CN110961814A - 一种剪叉臂柔性焊接工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剪叉臂柔性焊接工作站，包括焊接机械手、机械手安装座、行走导轨和变位机，焊接机械手安装在机械手安装座上，机械手安装座滑动安装在行走导轨上，变位机安装在机械手安装座的两侧，机械手安装座上转动安装有剪叉臂夹具。本发明为剪叉臂柔性焊接专用工作站，通过剪叉臂焊接和装模的双工位模式，当焊接机械手在一侧焊接时，另一侧则对剪叉臂进行装模，实现焊接机械手两侧焊接的无缝对接，提高了焊接机械手的焊接效率。

Description

一种剪叉臂柔性焊接工作站

技术领域

本发明属于焊接工装夹具领域，具体为一种剪叉臂柔性焊接工作站。

背景技术

目前，现有剪叉臂的焊接主要依靠计量器具和工人的技能水平，无法控制定位焊精度。而且在定位焊后的人工焊接过程中，由于未刚性固定工件，焊缝冷却后收缩，导致剪叉臂整体本身发生变形，进而导致产品的一致性较差，容易出现漏焊、焊缝熔深及形状不达标等问题，合格率较低。此外，焊接过程中需要人工不断调整剪叉臂的焊接位置，进一步降低了焊接效率。

因此，随着数字化、计算机、机械设计等技术的发展，客户对焊接质量，互换性的高度重视，及其工人人工成本的不断上涨。剪叉臂焊接生产过程的机械化、自动化是亟需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种剪叉臂柔性焊接工作站，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种剪叉臂柔性焊接工作站，包括焊接机械手、机械手安装座、行走导轨和变位机，所述焊接机械手安装在所述机械手安装座上，所述机械手安装座滑动安装在所述行走导轨上，所述变位机安装在所述机械手安装座的两侧，所述机械手安装座上转动安装有剪叉臂夹具。

进一步的，所述机械手安装座一侧的剪叉臂夹具为剪叉臂焊接夹具，另一侧的剪叉臂夹具为剪叉臂装模夹具。

进一步的，所述变位机包括相对设置的主动座和从动座，所述剪叉臂夹具的两端分别与所述主动座和从动座枢接，且所述主动座和从动座以相对所述行走导轨位置可调的方式安装。

进一步的，所述行走导轨安装在一底座上，所述底座上设置有齿条，所述机械手安装座上安装有一行走马达，所说行走马达的输出轴上安装有一与所述齿条啮合的齿轮。

进一步的，所述剪叉臂夹具包括框架和安装在所述框架上的第一定位座、第二定位座、轴孔定位机构和内撑机构，所述第一定位座安装在所述剪叉臂的端部，所述第二定位座安装在所述剪叉臂的两侧，所述轴孔定位机构设置在所述剪叉臂的两侧，该轴孔定位机构包括定位顶针和驱动所述定位顶针定位所述剪叉臂上轴孔的轴孔定位伸缩件，所述内撑机构设置在所述剪叉臂内，所述内撑机构包括滑动轴和驱动所述滑动轴向所述剪叉臂内壁运动的内撑伸缩件。

进一步的，所述定位顶针上设置有可插入所述剪叉臂上轴孔以对所述剪叉臂上轴孔径向定位的凸台以及用于剪叉臂上轴孔轴向定位的顶针轴肩。

进一步的，所述轴孔定位机构还包括导向套管和导向轴，所述导向套管安装在所述框架上，所述导向轴滑接在所述导向套管内，该导向轴的一端与所述轴孔定位伸缩件的运动末端连接，另一端与所述定位顶针可拆式连接。

进一步的，所述导向套管的端部设置有一限位端盖，所述导向轴靠近所述定位顶针的一端设置有导向轴轴肩，所述导向轴轴肩通过所述限位端盖限位。

进一步的，所述内撑机构还包括安装座、导向筒和连杆，所述内撑伸缩件和导向筒安装在所述安装座上，所述安装座安装在所述框架上，所述滑动轴滑接在所述导向筒内，所述滑动轴的一端与所述连杆的一端铰接，另一端向所述导向筒外延伸，所述连杆的另一端与所述伸内撑伸缩件的伸缩端铰接。

进一步的，所述内撑伸缩件为内撑气缸，所述轴孔定位伸缩件为轴孔定位气缸，所述滑动轴与所述活塞杆的运动方向相垂直，且所述活塞杆向外伸出到极限位置时，所述连杆两端铰接中心的连接线与所述活塞杆的轴线垂直设置，所述滑动轴的端部可拆式连接有定位芯轴，所述定位芯轴的端部设置有导向倒角，所述定位芯轴和滑动轴的连接处形成一限位轴肩。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明为剪叉臂柔性焊接专用工作站，通过剪叉臂焊接和装模的双工位模式，当焊接机械手在一侧焊接时，另一侧则对剪叉臂进行装模，实现焊接机械手两侧焊接的无缝对接，提高了焊接机械手的焊接效率。同时，该工作站不仅提高了工人定位和焊接的效率，更重要的是提高了剪叉臂各组成部件的定位精度，从而提高了产品的一致性和合格率，彻底避免了人工校正等多余工序，节约了焊接工时和成本。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例公开的剪叉臂柔性焊接工作站的轴测示意图；

图2是本发明优选实施例公开的剪叉臂夹具的轴测示意图；

图3是本发明优选实施例公开的剪叉臂夹具的主视示意图；

图4是本发明优选实施例公开的轴孔定位机构的轴测示意图；

图5是的A处放大示意图；

图6是本发明优选实施例公开的内撑机构的轴测示意图；

图7是本发明优选实施例公开的内撑机构的主视示意图。

图例说明：

1、框架；2、第一定位座；3、第二定位座；4、轴孔定位机构；5、内撑机构；6、剪叉臂；7、定位顶针；8、轴孔定位气缸；9、滑动轴；10、内撑气缸；11、凸台；12、顶针轴肩；13、导向套管；14、导向轴；15、限位端盖；16、导向轴轴肩；17、安装座；18、导向筒；19、连杆；20、定位芯轴；21、导向倒角；22、限位轴肩；23、T型槽；24、T形滑块；25、油缸安装板；26、连接板；27、连接板夹紧机构；28、压头；29、压头驱动气缸；30、转盘；31、滑动轴轴肩；32、滑动轴端盖；33、焊接机械手；34、机械手安装座；35、行走导轨；36、剪叉臂夹具；37、底座；38、主动座；39、从动座；40、行走马达；41、齿轮；42、齿条；43、主动座电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-7所示，本发明公开了一种剪叉臂柔性焊接工作站，包括焊接机械手33、机械手安装座34、行走导轨35和变位机，焊接机械手33包括机器人本体，焊接电源、送丝机、清枪系统等，安装在机械手安装座34上，机械手安装座34滑动安装在行走导轨35上，变位机安装在机械手安装座34的两侧，机械手安装座34上转动安装有剪叉臂夹具36。机械手安装座35一侧的剪叉臂夹具36为剪叉臂焊接夹具，另一侧的剪叉臂夹具36为剪叉臂装模夹具。其中，当焊接机械手33在一侧焊接时，另一侧则对剪叉臂6进行装模，实现焊接机械手33两侧焊接的无缝对接，提高了焊接机械手33的焊接效率。变位机包括相对设置的主动座38和从动座39，剪叉臂夹具36的两端分别与主动座38和从动座39枢接，主动座38上安装有主动座38电机，驱动框架1转动，且主动座38和从动座39以相对行走导轨35位置可调的方式安装（通过设置多排螺栓孔调节）。行走导轨35安装在一底座37上，底座37为工字型布局，包括安装行走导轨35的纵梁和安装变位机的横梁，底座上设置有齿条42，机械手安装座34上安装有一行走马达40，所说行走马达40的输出轴上安装有一与齿条42啮合的齿轮41，从而，驱动焊接机械手33行走，并联动焊接机械手33及剪叉臂夹具36，提高焊接的可达性。同时，工作站采用安全光栅，两侧的焊接和装模工位分开，当工位焊接时，如误入其区域，机械手自动停止作业，进而提高了焊接过程的安全性。

在本实施例中，剪叉臂夹具36包括框架1和安装在框架1上的第一定位座2、第二定位座3、轴孔定位机构4和内撑机构5，框架1有方管焊接而成，两端设置有转盘30、从而便于安装到转台或者变位机上，实现剪叉臂6翻转后焊接。剪叉臂6为左右对称式结构，包括有方管、轴套、管件、油缸安装板25和连接板26焊接而成，第一定位座2安装在剪叉臂6的端部，用于剪叉臂6的纵向定位，第二定位座2安装在剪叉臂6的两侧，用于剪叉臂6的横向定位，轴孔定位机构4设置在剪叉臂6的两侧，用于剪叉臂6带孔的部位或者零部件的定位，该轴孔定位机构4包括定位顶针7和驱动定位顶针7定位剪叉臂6上轴孔的轴孔定位伸缩件，轴孔定位伸缩件为轴孔定位气缸8，内撑机构5设置在剪叉臂6内，内撑机构5包括滑动轴9和驱动滑动轴9向剪叉臂6内壁运动的内撑伸缩件，具体的，内撑伸缩件为内撑气缸10。在本实施例中，定位顶针7上设置有可插入剪叉臂7上轴孔以对剪叉臂7上轴孔径向定位的凸台11以及用于剪叉臂7上轴孔轴向定位的顶针轴肩12，从而用于保证对剪叉臂7上管类零件、方管上的孔等的轴孔精确定位。

在本实施例中，为了保证剪叉臂6两侧定位顶针7的同轴度，轴孔定位机构4还包括导向套管13和导向轴14，导向套管13安装在框架1上，导向轴14无缝滑接在导向套管13内，该导向轴14的一端与轴孔定位气缸8的活塞杆末端连接，另一端与定位顶针7可拆式连接，定位顶针7可以根据相对间的距离需要更换调整，从而可以适应不同管径的管类零件的定位，扩大定位机构的适用范围。

在本实施例中，导向套管13的端部设置有一限位端盖15（通过螺钉固定），导向轴14靠近定位顶针7的一端设置有导向轴轴肩16，导向轴轴肩16通过限位端盖15限位。从而通过限位端盖15的限位作用，防止了两侧气缸推气缸的现象。同时，限位端盖15可以防尘及焊接飞溅。在具体操作时，参见附图3，设置在上侧的轴孔定位气缸8的气压大于下侧的轴孔定位气缸8，使上侧的轴孔定位气缸8的推力比下侧的轴孔定位气缸8推力大于一个系数。此时，上侧的导向轴轴肩16与限位端盖15贴合，以确定管类零件等的轴向位置，下侧的导向轴轴肩16与限位端盖15留有轴向间隙，以使下侧的定位顶针7始终有推力作用在管类等零件上，从而达到零件轴向定位的要求。

在本实施例中，内撑机构5为左右堆成的T型布局结构，具体还包括安装座17、导向筒18和连杆19，内撑气缸10和导向筒18安装在安装座17上，安装座17安装在框架1上，滑动轴9滑接在导向筒18内，滑动轴9的一端与连杆19的一端铰接，另一端向导向筒18外延伸，连杆19的另一端与内撑气缸10的伸缩端铰接，从将内撑气缸10的活塞杆的垂直运动转化为滑动轴9的水平直线运动，从而滑动轴9将力传递到剪叉臂6的方管上并将其顶紧在第二定位座3上，进而夹紧定位工件，该种布局方式，内撑气缸10结构紧凑，不会占用剪叉臂6的内部空间，从而便于在该空间受限的剪叉臂6内布局。进一步的，滑动轴9与内撑气缸10的活塞杆的运动方向相垂直，且内撑气缸10的活塞杆向外伸出到极限位置时，连杆19两端铰接中心的连接线与内撑气缸10的活塞杆的轴线垂直设置。从而可以实现滑动轴9的自锁，进而能更加稳固的夹持定位工件。

在本实施例中，为了方便滑动轴9对轴孔等的定位，滑动轴9的端部可拆式螺纹连接有定位芯轴20，定位芯轴20的端部设置有导向倒角21，定位芯轴20和滑动轴9的连接处形成一限位轴肩22，通过更换不同的定位芯轴20定位不同长度、内径大小的轴孔。

在本实施例中，第二定位座3上设置有竖直方向的T型槽23，T型槽23内滑接有可与剪叉臂6靠接的T形滑块24，T形滑块24可以沿着竖直方向滑入或者滑出T型槽23，T形滑块24的一侧设置有可与剪叉臂6的侧面贴合的抵靠面。

在本实施例中，具体参见图1，框架1上还安装有将一连接板26的两端压紧到剪叉臂6两侧的油缸安装板25上的连接板夹紧机构27，连接板夹紧机构27包括压头28和驱动压头28压紧连接26板的压头驱动气缸29，进而实现剪叉臂6上所有零部件的定位夹紧，便于后续实现自动化焊接。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，包括焊接机械手（33）、机械手安装座（34）、行走导轨（35）和变位机，所述焊接机械手（33）安装在所述机械手安装座（34）上，所述机械手安装座（34）滑动安装在所述行走导轨（35）上，所述变位机安装在所述机械手安装座（34）的两侧，所述机械手安装座（34）上转动安装有剪叉臂夹具（36）。

2.根据权利要求1所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述机械手安装座（34）一侧的剪叉臂夹具（36）为剪叉臂焊接夹具，另一侧的剪叉臂夹具（36）为剪叉臂装模夹具。

3.根据权利要求1所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述变位机包括相对设置的主动座（38）和从动座（39），所述剪叉臂夹具（36）的两端分别与所述主动座（38）和从动座（39）枢接，且所述主动座（38）和从动座（39）以相对所述行走导轨（35）位置可调的方式安装。

4.根据权利要求1所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述行走导轨（35）安装在一底座（37）上，所述底座（37）上设置有齿条（42），所述机械手安装座（34）上安装有一行走马达（40），所说行走马达（40）的输出轴上安装有一与所述齿条（42）啮合的齿轮（41）。

5.根据权利要求1-3任一所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述剪叉臂夹具包括框架（1）和安装在所述框架（1）上的第一定位座（2）、第二定位座（3）、轴孔定位机构（4）和内撑机构（5），所述第一定位座（2）安装在所述剪叉臂（6）的端部，所述第二定位座（3）安装在所述剪叉臂（6）的两侧，所述轴孔定位机构（4）设置在所述剪叉臂（6）的两侧，该轴孔定位机构（4）包括定位顶针（7）和驱动所述定位顶针（7）定位所述剪叉臂（6）上轴孔的轴孔定位伸缩件，所述内撑机构设置在所述剪叉臂（6）内，所述内撑机构包括滑动轴（9）和驱动所述滑动轴（9）向所述剪叉臂（6）内壁运动的内撑伸缩件。

6.根据权利要求5所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，，所述定位顶针（7）上设置有可插入所述剪叉臂（6）上轴孔以对所述剪叉臂（6）上轴孔径向定位的凸台（11）以及用于剪叉臂（6）上轴孔轴向定位的顶针轴肩（12）。

7.根据权利要求6所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述轴孔定位机构（4）还包括导向套管（13）和导向轴（14），所述导向套管（13）安装在所述框架（1）上，所述导向轴（14）滑接在所述导向套管（13）内，该导向轴（14）的一端与所述轴孔定位伸缩件的运动末端连接，另一端与所述定位顶针（7）可拆式连接。

8.根据权利要求7所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述导向套管（13）的端部设置有一限位端盖（15），所述导向轴（14）靠近所述定位顶针（7）的一端设置有导向轴轴肩（16），所述导向轴轴肩（16）通过所述限位端盖（15）限位。

9.根据权利要求5所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述内撑机构（5）还包括安装座（17）、导向筒（18）和连杆（19），所述内撑伸缩件和导向筒（18）安装在所述安装座（17）上，所述安装座（17）安装在所述框架（1）上，所述滑动轴（9）滑接在所述导向筒（18）内，所述滑动轴（9）的一端与所述连（19）杆的一端铰接，另一端向所述导向筒（18）外延伸，所述连杆（19）的另一端与所述伸内撑伸缩件的伸缩端铰接。

10.根据权利要求9所述的剪叉臂柔性焊接工作站，其特征在于，所述内撑伸缩件为内撑气缸（10），所述轴孔定位伸缩件为轴孔定位气缸（8），所述滑动轴（9）与所述内撑气缸（10）的活塞杆的运动方向相垂直，且所述内撑气缸（10）的活塞杆向外伸出到极限位置时，所述连杆（19）两端铰接中心的连接线与所述内撑气缸（10）的活塞杆的轴线垂直设置，所述滑动轴（9）的端部可拆式连接有定位芯轴（20），所述定位芯轴（20）的端部设置有导向倒角（21），所述定位芯轴（20）和滑动轴（9）的连接处形成一限位轴肩（22）。

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