一種全方位機器人焊接系統的製作方法

2023-10-07 16:40:34 3

本發明屬於焊接技術領域，特別涉及一種機器人焊接系統。

背景技術：

中國專利資料庫中，有一種六軸關節工業機器人，其專利申請號：201420718842.6；申請日：2014.11.26；公開號：CN 204278012 U；公開日：2015.04.22；其結構包括基座、墩、大臂、小臂、手腕和轉動關節，所述轉動關節包括伺服電機、減速機和旋轉軸；所述基座與墩連接處構成第一轉動關節，該關節的旋轉軸呈豎直方向；所述墩與大臂連接處構成了第二轉動關節，該關節的旋轉軸呈水平方向；所述大臂與小臂連接處構成了第三轉動關節，該關節的旋轉軸呈水平方向；所述小臂與手腕連接處構成第四轉動關節，該關節的旋轉軸呈水平方向，且與第二轉動關節和第三轉動關節的旋轉軸呈90 度；所述手腕前端裝設有第五轉動關節，該關節的旋轉軸與第二轉動關節和第三轉動關節的旋轉軸平行；所述手腕前端的端部裝設有第六轉動關節，該關節的旋轉軸與第四轉動關節的旋轉軸同軸。該六軸關節機器人能夠360°全方位自由移動或旋轉，可以運用於裝配、噴漆、搬運、焊接等領域。

現有技術中，通過在六軸關節機器人的前端安裝焊槍，並採用定位夾具將待焊工件裝夾住，以替代焊接工人實現自動焊接作業，大大提高了焊接效率和焊接精度。其不足之處在於：對於某些形狀較為複雜的工件，工件需要焊接的焊縫位置容易被工件本身遮擋住，工件需要焊接的焊縫並不是充分暴露在外面，導致機器人在焊接移動過程中會與工件發生幹涉，無法完成焊接作業。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種全方位機器人焊接系統，使得焊接機器人能夠對待焊接位置比較隱蔽的工件進行焊接，避免焊接機器人在移動過程中與待焊工件發生幹涉。

本發明的目的是這樣實現的：一種全方位機器人焊接系統，包括底座，底座上設置有可以在三維空間內自由移動的焊接機器人，所述底座上對應焊接機器人設置有兩個支撐座，兩個支撐座之間轉動支撐有旋轉臺，旋轉臺與旋轉驅動機構傳動連接，旋轉臺上設置有若干組裝夾待焊工件的裝夾機構，每組裝夾機構分別對應一件待焊工件，所述旋轉臺上對應每件待焊工件還分別設置有定位機構，所述每組裝夾機構包括至少兩組夾具，所述每組夾具包括固定連接在旋轉臺上的固定架和活動連接在旋轉臺上的活動架，所述固定架上設置有支撐待焊工件的支撐板，所述活動架上設置有壓緊待焊工件的擠壓板，擠壓板的擠壓面傾斜設置，所述擠壓板的擠壓面與待焊工件為線接觸，所述旋轉臺上設置有驅動活動架來回移動的直線推動機構。

本發明工作時，每組裝夾機構裝夾一件待焊工件，未裝夾待焊工件之前，每組夾具的固定架和活動架是分開的，將待焊工件放置在對應裝夾機構的固定架上，待焊工件水平支撐在對應夾具的支撐板上，定位機構對待焊工件進行定位，確保待焊工件擺放到位，直線推動機構推動活動架，使得擠壓板的擠壓面將待焊工件壓緊，擠壓板的擠壓面與待焊工件之間為線接觸，旋轉驅動機構帶動旋轉臺轉動，由於焊接機器人的焊槍可以在三維空間內自由移動，通過旋轉臺的轉動，待焊工件需要焊接的一端可以調整到便於焊接機器人進行焊接作業的角度，焊接機器人與旋轉臺互相配合以完成焊接作業。與現有技術相比，本發明的有益效果在於：夾具夾持住工件中部，工件焊接端的需要焊接部位可以自由轉動到焊接機器人的焊槍可以接觸到的位置，避免焊接機器人與工件發生幹涉，可以焊接形狀結構複雜、待焊接部位並不裸露在外面的工件；旋轉臺上可以裝夾多個待焊工件，提高了焊接效率；每組裝夾機構由多個夾具組成，確保平穩牢固地裝夾工件，防止工件焊接時移動，提高焊接精度；活動架擠壓板與工件之間為線接觸，防止焊接強度較低的內部中空工件時，夾具將工件夾得變形，起到保護工件的作用。本發明可以用於焊接長度較長、焊縫位置比較隱蔽的工件。

作為本發明的進一步改進，所述若干組裝夾機構沿旋轉臺的長度方向均勻間隔排列設置，每組裝夾機構相對應的若干組夾具沿旋轉臺的寬度方向均勻間隔排列設置。該技術方案使得裝夾在旋轉臺上的工件排列有序，方便焊接機器人進行焊接作業，提高了焊接效率；裝夾機構更加平穩地將工件裝夾住，提高焊接精度。

作為本發明的優選，所述旋轉臺上對應夾具設置有滑槽，每個活動架底部設置有與對應滑槽相匹配的滑塊一。直線推動機構帶動活動架在滑槽內來回滑動，活動架和固定架互相配合將工件夾緊。

為了焊接強度較低或內部中空的工件，使得裝夾機構提供一個可調控的壓緊力，避免工件被夾得變形，所述直線推動機構包括安裝在旋轉臺底部的氣缸一，氣缸一的活塞杆伸出端固定連接有推動塊，推動塊上設置有若干根與所述夾具相對應的推動杆，推動杆上對應活動架設置有若干推動架，所述推動架包括互相平行的兩塊擋板，兩塊擋板之間經連接板連為一體，擋板上設置有與對應推動杆間隙配合的通孔，推動杆依次穿過兩擋板的通孔，位於兩擋板之間的推動杆上設置有推動環，推動杆上還套裝有壓縮彈簧，壓縮彈簧的一端彈性牴觸在推動環上，另一端彈性牴觸在擋板上，推動架經緊固件與對應活動架固定連接。氣缸一工作，推動塊帶動推動杆在擋板通孔內軸向移動，推動環擠壓壓縮彈簧，壓縮彈簧的另一端推動推動架，推動架帶動活動架夾緊工件；當壓縮彈簧達到一定變形量時，氣缸一就停止工作，此時活動架擠壓板可以壓緊工件，且壓緊力不會將工件壓得變形。

作為本發明的更進一步改進，所述推動架上設置有用於檢測壓縮彈簧的壓緊力的壓力傳感器。壓力傳感器檢測壓縮彈簧的壓緊力，當壓緊力足以壓緊工件且不會導致工件發生變形時，氣缸一停止工作，擠壓板正好壓緊工件。

為了確保直線推動機構更平穩地推動活動架，所述氣缸一為雙頭氣缸，氣缸一活塞杆的兩頭均設置有推動塊，兩推動塊均與推動杆固定連接。

為了使得夾具更加牢固地裝夾住待焊工件，所述固定架上設置有一上一下的兩塊支撐板，活動架上設置有一上一下的兩塊擠壓板。

作為本發明的進一步改進，所述定位機構為定位板，定位板的定位面與支撐板的支撐面位於同一平面，定位板上設有與待焊工件相匹配的定位銷。定位板上的定位銷配合插入待焊工件的定位孔內，對待焊工件進行定位，確保待焊工件被準確裝夾。

作為本發明的優選，所述旋轉驅動機構包括安裝在支撐座上的氣缸二，氣缸二的活塞杆伸出端經傳動板與滑塊二相連，支撐座上設置有與滑塊二相匹配的導軌，滑塊二上側固定連接有齒條，齒條與齒輪相嚙合，齒輪與旋轉臺固定連接。氣缸二經傳動板帶動滑塊二移動，齒條帶動齒輪轉動，齒輪帶動旋轉臺轉動。

作為本發明的優選，所述焊接機器人為六軸關節機器人。

附圖說明

圖1 為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的部分結構示意圖。

圖3為本發明的部分結構示意圖。

圖4為旋轉臺的結構示意圖。

圖5為圖2的俯視圖。

圖6為圖5的A-A向剖視圖。

其中，1底座，2焊接機器人，3支撐座，4 旋轉臺，5清槍站，6工裝夾具，7控制系統，8夾具，9固定架，9a支撐板，10活動架，10a擠壓板，11滑槽，12滑塊一，13氣缸一，14推動塊，15推動杆，16推動架，16a擋板，16b連接板，17推動環，18壓縮彈簧，19定位板，19a定位銷，20氣缸二，21傳動板，22滑塊二，23齒條，24齒輪，25待焊工件，25a空心軸，25b風管。

具體實施方式

如圖1-6所示，為一種全方位機器人焊接系統，包括底座1，底座1上設置有可以在三維空間內自由移動的焊接機器人2，焊接機器人2為六軸關節機器人；底座1上對應焊接機器人2設置有兩個支撐座3，兩個支撐座3之間轉動支撐有旋轉臺4，旋轉臺4與旋轉驅動機構傳動連接，所述旋轉驅動機構包括安裝在支撐座3上的氣缸二20，氣缸二20的活塞杆伸出端經傳動板21與滑塊二22相連，支撐座3上設置有與滑塊二22相匹配的導軌，滑塊二22上側固定連接有齒條23，齒條23與齒輪24相嚙合，齒輪24與旋轉臺4固定連接；旋轉臺4上設置有若干組裝夾待焊工件25的裝夾機構，每組裝夾機構分別對應一件待焊工件25，旋轉臺4上對應每件待焊工件25還分別設置有定位機構，所述定位機構為定位板19，定位板19的定位面與支撐板9a的支撐面位於同一平面，定位板19上設有與待焊工件25相匹配的定位銷19a；所述每組裝夾機構包括至少兩組夾具8，所述若干組裝夾機構沿旋轉臺4的長度方向均勻間隔排列設置，每組裝夾機構相對應的若干組夾具8沿旋轉臺4的寬度方向均勻間隔排列設置；每組夾具8包括固定連接在旋轉臺4上的固定架9和活動連接在旋轉臺4上的活動架10，旋轉臺4上對應夾具8設置有滑槽11，每個活動架10底部設置有與對應滑槽11相匹配的滑塊一12；固定架9上設置有支撐待焊工件25的支撐板9a，活動架10上設置有壓緊待焊工件25的擠壓板10a，固定架9上設置有一上一下的兩塊支撐板9a，活動架10上設置有一上一下的兩塊擠壓板10a；擠壓板10a的擠壓面傾斜設置，擠壓板10a的擠壓面與待焊工件25為線接觸，旋轉臺4上設置有驅動活動架10來回移動的直線推動機構。所述直線推動機構包括安裝在旋轉臺4底部的氣缸一13，氣缸一13的活塞杆伸出端固定連接有推動塊14，氣缸一13為雙頭氣缸，氣缸一13活塞杆的兩頭均設置有推動塊14，兩推動塊14均與推動杆15固定連接；推動塊14上設置有若干根與夾具8相對應的推動杆15，推動杆15上對應活動架10設置有若干推動架16，推動架16包括互相平行的兩塊擋板16a，兩塊擋板16a之間經連接板16b連為一體，擋板16a上設置有與對應推動杆15間隙配合的通孔，推動杆15依次穿過兩擋板16a的通孔，位於兩擋板16a之間的推動杆15上設置有推動環17，推動杆15上還套裝有壓縮彈簧18，壓縮彈簧18的一端彈性牴觸在推動環17上，另一端彈性牴觸在擋板16a上，推動架16經緊固件與對應活動架10固定連接。推動架16上設置有用於檢測壓縮彈簧18的壓緊力的壓力傳感器。底座1上設置有清槍站5、工裝夾具6和控制焊接機器人2的控制系統7。

本系統工作時，每組裝夾機構裝夾一件待焊工件25，待焊工件25由空心軸25a和兩根風管25b構成，空心軸25a外周與風管25b上下兩側相接觸的曲線為焊縫，未裝夾待焊工件之前，每組夾具8的固定架9和活動架10是分開的，將待焊工件25放置在對應裝夾機構的固定架9上，待焊工件25水平支撐在對應夾具8的支撐板9a上，定位銷19a插入待焊工件25的定位孔進行定位，確保待焊工件25擺放到位，氣缸一13工作，推動塊14帶動推動杆15在擋板16a通孔內軸向移動，推動環17擠壓壓縮彈簧18，壓縮彈簧18的另一端推動推動架16，推動架16帶動活動架10夾緊工件，擠壓板10a的擠壓面與待焊工件25之間為線接觸，氣缸二20經傳動板21帶動滑塊二22移動，齒條23帶動齒輪24轉動，齒輪24帶動旋轉臺4轉動，由於焊接機器人2的焊槍可以在三維空間內自由移動，通過旋轉臺4的轉動，待焊工件25位於風管25b上側和下側的焊縫均可以調整到便於焊接機器人2進行焊接作業的角度，焊接機器人2與旋轉臺4互相配合以完成焊接作業。本系統的優點在於：夾具8夾持住工件中部，工件需要焊接的部位可以自由轉動到焊接機器人2的焊槍可以接觸到的位置，避免焊接機器人2與工件發生幹涉，可以焊接形狀結構複雜、待焊接部位並不裸露在外面的工件；旋轉臺4上可以裝夾多個待焊工件，提高了焊接效率；每組裝夾機構由多個夾具組成，確保平穩牢固地裝夾工件，防止工件焊接時移動，提高焊接精度；活動架10擠壓板10a與工件之間為線接觸，防止焊接強度較低的內部中空工件時，夾具將工件夾得變形，起到保護工件的作用。本系統可以用於焊接長度較長、焊縫位置比較隱蔽的工件，並自動適應任何軌跡或角度的焊接作業。

本發明並不局限於上述實施例，在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特徵作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發明的保護範圍內。