CN112296548A - 一种机器人焊接工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人焊接工作站，包括：排气管焊接夹具、焊接系统、自动搬运机器人、护栏和电器柜；本发明的机器人焊接工作站进行焊接作业时，利用自动搬运机器人的夹爪将被焊接排气管放置在焊接夹具上，焊接夹具的各个压料组件将工件定位固定，最后通过焊机机器人带动焊枪对排气管完成焊接作业，最终实现发动机排气管的自动焊接。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备领域，具体涉及一种机器人焊接工作站。
背景技术
发动机排气管进气段结构复杂、形状不规则，不容易固定和摆放，难以使用自动焊接设备进行自动焊接，人工焊接的话，对员工技术要求较高，且不良品率高。针对上述问题，本领域技术人员亟需提供一种能够实现发动机排气管自动焊接的机器人焊接工作站。
发明内容
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种机器人焊接工作站，包括：排气管焊接夹具、焊接系统、自动搬运机器人、护栏和电器柜。
所述排气管焊接夹具包括消声器焊接工位和整体焊接工位；所述消声器焊接工位包括定位底座、定位侧板和上部定位组件；所述定位底座上设有用于与消声器排气口配合的下部定位环；所述定位侧板竖直固定于定位底座，其设有两个具有定位卡槽的定位块、两个用于放置消声器连接杆的托块和两个用于将消声器连接杆压紧于托块的压料组件Ⅰ；所述压料组件Ⅰ包括安装座、固定于安装座的气缸Ⅰ、铰接于气缸Ⅰ活塞杆外端的压板、铰接于安装座与压板之间的连杆；所述上部定位组件包括通过支架固定于定位底座的气缸Ⅱ、通过连接臂固定于气缸Ⅱ活塞杆外端的定位塞Ⅰ；
所述整体焊接工位包括前部定位段、消声器定位段、中部定位段和尾部定位段；所述尾部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅰ、通过斜滑轨与底座Ⅰ滑动配合的中间座Ⅰ和设置于中间座Ⅰ上的排气管后端定位组件；所述排气管后端定位组件包括固定于中间座的气缸Ⅲ、由气缸Ⅲ推动的定位塞Ⅱ和用于自上而下压紧排气管后端的压管组件；
所述消声器定位段包括用于支承消声器的底部托架和用于自上而下压紧消声器的压料组件Ⅲ；所述压料组件Ⅲ包括与消声器顶面配合的压板、与所述压板固定的压臂和用于驱动所述压臂摆动带动操纵杆；
所述中部定位段包括四个支撑座；其中两个支撑座分布在消声器定位段前部，另外两个分布在消声器定位段后部；所述支撑座包括竖直固定设置的支撑板以及固定于所述支撑板顶部的U型定位槽；所述U型定位槽的底部和两侧设有可调节的定位卡子；所述定位卡子的一端为与排气管外壁适形的弧形，定位卡子中部设有用于穿过紧固螺钉的腰型孔；
所述前部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅱ、通过斜滑轨与底座Ⅱ滑动配合的中间座Ⅱ和设置于中间座Ⅱ上的排气管后端定位组件；所述排气管前端定位组件包括固定于中间座Ⅱ的气缸Ⅳ、由气缸Ⅳ推动的滑座和固定于所述滑座的定位塞Ⅲ以及用于将法兰压紧排气管后端的压紧组件；所述压紧组件包括气缸Ⅴ和由气缸Ⅴ驱动的压臂，压臂用于将法兰压紧于滑座一侧。
进一步，所述焊接系统包括焊接机器人和用于承载所述焊接机器人沿直线往复移动的往复滑动装置；所述焊接机器人包括基座、转动座、摆臂、连接臂、旋转臂、焊枪安装座和焊枪；所述转动座底部上设有用于驱动其沿竖直轴线相对于基座旋转的电机Ⅰ；所述转动座侧部设有用于驱动摆臂沿水平轴线相对于转动座摆动的电机Ⅱ；所述连接臂后端设有用于驱动其沿水平轴线相对于摆臂旋转的电机Ⅲ；所述连接臂前端设有用于驱动旋转臂绕其自身轴线旋转的电机Ⅳ；所述旋转臂外端设有用于驱动焊枪安装座转动的电机Ⅴ。
进一步，所述往复滑动装置包括固定于地面的滑动座组件、用于支承焊接机器人的滑台组件和定位组件；所述滑动座组件包括滑动座、设置于所述滑动座顶部的直线导轨和驱动齿条；所述滑台组件包括滑台、设置于所述滑台底部用于与直线导轨配合的滑块和固定于滑台的行走驱动电机；所述行走驱动电机的转轴上设有与所述驱动齿条啮合的齿轮；所述定位组件包括固定于滑动座上的定位体、设置于滑台上的定位气缸和用于检测滑台位置的接近开关；所述定位体上设有矩形的定位孔；所述定位气缸活塞杆端部固定有与定位孔配合的矩形定位销。
进一步，所述自动搬运机器人包括履带式底盘和设置于所述履带式底盘上的搬运机械臂；所述搬运机械臂包括旋转底座、后臂体、前臂体、连接座、前臂连杆、机械爪安装座、机械爪和机械爪安装座控制连杆组；所述后臂体、前臂体、前臂连杆和连接座依次铰接形成平行四边形连杆机构；所述旋转底座上设有两个安装侧板；搬运驱动电机Ⅰ和搬运驱动电机Ⅱ分别固定于两安装侧板，二者的转轴分别固定于连接座和后臂体；所述机械爪安装座控制连杆组包括前拉杆、后栏杆和三角形构件；其中前臂体、机械爪安装座、前拉杆和三角形构件共同形成四连杆机构；所述后臂体、三角形构件、后拉杆和安装侧板共同形成四连杆机构。
进一步，所述机械爪包括机械爪旋转电机和机械爪本体；所述机械爪本体包括夹爪座和铰接于夹爪座的两个夹爪、以及用于驱动两夹爪完成夹持动作的夹持驱动组件；两夹爪的尾部均一体成型有相互啮合的不完全齿轮；所述夹持驱动组件包括夹持驱动电机、曲柄、小连杆和一体成型于其中一个夹爪尾部的延伸杆；所述曲柄、小连杆、延伸杆和夹爪座共同形成平行四边形连杆机构；所述夹持驱动电机用于驱动曲柄转动从而完成机械爪的夹持动作。
本发明的有益效果为：采用本发明的机器人焊接工作站进行焊接作业时，利用自动搬运机器人的夹爪将被焊接排气管放置在焊接夹具上，焊接夹具的各个压料组件将工件定位固定，最后通过焊机机器人带动焊枪对排气管进行焊接作业。本发明能够实现发动机排气管自动焊接的机器人焊接工作站。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中的焊接夹具夹持排气管时的结构示意图；
图3为本发明中的焊接夹具的结构示意图；
图4为本发明中的消声器焊接工位的结构示意图；
图5为本发明中的尾部定位段的结构示意图；
图6为本发明中的消声器定位段的结构示意图；
图7为本发明中的前部定位段的结构示意图；
图8为本发明中的焊接机器人的结构示意图；
图9为本发明中的往复滑动装置的结构示意图；
图10为本发明的自动搬运机器人的结构示意图Ⅰ；
图11为本发明的自动搬运机器人的结构示意图Ⅱ；
图12为本发明中的机械爪的结构示意图Ⅰ；
图13为本发明中的机械爪的结构示意图Ⅱ。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示为本实施例的机器人焊接工作站的结构示意图，包括：排气管焊接夹具1、焊接系统2、自动搬运机器人3、护栏4和电器柜5。
如图2和3所示，所述排气管焊接夹具包括消声器焊接工位和整体焊接工位；如图4所示，所述消声器焊接工位包括定位底座111、定位侧板112和上部定位组件115；所述定位底座111上设有用于与消声器排气口配合的下部定位环；所述定位侧板112竖直固定于定位底座111，其设有两个具有定位卡槽的定位块、两个用于放置消声器连接杆的托块114和两个用于将消声器连接杆压紧于托块114的压料组件Ⅰ113；所述定位卡槽用于与消声器外沿配合；所述压料组件Ⅰ113包括安装座、固定于安装座的气缸Ⅰ、铰接于气缸Ⅰ活塞杆外端的压板、铰接于安装座与压板之间的连杆；所述上部定位组件115包括通过支架固定于定位底座111的气缸Ⅱ、通过连接臂固定于气缸Ⅱ活塞杆外端的定位塞Ⅰ；所述定位塞Ⅰ用于与消声器进气口配合。
所述整体焊接工位包括前部定位段、消声器定位段、中部定位段和尾部定位段；如图5所示，所述尾部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅰ121、通过斜滑轨与底座Ⅰ121滑动配合的中间座Ⅰ122和设置于中间座122Ⅰ上的排气管后端定位组件；中间座Ⅰ122通过相对于底座Ⅰ121的滑动可以调节排气管后端定位组件的高度和位置，以适应不同规格的排气管，中间座Ⅰ122位置确定后，可通过紧固件锁紧；所述排气管后端定位组件包括固定于中间座的气缸Ⅲ123、由气缸Ⅲ123推动的定位塞Ⅱ125和用于自上而下压紧排气管后端的压管组件124；定位塞Ⅱ125固定于一安装座上，该安装座底部通过滑轨与中间座Ⅰ122顶部滑动配合，其可提高定位塞Ⅱ125动作的精度；所述压管组件124的结构与压料组件Ⅰ113相同，压管组件124的压板上设有半圆形的与排气管外壁适形的卡口，因此，压管组件的结构不再赘述。
如图6，所述消声器定位段包括用于支承消声器的底部托架131和用于自上而下压紧消声器的压料组件Ⅲ；所述压料组件Ⅲ包括与消声器顶面配合的压板132、与所述压板固定的压臂和用于驱动所述压臂摆动带动操纵杆133。当然，压料组件Ⅲ也可采用自动压料结构，例如其可采用压料组件Ⅰ的结构，实现消声器的自动压紧定位。
所述中部定位段包括四个支撑座；其中两个支撑座分布在消声器定位段前部，另外两个分布在消声器定位段后部；如图5所示，所述支撑座包括竖直固定设置的支撑板143以及固定于所述支撑板顶部的U型定位槽141；所述U型定位槽141的底部和两侧设有可调节的定位卡子142；所述定位卡子142的一端为与排气管外壁适形的弧形，定位卡子142中部设有腰型孔；可采用螺钉穿过该腰型孔将其固定于U型定位槽141上，同时实现位置的可调节，从而实现可以对不同管径的排气管的定位支撑。
如图7所示，所述前部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅱ151、通过斜滑轨与底座Ⅱ151滑动配合的中间座Ⅱ152和设置于中间座Ⅱ152上的排气管后端定位组件；中间座Ⅱ152通过相对于底座Ⅱ151的滑动可以调节排气管前端定位组件的高度和位置，以适应不同规格的排气管，中间座Ⅱ152位置确定后，可通过紧固件锁紧；所述排气管前端定位组件包括固定于中间座Ⅱ152的气缸Ⅳ154、由气缸Ⅳ154推动的滑座和固定于所述滑座的定位塞Ⅲ以及用于将法兰压紧排气管后端的压紧组件；滑座底部通过滑轨与中间座Ⅱ152顶部滑动配合，其可提高定位塞Ⅲ动作的精度；所述压紧组件包括气缸Ⅴ153和由气缸Ⅴ153驱动的压臂，压臂用于将法兰压紧于滑座一侧。
所述焊接系统包括焊接机器人和用于承载所述焊接机器人沿直线往复移动的往复滑动装置；如图8所示，所述焊接机器人包括基座211、转动座212、摆臂214、连接臂216、旋转臂218、焊枪安装座219和焊枪2111；所述转动座212底部上设有用于驱动其沿竖直轴线相对于基座211旋转的电机Ⅰ213；所述转动座212侧部设有用于驱动摆臂214沿水平轴线相对于转动座212摆动的电机Ⅱ2110；所述连接臂216后端设有用于驱动其沿水平轴线相对于摆臂214旋转的电机Ⅲ215；所述连接臂216前端设有用于驱动旋转臂218绕其自身轴线旋转的电机Ⅳ217；所述旋转臂218外端设有用于驱动焊枪安装座219转动的电机Ⅴ2112。
如图9所示，所述往复滑动装置包括固定于地面的滑动座组件、用于支承焊接机器人的滑台组件和定位组件；所述滑动座组件包括滑动座222、设置于所述滑动座222顶部的直线导轨221和驱动齿条224；所述滑台组件包括滑台、设置于所述滑台底部用于与直线导轨配合的滑块和固定于滑台的行走驱动电机225；所述行走驱动电机225的转轴上设有与所述驱动齿条啮合的齿轮；所述定位组件包括固定于滑动座上的定位体、设置于滑台上的定位气缸223和用于检测滑台位置的接近开关；所述定位体上设有矩形的定位孔；所述定位气缸223活塞杆端部固定有与定位孔配合的矩形定位销。
如图10所示，所述自动搬运机器人包括履带式底盘311和设置于所述履带式底盘311上的搬运机械臂；所述搬运机械臂包括旋转底座312、后臂体314、前臂体315、连接座3110、前臂连杆310、机械爪安装座316、机械爪和机械爪安装座控制连杆组；所述后臂体314、前臂体315、前臂连杆310和连接座3110依次铰接形成平行四边形连杆机构；所述连接座3110通过搬运驱动电机Ⅰ驱动转动，从而控制前臂体315摆动；所述后臂体314通过搬运驱动电机Ⅱ驱动转动；旋转底座312上设有两个安装侧板313；搬运驱动电机Ⅰ和搬运驱动电机Ⅱ分别固定于两安装侧板313，二者的转轴分别固定于连接座3110和后臂体314；所述机械爪安装座控制连杆组包括前拉杆317、后栏杆319和三角形构件318；其中前臂体315、机械爪安装座316、前拉杆317和三角形构件318共同形成四连杆机构；后臂体314、三角形构件318、后拉杆319和安装侧板共同形成四连杆机构；因此，机械爪安装座控制连杆组为一复合四连杆机构，其用于控制机械爪安装座的姿态。
如图11所示，所述机械爪包括机械爪旋转电机321和机械爪本体；所述机械爪本体包括夹爪座326和铰接于夹爪座的两个夹爪325、以及用于驱动两夹爪325完成夹持动作的夹持驱动组件；两夹爪325的尾部均一体成型有相互啮合的不完全齿轮；所述夹持驱动组件包括夹持驱动电机327、曲柄323、小连杆322和一体成型于其中一个夹爪325尾部的延伸杆324；所述曲柄323、小连杆322、延伸杆324和夹爪座326共同形成平行四边形连杆机构；所述夹持驱动电机327用于驱动曲柄323转动从而完成机械爪的夹持动作。
以上具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种机器人焊接工作站，其特征在于，包括：排气管焊接夹具、焊接系统、自动搬运机器人、护栏和电器柜；
所述排气管焊接夹具包括消声器焊接工位和整体焊接工位；所述消声器焊接工位包括定位底座、定位侧板和上部定位组件；所述定位底座上设有用于与消声器排气口配合的下部定位环；所述定位侧板竖直固定于定位底座，其设有两个具有定位卡槽的定位块、两个用于放置消声器连接杆的托块和两个用于将消声器连接杆压紧于托块的压料组件Ⅰ；所述压料组件Ⅰ包括安装座、固定于安装座的气缸Ⅰ、铰接于气缸Ⅰ活塞杆外端的压板、铰接于安装座与压板之间的连杆；所述上部定位组件包括通过支架固定于定位底座的气缸Ⅱ、通过连接臂固定于气缸Ⅱ活塞杆外端的定位塞Ⅰ；
所述整体焊接工位包括前部定位段、消声器定位段、中部定位段和尾部定位段；所述尾部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅰ、通过斜滑轨与底座Ⅰ滑动配合的中间座Ⅰ和设置于中间座Ⅰ上的排气管后端定位组件；所述排气管后端定位组件包括固定于中间座的气缸Ⅲ、由气缸Ⅲ推动的定位塞Ⅱ和用于自上而下压紧排气管后端的压管组件；
所述消声器定位段包括用于支承消声器的底部托架和用于自上而下压紧消声器的压料组件Ⅲ；所述压料组件Ⅲ包括与消声器顶面配合的压板、与所述压板固定的压臂和用于驱动所述压臂摆动带动操纵杆；
所述中部定位段包括四个支撑座；其中两个支撑座分布在消声器定位段前部，另外两个分布在消声器定位段后部；所述支撑座包括竖直固定设置的支撑板以及固定于所述支撑板顶部的U型定位槽；所述U型定位槽的底部和两侧设有可调节的定位卡子；所述定位卡子的一端为与排气管外壁适形的弧形，定位卡子中部设有用于穿过紧固螺钉的腰型孔；
所述前部定位段包括顶面设有斜滑轨的底座Ⅱ、通过斜滑轨与底座Ⅱ滑动配合的中间座Ⅱ和设置于中间座Ⅱ上的排气管后端定位组件；所述排气管前端定位组件包括固定于中间座Ⅱ的气缸Ⅳ、由气缸Ⅳ推动的滑座和固定于所述滑座的定位塞Ⅲ以及用于将法兰压紧排气管后端的压紧组件；所述压紧组件包括气缸Ⅴ和由气缸Ⅴ驱动的压臂，压臂用于将法兰压紧于滑座一侧。
2.根据权利要求1所述的一种机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊接系统包括焊接机器人和用于承载所述焊接机器人沿直线往复移动的往复滑动装置；所述焊接机器人包括基座、转动座、摆臂、连接臂、旋转臂、焊枪安装座和焊枪；所述转动座底部上设有用于驱动其沿竖直轴线相对于基座旋转的电机Ⅰ；所述转动座侧部设有用于驱动摆臂沿水平轴线相对于转动座摆动的电机Ⅱ；所述连接臂后端设有用于驱动其沿水平轴线相对于摆臂旋转的电机Ⅲ；所述连接臂前端设有用于驱动旋转臂绕其自身轴线旋转的电机Ⅳ；所述旋转臂外端设有用于驱动焊枪安装座转动的电机Ⅴ。
3.根据权利要求1所述的一种机器人焊接工作站，其特征在于：所述往复滑动装置包括固定于地面的滑动座组件、用于支承焊接机器人的滑台组件和定位组件；所述滑动座组件包括滑动座、设置于所述滑动座顶部的直线导轨和驱动齿条；所述滑台组件包括滑台、设置于所述滑台底部用于与直线导轨配合的滑块和固定于滑台的行走驱动电机；所述行走驱动电机的转轴上设有与所述驱动齿条啮合的齿轮；所述定位组件包括固定于滑动座上的定位体、设置于滑台上的定位气缸和用于检测滑台位置的接近开关；所述定位体上设有矩形的定位孔；所述定位气缸活塞杆端部固定有与定位孔配合的矩形定位销。
4.根据权利要求1所述的一种机器人焊接工作站，其特征在于：所述自动搬运机器人包括履带式底盘和设置于所述履带式底盘上的搬运机械臂；所述搬运机械臂包括旋转底座、后臂体、前臂体、连接座、前臂连杆、机械爪安装座、机械爪和机械爪安装座控制连杆组；所述后臂体、前臂体、前臂连杆和连接座依次铰接形成平行四边形连杆机构；所述旋转底座上设有两个安装侧板；搬运驱动电机Ⅰ和搬运驱动电机Ⅱ分别固定于两安装侧板，二者的转轴分别固定于连接座和后臂体；所述机械爪安装座控制连杆组包括前拉杆、后栏杆和三角形构件；其中前臂体、机械爪安装座、前拉杆和三角形构件共同形成四连杆机构；所述后臂体、三角形构件、后拉杆和安装侧板共同形成四连杆机构。
5.根据权利要求4所述的一种机器人焊接工作站，其特征在于：所述机械爪包括机械爪旋转电机和机械爪本体；所述机械爪本体包括夹爪座和铰接于夹爪座的两个夹爪、以及用于驱动两夹爪完成夹持动作的夹持驱动组件；两夹爪的尾部均一体成型有相互啮合的不完全齿轮；所述夹持驱动组件包括夹持驱动电机、曲柄、小连杆和一体成型于其中一个夹爪尾部的延伸杆；所述曲柄、小连杆、延伸杆和夹爪座共同形成平行四边形连杆机构；所述夹持驱动电机用于驱动曲柄转动从而完成机械爪的夹持动作。
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- 2020-11-03 CN CN202011211624.XA patent/CN112296548A/zh active Pending
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