CN104384695A - 车体机器人自动焊接*** - Google Patents

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刘增卫
谢峰
黄嘉铭
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Xiamen Aerospace Siert Robot System Co Ltd
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种车体机器人自动焊接***，它涉及机器人点焊自动化技术领域。它包括机器人行走机构、电极修模器、机器人控制柜、机器人、C型伺服焊钳放置架、C型中频伺服焊钳、X型伺服焊钳放置架、X型中频伺服焊钳和网格式围栏，所述的机器人行走机构包括行走机构底座总成、移动滑台和支架总成，行走机构底座总成上滑动设置有移动滑台，移动滑台的一侧安装有支架总成，移动滑台上固定安装有机器人，支架总成上安装有电极修模器、机器人控制柜，机器人控制柜与机器人连接，C型中频伺服焊钳和X型中频伺服焊钳均通过换枪盘与机器人连接。本发明动作稳定可靠，重复精度高，改善操作工人的劳动条件，提高焊接质量和劳动生产率。

Description

车体机器人自动焊接***
 
技术领域
 本发明涉及的是机器人点焊自动化技术领域，具体涉及车体机器人自动焊接***。
背景技术
随着点焊工艺在汽车制造业中的应用，点焊已是现在汽车车身及其它部件的主要连接工艺方法，在汽车制造工业中发挥着不可替代的重要作用，点焊的质量问题越来越多地受到关注，在轿车车身制造过程中，焊接接头质量的好坏，不仅直接决定了车身焊接装配过程的制造偏差，同时也决定了轿车使用的可靠性和安全性，一般来说，轿车车身大约需要4000-6000个点焊焊点，所以汽车车身点焊的连接质量决定了汽车的整体结构刚度和完整性。
随着汽车工业的飞速发展，点焊己经成为汽车白车身装配的主要连接方法，因而点焊质量与焊接效率对轿车的质量与成本有着重要影响，广阔的市场需求及严格的焊接质量要求对点焊质量控制提出了更高的要求，点焊的质量问题越来越多地受到关注，由于点焊过程的复杂性，点焊质量的在线评估与质量控制一直是点焊技术领域中的难题。
目前车体焊接绝大部分仍是由人工操作完成，存在环境恶劣、劳动强度大、产品质量不稳定等工况，人工在焊接过程中所出现的缺陷会给汽车装配带来不利的影响，这些问题如到了总装流水线上装配才发现，需要进行补焊、补漏、校正，变形，影响流水线的作业进度，进而影响企业的经济效益和核心竞争力，因此消除焊接缺陷，对汽车装配具有重要意义，基于此，设计一种车体机器人自动焊接***还是很有必要的。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种车体机器人自动焊接***，结构设计合理，采用焊接机器人进行电焊操作，在焊接过程中自动识别不同车型的各种车体，并按照预定的程序进行点焊，动作稳定可靠，重复精度高，提高焊接质量和劳动生产率，改善操作工人的劳动条件，实现小批量产品的焊接自动化。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：车体机器人自动焊接***，包括机器人行走机构、电极修模器、机器人控制柜、机器人、C型伺服焊钳放置架、C型中频伺服焊钳、X型伺服焊钳放置架、X型中频伺服焊钳和网格式围栏，机器人行走机构上滑动设置有电极修模器、机器人控制柜和机器人，所述的机器人行走机构包括行走机构底座总成、移动滑台和支架总成，行走机构底座总成上滑动设置有移动滑台，移动滑台的一侧安装有支架总成，移动滑台上固定安装有机器人，支架总成上安装有电极修模器、机器人控制柜，机器人控制柜与机器人连接，机器人行走机构的一侧分别设置有C型伺服焊钳放置架和X型伺服焊钳放置架，C型伺服焊钳放置架上放置有C型中频伺服焊钳，X型伺服焊钳放置架上放置有X型中频伺服焊钳，C型中频伺服焊钳和X型中频伺服焊钳均通过换枪盘与机器人连接。
作为优选，所述的机器人包括机器人本体、机器人抬高座和换枪盘母盘，机器人抬高座通过螺栓固定连接在移动滑台上，机器人抬高座上方连接有机器人本体，机器人本体的第六轴末端连接有换枪盘母盘，所述的C型中频伺服焊钳和X型中频伺服焊钳均连接有相同规格的子盘，同一母盘可配多套子盘，机器人与C型中频伺服焊钳、X型中频伺服焊钳之间的气路和电路通过换枪盘母盘与子盘之间的快速插销连接。
作为优选，所述的机器人行走机构、电极修模器、机器人控制柜、机器人、C型伺服焊钳放置架、C型中频伺服焊钳、X型伺服焊钳放置架、X型中频伺服焊钳均设置有两套，且机器人行走机构、电极修模器、机器人控制柜、机器人、C型伺服焊钳放置架、C型中频伺服焊钳、X型伺服焊钳放置架、X型中频伺服焊钳中心对称设置在网格式围栏内，网格式围栏的车体入口处设置有光电开关。
本发明的有益效果：适应现代汽车产品多样化生产的需要，提高车身焊装生产线的自动化程度，焊接机器人动作稳定可靠，重复精度高，具有以下优点：1、提高焊接质量，保证焊接质量稳定；
2、提高劳动生产率，提高点焊合格率；
3、改善操作工人的劳动条件，减轻操作者的劳动强度；
4、产品周期明确，易于控制产品产量；
5、可缩短产品改型换代的周期，减少相应的设备投资；可实现小批量产品的焊接自动化，也可以实现多车型混流共线生产，达到降低生产成本和提高生产效率的目的；
6、自动化可塑性强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
    图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明机器人行走机构的立体机构示意图；
图3为本发明机器人行走机构的侧视图；
图4为本发明机器人的结构示意图；
图5为本发明C型中频伺服焊钳的结构示意图；
图6为本发明X型中频伺服焊钳的结构示意图。
  
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-6，本具体实施方式采用以下技术方案：车体机器人自动焊接***，包括机器人行走机构1、电极修模器2、机器人控制柜3、机器人4、C型伺服焊钳放置架5、C型中频伺服焊钳6、X型伺服焊钳放置架7、X型中频伺服焊钳8和网格式围栏9，机器人行走机构1上滑动设置有电极修模器2、机器人控制柜3和机器人4，机器人控制柜3与机器人4连接，机器人行走机构1的一侧分别设置有C型伺服焊钳放置架5和X型伺服焊钳放置架7，C型伺服焊钳放置架5上放置有C型中频伺服焊钳6，X型伺服焊钳放置架7上放置有X型中频伺服焊钳8，C型中频伺服焊钳6和X型中频伺服焊钳8均通过换枪盘与机器人4连接。
值得注意的是，所述的机器人行走机构1、电极修模器2、机器人控制柜3、机器人4、C型伺服焊钳放置架5、C型中频伺服焊钳6、X型伺服焊钳放置架7、X型中频伺服焊钳8均设置有两套，且机器人行走机构1、电极修模器2、机器人控制柜3、机器人4、C型伺服焊钳放置架5、C型中频伺服焊钳6、X型伺服焊钳放置架7、X型中频伺服焊钳8中心对称设置在网格式围栏9内，网格式围栏9的中部为焊接区域。
值得注意的是，所述的机器人行走机构1包括行走机构底座总成10、移动滑台11和支架总成12，行走机构底座总成10上滑动设置有移动滑台11，移动滑台11的一侧安装有支架总成12，所述的移动滑台11上固定安装有机器人4，支架总成12上安装有电极修模器2、机器人控制柜3，电极修模器2通过使用规定工具打磨点焊电极端面，保证电极端面直径符合焊接工艺要求，保证焊接生产时使用的点焊电极符合焊接工艺标准，防止虚焊现象，保证焊点质量；机器人控制柜3用以对机器人4下达一系列动作指令。
值得注意的是，所述的机器人4包括机器人本体13、机器人抬高座14和换枪盘母盘15，机器人抬高座14通过螺栓固定连接在移动滑台11上，机器人抬高座14上方连接有机器人本体13，机器人本体13的第六轴末端连接有换枪盘母盘15。
此外，所述的C型中频伺服焊钳6和X型中频伺服焊钳8均连接有相同规格的子盘16，同一母盘可配多套子盘，机器人4与C型中频伺服焊钳6、X型中频伺服焊钳8之间的气路和电路通过换枪盘母盘15与子盘16之间的快速插销连接。
本具体实施方式实现“蒙派克-S级”的几种车型的焊接自动化，具备在焊接过程中自动识别不同车型的各种车体，并按照预定的程序进行点焊，当车体进入焊接区域，工装进行定位，***识别车型，机器人4按照预定程序进行焊接，由机器人4运动过程中在空间中的角度变换、通过机器人行走机构1实现位置变换，来实现车体不同区域的焊接，焊接完成后，车体移出焊接区域，机器人4达到起始位置等待下一次焊接。
本具体实施方式的目的是这样实现的：(1)、焊接***使用机器人行走机构1与机器人4两者协调，可与机器人4在一定范围内任意定位、协调，确保在每处焊点处焊钳与工件均形成最佳焊接姿势；焊钳使用小原伺服点焊焊钳，可靠保证了焊接质量。
(2)、机器人行走机构1与机器人4两者协调，最大限度扩展了机器人4的工作范围，机器人行走机构1采用伺服电机加精密减速机驱动，定位准确。
本具体实施方式的主要配置及特点如下：(1)、机器人行走机构1：扩展搬运机器人的工作范围。
(2)、采用伺服焊钳：当机器人4运行时，机器人4控制伺服焊钳作为其辅助轴之一，实现电极加压软接触和电极压力实时调节，在与焊接电流最佳配合后，消除飞溅，显著提高了点焊质量。
①伺服焊钳在焊接时电极的运动由伺服电机控制，能够很好地控制电极运动速率，电极与工件接触时的冲击很小，这可提高电极寿命；
②伺服点焊可最大程度上提高生产效率；
③伺服点焊的压力可以达到更大。
(3)、安全围栏：防护围栏采用网格式围栏9，车体出入口有光电开光，维修入口设有防错装置。
(4)、换枪盘：机器人4的第六轴可以与C型中频伺服焊钳6和X型中频伺服焊钳8两种不同的伺服焊钳之间连接。
(5)、ABB机器人***可平均无故障运行80000小时，稳定可靠，结构合理，电机功率小，能耗降低30%；模块化结构，维护，检修方便快捷；动态自动化运动控制技术，令各轴总是以最大加速度运行，运行速度提高25%；六轴智能防碰撞技术将碰撞力减小到30%，且可快速恢复；采用全彩屏式示教器，操作方便快捷；机器人工作半径达2550mm，重复定位精度高。
本具体实施方式的工作流程：车体进入焊接区域，工装达到指定位置后，光电开关检测工装是否到位，在感应开关检测到工件到位后即对PLC发送信号，进而驱动升降装置上的气缸，工装降至指定位置，感应开关检测到工装到位后即对PLC发送信号，机器人4接收到信号后，根据接收到的信号信息判断从而启动相应的程序进行焊接（每种车体检测位置不同）。
焊接过程中，机器人4通过机器人行走机构1到不同区域点焊，***根据不同焊点的位置，机器人到起始位置抓取C型中频伺服焊钳6或X型中频伺服焊钳8进行切换，机器人4第六轴末端启动伺服焊钳，伺服焊钳一般根据车体的形状尺寸定制，通过换枪盘与机器人4连接，机器人第六轴上连接着母盘,伺服焊钳上连接着子盘，每次更换伺服焊钳时母盘上的插销将气路和电路断开，同时可迅速的更换另一个带有子盘的伺服焊钳。
机器人4焊接完成后，发出信号给PLC，进而驱动升降装置上的气缸，工装升至指定位置，感应开关检测到位后即对PLC发送信号，***接收信号后，由驱动装置将工装送至下一工位，车体移出焊接区域，机器人4到起始位置等待下一次焊接操作。
本具体实施方式动作稳定可靠，重复精度高，提高了劳动生产率，保证了焊接质量稳定，改善操作工人的劳动条件，可实现小批量产品的焊接自动化，也可以实现多车型混流共线生产，提高了企业的经济效益和核心竞争力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.车体机器人自动焊接***，其特征在于，包括机器人行走机构(1)、电极修模器(2)、机器人控制柜(3)、机器人(4)、C型伺服焊钳放置架(5)、C型中频伺服焊钳(6)、X型伺服焊钳放置架(7)、X型中频伺服焊钳(8)和网格式围栏(9)，机器人行走机构(1)上滑动设置有电极修模器(2)、机器人控制柜(3)和机器人(4)，机器人控制柜(3)与机器人(4)连接，机器人行走机构(1)的一侧分别设置有C型伺服焊钳放置架(5)和X型伺服焊钳放置架(7)，C型伺服焊钳放置架(5)上放置有C型中频伺服焊钳(6)，X型伺服焊钳放置架(7)上放置有X型中频伺服焊钳(8)，C型中频伺服焊钳(6)和X型中频伺服焊钳(8)均通过换枪盘与机器人(4)连接。
2.根据权利要求1所述的车体机器人自动焊接***，其特征在于，所述的机器人行走机构(1)、电极修模器(2)、机器人控制柜(3)、机器人(4)、C型伺服焊钳放置架(5)、C型中频伺服焊钳(6)、X型伺服焊钳放置架(7)、X型中频伺服焊钳(8)均设置有两套，且机器人行走机构(1)、电极修模器(2)、机器人控制柜(3)、机器人(4)、C型伺服焊钳放置架(5)、C型中频伺服焊钳(6)、X型伺服焊钳放置架(7)、X型中频伺服焊钳(8)中心对称设置在网格式围栏(9)内，网格式围栏(9)的中部为焊接区域，网格式围栏(9)的车体入口处设置有光电开关。
3.根据权利要求1所述的车体机器人自动焊接***，其特征在于，所述的机器人行走机构(1)包括行走机构底座总成(10)、移动滑台(11)和支架总成(12)，行走机构底座总成(10)上滑动设置有移动滑台(11)，移动滑台(11)的一侧安装有支架总成(12)，所述的移动滑台(11)上固定安装有机器人(4)，支架总成(12)上安装有电极修模器(2)、机器人控制柜(3)，所述的机器人行走机构(1)采用伺服电机加精密减速机驱动，机器人行走机构(1)与机器人(4)配合，扩展了机器人(4)的工作范围，可与机器人(4)在一定范围内任意定位，确保在每处焊点处焊钳与工件均形成最佳焊接姿势。
4.根据权利要求1所述的车体机器人自动焊接***，其特征在于，所述的机器人(4)包括机器人本体(13)、机器人抬高座(14)和换枪盘母盘(15)，机器人抬高座(14)通过螺栓固定连接在移动滑台(11)上，机器人抬高座(14)上方连接有机器人本体(13)，机器人本体(13)的第六轴末端连接有换枪盘母盘(15)。
5.根据权利要求1所述的车体机器人自动焊接***，其特征在于，所述的C型中频伺服焊钳(6)和X型中频伺服焊钳(8)均连接有相同规格的子盘(16)，同一母盘可配多套子盘，机器人(4)与C型中频伺服焊钳(6)、X型中频伺服焊钳(8)之间的气路和电路通过换枪盘母盘(15)与子盘(16)之间的快速插销连接，伺服焊钳一般根据车体的形状尺寸定制，每次更换伺服焊钳时，母盘上的插销将气路和电路断开，同时可迅速的更换另一个带有子盘的伺服焊钳。
6.根据权利要求1所述的车体机器人自动焊接***，其特征在于，所述的车体进入焊接区域，工装达到指定位置后，***识别车型，光电开关检测工装是否到位，到位后即对PLC发送信号，机器人(4)接收到信号后，根据接收到的信号信息判断从而启动相应的程序进行焊接；焊接过程中，机器人(4)通过机器人行走机构(1)到不同区域点焊，***根据不同焊点的位置，机器人到起始位置抓取C型中频伺服焊钳(6)或X型中频伺服焊钳(8)进行切换；机器人(4)焊接完成后，发出信号给PLC，***接收信号后，车体移出焊接区域，机器人(4)到起始位置等待下一次焊接操作。
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