一种立柱焊接系统
技术领域
本发明属于焊接装备技术领域，具体涉及一种立柱焊接系统。
背景技术
立柱的加工过程中，需要将端面板焊接于立柱的两端，此外还需要焊接立柱的各个顶角，因此需要对工件进行多角度焊接，现有的焊接系统可采用变位机与焊接机器人配合来完成，加工效率较高。
然而，现有的立柱焊接系统通常是间歇性加工，无法实现从工件上料至下料的连续化生产，中间出现的等待时间较长，因此加工效率还有待提高。
此外，现有的立柱焊接系统对工件的夹紧是包围式装夹，如果需要焊接工件的顶角时则受到夹紧件的阻挡而无法焊接，必须调整工件的装夹位置才行，这也影响了工件的焊接效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种立柱焊接系统，以解决现有的立柱焊接效率低、焊接作业不顺畅的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种立柱焊接系统，包括桁架机构、变位机和焊接机器人；所述桁架机构包括三轴滑台和安装于三轴滑台上的夹具，所述三轴滑台与夹具可配合动作将工件移载至所述变位机上；所述变位机包括两组间隔分布而夹紧工件左右两侧的变位组件，所述变位组件包括底座、第一夹紧件、第二夹紧件、连接件和压紧驱动装置，所述第一夹紧件安装于所述底座的顶部，所述第二夹紧件与所述第一夹紧件闭合形成带夹紧孔的夹紧件，所述夹具可将工件平放于两个夹紧孔内，所述连接件连接所述第二夹紧件，所述压紧驱动装置铰接于底座上，所述压紧驱动装置的输出杆铰接所述连接件，所述压紧驱动装置可上翻或者下压所述第二夹紧件。
优选的，所述夹紧件整体为铜钱式结构，所述第一夹紧件上安装第一夹头、第二夹头和第三夹头，所述第一夹头固定于第一夹紧件上且可夹住工件的前侧壁，所述第二夹头和第三夹头分别夹住工件的底壁和后侧壁，所述第三夹头由夹紧机构驱动而相对于工件伸出或者回缩；所述第二夹紧件上安装可夹住工件顶壁的第四夹头，所述第四夹头包括可夹紧工件顶壁的橡胶块。
优选的，所述夹紧机构包括电机、由所述电机驱动旋转的转轴、分别键连接于所述转轴的上下两侧的第一驱动轮与第二驱动轮；所述第三夹头包括第三夹头本体和固接所述第三夹头本体且啮合所述第一驱动轮的第一齿条，所述第二夹头包括第二夹头本体和固接所述第二夹头本体且啮合所述第二驱动轮的第二齿条，所述第一齿条与第二齿条均为水平设置，所述电机可同时驱动所述第一齿条与第二齿条同向水平移动。
优选的，所述第二夹头的初始位置向工件的后侧一侧偏离工件横截面的中心。
优选的，所述转轴的中部安装从动锥齿轮，所述电机的输出轴上安装啮合从动锥齿轮的主动锥齿轮。
优选的，所述第一夹紧件上设有分别用于定位第一齿条和第二齿条的第一定位槽和第二定位槽，所述第一齿条和第二齿条可分别沿着第一定位槽和第二定位槽平移。
进一步的，所述夹具包括安装于三轴滑台的Z轴滑台上的固定架、至少两个安装于所述固定架上的电磁铁，所述电磁铁通电后可吸附工件。
进一步的，所述桁架机构的下方设置双工位，每个工位上均设置一套变位机；还包括平行于工件放置方向的地轨，所述焊接机器人安装于所述地轨上且可沿着所述地轨在两个工位之间交替行走；所述焊接机器人为六轴机器人。
进一步的，还包括缓存工位，所述缓存工位上可放置多个工件，所述地轨与所述缓存工位分别位于变位机的前后两侧，所述三轴滑台的X轴滑台可在所述缓存工位与所述变位机之间移动。
优选的，所述压紧驱动装置为气缸或者液压缸。
本发明的有益效果是：
本发明用于焊接横截面为矩形的立柱，可将立柱的端面板焊接于立柱本体上，也可以焊接立柱的四个顶角。本发明的桁架机构采用三轴滑台结构，可将工件灵活地在缓存工位和变位机之间移载，工作效率高。
本发明的变位机包括分体式的第一夹紧件和第二夹紧件，第一夹紧件固定于底座上，第二夹紧件可由压紧驱动装置驱动向上翻转而脱离第一夹紧件，此时其不会阻挡工件放置于夹紧孔内；工件定位好后，压紧驱动装置再驱动第二夹紧件向下翻转而与第一夹紧件闭合，从而夹紧工件的四面。
本发明采用分体式的铜钱式变位机，变位机内设置四个夹头来夹紧工件，不会遮挡工件边缘的焊缝，且方便上下料。其中，第三夹头由夹紧机构驱动而伸缩，以夹紧不同尺寸的工件，第二夹头可以与第三夹头同向移动，且第二夹头的初始位置向工件的后侧一侧偏离工件横截面的中部，因此当工件放置于变位机内的过程中，由于第二夹头与第一夹头的间距较大，第二夹头可以更稳定地支撑工件，工件不容易歪斜而可快速准确地放置于夹紧孔内，然后夹紧机构在伸出第三夹头的同时，驱动第二夹头向工件的中部位置移动，以更稳定地支撑安放好的工件。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的俯视结构示意图；
图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明的焊接机器人与地轨的结构示意图；
图4是本发明的变位机结构示意图；
图5是本发明的工件上料于变位机内时的结构示意图；
图6是本发明的桁架机构与夹具的结构示意图；
图7是工件在变位机内夹紧前出现侧翻歪斜现象的示意图。
图中标记为：1.桁架机构；2.变位机；3.焊接机器人；4.Y轴滑台；5.X轴滑台；6.Z轴滑台；8.地轨；9.底座；10.第一夹紧件；11.第二夹紧件；12.连接件；13.压紧驱动装置；14.夹紧孔；15.支架；16.连接部；18.定位凸条；19.第一夹头；20.第二夹头；21.第三夹头；22.第四夹头；23.电机；24.转轴；25.第一驱动轮；26.第二驱动轮；27.第三夹头本体；28.第一齿条；29.第二夹头本体；30.第二齿条；31.从动锥齿轮；32.主动锥齿轮；33.轴承；34.第一定位槽；35.第二定位槽；36.固定架；37.电磁铁；38.工件；39.缓存工位。
具体实施方式
如图1至图6所示，一种立柱焊接系统，包括桁架机构1、变位机2和焊接机器人3。如图6所示，桁架机构1包括三轴滑台和安装于三轴滑台的Z轴滑台5上的夹具，三轴滑台与夹具可配合动作将工件移载至变位机上；具体地，本系统的夹具包括安装于Z轴滑台5上的固定架36、至少两个安装于固定架36上的电磁铁37，本系统中涉及的工件也相应地为可磁吸材质，电磁铁37通电后可吸附工件，该夹具结构简单实用。
如图1和图2所示，本焊接系统还包括缓存工位39，缓存工位39上可放置多个工件38，缓存工位39位于变位机2的后侧，三轴滑台的Y轴滑台4可驱动X轴滑台5在缓存工位39与变位机2之间移动，从而将缓存工位39上的工件逐一移载至变位机2上。
桁架机构1的下方设置双工位，每个工位上均设置一套变位机2。如图3所示，本系统还包括位于变位机2的前方且平行于工件放置方向的地轨8，焊接机器人3安装于地轨8上，且可沿着地轨8在两个工位之间交替行走，地轨是公知技术，因此不再赘述。本系统在其中一个工位上料/下料的同时，另一个工件进行焊接作业，提高了焊接效率；焊接机器人3为六轴机器人，可以变换焊接角度和坐标，动作灵活精确。
如图4和图5所示，每套变位机2包括两组间隔分布而夹紧工件左右两侧的变位组件，变位组件包括底座9、第一夹紧件10、第二夹紧件11、连接件12和压紧驱动装置13，第一夹紧件10安装于底座9的顶部，第二夹紧件11与第一夹紧件10闭合形成带铜钱式的夹紧孔14的夹紧件，当第一夹紧件10张开时，夹具将工件38平放于两个夹紧孔14内。底座9上固定一支架15，支架15的顶部铰接连接件12，连接件12的一端向第二夹紧件11的上方延伸且固定连接第二夹紧件11，连接件12的另一端设有水平凸出的连接部16，压紧驱动装置13可选用气缸或者液压缸，其底部铰接于底座9上，且输出杆铰接连接部16，压紧驱动装置13可上翻或者下压第二夹紧件11。可在第一夹紧件10的顶部设定位槽，第二夹紧件11的底部设有与该定位槽匹配的定位凸条18，当压紧驱动装置13将第二夹紧件11压在第一夹紧件10上时，定位凸条18嵌入定位槽内，使第一夹紧件10与第二夹紧件11之间的卡合效果更紧密、精确。
为了可靠地夹紧工件，在第一夹紧件10上安装第一夹头19、第二夹头20和第三夹头21，第一夹头19固定于第一夹紧件10上且可夹住工件的前侧壁，第二夹头20和第三夹头21分别夹住工件的底壁和后侧壁，第三夹头21由夹紧机构驱动而相对于工件伸出或者回缩，从而分别实现夹紧动作和松开动作。第二夹紧件11上安装可夹住工件顶壁的第四夹头22，第四夹头22上设有可夹紧工件顶壁的橡胶块，该橡胶块受挤压后可伸缩变形，以压住具有厚度差的工件。本系统采用四点式夹紧工件，夹头可避开工件顶角边缘的焊缝，使焊接更方便。
具体地，如图5所示，夹紧机构包括电机23、由电机23驱动旋转的转轴24、分别键连接于转轴24的上下两侧的第一驱动轮25与第二驱动轮26。第三夹头包括第三夹头本体27和固接第三夹头本体27且啮合第一驱动轮25的第一齿条28，第二夹头20包括第二夹头本体29和固接第二夹头本体29且啮合第二驱动轮26的第二齿条30，第一齿条28与第二齿条30均为水平设置，电机23可同时驱动第一齿条28与第二齿条30同向水平移动。图7示出了未采用本发明的夹紧机构的工件装夹示意图，其中由于第二夹头是固定安装的，且距离第一夹头较近，工件上料时很容易向第三夹头一侧倾斜，导致工件倾倒、上料位置不准确。而本发明的第二夹头20的初始位置向工件的后侧一侧偏离工件横截面的中部，因此将工件38放置于第二夹头20上时，因为第二夹头20与第一夹头19的间距相对较大，因此可以更稳定地支撑工件，防止工件向后侧侧翻或者歪斜。当工件放置稳妥后，电机23再驱动转轴24旋转，转轴24带动第一驱动轮25与第二驱动轮26同向旋转，两个驱动轮分别驱动第一齿条28与第二齿条30同向移动，使第三夹头21压紧工件的后侧壁、第二夹头20移动至接近工件横截面的中部，以持续可靠地支撑工件，且此时第二夹头20远离工件的边缘位置，不干涉对工件顶角处的焊接。同理，下料时，电机23驱动转轴24反向旋转，第二夹头20移动至初始位置，第三夹头21回缩，此时桁架机构1上的夹具下行吸附工件38，由于第二夹头20可支撑工件底部的远离第一夹头侧的位置，因此在工件的后侧壁失去了夹紧力的前提下，即使夹具的吸附力出现震荡等不稳定现象，工件也不容易朝后侧倾倒或者歪斜，保证了下料的稳定性和连续性。
转轴24的中部安装从动锥齿轮31，电机23的输出轴上安装啮合从动锥齿轮31的主动锥齿轮32，因此电机23对转轴24的驱动点位于转轴中部，使第一驱动轮25和第二驱动轮26的驱动效果更均衡，不会出现转轴的两头输出力大小不一的问题。
第一齿条28与第二齿条30的齿间距可以相同也可以不同，可根据实际情况调整。第一夹紧件10上设有分别用于定位和导向第一齿条28和第二齿条30的第一定位槽34和第二定位槽35，第一齿条28和第二齿条30可分别沿着第一定位槽34和第二定位槽35平移。第一夹紧件10上还安装有与转轴24配合的轴承33，转轴24的上下两端分别安装于两个轴承33内。
本发明的工作过程为：
将多个工件38排列于缓存工位39上，桁架机构1的Y轴滑台4动作，将夹具移动至缓存工位38，Z轴滑台6下行，且夹具的电磁铁通电而将工件吸附稳定后，Y轴滑台4再将夹具移动至变位机2上方，此时压紧驱动装置13向上翻转第二夹紧件11而张开变位机，Z轴滑台6再次下行，夹具的电磁铁断电而松开工件，将工件38放置于变位机的夹紧孔14内，三轴滑台移走夹具。夹紧机构驱动第三夹头21夹紧工件的后侧壁，压紧驱动装置13翻转第二夹紧件11，使其压在第一夹紧件10上，且同时第四夹头22压住工件38的顶部，将工件固定住。焊接机器人3沿着地轨行走至该变位机对应的位置，开始焊接工件。在焊接工件的同时，三轴滑台和夹具将另一工件移载至第二个工位上，等待焊接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
