CN208992015U - 一种角铁法兰机器人焊接工作站 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接技术领域，公开了一种角铁法兰机器人焊接工作站，包括安全围栏；在安全围栏围成的区域内分别设置有焊接工位、上料工位、原料送料工位以及成品出料工位；在焊接工位和上料工位之间设置有转盘；在转盘上固定有至少一个定位夹具；转盘连接有驱动其转动以使定位夹具在焊接工位和上料工位之间切换的第一驱动装置；在焊接工位设置有焊接机械手；焊接机械手的输出端固定有焊枪；在上料工位设置有搬运机械手，在搬运机械手的输出端固定有搬运夹具。本实用新型保证了角铁法兰的焊接质量，并极大地提高了角铁法兰的生产效率。

Description

一种角铁法兰机器人焊接工作站

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，具体涉及一种角铁法兰机器人焊接工作站。

背景技术

现在通风管道越来越多的应用到大家的生活当中，但是通风管道的连接方式有多种，其中角铁法兰连接和共板法兰连接两种居多。共板法兰风管又称无法兰风管，其制作形式比传统的矩形风管加工速度更快捷，共板法兰风管无需单独制作法兰。角铁法兰风管就是镀锌钢板风管的法兰用角铁制作，是风管连接的一种。

与角铁法兰相比，共板法兰的缺点主要有：(1)法兰采用的是镀锌钢板压制，与风管本体的钢材厚度一样，所以法兰的强度不高，在大边长风管(边长>1500mm)尤为明显，行业规定共板法兰风管使用与边长在2000mm以下的中低压风管，而相对来言，角铁法兰是用角钢制作，更为牢固；(2)共板法兰的三通、变径以及弯头要单独下料制作；(3)制作时，共板法兰与风管直接接触容易导致其表面镀锌层严重破坏。因此角铁法兰应用越来越广泛，但是目前角铁法兰的制作主要依赖人工完成，产品质量不容易保证，并且生产效率低。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种角铁法兰机器人焊接工作站。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种角铁法兰机器人焊接工作站，包括安全围栏；在所述安全围栏围成的区域内分别设置有焊接工位、上料工位、原料送料工位以及成品出料工位；在所述焊接工位和上料工位之间设置有转盘；在所述转盘上固定有至少一个定位夹具；所述转盘连接有驱动其转动以使定位夹具在焊接工位和上料工位之间切换的第一驱动装置；在所述焊接工位设置有焊接机械手；所述焊接机械手的输出端固定有焊枪；在所述上料工位设置有搬运机械手，在所述搬运机械手的输出端固定有搬运夹具；所述搬运机械手通过搬运夹具将上料工位处已完成焊接的角铁法兰搬运至成品出料工位，并将原料送料工位处待焊接的角铁法兰搬运至上料工位；

所述搬运夹具包括框架，在所述框架相背离的两个端面上均设置有夹紧机构；每个夹紧机构均包括两组第一夹紧组件，且两组第一夹紧组件的夹紧方向相垂直；每组第一夹紧组件包括两个相对滑动的夹紧块以及驱动两个所述夹紧块相对滑动的第二驱动装置；在每个夹紧块上均固定有与角铁法兰接触的胶垫；每个夹紧块上均设置有向角铁法兰延伸的勾挂部。

进一步地，在所述原料送料工位设置有第一输送机；所述第一输送机的出口位于安全围栏内部，第一输送机的入口位于安全围栏外部。

进一步地，在所述成品出料工位设置有第二输送机；所述第二输送机的入口位于安全围栏内部，第二输送机的出口位于安全围栏外部。

进一步地，所述第一驱动装置包括机架、回转支承以及伺服电机；所述回转支承的外圈固定在机架上，回转支承的内圈与转盘固定连接；所述伺服电机固定在机架上，伺服电机的输出端固定有齿轮；齿轮与所述回转支承的内圈啮合。

进一步地，所述第二驱动装置包括两个第一气缸；两个所述第一气缸的活塞杆分别与两个相对滑动的夹紧块固定连接；两个第一气缸均固定在所述框架上。

进一步地，在所述第一气缸的活塞杆及与其固定连接的夹紧块之间连接有导向杆；在所述导向杆上套设有固定套；所述固定套固定在所述框架上。

进一步地，所述定位夹具设置有两个，且两个所述定位夹具围绕转盘的转动轴线均匀分布在所述转盘上。

进一步地，所述定位夹具包括夹具底板、定位柱以及第二夹紧组件；在角铁法兰相垂直的两边均设置有至少一组定位柱；每组定位柱均包括两个夹住角铁法兰的定位柱；所有定位柱均固定在所述夹具底板上；在角铁法兰的每条边中均设置两个所述第二夹紧组件，并且这两个第二夹紧组件均靠近对应的角铁法兰的边的端点设置；

每个第二夹紧组件均包括定位块、滑块、第一连杆、第二连杆以及夹紧臂；每个定位块上均设置有定位面，并且所有定位面共面；在每个第二夹紧组件中，滑块与定位块滑动连接，滑块连接有驱动其滑动的第三驱动装置；第一连杆的一端与滑块铰接，第一连杆的另一端与夹紧臂的一端铰接；所述第二连杆的两端分别与夹紧臂的另一端和定位块铰接；第三驱动装置驱动滑块在所述定位块上朝角铁法兰滑动，以驱使夹紧臂将角铁法兰夹紧在定位面上。

进一步地，所述第三驱动装置为第二气缸；第二气缸固定在定位块上，第二气缸的活塞杆与所述滑块固定连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过焊接机械手驱动焊枪移动以实现角铁法兰的自动焊接，通过设置搬运机械手和搬运夹具实现角铁法兰的上料以及下料，通过设置转盘以及定位夹具实现角铁法兰在上料工位与焊接工位的自动切换，保证了角铁法兰的焊接质量，极大地提高了角铁法兰的生产效率；其次，通过在夹紧块上固定胶垫，既增大了角铁法兰与夹紧块之间的摩擦力保证夹紧块的夹紧力，又避免了夹紧块对角铁法兰表面的损伤，同时通过在角铁法兰上设置勾挂部，避免了在搬运过程中角铁法兰掉落；并且，通过设置由定位块、滑块、第一连杆、第二连杆以及夹紧臂组成的第二夹紧组件，在第二夹紧组件松开角铁法兰时，夹紧臂未处于角铁法兰的正上方，极大地方便了搬运机械手放置或拾取角铁法兰。

附图说明

图1是本实用新型的一种角铁法兰机器人焊接工作站的结构示意图(省略安全围栏)；

图2是图1的俯视图(省略焊枪和搬运夹具)；

图3是图1所示的一种角铁法兰机器人焊接工作站中搬运夹具的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是本实用新型的一种定位夹具的结构示意图；

图6是图5所示的一种定位夹具的立体结构示意图(省略第二气缸)。

图中：1-焊接机械手；2-焊枪；3-定位夹具；31-定位柱；32-第二夹紧组件；321-第二气缸；322-滑块；323-第一连杆；324-夹紧臂；325-第二连杆；326-定位块；3261-定位面；4-第一驱动装置；41-转盘；42-伺服电机；43-机架；44- 回转支承；5-搬运夹具；51-框架；52-第一夹紧组件；521-夹紧块；5211-胶垫； 5212-勾挂部；522-固定套；523-导向杆；524-第一气缸；53-连接法兰；6-搬运机械手；7-角铁法兰；8-第一输送机；9-第二输送机；10-安全围栏。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1-2所示，本实施例的一种角铁法兰机器人焊接工作站，包括安全围栏10；在所述安全围栏10围成的区域内分别设置有焊接工位、上料工位、原料送料工位以及成品出料工位；在所述焊接工位和上料工位之间设置有转盘41；在所述转盘41上固定有至少一个定位夹具3；本实施例中，如图2所示，定位夹具3设置有两个，且两个所述定位夹具3围绕转盘41的转动轴线均匀分布在所述转盘41上；所述转盘41连接有驱动其转动以使定位夹具3在焊接工位和上料工位之间切换的第一驱动装置4；在所述焊接工位设置有焊接机械手1；所述焊接机械手1的输出端固定有焊枪2；在所述上料工位设置有搬运机械手6，在所述搬运机械手6的输出端固定有搬运夹具5；所述搬运机械手6通过搬运夹具5将上料工位处已完成焊接的角铁法兰7搬运至成品出料工位，并将原料送料工位处待焊接的角铁法兰7搬运至上料工位；

如图3-4所示，本实施例中的搬运夹具5包括框架51，在所述框架51相背离的两个端面上均设置有夹紧机构；每个夹紧机构均包括两组第一夹紧组件52，且两组第一夹紧组件52的夹紧方向相垂直；每组第一夹紧组件52包括两个相对滑动的夹紧块521以及驱动两个所述夹紧块521相对滑动的第二驱动装置；在每个夹紧块521上均固定有与角铁法兰接触的胶垫5211；每个夹紧块521上均设置有向角铁法兰延伸的勾挂部5212。如图3-4所示，本实施例中，框架51 通过连接法兰53由于搬运机械手6的第六轴固定连接。如图3-4所示，本实施例中的第二驱动装置包括两个第一气缸524；两个所述第一气缸524的活塞杆分别与两个相对滑动的夹紧块521固定连接；两个第一气缸524均固定在所述框架51上。如图3-4所示，在所述第一气缸524的活塞杆及与其固定连接的夹紧块521之间连接有导向杆523；在所述导向杆523上套设有固定套522；所述固定套522固定在所述框架51上。如图4所示，当第一气缸524的活塞杆缩回时，导向杆523带动夹紧块521向角铁法兰7移动以将角铁法兰7夹紧，当第一气缸524的活塞杆伸出时，夹紧块521向远离角铁法兰7的方向移动，以松开角铁法兰7。为保证结构更加稳定，如图4所示，每个第一气缸524的活塞杆均固定连接有两个导向杆523，两个导向杆523均穿设在同一个固定套522 上。

工作原理：

如图2所示，搬运机械手6首先通过搬运夹具5将原料送料工位处待焊接的角铁法兰7搬运至上料工位处的定位夹具3；上料工位处的定位夹具3将待焊接的角铁法兰7定位夹紧，第一驱动装置7驱动转盘41转动，将位于上料工位处和焊接工位处的定位夹具3的位置对调，焊接机械手1移动焊枪2，对角铁法兰7进行焊接操作；同时搬运机械手6又将搬运夹具5移动至原料送料工位处，搬运夹具5将用其中一个夹紧机构将原料送料工位处的待焊接的角铁法兰7夹紧，然后搬运机械手6将搬运夹具5移动至上料工位处；搬运夹具5的另一个夹紧机构上料工位处已完成焊接的角铁法兰7夹紧，然后搬运机械手6 将两个夹紧机构的位置对调，将待焊接的角铁法兰7放至上料工位处的定位夹具3；然后搬运机械手6将已完成焊接的角铁法兰7搬运至成品出料工位处，完成一个工作循环；重复上述工作循环直至完成所有的角铁法兰7的焊接工作。

可以理解的是，待焊接的角铁法兰7可以是将角铁组装为角铁法兰7并将其固定在一个托盘上，那么搬运机械手6就直接搬运这个托盘，定位夹具3直接对托盘进行定位夹紧。也可以是将角铁组装为角铁法兰7然后用点焊等方式将角铁法兰预固定，那么搬运机械手6搬运的就是角铁法兰7，定位夹具3直接对角铁法兰7进行定位夹紧。

本实施例中，搬运机械手6以及焊接机械手1均可以采用现有技术实现，例如均可以采用KUKA公司的KR-16系列的机械手实现。焊枪2可以采用现有技术实现，例如可以采用TBI公司的TBi RoboMIG RM2系列机器人焊枪实现。

在原料送料工位以及成品出料工位处均设置堆垛装置，以放置角铁法兰7，但是如此设置，会给工人取放角铁法兰7带来不便，因为工人取放角铁法兰7 时，需要停下搬运机械手6以及焊接机械手1的工作，并打开安全围栏10。造成本角铁法兰机器人焊接工作站的效率降低。因此本实施例中，如图2所示，在所述原料送料工位设置有第一输送机8；所述第一输送机8的出口位于安全围栏10内部，第一输送机8的入口位于安全围栏10外部。在所述成品出料工位设置有第二输送机9；所述第二输送机9的入口位于安全围栏10内部，第二输送机9的出口位于安全围栏10外部。第一输送机8以及第二输送机9均可以采用现有技术实现，例如可以采用怡合达公司的KSH01系列的电动辊筒输送线实现。通过设置第一输送机8以及第二输送机9，使得工人在安全围栏10外部就能够取放角铁法兰7，既方便工人操作，又不降低效率。优选地，如图2所示，第一输送机8的出口和第二输送机9的入口位于搬运机械手6的同一侧，以减少搬运机械手6的移动轨迹，节约搬运时间。进一步地，如图2所示，第一输送机8和第二输送机9相垂直，以避免混料。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，如图1所示，第一驱动装置包括机架43、回转支承44以及伺服电机42；所述回转支承44的外圈固定在机架43上，回转支承44的内圈与转盘41固定连接；所述伺服电机42固定在机架43上，伺服电机42的输出端固定有齿轮；齿轮与所述回转支承44的内圈啮合。回转支承44采用现有技术实现，例如可以采用徐州海林回转支承有限公司的HJN系列的内齿式单排交叉滚柱式回转支承实现。

如图1、2、5和6所示，本实施例中，为实施例1提供了一种定位夹具3，包括夹具底板、定位柱31以及第二夹紧组件32；本实施例中，转盘41即为所述夹具底板；在角铁法兰7相垂直的两边均设置有至少一组定位柱31；每组定位柱31均包括两个夹住角铁法兰7的定位柱31；所有定位柱31均固定在所述夹具底板上；具体地，定位柱31的一端固定在夹具底板上，另一端向图1所示的Z轴方向延伸，为方便角铁法兰7放入定位夹具3中，如图1所示，定位柱 31远离夹具底板的一端呈炮弹型。在角铁法兰的每条边中均设置两个所述第二夹紧组件32，并且这两个第二夹紧组件32均靠近对应的角铁法兰的边的端点设置；两个第二夹紧组件31均靠近对应的角铁法兰的边的端点设置，极大地减小了在焊接过程中，角铁法兰7受热变形的变形量。

如图5-6所示，本实施例中的第二夹紧组件32包括定位块326、滑块322、第一连杆323、第二连杆325以及夹紧臂324；每个定位块326上均设置有定位面3261，并且所有定位面3261共面；从而作为角铁法兰7的主要定位基准；限制角铁法兰7在Z轴方向移动、围绕X轴旋转以及围绕Y轴旋转三个自由度，而定位柱31限制角铁法兰7围绕Z轴旋转、沿X轴移动以及沿Y轴移动三个自由度，从而完成对角铁法兰7的定位。在每个第二夹紧组件32中，滑块322与定位块326滑动连接，滑块322连接有驱动其滑动的第三驱动装置；第一连杆323的一端与滑块322铰接，第一连杆323的另一端与夹紧臂324的一端铰接；所述第二连杆325的两端分别与夹紧臂324的另一端和定位块326铰接；第三驱动装置驱动滑块322在所述定位块326上朝角铁法兰滑动，以驱使夹紧臂324将角铁法兰夹紧在定位面3261上。

如图5所示，本实施例中的第三驱动装置为第二气缸321；第二气缸321 固定在定位块326上，第二气缸321的活塞杆与所述滑块322固定连接。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：包括安全围栏(10)；在所述安全围栏(10)围成的区域内分别设置有焊接工位、上料工位、原料送料工位以及成品出料工位；在所述焊接工位和上料工位之间设置有转盘(41)；在所述转盘(41)上固定有至少一个定位夹具(3)；所述转盘(41)连接有驱动其转动以使定位夹具(3)在焊接工位和上料工位之间切换的第一驱动装置(4)；在所述焊接工位设置有焊接机械手(1)；所述焊接机械手(1)的输出端固定有焊枪(2)；在所述上料工位设置有搬运机械手(6)，在所述搬运机械手(6)的输出端固定有搬运夹具(5)；所述搬运机械手(6)通过搬运夹具(5)将上料工位处已完成焊接的角铁法兰搬运至成品出料工位，并将原料送料工位处待焊接的角铁法兰搬运至上料工位；

所述搬运夹具(5)包括框架(51)，在所述框架(51)相背离的两个端面上均设置有夹紧机构；每个夹紧机构均包括两组第一夹紧组件(52)，且两组第一夹紧组件(52)的夹紧方向相垂直；每组第一夹紧组件(52)包括两个相对滑动的夹紧块(521)以及驱动两个所述夹紧块(521)相对滑动的第二驱动装置；在每个夹紧块(521)上均固定有与角铁法兰接触的胶垫(5211)；每个夹紧块(521)上均设置有向角铁法兰延伸的勾挂部(5212)。

2.根据权利要求1所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：在所述原料送料工位设置有第一输送机(8)；所述第一输送机(8)的出口位于安全围栏(10)内部，第一输送机(8)的入口位于安全围栏(10)外部。

3.根据权利要求2所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：在所述成品出料工位设置有第二输送机(9)；所述第二输送机(9)的入口位于安全围栏(10)内部，第二输送机(9)的出口位于安全围栏(10)外部。

4.根据权利要求1所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：所述第一驱动装置(4)包括机架(43)、回转支承(44)以及伺服电机(42)；所述回转支承(44)的外圈固定在机架(43)上，回转支承(44)的内圈与转盘(41)固定连接；所述伺服电机(42)固定在机架(43)上，伺服电机(42) 的输出端固定有齿轮；齿轮与所述回转支承(44)的内圈啮合。

5.根据权利要求1所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：所述第二驱动装置包括两个第一气缸(524)；两个所述第一气缸(524)的活塞杆分别与两个相对滑动的夹紧块(521)固定连接；两个第一气缸(524)均固定在所述框架(51)上。

6.根据权利要求5所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：在所述第一气缸(524)的活塞杆及与其固定连接的夹紧块(521)之间连接有导向杆(523)；在所述导向杆(523)上套设有固定套(522)；所述固定套(522)固定在所述框架(51)上。

7.根据权利要求1所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：所述定位夹具(3)设置有两个，且两个所述定位夹具(3)围绕转盘(41)的转动轴线均匀分布在所述转盘(41)上。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：所述定位夹具包括夹具底板、定位柱(31)以及第二夹紧组件(32)；在角铁法兰相垂直的两边均设置有至少一组定位柱(31)；每组定位柱(31)均包括两个夹住角铁法兰的定位柱(31)；所有定位柱(31)均固定在所述夹具底板上；在角铁法兰的每条边中均设置两个所述第二夹紧组件(32)，并且这两个第二夹紧组件(32)均靠近对应的角铁法兰的边的端点设置；

每个第二夹紧组件(32)均包括定位块(326)、滑块(322)、第一连杆(323)、第二连杆(325)以及夹紧臂(324)；每个定位块(326)上均设置有定位面(3261)，并且所有定位面(3261)共面；在每个第二夹紧组件(32)中，滑块(322)与定位块(326)滑动连接，滑块(322)连接有驱动其滑动的第三驱动装置；第一连杆(323)的一端与滑块(322)铰接，第一连杆(323)的另一端与夹紧臂(324)的一端铰接；所述第二连杆(325)的两端分别与夹紧臂(324)的另一端和定位块(326)铰接；第三驱动装置驱动滑块(322)在所述定位块(326)上朝角铁法兰滑动，以驱使夹紧臂(324)将角铁法兰夹紧在定位面(3261)上。

9.根据权利要求8所述的一种角铁法兰机器人焊接工作站，其特征在于：所述第三驱动装置为第二气缸(321)；第二气缸(321)固定在定位块(326)上，第二气缸(321)的活塞杆与所述滑块(322)固定连接。