一种焊机与机器人相匹配的自动焊接系统的制作方法

本发明涉及自行车装配领域，具体涉及一种焊机与机器人相匹配的自动焊接系统。

背景技术：

目前自行车车架的款式日新月异，自行车车架的生产具有个性化、批量小的特点。因此就需要在车架焊接加工前使用不同的专用工装。如果频繁地制作新的工装以满足需求，会使得制作成本变大。实现高效的自动化作业和满足自行车焊接的工艺要求是目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现高效的自动化作业同时可以满足自行车焊接工艺的焊机与机器人相匹配的自动焊接系统。

为了解决上述技术问题，本发明包括机械手机器人、双轴倾翻回转变位机、机器人控制柜、示教盒、CMT焊机和焊接夹具，所述机械手机器人为垂直多关节六轴机械手臂，所述机械手机器人包括S轴回旋部件、L轴下臂部件、U轴上臂部件、R轴手腕回旋部件、B轴手腕摆动部件和T轴手腕回转部件，S轴回旋部件的动作范围为-170°到170°，L轴下臂部件的动作范围为-90°到155°，U轴上臂部件的动作范围为-175°到240°，R轴手腕回旋部件的动作范围为-180°到180°，B轴手腕摆动部件的动作范围为0°到135°，T轴手腕回转部件的动作范围为-360°到360°，S轴回旋部件的最大动作速度为3.84rad/s，220°/s，L轴下臂部件的最大动作速度为3.49rad/s，200°/s，U轴上臂部件的最大动作速度为3.84rad/s，220°/s，R轴手腕回旋部件的最大动作速度为7.16rad/s，410°/s，B轴手腕摆动部件的最大动作速度为7.16rad/s，410°/s，T轴手腕回转部件的最大动作速度为10.3rad/s，610°/s，R轴手腕回旋部件的允许力矩为22N·m，B轴手腕摆动部件的允许力矩为22N·m，T轴手腕回转部件的允许力矩为9.8N·m，R轴手腕回旋部件的允许惯性力矩为0.65kg·m ²，B轴手腕摆动部件的允许惯性力矩为0.65kg·m ²，T轴手腕回转部件的允许惯性力矩为0.17kg·m ²，CMT焊机包括CMT焊枪、CMT主机和冷却水箱，所述CMT主机在10min/40℃ 40% d.c.的条件下的焊接电流为270A，所述CMT主机在10min/40℃ 60% d.c.的条件下的焊接电流为210A，所述CMT主机在10min/40℃ 100% d.c.的条件下的焊接电流为170A，所述CMT主机在10min/25℃ 100% d.c.的条件下的焊接电流为210A，CMT主机的工作电压的范围为14.2V到27.5V，CMT主机的MIG 焊接电流范围为3A到270A，CMT焊枪的送丝直径的范围为0.8mm到1.6mm，CMT焊枪的焊接电流为360A，冷却水箱的最大流量为3.5l/min。因为自行车车架的结构弯折边较多，同时焊接处大多处于各个部位的结合部位，机械手机器人的技术参数可以满足对于自行车车架焊接处的精度要求，同时焊接工艺要求MIG 焊接焊缝平整、具有鱼鳞片状形态、焊缝宽度大小控制在 8-11mm ，焊缝余高控制在 1.4 mm 以内，接头位置焊缝余高控制在 1.8 mm以内，焊缝焊接速度达到在 25cm -50 cm/min 范围，CMT焊机的技术参数可以满足以上的焊接工艺要求，在机械手机器人的上下两侧各设有一个焊接夹具，这样操作人员可以给一个工位的焊接夹具拆装自行车车架时，CMT焊机给另一个工位的焊接夹具上的自行车车架进行焊接，生产过程更加高效和自动化，通过双轴倾翻回转变位机可以方便控制机械手机器人在两个工位的焊接夹具上进行操作。

作为本发明的进一步改进，所述示教盒包括LCD显示屏、操作按钮、开关、CF卡插槽和USB插口。

作为本发明的进一步改进，所述机械手机器人的工作半径为1440mm。

作为本发明的进一步改进，所述双轴倾翻回转变位机包括变位机座体，在变位机座体上垂直设有第一支板和第二支板，在第一支板和第二支板之间第一转轴，在第一转轴上设有翻转座，在第一支板上设有作用第一转轴转动的第一驱动电机，在翻转座上设有第二转轴和作用第二转轴转动的第二驱动电机，第二转轴上设有回转座，机械手机器人设在回转座上。

作为本发明的进一步改进，所述冷却水箱包括离心泵，离心泵的最大泵压为4.2ba，冷却水箱在Q=1L/min +25℃条件下的制冷量为1360W，冷却水箱在Q=1L/min +40℃条件下的制冷量为870W，冷却水箱内设有的冷却剂容积为5.5L。

作为本发明的进一步改进，所述焊接夹具包括夹具板、驱动所述夹具板旋转的第三驱动电机和驱动所述第三驱动电机旋转的第四驱动电机。

作为本发明的进一步改进，所述CMT焊机所用的焊接气体为氩气，纯度在99.95%以上。

综上所述，本发明的优点是能够实现高效的自动化作业同时可以满足自行车焊接工艺。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的双轴倾翻回转变位机的示意图。

图3为本发明的机械手机器人的示意图。

图4为本发明的焊接夹具的示意图。

具体实施方式

由图1至图4所示，本发明包括机械手机器人1、双轴倾翻回转变位机2、机器人控制柜3、示教盒、CMT焊机、焊接电源装置4和焊接夹具，所述双轴倾翻回转变位机2包括变位机座体5，在变位机座体5上垂直设有第一支板6和第二支板7，在第一支板6和第二支板7之间第一转轴8，在第一转轴8上设有翻转座9，在第一支板6上设有作用第一转轴8转动的第一驱动电机10，在翻转座9上设有第二转轴和作用第二转轴转动的第二驱动电机12，第二转轴上设有回转座13，机械手机器人1设在回转座13上，在机械手机器人1的上下两侧各设有一个焊接夹具，所述机械手机器人1为垂直多关节六轴机械手臂，在机械手机器人1的左侧设有焊接电源装置4和机器人控制柜3，示教盒设在机器人控制柜3上，所述示教盒包括LCD显示屏、操作按钮、开关、CF卡插槽和USB插口，CMT焊机设在机械手机器人1上，所述CMT焊机包括CMT焊枪14、CMT主机和冷却水箱，所述CMT主机在10min/40℃ 40% d.c.的条件下的焊接电流为270A，所述CMT主机在10min/40℃ 60% d.c.的条件下的焊接电流为210A，所述CMT主机在10min/40℃ 100% d.c.的条件下的焊接电流为170A，所述CMT主机在10min/25℃ 100% d.c.的条件下的焊接电流为210A，CMT主机的工作电压的范围为14.2V到27.5V，CMT主机的MIG 焊接电流范围为3A到270A，CMT焊枪的送丝直径的范围为0.8mm到1.6mm，CMT焊枪的焊接电流为360A，冷却水箱的最大流量为3.5l/min，所述冷却水箱包括离心泵，离心泵的最大泵压为4.2ba，冷却水箱在Q=1L/min +25℃条件下的制冷量为1360W，冷却水箱在Q=1L/min +40℃条件下的制冷量为870W，冷却水箱内设有的冷却剂容积为5.5L，所述焊接夹具包括夹具板15、驱动所述夹具板15旋转的第三驱动电机16和驱动所述第三驱动电机16旋转的第四驱动电机17，所述机械手机器人1包括S轴回旋部件18、L轴下臂部件19、U轴上臂部件20、R轴手腕回旋部件21、B轴手腕摆动部件22和T轴手腕回转部件23，S轴回旋部件18的动作范围为-170°到170°，L轴下臂部件19的动作范围为-90°到155°，U轴上臂部件20的动作范围为-175°到240°，R轴手腕回旋部件21的动作范围为-180°到180°，B轴手腕摆动部件22的动作范围为0°到135°，T轴手腕回转部件23的动作范围为-360°到360°，S轴回旋部件18的最大动作速度为3.84rad/s，220°/s，L轴下臂部件19的最大动作速度为3.49rad/s，200°/s，U轴上臂部件20的最大动作速度为3.84rad/s，220°/s，R轴手腕回旋部件21的最大动作速度为7.16rad/s，410°/s，B轴手腕摆动部件22的最大动作速度为7.16rad/s，410°/s，T轴手腕回转部件23的最大动作速度为10.3rad/s，610°/s，R轴手腕回旋部件21的允许力矩为22N·m，B轴手腕摆动部件22的允许力矩为22N·m，T轴手腕回转部件23的允许力矩为9.8N·m，R轴手腕回旋部件21的允许惯性力矩为0.65kg·m ²，B轴手腕摆动部件22的允许惯性力矩为0.65kg·m ²，T轴手腕回转部件23的允许惯性力矩为0.17kg·m ²。所述CMT焊机所用的焊接气体为氩气，纯度在99.95%以上。所述机械手机器人的工作半径为1440mm。

因为在机械手机器人1的上下两侧各设有一个焊接夹具，这样操作人员可以给一个工位的焊接夹具拆装自行车车架时，CMT焊机给另一个工位的焊接夹具上的自行车车架进行焊接，生产过程更加高效和自动化，通过双轴倾翻回转变位机2上的第一驱动电机10和第二驱动电机12来控制翻转座9和回转座13的状态从而可以方便控制机械手机器人1在两个工位的焊接夹具上进行操作，同时第三驱动电机16和第四驱动电机17可以改变夹具板15的位置，从而方便机械手机器人1对夹具板15上的自行车车架的不同位置进行焊接。因为自行车车架的结构弯折边较多，同时焊接处大多处于各个部位的结合部位，机械手机器人的技术参数可以满足对于自行车车架焊接处的精度要求，同时焊接工艺要求MIG 焊接焊缝平整、具有鱼鳞片状形态、焊缝宽度大小控制在 8-11mm ，焊缝余高控制在 1.4 mm 以内，接头位置焊缝余高控制在 1.8 mm以内，焊缝焊接速度达到在 25cm -50 cm/min 范围，CMT焊机的技术参数可以满足以上的焊接工艺要求。