一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置的制作方法

1.本实用新型涉及弧焊机器人辅助焊接领域，具体涉及一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置。


背景技术：

2.扁钢的优点是重量轻、强度高，用扁钢焊接的桌椅产品，结实耐用，性价比很高。弧焊机器人，焊接效率高，焊接质量更好。但是，在桌椅工件焊接使用弧焊机器人后焊接效率仍然较低。究其原因是，对单一t形工件，弧焊机器人弧焊时间短，人工设置时间长。如，一节竖置的扁钢与一节横置的扁钢腰间对焊，构成桌椅t形工件，桌椅t形工件正面焊缝只有100毫米，弧焊机器人焊接焊缝的速度是150毫米/分，这样弧焊机器人焊接桌椅t形工件正面、背面接缝，总共花费不到2分钟；再看，人工设置桌椅t形工件，则需要花费时间5分钟；这是典型的机器人在等人，是人工设置环节拖累了机器人的焊接效率，但是人工设置桌椅t形工件又是不可避免的；因此，有必要研究气动桌椅t形工件夹具，替代人工设置，提高焊接效率。采用气动桌椅t形工件夹具设置桌椅t形工件的时间，缩短到2分钟，接近机器人焊接时间。气动夹具提高了人工设置效率，下一课题是如何让机器人焊接不停或少停。考虑弧焊机器人四周，必须留有安全工作圆域：以机器人为圆心，以机器人手臂未端灵活运动距离为半径，画出机器人安全工作圆域。机器人焊接时，人工是不允许进入该机器人安全工作圆域。在机器人安全工作圆域外，竖立设置回转臂电机，回转臂电机驱动回转圆盘，回转圆盘上安装的3个回转臂；其中，两回转臂之间的夹角是120度；在回转臂外端竖立安装夹具电机，夹具电机轴连接桌椅t形工件夹具，构成一个辅助焊接工位；三个回转臂构成三个辅助焊接工位。工作期间，回转臂电机驱动回转圆盘每次转动120度，回转圆盘上的3个回转臂中只有一个回转臂进入机器人安全工作圆域。回转臂轮流进入该机器人安全工作圆域，客观上让机器人少停，从而提高焊接效率；机器人安全工作圆域外，人工在回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，回转臂转动送入工件到弧焊机器人安全工作圆域，供机器人焊接；在机器人焊接期间，人工在下一回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，当焊接结束后回转臂再次转动，上一回转臂送出工件焊接，同时下一回转臂送入工件。同样在机器人焊接期间，人工在下一回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，人工在上上一回转臂桌椅t形工件夹具上拆卸工件，当焊接结束后回转臂再次转动，上一回转臂送出工件焊接，同时下一回转臂送入工件；焊接持续，不断重复以上过程。总结，回转臂顶端的辅助焊接工位，轮流进入弧焊机器人安全工作圆域，供机器人焊接；其余两个辅助焊接工位远离弧焊机器人安全工作圆域，分别是人工拆卸工位、安装工位。三工位轮流进入机器人安全工作圆域，就可以让弧焊机器人连续工作，提高焊接效率。


技术实现要素：

3.针对在桌椅t形工件机器人焊接领域，出现机器人闲着在等人，焊接效率低的缺陷，采用三回转臂辅助焊接装置，其中一工位进入弧焊机器人安全工作圆域；安全工作圆域
外，其余两工位依次是检查、拆卸工位。轮流进入避免“机器人等人
”ꢀ
，提高焊接效率。
4.本实用新型一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置，其特征是，如图1所示，该三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置包括弧焊机器人（22）、机器人安全工作圆域（33）、夹具电机（44）3个、回转臂（66）3个、回转臂电机（77）、桌椅t形工件夹具（55）3个、桌椅t形工件设置成功按钮（88）3个和弧焊机器人控制主机（99），弧焊机器人（22）周围是机器人安全工作圆域（33），回转臂电机（77）竖立安装在安全工作圆域外的一侧场地上；回转臂电机（77）轴连接回转圆盘，回转圆盘上安装3个等长的回转臂（66），3个回转臂（66）的旋转平面垂直于回转臂电机（77）轴，两相邻回转臂（66）之间的夹角是120度；
5.回转臂电机（77）每次转动120度，三个回转臂中只有一个回转臂（66）的顶端垂直进入机器人安全工作圆域内，该回转臂（66）与弧焊机器人（2）和回转臂电机（77）的连线重合，其余两个回转臂（66）的顶端均在机器人安全工作圆域外；在3个回转臂（66）的顶端，竖立安装夹具电机（44）；夹具电机（44）的竖轴轴连接桌椅t形工件夹具（55），桌椅t形工件夹具（55）转轴与夹具电机（44）同轴；三个夹具电机（44）竖轴与回转臂电机（77）竖轴平行；回转臂电机（77）电连接弧焊机器人控制主机（99）；回转臂（66）顶端的夹具电机（44）、桌椅t形工件设置成功按钮（88）、和弧焊机器人（22），电连接弧焊机器人控制主机（99）；3个回转臂（66）顶端的桌椅t形工件夹具（55）的竖轴与回转臂电机（77）的竖轴平行。
6.本实用新型的应用原理说明；在机器人安全工作圆域外，竖立设置回转臂电机，回转臂电机驱动回转圆盘，回转圆盘上安装的3个回转臂，其中，相邻两回转臂之间的夹角是120度；3个回转臂轮流进入机器人安全工作圆域；在回转臂外端竖立安装夹具电机，夹具电机轴连接桌椅t形工件夹具，构成一个辅助焊接工位；三个回转臂构成三个辅助焊接工位。工作期间，回转臂电机驱动回转圆盘每次转动120度，回转圆盘上的3个回转臂中只有一个回转臂进入机器人安全工作圆域。回转臂轮流进入该机器人安全工作圆域，客观上让机器人少停，从而提高焊接效率；机器人安全工作圆域外，人工在回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，回转臂转动送入工件到弧焊机器人安全工作圆域，供机器人焊接；在机器人焊接期间，人工在下一回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，当焊接结束后回转臂再次转动，上一回转臂送出工件焊接，同时下一回转臂送入工件。同样在机器人焊接期间，人工在下一回转臂桌椅t形工件夹具上安装工件，人工在上上一回转臂桌椅t形工件夹具上拆卸工件，当焊接结束后回转臂再次转动，上一回转臂送出工件焊接，同时下一回转臂送入工件；焊接持续，不断重复以上过程。总结，回转臂顶端的辅助焊接工位，轮流进入弧焊机器人安全工作圆域，供机器人焊接；其余两辅助焊接工位远离弧焊机器人安全工作圆域，分别是人工拆卸工位、安装工位。三辅助工位轮流进入机器人安全工作圆域，就可以让弧焊机器人连续工作，提高焊接效率。
7.工位焊件过程：在桌椅t形工件夹具（55）上，用裁剪好的扁钢节，人工设置桌椅t形工件；该桌椅t形工件正面的接缝面对机器人，机器人末端手臂，出手焊接；桌椅t形工件正面接缝焊接结束后，机器人末端手臂回避，夹具电机（44）驱动桌椅t形工件夹具（55）旋转180度；桌椅t形工件夹具（55）背面的凸字形窗口， 即桌椅t形工件背面接缝，面对机器人，机器人再次出手焊接；一个工位的桌椅t形工件焊接结束后，机器人末端手臂收回，等待机器人控制柜主机的命令；如果，此时人工设置桌椅t形工件结束，即已经按下人工设置桌椅t形工件完成按钮，回转臂电机（77）驱动回转臂旋转120度，另一端人工设置好的工位，供机
器人焊接过程一样；上一端工位上，人工拆卸焊接好的桌椅t形工件；上上一端工位上，设置桌椅t形工件，按下人工设置桌椅t形工件完成按钮，等待回转臂电机（77）旋转，等待机器人焊接。如果，人工设置桌椅t形工件完成按钮没有按下，虽然弧焊机器人焊接已经结束，弧焊机器人控制主机停下来，等待人工设置桌椅t形工件完成按钮信号；直到桌椅t形工件完成按钮按下，弧焊机器人控制主机控制回转臂电机（77）、回转臂（66）转动120度，获得回转臂定位传感器（99）到位信号后，桌椅t形工件焊缝对准机器人后停止转动。
8.本实用新型的有益之处是，3个回转臂中的一个在机器人安全工作圆域焊接，其余2个回转臂均在机器人工作圆域外；机器人焊接工件的同时，人工在拆卸或安装工件，三过程互不交叉影响，缩短机器人等待时间，提高焊接效率，实现小批量产品的焊接自动化。
附图说明
9.图1一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置的硬件布局俯视图。
10.图2一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置的t形桌椅工件气动夹具的俯视图。
11.图3一种三回转臂弧焊机器人辅助焊接装置的t形桌椅工件气动夹具的侧视图。
12.图中： 1、夹具基板转轴，2、夹具基板转轴凸块，3、气动夹具（左），4、外方内凸字形镂空夹具基板，5、可调节横向定位块，6、双u形槽板，7、扁钢槽型基座，7.1、扁钢槽型基座（左），7.2、扁钢槽型基座（右），7.3、扁钢槽型基座（下），7.4、扁钢槽型基座（上），9、滑块，10、滑杆，11、连杆，12、连杆连接凸块，13、竖向挤压块，14、桶状弹簧，15、竖置扁钢节，16、横置扁钢节，17、气动夹具（右），18、气动夹具（竖），19、连杆与滑块固定螺丝，22、弧焊机器人，33、弧焊机器人工作场地圆域，44、夹具电机, 55、桌椅t形工件夹具，66、回转臂，77、回转臂电机， 88、回转臂上桌椅t形工件设置成功按钮，99、弧焊机器人控制主机。
具体实施方式
13.具体实施例，以某公司桌椅生产流水线上的桌椅t形工件弧焊机器人为例，说明如下：对照图1所示，弧焊机器人采用六轴机器人，本体半径20厘米，弧焊机器人末端活动范围半径80厘米；对应机器人的工作场地圆域，是以弧焊机器人为圆心、半径为80厘米的圆域。弧焊机器人工作期间，人工不能进入机器人的安全工作场地圆域。弧焊机器人控制主机，采用原六轴机器人控制柜pic处理器模块。桌椅t形工件的半径是20厘米。回转臂的长度是80厘米，回转臂电机到机器人的距离大于100厘米，保证转动时回转臂顶端的桌椅t形工件不接触机器人。桌椅t形工件，安装在桌椅t形工件夹具上，桌椅t形工件夹具安装在夹具电机上，夹具电机安装回转臂顶端；夹具电机选用vemt减速伺服电机，由减速伺服电机带动夹具转动，每次转动180度，夹具不能逆带动伺服电机转动。夹具电机（44）竖立嵌入安装在回转臂（66）的顶端，轴连接器的一端机械连接夹具电机（44）轴，另一端机械连接桌椅t形工件夹具（55），桌椅t形工件夹具（55）转轴与夹具电机（44）同轴；桌椅t形工件夹具（55）是气动夹具，人工把扁钢t形放置，打开气阀，气缸活塞把t形工件夹紧，等待焊接。回转臂电机（77）采用蜗杆蜗轮减速电机，确保每次转动到位。回转臂电机（77）电连接弧焊机器人控制主机；回转臂（66）顶端的步进电机、桌椅t形工件设置成功按钮（88）和弧焊机器人（22），电连接弧焊机器人控制主机；3个回转臂（66）顶端的桌椅t形工件夹具（55）的转轴与回转臂电机竖轴，四轴平行；人工设置桌椅t形工件完成按钮，按钮内部设置惯性复位装置，按下后按钮显示
绿色，一旦回转臂（66）旋转，立刻触发复位，按钮显示红色。回转臂中心转轴安装在桌椅t形工件夹具，安装在回转臂顶端的夹具电机上。桌椅t形工件夹具，绕夹具电机的转轴旋转，桌椅t形工件每次转动180度。每次转动结束后，桌椅t形工件的焊缝，正面面向机器人，焊缝全部在机器人安全焊接圆域内。桌椅t形工件焊缝对准机器人，焊接机器人开始焊接。弧焊机器人三回转臂辅助焊接装置，是在气动桌椅t形工件夹具使用中的进一步改进。在气动桌椅t形工件夹具的使用中，为了在机器人焊接效率，增加回转臂数量，人工方便在另一回转臂端拆卸或安装桌椅t形工件，从而提高机器人焊接效率。而且回转臂数量越大，效率越高。制造桌椅过程：按照桌椅图纸，先把扁钢或方钢裁剪成一定长度的节块；然后在夹具基板上，人工把扁钢或方钢节块在夹具上直角对接，横向扁钢夹具夹持的横向扁钢节，与竖向扁钢夹具夹持的竖向扁钢节，在竖向弹簧滑杆挤压装置挤压下，构成t形工件；在桌椅t形工件夹具（55）上，用裁剪好的扁钢节，人工设置桌椅t形工件；该桌椅t形工件正面的接缝面对机器人，机器人末端手臂，出手焊接；桌椅t形工件正面接缝焊接结束后，机器人末端手臂回避，夹具电机（44）驱动桌椅t形工件夹具（55）旋转180度；桌椅t形工件夹具（55）背面的凸字形窗口， 即桌椅t形工件背面接缝，面对机器人，机器人再次出手焊接；一个工位的桌椅t形工件焊接结束后，机器人末端手臂收回，等待机器人控制主机的命令；如果人工设置桌椅t形工件结束，已经按下人工设置桌椅t形工件完成按钮，回转臂，旋转120度，人工设置好的工位供机器人焊接；上一工位上，人工拆卸焊接好的桌椅t形工件；上上工位上，安装桌椅t形工件，按下人工设置桌椅t形工件完成按钮，等待回转臂电机旋转，等待机器人焊接。
14.本实用新型的有益之处是，3个回转臂中的一个在机器人安全工作圆域焊接，其余2个回转臂均在机器人工作圆域外；机器人焊接工件的同时，人工在拆卸或安装工件，三过程互不交叉影响，缩短机器人等待时间，提高焊接效率，实现小批量产品的焊接自动化。