CN215091466U - 一种全自动焊接钢构件的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全自动焊接钢构件的机器人系统。其中，机器人系统包括焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人以及控制器。该机器人系统的焊接工作台具有多种定位以及固定治具，可以在工件定位和焊接过程中保证位置不变。该机器人系统通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。该机器人系统采用双工位设计，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

Description

一种全自动焊接钢构件的机器人系统

技术领域

本实用新型属于自动焊接技术领域，尤其涉及一种全自动焊接钢构件的机器人系统。

背景技术

目前，钢构件焊接一般采用人工上料，人工焊接的方式。人工焊接对人员要求高，要求焊工应在焊工资格合格证有效期内从事合格项目所覆盖范围内的焊接作业，因此局限性大，且人工成本高。同时，工人的技术水平参考不齐，产品的焊接质量不统一，产品无法实现标准化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全自动焊接钢构件的机器人系统，其可以实现钢构件焊接的自动焊接，从而解决人工焊接所存在的局限性大，人工成本高以及产品无法标准化的问题。

本实用新型是这样实现的，一种全自动焊接钢构件的机器人系统，包括焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人以及控制器；

所述焊接工作台包括工作平台，所述工作平台设有并排分布的第一工位以及第二工位；

所述第一工位两端位置分别设置有第一立板夹紧装置以及第一管材推紧组件，所述第一立板夹紧装置与第一管材推紧组件之间的区域设置有用于给管材以及水平板定位的定位底座、用于压紧管材的第一旋转压紧装置、用于给管材限位的管材限位装置、用于压紧水平板的第二旋转压紧装置、用于给水平板端部限位的水平板限位装置以及用于夹紧水平板两侧的水平板夹紧装置；

所述第二工位两端位置分别设置有第二立板承托装置以及第二管材推紧组件，所述第二立板承托装置与第二管材推紧组件之间的区域设置有用于压紧管材的第三旋转压紧装置、用于管材翻转定位的翻转定位板以及用于夹紧管材两侧面的管材夹紧装置；

所述焊接机器人用于将水平板焊接在管材的侧面上以及将立板焊接在管材的端口处；

所述搬运机器人用于上料、翻转工件以及搬走焊接好的工件；

所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置、管材夹紧装置、焊接机器人、搬运机器人均与所述控制器电连接，以实现信息交互。

进一步的，所述第一工位以及第二工位分别接入各自的气路；所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置以及管材夹紧装置均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭；所述焊接工作台还包括气路控制柜，所述气路控制柜与各个电磁阀电连接，以控制各个电磁阀的打开或关闭。

进一步的，所述第一立板夹紧装置包括立板定位座、水平承托板、立板夹紧气缸以及两个分布在立板定位座两侧边的立板夹紧块；所述立板定位座垂直固定在所述工作平台上，所述水平承托板固定在所述立板定位座上，用于承托立板；所述立板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述立板夹紧气缸能驱动两个立板夹紧块将立板的左右两边夹紧。

进一步的，所述第一管材推紧组件与第二管材推紧组件均包括竖向支撑板、管材推紧气缸以及推板，所述管材推紧气缸固定在所述竖向支撑板上，所述推板与管材推紧气缸的活塞杆连接；所述管材推紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材推紧气缸能推动推板向前移动，以顶紧管材的端口。

进一步的，第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置以及第三旋转压紧装置均包括旋转气缸以及摆动件，所述摆动件与所述旋转气缸的活塞杆连接，所述旋转气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述旋转气缸能驱动摆动件摆动，以压紧工件的顶面。

进一步的，所述水平板限位装置包括水平板限位气缸以及两块水平板限位块，所述水平板限位气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板限位气缸工作时能驱动所述两块水平板限位块相向或背向移动；当两块水平板限位块相向运动至最近距离时，所述水平板限位块与管材之间的距离等于水平板的长度。

进一步的，所述水平板夹紧装置包括水平板夹紧气缸、水平板活动夹块以及水平板固定夹块；所述水平板活动夹块与所述水平板夹紧气缸的活塞杆连接，所述水平板活动夹块以及水平板固定夹块分别位于水平板的两侧边；所述水平板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板夹紧气缸能驱动水平板活动夹块向前移动，进而与水平板固定夹块共同夹紧水平板的两侧。

进一步的，所述管材夹紧装置包括管材夹紧气缸、管材活动夹块以及管材固定夹块；所述管材活动夹块以及管材固定夹块分别位于管材的两侧边，所述管材活动夹块与管材夹紧气缸的活塞杆连接，所述管材夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材夹紧气缸能驱动管材活动夹块向前移动，进而与管材固定夹块共同夹紧管材的两侧。

进一步的，所述管材夹紧气缸以及管材固定夹块均固定在所述翻转定位板上，所述翻转定位板的顶部靠近所述管材固定夹块的一侧设置有向上凸起的定位部。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型提供的全自动焊接钢构件的机器人系统，主要用于建筑行业钢构件围栏的制作。该机器人系统的焊接工作台具有多种定位以及固定治具，可以在工件定位和焊接过程中保证位置不变。

该机器人系统通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。

该机器人系统采用双工位设计，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种全自动焊接钢构件的机器人系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的焊接工作台的结构示意图；

图3是应用本实施例的焊接工作台的第一工位固定工件的示意图；

图4是应用本实施例的焊接工作台的第二工位固定工件的示意图；

图5是应用本实施例的焊接工作台的第一工位以及第二工位分别固定工件的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第一立板夹紧装置的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第一管材推紧组件/第二管材推紧组件的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的第一旋转压紧装置/第二旋转压紧装置/第三旋转压紧装置的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的水平板限位装置以及水平板夹紧装置的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的管材夹紧装置以及翻转定位板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，示出了本实用新型提供的一较佳实施例，一种全自动焊接钢构件的机器人系统，其包括焊接工作台1、焊接机器人2、搬运机器人以及控制器。

本实施例的机器人系统主要用于将板材焊接在管材的外表面上。例如，可用于建筑行业钢构件围栏的制作。

请参阅图2至图5，焊接工作台1包括工作平台，工作平台设有并排分布的第一工位11以及第二工位12。本实施例所焊接的工件包括板材以及管材，板材包括水平板a(腰孔连接板)以及立板b(地脚板)，管材c为方管，水平板a焊接在管材c的两侧面上，立板b焊接在管材c的底端上。

第一工位11两端位置分别设置有第一立板夹紧装置d-1以及第一管材推紧组件e-1。第一立板夹紧装置d-1与第一管材推紧组件e-1之间的区域设置有用于给管材c以及水平板a定位的定位底座f、用于压紧管材c的第一旋转压紧装置g-1、用于给管材c限位的管材限位装置h、用于压紧水平板a的第二旋转压紧装置g-2、用于给水平板a端部限位的水平板限位装置i以及用于夹紧水平板a两侧的水平板夹紧装置j。

第二工位12两端位置分别设置有第二立板承托装置d-2以及第二管材推紧组件e-2，第二立板承托装置d-2与第二管材推紧组件e-2之间的区域设置有用于压紧管材c的第三旋转压紧装置g-3、用于管材c翻转定位的翻转定位板k以及用于夹紧管材c两侧面的管材夹紧装置m。

焊接机器人2用于将水平板a焊接在管材c的两侧面上，以及将立板b焊接在管材c底部的端口处。

搬运机器人用于工件上料、翻转工件以及搬走焊接好的工件。

上述第一立板夹紧装置d-1、第二立板承托装置d-2、第一管材推紧组件e-1、第二管材推紧组件e-2、第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2、第三旋转压紧装置g-3、水平板限位装置i、水平板夹紧装置j、管材夹紧装置m、焊接机器人2、搬运机器人均与控制器电连接，从而实现各装置、组件与控制器的信息交互。

第一工位11以及第二工位12分别接入各自的气路。于本实施例中，上述第一立板夹紧装置d-1、第二立板承托装置d-2、第一管材推紧组件e-1、第二管材推紧组件e-2、第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2、第三旋转压紧装置g-3、水平板限位装置i、水平板夹紧装置j以及管材夹紧装置m均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭。

具体的，上述控制器包括气路控制柜3，气路控制柜3与各个电磁阀电连接，从而控制各个装置以及组件中的电磁阀打开或关闭。

请参阅图6，第一立板夹紧装置d-1包括立板定位座41、水平承托板42、立板夹紧气缸43以及两个分布在立板定位座41两侧边的立板夹紧块44。立板定位座41垂直固定在工作平台上，水平承托板42固定在立板定位座41上，用于承托立板b。立板夹紧气缸43通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，立板夹紧气缸43能驱动两个立板夹紧块44将立板b的左右两边夹紧。

请参阅图7，第一管材推紧组件e-1与第二管材推紧组件e-2均包括竖向支撑板51、管材推紧气缸52以及推板53。管材推紧气缸52固定在竖向支撑板51上，推板53与管材推紧气缸52的活塞杆连接。管材推紧气缸52通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，管材推紧气缸52能推动推板53向前移动，以顶紧管材c的端口。

请参阅图8，第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2以及第三旋转压紧装置g-3均包括旋转气缸61以及摆动件62。摆动件62与旋转气缸61的活塞杆连接，旋转气缸61通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，旋转气缸61能驱动摆动件62摆动，以压紧工件的顶面。

请参阅图9，水平板限位装置i包括水平板限位气缸71以及两块水平板限位块72。水平板限位气缸71通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，水平板限位气缸71工作时能驱动两块水平板限位块72相向或背向移动。当两块水平板限位块72相向运动至最近距离时，水平板限位块72与管材c之间的距离等于水平板a的长度。

水平板夹紧装置j包括水平板夹紧气缸81、水平板活动夹块82以及水平板固定夹块83。水平板活动夹块82与水平板夹紧气缸81的活塞杆连接，水平板活动夹块82以及水平板固定夹块83分别位于水平板a的两侧边。水平板夹紧气缸81通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，水平板夹紧气缸81能驱动水平板活动夹块82向前移动，进而与水平板固定夹块83共同夹紧水平板a的两侧。

请参阅图10，管材夹紧装置m包括管材夹紧气缸91、管材活动夹块92以及管材固定夹块93。管材活动夹块92以及管材固定夹块93分别位于管材c的两侧边，管材活动夹块92与管材夹紧气缸91的活塞杆连接，管材夹紧气缸通91过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，管材夹紧气缸91能驱动管材活动夹块92向前移动，进而与管材固定夹块93共同夹紧管材c的两侧。

管材夹紧气缸91以及管材固定夹块93均固定在翻转定位板k上，翻转定位板k的顶部靠近管材固定夹块93的一侧设置有向上凸起的定位部。

应用本实施例的机器人系统进行钢构件焊接的步骤如下：

S1、搬运机器人将管材c放在焊接工作台1的第一工位11上，并利用管材限位装置h给管材c定位，然后将水平板a放置在定位底座f上，将立板b放置在第一立板夹紧装置d-1上；

S2、启动第一工位11的气路，通过第一立板夹紧装置d-1将立板b夹紧，通过第一管材推紧组件e-1将管材c推紧；接着，利用水平板限位装置i对水平板a进行限位，然后通过水平板夹紧装置j将水平板a夹紧，使水平板a完全定位；

S3、通过第一旋转压紧装置g-1以及第二旋转压紧装置g-2，将管材c以及水平板a压紧，防止工件在焊接过程中移动；

S4、启动焊接机器人2，焊接机器人2在已经设计好的控制程序下按照设计好的运动轨迹运行到需要焊接的工位，焊机开始控制送丝速度，预热后进行焊接工作，首先焊接机器人2将水平板a和管材c焊接在一起，然后焊接机器人2通过控制器的控制调整运动轨迹，到达管材c端部，将立板b和管材c的端口焊接在一起，随后气路控制柜控制第一工位11的气缸排气，使立板b、管材c和水平板a都处于松弛状态；

S5、搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的工件抓取，抓取后旋转90°后放置到第二工位12上，搬运机器人再次调整位置，将焊接后的工件抓取，按照上次的旋转方向将工件再次旋转90°，随后搬运机器人复位；

S6、启动第二工位12的气路，通过第二管材推紧组件e-2将管材c推紧，通过管材夹紧装置m将管材c左右夹紧，接着，通过第三旋转压紧装置g-3将管材c以及水平板a压紧，防止在焊接过程中工件的移动；

S7、再次启动焊接机器人2，焊接机器人2在已经设计好的控制程序进行焊接，首先焊接机器人2将水平板a和管材c焊接在一起，然后焊接机器人2通过控制器的控制调整位置，将立板b和管材c的端口焊接在一起，焊接完成后，焊接机器人2复位；

S8、随后气路控制柜3控制第二工位12的气缸排气，使立板b、管材c都处于松弛状态，搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的工件取走，接着开始下一个工件的焊接。

综上所述，本实施例的机器人系统，其焊接工作台1具有多种定位以及固定治具，可以在工件定位和焊接过程中保证位置不变。该机器人系统通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人2即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。

该机器人系统的焊接工作台1采用双工位设计(如图5所示)，可以同时对两个工件进行操作，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动焊接钢构件的机器人系统，用于将板材焊接在管材的外表面上；其特征在于，所述机器人系统包括焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人以及控制器；

所述焊接工作台包括工作平台，所述工作平台设有并排分布的第一工位以及第二工位；

所述第一工位两端位置分别设置有第一立板夹紧装置以及第一管材推紧组件，所述第一立板夹紧装置与第一管材推紧组件之间的区域设置有用于给管材以及水平板定位的定位底座、用于压紧管材的第一旋转压紧装置、用于给管材限位的管材限位装置、用于压紧水平板的第二旋转压紧装置、用于给水平板端部限位的水平板限位装置以及用于夹紧水平板两侧的水平板夹紧装置；

所述第二工位两端位置分别设置有第二立板承托装置以及第二管材推紧组件，所述第二立板承托装置与第二管材推紧组件之间的区域设置有用于压紧管材的第三旋转压紧装置、用于管材翻转定位的翻转定位板以及用于夹紧管材两侧面的管材夹紧装置；

所述焊接机器人用于将水平板焊接在管材的侧面上以及将立板焊接在管材的端口处；

所述搬运机器人用于上料、翻转工件以及搬走焊接好的工件；

所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置、管材夹紧装置、焊接机器人、搬运机器人均与所述控制器电连接，以实现信息交互。

2.如权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述第一工位以及第二工位分别接入各自的气路；所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置以及管材夹紧装置均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭；所述焊接工作台还包括气路控制柜，所述气路控制柜与各个电磁阀电连接，以控制各个电磁阀的打开或关闭。

3.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述第一立板夹紧装置包括立板定位座、水平承托板、立板夹紧气缸以及两个分布在立板定位座两侧边的立板夹紧块；所述立板定位座垂直固定在所述工作平台上，所述水平承托板固定在所述立板定位座上，用于承托立板；所述立板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述立板夹紧气缸能驱动两个立板夹紧块将立板的左右两边夹紧。

4.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述第一管材推紧组件与第二管材推紧组件均包括竖向支撑板、管材推紧气缸以及推板，所述管材推紧气缸固定在所述竖向支撑板上，所述推板与管材推紧气缸的活塞杆连接；所述管材推紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材推紧气缸能推动推板向前移动，以顶紧管材的端口。

5.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置以及第三旋转压紧装置均包括旋转气缸以及摆动件，所述摆动件与所述旋转气缸的活塞杆连接，所述旋转气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述旋转气缸能驱动摆动件摆动，以压紧工件的顶面。

6.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述水平板限位装置包括水平板限位气缸以及两块水平板限位块，所述水平板限位气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板限位气缸工作时能驱动所述两块水平板限位块相向或背向移动；当两块水平板限位块相向运动至最近距离时，所述水平板限位块与管材之间的距离等于水平板的长度。

7.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述水平板夹紧装置包括水平板夹紧气缸、水平板活动夹块以及水平板固定夹块；所述水平板活动夹块与所述水平板夹紧气缸的活塞杆连接，所述水平板活动夹块以及水平板固定夹块分别位于水平板的两侧边；所述水平板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板夹紧气缸能驱动水平板活动夹块向前移动，进而与水平板固定夹块共同夹紧水平板的两侧。

8.如权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述管材夹紧装置包括管材夹紧气缸、管材活动夹块以及管材固定夹块；所述管材活动夹块以及管材固定夹块分别位于管材的两侧边，所述管材活动夹块与管材夹紧气缸的活塞杆连接，所述管材夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材夹紧气缸能驱动管材活动夹块向前移动，进而与管材固定夹块共同夹紧管材的两侧。

9.如权利要求8所述的机器人系统，其特征在于，所述管材夹紧气缸以及管材固定夹块均固定在所述翻转定位板上，所述翻转定位板的顶部靠近所述管材固定夹块的一侧设置有向上凸起的定位部。

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