CN220407632U - 一种用于机器人焊接的试验定位平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机器人焊接的试验定位平台，包括横移机构、升降机构、焊接衬底、固定定位凸台、移动定位凸台、压紧机构、底座、底板和工作台，底板通过横移机构与底座连接，工作台通过升降机构与底板连接，焊接衬底嵌装在工作台上的长方形通槽中，通槽的一端两侧均设有固定定位凸台，另一端的两侧均设有下沉凹槽，每个凹槽内设有与焊接衬底的长度方向平行的滑轨，移动定位凸台的两端下部分别通过两凹槽内的滑轨与工作台滑动连接，在工作台衬底通槽与固定定位凸台相对应的一端及滑动定位凸台上均安装有间隙卡具，压紧机构设置在固定定位凸台和移动定位凸台上。利用本实用新型无需重复规划焊接路径，可提高机器人焊接效率和焊接质量。

Description

一种用于机器人焊接的试验定位平台

技术领域

本实用新型涉及一种机械卡具，特别是一种配合机器人使用的焊接试验定位平台，属于焊接技术领域。

背景技术

焊接机器人由于具有生产效率高、焊接质量稳定等优势而被大量应用于焊接生产过程。在焊接生产中，往往设定好机器人焊接路径后对同规格的工件进行批量焊接。而焊接试验过程中，试样尺寸灵活多变，目前的技术方案一般先使用柔性平台及夹具对试样进行定位、再根据试样位置设定焊接路径后进行施焊，对于焊接试验而言一般是手工设定焊接起弧点和收弧点，通过两点对焊缝位置进行定位。除了效率低外，通过手工定位的两点保障焊接路径与母材间间隙的完全重合具有相当的难度，尤其是对于厚度在2mm及以下，焊接间隙在0.5mm以下的薄板，不熟练的操作工通过两点手工定位后进行焊接时经常出现焊缝偏离预留间隙的情况，从而造成偏焊缺陷。而对于厚板的多层多道焊接每道次均需要重新设定焊接路径，大大降低了焊接试验的工作效率，通过机器人的两点定位规划焊接路径难以保障多单次焊接路径空间上的平行关系，也带来了焊接缺陷的隐患。另外，通过柔性平台及夹具对试样进行定位后，难以实现对焊接预留间隙、角度修正的控制，焊接质量难以保障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种用于机器人焊接的试验定位平台，以提高机器人焊接效率和焊接质量。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于机器人焊接的试验定位平台，包括横移机构、升降机构、焊接试样对中及固定机构，以及自下而上依次排列的底座、底板和工作台，所述底板通过横移机构与底座连接，所述工作台通过升降机构与底板连接，所述焊接试样对中及固定机构包括焊接衬底、固定定位凸台、移动定位凸台、间隙卡具和压紧机构，所述焊接衬底嵌装在工作台上的长方形通槽中，所述通槽的一端两侧均设有固定定位凸台，另一端的两侧均设有下沉凹槽，每个凹槽内设有与焊接衬底的长度方向平行的滑轨，所述移动定位凸台的两端下部分别通过两凹槽内的滑轨与工作台滑动连接，在工作台衬底通槽与固定定位凸台相对应的一端及滑动定位凸台上均安装有可旋转的间隙卡具，两个焊接试样置于工作台上且二者从两侧压紧两个间隙夹具的同规格卡片，使焊接预留间隙落在焊接衬底中线位置，所述压紧机构设置在固定定位凸台和移动定位凸台上并将两个焊接试样压紧在工作台上。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述压紧机构包括两个紧固梁，二者的一端分别固定在通槽两侧的固定定位凸台上，另一端通过与焊接衬底的长度方向平行的滑轨分别与移动定位凸台的两端滑动连接，在每个紧固梁上设有沿焊接衬底的长度方向分布的多个螺纹通孔，每个螺纹通孔中设有螺钉，两个紧固梁上的螺钉分别顶在两个焊接试样上。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述压紧机构包括四个快速夹具，其中两个快速夹具分别安装在两个固定定位凸台上，另外两个快速夹具分别安装在移动定位凸台的两端上部，每个焊接试样的一端由一个固定定位凸台上的快速夹具压紧，另一端由移动定位凸台上的一个快速夹具压紧。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述间隙卡具为正方形，其每个边的中部均设有凸起的间隙夹片，四个边上的间隙夹片厚度不同。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，还包括多个沿工作台衬底通槽的长度方向排列的多个角度矫正插板，每个角度矫正插板的下端两侧插装于工作台衬底通槽两侧的插槽中，角度矫正插板的上端中间设有凹槽，所述凹槽的宽度、深度与衬板通槽宽度、深度一致。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述角度矫正插板的上端两侧为弧形边，所述弧形边靠近工作台衬底通槽的部位高于远离工作台衬底通槽的部位。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，还包括标定臂，所述标定臂包括固定臂和活动臂，所述固定臂的下端与底座固定连接，所述活动臂的一端与固定臂的上端转动连接，另一端固定有焊接轨迹标定杆，将焊接轨迹标定杆转动到标定位置或使之离开标定位置。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述横移机构包括导轨、滑块、丝杆和螺母，所述导轨水平固定在底座上并与焊接衬底的长度方向垂直，所述滑块固定在底板的下部并与导轨滑动连接，所述丝杆平行于导轨并与底座转动连接，所述螺母固定在底板的下部并与丝杆螺纹配合，在丝杆的一端设有横移手轮。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述升降机构包括光轴、丝杠、上挡板、铜套和丝母，所述光轴的下端与底板固定连接，上端穿过工作台并与上挡板固定连接，所述铜套滑动套装在光轴上并与工作台固定连接，所述丝杠的下端与底板转动连接，上端与上挡板转动连接，所述丝母固定在工作台上并与丝杠螺纹配合，在丝杠的上端设有调高手轮。

上述用于机器人焊接的试验定位平台，所述光轴设置两个，所述丝杠位于两个光轴之间，所述导轨设置两条，每条导轨对应两个滑块。

本实用新型利用焊接试样对中及固定机构对试样进行固定，通过两端间隙卡具保证两侧母材间隙处于中线位置，利用横移机构和升降机构调整试样的位置，将两试样之间的间隙移动到焊接轨迹的位置，从而实现对试样的定位。本实用新型通过精细化的调整保证预先规划的焊接路径与母材间间隙的完全重合，同时对于多层多道焊也可保证不同道次间焊接轨迹的平行。利用本实用新型无需重复规划焊接路径，可提高机器人焊接效率和焊接质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的三维视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的左视图；

图4是间隙卡具的结构示意图；

图5是角度矫正插板的结构示意图；

图6是是薄板（1~4mm）装配示意图；

图7是热轧板（4~10mm）装配示意图；

图8是热轧板（4~10mm）装配截面图；

图9是中厚板（10mm以上）装配示意图；

图10是熔覆金属制备装配示意图；

图11是采用柔性平台定位2mm厚度板材焊接偏焊缺陷；

图12是采用本定位平台2mm厚度焊材焊接接头。

图中各标号为：100、横向调节机构，101、底座，102、导轨，103、丝杆，104、横移手轮，105、标定臂，106、焊接轨迹标定杆，200、高度调节机构，201、底板；202、滑块，203、螺母，204、光轴，205、丝杠，206、调高手轮，207、上挡板，300、定位台，301、工作台，302、铜套，303、丝母，304、焊接衬底；305、固定定位凸台，306、移动定位凸台，307、紧固梁；308、快速夹具；309、间隙卡具，310、角度矫正插板，401、2mm厚度焊接试样，402、5mm厚度焊接试样；403、12mm厚度焊接试样板，404、20mm厚度试样。

具体实施方式

本实用新型提供了一种用于机器人焊接的试验定位平台。

为了叙述方便，本实用新型规定水平焊接方向为x向，垂直焊接方向的水平方向为y向，竖直方向为z向。x向、y向和z向分别为直角坐标系的三个坐标轴的方向。

如图1、图2、图3所示，本实用新型包括横向调节机构100、高度调节机构200、定位台300三部分。横向调节机构100包括底座101和横移机构，横移机构包括沿y向的两个导轨102、4个滑块202、丝杆103和螺母203，高度调节机构200包括底板201和升降机构，升降机构包括光轴204、丝杠205、上挡板207、铜套302和丝母303，定位台300包括工作台301、焊接衬底304、固定定位凸台305、移动定位凸台306和压紧机构。两个导轨102固定在底座101上，底板201通过固定在其下部的4个滑块202与两个导轨102滑动配合，底板201与底座101之间通过丝杆103和螺母203螺纹连接，转动丝杆103端部的横移手轮104实现y向的调节，工作台301与底板201之间通过两对光轴204铜套302滑动配合，并通过丝杠205和丝母303螺纹连接，转动丝杠205上端的调高手轮206实现z向调节，光轴204、丝杠205及铜套302、丝母303的轴线位于平行于焊接方式的同一竖直平面且分布于底板201和工作台301y向的一端，该平面距离工作台301和底板201右侧面40mm，丝杠205/丝母303的轴线位于两光轴204/铜套302的轴线的中间位置。两光轴204的轴线距离240mm。铜套302高度不少于80mm，光轴204直径不低于20mm，光轴204及丝杠205工作段长度相等且不超出铜套高度的1/2。优选的，铜套高度112mm，光轴直径为25mm，光轴204及丝杠205工作段高度为50mm。

工作台301x向尺寸为400mm，y向尺寸为350mm，工作台301上设有长方形通槽用于安装焊接衬底304，焊接衬底304的长度方向为x向，通槽距工作台301右侧面200mm，通槽宽度27mm，深度8mm。通槽沿x向的一端两侧均设有固定定位凸台305，另一端两侧均设有下沉凹槽，每个凹槽内分布有两个圆滑轨，下沉凹槽及圆滑轨长度200mm。移动定位凸台306上下两侧个各设有4个圆弧凹槽，并通过下侧4个圆弧凹槽滑动配合于工作台301两个下沉凹槽的4个圆滑轨，固定定位凸台305及滑动定位平台306上侧均有螺纹孔。固定定位凸台305和移动定位凸台306沿x向宽度40mm。本平台可容纳160mm~320mm试样进行焊接，可涵盖焊接试验的大部分试样尺寸。

压紧机构可以是紧固梁307，也可以是快速夹具308，可通过紧固梁307或快速夹具308实现待焊试样的固定，紧固梁307一端有定位孔通过螺钉固定于固定定位平台305，另一端设有两个圆导轨可滑动配合于移动定位平台306，紧固梁307上沿x向分布有多个螺纹通孔，通过螺钉实现对试样的压紧，快速夹具308通过螺钉固定于固定定位凸台305和滑动定位凸台306上。1~3mm厚度冷轧板在试样加工时易变形，3~10mm厚度的热轧板往往板型较差，采用紧固梁可对1~10mm厚度的冷轧板、热轧板试样进行紧固，并可通过调整螺丝的下压量实现对板型校正，保证两侧母材在焊缝位置对齐。10mm以上的中厚板产品一般板型较好，采用快速夹具进行紧固即可。

工作台衬底通槽与固定定位凸台305相对应的一端及滑动定位凸台306上安装有可旋转的间隙卡具309，间隙卡具309为正方形，正方形每个边均有凸起的不同厚度的间隙夹片，单个间隙卡具可实现4种不同焊接预留间隙的控制。间隙卡具309的4个间隙夹片的厚度依次为0.5mm、1mm、2mm、15mm。在贴近衬底通槽的两侧沿x向存在多个插槽，插槽深度大于衬底通槽深度，角度矫正插板310可插装于插槽内实现试样和衬底的垫高；角度矫正插板310为对称结构设计，下端两侧较低中间较高可分别贴合于插槽和衬板通槽，上端两侧为靠近通槽高远离通槽低的弧形设计，中间设有凹槽，凹槽的宽度、深度与衬板通槽宽度、深度保持一致，可设定若干个不同的插板高度根据实际需求选择使用。设定角度矫正插板310靠近衬底通槽位置高出工作台1mm、2mm、3mm、4mm、5mmm。

底座101安装有两段构成的标定臂105，一段为固定臂，一段为活动臂，固定臂的下端与底座101的侧部固定连接，活动臂的一端与固定臂的上端转动连接，可在与y向平行的竖直平面内摆动，其另一端安装有细长的焊接轨迹标定杆106，用于对焊接轨迹进行标定。

实施例1：2mm冷轧薄板的焊接

对120mm×200mm，厚度2mm的两片试样进行焊接，焊前无需开坡口处理。不使用角度矫正插板，直接将试样置于工作台上。采用紧固梁进行固定，间隙卡具调至0.5mm的间隙夹片，将固定定位凸台和移动定位凸台卡住试样长度方向两端，左右两片试样抵住间隙夹片，固定梁上螺丝拧下对试样进行压紧，调整螺丝下压量保证两侧试样对齐。焊前将标定臂旋至焊接位置，根据焊接轨迹标定杆调整工作台位置，焊接轨迹标定杆旋走后调用程序施焊。

实施例2：5mm热轧板的焊接

对100mm×250mm，厚度5mm的两片试样进行焊接，焊前开坡口，坡口角度60°，钝边1mm。使用高出工作台1mm的角度矫正插板，将焊接衬底置于角度矫正插板上垫高，再将试样置于工作台上。采用紧固梁进行固定，间隙卡具调至1mm间隙夹片，将固定定位凸台和移动定位凸台卡住试样长度方向两端，左右两片试样抵住间隙夹片，固定梁上螺丝拧下对试样进行压紧，调整螺丝下压量保证两侧试样对齐。焊前将标定臂旋至焊接位置，根据焊接轨迹标定杆调整工作台位置，焊接轨迹标定杆旋走后调用程序施焊。

实施例3：12mm中厚板的焊接

对120mm×200mm，厚度12mm的两片试样进行焊接，焊前开坡口，坡口角度60°，钝边2mm。使用高出工作台3mm的角度矫正插板，将焊接衬底置于角度矫正插板上垫高，再将试样置于工作台上。间隙卡具调至2mm间隙夹片，将固定定位凸台和移动定位凸台卡住试样长度方向两端，左右两片试样抵住间隙夹片，使用快速夹具压紧试样。焊前将标定臂旋至焊接位置，根据焊接轨迹标定杆调整工作台位置，旋走标记臂旋走后调用程序施焊。完成一道次焊接后，旋回焊接轨迹标定杆，根据焊接轨迹标定杆调整工作台位置使焊接轨迹标定杆位置为下一道次焊接位置，旋走焊接轨迹标定杆进行施焊。重复此过程至焊接完成。

实施例4：焊材熔覆金属制备

进行焊材熔覆金属的制备。两侧摆放长度180mm，宽度90mm，厚度20mm，坡口30°的母材，无需使用角度矫正插板，间隙卡具选择15mm宽度间隙夹片。将母材抵住间隙卡具，两侧抵住固定定位凸台和移动定位凸台后，用快速夹具压紧试样。采用焊接轨迹标定杆标定位置进行施焊，其操作步骤同中厚板的多层多道焊。

本实用新型的优点是：1通过本定位平台的使用，可保证每次装配后焊缝处于同一位置，直接调用机器人预先设定好的焊接程序即可进行焊接，省去了每次规划焊接路径的时间，尤其是对于厚板的多层多道焊接可通过定位台在z向和y向位置的微调实现每个焊接道次的定位，机器人执行固定的焊接路径即可完成焊接，有效的提升了焊接试验的效率。2通过在焊缝位置下方开槽并安装焊接衬底的方式，避免焊后试样与平台粘连，焊后试样易取下，同时通过安装带有凹槽的焊接衬底保证单面焊双面成形，安装无凹槽陶瓷也可用于熔覆金属的制备。3采用固定定位凸台和移动定位凸台组合的方式，可适用于不同长度的试样，采用紧固梁和快速夹具可适应不同板厚的试样，采用紧固梁也可对板形较差试样进行矫直保证两侧母材对齐，通过上述设计本定位平台适应性广。4通过间隙卡具和角度矫正插板的使用可对焊接过程预留间隙和角度矫正进行稳定的控制，保证焊接质量。5采用可旋转标定臂对焊接路径进行标定，方便试样位置调节，焊接过程可将标定臂的活动臂转至另一侧不影响焊接，使用方便。

Claims (10)

1.一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，包括横移机构、升降机构、焊接试样对中及固定机构，以及自下而上依次排列的底座（101）、底板（201）和工作台（301），所述底板（201）通过横移机构与底座（101）连接，所述工作台（301）通过升降机构与底板（201）连接，所述焊接试样对中及固定机构包括焊接衬底（304）、固定定位凸台（305）、移动定位凸台（306）、间隙卡具（309）和压紧机构，所述焊接衬底（304）嵌装在工作台（301）上的长方形通槽中，所述通槽的一端两侧均设有固定定位凸台（305），另一端的两侧均设有下沉凹槽，每个凹槽内设有与焊接衬底（304）的长度方向平行的滑轨，所述移动定位凸台（306）的两端下部分别通过两凹槽内的滑轨与工作台（301）滑动连接，在工作台衬底通槽与固定定位凸台（305）相对应的一端及移动定位凸台（306）上均安装有可旋转的间隙卡具（309），两个焊接试样置于工作台（301）上且二者从两侧压紧两个间隙卡具（309）的同规格卡片，使焊接预留间隙落在焊接衬底（304）中线位置，所述压紧机构设置在固定定位凸台（305）和移动定位凸台（306）上并将两个焊接试样压紧在工作台（301）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述压紧机构包括两个紧固梁（307），二者的一端分别固定在通槽两侧的固定定位凸台（305）上，另一端通过与焊接衬底（304）的长度方向平行的滑轨分别与移动定位凸台（306）的两端滑动连接，在每个紧固梁（307）上设有沿焊接衬底（304）的长度方向分布的多个螺纹通孔，每个螺纹通孔中设有螺钉，两个紧固梁（307）上的螺钉分别顶在两个焊接试样上。

3.根据权利要求1所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述压紧机构包括四个快速夹具（308），其中两个快速夹具（308）分别安装在两个固定定位凸台（305）上，另外两个快速夹具（308）分别安装在移动定位凸台（306）的两端上部，每个焊接试样的一端由一个固定定位凸台（305）上的快速夹具（308）压紧，另一端由移动定位凸台（306）上的一个快速夹具（308）压紧。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述间隙卡具（309）为正方形，其每个边的中部均设有凸起的间隙夹片，四个边上的间隙夹片厚度不同。

5.根据权利要求4所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，还包括多个沿工作台衬底通槽的长度方向排列的多个角度矫正插板（310），每个角度矫正插板（310）的下端两侧插装于工作台衬底通槽两侧的插槽中，角度矫正插板（310）的上端中间设有凹槽，所述凹槽的宽度、深度与衬板通槽宽度、深度一致。

6.根据权利要求5所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述角度矫正插板（310）的上端两侧为弧形边，所述弧形边靠近工作台衬底通槽的部位高于远离工作台衬底通槽的部位。

7.根据权利要求6所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，还包括标定臂（105），所述标定臂（105）包括固定臂和活动臂，所述固定臂的下端与底座（101）固定连接，所述活动臂的一端与固定臂的上端转动连接，另一端固定有焊接轨迹标定杆（106），将焊接轨迹标定杆转动到标定位置或使之离开标定位置。

8.根据权利要求7所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述横移机构包括导轨（102）、滑块（202）、丝杆（103）和螺母（203），所述导轨（102）水平固定在底座（101）上并与焊接衬底（304）的长度方向垂直，所述滑块（202）固定在底板（201）的下部并与导轨（102）滑动连接，所述丝杆（103）平行于导轨（102）并与底座（101）转动连接，所述螺母（203）固定在底板（201）的下部并与丝杆（103）螺纹配合，在丝杆（103）的一端设有横移手轮（104）。

9.根据权利要求8所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述升降机构包括光轴（204）、丝杠（205）、上挡板（207）、铜套（302）和丝母（303），所述光轴（204）的下端与底板（201）固定连接，上端穿过工作台（301）并与上挡板（207）固定连接，所述铜套（302）滑动套装在光轴（204）上并与工作台（301）固定连接，所述丝杠（205）的下端与底板（201）转动连接，上端与上挡板（207）转动连接，所述丝母（303）固定在工作台（301）上并与丝杠（205）螺纹配合，在丝杠（205）的上端设有调高手轮（206）。

10.根据权利要求9所述的一种用于机器人焊接的试验定位平台，其特征是，所述光轴（204）设置两个，所述丝杠（205）位于两个光轴（204）之间，所述导轨（102）设置两条，每条导轨（102）对应两个滑块（202）。