一种机器人焊接设备和焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种机器人焊接设备和焊接方法。

背景技术

现有技术中，在液压支架焊接时，液压支架放置于固定平台上或变位机上，焊接机器人放置在变位机两侧可以移动的地轨上或沿地轨移动的升降轴上。上述的焊接装备，存在如下问题：焊接机器人需要多个外部轴来改善焊接可达性，增加了设备复杂性和成本；工件搬运和上下件不方便，效率低；焊接设备成本高，占地大，人工劳动强度大。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种机器人焊接设备和焊接方法，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种机器人焊接设备，所述焊接设备包括若干个焊接机器人、机器人翻转机构、工件翻转机构和两个基座，所述焊接机器人设置在所述机器人翻转机构上，所述机器人翻转机构和工件翻转机构设置在所述基座上；

所述机器人翻转机构包括顶部横梁、设置在所述顶部横梁两侧的立式架、第一传动组件和机器人翻转电机，所述焊接机器人设置在所述顶部横梁上，所述立式架设置在所述基座的外侧，所述机器人翻转电机固定设置在所述立式架上，并通过所述第一传动组件驱动所述立式架旋转，进而带动所述顶部横梁以及所述顶部横梁上的焊接机器人翻转；

所述工件翻转机构包括工件翻转电机、第二传动组件、两个工件回转支承、工件定位横梁，所述工件翻转电机固定设置在所述基座上，两个所述工件回转支承设置在所述基座的内侧，由所述工件翻转电机通过所述第二传动组件驱动旋转，所述工件定位横梁固定在两个所述工件回转支承之间，所述工件固定在所述工件定位横梁上。

可选地，所述焊接机器人设置在滑动支架上，所述滑动支架设置在所述顶部横梁上，所述滑动支架在驱动机构的驱动下沿所述顶部横梁平移。

可选地，所述滑动支架包括横向支撑板和竖直连接柱，所述横向支撑板滑动地设置在所述顶部横梁上，所述竖直连接柱固定在所述横向支撑板的中间位置，并向下伸出所述顶部横梁，所述竖直连接柱底部固定安装有所述焊接机器人。

可选地，所述驱动机构为液压缸、气缸、电动杆、齿轮齿条机构或螺母丝杠机构。

可选地，所述顶部横梁包括一个矩形框和位于所述矩形框中间位置的分隔板，所述分隔板的两侧分别设置有一个所述滑动支架。

可选地，所述基座的外侧设置有机器人回转支承，所述机器人翻转电机固定连接在所述支架回转支承，所述立式架对应位置上设置有槽孔，所述立式架通过所述槽孔枢接在所述机器人回转支承上。

可选地，所述第一传动组件和第二传动组件为齿轮啮合传动组件。

可选地，所述工件定位横梁上设置有夹紧定位所述工件的夹具。

可选地，所述工件为箱体类工件或者支架类工件。

可选地，所述工件回转支承为外齿式回转支承，所述工件定位横梁设置在所述回转支承边缘两点的连线上；和/或所述立式架位于槽孔位置设置有内齿，形成内齿式立式架。

本发明实施例另一方面提供了上述任一项所述焊接设备的焊接方法，包括如下的步骤：

将所述焊接机器人通过所述机器人翻转电机翻转至远离所述工件定位横梁的上部位置，从而留出空间便于将所述工件装夹在所述工件定位横梁上；

通过所述机器人翻转电机将所述焊接机器人翻转至焊接位置，并通过所述工件翻转机构将所述工件旋转至平行于所述顶部横梁的水平位置，对所述工件的水平焊缝进行焊接；

将所述焊接机器人以及所述工件翻转90度，从而将所述工件上的竖直焊缝置于水平位置，然后开始对所述竖直焊缝进行焊接；当存在角度范围在0-90度之间的焊缝时，所述焊接机器人和所述工件还能够通过所述机器人翻转机构和工件翻转机构根据需要的角度进行翻转和焊接；

焊接完成后，将所述焊接机器人再次翻转至远离所述工件定位横梁的上部位置，将所述工件翻转到水平位置，然后将所述工件从所述工件定位横梁上卸下。

本发明的优点及有益效果是：

本发明上述技术方案利用机器人翻转机构和工件翻转机构分别实现了焊接机器人翻转以及工件的翻转，通过上述机构的协同动作，以实现不同的工艺需求，从而提高了工件焊接的自动化，减少了设备复杂度、成本、占用空间，以及降低了工人的劳动量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一个实施例中机器人焊接设备的立体结构图；

图2为本发明的一个实施例中机器人焊接设备的主视图；

图3为本发明的一个实施例中机器人焊接设备的俯视图；

图4为本发明的一个实施例中机器人焊接设备的左视图；

图中：1为焊接机器人，2为机器人翻转机构，21为顶部横梁，211为矩形框，212为分隔板，22为立式架，23为机器人翻转电机，24为机器人回转支承，3为滑动支架，31为横向支撑板，32为竖直连接柱，4为工件翻转机构，41为工件翻转电机，42为工件回转支承，43为工件定位横梁，44为夹具，5为基座，6为工件，7为焊丝桶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

以下结合附图，详细说明本发明各优选实施例的技术方案。

实施例1

根据图1-4所示的利用焊接机器人进行工件焊接设备，在该实施例1中，该机器人焊接设备包括若干个焊接机器人1，焊接机器人的个数可以根据工件的数量或大小确定；还包括一个机器人翻转机构2，该机器人翻转机构2包括顶部横梁21和两个竖直的立式架22，该立式架可以是板状件、杆状组合件或箱体件，优选为图1中的箱体结构，所述顶部横梁优选为具有一定宽度的框型结构，从而便于在其上安装滑动支架3，然后在滑动支架3上安装焊接机器人1。根据实际位置需要可以将机器人翻转电机23设置在基座或立式架上，机器人翻转电机23可以设置一个或者两个，所述机器人翻转电机通过第一传动组件带动立式架22旋转，从而带动所述焊接机器人翻转。

在两个竖直的立式架22的内侧分别设置有基座5，该基座5优选为箱型结构，该基座5上安装有工件翻转电机41，在工件翻转电机41能够通过所述第二传动组件驱动该工件回转支承42旋转，该工件回转支承42可以为板状结构、连接杆结构或者转盘类结构(如图1所示)，在左右两个工件回转支承42之间设置有工件定位横梁43，该工件定位横梁43具有一定的宽度，设置在工件回转支承的两个边缘之间。根据图1或图2所示的回转支承工件回转支承为圆盘状的回转支承，所述工件定位横梁43设置在所述回转支承的两点的连线上，并且优选设置在小于直径的连线上，从而为工件装卸提供更大的空间。

根据图1所示，在工件定位横梁上设置有垂直横梁的工件支撑结构，并且设置有夹具44加紧所述工件6，具体的工件支撑结构和夹具的形式可以根据工件的结构进行设计。

上述工件优选为箱体类焊接件或者支架类焊接件，比如如图1中所示的液压支架。

上述的技术方案解决了现有焊接设备中存在的问题，分别利用焊接机器人的翻转机构和工件的翻转机构分别实现了焊接机器人自动翻转以及工件的翻转，通过上述各机构的协同动作，提高了工件焊接的自动化，减少了设备的复杂度、成本、占用空间，并且降低了工人劳动量。

在一个优选的实施方式中，焊接机器人1设置在滑动支架3上，所述滑动支架3设置在顶部横梁21上，所述滑动支架3在驱动机构或人工的驱动下沿所述顶部横梁21左右平移。

具体地，所述滑动支架3包括横向支撑板31和竖直连接柱32，所述横向支撑板31滑动地设置在所述顶部横梁21上，优选地，所述横向支撑板31和顶部横梁21之间设置的有导轨结构，便于它们之间滑动配合。

进一步地，根据图1和图2所示，所述竖直连接柱32固定在所述横向支撑板31的中间位置，并向下伸出所述顶部横梁21，所述竖直连接柱32底部设置所述焊接机器人。

优选地，所述基座5的外侧设置有机器人回转支承24，所述立式架22对应位置上设置有槽孔，所述立式架通过所述槽孔枢接在所述机器人回转支承24上。

可选地，所述第一传动组件和第二传动组件为齿轮啮合传动组件，各齿轮分别固定在各电机轴上、立式架上或工件回转支承上。优选地，所述工件回转支承为外齿式回转支承，所述立式架位于槽孔位置设置有内齿，形成内齿式立式架。

需要说明的是，上述描述仅仅是举例，并不是对滑动支架、机器人翻转电机等的具体结构和形式限制，其他的能够实现相同或相似功能的结构均在本实施例的保护范围之内。

在一个优选的实施方式中，驱动所述滑动支架3在顶部横梁21上平移的驱动机构优选为液压缸、气缸、电动杆或由电机驱动的螺母丝杠机构或齿轮齿条机构，也可以是能够实现相同功能的其他机构。

具体来说，顶部横梁21的结构是由固定在立式架上的一个矩形框以及位于所述矩形框中间位置的分隔板组成，然后在分隔板的两侧分别设置有一个滑动支架3，当然也可以包括两个以上的滑动支架3。

为了便于焊丝与机器人翻转机构同步翻转，在所述立式架外侧还设置有用于固定焊丝桶7的固定筐。

实施例2

本发明该实施例公开了一种利用焊接机器人进行工件焊接的焊接方法，包括如下的步骤：

S1，将所述焊接机器人通过所述机器人翻转机构翻转至靠近所述顶部横梁的上部位置，优选为从竖直位置翻转90度至水平位置，从而为工件腾出焊接设备上部的上料空间，从而便于将所述工件固定在所述工件定位横梁上。

S2，将工件进行定位加紧后，将所述焊接机器人翻转至焊接位置，比如翻转回90度，将焊接器人翻转回竖直位置，并且利用所述工件翻转机构将所述工件定位横梁旋转至平行于所述顶部横梁的角度，即图1中工件所示的位置，然后对所述工件的水平焊缝进行焊接。

S3，在水平焊缝焊接完成后，通过机器人翻转机构将所述焊接机器人以及通过所述工件翻转机构将所述工件再翻转90度，将工件处于垂直地面90度的位置，从而将所述工件上的竖直焊缝置于水平位置，然后开始对所述竖直焊缝进行焊接。

当存在其他角度的焊缝时，所述焊接机器人和所述工件定位横梁还可以根据其它任何需要的角度进行翻转和焊接，当然也可以根据焊接机器人自身的运动来配合焊缝的焊接。

S4，竖直焊缝也焊接完成后，将所述焊接机器人再次翻转至远离所述工件定位横梁的上部位置，将所述工件定位横梁回转到平行所述顶部横梁的水平位置，将所述工件通过吊装等方式卸下工件定位横梁。

综上，本发明上述实施例公开的焊接设备和焊接方法，能够通过焊接机器人和工件两种翻转机构，实现焊接机器人和工件的配合作业，并提高了设备自动化水平，减低了设备复杂度、成本以及占用空间，降低了工人的劳动量和劳动强度，获得了显著的技术效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。