专利名称：油缸油口焊接机器人系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊接自动化的技术领域，尤其是涉及一种油缸油 口焊接机器人系统，适用于在空间立体曲面上多道直焊缝与多道圆弧 焊缝组合的闭环焊缝的自动焊接。
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随着现代工业的发展，焊接自动化水平由于机器人的应用，其水 平也得到了极大的提高，如汽车生产线、工程机械等行业，但是对油 缸油口的焊接，还是以传统的手工焊接为主，这就造成了在焊接质量 上都无法满足现代高技术产品制造的要求。同时对油缸使用的安全性 也存在很大隐患。
传统的手工焊接其主要缺点是要预先点焊，而且在焊接过程也 无法一次性完成所有焊缝。预先点焊的工件在焊接完成后，点焊处会 产生很大的焊接缺陷，正是这一焊接缺陷，在高压油的作用下，此处 会产生渗油的现象；而对一个多道焊缝组成焊道，如果没有连续的、 一次性的完成，必然会出现搭接现象，正是在这搭接处也常会出现焊 接缺陷而产生渗油。
因此，现有油缸油口的焊接方式确实有待改革，本发明对此进行 研究，开发出一种油缸油口焊接机器人系统，本案由此产生。本实用新型的目的在于提供一种油缸油口焊接机器人系统，能够 不经预先点焊，利用机器人与外部轴的协调，焊接出立体空间曲面的 方形油口。
本实用新型的目的是这样实现的-
油缸油口焊接机器人系统，包括机架及安装在机架上的工业用弧 焊机器人、电机传动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动
箱、从动箱和油缸托料架机构；外部轴传动于主动箱；从动箱设在主 动箱的对面，主动箱和从动箱上分别具有架设油缸的支撑轴；油缸托 料架机构位于主动箱和从动箱之间；油口送料机构具有传送油口的料 槽；油口抓取机构位于油缸托料架机构的一旁，具有可从料槽中抓取 油口并将油口放置在油缸上的夹具；工业用弧焊机器人位于油缸托料 架机构的一旁，具有焊接油口和油缸的机械手。
所述油口送料机构由电机、传送轮、输送链、传感器、气缸、拔 片和控制器组成；电机传动于传送轮，输送链绕在传送轮上；传感器 有两个，第一传感器位于输送链的外端、第二传感器位于油口抓取处; 气缸有三个，第一气缸位于输送链的侧边，且第一气缸在第二传感器 感测到油口抓取处无油口时由控制器控制推杆松开输送链上的油口 放行而在第一传感器感测输送链外端有油口时由控制器控制推杆抵 于输送链上的油口定位，第二气缸的推杆上固定拔片，拔片处于输送 链的外端，且第二气缸在第二传感器感测油口抓取处无油口时由控制 器控制推杆带动拔片将输送链外端的油口推至油口抓取处，第三气缸 位于油口抓取处，且第三气缸在第二传感器感测油口抓取处有油口时 由控制器控制推杆抵于油口抓取处的油口定位。所述油口抓取机构由电机、滚珠丝杆、气缸、夹具和控制器组成， 电机传动于滚珠丝杆，气缸固定在滚珠丝杆的滑块上，夹具固定在气 缸的推杆上，控制器在系统上料时控制电机工作，带动夹具运行至油 口送料机构的上方抓取油口并将油口送至油缸的焊接位上方。
所述油缸托料架机构由手轮、带自锁的减速机、v型座和万向球 组成，手轮安装在减速机的主动轴上，v型座的左右两块由减速机传
动做相对运动而调节v型座的宽度和高度，万向球安装在V型座的左
右两块之内侧。
所述机架还安装有轨道，工业用弧焊机器人安装在移动平台，通 过移动平台与轨道的滑动配合，将工业用弧焊机器人安装在机架上。
所述机架上还包括一个油缸长度的检测机构，安装在主动箱和从 动箱的一侧，检测机构中的感测器检测油缸的长度，并将信息传送给 检测机构中的控制单元，由控制单元控制电机工作，调节主动箱和从 动箱的支撑轴之间的距离。
所述机架上还包括外部围栏和防弧光帘，工业用弧焊机器人、外 部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架 机构处于外部围栏内，防弧光帘罩在工业用弧焊机器人的机械手工作 区域外。
所述系统有两套电机传动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机 构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构，两套电机传动的外部轴、油 口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构分别 安装在机架的两边，工业用弧焊机器人位于机架的中间且处于电机传 动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸 托料架机构之间。
采用上述方案后，本实用新型工作过程先手动将油口整排地放在油口送料机构上，并手动将油缸用吊车吊至工位点的油缸托料架机 构上，然后，由外部轴传动于主动箱，配合从动箱，自动压紧油缸， 并由油口送料机构自动将油口移至油口抓取外，由油口抓取机构自动 将油口抓取并放置在油缸上，接着，由工业用弧焊机器人开始焊接， 焊完后，由外部轴传动于主动箱放开油缸，手动将油缸用吊车吊开， 开始安装下一个油缸，如果是采用用两套电机传动的外部轴、油口送 料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构，则在下 料的同时另一工位在焊接。
本实用新型因为使用外部轴可以带动油缸转动变位，与工业用弧
焊机器人在360度范围内任意定位、协调、联动，不经预先点焊，确 保在每条焊缝处焊枪与工件均形成最佳焊接姿势，特别是相贯线焊缝 以及在相贯线焊缝与直焊缝的过渡圆弧处的焊缝都可得到极好的焊 接一致性，实现了立体空间曲面的方形油口焊接，工作效率和焊接质
图l是本实用新型的平面视图2是本实用新型带工件时的轴侧视图3是本实用新型不带工件时的轴侧视图4是本实用新型轴焊接时的侧视图5是油口送料机构的轴侧视图5-1是油口送料机构的主视图5-2是油口送料机构的左视图6是油口抓取机构(图l左侧)的轴侧视图;图6-l是油口抓取机构(图l右侧)的主视图6-2是油口抓取机构(图l右侧)的左视图7是检测机构的轴侧视图8是油缸托料架机构的轴侧视图9是外部轴、主动箱和从动箱配合的轴侧视图。
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下面结合实施例并对照附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1至图4所示，本实用新型揭示的油缸油口焊接机器人系统， 包括机架1及安装在机架1上的工业用弧焊机器人2、电机(图中未 标号)传动的外部轴3、油口送料机构4、油口抓取机构5、主动箱6、 从动箱7和油缸托料架机构8。
外部轴3传动于主动箱6，配合图9所示。从动箱7设在主动箱 6的对面，主动箱6和从动箱7上分别具有架设油缸的支撑轴61、 71， 油缸由支撑轴61和71夹紧固定并可由外部轴3带动做转动调节。主 动箱6和从动箱7的具体结构不受限制，只要能起到夹紧油缸并在焊 接时传动于油缸的作用都行。
油缸托料架机构8位于主动箱6和从动箱7之间。配合图8所示， 此实施例的油缸托料架机构8由手轮81、带自锁的减速机82、 V型 座83和万向球84组成；手轮81安装在减速机82的主动轴上，V型 座83的左右两块由减速机82传动做相对运动，从而调节V型座83 的宽度和高度，以适应不同大小油缸的生产需要，确保油缸的回转中 心高度统一，万向球84安装在V型座83的左右两块之内侧，用于支 撑油缸并减少油缸转动时的摩擦力。油缸托料架机构8的作用是用于托起油缸，具体结构形态可以不受本文限制，油缸托料架机构8可以 适应油缸直径为4>50 4>300。
油口送料机构4具有传送油口的料槽，是用于传送油口，其结构 可以呈很多形态，如图5至图5-2所示，此实施例油口送料机构4的 具体结构是由电机41、传送轮42、输送链43、传感器441和442、 气缸451、 452和453、拔片46、控制器12 (图5至图5-2中未示出， 此处控制器可与其它机构的控制器集成在一起，安装在机架1上，见 图1)组成；电机41传动于传送轮42，输送链43绕在传送轮42上； 传感器有两个，第一传感器441位于输送链43的外端、第二传感器 442位于油口抓取处47即料槽；气缸有三个，第一气缸451位于输 送链43的侧边，第二气缸452的推杆上固定拔片46,拔片46处于 输送链43的外端，第三气缸453位于油口抓取处47，其中，第一气 缸451是在第二传感器442感测到油口抓取处47无油口时由控制器 12控制推杆松开输送链43上的油口放行而在第一传感器441感测输 送链43外端有油口时由控制器12控制推杆抵于输送链43上的油口 定位，第二气缸452是在第二传感器442感测油口抓取处47无油口 时由控制器12控制推杆带动拔片46将输送链43外端的油口推至油 口抓取处47,第三气缸453是在第二传感器442感测油口抓取处47 有油口时由控制器12控制推杆抵于油口抓取处47的油口定位。
油口抓取机构5位于油缸托料架机构8的一旁，具有可从料槽(油 口抓取处46)中抓取油口并将油口放置在油缸上的夹具54，是用于 将油口从油口送料机构4取出再放在油缸上进行焊接，其结构可以呈 很多形态，如图6至图6-2所示，其中图6所示为图l左侧的油口抓 取机构5，图6-l和图6-2所示为图l右侧的油口抓取机构5;此实 施例油口抓取机构5由电机51、与联轴器52配合的滚珠丝杆(属常
9见结构，图中未示出)、气缸53、夹具52和控制器12 (图6至图6-2 中未示出，此处控制器可与其它机构的控制器集成在一起，安装在机 架1上，见图l)组成，电机51传动于联轴器52，联轴器52传动于 滚珠丝杆，气缸53固定在滚珠丝杆的滑块上，夹具54固定在气缸 53的推杆上，控制器12在系统上料时控制电机51工作，带动夹具 54运行至油口送料机构4油口抓取处47的上方抓取油口并将油口送 至油缸的焊接位上方。
工业用弧焊机器人2位于油缸托料架机构8的一旁，具有焊接油 口和油缸的机械手。工业用弧焊机器人2属于现有技术，其具体形态 不受图示限制。此实施例在机架1还安装有轨道13，工业用弧焊机 器人2安装在移动平台21，通过移动平台21与轨道13的滑动配合， 将工业用弧焊机器人2安装在机架1上，使工业用弧焊机器人2可以 在机架l上滑动，方便在油缸两端进行油口的焊接操作。
为了提高工作效率，此实施例系统中具有两套电机传动的外部轴 3、油口送料机构4、油口抓取机构5、主动箱6、从动箱7和油缸托 料架机构8，分别安装在机架l的两边，工业用弧焊机器人2则位于 机架1的中间且处于两套电机传动的外部轴3、油口送料机构4、油 口抓取机构5、主动箱6、从动箱7和油缸托料架机构8之间。
另外，机架1上还包括一个油缸长度的检测机构9，配合图7所 示，安装在主动箱6和从动箱7的一侧。针对实际情况，在同一批产 品中，油缸长短不一，而又要确保两油口间的间距，此时就要对油缸 的长度检测，当感测器91检测油缸不符实际尺寸时，感测器91会输 出一个变化电压信号给控制单元(图7中未示出，此处控制单元可与 其它机构的控制器集成在一起，安装在机架1上)，由控制单元控制 油口抓取机构5的电机51根据感测器91的输出信号对行走的行程进行补偿，调节主动箱6和从动箱7的支撑轴之间的距离，从而达到确 保两油口间的间距。
此外，机架上还包括外部围栏10和防弧光帘11,工业用弧焊机 器人2、外部轴3、油口送料机构4、油口抓取机构5、主动箱6、从 动箱7和油缸托料架机构8处于外部围栏10内，防弧光帘11罩在工 业用弧焊机器人2的机械手工作区域外。
本实用新型实际操作时，先根据油缸的大小、长短以及油口的大 小形状，分别调整好从动箱7的位置、油缸托料架机构8的高度、油 口送料机构4中料槽的大小以及油口抓取机构5的油口夹具。当然也 可对其中独立因素的改变而作相应的改变。此时可在油口送料机构4 上放好预先准备好多个油口，当放好油缸后，开启控制器12，先是 传感器442检测判断油口抓取处47的油口有无，若有则由油口抓取 机构5抓取油口 ，放置于油缸上并压紧，这时工业用弧焊机器人2过 来焊接；若无则由油口送料机构4自动将油口送至油口抓取处47。 在焊接操作时，由外部轴3带动油缸转动变位，与工业用弧焊机器人 2在360度范围内任意定位、协调、联动，确保在每条焊缝处焊枪与 工件均形成最佳焊接姿势，实现了立体空间曲面的方形油口焊接，工 作效率和焊接质量。
权利要求1、油缸油口焊接机器人系统，其特征在于包括机架及安装在机架上的工业用弧焊机器人、电机传动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构；外部轴传动于主动箱；从动箱设在主动箱的对面，主动箱和从动箱上分别具有架设油缸的支撑轴；油缸托料架机构位于主动箱和从动箱之间；油口送料机构具有传送油口的料槽；油口抓取机构位于油缸托料架机构的一旁，具有可从料槽中抓取油口并将油口放置在油缸上的夹具；工业用弧焊机器人位于油缸托料架机构的一旁，具有焊接油口和油缸的机械手。
2、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于 所述油口送料机构由电机、传送轮、输送链、传感器、气缸、拔片和 控制器组成；电机传动于传送轮，输送链绕在传送轮上；传感器有两 个，第一传感器位于输送链的外端、第二传感器位于油口抓取处；气 缸有三个，第一气缸位于输送链的侧边，且第一气缸在第二传感器感 测到油口抓取处无油口时由控制器控制推杆松开输送链上的油口放 行而在第一传感器感测输送链外端有油口时由控制器控制推杆抵于 输送链上的油口定位，第二气缸的推杆上固定拔片，拔片处于输送链 的外端，且第二气缸在第二传感器感测油口抓取处无油口时由控制器 控制推杆带动拔片将输送链外端的油口推至油口抓取处，第三气缸位 于油口抓取处，且第三气缸在第二传感器感测油口抓取处有油口时由 控制器控制推杆抵于油口抓取处的油口定位。
3、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于: 所述油口抓取机构由电机、滚珠丝杆、气缸、夹具和控制器组成，电 机传动于滚珠丝杆，气缸固定在滚珠丝杆的滑块上，夹具固定在气缸 的推杆上，控制器在系统上料时控制电机工作，带动夹具运行至油口送料机构的上方抓取油口并将油口送至油缸的焊接位上方。
4、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于 所述油缸托料架机构由手轮、带自锁的减速机、V型座和万向球组成， 手轮安装在减速机的主动轴上，V型座的左右两块由减速机传动做相对运动而调节v型座的宽度和高度，万向球安装在v型座的左右两块之内侧。
5、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于 所述机架还安装有轨道，工业用弧焊机器人安装在移动平台，通过移 动平台与轨道的滑动配合，将工业用弧焊机器人安装在机架上。
6、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于 所述机架上还包括一个油缸长度的检测机构，安装在主动箱和从动箱 的一侧，检测机构中的感测器检测油缸的长度，并将信息传送给检测 机构中的控制单元，由控制单元控制电机工作，调节主动箱和从动箱 的支撑轴之间的距离。
7、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于 所述机架上还包括外部围栏和防弧光帘，工业用弧焊机器人、外部轴、 油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构处 于外部围栏内，防弧光帘罩在工业用弧焊机器人的机械手工作区域 外。
8、 如权利要求l所述的油缸油口焊接机器人系统，其特征在于: 所述系统有两套电机传动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、 主动箱、从动箱和油缸托料架机构，两套电机传动的外部轴、油口送 料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构分别安装 在机架的两边，工业用弧焊机器人位于机架的中间且处于电机传动的 外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料 架机构之间。
专利摘要本实用新型公开一种油缸油口焊接机器人系统，包括机架及安装在机架上的工业用弧焊机器人、电机传动的外部轴、油口送料机构、油口抓取机构、主动箱、从动箱和油缸托料架机构；外部轴传动于主动箱；从动箱设在主动箱的对面，主动箱和从动箱上分别具有架设油缸的支撑轴；油缸托料架机构位于主动箱和从动箱之间；油口送料机构具有传送油口的料槽；油口抓取机构位于油缸托料架机构的一旁，具有可从料槽中抓取油口并将油口放置在油缸上的夹具；工业用弧焊机器人位于油缸托料架机构的一旁，具有焊接油口和油缸的机械手。此系统能够不经预先点焊，利用机器人与外部轴的协调，焊接出立体空间曲面的方形油口。
文档编号B23K9/00GK201295809SQ20082022907
公开日2009年8月26日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者刘增卫, 刘道明, 蒋炳翔, 谢传禄 申请人:厦门思尔特机器人系统有限公司