人的伤害。本发明提供的一种钣金箱体双工位机器人自动焊接系统，将焊接机器人的焊接加工过程设置在焊接房内，并通过设置必要的隔离防护和废气排放设施，极大地降低了焊接过程对工人的伤害。

附图说明

图1是本发明的布局示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是双工位焊接工作台的结构示意图。

附图标记列表：

图中，100-固定料仓、101-上料仓、102-下料仓；200-上下料搬运机器人系统、201-上下料搬运机器人、202-安装法兰、203-抓具；300-双工位焊接工作台、301-底座、302-转台、303-隔离挡板、304-翻转台、305-圆形载物台、306-定位底座、307-夹紧气缸、308-夹紧块、309-气缸支架；400-焊接机器人系统、401-焊接机器人、402-清枪器、403-焊接气体钢瓶、404-焊接电源；500-控制系统、501-主控制器、502-搬运机器人控制柜、503-焊接机器人控制柜；600-焊接房、601-防辐射挡板、602-烟雾检测传感器、603-排气管道、604-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1、图2和图3所示，本发明包括固定料仓100、上下料搬运机器人系统200、双工位焊接工作台300、焊接机器人系统400、控制系统500和焊接房600；固定料仓100用于存放待加工件和加工件，上下料搬运机器人系统200用于在固定料仓100和双工位焊接工作台300之间搬运待加工件和加工件；本例中的待加工件为钣金箱体；双工位焊接工作台300设置在上下料搬运机器人系统200与焊接房600之间，双工位焊接工作台300可水平旋转，焊接机器人系统400和控制系统500均设置在焊接房600内。

上下料搬运机器人系统200包括上下料搬运机器人201、安装法兰202和抓具203；上下料搬运机器人201末端安装有安装法兰202，安装法兰202末端安装有抓具203，抓具203的安装底板上设置有真空发生器和吸盘，真空发生器与吸盘配合工作，用于抓取和移动钣金箱体。

抓具203的安装底板上设置有用于检测抓具203是否有抓取钣金箱体的传感器。

固定料仓100包括上料仓101和下料仓102，上料仓101用于存放待加工的钣金箱体，下料仓102用于存放已加工的钣金箱体。本例中上料仓101和下料仓102分别位于上下料搬运机器人系统200的两侧，实践中可根据实际情况确定上料仓101和下料仓102的具体位置，只要保证上下料搬运机器人系统200可以抓取到上料仓101和下料仓102中放置的钣金箱体即可。

双工位焊接工作台300包括底座301、转台302、隔离挡板303、翻转台304、圆形载物台305、定位底座306、夹紧气缸307、夹紧块308和气缸支架309；转台302设置在底座301上，转台302与底座301可转动连接使得转台302可以在底座301上旋转；隔离挡板303设置在转台302中部；转台302的两侧设置均有翻转台304，翻转台304上设有可转动的圆形载物台305；定位底座306设置在圆形载物台305上；夹紧气缸307通过气缸支架309安装于定位底座306四周，夹紧气缸307的气缸杆端连接夹紧块308，夹紧块308配合定位底座306完成对钣金箱体的定位和夹紧。

定位底座306是根据钣金箱体的形状制成的仿型模具，定位底座306通过定位销安装在圆形载物台305上。根据不同钣金箱体的加工需求，可以配置不同规格的仿型模具，定位底座的上表面与钣金箱体的内表面相配合，实现对钣金箱体的准确定位。

转台302的支撑架内安装有驱动电机，翻转台304中设置有转轴，驱动电机转轴经减速器后与翻转台304的转轴连接，使得翻转台304能在转台302上翻转；驱动电机与控制系统500相连。

焊接机器人系统400包括焊接机器人401、清枪器402、焊接电源404和焊接气体钢瓶403；焊接机器人401末端设置有焊枪、送丝机和防碰撞传感器，清枪器402、焊接电源404和焊接气体钢瓶403均与焊接机器人401连接且放置在焊接机器人401周围。

控制系统500包括主控制器501、搬运机器人控制柜502和焊接机器人控制柜503，搬运机器人控制柜502用于控制上下料搬运机器人系统200，焊接机器人控制柜503用于控制焊接机器人系统400和双工位焊接工作台300，搬运机器人控制柜502和焊接机器人控制柜503均与主控制器501连接。焊接机器人系统400和双工位焊接工作台300均由焊接机器人控制柜503控制，可以实现焊接机器人系统400和双工位焊接工作台300之间的联动，进而可以完成复杂路径的焊接加工。具体的，焊接机器人控制柜503与双工位焊接工作台300中驱动翻转台的驱动电机相连接，从而控制翻转台的翻转，焊接机器人控制柜503还可以控制焊接机器人401和圆形载物台305，在焊接过程中焊接机器人401、翻转台304和圆形载物台305相互配合运动，以最佳的焊接姿态沿焊接轨迹完成焊接作业。

所述焊接房600的房体由支撑架604和多个防辐射挡板601组成，焊接房的顶部设置有烟雾检测传感器602和排气管道603，所述焊接房600靠近焊接机器人401的一侧设有房门，焊接房600靠近双工位焊接工作台300的一侧留有开口。开口与安装在双工位焊接工作台300上的隔离挡板303相配合，起到隔离防护作用。

本发明的具体实施过程如下：

1）上下料搬运机器人201根据搬运机器人控制柜502传来的指令，将抓具203移至上料仓101正上方，下降并使吸盘与钣金箱体表面接触，真空发生器工作，吸盘吸起钣金箱体，上下料搬运机器人201将钣金箱体运送到双工位焊接工作台300的定位底座306上方，下降并使定位底座306的上表面与钣金箱体的内表面刚好配合，完成对钣金箱体的定位；

2）气缸支架309上的四个夹紧气缸307同时动作，推动夹紧块308压紧钣金箱体的四个侧面，使得侧面两两相互接触形成四条待焊接的侧边，完成对钣金箱体的夹紧；

3）上下料搬运机器人201的吸盘松开，抓具203上移退至定位底座306的上方，等待下一道加工工序；

4）双工位焊接工作台300的转台302旋转180°，完成工位的转换，将定位夹紧后的钣金箱体送至焊接房600内；与此同时，焊接房600外的上下料搬运机器人201重复上述1）、2）和3）中的动作，完成下一个钣金箱体焊接的上料作业；

5）焊接机器人401根据焊接机器人控制柜503传来的指令，将焊枪移至焊缝处并开始焊接作业，在焊接过程中焊接机器人401、翻转台304和圆形载物台305相互配合运动，以最佳的焊接姿态沿焊接轨迹完成焊接作业；完成第一条焊缝的焊接后，焊接机器人401的焊枪退至钣金箱体的上方，圆形载物台305旋转一定角度后，找到第二条焊缝的焊接起点，重复第一条焊缝的焊接作业完成第二条焊缝的焊接；以此类推，焊接机器人依次完成第三条和第四条焊缝的焊接作业；

6）焊接过程中，焊接房600屋顶的烟雾检测传感器602检测到焊接过程产生的烟雾后，控制系统随即发出指令，将排气管道603上的排气风扇打开，开始排出废气；

7）焊接完成后，双工位焊接工作台300旋转180°，将焊接后的钣金箱体送至焊接房外，处于待定状态的上下料搬运机器人201将抓具203下移，吸盘吸住加工后的钣金箱体，上下料搬运机器人201将其移至下料仓102处，并依次堆垛；

8）当需要加工不同形状和尺寸的钣金箱体时，可通过上下料搬运机器人201的抓具203将圆形载物台305上的定位底座306取下，再利用上下料搬运机器人201将所需的仿型模具重新装上。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，包括固定料仓（100）、上下料搬运机器人系统（200）、双工位焊接工作台（300）、焊接机器人系统（400）、控制系统（500）和焊接房（600）；所述固定料仓（100）用于存放待加工件和加工件，所述上下料搬运机器人系统（200）用于在固定料仓（100）和双工位焊接工作台（300）之间搬运待加工件和加工件；所述双工位焊接工作台（300）设置在上下料搬运机器人系统（200）与焊接房（600）之间，所述双工位焊接工作台（300）可水平旋转，所述焊接机器人系统（400）和控制系统（500）均设置在焊接房（600）内。

2.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述的上下料搬运机器人系统（200）包括上下料搬运机器人（201）、安装法兰（202）和抓具（203）；所述上下料搬运机器人（201）末端安装有安装法兰（202），所述安装法兰（202）末端安装有抓具（203），所述抓具（203）的安装底板上设置有真空发生器和吸盘。

3.如权利要求2所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述抓具（203）的安装底板上设置有用于检测抓具（203）是否有抓取待加工件或加工件的传感器。

4.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述固定料仓（100）包括上料仓（101）和下料仓（102），所述上料仓（101）用于存放待加工件，所述下料仓（102）用于存放加工件。

5.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述双工位焊接工作台（300）包括底座（301）、转台（302）、隔离挡板（303）、翻转台（304）、圆形载物台（305）、定位底座（306）、夹紧气缸（307）、夹紧块（308）和气缸支架（309）；所述转台（302）设置在底座（301）上，所述转台（302）与底座（301）可转动连接使得转台（302）可以在底座（301）上旋转；所述隔离挡板（303）设置在转台（302）中部；所述转台（302）的两侧设置均有翻转台（304），所述翻转台（304）上设有可转动的圆形载物台（305）；所述定位底座（306）设置在圆形载物台（305）上；夹紧气缸（307）通过气缸支架（309）安装于定位底座（306）四周，夹紧气缸（307）的气缸杆端连接夹紧块（308）。

6.如权利要求5所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述定位底座（306）是根据待加工件的形状制成的仿型模具，所述定位底座（306）通过定位销安装在圆形载物台（305）上。

7.如权利要求5所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述转台（302）的支撑架内安装有驱动电机，所述翻转台（304）中设置有转轴，驱动电机转轴经减速器后与翻转台（304）的转轴连接，使得翻转台（304）能在转台（302）上翻转；驱动电机与所述控制系统（500）相连。

8.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述焊接机器人系统（400）包括焊接机器人（401）、清枪器（402）、焊接电源（404）和焊接气体钢瓶（403）；所述焊接机器人（401）末端设置有焊枪、送丝机和防碰撞传感器，所述清枪器（402）、焊接电源（404）和焊接气体钢瓶（403）均与所述焊接机器人（401）连接。

9.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述控制系统（500）包括主控制器（501）、搬运机器人控制柜（502）和焊接机器人控制柜（503），所述搬运机器人控制柜（502）用于控制所述上下料搬运机器人系统（200），焊接机器人控制柜（503）用于控制焊接机器人系统（400）和双工位焊接工作台（300），所述搬运机器人控制柜（502）和焊接机器人控制柜（503）均与主控制器（501）连接。

10.如权利要求1所述的双工位机器人自动焊接系统，其特征在于，所述焊接房（600）的房体由支撑架（604）和多个防辐射挡板（601）组成，焊接房的顶部设置有烟雾检测传感器（602）和排气管道（603），所述焊接房（600）靠近焊接机器人（401）的一侧设有房门，焊接房（600）靠近双工位焊接工作台（300）的一侧留有开口。