一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站

摘要

本发明属于刹车鼓技术领域，尤其涉及一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站。其包括依次连接的物料输送单元、机器人搬运单元、以及焊接变位单元；机器人搬运单元包括设置在物料输送单元后方的搬运机器人以及安装在搬运机器人末端的抓取装置；焊接变位单元包括设置在搬运机器人一侧的工件变位装置、以及设置在工件变位装置一侧的焊接机器人；工件变位装置包括底座、安装在底座上的用于实现工件夹紧翻转的翻转卡紧机构、以及安装在底座上的用于实现工件夹紧滑移的滑移卡紧机构，翻转卡紧机构与滑移卡紧机构相对设置。与现有技术相比，该工作站降低了操作工人的劳动强度，节省了人工成本，也大幅度提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明属于刹车鼓技术领域，尤其涉及一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站。

背景技术

汽车用刹车鼓的传统制造工艺为一体铸造成型，但由于其工序复杂，易损率高，慢慢被焊接组装取代。国内大型汽车配套厂家中的使用的刹车鼓，大多数依靠人工进行组装及焊接，这种人工参与的工序不仅焊接质量不稳定，而且产品合格率低，且焊接效率低。为了更好的提高焊接效率和焊接质量，焊接机器人已经成为更多焊接工序的选择，但由于组装成刹车鼓的各部件之间需要同心组对，而现在并没有能够完成该项工序的设备，仍半人工参与，不能实现完全自动化的连续生产。

发明内容

本发明的在于针对现有技术中的不足，提供了一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站，该工作站能自动完成刹车鼓的组装、焊接操作，降低了操作工人的劳动强度，节省了人工成本，且机械操作，焊接质量更加稳定；也大幅度提高了生产效率。

本发明采用如下的技术方案：一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站，包括依次连接的物料输送单元、机器人搬运单元、以及焊接变位单元；

其中，所述机器人搬运单元包括设置在所述物料输送单元后方的搬运机器人以及安装在搬运机器人末端的抓取装置；

焊接变位单元：

包括设置在所述搬运机器人一侧的工件变位装置、以及设置在所述工件变位装置一侧的焊接机器人；

工件变位装置包括底座、安装在所述底座上的用于实现工件夹紧翻转的翻转卡紧机构、以及安装在所述底座上的用于实现工件夹紧滑移的滑移卡紧机构，所述翻转卡紧机构与所述滑移卡紧机构相对设置。

作为优选的技术方案：所述物料输送单元包括支撑座以及安装在所述支撑座上方的输送辊机构。

作为优选的技术方案：所述抓取装置包括安装在所述搬运机器人末端的固定盘，固定盘下面并列设置有第一卡盘组件和第四卡盘组件；

所述第一卡盘组件包括第一卡盘座、第一卡爪；所述第一卡爪的截面形状呈“L”型，且在与工件接触的第一卡爪的内壁面上开设若干鳞片式凹槽；

所述第四卡盘组件包括第四卡盘座、与所述第四卡盘座滑动连接的第四卡爪；所述第四卡爪的截面形状呈“Z”型。

作为优选的技术方案：所述翻转卡紧机构包括用于带动工件翻转的翻转组件、以及安装在所述翻转组件上的第二卡盘组件，所述翻转组件与所述底座转动连接。

作为优选的技术方案：所述翻转组件包括与所述底座转动连接的翻转平台、齿轮齿条传动结构以及固定安装在所述底座上的第一动力结构；所述齿轮齿条传动结构包括第一齿轮、以及与所述第一齿轮啮合传动的齿条；所述第一动力结构的输出端与所述齿条连接，所述齿条与所述第一齿轮啮合连接，所述齿轮的中心轴与所述翻转平台活动连接。

作为优选的技术方案：所述第二卡盘组件包括第二卡盘结构、齿轮传动结构、以及固定安装在所述翻转平台上的第二动力结构，所述齿轮传动结构又包括转动齿轮，所述第二动力结构的输出端与转动齿轮连接；所述第二卡盘结构包括固定安装在所述转动齿轮上的第二卡盘座、以及第二卡爪。

作为优选的技术方案：所述滑移卡紧机构包括与所述底座滑动连接的滑移组件、以及安装在所述滑移组件上的第三卡盘组件。

作为优选的技术方案：所述机器人搬运单元的两侧分别对称设置有一焊接变位单元，每个焊接变位单元对应一焊接机器人；每个焊接变位单元包括两组对称设置的所述工件变位装置；相对设置的两组工件变位装置之间设有用于阻挡弧光的弧光挡板组件。

作为优选的技术方案：第一卡盘组件、第二卡盘组件、第三卡盘组件和第四拉盘组件均为气动卡盘。

工作时，通过机器人搬运单元的抓取装置，将该工件一、二从物料输送单元搬运至焊接变位单元处，此时的翻转卡紧机构水平设置，搬运机器人对应的将工件一放置在水平设置的翻转卡紧机构、以及将工件二放置到滑移卡紧机构上；当控制系统识别到翻转卡紧机构上工件一放置到位并夹紧工件一后，翻转卡紧机构开始翻转操作，翻转至竖直放置即可；当控制系统识别到滑移卡紧机构的上工件二放置到位并夹紧工件二后，滑移卡紧机构开始滑移操作，滑移至相应的位置即可，实现工件一与工件二的对接。对接完成后，继续启动翻转卡紧机构，控制翻转卡紧机构中的第二卡盘组件进行旋转操作，并配合焊接变位单元的焊接机器人实现焊接操作。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果：本发明中提供了一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站，该工作站包括物料输送单元、机器人搬运单元、以及焊接变位单元；各单元相互配合，实现了对刹车鼓工件的自动装卡焊接的全自动化生产过程，降低了操作工人的劳动强度，节省了人工成本，且机械操作，焊接质量更加稳定；同时也大幅度提高了生产效率，满足了工厂批量生产要求，具有广阔的市场发展前景。

附图说明

为了更清楚的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的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为图2中A处局部放大图；

图4为图2中B处局部放大图；

图5为图1中翻转卡紧机构去除壳体后的部分结构示意图；

图6为图1中翻转平台水平设置时的结构示意图；

图7为图1中翻转平台竖直设置时的结构示意图；

图中：物料输送单元1、支撑座101、输送辊机构102；

机器人搬运单元2、搬运机器人201、抓取装置202、第一卡盘座202-1、第一卡爪202-2、鳞片式凹槽202-3、第四卡盘座202-4、第四卡爪202-5、固定盘202-6；

焊接变位单元3、焊接机器人301、底座302、翻转卡紧机构303、翻转平台303-1、齿轮齿条传动结构303-2、第一动力结构303-3、齿轮传动结构303-4、第二动力结构303-5、第二卡盘座303-6、第二卡爪303-7、定位块303-8、滑移卡紧机构304、滑移组件304-1、第三卡盘组件304-2；

弧光挡板组件4。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图1至附图7以及本发明具体实施例详细论述本发明。

如图1所示，一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站，其包括依次连接的物料输送单元1、机器人搬运单元2、以及焊接变位单元3。该工作站启用时，待加工工件一、二首先会从物料输送单元1的前端输送至其末端，接着通过机器人搬运单元2将工件抓取、搬运至焊接变位单元3，并在焊接变位单元3完成焊接操作。机器人搬运单元的两侧分别对称设置有一焊接变位单元，每个焊接变位单元对应一焊接机器人；每个焊接变位单元包括两组对称设置的工件变位装置；相对设置的两组工件变位装置之间设有用于阻挡弧光的弧光挡板组件。

其中，所述机器人搬运单元2包括设置在所述物料输送单元后方的搬运机器人201以及安装在搬运机器人201末端的抓取装置202，通过抓取装置202完成对工件的抓取工作。所述焊接变位单元3又包括设置在所述搬运机器人201一侧的工件变位装置、以及设置在所述工件变位装置一侧的焊接机器人301。

所述工件变位装置包括底座302、安装在所述底座302上的用于实现工件夹紧翻转的翻转卡紧机构303、以及安装在所述底座302上的用于实现工件夹紧滑移的滑移卡紧机构304，所述翻转卡紧机构303与所述滑移卡紧机构304相对设置。具体的，底座302用于支撑翻转卡紧机构303，并与该机构滑动连接。

工作时，通过机器人搬运单元2的抓取装置202，将该工件一、二从物料输送单元1搬运至焊接变位单元3处，此时的翻转卡紧机构303水平设置，搬运机器人201对应的将工件一放置在水平设置的翻转卡紧机构303、以及将工件二放置到滑移卡紧机构304上；当控制系统识别到翻转卡紧机构303上工件一放置到位并夹紧工件一后，翻转卡紧机构303开始翻转操作，翻转至竖直放置即可。当控制系统识别到滑移卡紧机构304的上工件二放置到位并夹紧工件二后，滑移卡紧机构304开始滑移操作，滑移至相应的位置即可，实现工件一与工件二的对接。对接完成后，继续启动翻转卡紧机构303，控制翻转卡紧机构303中的第二卡盘组件进行旋转操作，第二卡盘组件旋转的时候带动第三卡盘组件一通旋转，并配合焊接变位单元3的焊接机器人301实现焊接操作。

本发明中提供了一种刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站，该工作站包括物料输送单元1、机器人搬运单元2、以及焊接变位单元3；各单元相互配合，实现了对刹车鼓工件的自动装卡焊接的全自动化生产过程，降低了操作工人的劳动强度，节省了人工成本，且机械操作，焊接质量更加稳定；同时也大幅度提高了生产效率，满足了工厂批量生产要求，具有广阔的市场发展前景。

进一步的，所述物料输送单元1包括支撑座101以及安装在所述支撑座101上方的输送辊机构102；通过该输送辊机构102将工件一、二从该机构的前端输送至该机构的末端。具体的，该支撑座101采用框架式结构；输送辊机构102可以采用现有市场上售卖的产品，也可采用其它输送设备，本发明中不做具体限定，本领域技术人员依据实际情况自行设计即可。

进一步的，所述抓取装置202包括安装在所述搬运机器人末端的固定盘202-6，固定盘下面并列设置有第一卡盘组件和第四卡盘组件；

第一卡盘组件包括固定安装在所述搬运机器人201末端的第一卡盘座202-1、以及与所述第一卡盘座202-1滑动连接的第一卡爪202-2；所述第一卡爪202-2的截面形状呈“L”型，且在与工件接触的第一卡爪202-2的内壁面上开设若干鳞片式凹槽202-3，主要对工件起到夹紧的作用。第四卡盘组件包括第四卡盘座202-4、与所述第四卡盘座滑动连接的第四卡爪202-5；所述第四卡爪的截面形状呈“Z”型，主要对工件起到托起的作用。本发明中对鳞片式凹槽202-3的数量、形状以及大小等均不做限定，本领域技术人员自行设计即可。工作时，第一卡爪202-2可在第一卡盘座202-1上滑动，当滑动至一定位置时，即可实现对工件一、二的夹紧操作，结构简单，操作便捷。同时，该第一卡爪202-2的截面形状呈“L”型，与工件——刹车鼓的外形结构相匹配，利于工件的夹紧操作；此外，在第一卡爪202-2的内壁面上开设若干鳞片式凹槽202-3，减小了与工件的接触面积，避免工件在夹紧过程中发生形变。

进一步的，所述翻转卡紧机构303包括用于带动工件翻转的翻转组件、以及安装在所述翻转组件上的第二卡盘组件，所述翻转组件与所述底座转动连接。具体的，所述翻转组件包括与所述底座302转动连接的翻转平台303-1、齿轮齿条传动结构303-2以及固定安装在所述底座302上的第一动力结构303-3。其中，所述齿轮齿条传动结构303-2包括齿轮、以及与所述齿轮啮合传动的齿条；所述第一动力结构303-3的输出端与所述齿条连接，所述齿条与所述齿轮啮合连接，所述齿轮又与所述翻转平台303-1连接。本实施例中的第一动力结构303-3为气缸。工作时，通过第一动力结构303-3驱动齿条的伸出与收缩，带动齿轮旋转，而齿轮的中心轴与翻转平台303-1的侧面铰接，进而实现翻转平台303-1的旋转。采用结构齿轮齿条啮合传动将原来的直线运动转换为旋转运动，整体结构简单，传动的稳定性好。同时，设置翻转组件，可实现翻转平台303-1的翻转操作，且初始状态时，该翻转平台303-1水平设置，便于工件的放置与安装。

具体的，所述第二卡盘组件包括第二卡盘结构、齿轮传动结构303-4、以及固定安装在所述翻转平台303-1上的第二动力结构303-5，所述齿轮传动结构303-4又包括转动齿轮，所述第二动力结构303-5的输出端与转动齿轮连接。所述第二卡盘结构包括固定安装在所述转动齿轮上的第二卡盘座303-6、以及与所述第二卡盘座303-6滑动连接的第二卡爪303-7。本实施例中，该第二卡盘组件中还包括定位块303-8，该定位块303-8与第二卡爪303-7均安装在所述第二卡盘座303-6上，该定位块303-8与第二卡爪303-7的数量均设置三个，且间隔均布在第二卡盘座303-6上；通过定位块303-8感知工件是否放置到位，且限制工件轴向移动，并配合第二卡爪303-7夹紧该工件，实现对工件的夹紧操作。工作时，第二动力结构303-5驱动齿轮传动结构303-4转动，第二卡盘结构安装在转动齿轮上，带动第二卡盘结构一起旋转，进而实现工件的360度旋转，利于机器人对工件的圆周焊接操作。需要说明的，本发明中，对齿轮传动结构303-4中转动齿轮的数量以及尺寸大小等均不做具体限定，如实施例中，转动齿轮的数量为两个，包括主转动齿轮和从动转动齿轮，对应的将第二卡盘结构安装在从动转动齿轮上。采用齿轮传动，整体结构简单且紧凑，传动稳定性好。同时，通过翻转组件与第二卡盘组件的相互配合，可实现对工件的快速安装、夹紧、翻转、与旋转操作，提高了生产效率。

进一步的，所述滑移卡紧机构304包括与所述底座302滑动连接的滑移组件304-1、以及安装在所述滑移组件304-1上的第三卡盘组件304-2。具体的，在所述底座301上设置两条平行的导轨，滑移组件304-1包括滑块，所述滑块安装在导轨上，可沿导轨滑行，并由安装在机架上的气缸为滑块提供滑移动力。该滑移装置304-1还可以采用现有市场上售卖的其他可实现滑移的设备，可以在特定位置安装限位传感器，以检测其滑动是否到位，各限位传感器和气动部件均与控制器连接。本发明中不做具体限定。本发明中的第三卡盘组件304-2可采用与第二卡盘结构相同的结构设计，也可自行设计，只要能实现对工件的夹紧定位操作即可，本发明中不做具体限定。使用时，当第三卡盘组件304-2实现了对工件的夹紧操作后，滑移组件304-1带动该第三卡盘组件304-2向靠近第二卡盘结构的方向滑移，移动至指定位置即可。

进一步的，所述工件变位装置设置两组，分别设置在所述机器人搬运单元2的两侧；每一组包括两个相对设置的所述工件变位装置，且相对设置的两个工件变位装置之间设有用于阻挡弧光的弧光挡板组件4，弧光挡板组件4起隔离阻挡焊接时的弧光等作用。本发明中，设置两组双工件变位装置，共计四个工件变位装置予以配合焊接操作，实现四工位自动装卡焊接，极大的提高了刹车鼓的生产效率。

第一卡盘组件、第二卡盘组件、第三卡盘组件和第四拉盘组件均为气动卡盘，气动卡盘可以实时控制卡盘中卡爪的工作半径，实现对不同工件的卡紧。

该刹车鼓机器人自动装卡焊接工作站的工作过程，如下：

1）物料输送单元1将工件从该单元的前端输送至末端，接着利用搬运机器人201将工件按顺序抓取并放置到对应的卡盘结构上；此时，第二卡盘组件处于水平放置状态，即将工件一水平放置到第二卡盘组件上，然后通过转动搬运机器人末端的角度，将工件二竖直放置到第三卡盘组件304-2上。

2）卡盘结构自动夹紧对应的工件，由于此时翻转平台303-1水平设置，需先将该平台翻转90度呈竖直放置，而后向前移动滑移组件304-1，使得安装在组件304-1上的工件二靠近安装在翻转平台303-1上的工件一，移动至指定位置时，工件一与工件二对齐。

3）当工件一与工件二对齐后，控制系统将会对焊接机器人301发出指令，焊接机器人301开始对工件一与工件二的接合处进行焊接操作；在发出焊接指令的同时，启动第二动力结构303-5，带动工件一与工件二一同旋转，实现对工件的圆周焊接操作。

4）焊接完毕后，滑移卡紧机构304松开对工件二的夹紧，并滑移后退；接着翻转卡紧机构303中的翻转平台303-1翻转复位，呈水平设置。

5）翻转卡紧机构303中的第二卡盘组件放松对焊接完成件的夹紧，并通过搬运机器人将焊接完成件抓取、放置到对应的输送装置即可，完成对焊接完成件的输出操作。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明保护的范围。