一种机器人焊接工作站的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车用电池壳的技术领域，尤其涉及一种机器人焊接工作站。


背景技术：

2.随着中国改革开放和经济的高速增长以及中国居民收入水平的不断提高，中国汽车市场潜力巨大，目前我国正在掀起一股汽车生产、消费的热潮，中国汽车市场成长迅速，正在成长为世界上新兴的汽车消费市场。
3.随着新能源汽车的热度，越来越多的纯电汽车和混合动力汽车投入的市场。纯电汽车和燃油车的最大区别在于少了发动机和变速箱，多了电池包和电机，而这个电池包就是整个车间的心脏，为车辆提供电能和动力，可以理解为电动车的发动机。
4.电池包的重要性不言而喻，电池包分为三个部分组成，分别为铝合金下壳体，内部模组电芯，塑料上壳体。
5.对于豪华品牌，出于减轻重量的考虑大多选择铝合金下壳体。而电池壳型材产品(比如铝合金下壳体)的人工焊接随意性较大，无法真正实现标准化、一致化焊接，焊接效果波动性较大，焊接成本高，焊接效率低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种机器人焊接工作站，主要解决上述现有技术存在的人工焊接随意性较大，无法真正实现标准化、一致化焊接，焊接效果波动性较大，焊接成本高，焊接效率低的问题，而提供的一种机器人焊接工作站。
7.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种机器人焊接工作站，其特征在于：该机器人焊接工作站包括机器人、零件定位工装、控制器、焊枪、送丝装置、变压器，所述机器人包括机器人手臂，机器人手臂连接焊枪和送丝装置；所述控制器和变压器连接，控制器控制机器人手臂运行；所述零件定位工装位于机器人一侧。
8.进一步，所述送丝装置设置在机器人手臂上，机器人手臂移动端连接焊枪。
9.进一步，所述零件定位工装位于机器人手臂的前侧，且位于机器人手臂下方。
10.进一步，所述焊枪包括枪管本体单元、碰撞传感单元、送丝机单元、连接单元tw、支架单元、电缆单元、连接单元rw、后送丝管，所述枪管本体单元同碰撞传感单元连接，碰撞传感单元同送丝机单元连接，送丝机单元和连接单元tw连接，连接单元tw和支架单元连接；所述后送丝管同连接单元rw连接，后送丝管对应送丝机单元。
11.进一步，所述机器人上还设有焊丝盘，焊丝盘包括防尘罩、阻尼盘轴、端盖、导丝杆，所述端盖设有定位孔，阻尼盘轴底部设有盘轴驱动销，定位孔和盘轴驱动销连接，导丝杆连接在端盖一端，防尘罩覆盖在端盖一侧且阻尼盘轴位于防尘罩内。
12.进一步，所述焊丝盘通过支架连接在机器人上。
13.进一步，所述零件定位工装设有用于夹紧工件的夹紧装置。
14.进一步，所述机器人焊接工作站还包括用于对焊接后工件进行检测的ccd检测设备。
15.进一步，所述零件定位工装设有移动板、用于移动板移动的轨道，用于带动移动板移动的气缸，所述轨道固定在零件定位工装上，移动板可移动地设置在轨道上，夹紧装置设置在移动板上，气缸连接移动板。
16.进一步，所述机器人焊接工作站还包括用于将机器人及零件定位工装隔离的安全门，安全门设有激光光栅；所述控制器还设有操作盒、启动开关和示教器。
17.鉴于上述技术特征，本实用新型具有如下有益效果：
18.1、本实用新型的机器人焊接工作站使用时(比如点焊接或连续焊接)，相比人的手工焊可以大幅度地节约焊丝的用量，生产效率大幅度高于工人焊接。焊接成本更低、焊接效率更高。
19.2、本实用新型的机器人焊接工作站，在整个焊接过程中，具有过程质量控制优势。即焊接标准化、一致化焊接、焊接效果好且波动性小。
20.3、本实用新型的机器人焊接工作站，在节约人工成本、提高焊接效率的基础上，可以搭配焊接机器人智能控制系统(比如控制器)，可以根据焊接时的熔池状态、坡口形状、气流量，自动实时调整焊接电流、焊枪姿态，内置多套焊接数据库(比如内置在控制器中)。
21.4、本实用新型的机器人焊接工作站，只需人工在零件定位工装上进行取、换工件，无需进行专门焊接培训，直接上岗。
22.5、本实用新型的机器人焊接工作站，无工作情绪、疲劳、效率与品质的曲线概率、生手与熟手(人工)落差；焊锡机器人焊接产品品质稳定，效率稳定，无情绪，可持续工作。
23.7、本实用新型的机器人焊接工作站，可24小时间工作，无疲劳，即使是在淡季也不浪费人力资源。避免例如使用人工焊接，淡季和旺季明显，订单多时赶货质量不稳定，忙时招不到人，闲时养不起人的问题。
附图说明
24.图1是实施例1中一种机器人焊接工作站的结构示意图。
25.图2是实施例1中机器人手臂的结构示意图。
26.图3是实施例1中机器人的结构示意图。
27.图4是实施例1中焊枪的结构示意图。
28.图5是实施例1中焊丝盘的结构示意图。
29.图6是实施例1中焊丝盘安装在机器人上的结构示意图。
30.图中：1、焊枪；1-1、送丝机单元；1-2、支架单元；1-3、碰撞传感单元；1-4、枪管本体单元；1-5、电缆单元；1-6、连接单元tw；1-7、连接单元rw；1-8、后送丝管；1-10、焊丝；
31.2、机器人；2-1、机器人手臂；2-2、机器人本体；2-3、上臂；2-4、前臂；2-5、第一手腕；2-6、第二手腕；2-7、底座；
32.3、送丝装置；
33.4、零件定位工装；4-1、夹紧装置；
34.5、控制器；5-1、操作盒；5-2、启动开关；5-3、示教器；
35.6、变压器；
36.7、工件；
37.8、焊丝盘；8-1、防尘罩；8-2、阻尼盘轴；8-2-1、盘轴驱动销；8-3、端盖；8-3-1、定位孔；8-4、导丝杆；
38.8-5、支架；8-6、六角螺钉。
具体实施方式
39.下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
40.参见图1至图6，具体实施例1，本实施例1提供了一种机器人焊接工作站，其特征在于：该机器人焊接工作站包括机器人2、零件定位工装4、控制器5、焊枪1、送丝装置3、变压器6，所述机器人2包括机器人手臂2-1，机器人手臂2-1连接焊枪1和送丝装置3；所述控制器5和变压器6连接，控制器5控制机器人手臂2-1运行；所述零件定位工装4位于机器人2一侧。
41.零件定位工装4用于定位待焊接的工件7，便于焊枪1在机器人手臂2-1带动下对工件7进行精准焊接，优选零件定位工装4位于机器人手臂2-1的前侧，且位于机器人手臂2-1下方。机器人2可以选择松下super awp tm1400铝mig机器人。机器人2设有机器人本体2-2，机器人本体2-2上分为底座2-7、上臂2-3、前臂2-4、第二手腕2-6、第一手腕2-5，第一手腕2-5连接焊枪1和第二手腕2-6(比如第一手腕2-5和第二手腕2-6通过bw轴间接连接，第一手腕2-5和焊枪1之间通过tw轴间接连接)，第二手腕2-6连接前臂2-4(第二手腕2-6和前臂2-4通过rw轴间接连接)，前臂2-4连接上臂2-3(比如前臂2-4和上臂2-3之间通过fa轴间接连接)，上臂2-3连接底座2-7(比如上臂2-3和底座2-7之间通过rt轴和ua轴间接连接)。
42.rt轴控制机器人本体2-2转体，同时带动上臂2-3、前臂2-4、第二手腕2-6、第一手腕2-5，第一手腕2-5和焊枪1同步转体，优选水平方向旋转，例如附图中对应箭头方向来回旋转。
43.ua轴控制上臂2-3旋转，同步带动前臂2-4、第二手腕2-6、第一手腕2-5，第一手腕2-5和焊枪1旋转，优选垂直方向旋转，例如附图中对应箭头方向来回旋转。
44.fa轴控制前臂2-4旋转，同步带动第二手腕2-6、第一手腕2-5，第一手腕2-5和焊枪1旋转，优选垂直方向旋转，例如附图中对应箭头方向来回旋转。
45.rw轴控制第二手腕2-6转动，同时带动第一手腕2-5和焊枪1转动，例如附图中对应箭头方向来回旋转。
46.bw轴控制第一手腕2-5弯曲，同时带动焊枪1间接弯曲实现改变角度的目的，例如附图中对应箭头方向来回弯曲、旋转。
47.tw轴控制第一手腕2-5扭转，同时带动焊枪1扭转。
48.所述送丝装置3设置在机器人手臂2-1上，机器人手臂2-1移动端连接焊枪1。送丝装置3的作用是可以控制焊丝1-10的送丝速度，实现焊丝1-10连续不断的运送到焊枪1。
49.所述焊枪1包括枪管本体单元1-4、碰撞传感单元1-3、送丝机单元1-1、连接单元tw1-6、支架单元1-2、电缆单元1-5、连接单元rw1-7、后送丝管1-8，所述枪管本体单元1-4同碰撞传感单元1-3连接，碰撞传感单元1-3同送丝机单元1-1连接，送丝机单元1-1和连接单
元tw1-6连接，连接单元tw1-6和支架单元1-2连接；所述后送丝管1-8同连接单元rw1-7连接，后送丝管1-8对应送丝机单元1-1。自焊丝盘8出来的焊丝1-10，经过送丝装置3送至后送丝管1-8，再由后送丝管1-8送至送丝机单元1-1，送丝机单元1-1将焊丝1-10送至焊枪1，由焊枪1使用焊丝1-10对工件7进行焊接，即通过枪管本体单元1-4对工件7进行焊接。碰撞传感单元1-3的作用是防止焊枪1与工件7和/或零件定位工装4发生碰撞；连接单元tw1-6的作用是用于送丝机单元1-1和支架单元1-2之间的连接；支架单元1-2作用是将连接单元tw1-6和电缆单元1-5之间进行支撑和连接的作用；连接单元rw1-7的作用是连接后送丝单元1-8、便于焊丝1-10的传导；电缆单元1-5的作用是通电作用、为焊枪1提供电源。焊枪1优选采用氩弧焊接产品焊缝。
50.所述机器人2上还设有焊丝盘8，焊丝盘8包括防尘罩8-1、阻尼盘轴8-2、端盖8-3、导丝杆8-4，所述端盖8-3设有定位孔8-3-1，阻尼盘轴8-2底部设有盘轴驱动销8-2-1，定位孔8-3-1和盘轴驱动销8-2-1连接，导丝杆8-4连接在端盖8-3一端，防尘罩8-1覆盖在端盖8-3一侧且阻尼盘轴8-2位于防尘罩8-1内。机器人2依据控制器5发出的程序指令控制机器人手臂2-1运动。
51.焊丝盘8优选设置在机器人手臂2-1上，定位孔8-3-1和盘轴驱动销8-2-1连接是指盘轴驱动销8-2-1嵌入定位孔8-3-1，进行定位，且定位孔8-3-1和盘轴驱动销8-2-1之间连接；
52.焊丝盘8的作用是储存焊丝1-10和输送焊丝1-10。定位孔8-3-1的作用是定位固定焊丝盘8。盘轴驱动销8-2-1的作用是定位固定阻尼盘轴8-2。
53.所述焊丝盘8通过支架8-5连接在机器人2上，便于通过支架8-5调整焊丝盘8在机器人2上的位置。比如采用附属的4个圆柱内六角螺钉8-6(型号m8x16)、弹垫d8(未显示在附图中)，将焊丝盘的支架安装在机器人本体2-2上。还可以选用适用的耦合式挠性导丝管(用于当焊接时，焊丝的消耗量会传到导丝管，进而实现焊丝连续不断的输送，即通过传到信号至送丝装置3，帮助送丝装置3控制送丝进度，比如tsmdu092(014)型号的耦合式挠性导丝管)，连接至送丝装置3上的焊丝导向杆处(未体现在附图中)。耦合式挠性导丝管可自由切割，根据其安装在机器人本体2-2上后的使用情况调整耦合式挠性导丝管的长度。
54.焊丝盘8安装焊丝过程如下：开启焊丝盘8的防尘罩8-1
→
逆时针旋下阻尼盘轴8-2锁紧端盖8-3
→
将焊丝1-10安装在阻尼盘轴8-2上，焊丝盘8的定位孔8-3-1与阻尼盘轴8-2的盘轴驱动销8-2-1配合
→
锁紧阻尼盘轴8-2锁紧端盖8-3
→
从焊丝盘8引出焊丝1-10
→
引焊丝1-10穿过导丝杆(未显示在附图中)
→
焊丝盘8的防尘罩8-1组件复位
→
焊丝1-10安装成功。
55.所述零件定位工装4设有用于夹紧工件7的夹紧装置4-1。比如设置8个夹紧装置4-1，分为两排，每排4个夹紧装置4-1，可以同时夹紧两个工件7，便于焊枪1对两个工件7焊接切换。
56.变压器6可以采用品牌：松下，型号：robot tr-30的变压器。
57.控制器5内置控制程序，按照程序控制机器人2运行、机器人手臂2-1带动焊枪1移动，焊枪1开关和运行，控制送丝装置3、焊丝盘8的运行，实现焊枪1自动、精准地对工件7进行焊接，完全实现焊接过程可控制，从而保证焊接质量，避免出现气孔、焊接缺陷。控制器5采用的品牌松下，型号ya-1var61f00。
58.控制器5还可以设有操作盒5-1、启动开关5-2和示教器5-3，示教器用于进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控用的手持装置，最终控制机器人手臂2-1动作，即引导机器人手臂2-1协同运动并录入程序。
59.本实用新型的一种机器人焊接工作站，常用于电池壳横梁零件焊接用设备，用于电池壳横梁零件焊接。
60.本实用新型中机器人2边实际运行边记忆动作(这里提及的动作包括焊枪1的动作和机器人手臂2-1的动作，主要由对机器人动作进行感应的传感器、控制器中的存储设备、示教器等来实现)，并能够重复运行动作。存储机器人示教的一连串动作转化成相应的程序(即控制器5包含存储机器人的动作相应的程序)，执行程序时，机器人会再现所记忆的动作(即最终由机器人带动下焊枪的动作)，并能够正确的重复进行焊接、加工等工作。
61.本实用新型的工作步骤简述如下：
62.(1)将焊丝正确的安装在焊丝盘8上；
63.(2)用示教器5-3控制和引导机器人手臂2-1的协同，并将示教程序导入；
64.(3)将工件7放入工作台的工装内，并贴紧和夹紧；
65.(4)启动焊接机器人并调至已经示教的程序；
66.(5)工作人员离开至安全操作区域并按下启动开关5-2，机器人手臂2-1带动焊枪1对工件7进行焊接；
67.(6)检验焊缝是否合格，并拿出已焊好的工件7；
68.机器人焊接工作站使用时，可以大幅度地节约焊丝的用量，生产效率大幅度提高；也可以实现自动化生产，在整个焊接过程中，具有过程质量控制优势。
69.具体实施例2，本实施例2提供了一种机器人焊接工作站，本实施例2同实施例1不同之处在于：所述机器人焊接工作站还包括用于对焊接后工件进行检测的ccd检测设备。ccd检测设备(附图中未显示)，ccd检测设备可以采用品牌：基恩士，型号：cv-h500c，用于检测工件在焊接过程中和/或焊接后的焊接处是否符合要求(即是否存在缺陷)，如果焊接处焊接效果不符合要求，则ccd检测设备向控制器反馈信息，由控制器进行报警并通过机器人手臂控制焊枪停止对工件的焊接。
70.具体实施例3，本实施例3提供了一种机器人焊接工作站，本实施例3同上述实施例不同之处在于：所述零件定位工装4设有移动板、用于移动板移动的轨道，用于带动移动板移动的气缸，所述轨道固定在零件定位工装上，移动板可移动地设置在轨道上，夹紧装置4-1设置在移动板上。比如设置8个夹紧装置，分为两排，每排4个夹紧装置，可以同时夹紧两个工件，便于焊枪都两个工件焊接切换。气缸带动移动板在轨道上移动，移动板带动工件移动，使得工件待焊接的位置能够尽可能在焊枪1活动范围内(比如机器人手臂2-1伸展旋转能够带动焊枪1移动的焊枪1活动范围)，比如尽可能处于焊枪1下方，便于焊枪1转动角度对待焊接的位置进行精准焊接，提高焊接质量。气缸和移动板连接。
71.具体实施例4，本实施例4提供了一种机器人焊接工作站，本实施例4同上述实施例不同之处在于：所述机器人焊接工作站还包括用于将机器人2及零件定位工装4隔离的安全门，安全门设有激光光栅。激光光栅(未显示在附图中)用于监测是否有人和/或物擅自进入安全门(未显示在附图中)内的焊接区域(即机器人及零件定位工装所在的区域)，如有人和/或物进入，激光光栅将信息反馈给控制器，由控制器控制机器人手臂停止焊接，避免意
外伤害擅自进入焊接区域内的人和/或物。
72.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。