焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，更具体的说是涉及一种焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备。

背景技术

焊接：称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接通过下列三种途径达成接合的目的:

1、熔焊--加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力。

2、压焊--焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工。

3、钎焊--采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件。适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。

点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类，传统的焊接或者点焊都是通过人工操作的，操作效率低，并且焊接效果不佳，因此，越来越多的企业采用机械人、自动化点焊的方式替代传统的人工焊接。

目前，机器人自动点焊接普遍使用一个机器人配装一个伺服焊枪进行焊接，当部品需要进行搬运时，就需要再使用另外的机器人进行单独的搬运，传统设计方案造成设备投资增加，工作站占用场地大及机器人使用效率低。

因此，申请人提出了一种焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备，通过一个机械手可以实现抓取以及点焊动作，节省场地。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备，包括：机架，用于放置/承载工件，机架上设置有对工件进行定位的定位装置；一体化机械手，作用于工件，对工件进行点焊及抓取；

所述的定位装置包括：驱动气缸、定位臂及支撑板，驱动气缸包括：本体及输出轴，定位臂连接于输出轴并由输出轴驱动摆动；本体固定安装于支撑板，且支撑板上设置有对定位臂支撑的支撑部；

所述的一体化机械手包括：底座、多轴活动臂以及安装于多轴活动臂上的操作手，多轴活动臂驱动操作手多方位移动；

所述的操作手集成有操作手支架及焊接头组件,实现抓取及焊接动作；所述的多轴活动臂旋转完成操作手支架及焊接头组件的切换；

操作手支架，与多轴活动臂连接；

焊接头组件，包括：第一焊接头、第二焊接头及驱动件，驱动件驱动第一焊接头和第二焊接头相对闭合或展开；

抓取组件，与焊接头组件呈夹角分布，抓取组件对称设置有两组且同步运作抓取工件边缘；

所述抓取组件包括：定位板以及抓取钩，定位板通过第一驱动装置驱动直线移动，抓取钩与定位板枢接并跟随定位板直线移动，且抓取钩通过第二驱动装置驱动相对定位板摆动；定位板和抓取钩对应的一端分别设置有钩部、，抓取钩摆动时，朝向定位板的抵触面，钩部、接触闭合；抓取钩与定位板配合夹持工件。

进一步的技术方案中，所述的操作手支架包括：第一安装部以及第二安装部，第一安装部和第二安装部是相垂直的，两者之间呈90°夹角，使两者之间有足够的加工空间。

进一步的技术方案中，所述的焊接头组件还包括：上下对称第一焊接臂和第二焊接臂，第第一焊接臂固定安装，第一焊接头安装于第一焊接臂末端，第二焊接头安装于第二焊接臂末端，第二焊接臂通过驱动件摆动。

进一步的技术方案中，所述的第二安装部为板状结构，所述的抓取组件与多轴活动臂之间的距离为A，焊接头组件与多轴活动臂之间的距离为B，A>B。

进一步的技术方案中，所述的机架上包括：放置平台和加工平台，放置平台和加工平台并排设置，且至少在加工平台上设置有升降架，升降架底部连接有驱动气缸，以驱动升降架上下移动，升降架为镂空支架。

进一步的技术方案中，所述的定位装置安装于加工平台上，加工平台的高度低于放置平台。

进一步的技术方案中，所述的定位装置包括：驱动机构以及连接于驱动机构上的定位臂。

进一步的技术方案中，所述的定位臂为杆体状，可以为直杆或者是弧度杆体，且定位臂的开端连接于驱动机构的输出轴，大致垂直于杆体设置的抵触部，抵触部具有一接触面。

进一步的技术方案中，所述的加工平台上对应于定位臂设置有定位杆，所述的定位臂转动下压时，抵触部与定位杆上下抵靠。

进一步的技术方案中，所述的加工平台上设置有所述的升降架，升降架底部的驱动气缸安装于一滑轨上，滑轨带动升降架横向移动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

本发明的一体化机械手上同时设置有点焊头组件以及抓取组件，能够将待加工工件通过一体化机械手送至加工平台后，通过同一个一体化机械手对工件进行点焊，节省了一个送料机械手，简化了设备结构以及设备的成本；

在加工平台上设置有升降架，升降架的驱动气缸安装于滑轨132上，通过滑轨带动整个升降架平移，便于将工件送出。

本发明为了节约设备投资、工作站占用场地及提高设备使用率。

本发明的其余有益效果，于具体实施例中体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中放置平台的示意图；

图3为本发明中加工平台的示意图；

图4为一体化机械手中底座、多轴活动臂的结构示意图；

图5为一体化机械手中操作手的结构示意图；

图6为图3中A处的放大图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

焊枪、抓手一体化及完成自动排出的点焊设备，请参阅图1-6所示，包括：机架100、定位装置200及一体化机械手300。

机架100：

所述的机架100为台式机架，包括：放置平台110和加工平台120，放置平台110和加工平台120并排设置，且放置平台110高于加工平台120；放置平台110是用于放置待加工或者是加工完毕的工件500的，而加工平台120则是放置预备加工的工件500，这里工件500是指汽车部件，本设备是对汽车部件进行点焊加工的设备。

至少在加工平台120上设置有升降架130，升降架130底部连接有驱动气缸131，以驱动升降架130上下移动，升降架130为镂空支架，减少升降架130重量的同时，增加支撑面积，因为汽车部件一般都是面积较大的钣金件或者是其它部件；

本实施例中，优选在放置平台110和加工平台120上均设置有升降架130，升降架130虽然为镂空结构，但升降架130的边缘所覆盖的空间也是较大的，能够很好地支撑工件500；设置有升降架130，则在工件500加工完成后，可以通过升降架130的上移，便于后续工件500送出；同时放置平台110上的升降架130上移，便于接收已加工工件500；若放置平台110是放置待加工工件500的，则是便于后于一体化机械手300将待加工工件500取出并运输至加工平台120。

进一步地，所述的机架100是采用高硬度的金属材质制成的；

进一步地，放置平台110位置高于加工平台120，是由于加工平台120上还需要设置有定位装置200，定位装置200的安装是需要空间位置的，则加工平台120位于低位，能够提供定位装置200安装的空间，通过同一个一体化机械手300在放置平台110和加工平台120之间进行工件500运输；进而减少了设备在纵向空间上所需的位置，节省场地。

进一步地，所述的加工平台120上设置有所述的升降架130，升降架130底部的驱动气缸131安装于一滑轨132上，滑轨132带动升降架130横向移动；当加工平台120上的工件500加工完毕后，通过升降架130横向移动，将已经加工的工件500送出，而一体化机械手300则将待加工工件500取出并运输至加工平台120。

定位装置200：

所述的定位装置200安装于加工平台120上，升降架130大约是安装于加工平台120的中间位置的；升降架130是对工件500起到支撑作用的；由于工件500为汽车的板块配件，那么所需要的升降架130的面积也是较大的，因为所需要的驱动气缸131的数量也设置有多个，均匀分布于升降架130底部，同时也使支撑更加平行、稳定。

所述的定位装置200包括：驱动机构210以及连接于驱动机构210上的定位臂220，定位装置200设置有多个，是绕加工平台120的边缘或者是绕升降架130进行分布的，能够从多个方位对工件500进行限位/固定。

所述的定位臂220为杆体状，可以为直杆或者是弧度杆体，杆体状的结构，便于对工件500进行限位，杆体不一定与工件500进行面接触的，可以是进行点接触，对工件500进行限位；

所述的定位装置200包括：驱动气缸210、定位臂220及支撑板230，驱动气缸包括：本体211及输出轴212，定位臂220连接于输出轴212并由输出轴212驱动摆动；本体211固定安装于支撑板230，且支撑板230上设置有对定位臂220支撑的支撑部231；

进一步地，定位臂220的开端连接于驱动机构210的输出轴，大致垂直于杆体设置有抵触部221，抵触部221具有一接触面，通过接触面与工件500接触，进行定位；

进一步地，加工平台120上对应于定位臂200还可以增设有定位杆121，定位臂220转动下压时，抵触部221与定位杆121上下抵靠，而定位臂220之下的空间则是对工件500形成了限位；同时，在加工过程中，使得定位臂220的支撑力不仅仅是依靠驱动机构210，也可以通过定位杆121提供了一定支撑。

那么，当定位臂220摆动对工件500限位时，定位臂200的下方至少有两个支撑点，其中一个支撑点是与支撑板230的支撑部231限位，而另一个是与定位杆121顶部支撑限位，如此，能够实现一个定位臂220的多点限位，更能够实现精准定位；

同时，由于定位臂220为较长的杆体结构，在摆动时，有可能会产生偏移，导致定位不精准，但上述定位臂220通过多点定位，也能够防止定位臂220的偏移；

所述的定位臂220与支撑部231之间相应的接触面可以采用凹凸配合的结构，更好地定位。

如图3所示，在加工平台120设置有多种的定位装置200，能够从左右两侧以及前方对工件500进行限位，而后方则因为与放置平台110相接，而并未设置，能够更加稳定地夹持工件。

再有，定位的时候是依靠抵触部221与定位杆121上下抵靠，对工件500进行夹持的，大概是点状接触定位，但由于定位装置200设置有多个，因此构成了多个定位点，能够对工件形成良好的夹持，同时，在工件的形状在少许改动时，也无需对更换设备。

进一步地，如图3所示，所述的定位杆121还可以是安装在气缸1211上，通过气缸1211驱动上下移动，可以适应对工件500某些弧度的变化或者放置位置的微量便宜而进行调整。

一体化机械手300：

所述的一体化机械手300包括：底座310、多轴活动臂320以及安装于多轴活动臂320上的操作手400，多轴活动臂320驱动操作手400多方位移动；

底座310可以是安装在机架100上，也可以是放置在地面上的，由于多轴活动臂320是多轴活动的，其高度也较高，因为一体化机械手300放置在地面更加合适；

所述的多轴活动臂320是安装于底座310上，多轴活动臂320相对底座310可以转动，多轴活动臂320可以是四轴、五轴或者六轴，是按照所需要加工的工件500的程度进行设置的，而多轴活动臂320是属于现有技术，其具体结构不做详细赘述，但多轴活动臂320至少可以进行自转、上下摆动、左右摆动的动作。

所述的操作手400包括：操作手支架410、焊接头组件420和抓取组件430。

操作手支架410，采用金属材质，具有与多轴活动臂320连接的一个连接面，且操作手支架410包括：第一安装部411以及第二安装部412，第一安装部411和第二安装部412是相垂直的，两者之间呈90°夹角，第二安装部412为板状结构，相对于第一安装部411向外伸出，抓取组件430与多轴活动臂320之间的距离为A，焊接头组件420与多轴活动臂320之间的距离为B，A>B，这样使焊接头组件420和抓取组件430之间有足够的加工空间，在使用时不会相互阻碍。

所述的焊接头组件420，包括：第一焊接头421、第二焊接头422及驱动件423，驱动件423驱动第一焊接头421和第二焊接头422相对闭合或展开；

所述的焊接头组件420还包括：上下对称第一焊接臂4210和第二焊接臂4220，第第一焊接臂4210固定安装，第一焊接头421安装于第一焊接臂4210末端，第二焊接头422安装于第二焊接臂4220末端，第二焊接臂4220通过驱动件423摆动，在进行点焊的时候，第一焊接头421、第二焊接头422相对打开，第一焊接头421移动至工件500的底部，而第二焊接头422移动至工件500的上方，第一焊接头421、第二焊接头422上下对应；通过驱动件423驱动第二焊接头422，第一焊接头421、第二焊接头422闭合对工件500进行点焊；点焊完毕后通过多轴活动臂320移动离开工件500；

所述的第一焊接臂4210和第二焊接臂4220之间留有空间，是用于在点焊时工件500卡入的，若以方位表示，第一焊接臂4210和第二焊接臂4220大致的横向设置的，则第一焊接头421、第二焊接头422大致是竖向设置的。

所述的抓取组件430对称设置有两组且同步运作抓取工件500边缘，由于工件500多为壳体结构，那么单个的抓取组件430在抓取时，抓取不太稳定，那么至少对称地设置两个抓取组件430，抓取更加稳定。

所述抓取组件430包括：竖向设置的定位板431以及抓取钩432，抓取钩432呈钩状，抓取钩432与定位板431之间枢接，定位板431通过第一驱动装置433驱动直线移动，抓取钩432通过第二驱动装置434驱动相对定位板431摆动，且定位板431和抓取钩432上分别设置有钩部4311、4321，抓取钩432、第一驱动装置433安装于定位板431上并跟随定位板431同步直线移动，抓取钩432摆动时，朝向定位板431的钩部4311，抓取钩432与定位板431配合夹持工件500。

下面进一步说明一体化机械手300的使用：

如图1、图4和图5所示，一体化机械手300安装于机架100的旁侧，加工平台120位于左侧，放置平台110位于在右侧；而抓取组件430相对位于加工平台120的左侧，当一体化机械手300控制操作头400下移的时候，先通过焊接头组件430对工件500进行焊接，焊接时，抓取组件430相对位于加工平台120的左侧，不会影响焊接头组件430的运行；

点焊完成后，通过多轴活动臂320控制操作头400逆时针转动，那么抓取组件430向下，而焊接头组件430则向上，使用时，定位板431移动至工件500的上方，可以通过第一驱动装置433驱动定位板431和抓取钩432下移，对应于工件，抓取钩432和定位板431之间相对张开，第一驱动装置433驱动定位板431下移，同时抓取钩432跟随下移；直至定位板431接触工件500的表面，而抓取钩432通过第二驱动装置434驱动摆动，从工件500的侧面向内勾住工件500的底部，多轴活动臂320活动将工件500进行夹持取出。

在上述已经详细阐述了升降架130以及定位装置200的运行，那么，在点焊完成后，定位装置200松开工件500，然后可以通过升降架130驱动工件500上升，最后通过抓取组件430抓取工件500，完成后续的运输；运输至指定的地方后，一体化机械手300还可以在放置平台110上抓取待加工的工件500。

如此，实现了一个一体化机械手300能够同时实现点焊以及抓取的功能，节省一个传统的送料机械手，节省空间，降低设备成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。