一种机器人焊接工作站的制作方法

本实用新型涉及一种焊接工作站，尤其涉及一种机器人焊接工作站。

背景技术：

钣金焊接是汽车制造的四大工艺之一，在汽车制造中具有着特殊的地位，其中氩弧焊在焊接工艺中具有显著的优点，例如：氩弧焊的电弧稳定，热量集中，弧柱温度高，热影响区域窄，而且氩气保护可隔绝空气中的氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生不良影响，减少合金元素比例的变化，以得到致密、无飞溅、高质量的焊接效果；焊接工作站焊接采用钨棒作为电极加上氩气进行保护的焊接方法，焊接时氩气从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的氧化，从而获得优质的焊缝，焊接过程中不添加焊丝。

传统的氩弧焊焊接工作站由氩弧焊技术员、焊接夹具、焊接系统组成，由于焊接技工在焊接过程中，人为焊接的因素、焊接系统的因素、焊接夹具的因素三者之间完全独立存在，导致产品在焊接过程中产品质量、生产效率、操作安全的控制存在较大的困难，给企业生产带来了诸多不可控的因素，传统的人工焊接，已远远无法支撑当今技术的发展，人工成本的提高，市场的激烈竞争，企业对生产的效率要求不断地提升。工业机器人技术应用于焊接领域中，焊接自动化程度发生了质的飞跃，焊接质量及效率得到了显著的提高。随着市场经济的快速发展，企业的产品从单一品种大批量生产边为多品种小批量，要求生产线具有更大的柔性；所以焊接机器人在生产中的应用越来越广泛，机器人焊接已经成为焊接自动化的发展趋势。

汽车制造过程中，对于侧踏板装饰条不锈钢零件的焊接，现有操作方式为首先将卡板通过工装夹具装配在钣金零件中，然后焊接人员将以上多个卡板采用氩弧焊点焊方式焊接在零件钣金零件中，每个卡板焊接四个焊点，焊接过程不添加焊丝。现有操作方式焊接系统有以下缺陷：焊接设备通过人为调整参数，肉眼识别参数，焊接过程中实际的焊接参数无法进行读取；焊接辅助气体通过流量计控制辅助气体的流量，当气罐中气体气压不足、仪表故障时无法有效的识别，导致焊接过程中因辅助气体不足产生焊接缺陷；焊接过程完全依靠焊接人员的技术确保质量，存在很大的风险；在装配过程中，卡板装配到钣金零件过程中，装配零件较多，对装配、拆卸效率不高；另外装配尺寸是否符合质量要求也无法得到确认。

因此，设计一种装配简单、装配结果可检测，焊接效率高、过程可监测、稳定性高的焊接工作站是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种机器人焊接工作站，解决当前手工焊接工作站装配效率低、装配结果不可检测和焊接质量不稳定、焊接过程不可监测、焊接效率低、操作难度大的问题。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种机器人焊接工作站，包括焊接部和安装部，所述焊接部包括焊接控制部和安装有焊枪的机器人本体，所述安装部包括两组结构相同平行放置的夹具安装组，所述机器人本体放置在两组夹具安装组间，所述夹具安装组包括夹具基座和夹具组，所述夹具组通过基准面安装在夹具基座上，所述夹具组包括主定位压料机构、副定位压料机构、卡板装夹机构、顶出机构和升降检测机构。

进一步的，所述焊接控制部包括机器人控制柜和氩弧焊机，所述机器人控制柜和氩弧焊机安装在控制柜基座上。

进一步的，所述卡板装夹机构和升降检测机构的数目与需要焊接的卡板数目相同，且安装在需要焊接卡板的位置，所述卡板装夹机构安装在升降检测机构上方。

进一步的，所述基准面上设有按钮盒，所述按钮盒中安装有控制按钮。

进一步的，所述夹具基座包括框架，所述框架上安装有水平台面、侧门板和配电柜，所述框架通过垫铁放置在地面上。

进一步的，所述主定位压料机构和副定位压料机构结构相同，均包括压料机构和定位机构，所述压料机构和定位机构通过支撑底座固定在基准面上，所述压料机构包括压料气缸、连杆机构和压料块，所述压料气缸通过安装板与连杆机构连接，所述压料块安装在连杆机构端部；所述定位机构包括翻边定位块、型面定位块、缺口定位块和定位气缸，所述翻边定位块数目为两块分别安装在型面定位块两端，所述缺口定位块安装在型面定位块侧面，所述缺口定位块与定位气缸固定连接，所述定位气缸可带动缺口定位块前后移动，所述定位气缸上设有梅花手柄；所述压料气缸带动连杆机构和压料块将钣金零件压在型面定位块上固定，所述定位气缸带动缺口定位块插入钣金零件的缺口完成定位。

进一步的，所述卡板装夹机构包括装夹气缸、安装块、第一夹钩块、第二夹钩块、联动块和拉动杆，所述装夹气缸通过连接块固定在安装块一端，所述第一夹钩块通过轴承固定在安装块另一端；所述联动块固定在装夹气缸移动端，所述联动块与拉动杆的一端轴承连接，所述拉动杆另一端与第一夹钩块轴承连接，所述第二夹钩块与联动块轴承连接；所述第一夹钩块远离拉动杆的一端设有夹钩，所述第二夹钩块远离联动块的一端设有夹钩；所述安装块上设有防呆销和定位销，所述轴承在端部通过开口销固定。

进一步的，所述升降检测机构包括升降气缸、限位块、检测块和位置传感器，所述升降气缸通过升降支撑块固定在基准面上，所述限位块固定在升降气缸上，所述检测块上设有凸块，所述检测块固定在升降气缸移动端，所述位置传感器通过安装座固定在基准面上，所述升降气缸带动检测块移动时检测块的凸块经过位置传感器的凹槽，所述升降气缸上设有警示灯和导轨滑块。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的机器人焊接工作站，具有以下优点：1、半自动化与人工结合的装配，提高了装配效率，降低操作人员的劳动强度；2、装配过程可视化的装配结果检测，保证了装配的可靠性； 3、将焊机和机器人结合控制焊接过程，实际监测焊接过程的各项参数，提高产品焊接质量和稳定性，保证其一致性；4、机器人焊接提高生产效率，降低操作人员的劳动强度，降低对工人操作技术难度的要求。

附图说明

图1中a为本实用新型实施例中完成焊接的第一卡板结构示意图；

图1中b为本实用新型实施例中第二卡板结构示意图；

图1中c为本实用新型实施例中完成第一卡板和第二卡板焊接的钣金零件结构示意图；

图2为本实用新型实施例中机器人焊接工作站结构示意图；

图3为本实用新型实施例中夹具组结构示意图；

图4为本实用新型实施例中夹具组基座结构示意图；

图5为本实用新型实施例中主定位压料机构结构示意图；

图6a为本实用新型实施例中卡板装夹机构侧视图；

图6b为本实用新型实施例中卡板装夹机构结构示意图；

图7为本实用新型实施例中升降检测机构结构示意图。

图中：

1钣金零件 2第一卡板 3第二卡板

101机器人控制柜 102氩弧焊机 103控制柜基座

104夹具基座 105夹具组 108机器人本体

109焊枪 201基准面 202按钮盒

203主定位压料机构 204副定位压料机构 205卡板装夹机构

206顶出机构 207升降检测机构 301侧门板

302垫铁 303框架 304水平台面

305配电柜 401支撑底座 402翻边定位块

403压料气缸 404压料块 405安装板

406连杆机构 407型面定位块 408缺口定位块

409梅花手柄 410定位气缸 501装夹气缸

502开口销 503连接块 504安装块

505防呆销 506定位销 507第一夹钩块

508联动块 509第二夹钩块 510拉动杆

601升降支撑块 602警示灯 603限位块

604升降气缸 605检测块 606位置传感器

607导轨滑块 608安装座

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型实施例中需要焊接的零件为SUV车型侧踏板装饰条不锈钢零件，如图1所示，需要将6个第一卡板和2个第二卡板焊接到钣金零件1的固定位置。

请参见图2，本实用新型实施例中提供的机器人焊接工作站，包括焊接部和安装部，所述焊接部包括焊接控制部和安装有焊枪109的机器人本体108，所述安装部包括两组结构相同平行放置的夹具安装组，所述机器人本体108放置在两组夹具安装组间，所述夹具安装组包括夹具基座104和夹具组105，所述夹具组105通过基准面201安装在夹具基座104上，所述夹具组105包括主定位压料机构203、副定位压料机构204、卡板装夹机构205、顶出机构206和升降检测机构207。所述焊接控制部包括机器人控制柜101和氩弧焊机102，所述机器人控制柜101和氩弧焊机102安装在控制柜基座103上。

请同时参见图3，所述基准面201上设有按钮盒202，所述按钮盒202中安装有控制按钮。所述卡板装夹机构205和升降检测机构207的数目与需要焊接的卡板数目相同，且安装在需要焊接卡板的位置，所述卡板装夹机构205安装在升降检测机构207上方。

请同时参见图4，所述夹具基座104包括框架303，所述框架303上安装有水平台面304、侧门板301和配电柜305；侧门板301安装在框架303的外侧，使内部配电柜305与外界隔离，具有安全防护，快速打开检修的功能；所述框架303通过垫铁302放置在地面上，根据安装现场地面，可对垫铁302进行高度调节，确保水平台面304处于水平状态。

请同时参见图5，所述主定位压料机构203和副定位压料机构204结构相同，包括压料机构和定位机构，所述压料机构和定位机构通过支撑底座401固定在基准面201上。所述压料机构包括压料气缸403、连杆机构406和压料块404，所述压料气缸403通过安装板405与连杆机构406连接，所述压料块404安装在连杆机构 406端部，压料块404材质为铝合金，与钣金零件1接触的型面与钣金零件面一致，使在压料过程中压块404型面与钣金零件面能够更好的贴合，增强定位功能。所述定位机构包括翻边定位块402、型面定位块407、缺口定位块408和定位气缸 410，所述翻边定位块402数目为两块分别安装在型面定位块407两端，翻边定位块402安装后的型面底面高度等于或低于型面定位块407的底面，主要对钣金零件的侧面进行定位作用，由于卡板与钣金零件的装配间隙只有0.10mm，若无此部件只通过型面定位块407定位，卡板在装配后钣金零件易发生变形，而机器人每次焊接的位置保持不变，钣金形状、位置发生变化会导致焊接后出现焊破、焊穿、虚焊等缺陷；所述缺口定位块408安装在型面定位块407侧面，根据钣金零件1的缺口进行定位，采用Cr12MoV材质通过线切割、淬火加工而成，硬度达到50HRC以上，具有较高的强度、耐磨性；所述缺口定位块408与定位气缸410固定连接，所述定位气缸410可带动缺口定位块408前后移动，所述定位气缸410上设有梅花手柄 409；所述压料气缸403带动连杆机构406和压料块404将钣金零件1压在型面定位块407上固定，所述定位气缸410带动缺口定位块408插入钣金零件1的缺口完成定位。

请同时参见图6，所述卡板装夹机构205包括装夹气缸501、安装块504、第一夹钩块507、第二夹钩块509、联动块508和拉动杆510，所述装夹气缸501通过连接块503固定在安装块504一端，所述安装块504上设有防呆销505和定位销 506，所述第一夹钩块507一端设有夹钩，所述联动块508与装夹气缸501移动端固定连接；所述拉动杆510一端与联动块508轴承连接另一端与第一夹钩块507未设有夹钩的一端轴承连接，所述第一夹钩块507中部与安装块504远离装夹气缸 501的一端轴承连接，所述第二夹钩块509与联动块508轴承连接；所述轴承连接在轴承端部通过开口销502固定，卡板装夹机构205通过装夹气缸501的伸缩动作，带动联动块508，联动块508通过连杆机构，实现第一夹钩块507和第二夹钩块509的夹紧和打开动作。

请同时参见图7，所述升降检测机构207包括升降气缸604、限位块603、检测块605和位置传感器606，所述升降气缸604通过升降支撑块601固定在基准面 201上，所述限位块603固定在升降气缸604上，所述检测块605上设有凸块，所述检测块605固定在升降气缸604移动端，所述位置传感器606通过安装座608固定在基准面201上，所述升降气缸604带动检测块605移动时检测块605的凸块经过位置传感器606的凹槽，所述升降气缸604上设有警示灯602和导轨滑块607。

本实用新型实施例中提供的机器人焊接工作站的操作过程如下：

S1：定位压料，将钣金零件1卡入翻边定位块402和型面定位块407中，先操作主定位压料机构203，调节梅花手柄409将缺口定位块408推入钣金零件1的缺口，按下压料按钮，压料气缸403动作压料块404将钣金零件1压紧在型面定位块407中，再操作副定位压料机构204，操作过程与主定位压料机构203操作过程相同，完成定位压料；

S2：卡板装夹，手动移动拉动杆510使第一夹钩块507和第二夹钩块509处于缩回状态，根据卡板的缺口和螺母孔位，通过防呆销505、定位销506定位将卡板放置在安装块504上，然后再移动拉动杆510使第一夹钩块507和第二夹钩块 509处于伸出状态，按下夹紧按钮，装夹气缸501伸出，第一夹钩块507和第二夹钩块509将卡板夹紧，卡板安装完成；

S3：升降检测，按下升降按钮，升降气缸604下降，带动检测块605下移，位置传感器606给出信号，位置符合要求完成检测，位置不符合要求警示灯602点亮，升降气缸604上升，需要重新进行步骤S2，完成后再进行升降检测直至位置符合要求；

S4：重复步骤S2和S3完成所有卡板的安装；

S5：焊接，按下焊接按钮，在机器人本体108对已经安装好的卡板和钣金零件1进行焊接；在机器人本体108焊接的同时，重复操作步骤S1-S4对另一组夹具安装组进行钣金零件1和卡板的安装；当一组夹具完成焊接时，另一组夹具安装组安装完成，在机器人本体108对另一组夹具安装组进行焊接；

S6：对完成焊接的一组夹具安装组下料，按下打开按钮，装夹气缸501缩回，第一夹钩块507和第二夹钩块509处于缩回状态；升降气缸604上升；压料气缸 403动作，压料块404上移；定位气缸410动作，缺口定位块408退回；顶出机构 206伸出，钣金零件1被顶出翻边定位块402和型面定位块407，操作人员取出焊接后的零件。

综上所述，本实用新型提供的机器人焊接工作站，半自动化装配，提高了装配效率，降低操作人员的劳动强度，装配过程可视化的装配结果检测，保证了装配的可靠性；机器人焊接提高生产效率、产品焊接质量和稳定性，降低操作人员的劳动强度，降低对工人操作技术难度的要求。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。