应用于变压器油箱波纹壁与骨架焊接的焊接机器人系统的制作方法

本发明涉及一种应用于变压器油箱波纹壁与骨架焊接的焊接机器人系统。

背景技术：

目前，通过对变压器油箱的生产企业进行调查发现，在生产环节中变压器油箱的焊接均以手工操作为主。变压器油箱焊接工艺复杂、质量要求高、生产周期长。同时在生产中，采用人工焊接，焊接工人经常会受到心理、生理条件的影响以及周边环的干扰，难以较长时间的保持焊接工作的稳定性和一致性，会造成焊接效率低和质量不稳定等，且焊接后表面光洁度较差。故，现有的变压器油箱焊接生产中存在以下不足：

1.人工焊接变压器油箱，焊接的效率及质量很大程度上受限于焊接工人的熟练程度及操作状态，焊接一致性不好，焊接质量不稳定，效率低；

2.需要先将骨架及波纹壁点焊，然后人工焊接；没有专用的焊接夹具，靠人工吊运翻转工件，生产效率低

针对上述问题，亟需设计一种适用于变压器油箱焊接机器人系统及专用的夹具，以满足变压器油箱的全自动焊接需求。

技术实现要素：

本发明提供了一套应用于变压器油箱波纹壁与骨架焊接的焊接机器人系统，以满足变压器油箱的全自动焊接需求，解决现有的变压器油箱焊接需要手工焊接导致的焊接一致性、可靠性及生产效率低的技术问题。本发明的技术方案是：

应用于变压器油箱波纹壁与骨架焊接的焊接机器人系统，包括六轴工业机器人、机器人联动悬挂架、三轴联动变位机、四轴上料龙门架、波纹壁抓取工装、输送机、除尘系统、除尘房和控制柜，所述的除尘系统位于除尘箱的外部，所述的控制柜、六轴工业机器人、机器人联动悬挂架、四轴上料龙门架和波纹壁抓取工装均位于除尘房内，输送机的上料区位于除尘房的外部，下料区位于除尘房的内部，所述的该除尘系统与除尘房相通，对所述的除尘房进行除尘；控制柜控制六轴工业机器人、三轴联动变位机、波纹壁抓取工装、输送机和除尘系统，所述的六轴工业机器人的底部安装在机器人联动悬挂架上，所述的四轴上料龙门架跨过所述的输送机的输送带，在除尘房的一侧壁设置有门口，所述的三轴联动变位机安装在门口处，与门口相匹配的旋转门安装在三轴联动变位机的转盘上；所述的波纹壁抓取工装安装在四轴上料龙门架上，并在该四轴上料龙门机架上进行上下移动或左右移动；在所述的六轴工业机器人安装有焊枪。

所述的机器人联动悬挂架包括底座、导轨、齿条、电机和立柱，在所述的立柱的底端安装有一滑板，上端安装有所述的六轴工业机器人，该滑板通过导轨滑动的安装在底座上，在所述的滑板上安装有一驱动电机，所述驱动电机的转轴上安装有驱动齿轮，该驱动齿轮与安装在底座上的齿条相啮合。

所述的三轴联动变位机包括固定底盘、旋转盘和内撑式工装，所述的旋转盘转动的安装在固定底盘上，在旋转盘的上部安装有一立柜，在立柜上对称的安装有两个回转盘，每一回转盘上安装有一内撑式工装。

所述的四轴上料龙门架包括横梁和支撑梁，在横梁的端部安装有支撑梁，两个支撑梁与横梁呈n形设置，所述的横梁上安装有支臂，该支臂通过端板滑动的安装横梁上，所述的端板上安装有升降驱动机构，用于驱动支臂上升或下降；所述的横梁上安装有横向驱动机构，用于驱动支臂沿横梁的长度方向移动。

所述的波纹壁抓取工装包括基座以及安装在基座上的夹紧气缸、压平气缸、定位块、压紧块和夹紧块，所述的夹紧块与所述的夹紧气缸连接，用于对变压器油箱波纹壁的夹紧抓取，

所述的压紧块与所述的压平气缸连接，该压紧块使得变压器油箱波纹壁两端与变压器油箱骨架贴紧；定位块可调整的安装在基座上。

所述的焊枪上安装有激光器支架，在所述的激光器支架上安装有激光器。

所述的内撑式工装包括动力部分、工件支撑部和焊接电源零线运动部，所述的动力部分包括气缸座、第一气缸、导向支座、芯轴和直线轴承，所述的第一气缸通过气缸座安装在底板的一侧，该第一气缸的活塞杆穿过底板后延伸至底板的另一侧，所述的芯轴与第一气缸的活塞杆连接，在该芯轴的外围依次套有直线轴承和导向支座，该直线轴承和导向支座为所述的芯轴导向，在芯轴的两侧的底板上均设置有一工件支撑部，所述的焊接电源零线运动部设置在工件支撑部的支架上。

所述的工件支撑部包括支架、连接杆、直线导轨、初始限位块、极限限位块和挡块，所述的支架通过滑块滑动的安装在设置在底板上的直线导轨上，底板的侧部设置有对滑块限位的初始限位块、极限限位块和挡块，所述初始限位块位于挡板的上部，极限限位块位于直线导轨的端部，沿芯轴的长度方向上设置有数个连接杆，每一连接杆的一端转动的安装在芯轴上，另一端转动的安装在支架的第一转轴上，在所述支架的外侧还设置有数个撑开机构。

每一所述的撑开机构均包括连接耳板、第一连接块、滚筒、第二转轴、拉伸弹簧和弹簧支柱，所的连接耳板为两对，每对连接耳板分别安装在支架上、下两端，在每对连接耳板之间安装有第二转轴和铜套，该第二转轴与铜套平行设置，所述的滚筒通过衬套转动的安装在第二转轴上，所的第一连接块安装在支架上，上端的连接耳板与第一连接块之间，以及下端的连接耳板与第一连接块之间均设置有弹簧支柱和拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端连接在连接耳板上，另一端通过弹簧支柱与第一连接块连接。

所述的焊接电源零线运动部包括第二气缸、连接板和第二连接块，该第二气缸固定在所述的支架上，所述的第二连接块通过连接板与第二气缸连接，在所述的第二连接块上连接零线。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图。

图2是图1中机器人联动悬挂架结构示意图。

图3是图1中三轴联动变位机结构示意图。

图4是图1中四轴上料龙门架的结构示意图。

图5是图1中波纹壁抓取工装的结构示意图。

图6是图1中激光器、焊枪及激光器支架的结构示意图。

图7是图3中内撑式工装的主体结构示意图。

图8是图7的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1至图8，本发明涉及一种应用于变压器油箱波纹壁与骨架焊接的焊接机器人系统，包括六轴工业机器人111、机器人联动悬挂架121、三轴联动变位机131、四轴上料龙门架141、波纹壁抓取工装151、输送机161、除尘系统171、除尘房181和控制柜，所述的除尘系统171位于除尘箱181的外部，所述的控制柜、六轴工业机器人111、机器人联动悬挂架121、四轴上料龙门架141和波纹壁抓取工装151均位于除尘房181内，输送机161的上料区位于除尘房181的外部，下料区位于除尘房181的内部，所述的该除尘系统171与除尘房181相通，对所述的除尘房181进行除尘；控制柜控制六轴工业机器人111、三轴联动变位机131、波纹壁抓取工装151、输送机151和除尘系统171，所述的六轴工业机器人111的底部安装在机器人联动悬挂架上121，所述的四轴上料龙门架141跨过所述的输送机161的输送带，在除尘房181的一侧壁设置有门口，所述的三轴联动变位机131安装在门口处，与门口相匹配的旋转门安装在三轴联动变位机131的转盘上；所述的波纹壁抓取工装151安装在四轴上料龙门架141上，并在该四轴上料龙门机架上进行上下移动或左右移动；在所述的六轴工业机器人111安装有焊枪。

六轴工业机器人机器人采用fanucm-10ia/12型机器人，为最大负载12kg的标准型机器人，fanucm-10ia/12是一款具有智能化功能的高性能操作机器人，适合各种弧焊应用，所述的机器人联动悬挂架包括底座31、导轨33、齿条34、电机35和立柱32，在所述的立柱32的底端安装有一滑板，上端安装有所述的六轴工业机器人111，该滑板通过导轨33滑动的安装在底座31上，在所述的滑板上安装有一驱动电机35，所述驱动电机35的转轴上安装有驱动齿轮，该驱动齿轮与安装在底座上的齿条34相啮合。该机器人联动悬挂架扩大了机器人的工作范围，保证了此系统的焊达率，使得每条焊缝仅需起弧一次就可完成，别面了对接时造成的焊接缺陷，保证了焊接质量。

所述的三轴联动变位机包括固定底盘、旋转盘41和内撑式工装，所述的旋转盘41转动的安装在固定底盘上，在旋转盘41的上部安装有一立柜45，在立柜上对称的安装有两个回转盘42，每一回转盘上安装有一内撑式工装4。通过旋转盘41旋转运动交换内撑式工装的工位，保证了两个工位位置的统一性，提高焊接质量；同时在一个工位焊接时另一个工位可进行上下料，提高生产效率；三轴联动变位机通过回转盘回转运动使得工件处于最佳的焊接位置，主要用于变压器油箱的翻转，可大幅度的提高焊接质量，减轻劳动强度，提高劳动生产率。

所述的四轴上料龙门架包括横梁51和支撑梁54，在横梁51的端部安装有支撑梁54，两个支撑梁54与横梁51呈n形设置，所述的横梁51上安装有支臂52，该支臂52通过端板滑动的安装横梁51上，所述的端板上安装有升降驱动机构(现有技术，支臂上安装有齿条，端板上安装有电机，电机上的齿轮驱动齿条往复运动)，用于驱动支臂上升或下降；所述的横梁上安装有横向驱动机构(现有技术)，用于驱动支臂51沿横梁的长度方向移动。

所述的波纹壁抓取工装包括基座以及安装在基座上的夹紧气缸61、压平气缸62、定位块63、压紧块64和夹紧块65，所述的夹紧块65与所述的夹紧气缸61连接，用于对变压器油箱波纹壁的夹紧抓取，所述的压紧块64与所述的压平气缸62连接，该压紧块64使得变压器油箱波纹壁两端与变压器油箱骨架贴紧；定位块可调整(通过螺栓调整)的安装在基座上。

所述的焊枪81上安装有激光器支架83，在所述的激光器支架83上安装有激光器82。

所述的内撑式工装包括动力部分、工件支撑部和焊接电源零线运动部，所述的动力部分包括气缸座3、第一气缸106、导向支座7、芯轴2和直线轴承105，所述的第一气缸106通过气缸座3安装在底板8的一侧，该第一气缸106的活塞杆穿过底板8后延伸至底板8的另一侧，所述的芯轴2与第一气缸106的活塞杆连接，在该芯轴2的外围依次套有直线轴承105和导向支座7，导向支座7起到支撑导向的作用，安装在底板8上，该直线轴承105和导向支座7为所述的芯轴2导向，在芯轴2的两侧的底板8上设置有工件支撑部，所述的焊接电源零线运动部设置在工件支撑部的支架1上。

所述的工件支撑部包括支架1、连接杆6、直线导轨114、初始限位块、极限限位块11和挡块12，所述的支架1通过滑块滑动的安装在设置在底板上的直线导轨114上，底板8的侧部设置有对滑板限位的初始限位块、极限限位块11和挡块12，所述初始限位块位于挡板12的上部，极限限位块11位于直线导轨114的端部，沿芯轴2的长度方向上设置有数个连接杆6，每一连接杆6的一端转动的安装在芯轴2上，另一端转动的安装在支架1的第一转轴上(第一转轴通过无油衬套102转动的安装在支架上)，在所述支架1的外侧还设置有数个撑开机构。

每一所述的撑开机构包括均连接耳板4、第一连接块9、滚筒16、第二转轴107、拉伸弹簧111和弹簧支柱112，所的连接耳板4为两对，每对连接耳板分别安装在支架1上、下两端，在每对连接耳板之间安装有第二转轴107和铜套109，该第二转轴107与铜套109平行设置，所述的滚筒16通过衬套转动的安装在第二转轴107上，所的第一连接块9安装在支架1上，上端的连接耳板与第一连接块9之间，以及下端的连接耳板与第一连接块9之间均设置有弹簧支柱112和拉伸弹簧111，拉伸弹簧111的一端连接在连接耳板4上，另一端通过弹簧支柱112与第一连接块9连接。

所述的焊接电源零线运动部包括第二气缸113、连接板13和第二连接块14，该第二气缸113固定在所述的支架1上，所述的第二连接块14通过连接板13与第二气缸113连接，在所述的第二连接块14上连接零线。

本内撑式工装的工作原理是：通过第一气缸的活塞杆的伸缩，带动芯轴往复移动，进而带动滑板在直线导轨上进行往复移动，通过直线导轨的往复移动，支架随着滑板的移动，实现两个支架间距的调整，完成对工件的夹紧，工件夹紧后，第二气缸将第二连接块推出，使第二连接块与工件紧密接触，焊机零线通过第二连接块工件导通，从而进行焊接。

本发明的工作原理是：工作人员在除尘房外部将变压器油箱骨架安装至三轴联动变位机的内撑式工装上，三轴联动变位机旋转盘旋转180°交换工位，四轴上料龙门架完成变压器油箱波纹壁的上料及组对，机器人开始焊接；整套变压器油箱焊接完成后，三轴联动变位机旋转盘(14)旋转180°，工作人员完成焊后变压器油箱的拆卸；整个系统重复上述流程。