CN220761475U - 一种自由组合架的自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自由组合架的自动焊接设备，包括焊接机器人装置及焊接夹具装置，焊接机器人装置包括机械手及用于将组合架的横栅部与组合架的套筒部焊接的焊枪，机械手驱动连接焊枪，焊接夹具装置包括与机械手位置对应设置的工作台，工作台上设有用于包围贴靠定位网盘部和横栅部的组焊件的定位块及用于相对地插入在组合架的套筒部内的定位柱，焊接夹具装置包括下压定位机构，下压定位机构设有用于压在横栅部上的压块。本实用新型的自由组合架的自动焊接设备有利于提高自由组合架的焊接精度，有利于减小自由组合架的变形，以及有利于提高工作效率。

Description

一种自由组合架的自动焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，具体涉及一种自由组合架的自动焊接设备。

背景技术

目前，自由组合架用于放置物品，自由组合架可以组合为具有多层结构的置物架；现有一种可以应用在厨房的自由组合架（以下简称“组合架”），如图13所示，组合架包括网盘部9901、横栅部9902及套筒部9903，网盘部9901包括经棒条及纬棒条，经棒条和纬棒条叠焊接在一起，经棒条的两端及纬棒条的两端向上弯曲从而形成盘状结构，横栅部9902焊接在经棒条的两端或纬棒条的两端，横栅部9902包括横棒条，组合架的每一侧各设有两条相互平行的横棒条，套筒部9903设置在组合架的角位处，横栅部9902的横棒条的两端分别与对应的套筒部9903焊接；置物架的各层组合架通过支撑连接柱连接，支撑连接柱适配插装在套筒部9903的上部或下部内，于是组合架的各个套筒部9903相互之间必须具有较小的平行度误差，而且各个套筒部9903在高度方向上需要对齐设置；横栅部9902与网盘部9901首先焊接起来，现有技术是通过人手将套筒部9903与横栅部9902焊接，虽然是先将套筒部9903都放在平台上进行焊接，但是由于焊接应力的存在，还是容易导致组合架在焊接之后出现较为严重的变形，而且人手焊接方式的效率和准确度都较低，所以需要实用新型一种高效且具有较高焊接精度的焊接设备。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自由组合架的自动焊接设备，它有利于提高自由组合架的焊接精度，有利于减小自由组合架的变形，以及有利于提高工作效率。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

本实用新型公开的自由组合架的自动焊接设备，包括焊接机器人装置及焊接夹具装置，所述焊接机器人装置包括机械手及用于将组合架的横栅部与组合架的套筒部焊接的焊枪，所述机械手驱动连接所述焊枪，所述焊接夹具装置包括与所述机械手位置对应设置的工作台，所述工作台上设有用于包围贴靠定位网盘部和横栅部的组焊件的定位块及用于相对地插入在组合架的套筒部内的定位柱，所述焊接夹具装置包括下压定位机构，所述下压定位机构设有用于压在横栅部上的压块。

优选地，所述下压定位机构包括上下滑动设置的第二升降架及用于驱动所述第二升降架上下移动的下压气缸，所述压块分散布置，所述压块设于所述第二升降架上。

优选地，所述压块的上部固定连接有导杆部，所述导杆部上下滑动连接于所述第二升降架，所述导杆部套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧设于所述压块的上侧与所述第二升降架的下侧之间。

优选地，所述工作台上形成有用于接触支撑组合架的网盘部底部的中部的校形凸台。

优选地，所述焊接夹具装置还包括用于顶起组合架的组合架顶出机构，所述组合架顶出机构设有用于接触组合架的横栅部的底部的顶杆，所述组合架顶出机构设有顶出气缸，所述顶出气缸驱动所述顶杆上下移动。

优选地，所述顶杆与所述工作台适配滑动连接。

优选地，所述顶杆的数量设为四条，所述顶杆分散布置。

优选地，所述定位块形成有用于贴靠在组合架的横栅部的外侧的定位侧面，所述定位侧面的下端连接有用于接触支撑组合架的横栅部的底部的支撑台阶。

优选地，所述定位柱的下部形成有用于接触支撑组合架的套筒部的下端面的支撑轴肩部。

优选地，所述机械手设为六轴机械手，所述焊接机器人装置设有焊枪支架，所述机械手的末端设有转动设置的第六关节，所述焊枪支架安装在所述第六关节上，所述焊枪支架包括夹套部，所述夹套部形成有安装孔，所述焊枪安装在所述安装孔内，所述安装孔的轴线与所述第六关节的转动轴线形成夹角。

本实用新型与现有技术相比较，其有益效果是：通过设置焊接机器人装置及焊接夹具装置，焊接机器人装置包括机械手及用于将组合架的横栅部与组合架的套筒部焊接的焊枪，机械手驱动连接焊枪，焊接夹具装置包括与机械手位置对应设置的工作台，工作台上设有用于包围贴靠定位网盘部和横栅部的组焊件的定位块及用于相对地插入在组合架的套筒部内的定位柱，焊接夹具装置包括下压定位机构，下压定位机构设有用于压在横栅部上的压块，有利于提高焊接精度，有利于减小组合架的变形，有利于提高工作效率和改善工人的工作环境。

附图说明

图1为本实用新型的自动焊接设备的立体结构示意图。

图2为本实用新型的自动焊接设备的焊接组合架的状态示意图。

图3为图2的A处局部结构示意图。

图4为本实用新型的自动焊接设备在焊接完毕时将组合架顶出的状态示意图。

图5为本实用新型的焊接机器人装置的侧视结构示意图。

图6为本实用新型的焊接夹具装置的俯视方向的立体结构示意图。

图7为本实用新型的焊接夹具装置的仰视方向的立体结构示意图。

图8为本实用新型的工作台、定位块及定位柱组合的俯视方向的立体结构示意图。

图9为本实用新型的定位块的立体结构示意图。

图10为本实用新型的定位柱的立体结构示意图。

图11为本实用新型的焊枪支架与第六关节及焊枪组合的结构示意图。

图12为本实用新型的焊枪支架的局部结构示意图。

图13为组合架的立体结构示意图。

图14为本实用新型的自动焊接设备的第二种实施例的立体结构示意图。

图15为图14的B处局部结构示意图。

图16为本实用新型的第二种实施例的压块、压缩弹簧及第二升降架组合的剖视局部结构示意图。

标号说明：1-焊接机器人装置；11-机械手；111-基座；112-第一关节；113-第二关节；114-第三关节；115-第四关节；116-第五关节；117-第六关节；121-焊枪；122-焊枪支架；1221-夹套部；1222-安装孔；1223-缺口缝；13-焊机；14-送丝装置；2-焊接夹具装置；21-工作台；211-校形凸台；22-定位块；221-定位侧面；222-支撑台阶；23-定位柱；231-圆柱部；232-支撑轴肩部；24-组合架顶出机构；241-第一升降架；2411-顶杆；2412-第一支架；242-顶出气缸；25-下压定位机构；251-第二升降架；2511-压块；2512-压缩弹簧；2513-导杆部；2514-限位螺母；252-连接架；253-下压气缸；26-底座；27-立柱；3-焊丝盘；301-焊丝；99-组合架；9901-网盘部；9902-横栅部；9903-套筒部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型的自由组合架的自动焊接设备，如图1所示，包括焊接机器人装置1及焊接夹具装置2。焊接机器人装置1的基本工作原理属于现有技术，焊接机器人装置1可以参考中国实用新型专利公布号为CN215034345U的“六轴焊接机器人”及中国实用新型专利公布号为CN210281140U的“六轴为消隙齿轮传动输出的单臂六轴焊接机器人”。如图5所示，焊接机器人装置1包括机械手11及用于将组合架99（即为上文所提及的“自由组合架”）的横栅部9902与组合架99的套筒部9903焊接的焊枪121，机械手11驱动连接焊枪121，具体是指机械手11能够将焊枪121的枪嘴（可以理解为焊枪121的末端）活动至所需的焊接位置上。如图1和图2所示，焊接夹具装置2包括与机械手11位置对应设置的工作台21，如图3和图8所示，工作台21上设有用于包围贴靠定位横栅部9902和网盘部9901的组焊件的定位块22及用于相对地插入在组合架99的套筒部9903内的定位柱32，也就是说，在对横栅部9902和套筒部9903进行焊接时，定位块22围设在横栅部9902和网盘部9901的组焊件的四周，使得横栅部9902和网盘部9901的组焊件在水平面内可以被定位，而且套筒部9903套在对应的定位柱32上，于是套筒部9903的轴线也可以在水平面内被定位。如图6和图7所示，焊接夹具装置2包括下压定位机构25，如图2和图3所示，下压定位机构25设有用于压在横栅部9902上的压块2511，具体是指，在对横栅部9902和套筒部9903进行焊接时，压块2511压在横栅部9902的对应位置上。

以下简要说明本实用新型的自动焊接设备的工作原理：由于本实用新型的自动焊接设备用于对横栅部9902和套筒部9903进行焊接，所以在本工序之前，组合架99的横栅部9902与组合架99的网盘部9901已经焊接起来了，如图2和图3所示，将网盘部9901和横栅部9902的组焊件放置在定位块22围成的定位区间内，然后将各个套筒部9903放置在对应的定位柱32上，然后使压块2511压在横栅部9902的对应位置上使得网盘部9901的底部压在工作台21上，于是网盘部9901和横栅部9902的组焊件在水平面内及上下方向上都得以定位，套筒部9903的轴线也通过定位柱32的定位作用而在水平面内定位，然后启动焊接机器人装置1，机械手11按照系统程序将焊枪121的枪嘴活动至横栅部9902与套筒部9903的连接处进行焊接。当一个组合架99焊接完毕，使压块2511上移离开组合架99，然后取出组合架99。由于定位柱32使套筒部9903定位，而且定位块22结合压块2511对网盘部9901和横栅部9902的组焊件定位，所以在焊接过程中，避免套筒部9903与横栅部9902出现相对移位现象，有利于使焊点位置准确，即有利于提高焊接精度；通过压块2511的下压作用，避免因为各个焊点的焊接存在时间差而引致组合架99各处应力不均匀而导致组合架99在焊接完成之后出现较大的变形，换句话说，在焊接过程中，由于网盘部9901和横栅部9902的组焊件被固定，先焊接的焊点冷却过程中产生的应力不会导致网盘部9901和横栅部9902的组焊件移位，从而有利于使后续焊点的位置准确，待各个焊点都焊接完毕，整个组合架99各处应力趋于平均，所以即使是焊接完成后马上将组合架99取出，组合架99的变形幅度也相对较小，也就是说设置焊接夹具装置2有利于减小组合架99的变形；由于本实用新型的自由组合架的自动焊接设备利用机械手11替代人手焊接，而且能使套筒部9903与横栅部9902快速相对定位，有利于提高工作效率和改善工人的工作环境。

进一步地，如图5和图6所示，下压定位机构25包括上下滑动设置的第二升降架251及用于驱动第二升降架251上下移动的下压气缸253，具体地说，焊接夹具装置2设有底座26，底座26上设有立柱27，下压定位机构25包括连接架252，连接架252与第二升降架251连接，立柱27通过直线导轨副与连接架252连接，下压气缸253的气缸体安装在底座26上，下压气缸253的活塞杆与连接架252连接，压块2511的数量设为四个，压块2511分散布置，压块2511设于第二升降架251上，在一些实施方式中，压块2511可以是直接焊接在第二升降架251上。于是当下压气缸253的活塞杆伸出时能带动压块2511上升，而当下压气缸253的活塞杆回缩时能带动压块2511下降及使压块2511压在横栅部9902上，通过设置下压气缸253，方便使压块2511升降及在焊接过程中使压块2511保持下压横栅部9902，通过设置分散布置的压块2511，有利于使横栅部9902与网盘部9901的组焊件受力平衡，具体地，如图2所示，其中两个压块2511压在位于靠右位置的横栅部9902上，另外两个压块2511压在位于靠左位置的横栅部9902上。

在一些实施方式中，如图14至图16所示，压块2511的上部固定连接有导杆部2513，具体地说，导杆部2513与压块2511为一体化设置，导杆部2513上下滑动连接于第二升降架251，具体可以是导杆部2513适配穿过第二升降架251设置，导杆部2513套设有压缩弹簧2512，压缩弹簧2512设于压块2511的上侧与第二升降架251的下侧之间；于是当分散布置的压块2511接触下压对应的横栅部9902时，可以通过各个压缩弹簧2512的弹性压缩变形以补偿横栅部9902的高度位置误差，下压气缸253的下压输出力通过压缩弹簧2512施加于横栅部9902，换句话说，当组合架99四周的横栅部9902的顶部存在高低不一的情况时，由于各个压块2511能够各自向上移动调位，所以使得各个压块2511都有效对横栅部9902接触施压，从而有利于使网盘部9901和横栅部9902的组焊件能够在焊接过程中保持静止状态。如图16所示，导杆部2513的上端部可以螺接有限位螺母2514，限位螺母2514设在第二升降架251的上侧，于是使导杆部2513挂在第二升降架251上，从而避免压块2511、压缩弹簧2512和导杆部2513掉落。

进一步地，如图8所述，工作台21上形成有用于接触支撑组合架99的网盘部9901底部的中部的校形凸台211。在实际生产中，由于网盘部9901为通过经纬棒条焊接而成，而且经纬棒条的两端都是向上弯曲设置，所以网盘部9901在焊接成型之后，网盘部9901的底部会向下鼓起变形，从图2结合图8可以得知，当将网盘部9901和横栅部9902的组焊件放置在工作台21上时，只有网盘部9901的底部的中部是受到校形凸台211的接触支撑作用，而网盘部9901的靠外的部位则是处于悬空状态，于是当下压气缸253带动压块2511压在横栅部9902上时，校形凸台211对网盘部9901的中部的反作用力使网盘部9901的中部相对网盘部9901的边缘部位向上移位变形，从而能够校正网盘部9901的形状，有利于使网盘部9901的底部趋于平直。

进一步地，如图6和图7所示，焊接夹具装置2还包括用于顶起组合架99的组合架顶出机构24，具体是指在一个组合架99焊接完毕之后，组合架顶出机构24将已焊接完成的组合架99顶起，如图4和图7所示，组合架顶出机构24设有用于接触组合架99的横栅部9902的底部的顶杆2411，组合架顶出机构24设有顶出气缸242，顶出气缸242驱动顶杆2411上下移动，具体地说，如图7所示，组合架顶出机构24包括第一升降架241，第一升降架241包括第一支架2412，顶杆2411形成在第一支架2412上，顶出气缸242的活塞杆与第一升降架241固定安装连接，于是在一个组合架99焊接完毕之后，先升起压块2511，顶出气缸242再带动顶杆2411向上移动，于是顶杆2411接触横栅部9902的底部并将已焊接完成的组合架99顶起。在图4所示的状态下，工人可以将组合架99取走，再使顶出气缸242将顶杆2411降下复位。通过设置组合架顶出机构24，方便组合架99在焊接完成之后出料，有利于提高工作效率和降低劳动强度。

进一步，如图3和图7所示，顶杆2411与工作台21适配滑动连接，具体是工作台21形成有导向通孔，顶杆2411适配滑动连接在对应的导向通孔内，通过导向通孔对顶杆2411的导向作用，有利于顶杆2411能够准确顶起组合架99。

进一步地，如图7所示，顶杆2411的数量设为四条，顶杆2411分散布置，具体可以是，如图4所示，其中两条顶杆2411用于接触顶起位于靠右位置的横栅部9902，而另外两条顶杆2411用于接触顶起位于靠左位置的横栅部9902，换句话说，顶杆2411为左右对称分布设置，于是有利于使已经焊接完成的组合架99在被向上顶出时受力平衡，使得套筒部9903能够实现脱离定位柱23。

进一步地，如图3和图9所示，定位块22形成有用于贴靠在组合架99的横栅部9902的外侧的定位侧面221（此处所说的“外侧”是指横栅部9902的相对远离组合架99的中部的一侧），定位侧面221可以是垂直于工作台21设置，定位侧面221的下端连接有用于接触支撑组合架99的横栅部9902的底部的支撑台阶222，更具体地说，如图13所示，组合架99的每一侧的横栅部9902分别设有两条相互平行设置的横棒条，如图3所示，压块2511压在位于靠上位置的对应的横棒条上，而支撑台阶222接触支撑位于靠下位置的对应的横棒条，顶杆2411为接触顶起位于靠下位置的对应的横棒条，通过设置支撑台阶222和定位侧面221的组合结构，结构简单地使得横栅部9902得到有效的阻挡定位作用。

进一步地，如图3和图10所示，定位柱32的下部形成有用于接触支撑组合架99的套筒部9903的下端面的支撑轴肩部232，更具体地，定位柱32的上部为圆柱部231，圆柱部231用于与套筒部9903的内壁适配，圆柱部231的下端与支撑轴肩部232连接，如图3所示，设置支撑轴肩部232有利于在进行焊接之前使各个套筒部9903的下端对齐，从而有利于提高焊接精度。

进一步地，如图5所示，机械手11设为六轴机械手，六轴机械手属于现有技术，具体地，机械手11包括基座111、第一关节112、第二关节113、第三关节114、第四关节115、第五关节116及第六关节117；第一关节112水平转动连接在基座111上，第二关节113的一端与第一关节112的上端摆动连接，第二关节113相对应的另一端与第三关节114的一端摆动连接，第三关节114相对应的另一端与第四关节115的一端转动连接，第四关节115相对应的另一端与第五关节116的一端摆动连接，第五关节116相对应的另一端与第六关节117转动连接，第一关节112、第二关节113、第三关节114、第四关节115、第五关节116及第六关节117各通过对应的伺服电机驱动，六轴机械手比五轴机械手的灵活性高，有利于使各个焊点的位置分布能够满足焊接强度的要求。

进一步地，如图2和图5所示，焊接机器人装置1设有焊枪支架122，如上文所述，机械手11的末端设有转动设置的第六关节117，焊枪支架122通过对应的螺钉安装在第六关节117上，如图11和图12所示，焊枪支架122包括夹套部1221，夹套部1221形成有安装孔1222，焊枪121安装在安装孔1222内，更具体地说，夹套部1221形成有缺口缝1223，缺口缝1223的一端连通安装孔1222，缺口缝1223相对应的另一端贯通夹套部1221，缺口缝1223对应设有锁紧螺钉1224，锁紧螺钉1224将夹套部1221的位于缺口缝1223的两侧的部位连接起来，拧紧锁紧螺钉1224，就可以使夹套部1221夹紧焊枪121，如图11所示，安装孔1222的轴线与第六关节117的转动轴线形成夹角（即为图11中的角度尺寸“X”），现有技术的焊接机器人（或称作焊接机械手）的用于夹持焊枪的零件设置为与第六关节同轴线，也就是说焊枪的首端与第六关节的转动轴线为同轴设置，为了使焊丝能够顺畅地输入焊枪，用于导向焊丝的送丝管的末端与焊枪的首端为同轴线设置，于是焊接机器人需要设置专用结构用以避让送丝管，导致焊接机器人的成本高，而由于本实用新型的安装孔1222的轴线与第六关节117的转动轴线形成夹角，使得焊枪121的首端与第六关节117的转动轴线形成夹角，如图5和图11所示，于是有利于使送丝管的末端能够避开第六关节117设置，于是使得本实用新型的焊接机器人装置1也可以选用通用型的六轴机械手，有利于降低成本，图11中的角度尺寸“X”具体可以设为15°至40°。如图5所示，焊接机器人装置1具体还包括焊机13及送丝装置14，焊机13及送丝装置14都属于现有技术，焊机13具体为二氧化碳保护焊机，送丝装置14可以安装在第三关节114上；通过送丝装置14的牵引输送作用，从焊丝盘3上的焊丝卷料引出的焊丝301经过对应的送丝管到达送丝装置14再经过对应的送丝管到达焊枪121的首端。

综上所述，本实用新型的自由组合架的自动焊接设备有利于提高自由组合架的焊接精度，有利于减小自由组合架的变形，以及有利于提高工作效率。

Claims (10)

1.一种自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：包括焊接机器人装置（1）及焊接夹具装置（2），所述焊接机器人装置（1）包括机械手（11）及用于将组合架（99）的横栅部（9902）与组合架（99）的套筒部（9903）焊接的焊枪（121），所述机械手（11）驱动连接所述焊枪（121），所述焊接夹具装置（2）包括与所述机械手（11）位置对应设置的工作台（21），所述工作台（21）上设有用于包围贴靠定位网盘部（9901）和横栅部（9902）的组焊件的定位块（22）及用于相对地插入在组合架（99）的套筒部（9903）内的定位柱（32），所述焊接夹具装置（2）包括下压定位机构（25），所述下压定位机构（25）设有用于压在横栅部（9902）上的压块（2511）。

2.根据权利要求1所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述下压定位机构（25）包括上下滑动设置的第二升降架（251）及用于驱动所述第二升降架（251）上下移动的下压气缸（253），所述压块（2511）分散布置，所述压块（2511）设于所述第二升降架（251）上。

3.根据权利要求2所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述压块（2511）的上部固定连接有导杆部（2513），所述导杆部（2513）上下滑动连接于所述第二升降架（251），所述导杆部（2513）套设有压缩弹簧（2512），所述压缩弹簧（2512）设于所述压块（2511）的上侧与所述第二升降架（251）的下侧之间。

4.根据权利要求2所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述工作台（21）上形成有用于接触支撑组合架（99）的网盘部（9901）底部的中部的校形凸台（211）。

5.根据权利要求1所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述焊接夹具装置（2）还包括用于顶起组合架（99）的组合架顶出机构（24），所述组合架顶出机构（24）设有用于接触组合架（99）的横栅部（9902）的底部的顶杆（2411），所述组合架顶出机构（24）设有顶出气缸（242），所述顶出气缸（242）驱动所述顶杆（2411）上下移动。

6.根据权利要求5所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述顶杆（2411）与所述工作台（21）适配滑动连接。

7.根据权利要求6所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述顶杆（2411）的数量设为四条，所述顶杆（2411）分散布置。

8.根据权利要求1所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述定位块（22）形成有用于贴靠在组合架（99）的横栅部（9902）的外侧的定位侧面（221），所述定位侧面（221）的下端连接有用于接触支撑组合架（99）的横栅部（9902）的底部的支撑台阶（222）。

9.根据权利要求8所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述定位柱（32）的下部形成有用于接触支撑组合架（99）的套筒部（9903）的下端面的支撑轴肩部（232）。

10.根据权利要求1所述自由组合架的自动焊接设备，其特征在于：所述机械手（11）设为六轴机械手,所述焊接机器人装置（1）设有焊枪支架（122），所述机械手（11）的末端设有转动设置的第六关节（117），所述焊枪支架（122）安装在所述第六关节（117）上，所述焊枪支架（122）包括夹套部（1221），所述夹套部（1221）形成有安装孔（1222），所述焊枪（121）安装在所述安装孔（1222）内，所述安装孔（1222）的轴线与所述第六关节（117）的转动轴线形成夹角。