本發(fā)明涉及一種機(jī)器人焊接系統(tǒng)，特別涉及一種箱體機(jī)器人焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，越來越多工廠開始使用機(jī)器人對(duì)板材組成的大型工件進(jìn)行焊接。由于工件本身質(zhì)量大，人工組對(duì)、焊接工序非常繁瑣，也無法對(duì)工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。人工手動(dòng)也無法實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的焊接，目前普遍采用變位機(jī)配合機(jī)器人來進(jìn)行焊接工作，即由變位機(jī)上的夾具將要焊接的工件固定，通過變位機(jī)調(diào)整工件的位置，使工件達(dá)到合適的的焊接姿態(tài)，來符合機(jī)器人的焊接要求。

焊接機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定好的程序運(yùn)行，機(jī)器人夾持焊槍到達(dá)焊縫始端開始焊接，在焊接過程中變位機(jī)可以適時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)工件，使得工件上的焊縫有利于機(jī)器人的焊接作業(yè)。焊接結(jié)束，機(jī)器人復(fù)位。變位機(jī)帶動(dòng)工件適時(shí)翻轉(zhuǎn)，以適應(yīng)工件的準(zhǔn)確焊接，并減少工件焊接帶來的焊接變形。通常的箱體焊接系統(tǒng)受工件的下料/組對(duì)精度，工裝夾具制造精度影響。使機(jī)器人焊接時(shí)不能夠正確的找到焊縫位置而影響焊接質(zhì)量，效率也提高不上去。一對(duì)一的工裝也不能適用多個(gè)規(guī)格的箱體的焊接。需要制作多套工裝，浪費(fèi)資金，占用存放場地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種箱體機(jī)器人焊接系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種箱體機(jī)器人焊接系統(tǒng)，包括變位機(jī)頭架、工裝夾具、機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)、變位機(jī)尾架、變位機(jī)底座及機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其中變位機(jī)頭架和變位機(jī)尾架安裝在變位機(jī)底座上，所述變位機(jī)尾架通過變位機(jī)尾架滑臺(tái)可沿靠近或遠(yuǎn)離變位機(jī)頭架的方向移動(dòng)，所述工裝夾具的兩端分別與變位機(jī)頭架和變位機(jī)尾架連接、并且通過變位機(jī)頭架的驅(qū)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)，所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于變位機(jī)底座的一側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人焊接系統(tǒng)做X軸直線行走，所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)設(shè)置于機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)上，用于完成工件的焊接。

所述工裝夾具包括夾具底座及安裝在所述夾具底座上的橫向定位裝置、橫向頂緊裝置、縱向定位裝置及縱向頂緊裝置，其中夾具底座的兩端通過連接裝置分別與變位機(jī)頭架和變位機(jī)尾架連接，所述橫向定位裝置和橫向頂緊裝置沿橫向相對(duì)設(shè)置，所述橫向頂緊裝置可沿橫向移動(dòng)，所述縱向定位裝置和縱向頂緊裝置用于工件的縱向定位和夾緊，所述縱向頂緊裝置可沿縱向移動(dòng)。

所述縱向頂緊裝置包括沿縱向相對(duì)設(shè)置的縱向頂緊裝置I和縱向頂緊裝置II，所述縱向頂緊裝置I和縱向頂緊裝置II從工件的兩側(cè)壓緊。

所述縱向定位裝置設(shè)置于縱向頂緊裝置I或縱向頂緊裝置II上。

所述橫向頂緊裝置包括橫向滑座、橫向頂緊壓頭、橫向頂緊螺桿及鎖緊螺母，其中橫向滑座與設(shè)置于夾具底座上的橫向滑軌滑動(dòng)連接，所述橫向頂緊螺桿與橫向滑座螺紋連接、并且端部設(shè)有橫向頂緊壓頭，所述鎖緊螺母與橫向滑座螺紋連接，用于鎖緊橫向滑座。

所述縱向頂緊裝置I和縱向頂緊裝置II的結(jié)構(gòu)相同，均包括縱向滑座、縱向鎖緊螺栓、縱向壓頭、縱向壓板及縱向壓緊螺栓，其中縱向滑座與設(shè)置于夾具底座上的縱向滑軌滑動(dòng)連接，所述縱向壓板通過縱向壓緊螺栓與縱向滑座連接，所述縱向壓板的一端下方設(shè)有縱向壓頭，所述縱向鎖緊螺栓與縱向滑座螺紋連接，用于鎖緊縱向滑座。

所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)包括滑軌、滑座、驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)齒輪及驅(qū)動(dòng)齒條，其中滑座與滑軌滑動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)齒條設(shè)置于滑軌的內(nèi)側(cè)、并且與滑軌平行，所述驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)設(shè)置于滑座上、并且輸出軸與驅(qū)動(dòng)齒輪連接，所述驅(qū)動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)齒條嚙合，所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)安裝在滑座上。

所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)包括焊接電源、機(jī)器人、焊槍及激光尋位跟蹤裝置，其中機(jī)器人安裝在所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)上，所述焊槍安裝在所述機(jī)器人的執(zhí)行端、并且與焊接電源連接。

所述激光尋位跟蹤裝置包括激光器和監(jiān)控鏡頭，所述激光器用于糾正工件各個(gè)尺寸的偏差以及在焊接過程中出現(xiàn)的實(shí)時(shí)焊接變形，所述監(jiān)控鏡頭的作用是可以通過顯示器實(shí)時(shí)的監(jiān)控焊縫質(zhì)量。

所述機(jī)器人的下端設(shè)有用于清洗焊槍的清槍器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1.本發(fā)明采用激光激光尋位跟蹤裝置，裝在機(jī)器人焊槍上的專用激光跟蹤能對(duì)工件的焊縫進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤焊接，由伺服驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)可以做X軸直線運(yùn)動(dòng)，以及變位機(jī)和工件的旋轉(zhuǎn)，配合機(jī)器人焊槍來實(shí)現(xiàn)各種角度的焊接。

2.本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)為機(jī)器人正裝滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，可以在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做X軸直線運(yùn)動(dòng)，配合機(jī)器人焊接系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)全工件的覆蓋，實(shí)現(xiàn)最大化的焊接可達(dá)性。

3.本發(fā)明的變位機(jī)為伺服電機(jī)控制的單軸翻轉(zhuǎn)變位機(jī)，尾端可滑動(dòng)，與工裝夾具結(jié)合起來兼容不同規(guī)格范圍的工件，通過變位機(jī)以及與變位機(jī)連接的工裝夾具帶動(dòng)工件的的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接需要的各種角度。

4.本發(fā)明的工裝具有通用性，能夠通過調(diào)節(jié)定位元件，在一定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)適應(yīng)多種工件的定位夾緊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1的左視圖；

圖4為本發(fā)明的軸測圖；

圖5為本發(fā)明中機(jī)器人焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的俯視圖；

圖7為圖5的左視圖；

圖8為本發(fā)明中機(jī)器人組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明中變位機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明中工裝夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為圖10的俯視圖；

圖12為圖10的左視圖；

圖13為本發(fā)明中工裝夾具的軸側(cè)圖；

圖14為本發(fā)明中連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明中橫向頂緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為本發(fā)明中縱向頂緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為變位機(jī)頭架，2為工裝夾具，201為夾具底座，202為連接裝置，2021為一級(jí)工裝，2022為二級(jí)工裝，2023為定位銷，2024為鉸鏈螺栓，203為橫向定位裝置，204為橫向頂緊裝置，2041為橫向滑座，2042為橫向頂緊壓頭，2043為橫向頂緊螺桿，2044為鎖緊螺母，205為縱向定位裝置，206為縱向頂緊裝置I，2061為縱向滑座，2062為縱向鎖緊螺栓，2063為縱向壓頭，2064為縱向壓板，2065為縱向壓緊螺栓，207為縱向頂緊裝置II，3為工件，4為機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，401為滑軌，402為滑座，403為驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，404為驅(qū)動(dòng)齒輪，405為驅(qū)動(dòng)齒條，5為機(jī)器人焊接系統(tǒng)，501為焊接電源，502為機(jī)器人，503為清槍器，504為拖鏈，505焊槍，506為激光尋位跟蹤裝置，5061為激光器，5062為監(jiān)控鏡頭，6為變位機(jī)尾架，7為護(hù)欄，9為變位機(jī)底座，10為變位機(jī)尾架滑臺(tái)，11為變位機(jī)法蘭盤。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1-4、圖9所示，本發(fā)明提供的一種箱體機(jī)器人焊接系統(tǒng)，包括變位機(jī)頭架1、工裝夾具2、機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)4、變位機(jī)尾架6、變位機(jī)底座9及機(jī)器人焊接系統(tǒng)5，其中變位機(jī)頭架1和變位機(jī)尾架6安裝在變位機(jī)底座9上，所述變位機(jī)尾架6與變位機(jī)底座9之間設(shè)有可滑動(dòng)的變位機(jī)尾架滑臺(tái)10，通過變位機(jī)尾架滑臺(tái)10可沿靠近或遠(yuǎn)離變位機(jī)頭架1的方向移動(dòng)，如圖9所示。所述工裝夾具2的兩端分別與變位機(jī)頭架1和變位機(jī)尾架6連接、并且通過變位機(jī)頭架1的驅(qū)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)，所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)4設(shè)置于變位機(jī)底座9的一側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人焊接系統(tǒng)5做X軸直線行走。所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)5設(shè)置于機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)上、并且通過機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)沿X軸作直線運(yùn)動(dòng)。

如圖5-7所示，所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)4包括滑軌401、滑座402、驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)403、驅(qū)動(dòng)齒輪404及驅(qū)動(dòng)齒條405，其中滑座402與滑軌401滑動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)齒條405設(shè)置于滑軌401的內(nèi)側(cè)、并且與滑軌401平行，所述驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)403設(shè)置于滑座402上、并且輸出軸與驅(qū)動(dòng)齒輪404連接，所述驅(qū)動(dòng)齒輪404與驅(qū)動(dòng)齒條405嚙合，所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)5安裝在滑座402上。

所述機(jī)器人焊接系統(tǒng)5包括焊接電源501、機(jī)器人502、焊槍505及激光尋位跟蹤裝置506，其中機(jī)器人502安裝在所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)4的滑座402上，所述焊槍505安裝在所述機(jī)器人502的執(zhí)行端、并且與焊接電源501連接。所述機(jī)器人502的下端設(shè)有用于清洗焊槍505的清槍器503。

所述機(jī)器人滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)4為機(jī)器人正裝滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，可以在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做X軸直線運(yùn)動(dòng)，配合機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全工件的覆蓋，實(shí)現(xiàn)最大化的焊接可達(dá)性。通過機(jī)器人正裝滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)，配合變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件的不同的角度/位置，實(shí)現(xiàn)合適的焊接位置。

如圖8所示，所述激光尋位跟蹤裝置506包括激光器5061和監(jiān)控鏡頭5062，所述激光器5061用于糾正工件各個(gè)尺寸的偏差以及在焊接過程中出現(xiàn)的實(shí)時(shí)焊接變形，監(jiān)控鏡頭5062的作用是可以通過顯示器實(shí)時(shí)的監(jiān)控焊縫質(zhì)量。

如圖10-13所示，所述工裝夾具2包括夾具底座201及安裝在所述夾具底座201上的橫向定位裝置203、橫向頂緊裝置204、縱向定位裝置205及縱向頂緊裝置，其中夾具底座201的兩端分別與變位機(jī)頭架1和變位機(jī)尾架6連接，所述橫向定位裝置203和橫向頂緊裝置204沿橫向相對(duì)設(shè)置，所述橫向頂緊裝置204可沿橫向移動(dòng)，用于工件3的橫向定位和夾緊。所述縱向定位裝置205和縱向頂緊裝置用于工件3的縱向定位和夾緊，所述縱向頂緊裝置可沿縱向移動(dòng)。

所述縱向頂緊裝置包括沿縱向相對(duì)設(shè)置的縱向頂緊裝置I 206和縱向頂緊裝置II 207，所述縱向頂緊裝置I 206和縱向頂緊裝置II 207從工件3的兩側(cè)夾緊。

所述縱向定位裝置205設(shè)置于縱向頂緊裝置I 206或縱向頂緊裝置II 207上。本實(shí)施例中，所述縱向定位裝置205為L型定位板。所述縱向頂緊裝置I 206和縱向頂緊裝置II 207均為兩組，且對(duì)稱設(shè)置于工件3的兩側(cè)。

如圖15所示，所述橫向頂緊裝置204包括橫向滑座2041、橫向頂緊壓頭2042、橫向頂緊螺桿2043及鎖緊螺母2044，其中橫向滑座2041與設(shè)置于夾具底座201上的橫向滑軌滑動(dòng)連接，所述橫向頂緊螺桿2043與橫向滑座2041螺紋連接、并且端部設(shè)有橫向頂緊壓頭2042，所述鎖緊螺母2044與橫向滑座2041螺紋連接，用于鎖緊橫向滑座2041。

如圖16所示，所述縱向頂緊裝置I 206和縱向頂緊裝置II 207的結(jié)構(gòu)相同，均包括縱向滑座2061、縱向鎖緊螺栓2062、縱向壓頭2063、縱向壓板2064及縱向壓緊螺栓2065，其中縱向滑座2061與設(shè)置于夾具底座201上的縱向滑軌滑動(dòng)連接，所述縱向壓板2064通過縱向壓緊螺栓2065與縱向滑座2061連接，所述縱向壓板2064的一端下方設(shè)有縱向壓頭2063，所述縱向鎖緊螺栓2062與縱向滑座2061螺紋連接，用于鎖緊縱向滑座2061。所述縱向定位裝置205設(shè)置于縱向滑座2061上。

所述夾具底座201的兩端分別通過連接裝置202與變位機(jī)頭架1和變位機(jī)尾架6連接。

如圖14所示，所述連接裝置202包括一級(jí)工裝2021、二級(jí)工裝2022、定位銷2023及鉸鏈螺栓2024，其中一級(jí)工裝2021與變位機(jī)法蘭盤11連接，所述二級(jí)工裝2022與夾具底座201的端部連接，所述一級(jí)工裝2021和二級(jí)工裝2022搭接，并且通過多個(gè)定位銷2023定位及通過鉸鏈螺栓2024固定連接。

所述一級(jí)工裝2021與二級(jí)工裝2022能夠?qū)崿F(xiàn)快速連接，但在裝卸工件時(shí)二級(jí)工裝2022不用拆下來，直接將工件裝在工裝夾具上，一級(jí)工裝2021與二級(jí)工裝2022的分離及拆裝是在更換產(chǎn)品時(shí)使用的(產(chǎn)品更換同時(shí)需要更換工裝，這樣就能提高互換性，使用更多的工件焊接)，正常的裝卸工件不用分離。

本發(fā)明采用激光激光尋位+跟蹤裝置，裝在機(jī)器人焊槍上的專用激光跟蹤能對(duì)工件的焊縫進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤焊接，由伺服驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)行走機(jī)構(gòu)可以做X軸直線運(yùn)動(dòng)，以及由伺服驅(qū)動(dòng)的變位機(jī)帶動(dòng)與變位機(jī)連接的工裝夾具和工件的旋轉(zhuǎn)，配合機(jī)器人焊槍來實(shí)現(xiàn)各種角度的焊接。

本發(fā)明的變位機(jī)為伺服電機(jī)控制的單軸翻轉(zhuǎn)變位機(jī)，頭端固定，尾端滑動(dòng)，與工裝夾具結(jié)合起來兼容不同規(guī)格范圍的工件。變位機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為伺服電機(jī)加高精密減速機(jī)，變位機(jī)上通過工裝夾具裝有工件，通過變位機(jī)帶動(dòng)工件的的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接需要的各種角度。

本發(fā)明的焊接2安裝在變位機(jī)的頭箱和變位機(jī)尾箱法蘭盤上，通過定位元件和壓緊元件將工件定位并固定在工裝夾具上，這樣變位機(jī)就能帶動(dòng)工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，來配合機(jī)器人焊接。該焊接工裝夾具具有通用性，能夠通過調(diào)節(jié)定位元件，在一定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)適應(yīng)多種工件的定位夾緊。

本發(fā)明采用電氣集成控制系統(tǒng)：

1)控制系統(tǒng)由機(jī)器人系統(tǒng)、變位機(jī)系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)功能組成，幾者之間通過通信接口進(jìn)行通信及相關(guān)動(dòng)作的鏈接，共同完成對(duì)工件的焊接工作。

2)控制系統(tǒng)通過單元操作臺(tái)來啟動(dòng)，當(dāng)焊接完成需要清理焊槍時(shí)，機(jī)器人可自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到清槍器位置自動(dòng)清理焊槍，機(jī)器人通過總線與焊機(jī)連接，可控制焊機(jī)的啟停，焊接參數(shù)的調(diào)用通過程序號(hào)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)備全程由機(jī)器人來控制，焊接工藝和流程需要通過示教者來編譯規(guī)劃。

4)控制系統(tǒng)設(shè)有傳感器，具備自動(dòng)檢測故障并報(bào)告故障代碼的能力。

5)整個(gè)焊接系統(tǒng)預(yù)留TCP/IP通訊接口，可以與上位系統(tǒng)進(jìn)行集成，在焊接系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的工位一體機(jī)上直接顯示，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明的激光尋位+激光跟蹤裝置用于糾正工件各個(gè)尺寸的偏差以及在焊接過程中出現(xiàn)的實(shí)時(shí)焊接變形。機(jī)器人激光尋位的過程是靠激光條束射出，掃射工件特征點(diǎn)，記錄并計(jì)算該點(diǎn)位置，理論上講激光條束的有效長度就是特征點(diǎn)允許的偏差范圍。這樣的話相關(guān)工裝夾具的重復(fù)定位精度就不需要做的十分精密，因?yàn)榧す鈱の缓透櫽幸欢ǖ募m偏能力。

本發(fā)明的操作使用流程是：

操作工將工件至變位機(jī)上的工裝上，將工裝與工件連接固定好，操作人員按下操作盒上的啟動(dòng)按鈕，焊接機(jī)器人按照預(yù)先設(shè)定好的程序運(yùn)行，機(jī)器人夾持焊槍到達(dá)焊縫始端開始自動(dòng)尋位焊接焊接，焊接工件結(jié)束，機(jī)器人復(fù)位，操作人員裝卸下工件，并將新工件裝到變位機(jī)上。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)、擴(kuò)展等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。