申请号：CN201510799393.1

申请日： 2015-11-18

公开（公告）号：CN105269193B

公开（公告）日：2017-03-22

发明人：黄钊雄;周俊;王一春;宋宏伟;尹文芳;程齐军;庄云恩;董世忠;张冠华;曾昭贤

申请（专利权）人：长沙长泰机器人有限公司

代理机构：长沙智嵘专利代理事务所

代理人：刘宏

申请人地址：湖南省长沙市雨花经济开发区新兴路268号

1.一种铝合金门框的自动化焊接加工设备，包括用于铝合金型材固定定位并进行焊接作业的焊接平台(1)以及用于对所述焊接平台(1)上相邻边框型材(6)进行焊接连接的焊接机器人(2)，其特征在于，所述焊接平台(1)上设有用于放置所述边框型材(6)的型材放置位，所述型材放置位对应设有用于沿竖直方向压紧所述边框型材(6)的压紧装置(3)以及用于在水平方向上将所述边框型材(6)向相邻所述边框型材(6)之间相互拼合的方向顶推的顶紧装置(4)；将边框型材放入型材放置位，并用压紧装置(3)对放入型材放置位的边框型材进行定位，以放入型材放置位的边框型材作为整个铝合金门框的拼装基础进行其他方向的边框定位，从而保证边框定位的准确性和统一性；所述焊接平台(1)上还设有用于限制相邻所述边框型材(6)的拼接转角位置或限制所述边框型材(6)的端部位置的限位块(5)；通过顶紧装置(4)沿水平方向将边框型材向限位块方向顶推，通过限位块限制边框型材的水平推进方向，通过顶紧装置(4)以及限位块(5)的匹配使用完成型材放置位以外的边框型材拼装位置的精确定位，同时采用与各个位置相对应的压紧装置(3)对边框型材分别进行压紧固定，从而完成整个铝合金门框的固定定位；采用焊接机器人(2)按照预定路径对铝合金门框的各个连接位置进行焊接，保持焊接缝的饱满度以及表面光洁度，有效提高焊接的效率和质量。

2.根据权利要求1所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，所述边框型材(6)包括长边框型材(601)和短边框型材(602)；铝合金门框由至少两根短框型材以及至少两根长边框型材(601)拼合焊接而成；每一根所述边框型材(6)均设有相应的所述压紧装置(3)和相应的所述顶紧装置(4)。

3.根据权利要求2所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，每一根所述边框型材(6)均设有相应的至少两组所述压紧装置(3)以及相应的至少两组所述顶紧装置(4)；多组所述压紧装置(3)沿垂直于所述边框型材(6)轴线的所述边框型材(6)中截面对称分布于所述边框型材(6)的侧方位；多组所述顶紧装置(4)沿垂直于所述边框型材(6)轴线的所述边框型材(6)中截面对称分布于所述边框型材(6)的侧方位。

4.根据权利要求2所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，每一根所述边框型材(6)均设有相应的至少两组所述压紧装置(3)以及相应的至少两组所述顶紧装置(4)；所述压紧装置(3)分布于所述边框型材(6)两端部位；所述顶紧装置(4)分布于所述边框型材(6)两端部位。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，所述压紧装置(3)包括沿竖直方向驱动的压紧气缸(301)、设于所述压紧气缸(301)输出端上的压杆(302)以及设于所述压杆(302)端部并悬停于型材放置位上方的压头(303)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，所述顶紧装置(4)包括至少两条沿垂直于所述边框型材(6)方向布置的导轨(401)、活动连接于所述导轨(401)上并平行于所述边框型材(6)布置的顶推板(402)以及输出端连接于所述顶推板(402)中心的顶推气缸(403)；或者所述顶紧装置(4)采用至少两组顶推气缸(403)，所述顶推气缸(403)分布于所述边框型材(6)的两端，所述顶推气缸(403)的输出端直接顶抵于所述边框型材(6)的侧壁面上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，所述焊接机器人(2)处于铝合金门框的中部或者铝合金门框的周边；所述焊接机器人(2)底部固接或者所述焊接机器人(2)底部通过与铝合金门框形状相匹配的环形滑轨滑动连接。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金门框的自动化焊接加工设备，其特征在于，所述焊接平台(1)通过地脚板(7)固接于地面；所述焊接平台(1)外还设有用于将所述边框型材(6)从固定料架上搬运至型材放置位的搬运机器人。

9.一种铝合金门框的自动化焊接加工方法，其特征在于，将边框型材放入型材放置位，并用压紧装置(3)对放入型材放置位的边框型材进行定位，以放入型材放置位的边框型材作为整个铝合金门框的拼装基础进行其他方向的边框定位，从而保证边框定位的准确性和统一性；通过顶紧装置(4)沿水平方向将边框型材向限位块方向顶推，通过限位块限制边框型材的水平推进方向，通过顶紧装置(4)以及限位块(5)的匹配使用完成型材放置位以外的边框型材拼装位置的精确定位，同时采用与各个位置相对应的压紧装置(3)对边框型材分别进行压紧固定，从而完成整个铝合金门框的固定定位；采用焊接机器人(2) 按照预定路径对铝合金门框的各个连接位置进行焊接，保持焊接缝的饱满度以及表面光洁度，有效提高焊接的效率和质量；包括以下步骤：a、抓取第一长边框型材放于焊接平台(1)上的型材放置位，通过两组压紧装置(3)同步压紧固定第一长边框型材；b、抓取第一短边框型材、第二短边框型材以及第二长边框型材相对于已固定好的第一长边框型材进行对应放置；c、通过与第一短边框型材相应的顶紧装置(4)顶推第一短边框型材至相应的限位块(5)；同时，通过与第二短边框型材相应的顶紧装置(4)顶推第二短边框型材至相应的限位块(5)；d、通过与第二长边框型材相应的两组顶紧装置(4)同步顶推第二长边框型材至相应的限位块(5)；e、第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材分别通过相应的压紧装置(3)进行压紧定位；f、控制焊接机器人(2)进行焊接形成铝合金门框；g、松开所有的顶紧装置(4)和压紧装置(3)，取出铝合金门框。

10.根据权利要求9中任一项所述的铝合金门框的自动化焊接加工方法，其特征在于，步骤g中，依次进行：同步松开压紧于第一长边框型材上的两组压紧装置(3)；同步松开分别压紧于第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材上的压紧装置(3)；同步松开分别顶推于第一短边框型材和第二短边框型材上的顶紧装置(4)；同步松开顶推于第二长边框型材上的两组顶紧装置(4)。

技术领域

 本发明涉及铝合金门窗制作加工技术领域，特别地，涉及一种铝合金门框的自动化焊接加工设备。此外，本发明还涉及一种铝合金门框的自动化焊接加工方法。

背景技术

 目前，铝合金门框生产，在生产环节中铝合金门框加工、上下料和焊接均以手工操作为主。在生产中，采用人工操作进行加工作业，人为操作存在一定的误差，特别是对于异形结构加工时，加工的表面光洁度非常差；采用人工上下料，人工需要不断的进行重复的劳动操作，人工的工作劳动强度大；采用人工焊接，焊接的效率和质量很大程度上受限于焊接工人的熟练程度及操作状态，且焊接后表面光洁度较差。

发明内容

 本发明提供了一种铝合金门框的自动化焊接加工设备及焊接加工方法，以解决铝合金门框生产主要以人工操作为主，使得焊接的效率低、质量差异大、焊接后的表面光洁度差的技术问题。

 根据本发明的一个方面，提供一种铝合金门框的自动化焊接加工设备，包括用于铝合金型材固定定位并进行焊接作业的焊接平台以及用于对焊接平台上相邻边框型材进行焊接连接的焊接机器人，焊接平台上设有用于放置边框型材的型材放置位，型材放置位对应设有用于沿竖直方向压紧边框型材的压紧装置以及用于在水平方向上将边框型材向相邻边框型材之间相互拼合方向顶推的顶紧装置；焊接平台上还设有用于限制相邻边框型材的拼接转角位置或限制边框型材的端部位置的限位块。

 进一步地，边框型材包括长边框型材和短边框型材；铝合金门框由至少两根短框型材以及至少两根长边框型材拼合焊接而成；每一根边框型材均设有相应的压紧装置和相应的顶紧装置。

 进一步地，每一根边框型材均设有相应的至少两组压紧装置以及相应的至少两组顶紧装置；多组压紧装置沿垂直于边框型材轴线的边框型材中截面对称分布于边框型材的侧方位；多组顶紧装置沿垂直于边框型材轴线的边框型材中截面对称分布于边框型材的侧方位。

 进一步地，每一根边框型材均设有相应的至少两组压紧装置以及相应的至少两组顶紧装置；压紧装置分布于边框型材两端部位；顶紧装置分布于边框型材两端部位。

 进一步地，压紧装置包括沿竖直方向驱动的压紧气缸、设于压紧气缸输出端上的压杆以及设于压杆端部并悬停于型材放置位上方的压头。

 进一步地，顶紧装置包括至少两条沿垂直于边框型材方向布置的导轨、活动连接于导轨上并平行于边框型材布置的顶推板以及输出端连接于顶推板中心的顶推气缸；或者顶紧装置采用至少两组顶推气缸，顶推气缸分布于边框型材的两端，顶推气缸的输出端直接顶抵于边框型材的侧壁面上。

 进一步地，焊接机器人处于铝合金门框的中部或者铝合金门框的周边；焊接机器人底部固接或者焊接机器人底部通过与铝合金门框形状相匹配的环形滑轨滑动连接。

 进一步地，焊接平台通过地脚板固接于地面；焊接平台外还设有用于将边框型材从固定料架上搬运至型材放置位的搬运机器人。

 根据本发明的另一方面，还提供了一种铝合金门框的自动化焊接加工方法，包括以下步骤：a、抓取第一长边框型材放于焊接平台上的型材放置位，通过两组压紧装置同步压紧固定第一长边框型材；b、抓取第一短边框型材、第二短边框型材以及第二长边框型材相对于已固定好的第一长边框型材进行对应放置；c、通过与第一短边框型材相应的顶紧装置顶推第一短边框型材至相应的限位块；同时，通过与第二短边框型材相应的顶紧装置顶推第二短边框型材至相应的限位块；d、通过与第二长边框型材相应的两组顶紧装置同步顶推第二长边框型材至相应的限位块；e、第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材分别通过相应的压紧装置进行压紧定位；f、控制焊接机器人进行焊接形成铝合金门框；g、松开所有的顶紧装置和压紧装置，取出铝合金门框。

 进一步地，步骤g中，依次进行：同步松开压紧于第一长边框型材上的两组压紧装置；同步松开分别压紧于第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材上的压紧装置；同步松开分别顶推于第一短边框型材和第二短边框型材上的顶紧装置；同步松开顶推于第二长边框型材上的两组顶紧装置。

 本发明具有以下有益效果：

 本发明铝合金门框的自动化焊接加工设备，将边框型材放入型材放置位，并用压紧装置对放入型材放置位的边框型材进行定位，以放入型材放置位的边框型材作为整个铝合金门框的拼装基础进行其他方向的边框定位，从而保证边框定位的准确性和统一性；通过顶紧装置沿水平方向将边框型材向限位块方向顶推，通过限位块限制边框型材的水平推进方向，通过顶紧装置以及限位块的匹配使用完成型材放置位以外的边框型材拼装位置的精确定位，同时采用与各个位置相对应的压紧装置对边框型材分别进行压紧固定，从而完成整个铝合金门框的固定定位；采用焊接机器人安装预定路径对铝合金门框的各个连接位置进行焊接，保持焊接缝的饱满度以及表面光洁度，有效提高焊接的效率和质量。适用于各种型号尺寸的铝合金门窗加工。

 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

 图1是本发明优选实施例的铝合金门框的自动化焊接加工设备的结构示意图；

 图2是本发明优选实施例的铝合金门框的自动化焊接加工设备的门框固定定位部分的结构示意图。

 图例说明：

 1、焊接平台；2、焊接机器人；3、压紧装置；301、压紧气缸；302、压杆；303、压头；4、顶紧装置；401、导轨；402、顶推板；403、顶推气缸；5、限位块；6、边框型材；601、长边框型材；602、短边框型材；7、地脚板。

具体实施方式

 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

 图1是本发明优选实施例的铝合金门框的自动化焊接加工设备的结构示意图；图2是本发明优选实施例的铝合金门框的自动化焊接加工设备的门框固定定位部分的结构示意图。

 如图1所示，本实施例的铝合金门框的自动化焊接加工设备，包括用于铝合金型材固定定位并进行焊接作业的焊接平台1以及用于对焊接平台1上相邻边框型材6进行焊接连接的焊接机器人2，焊接平台1上设有用于放置边框型材6的型材放置位，型材放置位对应设有用于沿竖直方向压紧边框型材6的压紧装置3以及用于在水平方向上将边框型材6向相邻边框型材6之间相互拼合方向顶推的顶紧装置4；焊接平台1上还设有用于限制相邻边框型材6的拼接转角位置或限制边框型材6的端部位置的限位块5。本发明铝合金门框的自动化焊接加工设备，将边框型材6放入型材放置位，并用压紧装置3对放入型材放置位的边框型材6进行定位，以放入型材放置位的边框型材6作为整个铝合金门框的拼装基础进行其他方向的边框定位，从而保证边框定位的准确性和统一性；通过顶紧装置4沿水平方向将边框型材6向限位块5方向顶推，通过限位块5限制边框型材6的水平推进方向，通过顶紧装置4以及限位块5的匹配使用完成型材放置位以外的边框型材6拼装位置的精确定位，同时采用与各个位置相对应的压紧装置3对边框型材6分别进行压紧固定，从而完成整个铝合金门框的固定定位；采用焊接机器人2安装预定路径对铝合金门框的各个连接位置进行焊接，保持焊接缝的饱满度以及表面光洁度，有效提高焊接的效率和质量。适用于各种型号尺寸的铝合金门窗加工。可选地，采用工业机器人进行边框型材的抓取和放置，以减少人工直接参与，从而提高工作效率。机器人在焊接方面的运用已在标准化、批量化的焊接生产中拥有焊接质量高、焊接一致性好、焊接效率高等特点。

 如图1和图2所示，本实施例中，边框型材6包括长边框型材601和短边框型材602。铝合金门框由至少两根短框型材以及至少两根长边框型材601拼合焊接而成。以形成不同的拼装结构，使得使用范围更广。每一根边框型材6均设有相应的压紧装置3和相应的顶紧装置4。以方便各个边框型材6的位置调整以及位置固定。

 如图1和图2所示，本实施例中，每一根边框型材6均设有相应的至少两组压紧装置3以及相应的至少两组顶紧装置4。以保证顶推时的结构稳定性，有效防止边框型材6的偏转。多组压紧装置3沿垂直于边框型材6轴线的边框型材6中截面对称分布于边框型材6的侧方位。使得压紧力均匀施加于边框型材6的上表面，有效防止外力造成的边框型材6偏转或失稳，以保证压紧固定时的结构稳定性。多组顶紧装置4沿垂直于边框型材6轴线的边框型材6中截面对称分布于边框型材6的侧方位。方便施加顶推力。

 如图1和图2所示，本实施例中，每一根边框型材6均设有相应的至少两组压紧装置3以及相应的至少两组顶紧装置4。以保证顶推时的结构稳定性，有效防止边框型材6的偏转。压紧装置3分布于边框型材6两端部位。顶紧装置4分布于边框型材6两端部位。使得压紧力均匀施加于边框型材6两端部的上表面，有效防止外力造成的边框型材6偏转或失稳，以保证压紧固定时的结构稳定性。

 如图1和图2所示，本实施例中，压紧装置3包括沿竖直方向驱动的压紧气缸301、设于压紧气缸301输出端上的压杆302以及设于压杆302端部并悬停于型材放置位上方的压头303。

 如图1和图2所示，本实施例中，可选地，顶紧装置4包括至少两条沿垂直于边框型材6方向布置的导轨401、活动连接于导轨401上并平行于边框型材6布置的顶推板402以及输出端连接于顶推板402中心的顶推气缸403。通过顶推板402将顶推气缸403施加的作用力均匀分散于整个边框型材6的侧面，使得边框型材6能够平稳的推进，有效防止边框型材6偏转或失稳。顶紧装置4采用至少两组顶推气缸403，顶推气缸403分布于边框型材6的两端，顶推气缸403的输出端直接顶抵于边框型材6的侧壁面上。通过顶推气缸403均匀向边框型材6的两端施加顶推力，使得边框型材6能够平稳的推进，有效防止边框型材6偏转或失稳。

 如图1和图2所示，本实施例中，焊接机器人2处于铝合金门框的中部或者铝合金门框的周边。方便焊接加工。可以适用于大型铝合金门框以及小型铝合金门框的焊接作业。焊接机器人2底部固接或者焊接机器人2底部通过与铝合金门框形状相匹配的环形滑轨滑动连接。方便焊接加工。可以适用于大型铝合金门框以及小型铝合金门框的焊接作业。

 如图1和图2所示，本实施例中，焊接平台1通过地脚板7固接于地面。保证整体结构在焊接作业时的结构稳定性。焊接平台1外还设有用于将边框型材6从固定料架上搬运至型材放置位的搬运机器人。

 本实施例的铝合金门框的自动化焊接加工方法，包括以下步骤：a、抓取第一长边框型材放于焊接平台1上的型材放置位，通过两组压紧装置3同步压紧固定第一长边框型材；b、抓取第一短边框型材、第二短边框型材以及第二长边框型材相对于已固定好的第一长边框型材进行对应放置；c、通过与第一短边框型材相应的顶紧装置4顶推第一短边框型材至相应的限位块5；同时，通过与第二短边框型材相应的顶紧装置4顶推第二短边框型材至相应的限位块5；d、通过与第二长边框型材相应的两组顶紧装置4同步顶推第二长边框型材至相应的限位块5；e、第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材分别通过相应的压紧装置3进行压紧定位；f、控制焊接机器人2进行焊接形成铝合金门框；g、松开所有的顶紧装置4和压紧装置3，取出铝合金门框。本发明铝合金门框的自动化焊接加工设备，将边框型材6放入型材放置位，并用压紧装置3对放入型材放置位的边框型材6进行定位，以放入型材放置位的边框型材6作为整个铝合金门框的拼装基础进行其他方向的边框定位，从而保证边框定位的准确性和统一性；通过顶紧装置4沿水平方向将边框型材6向限位块5方向顶推，通过限位块5限制边框型材6的水平推进方向，通过顶紧装置4以及限位块5的匹配使用完成型材放置位以外的边框型材6拼装位置的精确定位，同时采用与各个位置相对应的压紧装置3对边框型材6分别进行压紧固定，从而完成整个铝合金门框的固定定位；采用焊接机器人2安装预定路径对铝合金门框的各个连接位置进行焊接，保持焊接缝的饱满度以及表面光洁度，有效提高焊接的效率和质量。所有边框型材6均有序的进行位置调整以及固定定位，在保证边框型材6的放置位置精度以及稳定固定的基础上进行焊接作业，从而保证铝合金门框的快速拼装以及拼装质量。适用于各种型号尺寸的铝合金门窗加工。

 本实施例中，步骤g中，依次进行：同步松开压紧于第一长边框型材上的两组压紧装置3；同步松开分别压紧于第一短边框型材、第二短边框型材和第二长边框型材上的压紧装置3；同步松开分别顶推于第一短边框型材和第二短边框型材上的顶紧装置4；同步松开顶推于第二长边框型材上的两组顶紧装置4。在焊接完毕后，有序的松开压紧装置3以及顶紧装置4，以保证焊接拼装好的铝合金门框仍然处于固定的放置位，以方便工业机器人对铝合金门框的抓取与存放，从而有效替代人工的参与。

 实施时，提高一种铝合金门框的自动化焊接加工设备，通过焊接平台1上的结构设置对工件实现自动化定位和压紧，自动装夹完成后，焊接机器人2接到传递的信息后对工件实施焊接，焊接平台1上针对每一个边框型材放置位均设有对应的顶紧装置4和压紧装置3，还设有定位块(限位块5)、地脚板7、导轨401、夹具体和底架。其中，夹具体和底架通过螺栓固连在一起。顶紧装置4对工件进行合拢定位，压紧装置3实现对工件的可靠压紧。

 压紧装置3均安装有标准气缸(压紧气缸301)，标准气缸(压紧气缸301)由电磁阀进行控制，电磁阀为两位五通阀。每个标准气缸(压紧气缸301)进气口和出气口均安装节流阀，控制气流速度，可控制标准气缸(压紧气缸301)压紧时所产生的冲击力。顶紧装置4均安装有紧凑型气缸(顶推气缸403)，紧凑型气缸(顶推气缸403)由电磁阀进行控制，电磁阀为两位五通阀。焊接平台1的整个气路压力由单独的过滤减压阀进行控制。

 工作流程：

 第一步：搬运机器人抓取第一长边框型材(长边框型材601)放到焊接平台1上，与第一长边框型材(长边框型材601)相应的两组压紧装置3自动同步压紧第一长边框型材(长边框型材601)。

 第二步：以第一长边框型材(长边框型材601)作为参照，搬运机器人依次抓取第一短边框型材(短边框型材602)、第二长边框型材(长边框型材601)、第二短边框型材(短边框型材602)放在焊接平台1上的对应部位。

 第三步：通过与第一短边框型材(短边框型材602)相应的顶紧装置4自动同步顶推动第一短边框型材(短边框型材602)至贴紧相应的定位块(限位块5)；通过与第二短边框型材(短边框型材602)相应的顶紧装置4自动同步顶推动第二短边框型材(短边框型材602)至贴紧相应的定位块(限位块5)。

 第四步：通过与第二长边框型材(长边框型材601)相应的顶紧装置4自动同步顶推动第二长边框型材(长边框型材601)贴紧相应的定位块(限位块5)。

 第五步：通过相应的压紧装置3分别自动同步压紧第一短边框型材(短边框型材602)、第二长边框型材(长边框型材601)和第二短边框型材(短边框型材602)。

 第六步：装夹完成后，焊接机器人2开始焊接门体。

 第七步：焊接完成后，依次进行：同步松开作用于第一长边框型材上的压紧装置3；同步松开作用于第一短边框型材(短边框型材602)、第二长边框型材(长边框型材601)和第二短边框型材(短边框型材602)上的压紧装置3；同步松开作用于第一短边框型材(短边框型材602)和第二短边框型材(短边框型材602)上顶紧装置4；同步松开作用于第二长边框型材(长边框型材601)上的顶紧装置4，

 第八步：机器人取出门体在转运小车上码垛。

 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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。