一种用于多点焊接的自动化机器人及其工作方法与流程

本发明属于先进制造及自动化领域，特别涉及一种用于多点焊接的自动化机器人。本发明还涉及一种用于多点焊接的自动化机器人的工作方法。

背景技术：

众所周知，焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。根据国际标准化组织(iso)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(manipulator)，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

现有的焊接机器人可实现半自动化焊接作业，提高了焊接的工作效率，但是现有的焊接机器人一般无法实现较大范围的位置调节，一般在焊接长度和宽度较大的物品时，需要人工调节焊接机器人或者钢筋架的位置，存在着劳动强度大，影响其焊接的工作效率的问题，其次存在一定的安全隐患，故而满足不了使用者的需求。

技术实现要素：

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种用于多点焊接的自动化机器人，解决了现有技术中焊接机器人移动位置有限，造成焊接时对于大型工件存在很大局限性，影响正常使用的问题。此结构设计合理，易于生产，自动化程度高，减少人工劳动量，提高了工作效率，应用灵活。本发明还提供一种用于多点焊接的自动化机器人的工作方法，工作原理简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率，适合工业大规模应用。

技术方案：一种用于多点焊接的自动化机器人，包括工件焊接夹持装置、焊接模组一和焊接模组二，所述焊接模组一和焊接模组二对称设置在工件焊接夹持装置的两侧，并且焊接模组一和焊接模组二可对工件焊接夹持装置上夹持的工件进行焊接；其中，所述焊接模组一和焊接模组二均包括水平行走装置、旋转驱动装置和焊接机器人，所述旋转驱动装置固定设置在水平行走装置上，所述焊接机器人固定设置在旋转驱动装置上，所述旋转驱动装置可驱动焊接机器人360°旋转，所述水平行走装置可驱动旋转驱动装置沿水平方向移动。本发明的用于多点焊接的自动化机器人，可在大范围内进行位置调节，以满足对尺寸较大的物体进行焊接的需求，降低劳动强度，提高工作效率。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述水平行走装置包括水平驱动电机一、水平驱动电机二、齿条一、齿条二、齿轮一、齿轮二、滑板一、滑板二、支撑底座和支撑横梁，所述齿条一和齿条二均固定设置在支撑底座的上端面上，并且齿条一和齿条二平行设置，所述滑板一和滑板二分别与支撑底座的滑动连接，并且滑板一和滑板二对称设置，所述水平驱动电机一设置在滑板一上，并且水平驱动电机一的转轴和齿轮一连接，所述齿轮一和齿条一啮合，所述水平驱动电机二设置在滑板二上，并且水平驱动电机二的转轴和齿轮二连接，所述齿轮二和齿条二啮合，所述支撑横梁架设在滑板一和滑板二上，并且支撑横梁的两端分别与滑板一和滑板二固定连接。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述支撑底座上设有导轨一和导轨二，所述导轨一位于齿条一的一侧，并且导轨一和齿条一平行，所述导轨二位于齿条二的一侧，并且导轨二和齿条二平行，所述滑板一和导轨一滑动连接，所述滑板二和导轨二滑动连接。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述旋转驱动装置包括旋转支撑座、旋转滑台、液压缓冲器、推力球轴承和转盘，所述旋转支撑座固定设置在支撑横梁的上端面上，所述旋转滑台和推力球轴承均设置在旋转支撑座上，并且旋转滑台和推力球轴承连接，所述液压缓冲器和推力球轴承连接，所述转盘和推力球轴承连接，所述焊接机器人固定设置在转盘上。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述工件焊接夹持装置包括驱动电机一、联轴器、转轴一、主动轮一、主动轮二、从动轮一、从动轮二、皮带一、皮带二、转轴二、转轴三、直角支撑板一、直角支撑板二、支撑框架、一组工件夹持组件和支撑底板，所述直角支撑板一和直角支撑板二固定设置在支撑底板上，并且直角支撑板一和直角支撑板二对称设置，所述驱动电机一固定设置在直角支撑板一，所述驱动电机一的转轴通过联轴器和转轴一连接，所述主动轮一和主动轮二分别设置在转轴一的两端，所述转轴一通过轴承设置在直角支撑板一和直角支撑板二的下端部上，所述转轴二通过轴承设置在直角支撑板一的上端部上，所述转轴三通过轴承设置在直角支撑板二的上端部上，并且转轴二和转轴三对称设置，所述从动轮一和转轴二通过键连接，所述从动轮二和转轴三通过键连接，所述皮带一套设在主动轮一和从动轮一上，所述皮带二套设在主动轮二和从动轮二上，所述支撑框架设置在转轴二和转轴三之间，并且支撑框架的两端分别与转轴二和转轴三固定连接，所述一组工件夹持组件固定设置在支撑框架的内壁上，并且支撑框架的截面为矩形。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述工件夹持组件包括夹持气缸、转接板、一组连接组件、夹爪气缸连接板和一组夹爪气缸，所述夹持气缸固定设置在支撑框架上，所述转接板和夹持气缸的活塞杆连接，所述夹爪气缸连接板通过一组连接组件和转接板连接，所述一组夹爪气缸固定设置在夹爪气缸连接板上，所述一组夹爪气缸可进行工件的夹持。

进一步的，上述的用于多点焊接的自动化机器人，所述连接组件包括螺柱、螺母和弹簧，所述转接板上设有通孔，所述螺柱穿过通孔，并且螺柱的两端伸出通孔，所述夹爪气缸连接板和螺柱的一端固定连接，所述螺母和螺柱螺纹连接，所述弹簧套设在螺柱上，并且弹簧位于夹爪气缸连接板和转接板之间。

本发明还提供一种用于多点焊接的自动化机器人的工作方法，包括以下步骤：

s1、将待焊接的各部分分别夹持在一组夹爪气缸上，然后将带焊接的各部分拼装成一个整体；

s2、焊接模组一首先进行待焊接的各部分的焊接，初始时焊接模组一的焊接机器人处于水平行走装置的一端；

s2-1、焊接模组一的焊接机器人首先进行支撑框架上待焊接的各部分一端的焊接，焊接完毕；

s2-2、水平驱动电机一和水平驱动电机二同时启动，通过齿轮和齿条的传动，驱动滑板一和滑板二沿着支撑底座滑动，从而带动支撑横梁和焊接模组一的焊接机器人沿着撑底座滑动；

s2-3、驱动电机一启动，通过转轴一、主动轮一、主动轮二、从动轮一、从动轮二、皮带一、皮带二、转轴二和转轴三带动支撑框架旋转一定角度，使得支撑框架上的待焊接的各部分旋转一定角度；

s2-4、旋转驱动装置调节焊接模组一的焊接机器人旋转至焊接角度，焊接模组一的焊接机器人进行待焊接的各部分焊接位置的焊接；

s2-5、重复上述步骤s2-2~s2-4，将待焊接的各部分位于焊接模组一一侧的全部焊接完毕；

s3、焊接模组一焊接完毕，焊接模组二进行待焊接的各部分的焊接，初始时焊接模组二的焊接机器人处于水平行走装置的一端；

s3-1、焊接模组二的焊接机器人首先进行支撑框架上待焊接的各部分一端的焊接，焊接完毕；

s3-2、水平驱动电机一和水平驱动电机二同时启动，通过齿轮和齿条的传动，驱动滑板一和滑板二沿着支撑底座滑动，从而带动支撑横梁和焊接模组一的焊接机器人沿着撑底座滑动；

s3-3、驱动电机一启动，通过转轴一、主动轮一、主动轮二、从动轮一、从动轮二、皮带一、皮带二、转轴二和转轴三带动支撑框架旋转一定角度，使得支撑框架上的待焊接的各部分旋转一定角度；

s3-4、旋转驱动装置调节焊接模组二的焊接机器人旋转至焊接角度，焊接模组二的焊接机器人进行待焊接的各部分焊接位置的焊接。

s3-5、重复上述步骤s3-2~s3-4，将待焊接的各部分位于焊接模组二一侧的全部焊接完毕，从而完成待焊接各部分的全部焊接，一组夹爪气缸释放，将焊接完毕的工件从支撑框架上取下。

本发明所述的用于多点焊接的自动化机器人的工作方法，工作原理简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率，适合工业大规模应用。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的用于多点焊接的自动化机器人，其结构设计合理，易于生产，能够夹持较大尺寸的工件，对尺寸较大的待焊接件可快速调节焊枪位置，增加了焊枪的行程，大大提高了工作效率，降低了劳动强度。用于多点焊接的自动化机器人的自动化程度高，工作效率高，应用灵活。本发明所述的用于多点焊接的自动化机器人的工作方法，工作原理简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率，适合工业大规模应用。

附图说明

图1为本发明所述的用于多点焊接的自动化机器人的俯视图；

图2为本发明所述的用于多点焊接的自动化机器人的主视图；

图3为本发明所述的水平行走装置的结构示意图；

图4为本发明所述的水平行走装置的局部放大图；

图5为本发明所述的旋转驱动装置的结构示意图；

图6为本发明所述的工件焊接夹持装置的结构示意图；

图7为本发明所述的工件夹持组件的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、2所示的用于多点焊接的自动化机器人，包括工件焊接夹持装置1、焊接模组一2和焊接模组二3，所述焊接模组一2和焊接模组二3对称设置在工件焊接夹持装置1的两侧，并且焊接模组一2和焊接模组二3可对工件焊接夹持装置1上夹持的工件进行焊接；其中，所述焊接模组一2和焊接模组二3均包括水平行走装置21、旋转驱动装置22和焊接机器人23，所述旋转驱动装置22固定设置在水平行走装置21上，所述焊接机器人23固定设置在旋转驱动装置22上，所述旋转驱动装置22可驱动焊接机器人23360°旋转，所述水平行走装置21可驱动旋转驱动装置22沿水平方向移动。

如图3、4所示的水平行走装置21包括水平驱动电机一211、水平驱动电机二212、齿条一213、齿条二214、齿轮一、齿轮二、滑板一215、滑板二216、支撑底座217和支撑横梁218，所述齿条一213和齿条二214均固定设置在支撑底座217的上端面上，并且齿条一213和齿条二214平行设置，所述滑板一215和滑板二216分别与支撑底座217的滑动连接，并且滑板一215和滑板二216对称设置，所述水平驱动电机一211设置在滑板一215上，并且水平驱动电机一211的转轴和齿轮一连接，所述齿轮一和齿条一213啮合，所述水平驱动电机二212设置在滑板二216上，并且水平驱动电机二212的转轴和齿轮二连接，所述齿轮二和齿条二214啮合，所述支撑横梁218架设在滑板一215和滑板二216上，并且支撑横梁218的两端分别与滑板一215和滑板二216固定连接。所述支撑底座217上设有导轨一219和导轨二2110，所述导轨一219位于齿条一213的一侧，并且导轨一219和齿条一213平行，所述导轨二2110位于齿条二214的一侧，并且导轨二2110和齿条二214平行，所述滑板一215和导轨一219滑动连接，所述滑板二216和导轨二2110滑动连接。

如图5所示的旋转驱动装置22包括旋转支撑座221、旋转滑台222、液压缓冲器223、推力球轴承224和转盘225，所述旋转支撑座221固定设置在支撑横梁218的上端面上，所述旋转滑台222和推力球轴承224均设置在旋转支撑座221上，并且旋转滑台222和推力球轴承224连接，所述液压缓冲器223和推力球轴承224连接，所述转盘225和推力球轴承224连接，所述焊接机器人23固定设置在转盘225上。

如图6所示的工件焊接夹持装置1包括驱动电机一11、联轴器12、转轴一13、主动轮一14、主动轮二15、从动轮一16、从动轮二17、皮带一18、皮带二19、转轴二110、转轴三111、直角支撑板一112、直角支撑板二113、支撑框架114、一组工件夹持组件115和支撑底板116，所述直角支撑板一112和直角支撑板二113固定设置在支撑底板116上，并且直角支撑板一112和直角支撑板二113对称设置，所述驱动电机一11固定设置在直角支撑板一112，所述驱动电机一11的转轴通过联轴器12和转轴一13连接，所述主动轮一14和主动轮二15分别设置在转轴一13的两端，所述转轴一13通过轴承设置在直角支撑板一112和直角支撑板二113的下端部上，所述转轴二110通过轴承设置在直角支撑板一112的上端部上，所述转轴三111通过轴承设置在直角支撑板二113的上端部上，并且转轴二110和转轴三111对称设置，所述从动轮一16和转轴二110通过键连接，所述从动轮二17和转轴三111通过键连接，所述皮带一18套设在主动轮一14和从动轮一16上，所述皮带二19套设在主动轮二15和从动轮二17上，所述支撑框架114设置在转轴二110和转轴三111之间，并且支撑框架114的两端分别与转轴二110和转轴三111固定连接，所述一组工件夹持组件115固定设置在支撑框架114的内壁上，并且支撑框架114的截面为矩形。

如图7所示的工件夹持组件115包括夹持气缸117、转接板118、一组连接组件119、夹爪气缸连接板1110和一组夹爪气缸1111，所述夹持气缸117固定设置在支撑框架114上，所述转接板118和夹持气缸117的活塞杆连接，所述夹爪气缸连接板1110通过一组连接组件119和转接板118连接，所述一组夹爪气缸1111固定设置在夹爪气缸连接板1110上，所述一组夹爪气缸1111可进行工件的夹持。所述连接组件119包括螺柱1112、螺母1113和弹簧1114，所述转接板118上设有通孔1115，所述螺柱1112穿过通孔1115，并且螺柱1112的两端伸出通孔1115，所述夹爪气缸连接板1110和螺柱1112的一端固定连接，所述螺母1113和螺柱1112螺纹连接，所述弹簧1114套设在螺柱1112上，并且弹簧1114位于夹爪气缸连接板1110和转接板118之间。

基于上述结构的基础上，一种用于多点焊接的自动化机器人的工作方法，包括以下步骤：

s1、将待焊接的各部分分别夹持在一组夹爪气缸1111上，然后将带焊接的各部分拼装成一个整体；

s2、焊接模组一2首先进行待焊接的各部分的焊接，初始时焊接模组一2的焊接机器人23处于水平行走装置21的一端；

s2-1、焊接模组一2的焊接机器人23首先进行支撑框架114上待焊接的各部分一端的焊接，焊接完毕；

s2-2、水平驱动电机一211和水平驱动电机二212同时启动，通过齿轮和齿条的传动，驱动滑板一215和滑板二216沿着支撑底座217滑动，从而带动支撑横梁218和焊接模组一2的焊接机器人23沿着撑底座217滑动；

s2-3、驱动电机一11启动，通过转轴一13、主动轮一14、主动轮二15、从动轮一16、从动轮二17、皮带一18、皮带二19、转轴二110和转轴三111带动支撑框架114旋转一定角度，使得支撑框架114上的待焊接的各部分旋转一定角度；

s2-4、旋转驱动装置22调节焊接模组一2的焊接机器人23旋转至焊接角度，焊接模组一2的焊接机器人23进行待焊接的各部分焊接位置的焊接；

s2-5、重复上述步骤s2-2~s2-4，将待焊接的各部分位于焊接模组一2一侧的全部焊接完毕；

s3、焊接模组一2焊接完毕，焊接模组二3进行待焊接的各部分的焊接，初始时焊接模组二3的焊接机器人23处于水平行走装置21的一端；

s3-1、焊接模组二3的焊接机器人23首先进行支撑框架114上待焊接的各部分一端的焊接，焊接完毕；

s3-2、水平驱动电机一211和水平驱动电机二212同时启动，通过齿轮和齿条的传动，驱动滑板一215和滑板二216沿着支撑底座217滑动，从而带动支撑横梁218和焊接模组一2的焊接机器人23沿着撑底座217滑动；

s3-3、驱动电机一11启动，通过转轴一13、主动轮一14、主动轮二15、从动轮一16、从动轮二17、皮带一18、皮带二19、转轴二110和转轴三111带动支撑框架114旋转一定角度，使得支撑框架114上的待焊接的各部分旋转一定角度；

s3-4、旋转驱动装置22调节焊接模组二3的焊接机器人23旋转至焊接角度，焊接模组二3的焊接机器人23进行待焊接的各部分焊接位置的焊接。

s3-5、重复上述步骤s3-2~s3-4，将待焊接的各部分位于焊接模组二3一侧的全部焊接完毕，从而完成待焊接各部分的全部焊接，一组夹爪气缸1111释放，将焊接完毕的工件从支撑框架114上取下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。