一种智能自动装配焊接一体化装置的制作方法

本发明属于装配焊接，尤其涉及一种智能自动装配焊接一体化装置。

背景技术：

1、在机械制造领域，焊接装配是将多个工件通过焊接工艺连接为一体的重要加工环节。

2、传统的焊接装配多采用人工方式，工人先将工件搬运至焊接工位，手动调整工件位置并使用夹具夹紧固定，然后手持焊枪进行焊接作业。这种方式存在以下不足：一是劳动强度大、生产效率低，难以满足批量生产需求；二是人工定位精度有限，工件装配一致性差，影响焊接质量；三是焊接过程中产生的弧光、烟尘和高温对工人健康造成危害。

3、随着自动化技术的发展，出现了采用输送线和机械臂配合的自动焊接装置，但现有装置在工件定位支撑方面仍存在缺陷：现有定位支撑模块的支撑头多为固定刚性结构，其顶端形状固定，无法适应不同工件底部的形状轮廓差异，当工件底部为曲面、斜面或不规则形状时，支撑头与工件底部接触面积小甚至为点接触，导致支撑不稳定，工件在焊接过程中容易发生偏移或振动，影响焊接精度和质量；部分采用柔性支撑的方案中，柔性元件充气后易向四周膨胀变形，削弱了竖直方向的支撑力，进一步降低了支撑可靠性。因此，开发一种能够自适应工件底部形状、支撑稳定可靠的智能自动装配焊接一体化装置是很有必要的。

4、本发明设计一种智能自动装配焊接一体化装置解决如上问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对目前的装配焊接技术所存在的问题，提供一种智能自动装配焊接一体化装置，以解决现有技术中支撑头无法自适应工件底部形状、支撑不稳定、焊接装配精度低的问题。

2、上述目的通过下述技术方案实现：

3、一种智能自动装配焊接一体化装置，它包括焊件输送机构、辅助机械臂、焊接机械臂、机械臂调控机构、侧向夹紧模块和定位支撑模块；工件通过焊件输送机构输送至焊接工位，辅助机械臂将工件从焊件输送机构上夹持并搬运至定位支撑模块上，通过定位支撑模块从下方支撑工件、侧向夹紧模块从侧方夹紧工件，实现工件的精确定位与固定，然后由焊接机械臂对工件进行装配焊接作业；所述定位支撑模块包括安装台和设置在安装台上的多个定位支撑单元，每个定位支撑单元包括固定筒、安装滑套和支撑头，所述固定筒固定安装在安装台上，所述安装滑套滑动套设在固定筒内并可沿固定筒轴向滑动，所述支撑头安装在安装滑套上端，所述支撑头通过连接气管与气源连接；所述支撑头为自适应柔性支撑头，所述支撑头内部形成有气腔，所述连接气管与所述气腔连通，通过连接气管向气腔内充气使支撑头的上端支撑部产生自适应变形或伸缩运动，以适应工件底部的形状轮廓并与工件底部充分接触，所述支撑头上设有限制所述上端支撑部向四周变形的限位结构。

4、在其中一个实施例中，所述支撑头包括固定套一、波纹管和弹性头，所述固定套一安装在安装滑套上端，所述波纹管设置在固定套一上方，所述弹性头设置在波纹管上方并与波纹管连通形成密闭气腔，所述连接气管与所述密闭气腔连通；通过连接气管向弹性头内充气，弹性头与工件底部接触后适应工件底部的形状轮廓进行变形；波纹管可沿轴向伸缩而限制径向膨胀，防止弹性头向四周变形影响支撑效果；所述固定套一与安装滑套之间设有密封垫。

5、在其中一个实施例中，所述支撑头包括固定套二、弹性囊和多根限位杆，所述固定套二安装在安装滑套上端，所述固定套二内形成有第一气腔，所述弹性囊设置在第一气腔内并与连接气管连通，所述固定套二顶部设有多个第一安装滑槽，所述多根限位杆分别滑动安装在对应的第一安装滑槽中；通过连接气管向弹性囊内充气，弹性囊膨胀推动各限位杆沿第一安装滑槽滑动伸出，限位杆上端与工件底部接触后适应工件底部的形状轮廓进行差异化伸缩，所述限位杆可防止弹性囊向四周变形而影响支撑效果。

6、在其中一个实施例中，所述支撑头包括固定套三和多根支撑杆，所述固定套三安装在安装滑套上端，所述固定套三内形成有第二气腔，所述第二气腔与连接气管连通，所述第二气腔顶部设有多个第二安装滑槽，所述多根支撑杆分别滑动安装在对应的第二安装滑槽中；通过连接气管向第二气腔内充气，气压推动各支撑杆沿第二安装滑槽滑动伸出，支撑杆上端与工件底部接触后适应工件底部的形状轮廓进行差异化伸缩。

7、在其中一个实施例中，所述安装台的下侧通过四个固定杆固定安装有安装壳，安装壳下方的四个角落上固定安装有四个支腿四，每根支腿四的底部均安装有一个可调脚杯四；所述定位支撑单元还包括导向滑套、伺服电机四、丝杠二和螺母二，所述固定筒固定安装在安装台上，所述导向滑套滑动套设在固定筒内，安装滑套通过连接弧板固定安装在导向滑套的上端，所述丝杠二通过固定底座安装在安装壳的上方，所述螺母二固定在导向滑套内并与丝杠二螺纹配合，所述伺服电机四固定安装在安装壳内且其输出轴与丝杠二下端固定连接，驱动丝杠二旋转以带动导向滑套、安装滑套及支撑头沿固定筒升降。所述固定筒内壁设有导向滑槽，所述导向滑套外壁设有与导向滑槽配合的导向滑块；所述固定筒侧壁设有供连接气管穿过的避让槽。

8、在其中一个实施例中，所述定位支撑模块的四周周向均匀的安装有四个侧向夹紧模块；所述侧向夹紧模块包括支腿三、可调脚杯三、直线滑轨、滑移式安装座和可调夹紧臂，所述直线滑轨安装在支腿三上，支腿三的底部安装有可调脚杯三；所述直线滑轨上旋转安装有丝杠一；所述滑移式安装座通过四个支撑滑块滑动安装在直线滑轨上，滑移式安装座底部通过安装件设有与丝杠一配合的螺母一；所述可调夹紧臂安装在滑移式安装座上；所述支腿三上设有电机支撑，伺服电机三安装在电机支撑上，所述伺服电机三的输出轴通过传动齿轮与丝杠一连接，所述伺服电机三通过传动齿轮驱动丝杠一旋转，丝杠一旋转驱动滑移式安装座沿直线滑轨滑动。

9、所述可调夹紧臂包括夹紧臂单元和夹紧头，所述夹紧臂单元包括固定臂、摆动臂和连接板，所述连接板的上端固定安装有圆形壳一，所述固定臂通过法兰盘一和法兰盘二安装在圆形壳一上；所述法兰盘二上固定安装有旋转轴一，旋转轴一的一端穿入圆形壳一内，所述圆形壳一内设有旋转板一和分割板一，所述旋转板一与旋转轴一固定连接，所述分割板一将圆形壳一内部分隔为两个气室，圆形壳一的外侧固定安装有两个气管接头一，两个气管接头一与所述两个气室连通，通过向不同气室充气驱动旋转板一带动旋转轴一正向或反向旋转，所述圆形壳一内设有两个限制旋转板一旋转角度的限位块一；所述固定臂的上端设有圆形壳二，所述摆动臂的一端固定安装有旋转轴二，摆动臂通过旋转轴二摆动安装在固定臂上，且旋转轴二穿入圆形壳二内；所述圆形壳二内设有旋转板二和分割板二，所述旋转板二与旋转轴二固定连接，所述分割板二将圆形壳二内部分隔为两个气室，圆形壳二的外侧固定安装有两个气管接头二，两个气管接头二与圆形壳二内的两个气室连通，通过向不同气室充气驱动旋转板二带动摆动臂正向或反向旋转，所述圆形壳二内设有两个限制旋转板二旋转角度的限位块二；所述可调夹紧臂是由多个夹紧臂单元首尾依次相连组成，夹紧头安装在末端的摆动臂上；起始的夹紧臂单元其连接板固定安装在滑移式安装座上，相邻的夹紧臂单元摆动臂和连接板连接。

10、在其中一个实施例中，所述机械臂调控机构包括支腿二、可调脚杯二、口字型滑轨、口字型固定板、链轮一、链条一、伺服电机一、伺服电机二、链轮二、链条二、滑动安装组件一和滑动安装组件二，所述口字型固定板和口字型滑轨内外安装在支腿二上，支腿二的底部安装有可调脚杯二；所述滑动安装组件一和滑动安装组件二分别滑动安装在口字型滑轨上；所述辅助机械臂安装在滑动安装组件一上，所述焊接机械臂安装在滑动安装组件二上；所述口字型固定板上端的四个角落上旋转安装有四个第一转轴，下端的四个角落上旋转安装有四个第二转轴；四个第一转轴上安装有四个链轮一，四个第二转轴上安装有四个链轮二，四个链轮一通过链条一连接，四个链轮二通过链条二连接；伺服电机一和伺服电机二固定安装在口字型固定板的下侧，且伺服电机一的输出轴与四个第二转轴中其中一个第二转轴固定连接，伺服电机二的输出轴与四个第一转轴中的其中一个第一转轴固定连接；所述口字型滑轨的轨道两侧面设有v型槽，所述滑动安装组件一包括连接件一、安装板一、固定板一和v型滑轮一，所述安装板一的一侧固定安装有连接件一，两个固定板一对称的固定安装在安装板一的下端，两个v型滑轮一通过两个第三转轴安装在两个固定板一上并与v型槽配合，连接件一与链条一连接；所述滑动安装组件二包括连接件二、安装板二、固定板二和v型滑轮二，所述安装板二的一侧通过过渡板固定安装有连接件二，两个固定板二对称的固定安装在安装板二的下端，两个v型滑轮二通过两个第四转轴安装在两个固定板二上并与v型槽配合，连接件二与链条二连接。

11、在其中一个实施例中，所述焊件输送机构包括支腿一、可调脚杯一、支架、输送带、减速电机、链轮链条组件、辅辊、主辊和托辊，所述支架安装在支腿一上，所述支腿一底部设有可调脚杯一，所述主辊和辅辊分别安装在支架两端，所述托辊安装在支架中部用于支撑输送带，所述输送带套设在主辊和辅辊上，所述减速电机安装在支架一侧，所述减速电机通过链轮链条组件驱动主辊旋转，主辊通过摩擦力带动输送带运转。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：

13、1、本发明中支撑头采用自适应柔性设计，通过充气使弹性头或弹性囊膨胀变形、或使限位杆或支撑杆滑动伸缩，能够自动适应不同工件底部的形状轮廓（包括平面、曲面、斜面及不规则表面），保证支撑头与工件底部充分接触，增大支撑面积，提高支撑稳定性和定位精度，有效避免工件在焊接过程中发生偏移或振动。

14、2、在第一种支撑头中设置波纹管作为限位结构，波纹管沿轴向可伸缩、沿径向具有刚性，能够有效防止弹性头充气时向四周膨胀变形，确保充气压力主要转化为弹性头竖直方向的支撑力，保证支撑效果；在第二种支撑头中通过多根限位杆约束弹性囊的径向变形，同时限位杆自身可差异化伸缩以适应工件轮廓，兼具限位和自适应支撑双重功能。

15、3、本发明中三种支撑头结构形式可根据工件类型和焊接工艺需求灵活选用：第一种弹性头一体式变形适合表面连续变化的工件；第二种弹性囊驱动多限位杆适合底部轮廓差异较大的工件；第三种气压直接驱动限位杆结构简单、响应迅速，适合大批量标准化生产，通用性强。

16、4、整机集成焊件输送、机械臂搬运、定位支撑、侧向夹紧和焊接作业于一体，实现装配焊接全过程的自动化和智能化，大幅降低工人劳动强度，提高生产效率和焊接质量一致性，改善作业环境。