本發(fā)明涉及一種應用于變壓器油箱波紋壁與骨架焊接的焊接機器人系統(tǒng)。

背景技術：

目前，通過對變壓器油箱的生產(chǎn)企業(yè)進行調查發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中變壓器油箱的焊接均以手工操作為主。變壓器油箱焊接工藝復雜、質量要求高、生產(chǎn)周期長。同時在生產(chǎn)中，采用人工焊接，焊接工人經(jīng)常會受到心理、生理條件的影響以及周邊環(huán)的干擾，難以較長時間的保持焊接工作的穩(wěn)定性和一致性，會造成焊接效率低和質量不穩(wěn)定等，且焊接后表面光潔度較差。故，現(xiàn)有的變壓器油箱焊接生產(chǎn)中存在以下不足：

1.人工焊接變壓器油箱，焊接的效率及質量很大程度上受限于焊接工人的熟練程度及操作狀態(tài)，焊接一致性不好，焊接質量不穩(wěn)定，效率低；

2.需要先將骨架及波紋壁點焊，然后人工焊接；沒有專用的焊接夾具，靠人工吊運翻轉工件，生產(chǎn)效率低

針對上述問題，亟需設計一種適用于變壓器油箱焊接機器人系統(tǒng)及專用的夾具，以滿足變壓器油箱的全自動焊接需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一套應用于變壓器油箱波紋壁與骨架焊接的焊接機器人系統(tǒng)，以滿足變壓器油箱的全自動焊接需求，解決現(xiàn)有的變壓器油箱焊接需要手工焊接導致的焊接一致性、可靠性及生產(chǎn)效率低的技術問題。本發(fā)明的技術方案是：

應用于變壓器油箱波紋壁與骨架焊接的焊接機器人系統(tǒng)，包括六軸工業(yè)機器人、機器人聯(lián)動懸掛架、三軸聯(lián)動變位機、四軸上料龍門架、波紋壁抓取工裝、輸送機、除塵系統(tǒng)、除塵房和控制柜，所述的除塵系統(tǒng)位于除塵箱的外部，所述的控制柜、六軸工業(yè)機器人、機器人聯(lián)動懸掛架、四軸上料龍門架和波紋壁抓取工裝均位于除塵房內，輸送機的上料區(qū)位于除塵房的外部，下料區(qū)位于除塵房的內部，所述的該除塵系統(tǒng)與除塵房相通，對所述的除塵房進行除塵；控制柜控制六軸工業(yè)機器人、三軸聯(lián)動變位機、波紋壁抓取工裝、輸送機和除塵系統(tǒng)，所述的六軸工業(yè)機器人的底部安裝在機器人聯(lián)動懸掛架上，所述的四軸上料龍門架跨過所述的輸送機的輸送帶，在除塵房的一側壁設置有門口，所述的三軸聯(lián)動變位機安裝在門口處，與門口相匹配的旋轉門安裝在三軸聯(lián)動變位機的轉盤上；所述的波紋壁抓取工裝安裝在四軸上料龍門架上，并在該四軸上料龍門機架上進行上下移動或左右移動；在所述的六軸工業(yè)機器人安裝有焊槍。

所述的機器人聯(lián)動懸掛架包括底座、導軌、齒條、電機和立柱，在所述的立柱的底端安裝有一滑板，上端安裝有所述的六軸工業(yè)機器人，該滑板通過導軌滑動的安裝在底座上，在所述的滑板上安裝有一驅動電機，所述驅動電機的轉軸上安裝有驅動齒輪，該驅動齒輪與安裝在底座上的齒條相嚙合。

所述的三軸聯(lián)動變位機包括固定底盤、旋轉盤和內撐式工裝，所述的旋轉盤轉動的安裝在固定底盤上，在旋轉盤的上部安裝有一立柜，在立柜上對稱的安裝有兩個回轉盤，每一回轉盤上安裝有一內撐式工裝。

所述的四軸上料龍門架包括橫梁和支撐梁，在橫梁的端部安裝有支撐梁，兩個支撐梁與橫梁呈n形設置，所述的橫梁上安裝有支臂，該支臂通過端板滑動的安裝橫梁上，所述的端板上安裝有升降驅動機構，用于驅動支臂上升或下降；所述的橫梁上安裝有橫向驅動機構，用于驅動支臂沿橫梁的長度方向移動。

所述的波紋壁抓取工裝包括基座以及安裝在基座上的夾緊氣缸、壓平氣缸、定位塊、壓緊塊和夾緊塊，所述的夾緊塊與所述的夾緊氣缸連接，用于對變壓器油箱波紋壁的夾緊抓取，

所述的壓緊塊與所述的壓平氣缸連接，該壓緊塊使得變壓器油箱波紋壁兩端與變壓器油箱骨架貼緊；定位塊可調整的安裝在基座上。

所述的焊槍上安裝有激光器支架，在所述的激光器支架上安裝有激光器。

所述的內撐式工裝包括動力部分、工件支撐部和焊接電源零線運動部，所述的動力部分包括氣缸座、第一氣缸、導向支座、芯軸和直線軸承，所述的第一氣缸通過氣缸座安裝在底板的一側，該第一氣缸的活塞桿穿過底板后延伸至底板的另一側，所述的芯軸與第一氣缸的活塞桿連接，在該芯軸的外圍依次套有直線軸承和導向支座，該直線軸承和導向支座為所述的芯軸導向，在芯軸的兩側的底板上均設置有一工件支撐部，所述的焊接電源零線運動部設置在工件支撐部的支架上。

所述的工件支撐部包括支架、連接桿、直線導軌、初始限位塊、極限限位塊和擋塊，所述的支架通過滑塊滑動的安裝在設置在底板上的直線導軌上，底板的側部設置有對滑塊限位的初始限位塊、極限限位塊和擋塊，所述初始限位塊位于擋板的上部，極限限位塊位于直線導軌的端部，沿芯軸的長度方向上設置有數(shù)個連接桿，每一連接桿的一端轉動的安裝在芯軸上，另一端轉動的安裝在支架的第一轉軸上，在所述支架的外側還設置有數(shù)個撐開機構。

每一所述的撐開機構均包括連接耳板、第一連接塊、滾筒、第二轉軸、拉伸彈簧和彈簧支柱，所的連接耳板為兩對，每對連接耳板分別安裝在支架上、下兩端，在每對連接耳板之間安裝有第二轉軸和銅套，該第二轉軸與銅套平行設置，所述的滾筒通過襯套轉動的安裝在第二轉軸上，所的第一連接塊安裝在支架上，上端的連接耳板與第一連接塊之間，以及下端的連接耳板與第一連接塊之間均設置有彈簧支柱和拉伸彈簧，拉伸彈簧的一端連接在連接耳板上，另一端通過彈簧支柱與第一連接塊連接。

所述的焊接電源零線運動部包括第二氣缸、連接板和第二連接塊，該第二氣缸固定在所述的支架上，所述的第二連接塊通過連接板與第二氣缸連接，在所述的第二連接塊上連接零線。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主體結構示意圖。

圖2是圖1中機器人聯(lián)動懸掛架結構示意圖。

圖3是圖1中三軸聯(lián)動變位機結構示意圖。

圖4是圖1中四軸上料龍門架的結構示意圖。

圖5是圖1中波紋壁抓取工裝的結構示意圖。

圖6是圖1中激光器、焊槍及激光器支架的結構示意圖。

圖7是圖3中內撐式工裝的主體結構示意圖。

圖8是圖7的俯視圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內。

參見圖1至圖8，本發(fā)明涉及一種應用于變壓器油箱波紋壁與骨架焊接的焊接機器人系統(tǒng)，包括六軸工業(yè)機器人111、機器人聯(lián)動懸掛架121、三軸聯(lián)動變位機131、四軸上料龍門架141、波紋壁抓取工裝151、輸送機161、除塵系統(tǒng)171、除塵房181和控制柜，所述的除塵系統(tǒng)171位于除塵箱181的外部，所述的控制柜、六軸工業(yè)機器人111、機器人聯(lián)動懸掛架121、四軸上料龍門架141和波紋壁抓取工裝151均位于除塵房181內，輸送機161的上料區(qū)位于除塵房181的外部，下料區(qū)位于除塵房181的內部，所述的該除塵系統(tǒng)171與除塵房181相通，對所述的除塵房181進行除塵；控制柜控制六軸工業(yè)機器人111、三軸聯(lián)動變位機131、波紋壁抓取工裝151、輸送機151和除塵系統(tǒng)171，所述的六軸工業(yè)機器人111的底部安裝在機器人聯(lián)動懸掛架上121，所述的四軸上料龍門架141跨過所述的輸送機161的輸送帶，在除塵房181的一側壁設置有門口，所述的三軸聯(lián)動變位機131安裝在門口處，與門口相匹配的旋轉門安裝在三軸聯(lián)動變位機131的轉盤上；所述的波紋壁抓取工裝151安裝在四軸上料龍門架141上，并在該四軸上料龍門機架上進行上下移動或左右移動；在所述的六軸工業(yè)機器人111安裝有焊槍。

六軸工業(yè)機器人機器人采用fanucm-10ia/12型機器人，為最大負載12kg的標準型機器人，fanucm-10ia/12是一款具有智能化功能的高性能操作機器人，適合各種弧焊應用，所述的機器人聯(lián)動懸掛架包括底座31、導軌33、齒條34、電機35和立柱32，在所述的立柱32的底端安裝有一滑板，上端安裝有所述的六軸工業(yè)機器人111，該滑板通過導軌33滑動的安裝在底座31上，在所述的滑板上安裝有一驅動電機35，所述驅動電機35的轉軸上安裝有驅動齒輪，該驅動齒輪與安裝在底座上的齒條34相嚙合。該機器人聯(lián)動懸掛架擴大了機器人的工作范圍，保證了此系統(tǒng)的焊達率，使得每條焊縫僅需起弧一次就可完成，別面了對接時造成的焊接缺陷，保證了焊接質量。

所述的三軸聯(lián)動變位機包括固定底盤、旋轉盤41和內撐式工裝，所述的旋轉盤41轉動的安裝在固定底盤上，在旋轉盤41的上部安裝有一立柜45，在立柜上對稱的安裝有兩個回轉盤42，每一回轉盤上安裝有一內撐式工裝4。通過旋轉盤41旋轉運動交換內撐式工裝的工位，保證了兩個工位位置的統(tǒng)一性，提高焊接質量；同時在一個工位焊接時另一個工位可進行上下料，提高生產(chǎn)效率；三軸聯(lián)動變位機通過回轉盤回轉運動使得工件處于最佳的焊接位置，主要用于變壓器油箱的翻轉，可大幅度的提高焊接質量，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。

所述的四軸上料龍門架包括橫梁51和支撐梁54，在橫梁51的端部安裝有支撐梁54，兩個支撐梁54與橫梁51呈n形設置，所述的橫梁51上安裝有支臂52，該支臂52通過端板滑動的安裝橫梁51上，所述的端板上安裝有升降驅動機構(現(xiàn)有技術，支臂上安裝有齒條，端板上安裝有電機，電機上的齒輪驅動齒條往復運動)，用于驅動支臂上升或下降；所述的橫梁上安裝有橫向驅動機構(現(xiàn)有技術)，用于驅動支臂51沿橫梁的長度方向移動。

所述的波紋壁抓取工裝包括基座以及安裝在基座上的夾緊氣缸61、壓平氣缸62、定位塊63、壓緊塊64和夾緊塊65，所述的夾緊塊65與所述的夾緊氣缸61連接，用于對變壓器油箱波紋壁的夾緊抓取，所述的壓緊塊64與所述的壓平氣缸62連接，該壓緊塊64使得變壓器油箱波紋壁兩端與變壓器油箱骨架貼緊；定位塊可調整(通過螺栓調整)的安裝在基座上。

所述的焊槍81上安裝有激光器支架83，在所述的激光器支架83上安裝有激光器82。

所述的內撐式工裝包括動力部分、工件支撐部和焊接電源零線運動部，所述的動力部分包括氣缸座3、第一氣缸106、導向支座7、芯軸2和直線軸承105，所述的第一氣缸106通過氣缸座3安裝在底板8的一側，該第一氣缸106的活塞桿穿過底板8后延伸至底板8的另一側，所述的芯軸2與第一氣缸106的活塞桿連接，在該芯軸2的外圍依次套有直線軸承105和導向支座7，導向支座7起到支撐導向的作用，安裝在底板8上，該直線軸承105和導向支座7為所述的芯軸2導向，在芯軸2的兩側的底板8上設置有工件支撐部，所述的焊接電源零線運動部設置在工件支撐部的支架1上。

所述的工件支撐部包括支架1、連接桿6、直線導軌114、初始限位塊、極限限位塊11和擋塊12，所述的支架1通過滑塊滑動的安裝在設置在底板上的直線導軌114上，底板8的側部設置有對滑板限位的初始限位塊、極限限位塊11和擋塊12，所述初始限位塊位于擋板12的上部，極限限位塊11位于直線導軌114的端部，沿芯軸2的長度方向上設置有數(shù)個連接桿6，每一連接桿6的一端轉動的安裝在芯軸2上，另一端轉動的安裝在支架1的第一轉軸上(第一轉軸通過無油襯套102轉動的安裝在支架上)，在所述支架1的外側還設置有數(shù)個撐開機構。

每一所述的撐開機構包括均連接耳板4、第一連接塊9、滾筒16、第二轉軸107、拉伸彈簧111和彈簧支柱112，所的連接耳板4為兩對，每對連接耳板分別安裝在支架1上、下兩端，在每對連接耳板之間安裝有第二轉軸107和銅套109，該第二轉軸107與銅套109平行設置，所述的滾筒16通過襯套轉動的安裝在第二轉軸107上，所的第一連接塊9安裝在支架1上，上端的連接耳板與第一連接塊9之間，以及下端的連接耳板與第一連接塊9之間均設置有彈簧支柱112和拉伸彈簧111，拉伸彈簧111的一端連接在連接耳板4上，另一端通過彈簧支柱112與第一連接塊9連接。

所述的焊接電源零線運動部包括第二氣缸113、連接板13和第二連接塊14，該第二氣缸113固定在所述的支架1上，所述的第二連接塊14通過連接板13與第二氣缸113連接，在所述的第二連接塊14上連接零線。

本內撐式工裝的工作原理是：通過第一氣缸的活塞桿的伸縮，帶動芯軸往復移動，進而帶動滑板在直線導軌上進行往復移動，通過直線導軌的往復移動，支架隨著滑板的移動，實現(xiàn)兩個支架間距的調整，完成對工件的夾緊，工件夾緊后，第二氣缸將第二連接塊推出，使第二連接塊與工件緊密接觸，焊機零線通過第二連接塊工件導通，從而進行焊接。

本發(fā)明的工作原理是：工作人員在除塵房外部將變壓器油箱骨架安裝至三軸聯(lián)動變位機的內撐式工裝上，三軸聯(lián)動變位機旋轉盤旋轉180°交換工位，四軸上料龍門架完成變壓器油箱波紋壁的上料及組對，機器人開始焊接；整套變壓器油箱焊接完成后，三軸聯(lián)動變位機旋轉盤(14)旋轉180°，工作人員完成焊后變壓器油箱的拆卸；整個系統(tǒng)重復上述流程。