自动化弧焊工作站论文和设计-周小稳

全文摘要

本实用新型公开了自动化弧焊工作站，涉及焊接设备领域，包括带弧焊机器人的弧焊系统、用于放置工件的夹具工装和将夹具工装往复于人工取放件位和机器人加工位的输送滑台，所述输送滑台包括滑台底座、沿直线导轨在滑台底座上往复移动的滑台移动机构以及驱使滑台移动机构沿直线导轨往复移动的驱动系统。本实用新型采用输送滑台、可切换的夹具工装、弧焊系统组合为一台弧焊工作站，保证焊接质量，提高生产效率，降低人工劳动强度。本实用新型还采用采用输送滑台和夹具切换小车相结合的形式，实现同一工作站多款车型生产的功能，既减小了占地面积，又提高了设备利用率。

主设计要求

1.自动化弧焊工作站，其特征在于：包括带弧焊机器人的弧焊系统、用于放置工件的夹具工装和将夹具工装往复于人工取放件位和机器人加工位的输送滑台，所述输送滑台包括滑台底座、沿直线导轨在滑台底座上往复移动的滑台移动机构以及驱使滑台移动机构沿直线导轨往复移动的驱动系统。

设计方案

2.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：所述驱动系统包括安装在滑台移动机构的伺服电机和安装在滑台底座上的齿条，所述伺服电机的输出端上安装有与齿条啮合的齿轮。

3.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：还包括将滑台移动机构固定在机器人加工位或人工取放件位的插销式限位器，所述插销式限位器包括插销导轮、滑台底座的插销气缸、安装在插销气缸动作端的插销和插销传感器组件，两个插销导轮安装在U型安装座内后，所述U型安装座安装在滑台移动机构，两个插销导轮之间形成供插销插入的限位空间。

4.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：所述滑台底座上设置有原点标尺，所述滑台移动机构的下端面布置有指针。

5.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：所述滑台底座中靠近机器人加工位的位置设有弧焊接地装置，所述弧焊接地装置包括接地气缸和安装在接地气缸执行端的压臂，所述接地气缸通过接地安装座布置在滑台底座的侧面，所述压臂的自由端安装有压块，当压臂夹紧时，可将工件接地。

6.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：还包括用于更换夹具工装的夹具切换小车，所述夹具切换小车上设有两排夹具导轮组，滑台移动机构上设有两排夹具导轮组，夹具工装的下端面设有夹具滑轨。

7.根据权利要求6所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：各所述夹具导轮组包括与夹具滑轨下端面接触的底导轮和与夹具滑轨侧面接触的侧导轮。

8.根据权利要求6所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：还包括用于夹具切换小车和滑台移动机构之间切换夹具的导向机构，所述导向机构包括设置在滑台底座前端面的小车导向板和设置在夹具切换小车侧面的小车侧面导向轨，所述小车侧面导向轨设有弧状导向端，所述小车导向板的外侧面设置能容纳弧状导向端的小车导槽。

9.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：所述滑台移动机构上设置有气电耦合装置，夹具工装设有与气电耦合装置连接的气电耦合单元，所述气电耦合装置包括气电耦合气缸、航空插头、气电耦合主板和分气块。

10.根据权利要求1所述的自动化弧焊工作站，其特征在于：还包括弧焊房，所述弧焊机器人设置在弧焊房内，输送滑台的一端延伸到弧焊房内，输送滑台的另一端位于弧焊房外。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，特别是一种自动化弧焊工作站。

背景技术

在汽车白车身生产制造过程中，常见的焊接方法有电阻焊、电弧焊、气焊、钎焊、激光焊等。电弧焊具有焊接质量好，生产效率高等特点，因此在汽车焊接生产中得到广泛应用。常见的弧焊方式有手工弧焊和机器人弧焊等两种。手工弧焊设备成本高、人工劳动强度大，弧焊过程中产生的高温、烟尘等会影响操作人员的身体健康，同时焊接质量难以保证，生产效率也不高。常见的机器人弧焊工作站为变位机形式，在不变更设备机械结构的情况下，一个弧焊工作站只能满足一套工装零件的在线生产，设备通用性存在局限，设备利用率低。当开发新的车型时，往往需要规划新的工作站完成新车型的弧焊工序。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种自动化弧焊工作站，其结构简单，占用地空间小，自动化程度高，通过输送滑台实现人工取放件位和机器人加工位分离。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：自动化弧焊工作站，包括带弧焊机器人的弧焊系统、用于放置工件的夹具工装和将夹具工装往复于人工取放件位和机器人加工位的输送滑台，所述输送滑台包括滑台底座、沿直线导轨在滑台底座上往复移动的滑台移动机构以及驱使滑台移动机构沿直线导轨往复移动的驱动系统。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动系统包括安装在滑台移动机构的伺服电机和安装在滑台底座上的齿条，所述伺服电机的输出端上安装有与齿条啮合的齿轮。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括将滑台移动机构固定在机器人加工位的插销式限位器，所述插销式限位器包括插销导轮、滑台底座的插销气缸、安装在插销气缸动作端的插销和插销传感器组件，两个插销导轮安装在U型安装座内后，所述U型安装座安装在滑台移动机构，两个插销导轮之间形成供插销插入的限位空间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑台底座上设置有原点标尺，所述滑台移动机构的下端面布置有指针。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑台底座中靠近机器人加工位的位置设有弧焊接地装置，所述弧焊接地装置包括接地气缸和安装在接地气缸执行端的压臂，所述接地气缸通过接地安装座布置在滑台底座的侧面，所述压臂的自由端安装有压块，当压臂夹紧时，可将工件接地。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括用于更换夹具工装的夹具切换小车，所述夹具切换小车上设有两排夹具导轮组，滑台移动机构上设有两排夹具导轮组，夹具工装的下端面设有夹具滑轨。

作为上述技术方案的进一步改进，各所述夹具导轮组包括与夹具滑轨下端面接触的底导轮和与夹具滑轨侧面接触的侧导轮。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括用于夹具切换小车和滑台移动机构之间切换夹具的导向机构，所述导向机构包括设置在滑台底座前端面的小车导向板和设置在夹具切换小车侧面的小车侧面导向轨，所述小车侧面导向轨设有弧状导向端，所述小车导向板的外侧面设置能容纳弧状导向端的小车导槽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滑台移动机构上设置有气电耦合装置，夹具工装设有与气电耦合装置连接的气电耦合单元，所述气电耦合装置包括气电耦合气缸、航空插头、气电耦合主板和分气块。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括弧焊房，所述弧焊机器人设置在弧焊房内，输送滑台的一端延伸到弧焊房内，输送滑台的另一端位于弧焊房外。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用输送滑台、可切换的夹具工装、弧焊系统组合为一台弧焊工作站，保证焊接质量，提高生产效率，降低人工劳动强度。本实用新型还采用采用输送滑台和夹具切换小车相结合的形式，实现同一工作站多款车型生产的功能，既减小了占地面积，又提高了设备利用率。本实用新型再采用标准的弧焊房将焊接工作区域与外部区域隔离开，避免焊接时产生的污染物直接排放到生产环境中，同时通过排烟除尘系统将烟尘、有害气体等收集、净化后，排放洁净气体进入空气中，安全又环保。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型总体构成立体图；

图2为本实用新型中的输送滑台立体图；

图3为本实用新型中的夹具工装立体图；

图4为本实用新型中的夹具切换小车立体图；

图5为本实用新型中的弧焊房立体图；

图6为本实用新型中的弧焊系统立体图；

图7为本实用新型中的滑台底座立体图；

图8为本实用新型中的滑台移动机构立体图；

图9为本实用新型中的驱动系统立体图；

图10为本实用新型中的气电耦合装置立体图；

图11为本实用新型中的弧焊接地装置立体图；

图12为本实用新型中的插销限位器立体图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的做进一步的说明。

参照图1，自动化弧焊工作站，包括带弧焊机器人51的弧焊系统5、用于放置工件的夹具工装2和将夹具工装2往复于人工取放件位和机器人加工位的输送滑台1，所述输送滑台1 包括滑台底座10、沿直线导轨在滑台底座10上往复移动的滑台移动机构6以及驱使滑台移动机构6沿直线导轨往复移动的驱动系统65。

如图3所示，夹具工装2，包括夹具BASE21、BASE定位调整单元22、两个BASE限位单元23、车型识别板24、气电耦合单元25、BASE定位插孔26和工件定位夹紧单元27。其中，夹具BASE21作为夹具工装2的主体框架，用于安装以上所有的零件；BASE定位调整单元22和夹具定位插销部件中的插销配合使用；其中一个BASE限位单元23和夹具切换小车的夹具固定器中的压块配合使用；另一个BASE限位单元23和滑台移动机构6中的夹具定位器配合使用；车型识别板24和滑台移动机构6的车型识别组件配合使用，以不同的外形来区分车型；气电耦合单元25和滑台移动机构6的气电耦合装置连接；BASE定位插孔26 和夹具切换小车的夹具固定器中的定位孔配合使用；工件定位夹紧单元27安装在夹具 BASE21的上表面，由气缸驱动以定位夹紧车身零件。

如图6所示，弧焊系统5包括弧焊机器人51、机器人增高座52、焊接控制柜53、送丝桶54、清枪剪丝一体机55和焊枪56。其中，弧焊机器人51安装在机器人增高座52上，再安装在地面上；焊接控制柜53安装在弧焊房的外侧；送丝桶54放置在弧焊房的外侧，用于给焊枪56供焊丝；清枪剪丝一体机55安装在弧焊房内侧的机器人旁边，用于清洁焊枪56、剪焊丝；焊枪56安装在弧焊机器人51的六轴法兰上。

如图9所示，所述驱动系统65包括安装在滑台移动机构6的伺服电机651和安装在滑台底座10上的齿条111，所述伺服电机651的输出端上安装有与齿条111啮合的齿轮654。所述伺服电机651的输出端上安装有与齿条111啮合的齿轮654。还设有保护罩655，保护罩655有两个安装支架，一个安装支架安装在伺服电机651上，另一个安装支架安装在滑台移动机构。伺服电机651通过电机调整块652和电机安装板653安装在滑台移动机构6上。为了保证滑台移动机构6在合适的速度下运行，在伺服电机651的输出端上安装有减速机，齿轮654安装在减速机的输出轴。为了防止尘等进入到直线导轨中，直线导轨外设有防尘罩。减速机旁设有自动润滑系统656，自动润滑系统656主要用于对系统内的导轨滑块及齿轮齿条机构进行润滑。自动润滑系统656由安装支架供油器、油管和特殊毛刷组成。

如图12所示，还包括将滑台移动机构6固定在机器人加工位的插销式限位器7，所述插销式限位器7包括插销导轮72、滑台底座10的插销气缸70、安装在插销气缸70动作端的插销71和插销传感器组件76，两个插销导轮72安装在U型安装座73内后，所述U型安装座 73安装在滑台移动机构6，两个插销导轮72之间形成供插销71插入的限位空间。插销传感器组件76由两个传感器和一个安装板组成，用于检测插销71的位置，插销安装座安装在滑台底座10中人工取放件位及机器人加工位的一侧，插销71通过无油轴套和传动板安装在插销气缸70的执行端上。U型安装座73安装在滑台移动机构6上，插销导轮72通过L型安装座74和垫片75安装在U型安装座73内，垫片用于调整两个插销导轮72之间的距离。滑台移动机构6到位后，插销气缸70驱使插销71插入到两个导轮之间的限位空间内后，将滑台移动机构6限位。

如图2和图7所示，所述滑台底座10上设置有原点标尺15，所述滑台移动机构6的下端面布置有指针。

滑台底座10还包括底座主体11、一体式限位及定位部件12、小车导向板13、底座调整式安装脚座14、滑台传感器组件16、弧焊接地装置17、风琴式保护罩18、机械限位部件19、原点调整块110、拖链导槽112、拖链113和直线导轨114。其中，底座主体11装在底座调整式安装脚座14上，再安装在地面上；一体式限位及定位部件12和小车导向板13安装在底座主体11的人工取放件位的一端，左右侧各一个；原点标尺15和滑台传感器组件16安装在底座主体11的人工取放件位及机器人加工位，每一个位置各有一套；弧焊接地装置17安装在底座主体11的机器人加工位的一侧；风琴式保护罩18安装在直线导轨114上，其数量及长度由底座主体11的总长度而定；机械限位部件19安装在底座主体11的机器人加工位的一端，左右侧各一个；原点调整块110在需要调整原点时，安装在底座主体11的机器人加工位的一端；拖链导槽112安装在地板上；拖链113在拖链导槽112内活动，一端连接能量供应器，另一端连接滑台移动机构6；直线导轨114安装在底座主体11的两侧，数量因底座主体11 的总长度而定，可能是一整条或多条拼接式。

如图8所示，滑台移动机构6，包括滑台移动机构主体61、指针62、触发器63、夹具在位传感器64、夹具定位器66、气电耦合装置67、拖链安装板68、车型识别组件69、夹具导轮组35、夹具固定器610和夹具定位插销部件611。其中，滑台移动机构主体61的上面有滑块安装孔，以便将其安装在滑台底座10的直线导轨114上；指针62安装在滑台移动机构主体61的一侧，并和滑台底座10的原点标尺15配合使用；触发器63安装在滑台移动机构主体61的一侧，并和滑台底座10的传感器配合使用；夹具在位传感器64安装在滑台移动机构主体61的一侧；驱动系统65安装在滑台移动机构主体61的后侧；夹具定位器66有两个，安装在滑台移动机构主体61上，位于靠近驱动系统65的一侧；气电耦合装置67安装在滑台移动机构主体61上，位于靠近驱动系统65的一侧；拖链安装板68安装在滑台移动机构主体 61的一侧，以连接拖链113；车型识别组件69安装在滑台移动机构主体61上；夹具导轮组由安装座、侧导轮及底导轮组成，安装在滑台移动机构主体61上，其数量因滑台移动机构主体61的长度而定；夹具固定器610安装在滑台移动机构主体61上，位于驱动系统65的对侧；夹具定位插销部件611有两个，安装在滑台移动机构主体61的对角上。

如图11所示，所述滑台底座10中靠近机器人加工位的位置设有弧焊接地装置17，所述弧焊接地装置17包括接地气缸173和安装在接地气缸173执行端的压臂175，所述接地气缸 173通过接地安装座172布置在滑台底座10的侧面，所述压臂175的自由端安装有压块176，当压臂175驱使压块176将工件夹紧时，压块与夹具BASE上的铜块接触，铜块通过电缆与工件接触，从而使得工件接地。接地气缸173外侧设有接地保护罩174，接地气缸173通过接地连接座171安装在接地安装座172上。

如图4所示，还包括用于更换夹具工装2的夹具切换小车3，所述夹具切换小车3上设有两排夹具导轮组35，滑台移动机构6上设有两排夹具导轮组35，夹具工装2的下端面设有夹具滑轨。夹具滑轨设置在夹具BASE21的下端面。

各所述夹具导轮组35包括与夹具滑轨下端面接触的底导轮和与夹具滑轨侧面接触的侧导轮。

切换夹具工装2时，可以通过夹具切换小车3对接滑台移动机构6后，滑台移动机构6 上的夹具导轮组35和夹具切换小车3中的夹具导轮组35对接后，将夹具工装2从滑台移动机构6推入夹具切换小车3，再运输到制定位置放好。将载有新的夹具工装2的夹具切换小车3对接滑台移动机构6，将夹具工装2从夹具切换小车3推入滑台移动机构6，并将夹具工装2锁定，快速完成夹具工装2的切换。

还包括用于夹具切换小车3和滑台移动机构6之间切换夹具的导向机构，所述导向机构包括设置在滑台底座10前端面的小车导向板13和设置在夹具切换小车侧面的小车侧面导向轨37，所述小车侧面导向轨37设有弧状导向端，所述小车导向板13的外侧面设置能容纳弧状导向端的小车导槽，便于夹具切换小车3和滑台移动机构6对接。

夹具切换小车3，还包括小车主框架31、车轮32、把手33、小车限位块34、夹具导轮组35、夹具锁紧器36、小车侧面导向轨37、小车地面导向轨38、小车限位部件39和小车固定插销部件310。其中，小车主框架31是夹具切换小车3的主体部分，以上零件都安装在其身上；车轮32有四个，分别安装在小车主框架31底部的四个角；把手33和小车限位块34 安装在小车主框架31后侧；夹具导轮组35由安装座、侧导轮及底导轮组成，安装在小车主框架31上，其数量因滑台移动机构主体61的长度而定；夹具锁紧器36安装在小车主框架 31前端；小车侧面导向轨37有两条，安装在小车主框架31的前端两侧；小车地面导向轨38 有两条，安装在小车前进方向的地面上；小车限位部件39有两个，安装在小车主框架31前端，再和滑台底座10上的一体式限位及定位部件12的定位块配合使用；小车固定插销部件 310由三个部分组成，分别是支架、插销底座及插销：其中支架有一销孔，而插销底座安装在地面上，插销在小车到位后，穿过支架插入插销底座,以固定小车。

如图10所示，所述滑台移动机构6上设置有气电耦合装置67，夹具工装2设有与气电耦合装置67连接的气电耦合单元25，所述气电耦合装置67包括气电耦合气缸672、航空插头673、气电耦合主板675和分气块674。夹具切换完后，气电耦合气缸672的执行端驱使航空插头673和分气块674上行后，航空插头673与气电耦合单元25连接，分气块674与夹具工装2中的预留模块连接，实现夹具工装2的供气供电。气电耦合气缸672通过气电耦合安装座671安装在滑台移动机构上。

如图5所示，还包括弧焊房4，所述弧焊机器人51设置在弧焊房4内，输送滑台1的一端延伸到弧焊房4内，输送滑台1的另一端位于弧焊房4外。弧焊房4包括房体骨架41、侧墙板42、安全门43、升降滑移门44、房体调整地脚45、排烟除尘系统46和带孔的顶部墙板 47。其中，房体骨架41是弧焊房4的主框架，安装在地面上；侧墙板42配有茶色透明防弧光板，并安装在房体骨架41中；安全门43安装在房体骨架41的一侧；升降滑移门44安装在房体骨架41的前端；房体调整地脚45安装在房体骨架41的底部，再安装在地面；排烟除尘系统46安装在弧焊房4的外侧，再经过通风管连接带孔的顶部墙板47的抽风孔，以净化及过滤弧焊房4所产生的烟尘和有害气体。采用弧焊房4将焊接工作区域与外部区域隔离开，避免焊接时产生的污染物直接排放到生产环境中，同时通过排烟除尘系统46将烟尘、有害气体等收集、净化后，排放洁净气体进入空气中，安全又环保。焊接工作区域为机器人加工位所处的区域，外部区域为人工取放件位所处的区域。

以上是对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

设计图

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