一种基于焊接机器人的变位机的制作方法

本发明属于智能焊接技术领域，涉及一种基于焊接机器人的变位机，特别涉及一种用于减轻焊接机器人的运动负载的基于焊接机器人的变位机。

背景技术：

随着经济发展、科技进步以及工业现代化的推进，我国的工业生产水平已经有很大的提高，焊接机器人运用得越来越多，对焊接品质的要求也自然变得苛刻起来。为了达到优良品质，满足位姿需求，则要求焊接机器人和焊接变位机共同配合。焊接变位机可以改变焊件位置和方向，待焊工件的初始位置通过它的回转变位运动后，能够让焊缝运动到指定地方再进行焊接操作。

焊接变位机是焊接生产机械自动化中重要但薄弱的设备，既实用又可靠，应用于自动焊接机器人工作站，特别是在待焊翻转困难并且焊缝较多的场合。与其他焊接辅助机械相比，它的智能化可以提高焊接的生产效率、改变传统的手工作业条件并且能够保证焊接品质，具有不可替代的作用。待焊工件被固定在相应的夹具上，一台机器人实施独立的焊接，这种由一台机器人对固定工件实施焊接的工作平台，叫做单焊接机器人工作站。这种工作站存在一些缺陷：处理外形复杂多样的工件时，焊枪可能无法避开工件，与工件发生干涉；对于焊缝范围超出机器人允许的区域可能无法处理，并且机器人在可达区域边缘工作时，机器人的状态性能可能下降；在焊接空间复杂多样的曲线焊缝时，焊缝的各焊接位置上对应的一些焊接工艺特性是变化的，对这些工艺要求，很难保证一致性。

因此，开发一种能够满足各种不同形状及类型工件加工的基于焊接机器人的变位机极具现实意义。

发明专利内容

本发明的目的在于克服现有技术单焊接机器人工作站难以满足各种不同形状及类型工件加工需求的缺陷，提供一种适应性好且能够满足各种不同形状及类型工件加工的基于焊接机器人的变位机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于焊接机器人的变位机，包括由上至下依次连接的夹具装置、夹具驱动装置、焊台、旋转装置、旋转台及升降支撑装置；

所述夹具装置用于固定待焊工件；

所述夹具驱动装置包括夹具驱动板和夹具驱动电机，所述夹具驱动板及夹具驱动电机与夹具装置连接，所述夹具驱动电机用于驱动夹具装置与夹具驱动板发生相对运动；

所述旋转装置用于驱动焊台与旋转台发生相对旋转；

所述焊台所在平面与旋转台所在平面的夹角固定；

所述升降支撑装置包括至少一根用于调整旋转台与水平面的夹角的可伸缩支架。

本发明的基于焊接机器人的变位机能够在包括水平位置、水平旋转及工作台倾斜等在内的多个维度上进行变位，通过改变待焊工件的位置，能够显著提高焊接机器人对待焊工件的适应性，还能显著提高焊接的质量，本发明的变位机相比于普通变位机，变位角度更多，能够满足各种不同形状及类型工件加工。本发明的变位机与小型化焊接机器人配合能够显著提高焊接的质量及适应性。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述夹具装置包括夹具板、夹具导轨、推块、夹具支架和紧固螺母，夹具支架与夹具导轨通过紧固螺母固定连接，同一夹具导轨上的两夹具支架相邻侧上均安装有用于压紧待焊工件的推块，夹具导轨与夹具板固定连接，夹具板下设有凸起。本发明的夹具装置并不仅限于此，此次仅以此为例。本发明的夹具装置也可采用现有技术的类似方案，推块的安装位置也并不仅限于夹具支架的相邻侧，可根据实际的待焊工件的形状安装在夹具支架的不同位置。本发明的夹具导轨可以使得夹具支架沿着夹具导轨进行滑动，以适应不同尺寸形状的待焊工件。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述夹具驱动板上开有与夹具板上凸起相匹配的凹槽，所述夹具驱动电机安装在夹具驱动板侧面。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述夹具板和焊台上还开有多组相互匹配的通孔。焊台上的通孔一方面能够方便安装其他元器件，另一方面还能在无需夹具在焊板上进行运动时，直接安装夹具板或安装其他类型的夹具，以提高其适应性。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述旋转装置包括旋转电机和与旋转电机的动力输出端连接的谐波减速器，所述旋转电机用于驱动谐波减速器，所述谐波减速器的动力输出端与焊台连接。本发明的谐波减速器起减速、转向和增加力矩的作用，其在旋转电机的带动下驱动焊台与旋转台发生相对旋转。本发明的旋转装置并不仅限于此，仅以此为例，本领域技术人员可根据实际情况选择合适的设备使得焊台与旋转台发生相对旋转即可，本发明的旋转电机的调速范围较宽，能保证其在焊台发生倾斜时具有较高的可靠度和定位精度。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述焊台所在平面与旋转台所在平面相互平行。焊台所在平面与旋转台所在平面也可不平行，只要其两者能够保持相对稳定即可。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，所述升降支撑装置包括两根固定支架、一根可伸缩支架和伸缩电机，可伸缩支架及固定支架通过球面万向节与旋转台连接，伸缩电机固定在可伸缩支架远离旋转台端，所述伸缩电机用于驱动可伸缩支架在纵向上进行伸缩，所述固定支架在纵向上的长度固定。伸缩电机正反转分别能够实现可伸缩支架高度的增高和降低，从而改变旋转台和焊台(即工作台)的角度。在可伸缩支架发生高度变化时，旋转台会发生倾斜，即焊台也会随之发生倾斜，以迎合焊接机器人，提高焊接范围及焊接质量，本发明的万向节并不仅限于球面万向节，只要能够保证旋转台倾斜状态下变位机的稳定即可。

如上所述的一种基于焊接机器人的变位机，还包括中央控制器，所述夹具驱动电机、旋转电机及伸缩电机分别与中央控制器连接。中央控制器不仅可以单独控制变位机的各个电机，调整待焊工件的角度以迎合焊接机器人，而且还可调整焊接机器人的工艺参数以保证最佳的焊接角度，本发明的变位机与焊接机器人配合能显著提高焊接机器人的焊接范围及焊接质量，极具市场前景。

有益效果：

(1)本发明的一种基于焊接机器人的变位机，调整维度多，能显著提高焊接机器人的焊接范围及焊接质量，改变了目前复杂工件仍然依靠手工焊接的现状，在保证了焊接品质的同时，显著提高了焊接效率；

(2)本发明的一种基于焊接机器人的变位机，在配合机器人焊接时，不仅可配合单台焊接机器人作业，也可配合多台焊接机器人协同共同作业，其灵活性好，扩展了其焊接应用范围。

附图说明

图1为本发明的一种基于焊接机器人的变位机的结构示意图；

图2为本发明的夹具装置的结构示意图；

其中：1-夹具装置，2-焊台，3-旋转台，4-球面万向节，5-可伸缩支架，6-伸缩电机，7-固定支架，8-谐波减速器，9-旋转电机，10-夹具驱动板，11-夹具驱动电机，101-夹具导轨，102-推块，103-夹具板，104-夹具支架，105-紧固螺母。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

本发明的一种基于焊接机器人的变位机，如图1所示，包括由上至下依次连接的夹具装置1、夹具驱动装置、焊台2、旋转装置、旋转台3及升降支撑装置，焊台2所在平面与旋转台3所在平面相互平行；

夹具装置1，如图2所示，包括夹具板103、夹具导轨101、推块102、夹具支架104和紧固螺母105，夹具支架104与夹具导轨101通过紧固螺母105固定连接，同一夹具导轨101上的两夹具支架104相邻侧上均安装有用于压紧待焊工件的推块102，夹具导轨101与夹具板103固定连接，夹具板103和焊台2上还开有多组相互匹配的通孔，不仅能够方便安装其他元器件，还能直接将夹具板于焊台固定；

夹具驱动装置包括夹具驱动板10和夹具驱动电机11，夹具驱动板11上开有与夹具板103上凸起相匹配的凹槽，夹具板103的凸起安装在夹具驱动板11上的凹槽内，夹具驱动电机11用于驱动夹具板103与夹具驱动板10发生相对运动，其安装在夹具驱动板11的侧面；

旋转装置包括旋转电机3和与旋转电机3的动力输出端连接的谐波减速器8，旋转电机3用于驱动谐波减速器8，谐波减速器8的动力输出端与焊台2连接，旋转电机3和谐波减速器8安装在焊台2和旋转台3之间；

升降支撑装置包括两根固定支架7、一根可伸缩支架5和伸缩电机6，伸缩电机6用于驱动可伸缩支架5在纵向上进行伸缩，伸缩电机6安装在可伸缩支架5的远离旋转台端，固定支架7在纵向上的长度固定，可伸缩支架5及固定支架6通过球面万向节4与旋转台3连接；

夹具驱动电机11、旋转电机9及伸缩电机6分别与中央控制器连接，中央控制器控制各电机，进而改变待焊工件的位置及状态。

本发明的变位机的工作过程如下：

首先，固定待焊工件，即将待焊工件置于推块102中间，夹具支架104沿夹具导轨101滑动，当达到压紧待焊工件距离时，预紧紧固螺母105，进而固定待焊工件,然后，此时焊接机器人进行横向焊接，但其不方便横向移动，此时中央控制器控制夹具驱动电机11带动待焊工件进行横向运动，横向焊接完成后，需对工件背面进行焊接(焊接机器人达不到的焊接位置)，此时中央控制器控制旋转电机9旋转待焊工件，以使得工件背面处于焊接机器人的工作区域内，最后，需调整工件的角度以方便焊接，此时中央控制器控制伸缩电机6使得可伸缩支架5发生位移，以使得焊台侧旋，保证焊接的最佳角度，焊接机器人将焊枪移动至焊缝处，进行焊接工作，完成工件焊接。

经验证，本发明的一种基于焊接机器人的变位机，调整维度多，能显著提高焊接机器人的焊接范围及焊接质量，通过与焊接机器人配合，改变了目前复杂工件仍然依靠手工焊接的现状，在保证了焊接品质的同时，显著提高了焊接效率，极具现实意义。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权力要求书限定。