一种变位焊接工装及变位焊接方法与流程

1.本发明涉及变位焊接技术领域，具体而言，涉及一种变位焊接工装及变位焊接方法。


背景技术：

2.为提高产品质量、提高生产率以及减低焊工劳动强度，在工程机械、铁路、桥梁、金属结构等制造业中，焊接机器人及其配套的焊接变位设备的应用越来越多。
3.目前，对于例如泵车臂架的大尺寸工件而言，通常采用头尾架型式的焊接变位机，通过夹持臂架两端进行翻转变位来实现臂架中间长直焊缝的焊接。但臂架两端靠近装夹点的区域由于受到夹具影响而导致机器人焊枪无法到达，从而使得焊接机器人的焊接覆盖率不高，无法做到焊缝全覆盖。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是：在对大尺寸工件进行变位焊接时，如何提高焊接机器人的焊接覆盖率。
5.为解决上述问题，本发明提供一种变位焊接工装，包括底座、第一夹紧装置、第二夹紧装置和支撑装置，所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置相对设置在所述底座上并用于夹紧待焊工件，且所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置中的至少一个适于沿所述底座的标定方向移动，所述支撑装置设置在所述底座上并位于所述第一夹紧装置与所述第二夹紧装置之间，所述支撑装置用于在所述第一夹紧装置和/或所述第二夹紧装置与所述待焊工件分离时支撑所述待焊工件。
6.可选地，所述支撑装置包括支撑平台和移动机构，所述移动机构用于驱动所述支撑平台沿所述标定方向移动。
7.可选地，所述支撑装置包括支撑平台和升降机构，所述支撑平台连接于所述升降机构的顶部，所述升降机构用于驱动所述支撑平台进行升降。
8.可选地，所述支撑平台包括平台本体和柔性连接件，所述柔性连接件可拆卸连接于所述平台本体的顶部。
9.可选地，所述柔性连接件呈弧形结构，且所述弧形结构的凸起侧用于朝向所述待焊工件设置。
10.可选地，所述第一夹紧装置包括第一对中夹具、第一架体和第一驱动件，所述第一驱动件用于驱动所述第一架体沿所述标定方向滑动，所述第一对中夹具转动连接于所述第一架体上，并位于所述第一架体朝向所述第二夹紧装置的一侧。
11.可选地，所述第一夹紧装置还包括第一升降组件，所述第一对中夹具通过所述第一升降组件转动连接于所述第一架体上，且所述第一升降组件用于驱动所述第一对中夹具沿竖直方向进行升降。
12.可选地，所述第一对中夹具包括相互垂直连接的第一夹持部和连接部，所述连接
部水平设置，且所述连接部远离于所述第一夹持部的一端连接于所述第一升降组件上。
13.可选地，所述底座包括座体和齿条，所述齿条沿所述座体的长度方向设置，所述移动机构包括齿轮和驱动所述齿轮转动的第三驱动件，所述齿轮与所述齿条相啮合。
14.为解决上述问题，本发明还提供一种变位焊接方法，基于如上所述的变位焊接工装，包括如下步骤：
15.第一夹紧装置和第二夹紧装置对待焊工件的夹持区域进行装夹定位；
16.当所述待焊工件的未夹持区域焊接完毕后，支撑平台对所述待焊工件进行支撑；
17.所述第一夹紧装置和/或所述第二夹紧装置与所述待焊工件分离，以将所述待焊工件上与所述第一夹紧装置和/或所述第二夹紧装置相对应的夹持区域显露出来；
18.对所述待焊工件上显露出来的夹持区域进行焊接。
19.与现有技术相比，本发明的变位焊接工装在配合焊接机器人进行焊接作业时，可通过第一夹紧装置和第二夹紧装置分别夹紧待焊工件的两端，当焊接机器人对待焊工件的除两端之外的未夹持区域焊接完毕后，可通过支撑装置对待焊工件进行支撑，然后使第一夹紧装置和/或第二夹紧装置与待焊工件分离，以将待焊工件上与第一夹紧装置和/或第二夹紧装置相对应的夹持端显露出来。这样，焊接机器人可以到达待焊工件上显露出来的夹持端进行焊接，有效地提高了焊接机器人的焊接覆盖率。
附图说明
20.图1为本发明实施例中变位焊接工装的结构示意图；
21.图2为本发明实施例中支撑装置的结构示意图；
22.图3为本发明实施例中第一夹紧装置的结构示意图；
23.图4为本发明实施例中第二夹紧装置的结构示意图；
24.图5为本发明实施例中变位焊接工装夹紧待焊工件时的结构示意图；
25.图6为本发明实施例中变位焊接工装将待焊工件翻转90
°
时的结构示意图；
26.图7为本发明实施例中支撑装置移动至待焊工件两端时的结构示意图；
27.图8为本发明实施例中支撑装置支撑待焊工件时的结构示意图；
28.图9为本发明实施例中第一夹紧装置和第二夹紧装置与待焊工件分离时的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.10、底座；20、第一夹紧装置；21、第一对中夹具；211、第一夹持部；212、第一连接部；213、第二连接部；22、第一架体；23、第一升降组件；30、第二夹紧装置；31、第二对中夹具；311、第二夹持部；32、第二架体；40、支撑装置；41、支撑平台；411、平台本体；412、柔性连接件；42、移动机构；43、升降机构；600、待焊工件。
具体实施方式
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
32.附图中的z轴表示竖直方向，也就是上下位置，且z轴的正向(即z轴的箭头指向)代表上方，z轴的反向代表下方；附图中的x轴表示水平方向，并指定为左右位置，且x轴的正向
代表左侧，x轴的反向代表右侧；附图中的y轴表示为前后位置，且y轴的正向代表前侧，y轴的反向代表后侧；同时需要说明的是，前述z轴、y轴及x轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
34.结合图1、图5和图9所示，本发明实施例提供一种变位焊接工装，包括底座10、第一夹紧装置20、第二夹紧装置30和支撑装置40，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30相对设置在底座10上并用于夹紧待焊工件600，且第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中的至少一个可沿底座10的标定方向移动，支撑装置40设置在底座10上并位于第一夹紧装置20与第二夹紧装置30之间，支撑装置40用于在第一夹紧装置20和/或第二夹紧装置30与待焊工件600分离时支撑待焊工件600。其中，标定方向为设定方向。
35.具体地，底座10为具有一定长度的承载结构，底座10的长度方向即为底座10的标定方向，也是图中x轴方向；第一夹紧装置20、支撑装置40和第二夹紧装置30沿底座10的标定方向依次设置在底座10上，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30通常用于对待焊工件600的两端进行装夹；在一个实施例中，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30均可在底座10上沿标定方向移动，此时，可以将支撑装置40设计为固定在底座10上且不可移动，也可以将支撑装置40设计为可在底座10上沿标定方向移动，这样，当焊接机器人对待焊工件600的除两端之外的未夹持区域焊接完毕且支撑装置40支撑待焊工件600时，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30松开待焊工件600，并沿底座10向远离待焊工件600方向移动，以使第一夹紧装置20和第二夹紧装置30与待焊工件600分离，将待焊工件600的两端区域显露出来，从而可以对待焊工件600的两端进行焊接；在另一个实施例中，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中的一个固定在底座10上且不可移动，另一个则可沿标定方向移动，此时，可以将支撑装置40设计为可在底座10上沿标定方向移动，也可以将支撑装置40设计为固定在底座10上且不可移动，这样，当焊接机器人对待焊工件600的除两端之外的未夹持区域焊接完毕且支撑装置40支撑待焊工件600时，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中可沿标定方向移动的夹紧装置沿底座10向远离待焊工件600方向移动一段距离，以使可沿标定方向移动的夹紧装置与待焊工件600分离，将待焊工件600上与该夹紧装置相对应的夹持端显露出来，从而可以对待焊工件600上显露出来的夹持端进行焊接。此处不作具体限定，实际应用中可以根据需要进行选择。
36.本实施例中，变位焊接工装配合焊接机器人进行焊接作业时，可通过第一夹紧装置20和第二夹紧装置30分别夹紧待焊工件600的两端，当焊接机器人对待焊工件600的除两端之外的未夹持区域焊接完毕后，可通过支撑装置40对待焊工件600进行支撑，然后使第一夹紧装置20和/或第二夹紧装置30与待焊工件600分离，以将待焊工件600上与第一夹紧装置20和/或第二夹紧装置相对应的夹持端显露出来。这样，焊接机器人可以到达待焊工件600上显露出来的夹持端进行焊接，有效地提高了焊接机器人的焊接覆盖率。
37.可选地，结合图2所示，支撑装置40包括支撑平台41和移动机构42，移动机构42用
于驱动支撑平台41沿标定方向移动。
38.需要说明的是，当支撑装置40设置为仅可沿标定方向移动而不能上下升降时，可以将第一夹紧装置20和第二夹紧装置30上的夹具设置为可上下移动，这样，当待焊工件600的未夹持区域焊接完毕后，可以通过使第一夹紧装置20和第二夹紧装置30上的夹具夹持待焊工件600下落至支撑装置40上，以实现支撑装置40对待焊工件600的支撑。
39.本实施例中，通过将支撑装置40设置为包括用于支撑待焊工件600的支撑平台41和用于驱动支撑平台41沿标定方向移动的移动机构42，以使支撑装置40可沿标定方向移动。这样，若第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中仅有一个可沿标定方向移动时，则可以在第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中可沿标定方向移动的夹紧装置沿底座10向远离待焊工件600方向移动一段距离后，利用支撑装置40带动待焊工件600沿标定方向移动，以使待焊工件600与第一夹紧装置20和第二夹紧装置30均分离，从而将待焊工件600的两端均显露出来，进而可以对待焊工件600的两端进行焊接，实现待焊工件焊缝全覆盖；而且，可以根据不同尺寸的待焊工件600设置不同数量的支撑装置40，并使支撑装置40在底座10上沿标定方向移动以调整支撑位置，使得变位焊接工装能够适用于多种规格的大尺寸工件，提高了变位焊接工装使用时的灵活性。
40.可选地，结合图2所示，支撑装置40包括支撑平台41和升降机构43，支撑平台41连接于升降机构43的顶部，升降机构43用于驱动支撑平台41进行升降。
41.需要说明的是，当支撑装置40设置为可上下升降时，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30上的夹具可以设置为能够上下移动，也可以设置为不能上下移动，此处不作具体限定。
42.本实施例中，通过将支撑装置40设置为包括用于支撑待焊工件600的支撑平台41和用于驱动支撑平台41升降的升降机构43，以使支撑装置40可沿竖直方向进行升降。这样，在对待焊工件600的除两端之外的未夹持区域进行焊接时，可以使支撑装置40下降至最低位置，以避免影响焊接机器人焊接，而在待焊工件600的未夹持区域焊接完毕后，可使支撑装置40上升以支撑待焊工件600，从而实现支撑装置40对待焊工件600的支撑。
43.进一步地，升降机构43为剪叉式升降结构。如此设置，以提高支撑装置40的承载能力和起升时的稳定性，保证待焊工件600的焊接作业高效且安全地进行。
44.可选地，结合图2所示，支撑平台41包括平台本体411和柔性连接件412，柔性连接件412可拆卸连接于平台本体411的顶部。
45.柔性连接件412通常采用例如橡胶的柔性材质制成，具有一定的弹性。由于待焊工件600和平台本体411通常都为刚性材质，故本实施例通过在平台本体411的顶部设置柔性连接件412，以避免支撑平台41与待焊工件600之间形成刚性抵接，进而避免磨损待焊工件600。另外，对于侧板不平行的待焊工件600而言，柔性连接件412可以在一定程度上增大支撑平台41与待焊工件600之间的支撑面积，提高支撑稳定性。
46.可选地，结合图2所示，柔性连接件412呈弧形结构，且弧形结构的凸起侧用于朝向待焊工件600。
47.具体地，柔性连接件412可以是圆弧形结构，也可以为椭圆弧结构，还可以是圆弧与椭圆弧的结合等。
48.这样，将弧形的柔性连接件412的凸起侧朝向待焊工件600设置，一方面可以为柔
性连接件412的形变提供形变空间，另一方面，支撑装置40对待焊工件600进行支撑时，弧形的柔性连接件412可以增大柔性连接件412与待焊工件600之间的接触面积，从而可以提高支撑装置40支撑时的稳定性。
49.另外，结合图1和图2所示，本实施例优选支撑装置40包括支撑平台41、移动机构42和升降机构43，这样，支撑装置40既可以沿标定方向移动，又可以沿竖直方向进行升降，从而可以根据不同待焊工件600的长度(即待焊工件600在x轴方向上的尺寸)和厚度(即待焊工件600在z轴方向上的尺寸)来适应性调整，使得变位焊接工装在使用时更加方便和灵活。
50.可选地，结合图3所示，第一夹紧装置20包括第一对中夹具21、第一架体22和第一驱动件，第一驱动件用于驱动第一架体22沿标定方向滑动，第一对中夹具21转动连接于第一架体22上，并位于第一架体22朝向第二夹紧装置30的一侧。
51.具体地，第一架体22通常为箱体结构，第一驱动件设置在第一架体22的内部空间中。
52.本实施例中，通过设置第一对中夹具21来对待焊工件600进行对中装夹，以实现待焊工件600装夹定位。
53.可选地，结合图3所示，第一夹紧装置20还包括第一升降组件23，第一对中夹具21通过第一升降组件23转动连接于第一架体22上，第一升降组件23用于驱动第一对中夹具21沿竖直方向进行升降。
54.具体地，第一对中夹具21与第一升降组件23滑动连接，第一升降组件23与第一架体22转动连接。对于两端不在同一高度的待焊工件600而言，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30所夹持的高度也会有所不同。
55.故本实施例中，通过设置第一升降组件23，以便于在装夹两端不在同一高度的待焊工件600时，可以利用第一升降组件23来调整第一对中夹具21的上下位置来夹持该待焊工件600，使得变位焊接工装能够适用于更多种类的待焊工件600的装夹。另外，还可以通过第一升降组件23来驱动第一对中夹具21下降，以使第一对中夹具21夹持待焊工件600下落到支撑装置40上。
56.可选地，结合图3所示，第一对中夹具21包括相互垂直连接的第一夹持部211和第一连接部212，第一连接部212水平设置，且第一连接部212远离于第一夹持部211的一端连接于第一升降组件23上。
57.在装夹一端朝上延伸设置，另一端朝下延伸设置的待焊工件600时，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中的一个通常需要通过下降来夹持待焊工件600朝下延伸的端部。
58.故本实施例中，将第一对中夹具21设置为包括相互垂直连接的第一夹持部211和第一连接部212，并使第一连接部212水平设置，这样，当第一夹持部211位于竖直方向并向下延伸时，第一夹持部211的延伸长度可以弥补第一对中夹具21的下降行程，以使第一对中夹具21可以在不下降或下降较短行程来实现对一端朝上延伸设置，另一端朝下延伸设置的待焊工件600的装夹，从而可以缩短第一对中夹具21向下调节时的行程，提高装夹效率，同时也使得变位焊接工装能够装夹更多种类的工件。
59.进一步地，结合图3所示，第一对中夹具21还包括第二连接部213，第一连接部212通过第二连接部213连接于第一升降组件23上，且第一夹持部211、第一连接部212、第二连接部213形成u形结构。
60.本实施例中，通过增设第二连接部213，并使第一夹持部211、第一连接部212、第二连接部213形成u形结构，以提高第一对中夹具21的结构强度，保证装夹待焊工件600时的稳定性和可靠性。
61.进一步地，结合图4所示，当第二夹紧装置30设置为固定在底座10上且不可沿标定方向移动时，第二夹紧装置30包括第二对中夹具31和第二架体32，第二对中夹具31转动连接于第二架体32上，并位于第二架体32朝向第一夹紧装置20的一侧。
62.具体地，第二架体32通常也为箱体结构并与第一架体22对称设置，第二对中夹具31可以与第一对中夹具21对称设置，也可以不对称设置。
63.本实施例中，通过设置第二对中夹具31来对待焊工件600进行对中装夹，以实现待焊工件600装夹定位。
64.进一步地，结合图1和图4所示，第二对中夹具31包括垂直于第一夹持部211设置的第二夹持部311，且第二夹持部311的一端转动连接于第二架体32上。
65.本实施例中，第二对中夹具31与第一对中夹具21不对称，且第一夹持部211与第二夹持部311相互垂直，这样，可以在第二对中夹具31夹紧待焊工件600的一端时，根据待焊工件600另一端的高度来使第一对中夹具21上升或下降，以调整夹持位置，而无需对两个对中夹具均调节，装夹效率高。
66.进一步地，当第二夹紧装置30设置为可沿标定方向移动时，第二夹紧装置30还包括第二驱动件，第二驱动件用于驱动第二架体32沿标定方向滑动，且第二驱动件设置在第二架体32的内部空间中。
67.可选地，当第二夹紧装置30设置为可沿竖直方向升降时，第二夹紧装置30还包括第二升降组件，第二对中夹具31通过第二升降组件转动连接于第二架体32上，第二升降组件用于驱动第二对中夹具31沿竖直方向进行升降。
68.具体地，第二对中夹具31与第二升降组件滑动连接，第二升降组件与第二架体32转动连接。
69.本实施例中，通过设置第二升降组件，一方面可以在装夹两端不在同一高度的待焊工件600时，可以利用第二升降组件来调整第二对中夹具31的上下位置来夹持该待焊工件600，使得变位焊接工装能够适用于更多种类的待焊工件600的装夹；另一方面，可以通过第二升降组件来驱动第二对中夹具31下降，以使第二对中夹具31夹持待焊工件600下落到支撑装置40上。
70.可选地，底座10包括座体和齿条，齿条沿座体的长度方向设置，移动机构42包括齿轮和驱动齿轮转动的第三驱动件，齿轮与齿条相啮合。
71.本实施例中，采用齿轮齿条结构来实现支撑装置40在底座10上的移动，不仅结构简单，而且可以保证支撑装置40沿底座10稳定移动。
72.进一步地，第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件以及驱动第一对中夹具21和第二对中夹具31转动的电机均为伺服电机。这样，可以采用伺服控制来实现待焊工件600的一次装夹和快速自动定位，无需人工干预，工作效率高。
73.结合图5至图9所示，本发明另一实施例提供一种基于上述变位焊接工装的变位焊接方法，包括如下步骤：
74.步骤a、第一夹紧装置20和第二夹紧装置30对待焊工件600的夹持区域进行装夹定
位；
75.步骤b、当待焊工件600的未夹持区域焊接完毕后，支撑平台40对待焊工件600进行支撑；
76.步骤c、第一夹紧装置20和/或第二夹紧装置30与待焊工件600分离，以将待焊工件600上与第一夹紧装置20和/或第二夹紧装置30相对应的夹持区域显露出来；
77.步骤d、对待焊工件600上显露出来的夹持区域进行焊接。
78.本实施例中，图5和图6对应步骤a，图7和图8对应步骤b，图9对应步骤c。在步骤a中，待焊工件600的夹持区域可以是待焊工件600的两端，也可以是除两端之外的其他区域，比如待焊工件600的中部位置，待焊工件600装夹完毕后，可以先对待焊工件600顶端的焊缝进行焊接，然后第一夹紧装置20和第二夹紧装置30夹持待焊工件600翻转90
°
，对待焊工件600侧端或底端的焊缝进行焊接。在步骤b中，若支撑平台40可沿变位焊接工装的底座10移动，则可以先将支撑平台40沿底座10的标定方向移动至与待焊工件600的两端相对应的位置处，然后可以通过第一夹紧装置20和第二夹紧装置30将待焊工件600下放至支撑平台40上，以使支撑平台40支撑待焊工件600，也可以使支撑平台40上升以支撑待焊工件600。在步骤c中，若第一夹紧装置20和第二夹紧装置30均可在底座10上沿标定方向移动，则可以通过第一夹紧装置20和第二夹紧装置30松开待焊工件600，并分别沿标定方向朝远离待焊工件600方向移动，以使第一夹紧装置20和第二夹紧装置30与待焊工件600分离，此时，第一夹紧装置20和第二夹紧装置30移出待焊工件600的两端区域，并使待焊工件600的两端完全暴露在焊接机器人的焊接范围内，从而可以对待焊工件600的两端进行焊接；若第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中仅有一个可在底座10上沿标定方向移动，则可以通过第一夹紧装置20和第二夹紧装置30中可沿标定方向移动的夹紧装置向远离待焊工件600方向移动一段距离，以使可沿标定方向移动的夹紧装置与待焊工件600分离，将待焊工件600上与该夹紧装置相对应的夹持端显露出来，从而可以对待焊工件600上显露出来的夹持端进行焊接。
79.这样，经过步骤a至步骤d，焊接机器人可以到达待焊工件600上显露出来的夹持端进行焊接，有效地提高了焊接机器人的焊接覆盖率。
80.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。