铝模板智能化焊接用多功能机器人机械手的制作方法

本发明属于智能制造技术领域，涉及一种搬运机器人用机械手，具体涉及一种铝模板智能化焊接用多功能机器人机械手。

背景技术

市面上有一种型号的铝模板，包括一个大板、次肋和两个封板，大板包括下部的底板、固定在底板上的朝上的两个边筋板和两个中筋板，两个边筋板和两个中筋板之间的间距相等；其中中筋板在高度上分为两截，中下筋板和中上突起，中上突起在宽度上的尺寸明显大于中下筋板，中下筋板和中上突起组成对称的“t”字形。次肋是“工”字形，次肋的长度稍小于相邻的中下筋板和边筋板的间距，或者两个中下筋板的间距。次肋的长度明显小于中上突起和边筋板的间距，或者两个中上突起的间距。次肋的高度稍小于中上突起的下表面与底板之间的间距。由于中上突起的阻挡，不能将次肋垂直向下平移安装到位。在实际生产中，先把次肋的两端不同侧倒一个约15度的角，在安装时先人工把次肋歪斜一个角度放入筋板之间的槽内，再人工旋转一下放置到位，使次肋的两端旋入中上突起的下部。人工操作的动作很机动很灵活，但是效率较低，尺寸的一致性不好。封板上槽朝上朝外，封板没有槽的光滑的一面靠在大板的一端。然后人工焊接相邻的边，完成后再人工去校形、表面涂覆。

随着智能制造科技的发展，搬运机器人、焊接机器人的使用技术已经相当成熟，但是还没有人能成熟地把该技术应用到铝模板焊接领域。

技术实现要素：

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种节省人工、减小劳动强度、提高工作效率、提高产品的制造精度、适应性强的铝模板智能化焊接用多功能机器人机械手。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铝模板智能化焊接用多功能机器人机械手，包括夹手一、夹手二、摆缸组件一、摆缸组件二和导向组件；

导向组件包括三个导向套一、三个导向套二和导向套安装板；导向套安装板和搬运机器人的第六轴固定连接；三个导向套一的中心线相平行，三个导向套一分别和导向套安装板固定连接；三个导向套二的中心线相平行，并分别和导向套一的中心线相平行，三个导向套二分别和导向套安装板固定连接；

摆缸组件一包括摆缸支架一、摆动气缸一、导杆一、压缩弹簧一、杆端挡圈一和导向碗一；摆缸支架一的下端设置有弹簧安装孔，摆缸支架一的上端设置有摆缸安装孔一；导杆一的上端固定连接在弹簧安装孔一的孔底，三个导杆一和三个导向套一分别配合组成移动副，导杆一的下端固定连接杆端挡圈一，导向碗一穿在导杆一上、导向套一和摆缸支架一之间，压缩弹簧一的上端压紧弹簧安装孔一的孔底，压缩弹簧一下端压紧导向碗一的上表面，导向碗一的下表面压紧导向套一的上表面；摆动气缸一的缸体法兰通过摆缸安装孔一固定安装在摆缸支架一上，摆动气缸一的摆缸一输出轴竖直朝上；

摆缸组件二包括摆缸支架二、摆动气缸二、导杆二、压缩弹簧二、杆端挡圈二和导向碗二；摆缸支架二的上端设置有弹簧安装孔，摆缸支架二的下端设置有摆缸安装孔二；导杆二的下端固定连接在弹簧安装孔二的孔底，三个导杆二和三个导向套二分别配合组成移动副，导杆二的上端固定连接杆端挡圈二，导向碗二穿在导杆二上、导向套二和摆缸支架二之间，压缩弹簧二的下端压紧弹簧安装孔的孔底，压缩弹簧二上端压紧导向碗二的下表面，导向碗二的上表面压紧导向套二的下表面；摆动气缸二的缸体法兰通过摆缸安装孔二固定安装在摆缸支架二上，摆动气缸二的摆缸二输出轴竖直朝下；

夹手一包括连接法兰一、平行开闭型气爪一、封板背夹爪一和封板槽夹爪一；连接法兰一的法兰面和平行开闭型气爪一固定连接，连接法兰一的连接法兰孔一和摆动气缸一的摆缸一输出轴紧配合固定连接；平行开闭型气爪一包括两个输出爪，其中一个输出爪和封板背夹爪一固定连接，其中另一个输出爪和封板槽夹爪一固定连接；封板背夹爪一上设置有背夹爪次肋槽一，封板槽夹爪一上设有槽夹爪次肋槽一，背夹爪次肋槽一和槽夹爪次肋槽一相对；封板背夹爪一上设有背夹爪平台一，封板槽夹爪一上设有槽夹爪突起一，背夹爪平台一和槽夹爪突起一相对；

夹手二包括连接法兰二、平行开闭型气爪二、封板背夹爪二和封板槽夹爪二；连接法兰二的法兰面和平行开闭型气爪二固定连接，连接法兰二的连接法兰孔二和摆动气缸二的摆缸二输出轴紧配合固定连接；平行开闭型气爪二包括两个输出爪，其中一个输出爪和封板背夹爪二固定连接，其中另一个输出爪和封板槽夹爪二固定连接；封板背夹爪二上设置有背夹爪次肋槽二，封板槽夹爪二上设有槽夹爪次肋槽二，背夹爪次肋槽二和槽夹爪次肋槽二相对；封板背夹爪二上设有背夹爪平台二，封板槽夹爪二上设有槽夹爪突起二，背夹爪平台二和槽夹爪突起二相对。

夹手一还包括防窜槽板一，防窜槽板一上设有两个相对的封板防窜面一和两个相对的次肋防窜面一。

夹手二还包括防窜槽板二，防窜槽板二上设有两个相对的封板防窜面二和两个相对的次肋防窜面二。

本发明的工作过程如下所述。

1)夹手一或夹手二既可以夹取次肋，也可以夹取封板。以夹手一夹取封板、夹手二夹取次肋二为例进行说明。

使用夹手一夹取封板时，搬运机器人的第六轴旋转，使夹手一朝正下方，搬运机器人的六轴联动，使张开的封板背夹爪一和封板槽夹爪一位于料盘中封板的两侧，槽夹爪突起一对准封板上槽，背夹爪平台一朝向封板没有槽的光滑的一面。平行开闭型气爪一通入压缩空气，平行开闭型气爪一的两个输出爪分别带动封板背夹爪一和封板槽夹爪一相向平移，槽夹爪突起一嵌入封板上槽，背夹爪平台一压紧封板没有槽的光滑的一面，一般使夹手一夹紧封板的中部。

然后搬运机器人的六轴联动使夹手一夹取封板离开料盘。

下一步搬运机器人的第六轴旋转，使夹手二朝正下方，搬运机器人的六轴联动，使张开的封板背夹爪二和封板槽夹爪二位于料盘中次肋的两侧，背夹爪次肋槽二和槽夹爪次肋槽二从两边分别对准次肋上翼的两侧。平行开闭型气爪二通入压缩空气，平行开闭型气爪二的两个输出爪分别带动封板背夹爪二和封板槽夹爪二相向平移，封板背夹爪二和封板槽夹爪二分别卡住次肋上翼的两侧，一般使夹手二夹紧次肋的中部。

2)搬运机器人六轴联动，使夹手二带动次肋处于大板待安装部位的上部，然后摆动气缸二通入压缩空气，其输出轴摆动45度，然后搬运机器人六轴联动使夹手二带动次肋下降直到次肋的下表面紧压在底板的上表面上。由于制造误差、产品变形等因素导致大板的底板并不是完全平直的，而是有轻微的弯曲变形，有的地方与焊接平台并没有完全贴合在一起，而是比理想位置高出0至3毫米，而搬运机器人要按照理论位置放置次肋，这样次肋与底板不可避免地会生产干涉，而导杆二-导向套二-压缩弹簧二的组合能使次肋产生退让运动，避免干涉的发生。次肋遇到底板产生抗力不能继续向下平移，此时次肋离理论位置还差0至3毫米，搬运机器人的第六轴需要继续向下运送本机械手，这时抗力经夹手二和摆缸组件二向上传递，第六轴克服压缩弹簧二的抗力继续向下压，导向套二沿着导杆二向下平移。

3)摆动气缸二反向通入压缩空气，其输出轴带动摆缸组件二和夹手二反向摆动45度，由于次肋上两端都有倒角，次肋的两端与边筋板或中筋板都不会产生干涉，顺利旋转到位，次肋的端部旋转进入中上突起的下面，完成次肋的安装。

4)平行开闭型气爪二反向通入压缩空气，两个输出爪分别带动封板背夹爪二和封板槽夹爪二相背平移离开次肋。此时次肋有可能会随着封板背夹爪二或者封板槽夹爪二向一侧窜动，向哪边窜动，窜动多少距离有不确定性，防窜槽板二能防止这种现象发生，次肋防窜面二挡住次肋翼板的两侧，使次肋保留在原地不动。使用焊接平台上的夹紧机构固定住次肋。

5)搬运机器人六轴联动，使夹手二向上离开次肋，然后一边移动机械手一边使第六轴带动机械手旋转180度，使夹手一带动封板朝下，封板位于待安装部位的正上方。

6)焊接机器人将次肋与大板之间的相邻边焊接在一起。

7)搬运机器人六轴联动，使封板安装到大板的端面上并靠紧。

8)平行开闭型气爪一反向通入压缩空气，两个输出爪分别带动封板背夹爪一和封板槽夹爪一相背平移离开封板。此时封板有可能会随着封板槽夹爪二向离开大板的方向窜动，向哪边窜动，窜动多少距离有不确定性，防窜槽板二能防止这种现象发生，封板防窜面一挡住封板的侧面，使封板保留在原地不动。使用焊接平台上的夹紧机构固定住封板。

9)搬运机器人六轴联动，使夹手二向上离开封板，然后移走去料盘上夹取新的次肋或者封板。

10)焊接机器人将封板与大板之间的相邻边焊接在一起。

本发明的有益效果：智能化、自动化完成铝模板的组对、焊接，节省人工，减小劳动强度，提高工作效率，提高产品的制造精度，多功能，一幅机械手能完成两种工件的夹取，有自动退让功能，适用于有形状误差的工件，适应性强。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图，搬运机器人4安装次肋62的状况；

图2是本发明实施例的三维结构示意图，摆动气缸二222的输出轴反向旋转带动次肋62摆动45度安装到位的状况；

图3是本发明实施例的三维结构示意图，搬运机器人4安装封板63的状况；

图4是机器人机械手的正视图；

图5是图4中k向视图；

图6是图4中沿a-a线的剖视图；

图7是夹手二12的正视图；

图8是图7中沿b-b线的剖视图；

图9是封板槽夹爪二124的三维结构示意图；

图10是封板背夹爪二123的三维结构示意图；

图11是防窜槽板二125的三维结构示意图；

图12是摆缸组件二22的三维结构局部剖视示意图；

图13是摆缸支架二221的三维结构局部剖视示意图；

图14是导向组件3的三维结构示意图；

图15是铝模板6的三维结构局部剖视示意图；

图16是次肋62的三维结构示意图；

图中所示：11.夹手一；12.夹手二；121.连接法兰二；1211.连接法兰孔二；122.平行开闭型气爪二；123.封板背夹爪二；1231.背夹爪次肋槽二；1232.背夹爪平台二；1233.背夹爪次肋槽二；124.封板槽夹爪二；1241.槽夹爪次肋槽二；1242.槽夹爪突起二；1243.槽夹爪次肋槽二；125.防窜槽板二；1251.封板防窜面二；1252.次肋防窜面二；21.摆缸组件一；22.摆缸组件二；221.摆缸支架二；2211.弹簧安装孔二；2212.导杆端避让孔二；2213.摆缸安装孔二；222.摆动气缸二；2222.摆缸二输出轴；223.导杆二；224.压缩弹簧二；225.杆端挡圈二；226.导向碗二；3.导向组件；31.导向套一；32.导向套二；33.导向套安装板；4.搬运机器人；45.第五轴；46.第六轴；5.焊接平台；51.定位机构；6.铝模板；61.大板；611.底板；612.边筋板；613.中筋板；6131.中下筋板；6132.中上突起；62.次肋；621.倒角；63.封板；631.封板上槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图16。

一种铝模板智能化焊接用多功能机器人机械手，包括夹手一11、夹手二12、摆缸组件一21、摆缸组件二22和导向组件3；

导向组件3包括三个导向套一31、三个导向套二32和导向套安装板33；导向套安装板33和搬运机器人4的第六轴46固定连接；三个导向套一31的中心线相平行，三个导向套一31分别和导向套安装板33固定连接；三个导向套二32的中心线相平行，并分别和导向套一31的中心线相平行，三个导向套二32分别和导向套安装板33固定连接；

摆缸组件一21包括摆缸支架一、摆动气缸一、导杆一、压缩弹簧一、杆端挡圈一和导向碗一；摆缸支架一的下端设置有弹簧安装孔，摆缸支架一的上端设置有摆缸安装孔一；导杆一的上端固定连接在弹簧安装孔一的孔底，三个导杆一和三个导向套一31分别配合组成移动副，导杆一的下端固定连接杆端挡圈一，导向碗一穿在导杆一上、导向套一31和摆缸支架一之间，压缩弹簧一的上端压紧弹簧安装孔一的孔底，压缩弹簧一下端压紧导向碗一的上表面，导向碗一的下表面压紧导向套一31的上表面；摆动气缸一的缸体法兰通过摆缸安装孔一固定安装在摆缸支架一上，摆动气缸一的摆缸一输出轴竖直朝上；

摆缸组件二22包括摆缸支架二221、摆动气缸二222、导杆二223、压缩弹簧二224、杆端挡圈二225和导向碗二226；摆缸支架二221的上端设置有弹簧安装孔2211，摆缸支架二221的下端设置有摆缸安装孔二2213；导杆二223的下端固定连接在弹簧安装孔二2211的孔底，三个导杆二223和三个导向套二32分别配合组成移动副，导杆二223的上端固定连接杆端挡圈二225，导向碗二226穿在导杆二223上、导向套二32和摆缸支架二221之间，压缩弹簧二224的下端压紧弹簧安装孔2211的孔底，压缩弹簧二224上端压紧导向碗二226的下表面，导向碗二226的上表面压紧导向套二32的下表面；摆动气缸二222的缸体法兰通过摆缸安装孔二2213固定安装在摆缸支架二221上，摆动气缸二222的摆缸二输出轴2222竖直朝下；

夹手一包括连接法兰一、平行开闭型气爪一、封板背夹爪一和封板槽夹爪一；连接法兰一的法兰面和平行开闭型气爪一固定连接，连接法兰一的连接法兰孔一和摆动气缸一的摆缸一输出轴紧配合固定连接；平行开闭型气爪一包括两个输出爪，其中一个输出爪和封板背夹爪一固定连接，其中另一个输出爪和封板槽夹爪一固定连接；封板背夹爪一上设置有背夹爪次肋槽一，封板槽夹爪一上设有槽夹爪次肋槽一，背夹爪次肋槽一和槽夹爪次肋槽一相对；封板背夹爪一上设有背夹爪平台一，封板槽夹爪一上设有槽夹爪突起一，背夹爪平台一和槽夹爪突起一相对；

夹手二12包括连接法兰二121、平行开闭型气爪二122、封板背夹爪二123和封板槽夹爪二124；连接法兰二121的法兰面和平行开闭型气爪二122固定连接，连接法兰二121的连接法兰孔二1211和摆动气缸二222的摆缸二输出轴2222紧配合固定连接；平行开闭型气爪二122包括两个输出爪，其中一个输出爪和封板背夹爪二123固定连接，其中另一个输出爪和封板槽夹爪二124固定连接；封板背夹爪二123上设置有背夹爪次肋槽二1231，封板槽夹爪二124上设有槽夹爪次肋槽二1241，背夹爪次肋槽二1231和槽夹爪次肋槽二1241相对；封板背夹爪二123上设有背夹爪平台二1232，封板槽夹爪二124上设有槽夹爪突起二1242，背夹爪平台二1232和槽夹爪突起二1242相对。

夹手一11还包括防窜槽板一，防窜槽板一上设有两个相对的封板防窜面一和两个相对的次肋防窜面一。

夹手二12还包括防窜槽板二125，防窜槽板二125上设有两个相对的封板防窜面二1251和两个相对的次肋防窜面二1252。

本实施例的工作过程如下所述。

1)夹手一11或夹手二12既可以夹取次肋62，也可以夹取封板63。以夹手一11夹取封板63、夹手二12夹取次肋二62为例进行说明。

使用夹手一11夹取封板63时，搬运机器人4的第六轴46旋转，使夹手一11朝正下方，搬运机器人4的六轴联动，使张开的封板背夹爪一和封板槽夹爪一位于料盘中封板63的两侧，槽夹爪突起一对准封板上槽631，背夹爪平台一朝向封板63没有槽的光滑的一面。平行开闭型气爪一通入压缩空气，平行开闭型气爪一的两个输出爪分别带动封板背夹爪一和封板槽夹爪一相向平移，槽夹爪突起一嵌入封板上槽631，背夹爪平台一压紧封板63没有槽的光滑的一面，一般使夹手一11夹紧封板63的中部。

然后搬运机器人4的六轴联动使夹手一11夹取封板63离开料盘。

下一步搬运机器人4的第六轴46旋转，使夹手二12朝正下方，搬运机器人4的六轴联动，使张开的封板背夹爪二123和封板槽夹爪二124位于料盘中次肋62的两侧，背夹爪次肋槽二1231和槽夹爪次肋槽二1241从两边分别对准次肋62上翼的两侧。平行开闭型气爪二122通入压缩空气，平行开闭型气爪二122的两个输出爪分别带动封板背夹爪二123和封板槽夹爪二124相向平移，封板背夹爪二123和封板槽夹爪二124分别卡住次肋62上翼的两侧，一般使夹手二12夹紧次肋62的中部。

2)搬运机器人4六轴联动，使夹手二12带动次肋62处于大板61待安装部位的上部，然后摆动气缸二222通入压缩空气，其输出轴摆动45度，然后搬运机器人4六轴联动使夹手二12带动次肋62下降直到次肋62的下表面紧压在底板611的上表面上。由于制造误差、产品变形等因素导致大板61的底板611并不是完全平直的，而是有轻微的弯曲变形，有的地方与焊接平台5并没有完全贴合在一起，而是比理想位置高出0至3毫米，而搬运机器人4要按照理论位置放置次肋62，这样次肋62与底板611不可避免地会生产干涉，而导杆二223-导向套二32-压缩弹簧二224的组合能使次肋62产生退让运动，避免干涉的发生。次肋62遇到底板611产生抗力不能继续向下平移，此时次肋62离理论位置还差0至3毫米，搬运机器人4的第六轴46需要继续向下运送本机械手，这时抗力经夹手二12和摆缸组件二22向上传递，第六轴46克服压缩弹簧二224的抗力继续向下压，导向套二32沿着导杆二223向下平移。如图1所示。

3)摆动气缸二222反向通入压缩空气，其输出轴带动摆缸组件二22和夹手二12反向摆动45度，由于次肋62上两端都有倒角，次肋62的两端与边筋板612或中筋板613都不会产生干涉，顺利旋转到位，次肋62的端部旋转进入中上突起6132的下面，完成次肋62的安装。如图2所示。

4)平行开闭型气爪二122反向通入压缩空气，两个输出爪分别带动封板背夹爪二123和封板槽夹爪二124相背平移离开次肋62。此时次肋62有可能会随着封板背夹爪二123或者封板槽夹爪二124向一侧窜动，向哪边窜动，窜动多少距离有不确定性，防窜槽板二125能防止这种现象发生，次肋防窜面二1252挡住次肋62翼板的两侧，使次肋62保留在原地不动。使用焊接平台5上的夹紧机构固定住次肋62。

5)搬运机器人4六轴联动，使夹手二12向上离开次肋62，然后一边移动机械手一边使第六轴46带动机械手旋转180度，使夹手一11带动封板63朝下，封板63位于待安装部位的正上方。

6)焊接机器人将次肋62与大板61之间的相邻边焊接在一起。

7)搬运机器人4六轴联动，使封板63安装到大板61的端面上并靠紧。

8)平行开闭型气爪一反向通入压缩空气，两个输出爪分别带动封板背夹爪一和封板槽夹爪一相背平移离开封板63。此时封板63有可能会随着封板槽夹爪二124向离开大板61的方向窜动，向哪边窜动，窜动多少距离有不确定性，防窜槽板二125能防止这种现象发生，封板防窜面一挡住封板63的侧面，使封板63保留在原地不动。使用焊接平台5上的夹紧机构固定住封板63。

9)搬运机器人4六轴联动，使夹手二12向上离开封板63，然后移走去料盘上夹取新的次肋或者封板。

10)焊接机器人将封板63与大板61之间的相邻边焊接在一起。

本实施例的有益效果：智能化、自动化完成铝模板的组对、焊接，节省人工，减小劳动强度，提高工作效率，提高产品的制造精度，多功能，一幅机械手能完成两种工件的夹取，有自动退让功能，适用于有形状误差的工件，适应性强。