CN209698256U - 一种大幅面机器人焊接工作站 - Google Patents

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朱思维
孙勇
蔡青
李慧勤
吴苶
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Abstract

本实用新型属于激光焊接技术领域,具体涉及一种大幅面高精度高柔性机器人焊接工作站,包括三轴机架、双工位工作台、机器人本体以及焊接装置;所述焊接装置安装于所述机器人本体上,所述机器人本体倒挂安装于所述三轴机架上,所述双工位工作台设置于所述机器人本体的下方;所述双工位工作台上设有一个加工工位以及两个上下料工位,且加工工位位于两个上下料工位之间;所述双工位工作台包括两个工作台,且其中一个工作台位于加工工位,另外一个工作台位于上下料工位。本实用新型提供的大幅面机器人焊接工作站可有效提高工作站的利用率和适应性,适用于不同的焊接形式、不同的工件类型和工件尺寸,尤其适合于产品复杂多样的对外加工用户。

Description

一种大幅面机器人焊接工作站
技术领域
本实用新型属于激光焊接技术领域,具体涉及一种大幅面高精度高柔性机器人焊接工作站。
背景技术
焊接技术就是高温或高压条件下,使用焊接材料将两块或两块以上的待焊接的工件连接成一个整体的操作方法,这个过程通常是采用多工位多流程多焊接方式来完成;传统焊接工作站是采用单个机器人加夹具的方式,这样需要设置多个工位及多个焊接机器人分别用于不同工序的焊接,占地面积大,工序与工序之间的换位与装夹耗费时间,工作效率以及焊接精度低,不能适用于多种类零件的焊接,且对于工件外形尺寸有较大的限制,不能满足目前的市场需求。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本实用新型的目的是提供一种大幅面高精度高柔性机器人焊接工作站,可有效提高工作站的利用率和适应性,适用于不同的焊接形式、不同的工件类型和工件尺寸,尤其适合于产品复杂多样的对外加工用户。
为实现上述目的,本实用新型的技术方案为一种大幅面机器人焊接工作站,包括三轴机架、双工位工作台、机器人本体以及焊接装置;所述焊接装置安装于所述机器人本体上,所述机器人本体倒挂安装于所述三轴机架上,所述双工位工作台设置于所述机器人本体的下方;所述双工位工作台上设有一个加工工位以及两个上下料工位,且加工工位位于两个上下料工位之间;所述双工位工作台包括两个工作台,且其中一个工作台位于加工工位,另外一个工作台位于上下料工位。
进一步地,所述加工工位位于所述机器人本体的正下方,两个上下料工位位于加工工位的两侧。
进一步地,所述双工位工作台还包括底座以及用于驱动两个工作台在水平方向上运动的工作台驱动机构,两个工作台分别通过工作台驱动机构与底座连接。
进一步地,所述工作台驱动机构包括齿轮、卡齿以及电机,所述卡齿设置于所述底座上,所述电机设置于所述工作台上,所述电机与所述齿轮连接,所述齿轮与卡齿啮合。
更进一步地,所述底座上设有相互平行的三条导轨,相邻的导轨之间间距相同,三条导轨分别位于所述工作台的左下方、中间下方以及右下方,各所述导轨上均设有卡齿。
进一步地,所述三轴机架包括架体、用于带动所述机器人本体沿x轴方向运动的x轴运动机构、用于带动所述机器人本体沿y轴方向运动的y轴运动机构以及用于带动所述机器人本体沿z轴方向运动的z轴运动机构,所述x轴运动机构设置于所述架体上,所述y轴运动机构和所述z轴运动机构均设置于所述x 轴运动机构上。
更进一步地,所述z轴运动机构设置于所述y轴运动机构上,所述机器人本体倒挂安装于所述z轴运动机构的底部。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
(1)本实用新型提供的大幅面机器人焊接工作站可有效提高工作站的利用率和适应性,适用于不同的焊接形式、不同的工件类型和工件尺寸,尤其适合于产品复杂多样的对外加工用户;
(2)本实用新型提供的大幅面机器人焊接工作站通过将6轴机器人本体与三轴机架的3个外部轴集成为一体,提高了机器人的可达范围,能对尺寸变化较大的不同产品进行焊接加工,并且配合双工位工作台提高了对于不同大小、不同焊接类型的工件的适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的大幅面机器人焊接工作站的俯视图;
图2为本实用新型实施例提供的大幅面机器人焊接工作站的侧视图;
图3为本实用新型实施例提供的大幅面机器人焊接工作站的三轴机架的结构示意图;
图中:1、三轴机架,101、立柱,102、第一基座,103、第二基座,104、 x轴大梁,105、y轴大梁,106、z轴大梁,107、连接梁,2、机器人本体,3、双工位工作台,301、工作台,302、底座,303、导轨,4、焊接装置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图2所示,本实用新型实施例提供一种大幅面高精度高柔性机器人焊接工作站,包括三轴机架1、双工位工作台3、机器人本体2以及焊接装置4;所述焊接装置4安装于所述机器人本体2上,所述机器人本体2倒挂安装于所述三轴机架1上,所述双工位工作台3设置于所述机器人本体2的下方;所述双工位工作台3上设有一个加工工位以及两个上下料工位,且加工工位位于两个上下料工位之间;所述双工位工作台3包括两个工作台301,且其中一个工作台301位于加工工位,另外一个工作台301位于上下料工位。本实用新型提供的大幅面机器人焊接工作站可有效提高工作站的利用率和适应性,适用于不同的焊接形式、不同的工件类型和工件尺寸,尤其适合于产品复杂多样的对外加工用户。本实施例的焊接装置集成有激光焊、激光钎焊、MIG焊和激光MIG复合焊四种焊接模式,并且可以快速切换,可以用于不同焊接类型的工件的焊接。
进一步地,如图1所示,加工工位位于机器人本体2下方,两个上下料工位分别位于加工工位的两侧,通过两个工作台在加工工位的切换,实现其中一个工作台301必然处于加工工位,该工作台301上的工件被取用,而另一个工作台301位于加工工位其中一侧的上下料工位,该工作台301完成进行上下料,实现激光焊接的持续工作,节省等待时间,大大提高生产效率。工作台301上设置有用于放置拼焊用的工装夹具的若干工装孔。本实施例的两个工作台301 可以焊接同一种工件也可以焊接不同的工件,焊接加工和上下料可以同时进行,实现柔性化和高效率,满足不同零件不同企业的广泛需求。
进一步地,所述双工位工作台3还包括底座302以及用于驱动两个工作台 301在水平方向上运动的工作台驱动机构,两个工作台301分别通过工作台驱动机构与底座302连接。本实施例通过焊接装置4、三轴机架1、双工位工作台3 的配合,工作幅面可达到6000mm×4600mm,提高了对于不同大小、不同焊接类型的工件的适应性。
进一步地,所述工作台驱动机构包括齿轮、卡齿以及电机,所述卡齿设置于所述底座302上,所述电机设置于所述工作台301上,所述电机与所述齿轮连接,所述齿轮与卡齿啮合。本实施例中的电机的输出轴与齿轮键连接,通电机转动带动齿轮转动,而齿轮与齿条啮合,实现工作台301在底座302作y向运动。
更进一步地,所述底座302上设有相互平行的三条导轨303,相邻的导轨303之间间距相同,三条导轨303分别位于所述工作台301的左下方、中间下方以及右下方,各所述导轨303上均设有卡齿。本实施例通过齿轮卡齿实现传动,三条导轨303之间通过连接件连接,提高整体的稳定性。
进一步地,本实施例的所述三轴机架1包括架体、用于带动所述机器人本体沿x轴方向运动的x轴运动机构、用于带动所述机器人本体沿y轴方向运动的y轴运动机构以及用于带动所述机器人本体沿z轴方向运动的z轴运动机构,所述x轴运动机构设置于所述架体上,所述y轴运动机构和所述z轴运动机构均设置于所述x轴运动机构上。本实施例将倒置的6轴机器人本体2与三轴机架1的3个外部轴集成为一体,增加了机器人本体2的作业范围。
作为一种实施方式,如图3所示,所述x轴运动机构包括对称设置的两个x 轴大梁104以及两个x轴驱动装置,各所述x轴大梁104上均设有第一基座102,各所述第一基座102分别通过x轴驱动装置与两个所述x轴大梁104连接;所述y轴运动机构包括对称设置的两个y轴大梁105以及两个y轴驱动装置,各所述y轴大梁105的两端分别与两个所述第一基座102连接,两个所述y轴大梁105通过第二基座103连接,且所述第二基座103的两侧分别通过y轴驱动装置与两个y轴大梁105连接;所述z轴运动机构包括z轴大梁106以及对称设置于所述z轴大梁106两侧的两个z轴驱动装置,所述z轴大梁106从竖直方向上穿过所述第二基座103,且所述第二基座103两侧分别通过z轴驱动装置与所述z轴大梁106的两侧连接。本实施例提供的大幅面高精度三轴机架在x轴方向、y轴方向以及z轴方向上均采用双边驱动和双边支撑的对称结构,使x轴、 y轴、z轴三个方向的支撑力和驱动力均为对称,从而消除了偏载,使机架受力平衡,提高机架的结构稳定性以及运行平稳性。
进一步地,所述架体包括呈方形布置的四个立柱101,两组左右设置的立柱 101分别通过两个x轴大梁104连接,两个所述x轴大梁104位于同一水平面,且两个所述x轴大梁104之间通过两个连接梁107连接。在两个x轴大梁4的两端分别用两个连接梁7进行连接,进一步提高三轴机架的稳定性。
进一步地,各所述x轴驱动装置均包括x轴齿条、x轴齿轮以及x轴驱动电机,所述x轴齿条设置于x轴大梁104上,所述x轴驱动电机设置于第一基座 102上,所述x轴驱动电机与所述x轴齿轮连接,所述x轴齿轮与x轴齿条啮合。本实施例中的x轴驱动电机的输出轴与x轴齿轮键连接,通过电机转动带动x 轴齿轮转动,而x轴齿轮与x轴齿条啮合,实现第一基座102以及设置于第一基座102上的y轴运动机构和z轴运动机构在两个x轴大梁104上作x向运动。
进一步地,各所述y轴驱动装置均包括y轴齿条、y轴齿轮以及y轴驱动电机,所述y轴齿条设置于y轴大梁105上,所述y轴驱动电机设置于第二基座 103上,所述y轴驱动电机与所述y轴齿轮连接,所述y轴齿轮与y轴齿条啮合。本实施例中的y轴驱动电机的输出轴与y轴齿轮键连接,通过电机转动带动y 轴齿轮转动,而y轴齿轮与y轴齿条啮合,实现第二基座103以及z轴运动机构在两个y轴大梁105上作y向运动。
进一步地,各所述z轴驱动装置均包括z轴齿条、z轴齿轮以及z轴驱动电机,所述z轴齿条设置于z轴大梁106上,所述z轴驱动电机设置于第二基座 103上,所述z轴驱动电机与所述z轴齿轮连接,所述z轴齿轮与z轴齿条啮合。本实施例中的z轴驱动电机的输出轴与z轴齿轮键连接,通过电机转动带动z 轴齿轮转动,而z轴齿轮与z轴齿条啮合,实现z轴运动机构在第二基座103 上作x向运动。
更进一步地,两个所述y轴驱动电机分别设置于所述第二基座103上相对的其中两侧,两个所述z轴驱动电机分别设置于所述第二基座103上相对的另外两侧,以提高机架的稳定性。
进一步地,所述x轴大梁104、所述y轴大梁105以及所述z轴大梁106均采用中空设置。由于x轴大梁104、y轴大梁105以及z轴大梁106的体型较大,采用中空设置,在不影响强度的同时降低了重量,节约了制作成本。
进一步地,所述z轴大梁106的底部设有用于倒置安装机器人本体2的连接件。z轴运动机构设置于所述y轴运动机构上,机器人本体2倒挂安装于所述 z轴运动机构底部的连接件上,该连接件可以带动机器人沿着x轴、y轴、z轴三个方向运动,并且该运动可以与机器人的6轴做联动,大大增加机器人的作业范围,有效提高了机器人的利用率和适应性,适用于使用同一台机器人来加工宽度和高度较大的工件。
进一步地,所述第二基座103的两侧分别设有两个气缸,且两个气缸的活塞杆的顶部均通过连接板与所述z轴大梁106的顶部连接。由于负载比较大,在通过z轴驱动电机进行驱动的同时,通过气缸的活塞杆对z轴大梁106进行辅助支撑,进一步地提高机架的结构稳定性以及运行稳定性。
采用本实施例提供的机器人焊接工作站焊接类似车顶的平板类零件时,需要将多块小板拼焊成为一个尺寸较大整体的车顶,首先将拼焊用的工装夹具放置在处于上下料工位的工作台301上,选择焊接模式,按下预约准备按钮,该工作台301移动至加工工位进行焊接加工,加工工位内的工作台301同步移动至上下料工位进行上下料,依此循环焊接。通过6轴机器人本体2与三轴机架1 的协调工作,构成高柔性、高精度、大幅面的集成焊接工作站,使工作站具备大范围的加工能力,能对尺寸变化较大的不同产品进行焊接加工;同时能适应不同类型的不同形式的工装夹具,并且可以快速更换工装夹具。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:包括三轴机架、双工位工作台、机器人本体以及焊接装置;所述焊接装置安装于所述机器人本体上,所述机器人本体倒挂安装于所述三轴机架上,所述双工位工作台设置于所述机器人本体的下方;所述双工位工作台上设有一个加工工位以及两个上下料工位,且加工工位位于两个上下料工位之间;所述双工位工作台包括两个工作台,且其中一个工作台位于加工工位,另外一个工作台位于上下料工位。
2.如权利要求1所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述加工工位位于所述机器人本体的正下方,两个上下料工位位于加工工位的两侧。
3.如权利要求1所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述双工位工作台还包括底座以及用于驱动两个工作台在水平方向上运动的工作台驱动机构,两个工作台分别通过工作台驱动机构与底座连接。
4.如权利要求3所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述工作台驱动机构包括齿轮、卡齿以及电机,所述卡齿设置于所述底座上,所述电机设置于所述工作台上,所述电机与所述齿轮连接,所述齿轮与卡齿啮合。
5.如权利要求4所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述底座上设有相互平行的三条导轨,相邻的导轨之间间距相同,三条导轨分别位于所述工作台的左下方、中间下方以及右下方,各所述导轨上均设有卡齿。
6.如权利要求1所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述三轴机架包括架体、用于带动所述机器人本体沿x轴方向运动的x轴运动机构、用于带动所述机器人本体沿y轴方向运动的y轴运动机构以及用于带动所述机器人本体沿z轴方向运动的z轴运动机构,所述x轴运动机构设置于所述架体上,所述y轴运动机构和所述z轴运动机构均设置于所述x轴运动机构上。
7.如权利要求6所述的一种大幅面机器人焊接工作站,其特征在于:所述z轴运动机构设置于所述y轴运动机构上,所述机器人本体倒挂安装于所述z轴运动机构的底部。
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