一种自动焊接工作系统的制作方法

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种自动焊接工作系统。

背景技术：

现有技术的焊接工艺主要采用手工焊接及人工搬运为主，存在许多的不足及缺陷：

1、手工焊接依靠人工熟练程度，焊接效率低，并且产品质量难得得到保证，产品良率低；

2、作业时的上下料通过人工完成，定位精度依靠人工熟练程度，产品良率低，并且人工搬运劳动强度大、成本高，且效率低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种自动焊接工作系统，可实现上料、定位、焊接及下料的全自动化作业，自动化程度高，并且提高生产效率及产品良率。

为解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种自动焊接工作系统，包括：搬运系统，包括上料台、下料台及搬运机器人；焊接系统，包括工装夹具及焊接机器人；控制系统，控制系统与搬运系统及焊接系统连接，用于控制搬运系统及焊接系统；自动焊接工作系统在工作时，控制系统控制搬运机器人从上料台抓取第一组工件放置于工装夹具的第一工位上，并由工装夹具进行定位，焊接机器人对定位后的第一组工件进行焊接作业；在焊接机器人对第一组工件进行焊接作业的过程中，控制系统控制搬运机器人从上料台抓取第二组工件放置于工装夹具的第二工位上，并由工装夹具进行定位；控制系统控制焊接机器人在对第一组工件完成焊接后对第二组工件进行焊接作业；在焊接机器人对第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统控制搬运机器人从第一工位抓取焊接完成的第一组工件放置下料台。

其中，自动焊接工作系统进一步包括清枪机，清枪机与控制系统连接，控制系统控制清枪机清除焊接机器人的焊枪口、第一组工件和/或第二组工件上的杂质。

其中，自动焊接工作系统进一步包括防护罩，搬运系统及焊接系统安装于防护罩内。

其中，防护罩内设置有一阻隔墙，阻隔墙用于分隔开焊接系统及搬运系统，阻隔墙上至少设置有第一焊接窗口及第二焊接窗口，第一焊接窗口对应第一工位，第二焊接窗口对应第二工位。

其中，阻隔墙上至少设置有第一挡板及第二挡板，第一挡板用于封闭第一焊接窗口，第二挡板用于封闭第二焊接窗口，第一挡板及第二挡板的两侧分别设置有感应装置及传动装置，在感应装置感应到搬运机器人靠近第一焊接窗口时，传动装置传动第一挡板打开，以露出第一焊接窗口使搬运机器人向第一工位放置第一组工件或从第一工位抓取第一组工件；在感应装置感应到搬运机器人靠近第二焊接窗口时，传动装置传动第二挡板打开，以露出第二焊接窗口使搬运机器人向第二工位放置第二组工件或从第二工位抓取第二组工件。

其中，防护罩上至少设置有第一作业窗口及第二作业窗口，第一作业窗口对应于上料台，用于将工件放置于上料台上，第二作业窗口对应于下料台，用于将工件从下料台上取出。

其中，自动焊接工作系统进一步包括自动上料机及自动卸料机，控制系统与自动上料机及自动卸料机连接，自动上料机对应于上料台设置，自动卸料机对应于下料台设置，控制系统控制自动上料机自动传动工件至上料台，并控制自动卸料机从下料台自动卸取工件。

其中，自动焊接工作系统进一步包括烟雾清洁器，烟雾清洁器与控制系统连接，控制系统控制烟雾清洁器对焊接过程中产生的烟雾进行净化处理。

其中，焊接系统进一步至少包括一遮挡板，遮挡板设置于第一工位及第二工位之间。

其中，焊接机器人的本体末端安装有空冷焊枪或气动点焊钳，搬运机器人的本体末端安装有搬运爪手。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的自动焊接工作系统，可实现上料、定位、焊接及下料的全自动化作业，自动化程度高，并且搬动机器人配合焊接机器人的双焊接工位及工装夹具，生产效率高及定位精度高，提高产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例的自动焊接工作系统的立体结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例的自动焊接工作系统的立体结构示意图；

图3是图2中的自动焊接工作系统的俯视结构示意图；

图4是图2中的自动焊接工作系统的焊接系统的立体结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的自动焊接的操作方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参看图1，图1是本实用新型第一实施例的自动焊接工作系统的立体结构示意图。如图1所示，本实施例的自动焊接工作系统100包括搬运系统200、焊接系统300及控制系统400，控制系统400与搬运系统200及焊接系统300连接，用于控制搬运系统200及焊接系统300。其中，搬运系统200包括上料台201、下料台202及搬运机器人203，搬运机器人203用于根据接收到的指令从上料台201和/或下料台202上抓取或放置工件。焊接系统300包括工装夹具301及焊接机器人302，工装夹具301至少包括第一工位3011及第二工位3012，工装夹具301能够对放置于第一工位3011及第二工位3012上的工件进行定位并进行夹持操作，焊接机器人302用于根据接收到的指令对工装夹具301上的工件的指定位置进行焊接操作。在本实施例中，所述控制系统400至少包括第一控制柜401及第二控制柜402，第一控制柜401及第二控制柜402分别与搬运系统200及焊接系统300连接，用于分别控制搬运系统200及焊接系统300，这里理解为第一控制柜401控制整个搬运系统200中各部件的操作，如控制搬运机器人203进行搬运操作，第二控制柜402控制整个焊接系统300中各部件的操作，如控制焊接机器人302对工装夹具301上某个工位上的工件进行焊接操作，且还可以控制工装夹具301对放置于工位上的工件进行夹持操作。其中，图1中以工装夹具包括第一工位3011及第二工位3012，控制系统400包括第一控制柜401及第二控制柜402为例说明。在其他实施例中，所述控制系统400也可以只包括一个控制柜，或者包括超过两个控制柜。

本实施例的自动焊接工作系统100的工作原理如下：

自动焊接工作系统100在工作时，首先，由控制系统400控制搬运机器人203从上料台201抓取第一组工件放置于工装夹具301的第一工位3011上，并由工装夹具301进行定位。

焊接机器人302对定位后的第一组工件进行焊接作业。

在焊接机器人302对第一组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400进一步控制搬运机器人203从上料台201抓取第二组工件放置于工装夹具301的第二工位3012上，并由工装夹具301进行定位。

然后，控制系统400控制焊接机器人302在对第一组工件完成焊接后对第二组工件进行焊接作业。

并且，在焊接机器人302对第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从第一工位3011抓取焊接完成的第一组工件放置下料台202。

因此，本实施例的自动焊接工作系统可以通过控制系统400控制搬运系统200及焊接系统300相互配合，实现从上料、定位、焊接、下料的全自动化操作，并且通过在工装夹具301上设置多个工位，可以节省焊接机器人302等待工件定位的时间，提高工作效率。

在一个具体实施例中，焊接系统100可以进一步包括清枪机304，清枪机304与控制系统400连接，控制系统400控制清枪机304清除焊接机器人302的焊枪口、工装夹具301、第一组工件及第二组工件上的杂质。例如，在一些实施例中，在焊接机器人302对第一组工件或第二组工件进行焊接操作的过程中，控制系统400控制清枪机304实时清除焊接机器人302的焊枪口及第一组工件或第二组工件上的杂质。在另一些实施例中，控制系统400可以控制清枪机304每隔预定的时间对焊接机器人302的焊枪口进行清除操作，以节省清枪机304的效能，并且，每当一组工件完成焊接操作后，控制系统400控制清枪机304对完成焊接操作的工件进行清除操作，以避免杂质依附在工件上流入下一作业流程，造成对产品品质的影响。

在一个具体实施例中，焊接系统100可以进一步包括烟雾清洁器305，烟雾清洁器305用于对焊接系统100在焊接过程中产生的烟雾进行净化处理，提高焊接系统100的工作环境的洁净度。例如，烟雾清洁器305上设置有吸尘罩(图未示)，吸尘罩靠近焊接机器人302的焊枪口设置，在焊接机器人302进行焊接作业的过程中，吸尘罩将焊接机器人302焊接作业过程中产生的烟雾进行吸入，进而对烟雾进行清洁处理。

在一个具体实施例中，焊接系统100可以进一步至少包括一遮挡板3013，遮挡板3013设置于第一工位3011及第二工位3012之间，用于避免在工作时第一工位3011及第二工位3012上的工件相互干扰。

在一个具体实施例中，焊接系统100进一步包括电源设备306，用于给搬运机器人203、焊接机器人302及工装夹具301供电。

请进一步参看图2、图3以及图4，图2是本实用新型第二实施例的自动焊接工作系统的产体结构示意图，图3是图2中的自动焊接工作系统的俯视结构示意图，图4是图2中的自动焊接工作系统的焊接系统的立体结构示意图。如图2所示，与上述实施例的区别在于，本实施例的焊接系统500进一步包括防护罩303，搬运系统200及焊接系统300均安装于该防护罩303内，防护罩303可以提高人工作业的安全性。为了改善焊接系统500的工作环境，本实施例中，防护罩303内进一步设置有一阻隔墙3036，用于将焊接系统300与搬运系统200分隔开，并且使焊接系统300形成一密封的空间，以避免焊接机器人302在焊接操作过程中产生的烟雾外散，污染环境，并且还可在焊接作业时起保护作用。

如图4所示，阻隔墙3036上至少设置有与第一工位3011对应设置的第一焊接窗口3031及与第二工位3012对应设置的第二焊接窗口3032，并且，防护罩303上还设置有与第一焊接窗口3031对应的第一挡板3033及与第二焊接窗口3032对应的第二挡板3034，第一挡板3033用于封闭第一焊接窗口3031，第二挡板3034用于封闭第二焊接窗口3032。其中，第一挡板3033及第二挡板3034的两侧分别设置有感应装置(图未示)及传动装置(图未示)，感应装置在感应到搬运机器人203靠近第一焊接窗口3031时发送指令以使传动装置传动第一挡板3033打开，以露出第一焊接窗口3031使搬运机器人203向第一工位3011放置第一组工件或从第一工位3011抓取第一组工件。感应装置在感应到搬运机器人203靠近第二焊接窗口3032时发送指令以使传动装置传动第二挡板3034打开，以露出第二焊接窗口3032使搬运机器人203向第二工位3012放置第二组工件或从第二工位3012抓取第二组工件。可选地，感应装置为光栅感应器。

进一步地，本实施例的焊接系统300还包括清枪机304、烟雾清洁器305及电源设备306。

其中，清枪机304及电源设备306均安装于防护罩303内，清枪机304可设置于焊接机器人302的一侧，可选地，清枪机304与焊接机器人302的机械臂连接，用于清除焊接机器人302的焊枪口、第一组件和/或第二组工件上的杂质。电源设备306用于给焊接机器人302和/或工装夹具301供电。

烟雾清洁器305设置于防护罩303的密封空间内，以对焊接机器人302在焊接操作过程中产生的烟雾进行净化处理，可以避免烟雾对环境造成污染，同时也可以提高焊接系统100的工作环境清洁度。

在其他实施例中，烟雾清洁器305也可设置于防护罩303外部，同样也可实现对焊接机器人302在焊接操作过程中产生的烟雾进行净化处理。电源设备306可设置于防护罩303外，电源设备306同时还可以给搬运机器人203供电。

其中，防护罩303上至少设置有第一检修门3035及第二检修门2043，用于允许检修人员进入防护罩303内以对焊接系统300或搬运系统200进行检修作业。

其中，焊接机器人302的本体末端可安装空冷焊枪或气动点焊钳，在此不作限制。在其他实施例中，焊接系统300上还设置有电极研磨器(图未示)，当焊接机器人302的点焊头磨损时，可将点焊头放置于电极研磨器中进行研磨，使得磨损的点焊头可以再次使用，减少点焊头的更换及损耗。

其中，搬运机器人203的本体末端安装有搬运爪手，用于从上料台201抓取待加工工件至焊接系统300的第一工位3011或第二工位3012上，或者从焊接系统300的第一工位3011或第二工位3012上抓取已完成焊接作业的工件至下料台202上。

其中，防护罩303上设置至少设置有第一作业窗口2041及第二作业窗口2042。第一作业窗口2041与上料台201对应设置，第二作业窗口2042与下料台202对应设置，工人可通过第一作业窗口2041及第二作业窗口2042对上料台201或下料台202进行工件的搬运作业。而防护罩303还可以保障操作人员的人身安全，使操作人员可以远离搬运机器人203或焊接机器人302。

第一控制柜401及第二控制柜402可设置于防护罩303外部，分别用于控制搬运机器人203及焊接机器人302。其中，第一控制柜401及第二控制柜402可为机器人控制柜和/或PLC(Programmable Logic Controller；可编程逻辑控制器)控制柜。

以下结合图2至图4来具体说明本实施例的自动焊接工作系统500的实施过程：

其中控制系统400分别与感应装置、传动装置连接，控制系统400用于接收到感应装置及传动装置传送过来的信息，以根据接收到的信息发送相应的指令。

在焊接作业前，防护罩303上的第一检修门3035、第二检修门2043、第一焊接窗口3031、第二焊接窗口3032均设于闭合状态，工人通过第一作业窗口2041向上料台201放满待加工工件。

当开始焊接作业时，控制系统400发送指令以控制搬运机器人203从上料台201抓取第一组工件，并控制搬运机器人203向第一焊接窗口3031靠近。控制系统400通过第一焊接窗口3031的感应装置感测到搬运机器人203的搬运爪手在靠近至第一焊接窗口3031的预定距离时，向相应的传动装置发送指令使传动装置传动第一挡板3033打开，以露出第一焊接窗口3031。控制系统400控制搬运机器人203将第一组工件放置在工装夹具301的第一工位3011上，然后控制工装夹具301对第一组工件进行夹紧定位，完成工件的定位作业。同时，控制系统400控制搬运机器人203撤离第一工位3011，并在通过感应装置感应到搬运机器人203离第一焊接窗口3031至一特定距离时，控制系统400发送指令以使传动装置传动第一档板3033封闭第一焊接窗口3031，通过传动第一档板3033封闭第一焊接窗口3031，可避免在后续对第一组工件进行焊接作业时，烟雾扩散至搬运系统200，造成对搬运系统200的污染，或经搬运系统200扩散出来，造成环境的污染。控制系统400向焊接机器人302发送焊接指令进而对第一组工件进行焊接作业。

在焊接机器人302对第一组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203返至上料台201抓取第二组工件，并向第二焊接窗口3032靠近。当通过第二焊接窗口3032的感应装置感测到搬运机器人203的搬运爪手在靠近至第二焊接窗口3032的预定距离时，控制系统400发送指令使传动装置传动第二挡板3034打开，以露出第二焊接窗口3032，搬运机器人203将第二组工件通过第二焊接窗口3032放置工装夹具301的第二工位3012上，工装夹具301对第二组工件进行夹紧定位，完成工件的定位作业。同时，控制系统400控制搬运机器人203撤离第二工位3012，并在通过感应装置在感测到搬运机器人203撤离第二工位3012至一特定距离时，控制系统400发送指令使传动装置传动第二档板3034封闭第二焊接窗口3032，同理的，通过传动第二档板3034封闭第二焊接窗口3032，可避免在后续对第二组工件进行焊接作业时，烟雾扩散至搬运系统200，造成对搬运系统200的污染，或经搬运系统200扩散出来，造成环境的污染。控制系统400控制焊接机器人302在对第一组工件完成焊接后，进而对第二组工件进行焊接作业。

在焊接机器人302对第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从第一工位3011抓取焊接完成的第一组工件放置在下料台202上，并且进一步从上料台201抓取第三组工件通过第一焊接窗口3031放置在工装夹具301的第一工位3011，以继续循环作业。

因此，本实施例通过搬运机器人203配合焊接机器进行双工位焊接，并且实现从上料、定位、焊接及下料的全自动化作业，提高焊接效率，进一步的，搬运机器人203可配合工装夹具301的精确定位，提高定位精确度。另外，本实施例通过设置防护罩303，可使人工作业位置离焊接机器人302的位置较远，可较大程度上保障工人的人身安全，并且可避免焊接过程中的烟雾外散，污染环境。

在其他实施例中，为了进一步提高自动焊接工作系统500的全过程自动化处理，搬运系统200进一步包括自动上料机(图未示)及自动卸料机(图未示)，控制系统400与自动上料机及自动卸料机连接，用于控制自动上料机及自动卸料机。

其中，自动上料机对应于上料台201设置，自动上料机用于自动向上料台201提供待加工工件，控制系统400控制自动上料机自动传动待加工工件至上料台201。例如，在部分实施例中，上料台201上还设置有感应装置(图未示)，控制系统400控制自动上料机将某个待加工工件自动传动至上料台201，在感应装置感应到上料台201上有待加工工件后，控制系统400控制搬运机器人203从上料台201处搬运待加工工件至指定区域进行加工。并在搬运机器人203进行搬运操作的过程中，控制系统400进一步控制自动上料机将下一个待加工工件自动传动至上料台201，从而使得搬运机器人203与自动上料台配合操作，实现循环作业，提高工作效率。并且，在感应装置感应到上料台201没有待加工工件时，控制系统400可控制搬运机器人203停止搬运操作并进入休眠状态，以节省效能。在另一些实施例中，控制系统400控制自动上料机将待加工工件自动传动至上料台201，直至上料台201上堆满待加工工件为止，控制系统400再控制搬运机器人203从上料台处搬运待加工工件至指定区域进行加工操作。

自动卸料机对应于下料台202设置，控制系统400控制自动卸料机自动从下料台202卸取已完成焊接作业的工件。在部分实施例中，下料台202上设置有感应装置(图未示)，在感应装置感应到下料台202上有已完成加工工件时，控制系统400控制自动卸料机从下料台202上卸取已完成加工工件。其中，自动上料机和/或自动卸料机可为现有技术中的溜槽式自动送料机或振动盘自动送料机，在此不作限制。

在部分实施例中，自动上料机和/或自动卸料机可以为机械手(图未示)，通过机械手抓取传送带传输送过来的待加工工件至上料台201上，并且从下料台202上抓取已经完成焊接作业的工件至传送带，以传输至下一步作业程序。因此，借用自动上料机及自动卸料机，可节省对上料台201和/或下料台202的人工作业，节省人力。

请进一步参看图5，图5是本实用新型一实施例的自动焊接的操作方法的流程示意图。其中，本实施例的自动焊接的操作方法可应用于上述第一实施例自动焊接工作系统100或第二实施例的自动焊接工作系统500，该自动焊接的操作方法包括：

S501：控制系统400控制搬运机器人203从上料台201抓取第一组工件放置到工装夹具301的第一工位上3011。

S502：工装夹具301对第一组工件进行定位。

S503：焊接机器人302对定位后的第一组工件进行焊接作业。

S504：在焊接机器人302对第一组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从上料台201抓取第二组工件放置到工装夹具301的第二工位3012上。

S505：工装夹具301对第二组工件进行定位。

S506：控制系统400控制焊接机器人302对第一组工件完成焊接后对第二组工件进行焊接作业。

S507：在焊接机器人302对第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从第一工位抓取焊接完成的第一组工件放置下料台202。

在本实施例中，通过人工操作或者机械操作将待加工工件放置上料台201上，上料台201上可设置有感应装置(图未示)，在感应装置感应到上料台201上有待加工工件时，控制系统400控制搬运机器人203从上料台201抓取第一组工件放置到工装夹具301的第一工位上3011。

控制系统400控制工装夹具301对第一组工件进行夹紧定位，并且在工装夹具301对第一组工件进行定位后，控制系统400控制焊接机器人302对第一组工件进行焊接作业。

在焊接机器人302对第一组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从上料台201抓取第二组工件放置到工装夹具301的第二工位3012上。

在搬运机器人203将第二组工件放置第二工位3012后，控制系统400控制工装夹具301对第二组工件进行定位，并且控制焊接机器人302对第一组工件完成焊接后对第二组工件进行焊接作业。在焊接机器人302对第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400控制搬运机器人203从第一工位抓取焊接完成的第一组工件放置下料台202，从而可以使得搬运机器人203与焊接机器人302利用双工位实现循环焊接工装，提高工作效率。

在部分实施例中，自动焊接工作系统100或500还包括自动上料机(图未示)及自动卸料机(图未示)，自动上料机对应于上料台201设置，自动卸料机对应于下料台202设置，控制系统400与自动上料机及自动卸料机连接。在步骤S501之前，控制系统400控制自动上料机自动将待加工工件传动至上料台201，且在步骤S507之后，控制系统400控制自动卸料机从下料台202自动卸取工件。在其他一些实施例中，控制系统400可控制自动上料机实时或定时将待加工工件自动传动至上料台201，即在自动焊接工作系统100或500执行步骤S501至步骤507的过程中，控制系统400均可控制自动上料机将待加工工件自动传动至上料台201。

在部分实施例中，自动焊接工作系统100或500还包括清枪机304及烟雾清洁器305，控制系统400分别与清枪机304及烟雾清洁器305连接。在步骤S503及S506的过程中，即在焊接机器人302对第一组工件或第二组工件进行焊接作业的过程中，控制系统400可控制清枪机304清除焊接机器人302的焊枪口及第一组工件或第二组工件上的杂质，并且，控制系统400同时控制烟雾清洁器305实时对焊接机器人302在焊接过程中产生的烟雾进行清除。在其他一些实施例中，控制系统400可控制清枪机304每隔一定时间清除焊接机器人302的焊枪口上的杂质，和/或控制烟雾清洁器305每隔一定时间对焊接过程中产生的烟雾进行清除，而对于第一组工件和/或第二组工件上的杂质，控制系统400可控制清枪机304在第一组工件和/或第二组工件焊接完成后再进行清除杂质的操作。

需要说明的是，本实施例的各个步骤的具体操作均可参看上述第一实施例的自动焊接工作系统100或第二实施例的自动焊接工作系统500的描述，在此不再一一赘述。因此，本实施例的自动焊接的操作方法，可利用通过双工位实现循环作业，提高工作效率。

区别于现有技术的情况，本实用新型的实施例提供的自动焊接工作系统，搬运机器人配合焊接机器人双工位焊接，并且可实现上料、定位、焊接及下料的全自动化作业，提高焊接效率。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。