CN212239842U - 一种机器人自动化焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人自动化焊接夹具，用于带孔的主工件和副工件的焊接，包括固定座和设在所述固定座上的支架，所述支架上设有涨套，所述涨套内嵌套地设有拉杆。所述拉杆可沿轴向相对于所述涨套滑动，所述拉杆与所述涨套台阶配合使得所述拉杆在所述涨套内的上行行程受限。所述拉杆的一端具有变径部，所述涨套包括定位部及设于所述涨套一端的涨扩部，所述拉杆的变径部可将所述涨套的涨扩部撑开。所述涨套的定位部可贯穿所述主工件以将其定位，所述涨套的涨扩部可贯穿所述副工件并在被撑开后与所述副工件保持相对固定。焊接夹具可与装卸料机器人配合使用，实现对工件进行快速定位和夹紧，完全或部分地取消人工点焊。

Description

一种机器人自动化焊接夹具

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种机器人自动化焊接夹具。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，而不必然地构成在先技术。

焊工是一个技术工种，现在石油管线、车辆构件等都是采用金属焊接的方法连接。焊工的技术水平直接影响管线建设速度。焊工的技术训练分为不同管径的管件与管件的焊接、管件与板件之间的焊接、板件与板件的焊接，焊接的方法又分为手工电弧焊、半自动焊、气体保护焊等。例如，管件与板件之间的焊接，即将管件焊接在板件上的开孔处，可先由人工将管件定位在开孔外进行点焊，再借由焊接机器人进行自动焊接。然而，发明人意识到，这种先人工点焊再机器人焊接的方式，仍然存在自动化程度不高，焊接效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述存在的问题，提供一种机器人自动化焊接夹具，通过设置具有定位部和涨扩部的涨套，使得带孔工件间无需点焊固定，即可进行机器人自动化焊接，具有定位快速精确、装夹方便的优点。

本实用新型公开了一种机器人自动化焊接夹具，用于带孔的主工件和副工件的焊接，其特征在于：

包括固定座和设在所述固定座上的支架，所述支架上设有涨套，所述涨套内嵌套地设有拉杆；

所述拉杆可沿轴向相对于所述涨套滑动，所述拉杆与所述涨套台阶配合使得所述拉杆在所述涨套内的上行行程受限；

所述拉杆的一端具有变径部，所述涨套包括定位部及设于所述涨套一端的涨扩部，所述拉杆的变径部可将所述涨套的涨扩部撑开；

所述涨套的定位部可贯穿所述主工件以将其定位，所述涨套的涨扩部可贯穿所述副工件并在被撑开后与所述副工件保持相对固定。

进一步地，所述支架上的某一部位设有定位块，可最终挡住所述涨套，用于对所述涨套的下行行程进行限位；所述涨套的外壁上设有凸起，可最终抵住所述支架上的另一部位，用于对所述涨套的上行行程进行限位。

进一步地，所述涨套具有台阶孔，所述拉杆具有与所述台阶孔相匹配以用于顶推所述涨套的轴肩。

进一步地，所述拉杆的另一端与动力机构连接，所述动力机构为装配在所述支架上的定位气缸。

进一步地，还包括用于承托所述固定座的底架，所述底架配备有用于顶升所述主工件的顶升架和顶升气缸，所述底架上还设有用于对所述顶升架下行行程进行限位的限位块。

进一步地，所述涨套的涨扩部由弹性材料制成，或者所述涨套的涨扩部沿周向设有若干开口槽。

进一步地，所述机器人配备有定位传感器，用于检测所述主工件和副工件位置关系。

进一步地，所述拉杆、涨套和定位气缸设有两套。

进一步地，所述支架包括立设于所述固定座上的支柱以及安装在所述支柱顶端的支撑座。

进一步地，所述支柱上设有气缸安装板。

通过综合采用上述技术方案，本实用新型能够取得如下有益效果：

1、焊接夹具可与装卸料机器人配合使用，实现对工件进行快速定位和夹紧，完全或部分地取消人工点焊，由焊接机器人一次焊接完成；

2、焊接夹具配合装卸料机器人和焊接机器人的动作，能够有效提高生产效率，减轻工人劳动强度，实现工件的自动化生产。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一些实施例中初始状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图2是一些实施例中主工件装载状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图3是一些实施例中主工件和副工件装载状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图4是一些实施例中定位状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图5是一些实施例中夹紧状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图6是一些实施例中主工件、有孔副工件和无孔副工件装载状态下焊接夹具的部分结构示意图；

图7是一些实施例中涨套和拉杆的装配示意图；

图8是一些实施例中涨套的结构示意图；

图9是一些实施例中拉杆的结构示意图；

图10是一些实施例中气缸连接杆的结构示意图；

图11是一些实施例中焊接夹具的整体结构示意图；

图12是一些实施例中焊接夹具总成在焊接房内的布局位置示意图。

附图标记说明：

1-固定座，21-支柱，22-支撑座，3-定位气缸，31-气缸连接杆，32-气缸安装板，33-定位块，4-涨套，41-凸起，5-拉杆，6-主工件，7-副工件，8-底架，81- 限位块，9-顶升气缸，91-顶升架，10-无孔副工件；100-焊接夹具总成，101-焊接机器人，102-装卸料机器人，103-卷帘门，104-焊接房。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的附图中，需要理解的是，不具有相互替代性的不同技术特征显示在同一附图，仅是为了便于简化附图说明及减少附图数量，而不是指示或暗示参照所述附图进行描述的实施例包含所述附图中的所有技术特征，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1～12，本实用新型公开了一种机器人自动化焊接夹具，用于带孔的主工件6和副工件7的焊接。焊接夹具总成100包括固定座1和支架，支架安装在固定座1上。支架上设有涨套4和拉杆5，拉杆5嵌套地设于涨套4内，拉杆5可沿轴向相对于涨套4滑动。拉杆5的一端具有变径部，涨套4的一端具有涨扩部，拉杆5的变径部与涨套4的涨扩部相互配合。

在一些实施例中，涨套4还具有定位部，至少用于主工件6的定位。涨套4的定位部可贯穿主工件6上的孔，并与该孔的孔壁贴合，实现主工件6的定位。涨套4的定位部和涨扩部可以具有不同的直径，二者的外壁面可以过渡连接，或者二者的外壁面间具有台阶面。涨套4的涨扩部至少用于副工件7的固定。副工件7 套在涨套4的涨扩部上，当拉杆5的变径部伸入涨套4的涨扩部时，涨套4的涨扩部被撑开，使涨扩部的内壁夹紧拉杆5，涨扩部的外壁与副工件7上的孔的孔壁贴合，实现副工件7与涨套4的相对固定。

在一些实施例中，支架上的某一部位设有定位块33，可最终挡住涨套4，用于对涨套4的下行行程进行限位。在涨套4下行行程被限后，继续下拉拉杆5可使拉杆5的变径部地伸入到涨套4的涨扩部，涨扩部被撑开后被副工件7夹紧，最终实现副工件7与主工件6间的定位。该过程无需使用点焊，自动化程度高，能够有效节省人力成本。

在一些实施例中，机器人配备有定位传感器，用于检测主工件6和副工件7 的位置关系，以更准确地实现主工件6和副工件7间的定位。机器人包括焊接机器人101和装卸料机器人102。

在一些实施例中，拉杆5与涨套4台阶配合，使得拉杆5在涨套4内的上行行程受限。例如，涨套4具有台阶孔，拉杆5具有与台阶孔相匹配以用于顶推涨套4 的轴肩或其他辅助构件，如连接杆等。待焊接完成后卸载工件时，由于拉杆5与涨套4具有台阶配合关系，顶升拉杆5可带动涨套4上移，进而使得拉杆5及涨套4 从副工件7内脱出。

在一些实施例中，涨套4的外壁上还设有凸起41，可最终抵住支架上的另一部位，用于对涨套4的上行行程进行限位。在涨套4上行行程被限后，继续顶推拉杆5可使拉杆5的变径部从涨套4的涨扩部脱出。

涨套4的涨扩部具有涨扩和收缩性能的需求，在一些实施例中，涨套4的涨扩部由弹性材料制成。焊接夹具通常对耐高温也有一定要求，而常规橡胶等弹性材料的耐高温性较差，因而在另一些实施例中，涨套4的涨扩部沿周向设有若干开口槽，以使涨扩部被分成若干瓣，便于在拉杆5的变径部伸入到涨套4的涨扩部后顺利地将涨扩部撑开。在这些将涨扩部分成若干瓣的实施例中，涨套4的涨扩部也可以是金属材质，如60Si2Mn。

在一些实施例中，拉杆5的另一端与动力机构连接，动力机构可以是外置式的动力机构，也可以是装配在支架上的动力机构。在至少一个实施例中，动力机构为装配在支架上的定位气缸3。支架的形状、结构可不作具体限定，以能够实现支撑主工件6为基本要求即可。在一些实施例中，支架包括支柱21和支撑座 22，支柱21立设于固定座1上，支撑座22设于支柱21顶端。定位气缸3可借助相应的辅助装置装配在支架上，在一些实施例中，支柱21上设有用于装配气缸的气缸安装板32。

拉杆5、涨套4和定位气缸3的配备数量可根据实际需求进行设置，在一些实施例中，拉杆5、涨套4和定位气缸3设有两套。

在一些实施例中，机器人自动化焊接夹具还包括用于承托固定座的底架8，底架8配备有用于顶升主工件6的顶升架91和顶升气缸9。顶升架91用于将焊接完成的工件顶起，使工件从涨套4完全脱出，方便装卸料机器人102取下工件。底架8上还设有用于对顶升架91下行行程进行限位的限位块81。

现结合附图提供至少一个示例性实施例，附图中提供的示例性实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，仅仅表示本实用新型中提供的示例性实施例而已。

示例性实施例1

参见图1～2，一种机器人自动化焊接夹具，包括固定座1和设在固定座1上的支架，支架上设有涨套4，所述涨套4内嵌套地设有拉杆5。支架包括支柱21和支撑座22，支柱21立设于固定座1上，支撑座22设于支柱21的顶端。拉杆5的下端通过气缸连接杆31与定位气缸3连接，定位气缸3通过气缸安装板32安装在支柱 21上。可将气缸连接杆31视为拉杆5的一部分，拉杆5与涨套4台阶配合。也可将气缸安装板32视为支架的一部分。

拉杆5的顶端具有变径部，该变径部是由下而上地直径逐渐变大。涨套4包括下端的定位部和上端的涨扩部，涨扩部的端口处内壁具有一定锥度，与变径部的锥度相等或接近相等。涨套4的涨扩部沿周向设有六个开口槽，使得涨扩部被分成六瓣。涨套4的材质为60Si2Mn。

拉杆5和涨套4采用台阶配合，涨套具有台阶孔，拉杆5上的气缸连接杆31与上述台阶孔相匹配，顶推拉杆5时，可带动涨套4上行。支柱21上的气缸安装板 32上设有定位块33，在涨套4下行一段距离后，涨套4下端抵住定位块33，从而使得涨套4的下行行程被限。涨套4的外壁上设有凸起41，在涨套4上行一段距离后，凸起41抵住支撑座22，从而使得涨套4的上行行程被限。

如图11所示，机器人自动化焊接夹具还包括用于承托固定座1的底架8，底架8与地面固定，用于对整个焊接夹具总成100提供支撑。底架8配备有用于顶升主工件6的顶升架91和顶升气缸9，底架7上还设有用于对顶升架91下行行程进行限位的限位块81，顶升架91由底架8提供支撑。顶升气缸9和定位气缸3均为带磁性开关的气缸，便于实现工件加工的自动化。

本示例性实施例中机器人自动化焊接夹具用于主工件6和副工件7的焊接，主工件6和副工件7均带有孔，如图4所示。副工件7包括两个，相应地拉杆5、涨套4、定位气缸3和装卸料机器人102也设有两套。焊接夹具总成100与焊接机器人101和装卸料机器人102相互配合，通过焊接夹具总成100进行工件的定位、夹紧到位，由焊接机器人101进行焊接，待焊接完成后再由装卸料机器人102取走工件。焊接夹具总成100、焊接机器人101和装卸料机器人102间的动作逻辑关系由控制器进行统一控制，并利用定位传感器对工件进行定位、夹紧到位检测，在焊接房104内的布局位置关系如图12所示。

具体焊接工艺流程及步骤如下：

a、顶升气缸9缩回，带动顶升架91下降直到接触到限位块81，定位气缸3向上伸出，焊接夹具处于初始状态；

b、装卸料机器人102抓取主工件，并将主工件6放在焊接夹具上，涨套4的定位部贯穿主工件6；

c、装卸料机器人102抓取副工件7，并将副工件7放在焊接夹具上，涨套4的涨扩部贯穿副工件7；

d、定位气缸3缩回，拉杆5带动涨套4下行，直至涨套4的下端抵住定位块33，实现主工件6的定位；

e、定位气缸3继续缩回，拉杆5带动涨套4下行，直至拉杆5的变径部将涨套 4的涨扩部撑开，使副工件7夹紧涨套4；

f、焊接房104的卷帘门103下降，焊接机器人101焊接主工件6与副工件7间的连接焊缝；

g、焊接完成后，焊接房104的卷帘门103升起，定位气缸3伸出，使涨套4从副工件7中脱出；

h、定位气缸3继续伸出，待涨套4上的凸起41抵住支撑座22后，定位气,3继续伸出一段距离，使拉杆5的变径部从涨套4的涨扩部脱出；

i、顶升气缸9伸出，带动顶升架91上升，直至主工件6完全从涨套4脱出，再由装卸料机器人102抓取主工件6，移出焊接夹具总成100的工位。

上述机器人自动化焊接夹具在焊接前的动作示意如下：

(1)初始状态

如图2所示，定位气缸3处于向上伸出状态；

(2)工件装载状态

由装卸料机器人102将主工件6放在支撑座22上，涨套4贯穿主工件6，通过涨套4的定位部的外圆将主工件6初步定位；另一装卸料机器人102将副工件7套在涨套4的涨扩部上，并被涨扩部与定位部间的台阶面卡住，将副工件7初步定位；

(3)定位状态

如图4所示，定位气缸3缩回，直至涨套4的下端抵住定位块33，此时副工件 7已落在主工件6上；

(4)夹紧状态

如图5所示，定位气缸3继续缩回，直至拉杆5的变径部伸入涨套4的涨扩部，涨扩部被撑开后被副工件7夹紧。

示例性实施例2

本示例性实施例与示例性实施例1的不同之处在于：

如图6所示，还包括无孔副工件10。先用焊接夹具总成100将有孔的副工件7 定位和夹紧，再将无孔副工件10采用人工定位和点焊固定，然后再由焊接机器 101人进行焊接。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种机器人自动化焊接夹具，用于带孔的主工件和副工件的焊接，其特征在于：

包括固定座和设在所述固定座上的支架，所述支架上设有涨套，所述涨套内嵌套地设有拉杆；

所述拉杆可沿轴向相对于所述涨套滑动，所述拉杆与所述涨套台阶配合使得所述拉杆在所述涨套内的上行行程受限；

所述拉杆的一端具有变径部，所述涨套包括定位部及设于所述涨套一端的涨扩部，所述拉杆的变径部可将所述涨套的涨扩部撑开；

所述涨套的定位部可贯穿所述主工件以将其定位，所述涨套的涨扩部可贯穿所述副工件并在被撑开后与所述副工件保持相对固定。

2.根据权利要求1所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述支架上的某一部位设有定位块，可最终挡住所述涨套，用于对所述涨套的下行行程进行限位；所述涨套的外壁上设有凸起，可最终抵住所述支架上的另一部位，用于对所述涨套的上行行程进行限位。

3.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述涨套具有台阶孔，所述拉杆具有与所述台阶孔相匹配以用于顶推所述涨套的轴肩。

4.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述拉杆的另一端与动力机构连接，所述动力机构为装配在所述支架上的定位气缸。

5.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：还包括用于承托所述固定座的底架，所述底架配备有用于顶升所述主工件的顶升架和顶升气缸，所述底架上还设有用于对所述顶升架下行行程进行限位的限位块。

6.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述涨套的涨扩部由弹性材料制成，或者所述涨套的涨扩部沿周向设有若干开口槽。

7.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述机器人配备有定位传感器，用于检测所述主工件和副工件位置关系。

8.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述拉杆、涨套和定位气缸设有两套。

9.根据权利要求1或2所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述支架包括立设于所述固定座上的支柱以及安装在所述支柱顶端的支撑座。

10.根据权利要求9所述的机器人自动化焊接夹具，其特征在于：所述支柱上设有气缸安装板。

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