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一种铲斗拉杆焊接机器人夹具

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：徐焕芹宋福泉

[导读] 摘要：本文主要针对轮式装载机连杆机构的拉杆自动焊接夹具进行方案论述及结构分析，突出介绍了焊接夹具的自动化结构和理念，还对夹具的通用性进行了说明，提出了新的改进措施。

        山东矿机华能装备制造有限公司
        摘要：本文主要针对轮式装载机连杆机构的拉杆自动焊接夹具进行方案论述及结构分析，突出介绍了焊接夹具的自动化结构和理念，还对夹具的通用性进行了说明，提出了新的改进措施。
        关键词：定位、夹紧、焊接
        1.绪论
        2.焊接机器人夹具整体方案设计
        2.1 焊接机器人夹具的定位原理
        2.2 焊接机器人夹具的夹紧原理
        2.3 焊接机器人夹具的翻转原理
        3.焊接机器人夹具结构分析
        3.1 左拉杆夹紧总成的结构分析
        3.2 左定位机构的结构分析
        3.3 定位轴支撑架的结构分析
        3.4 右定位机构的结构分析
        3.5 右拉杆夹紧总成的结构分析
        3.6 机架的结构分析
        轮式装载机的拉杆属于装载机连杆机构的一个小部件，如附图 1 所示，由拉杆板 1 和贴板 2 组成，焊接工艺采用手工焊接，整体效率很低，特别是对于多种规格尺寸的产品，更换调整繁琐，无法满足自动化生产需求。
        附图 1：

        随着“机器换人”思想深入开展，决定对当前的焊接工艺进行调整，将原先的手工焊接调整为机器人焊接。同时对相关的工艺装备进行自动化改造，用机器人焊接替代人工焊接，鉴于此，用于机器人配套焊接的拉杆自动焊接夹具就成了当务之急。
        2.焊接机器人夹具整体方案设计
        本焊接机器人夹具是针对铲斗拉杆的结构特点，专门设计的一款可自动定位的翻转夹具，此夹具大致可分为定位系统和翻转系统两大部分。定位系统又由固定式定位机构和可调整定位机构两大机构组成，定位机构不仅具有定位功能，还同时具有夹紧功能，可实现定位夹紧一体化。可调整定位机构是为了满足不同长度产品的焊接需求而引入的机构，通过调整两定位轴之间的距离，满足不同产品的焊接要求。翻转系统是可实现拉杆翻转的系统，由摇块机构和齿轮齿条机构组成，通过气缸杆伸缩驱动齿条，将齿条的直线移动转变为齿轮转动，从而实现拉杆翻转。
        2.1 焊接机器人夹具的定位原理
        定位轴与气缸杆连为一体，按下启动按钮，定位轴伸出，将拉杆和贴板套放到定位轴上，定位轴外径与拉杆、贴板内孔配合实现定位。
        2.2 焊接机器人夹具的夹紧原理
        拉杆定位完成后，将压板放到贴板上方，按下返回按钮，定位轴反向移动，定位轴末端的环形法兰在气缸拉力的作用下，将压板压倒贴板和拉杆上，实现夹紧功能。
        2.3 焊接机器人夹具的翻转原理
        作为摇块机构的驱动件（驱动气缸），伸缩过程使与之相连的齿条实现水平直线运动，随着齿条在直线方向的前后移动，驱动翻转总成的齿轮做圆周转动，从而实现了工件的翻转。
        3.焊接机器人夹具结构分析
        该铲斗拉杆焊接机器人夹具装置有效工作范围为 L=750‐890，可满足此范围内不同长度规格的拉杆焊接。焊接机器人夹具由左拉杆夹紧总成 1，左定位机构 2，定位轴支撑架 3，右定位机构 4，右拉杆夹紧总成 5，机架 6 六大部件组成。具体结构示意图见附图 2
        附图 2：

        3.1 右拉杆夹紧总成的结构分析
        右拉杆夹紧总成分为定位夹紧机构和调整机构两部分。定位夹紧机构可保证拉杆板和贴板保证固定位置并进行定位。调整机构可通过手轮带动连接的螺杆，推动放置在底面滑轨上的气缸支撑座，前后移动，保证两定位轴之间的距离。因此满足多种规格型号的拉杆焊接。
        其中驱动装置通过摆动滑块机构即摇块机构进行传力驱动。安装在机架上可左右摆动的气缸通过连杆推动齿条前后移动，齿条再驱动相啮合的齿轮进行旋转，此时与齿轮固联为一体的气缸 A2 及抓取装置一起进行旋转运动，驱动力通过拉杆带动被动装置，可绕水平轴线进行
        180 度旋转，旋转后，再依次进行上述操作，即可以满足要求。
        3.2 机架的结构分析
        机架由定位轴一连接座、支撑架连接座，定位轴二滑动导轨连接座、驱动气缸翻转座、连杆固定座等部分构成，作为整个夹具的本体，用于支撑。
        4.结语
        本焊接夹具的设计是基于手工焊接向自动化焊接转变的产物，作为机器人配套的辅助装置，焊接夹具的应用，不仅实现了与小六轴机器人完美的糅合，更使车间焊接产能有了大幅提升，在自动化潮流中，走在了时代的前列。本焊接夹具满足公司当前各种规格拉杆的焊接要求。
        参考文献：
        【1】吴志强主编《现代焊接方法与设备》，上海科学技术出版社，1991。
        【2】武红强焊接工装夹具在制造生产中的作用，河南省金属学会2010 年学术年后论文集，2010