一种机器人自动焊接设备的制作方法

本实用新型属于焊接设备技术领域，尤其是涉及一种机器人自动焊接设备。

背景技术：

箱体特别是不锈钢材质电气箱体的焊接，通常是通过人工焊接完成，焊接方式主要为氩弧焊，而氩弧焊对于工人操作技能要求极高，不同水平的工人技能所焊接的箱体质量不一，采用机器人焊接可避免上述问题，但现有的焊接流程工艺，一般是分为前中后三段，前段是人工上件、中段是机器人焊接、下段是人工下件，该流水线工艺占用空间较大，需要的夹具机构较多，设备占用空间和设备购买及维护成本较高，急需改进。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种机器人自动焊接设备，该设备设有两套焊接夹具系统，并通过变位机实现该两套系统的切换，即机器人在一套焊接夹具系统前焊接作业时，人工可对另一侧的焊接夹具系统实现上下件操作，该设备将传统的前段人工上件和下段人工下件合并，需要的夹具机构较少，节约成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种机器人自动焊接设备，包括水平旋转系统、垂直旋转系统和焊接夹具系统，所述水平旋转系统包括水平变位机和遮光板，所述水平变位机带动所述遮光板进行水平旋转运动；

所述垂直旋转系统位于所述遮光板上并可随所述遮光板进行水平旋转运动，包括基板、垂直变位机和连接杆，所述连接杆与所述遮光板垂直设置，其中部与所述遮光板固定连接，所述连接杆两端各设有一垂直变位机，每一所述垂直变位机可带动一所述基板进行垂直旋转运动；

所述焊接夹具系统固设于所述基板上，并可随所述基板进行垂直旋转运动。

进一步，所述水平旋转系统还设有变位机安装板，所述水平变位机的固定端与所述变位机安装板固定连接，其旋转端与所述遮光板固定连接。

进一步，所述水平旋转系统还设有支撑腿，所述支撑腿四个一组固设于所述变位机安装板的下表面上。

进一步，所述垂直旋转系统还包括变位机连接架，轴承连接架，轴承和转轴，所述连接杆有两个，该两个所述连接杆并行设置，其中一所述连接杆的两端均与所述变位机连接架固定连接，另一所述连接杆的两端均与所述轴承连接架固定连接，每一所述变位机连接架内均设有一所述垂直变位机，所述垂直变位机的固定端与所述变位机连接架固定连接，其旋转端与所述基板固定连接，每一所述轴承连接架内均设有一所述轴承，位于所述轴承内的转轴可相对所述轴承旋转，所述转轴的自由端与所述基板固定连接。

进一步，所述遮光板上设有固定孔，所述连接杆穿过所述固定孔，并与所述遮光板为法兰连接。

进一步，与机器人相近的基板为机器人操作台，与人工相近的基板为人工操作台，所述机器人操作台位于焊接房子内，所述焊接房子设有开口，所述遮光板位于所述焊接房子内，并可挡住所述开口。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)该焊接设备中设置的水平旋转系统内的水平变位机带动两套焊接夹具系统的水平旋转，可以实现机器人操作台和人工操作台的快速切换，即机器人在一套焊接夹具系统前焊接作业时，人工可对另一侧的焊接夹具系统实现上下件操作；

(2)该焊接设备中设置的水平旋转系统内加设遮光板，且将机器人操作台置于专用的焊接房子内，可以实现人和作业机器人隔离，保证的人的安全，并有效避免了焊接时产生的弧光对人的伤害；

(3)该焊接设备中设置的垂直旋转系统里的垂直变位机，可使被焊接夹具系统固定的箱体实现在垂直方向的任意角度旋转；通过垂直变位机控制器与机器人控制器之间的通讯，可以让箱体精确旋转到最佳位置后停止，方便机器人焊接。

附图说明

图1、图2为实施例中焊接设备的整体结构示意图；

图3为实施例中所述水平旋转系统的结构示意图；

图4为实施例中所述垂直旋转系统和焊接夹具系统的位置关系示意图；

图5、图6为实施例中所述垂直旋转系统的结构示意图；

图7、图8为实施例中所述焊接夹具系统的结构示意图；

图9、图10、图11为实施例中所述箱体各部件的结构示意图。

图中：1、水平旋转系统，11、变位机安装板，12、水平变位机，13、遮光板，14、支撑腿；

2、垂直旋转系统，21、基板，22、垂直变位机，23、变位机连接架，24、轴承，25、转轴，26、轴承连接架，27、连接杆；

3、焊接夹具系统，31、左伺服滑台，32、右伺服滑台，33、左气缸，34、右气缸，35、第一左定位柱，36、第二左定位柱，37、第一右定位柱，38、第二右定位柱，39、第一左滑板，310、第二左滑板，311、第一右滑板，312、第二右滑板，313、第一左滑板定位柱，314、第二左滑板定位柱，315、第一右滑板定位柱，316，第二右滑板定位柱， 317、滑轨；

4、箱体，41、中挡板，42、左挡板，43、右挡板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种机器人自动焊接设备，包括水平旋转系统1、垂直旋转系统2和焊接夹具系统3，所述水平旋转系统1包括变位机安装板11、水平变位机12、遮光板13和支撑腿14，所述水平变位机12的固定端与所述变位机安装板11固定连接，其旋转端与所述遮光板13 固定连接，所述遮光板13上设有两个固定孔，所述支撑腿14四个一组固设于所述变位机安装板11的下表面上；

所述垂直旋转系统2与遮光板13连接，包括基板21、垂直变位机22、变位机连接架23、轴承24、转轴25、轴承连接架26和连接杆27，两个所述连接杆27并行设置，该两个连接杆27穿过对应的所述固定孔，其中部与所述遮光板13为法兰固定连接；

该两个连接杆27中，一所述连接杆27的两端均与所述变位机连接架23固定连接，另一所述连接杆27的两端均与所述轴承连接架26固定连接；

所述垂直变位机22位于所述变位机连接架23内，所述垂直变位机22的固定端与所述变位机连接架23固定连接，其旋转端与所述基板21固定连接，所述轴承24固设于所述轴承连接架26内，位于所述轴承24内的转轴25与所述基板21固定连接；

所述焊接夹具系统3位于所述基板21上，包括左伺服滑台31、右伺服滑台32、左气缸33、右气缸34、第一左定位柱35、第二左定位柱36、第一右定位柱37、第二右定位柱38、第一左滑板39、第二左滑板310、第一右滑板311、第二右滑板312、第一左滑板定位柱313、第二左滑板定位柱314、第一右滑板定位柱315、第二右滑板定位柱316 和滑轨317；

该左、右伺服滑台相对固设于所述基板21上，所述滑轨317固设于所述基板21上，并位于该左、右伺服滑台的中部，所述第一左定位柱35、第二左定位柱36、第一右定位柱37、第二右定位柱38结构相同，固设于所述基板上，并两两相对位于所述滑轨的两侧；

该左、右伺服滑台的滑块分别与所述第一左滑板39和所述第一右滑板311连接，所述滑轨317上的两组滑块分别与所述第二左滑板310和所述第二右滑板312连接；

所述左气缸33的一端与所述第一左滑板39固定连接，其另一端与所述第二左滑板 310固定连接，所述右气缸34的一端与所述第一右滑板311固定连接，其另一端与所述第二右滑板312固定连接；

两个所述第一左滑板定位柱313分别固设于所述第一左滑板39上，并位于所述左气缸33的两侧，两个所述第二左滑板定位柱314分别固设于所述第二左滑板310上，并位于所述左气缸的两侧；

两个所述第一右滑板定位柱315分别固设于所述第一右滑板311上，并位于所述右气缸34的两侧，两个所述第二右滑板定位柱316分别固设于所述第二右滑板312上，并位于所述右气缸34的两侧；

该左、右气缸均与三位五通阀连接；

该左、右气缸均为PLC电控气缸；

所述箱体4包括中挡板41、左挡板42和右挡板43。

该焊接设备中与机器人相近的基板为机器人操作台，与人工相近的基板为人工操作台，所述机器人操作台位于焊接房子内，所述焊接房子设有开口，所述遮光板位于所述焊接房子内，并可挡住所述开口。

该箱体的具体焊接过程如下：

a.左伺服滑台31通过推动第一左滑板39，将其上面两个第一左滑板定位柱313推送到位，由于左气缸33处于压缩状态，第二左滑板310及其上面的两个第二左滑板定位柱 314一并推送到位。

b.右伺服滑台32通过推动第一右滑板311，将其上面两个第一右滑板定位柱315 推送到位，由于右气缸33处于压缩状态，第二右滑板312及其上面的两个第二右滑板定位柱316一并推送到位。

c.将中档板41放入焊接夹具系统，第一左定位柱35、第二左定位柱36、第一右定位柱37、第二右定位柱38、两个第二左滑板定位柱314和两个第二右滑板定位柱316将其进行定位。

d.左气缸33通过三位五通阀切换到手动模式，即左气缸33可以通手动自由伸缩调整两个第一左滑板定位柱313和两个第二左滑板定位柱314之间的间隙，随后将左挡板 42放入间隙内，并用左气缸33夹紧定位。

e.右气缸34通过三位五通阀切换到手动模式，即右气缸34可以通手动自由伸缩调整两个第一右滑板定位柱315和两个第二右滑板定位柱316之间的间隙，随后将右挡板 43放入间隙内，并用右气缸34夹紧定位。

f.水平旋转系统1通过水平变位机12驱动开始旋转180°，将夹紧的箱体4旋转至机器人人侧，机器人控制器和垂直旋转系统2的垂直变位机22控制器开始通讯，垂直旋转系统2开始以不同的角度在垂直方向旋转，以使机器人获得最好的焊接姿势，最终完成焊接；

g.与此同时，工人开始对焊接夹具系统3上件，机器人完成焊接夹具系统3的焊接后，给水平旋转系统1的水平变位机12发送指令，水平变位机12开始旋转180°,工人取出工件，机器人重复步骤c的过程开始焊接，工作站完成一个循环。

h.对于不同长度的箱体，则通过调节左、右伺服滑台的位移量，来适应不同长度箱体的定位夹紧。

本实施例的上述技术方案表明：

(1)该焊接设备中设置的水平旋转系统里的水平变位机带动两套焊接夹具系统的水平旋转，可以实现机器人操作台和人工操作台的快速切换，即机器人在一套焊接夹具系统前焊接作业时，人工可对另一侧的焊接夹具系统实现上下件操作；该水平旋转系统中加设遮光板，且将机器人操作台置于专用的焊接房子内，可以实现人和作业机器人隔离，保证的人的安全，并有效避免了焊接时产生的弧光对人的伤害；

(2)该焊接设备中设置的垂直旋转系统里的垂直变位机，可使被焊接夹具系统固定的箱体实现在垂直方向的任意角度旋转；通过垂直变位机控制器与机器人控制器之间的通讯，可以让箱体精确旋转到最佳位置后停止，方便机器人焊接；

(3)焊接夹具系统使用伺服滑台作为夹具定位单元的驱动，可以让夹具定位单元在伺服滑台行程范围内任意位置停止，满足长度不同箱体的定位夹紧；

(4)焊接夹具系统使用气缸、滑轨和滑块实现夹具定位单元内相邻两块滑板间的间隙调节，且其中气缸进气出气与三位五通阀连接，即气缸除了可以实现伸缩杆的伸缩还可切换到手动模式，方便人工上件，结构简单，成本低廉，且无需加设更多的夹紧工件；

(5)焊接夹具系统内的气缸均为电控气缸，电控气缸方便和PLC组合，并可完成更多、更复杂的动作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。