一种用于机器人焊接的翻转支撑机构的制作方法

本实用新型涉及自动化焊接设备，尤其涉及一种用于机器人焊接的翻转支撑机构。

背景技术：

对于平面框架的焊接，需要对由多个型材拼接处的正反面均进行焊接固定。现有技术中，对于平面框架的焊接，按生产工艺一般分为以下步骤：1、上料，将多个型材上料到操作平台上，并将多个型材拼装成平面框架的雏形进行初步固定；2、对拼装后的平面框架的一面的所有焊接点进行焊接固定；3、将完成一面焊接后的平面框架翻转进行下一步焊接；4、下料。

在上述过程中，上述步骤一般通过人工手动操作，人工操作存在效率低下、焊接质量差等问题。为了弥补人工操作的缺陷，减少操作人员的技术水平和作业规范对产品质量的影响，现有技术中公开了一些自动焊接生产线，按生产工艺依次设置上料工位、焊接工位和下料工位，并设置运输机构将平面框架在各工位间进行传递，所述运输机构一般采用传送带，传送带上方形成物料加工台面，在上料工位进行上料到物料加工台面，物料加工台面上设有多个定位夹具，通过定位夹具对物料进行初步定位，然后将物料加工台面连同其上的物料运输到焊接工位进行焊接加工，焊接工位设有进行自动焊接机构、抬升机构和翻转机构，通过自动焊接机构对运输到焊接工位的平面框架进行焊接，一面焊接完成后，抬升机构将平面框架抬升至脱离物料加工台面，然后翻转机构工作将平面框架进行翻转，抬升机构将翻转后的平面框架重新移动至物料加工台面，进行另一面的焊接，所有焊点完成后，运输机构将物料加工台面连同其上的物料运输至下料工位进行下料。上述自动焊接生产线，存在以下不足：

1、物料加工台面上的夹具的位置固定，一种焊接生产线只能加工一种特定标准的焊接工件，通用性差；

2、上述步骤较为繁琐且在焊接工件的批量加工过程中，按上述结构的自动焊接生产线，只能等前一个工件的全部步骤执行完成后，再进行下一个工件的焊接加工，工件批量加工的工期较长。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种翻转支撑机构，其中用于固定待焊接型材的柔性装夹总成能够根据需要焊接的平面框架型材的形状自由调整其上的夹具的位置，增强装置的通用性。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种用于机器人焊接的翻转支撑机构，包括支座和用于安装待焊接型材的柔性装夹总成，柔性装夹总成安装在支座上，柔性装夹总成包括框架(221)、设置在框架(221)上的多个横梁(222)以及用于夹持待焊接型材的夹具，框架(221)上设有沿其转轴对称的第二滑轨(2212)，横梁(222)的两端部滑动连接在其两侧的第二滑轨(2212)上，并设有锁定组件以锁定横梁(222)与第二滑轨(2212)的相对位置；所述夹具滑动连接在横梁(222)上，并设有锁定件以锁定夹具在横梁(222)上的位置。

作为优选技术方案，横梁(222)两侧端部可拆卸连接有滑块a(223)，滑块a(223)上成型有与所述第二滑轨(2212)滑动配合的第二滑槽。通过可拆卸滑块的形式设置第二滑槽，相比于直接在横梁端部成型滑槽，更容易加工。

作为优选技术方案，框架(221)对应设有第二滑轨(2212)的一边设有多个连接孔b，第二滑槽的底部朝向第二滑轨(2212)设置，第二滑槽底部设有若干连接孔a，所述连接孔a可随横梁(222)移动至与若干连接孔b对准；所述锁定组件包括连接孔a、连接孔b和贯穿连接孔a和连接孔b以锁紧或松开横梁(222)和框架(221)的紧固件。通过设置紧固件的方式锁定横梁与框架的相对位置，结构简单，容易实现。

作为优选技术方案，所述夹具包括滑座，所述锁定件为螺杆，滑座上分别连接有螺杆以压紧或松开横梁以锁定夹具在横梁(222)上的位置。由于夹具整体较小，通过螺杆压紧横梁的形式能够可靠锁定夹具相对于横梁的相对位置。

作为优选技术方案，支座上设有用于驱动柔性装夹总成转动(22)的变位装置(213)，所述变位装置(213)包括用于提供动力的驱动组件(2131)和用于连接柔性装夹总成(22)的第一连接件(2132)。设置变位装置驱动用于夹持待焊接型材的柔性装夹总成在一定角度范围内翻转，能够方便的实现对待焊接型材的正反面的翻转，并且通过合理的设置还可实现两个焊接机构同时对型材的正反面进行焊接加工，提高焊接加工的效率。

作为优选技术方案，支座(21)上设置用于检测柔性装夹总成(22)位置或状态的第一传感器(213)，第一传感器(213)用于检测柔性装夹总成(22)在准备焊接前是否转动到位。

作为优选技术方案，支座包括底座(211)和安装在底座两端的立架(212)，所述底座(211)包括多个两两拼接的底座单元；第一连接件(2132)的一端通过轴承连接到立架(212)上，第一连接件(2132)的另一端用作插接端，其上成型有暴露在立架(212)外部的插接槽；柔性装夹总成的框架(221)上对应所述插接槽设有插接头，所述插接头和插接槽过盈配合连接。底座可根据实际需要的柔性装夹总成的尺寸选择需要的底座单元的数量，使支座具有较强的通用性，并且可以与插接头和插接槽配合实现柔性装夹总成和支座之间的连接。

本实用新型通过设置柔性装夹总成用于夹持待焊接的型材，使用横梁对待焊接型材进行支撑，并通过横梁上的夹具固定待焊接型材。由于横梁以及夹具在平面内的位置可调整，可以根据需要焊接的平面框架型材的形状更换夹具在平面内的位置，使本装置能够适用于加工不同的形状的平面框架型材，增强通用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中翻转支撑机构的支座的结构示意图。

图3为图2的剖视图。

图4为本实用新型中翻转机构的柔性装夹总成的结构示意图。

图5为图4中的a处放大图。

图6为图4另一角度的示意图。

图7为横梁及其上的夹具的结构示意图。

图8为第一夹具的实施方式之一的结构示意图。

图9为第一夹具的实施方式之二的结构示意图。

图10为第二夹具的实施方式之一的结构示意图(滑座b未示意)。

图11为第二夹具的实施方式之二的结构示意图。

图12为焊接头的剖视图。

其中：1、输送轨道，2、翻转支撑机构，21、支座，211、底座，212、立架，213、变位装置，2131、驱动组件，2132、第一连接件，214、第一传感器，215、第二传感器，22、柔性装夹总成，221、框架，2211、第一连接件的连接部，2212、第二滑轨，222、横梁，223、滑块a，3、待焊接的型材，4、第一夹具，41、滑座a，42、驱动件a，43、压杆a，431、压紧部，5、第二夹具，51、滑座b，52、驱动件b，53、压块b，54、垫块，6、焊接机构，61、转动臂，62、焊接头,621、防撞球头座，622、防撞球头，623、导电片，624、导电触头。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的优选实施方案作进一步详细的说明。

本申请中，为了方便描述，将与翻转支撑机构滑动方向平行的方向称为长度方向，与翻转支撑机构滑动方向垂直的方向称为宽度方向。

如图1所示的一种用于机器人的自动焊接系统，包括输送轨道，沿输送轨道依次设有上料工位、焊接工位和下料工位。焊接工位两侧设有焊接机构，所述焊接机构包括具有多个自由度的转动臂以及安装在转动臂上的焊接头。输送轨道1上滑动安装有两个或以上的翻转支撑机构2，输送轨道1上设有驱动装置，驱动装置1驱动翻转支撑机构2沿输送轨道1运动到不同工位。于实际运用中，输送轨道1呈直线设置，驱动装置是驱动电机，驱动装置与翻转支撑机构2之间可以通过滚珠丝杠副或齿轮传动组件等实现周向运动和直线运动之间的切换。

翻转支撑机构2包括支座21和安装在支座21上的柔性装夹总成22。本申请中支座21的结构如图2-3所示，包括底座211和立架212，底座211滑动安装在输送轨道1上，底座211的底面设有与所述输送轨道1配合的第一滑槽。底座211上至少设有两个沿底座滑动方向上前后设置的立架212，两个立架212的结构相同且对称设置。本实施例中，底座211上设有两个立架212，支座21上相邻的两个立架212与其下部的底座211整体大致呈“凹”字形，其凹陷处用于安装柔性装夹总成22，为柔性装夹总成22提供转动空间。作为优选，底座211包括多个两两拼接的底座单元，可根据实际使用场景调整组成底座211的底座单元的个数，进而调整设置在底座211上的两个立架212之间的相对距离，从而在一定程度上满足不同规格的柔性装夹总成22的空间需求。立架212上设有用于驱动柔性装夹总成转动22的变位装置213，所述变位装置213包括用于提供动力的驱动组件2131和用于连接柔性装夹总成22的第一连接件2132，驱动组件2131的输出端与第一连接件2132的一端连接，第一连接件2132通过轴承转动安装在立架212上。本实施例通过设置变位装置213驱动用于固定待焊接型材的柔性装夹总成在一定角度范围内翻转，以便焊接机构对待焊接型材的正反面进行焊接加工。本实施例中的驱动组件2131包括变位电机或变位气缸和减速器，变位电机或变位气缸工作带动减速器动作，减速器带动第一连接件2132相对立架212转动。为了控制柔性装夹总成22的转动范围，于实施例中，可以在支座21上设置用于检测柔性装夹总成22位置或状态的第一传感器213，第一传感器213用于检测柔性装夹总成22在准备焊接前是否转动到位。本实施例中的第一传感器213选用行程开关设置在立架212上，行程开关与外部控制器电连接以限制柔性装夹总成22的转动范围。行程开关设置在支座21的凹陷处附近，行程开关的触头伸入支座21的凹陷处且位于柔性装夹总成22的转动路径上，柔性装夹总成22转动一定角度后能触发行程开关。

支座21上设有用于检测焊接头位置或状态的第二传感器215，第二传感器215检测焊接头在焊接过程中的移动焊接位置和状态。本实施例中的第二传感器215选用接近开关，该接近开关设置在支座上立架顶部，接近开关与外部的控制器电连接。

柔性装夹总成的结构如图4-7所示，包括框架221、设置在框架221上的多个横梁222以及用于夹持待焊接型材的多种夹具。所述框架221为由多个处于同一平面的型材两两连接围成的闭环式结构，框架221上长度方向上的两端分别对应一个立架212上的第一连接件2132设有连接部2211，框架在其连接部2211连接第一连接件2132，框架221与第一连接件2132连接完成后，框架221与第一连接件2132同步运动。于实施例中，第一连接件2132的一端通过轴承连接到立架212上，第一连接件2132的另一端用作插接端，其上成型有暴露在立架212外部的插接槽，两侧立架212上的第一连接件2132的插接端对称设置，框架221的连接部上设有与插接槽匹配的插接头，通过插接头和插接槽的插接配合实现框架221与支座21的连接。于实施例中，插接槽和插接头之间实现径向限位和轴向限位的方式可以是过盈配合，或通过对插接头轴向或径向限位的铆钉等其他结构。作为优选，框架的连接部2211与第一连接件2132之间还可以通过螺钉等紧固件进行连接。框架的连接部2211和第一连接件2132之间可以只通过插接头和插接槽配合，或者框架的连接部2211和第一连接件2132之间可以只通过螺钉等紧固件连接，或者框架的连接部2211和第一连接件2132同时通过插接头、插接槽配合连接，并通过螺钉等紧固件进一步固定。作为进一步优选，在框架的连接部2211和第一连接件2132之间还设有相互配合的定位凸起和定位孔，以便于框架的连接部2211和第一连接件2132上的连接孔对准进行紧固件的连接。

多个横梁222设置在闭环式框架221的内部。框架221上设有一组沿其转动轴对称的第二滑轨2212，横梁222的两端部滑动连接在其两侧的第二滑轨2212上，并且设有锁定组件以锁定横梁222与第二滑轨2212的相对位置，便于后续的焊接加工。本实施例中，框架221整体呈矩形，一组第二滑轨2212相对设置在框架221长边的内侧。横梁端部设有与第二滑轨滑动配合的第二滑槽。于实施例中，横梁222两侧端部连接有滑块a223，滑块a223与横梁222之间通过螺钉等常用紧固件连接，第二滑槽在滑块a223上成型。按上述结构，第二滑槽独立成型，相比于直接成型在横梁222上，更容易加工。夹具安装在横梁222上，通过调整多个横梁222在框架221上的相对位置，可以使柔性装夹总成22能适用于多种不同规格的待焊接的金属型材，增强本装置的通用性。本实施例中第二滑槽底部朝向第二滑轨2212设置，第二滑槽底部设有若干连接孔a。框架221的长边上沿长度方向分布有多个连接孔b，移动横梁222至该第二滑槽中的若干连接孔a与长边上相应数量的连接孔b对准后，通过螺钉等紧固件锁定横梁222与框架221的相对位置。本实施例中所述的锁定组件即包括连接孔a、连接孔b和螺钉等紧固件。松开螺钉后，可使横梁222相对于第二滑轨自由滑动，锁紧螺钉可锁定横梁222与框架221之间的相对位置。通过选择框架上的不同的连接孔，可将横梁223锁定在不同的位置。作为优选，还可以设置调节螺栓从上方压紧横梁端部以进一步保证横梁锁定结构的可靠性。

待焊接的型材3置于框架的横梁222上后，通过夹具配合将其锁定在其在框架上的指定位置。于实施例中，对于一个待焊接加工的型材3，一般通过两组及以上夹具固定该型材。每组夹具包括用于从上方压紧型材的第一夹具4和用于从侧边压紧型材的第二夹具5，根据实际需求，一组夹具中的第一夹具4和第二夹具5的数量可以是1个或1个以上。

第一夹具4包括滑座a41、压杆a43和驱动件a42，所述滑座a41滑动连接在横梁上，驱动件a42安装在滑座a41上，压杆a43与驱动件a42的输出端连接，压杆a43在驱动件a42的驱动下上下动作。预先设定压杆a42在升降方向上的停止位置，可以使压杆a43压紧或松开置于横梁上的型材3。压杆a43上设有一个或多个用于与置于横梁上的型材3接触的压紧部431，作为优选，压杆a43可在水平面内自由转动，从而使压杆a43上的压紧部431可压紧置于水平面内的不同位置的型材3，加强第一夹具的通用性。压杆a43可以是在外部驱动装置驱动下在水平面内转动，也可以是在人工驱动下在水平面内转动一定角度并锁定。例如，驱动件a42的输出轴竖直设置，压杆a43的转动平面垂直于驱动件a42的输出轴，压杆a43的一端设有朝下设置的压紧部431，压杆a43的另一端连接在驱动件a42的输出轴上。驱动件a42的输出轴在其轴向上包括径向尺寸不同的第一段和第二段，其中，第一段的径向尺寸大于第二段的径向尺寸，压杆a43连接驱动件a42的一端设有纵向通孔，该通孔与驱动件a42的输出轴的第一段过盈配合，且压杆a43上的纵向通孔的径向尺寸大于第二段的径向尺寸。这样设置，将压杆a43移动至与输出轴上的第二段配合则可实现在水平面内的转动调整；在水平面内转动到需要的位置后，将压杆a43沿驱动件a42的输出轴的轴向运动至与其第一段过盈配合可实现在水平方向上的定位。如图8所示为第一夹具的一种具体实施方式，本实施例中，所述驱动件a42为气缸，压杆a43的一端转动安装在驱动件a42的输出端，压杆a43的另一端设有朝下设置的压紧部431。如图9所示为第一夹具的另一种实施方式，本实施例中，压杆a的两端分别设有朝向设置的压紧部431，压杆a43的中部转动安装在驱动件a42的输出端，第一夹具按这样设置，压杆a可一次压紧两个型材。

第二夹具5包括滑座b51、压块b53和驱动件b52，滑座b51底部滑动连接在横梁222上，驱动件b52安装在滑座b51上，压块b53与驱动件b52的输出端连接，压块b53由驱动件b52驱动前后动作，通过预设压块b53的前后运动的行程，可以使其由驱动件b52驱动从侧边压紧或松开置于框架上待焊接的型材3。第二夹具的具体结构可参考图10所示，驱动件b51的外壳直接连接在滑座b上，驱动件b51的外壳与滑座b可以是一体设置也可以是分体设置，这种结构下，压块b53的安装高度直接由驱动件b51的外壳高度决定。于其他实施例中，滑座b51上还可以设有垫块54以抬高驱动件b52及压块b53，所述垫块54的高度可以根据实际需求选取。通过垫块54来抬高压块b53的安装高度，相比于通过改变驱动件b52的外壳高度来改变压块b53的安装高度的方式所占空间更小且更容易加工。如图11所示，本实施例中，所述垫块54包括相互垂直连接的横板和竖板，驱动件b52为气缸，驱动件b52安装在垫块54的竖板上，压块b53安装在驱动件b52的输出轴上。为了加强垫块54的支撑强度，垫块包括加强板，加强板一端承载于横板，另一端承载于竖板。所述垫块54可以与滑座b一体成型，也可以是通过紧固件固定在滑座b上。

其中，第一夹具的滑座a41以及第二夹具的滑座b51上分别连接有螺杆以压紧或松开横梁以锁定第一夹具4和第二夹具5在横梁222上的位置。操作人员可以根据实际需要焊接的平面框架型材的形状调整第一夹具和第二夹具在横梁上的位置并锁定。

由于待焊接型材为金属型材，作为优选，所述压杆a43和/或压块b53用于接触待焊接型材的部位具有磁性。这样能进一步保证夹具夹紧型材的可靠性，防止型材在后续加工过程中出现松动影响焊接位置。

作为优选，每组夹具中的至少一个夹具上设有感应开关，该感应开关与外部控制器通信连接以控制一组夹具中的所有驱动件同时动作。设置感应开关以检测该夹持位置的待焊接型材是否到位，一旦检测到型材到位，发送开关信号到控制器，控制器控制一组夹具中的驱动件a和驱动件b同时动作夹紧型材。

上述实施例中第一夹具4和第二夹具5在横梁222上的安装位置可调，待焊接的型材3通过夹具定位，因此，通过调节夹具在横梁222上的相对位置，以及设有该夹具的横梁222在框架221中的相对位置，可以自由调节夹具在框架的固定平面内的位置，实现对多种不同规格的平面框架的加工，增强本装置的通用性。

本实施例中，滑座a41和滑座b51与横梁之间分别通过滑轨滑槽配合的形式实现滑动连接。例如，横梁采用t型钢或工字钢，滑座a和滑座b上成型有与t型钢或工字钢上部配合的滑槽。

在上料工位上料完成后移动至焊接工位进行焊接加工，焊接工位两侧设有焊接机构6，所述焊接机构6包括具有多个自由度的转动臂61以及安装在转动臂上的焊接头62，所述转动臂61和焊接头62均为现有技术。一般来说，焊接头62包括防撞球头座621、防撞球头622和焊枪，防撞球头座621固定在转动臂61上，防撞球头622可转动安装在防撞球头座621上且防撞球头座621限制防撞球头622在径向上的偏移，防撞球头622沿其直径方向上设有连接焊枪的通道，防撞球头座621上还设有至少两个从外部压紧防撞球头的定位装置，所述定位装置包括被弹簧以及设置在弹簧一端的小球，所述小球由弹簧压向防撞球头622表面，对防撞球头622起到一定的定位作用，但是一旦焊枪受到外部径向的作用力，焊枪带动防撞球头622能沿其轴向进行转动。本实施例中的焊接头62与现有技术的区别在于，如图12所示，本申请中在焊接头62上设有停止开关，所述停止开关包括设置在焊枪径向外侧的导电片623和导电触头624，导电触头624和导电片623在常态下断开，在焊枪偏离轴向一定角度后，焊枪会推动导电触头624或导电片623动作改变导电触头624和导电片623之间的通断状态。所述停止开关与控制器电连接，一旦停止开关的通断状态发生改变，控制器会发送停止信号给焊接机构6，使其停止工作。通过设置停止开关，能够在焊枪受外力撞击偏离径向一定角度后及时停止动作，防止焊枪折断。

上述自动焊接系统的工作过程如下，首先将其中一个翻转支撑机构移动至上料工位，操作人员手动上料至柔性装夹总成；然后将该翻转支撑机构移动至焊接工位进行焊接；同时，将另一个翻转支撑机构移动至上料工位进行上料；一个翻转支撑机构上的型材焊接完成后，移动至下料工位，准备下料；同时，另一个上料完成的翻转支撑机构移动至焊接工位进行焊接加工。上述自动焊接系统，能够同时在不同工位上进行加工，有利于能够提高焊接效率。