CN108890127B - 一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光焊接领域，尤其涉及一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备。所述焊接设备包括机架、设置在机架上的焊接头、设置在焊接头下方的多工位转台、转动设置在多工位转台上的多个转盘、设置在转盘上随转盘转动的发生器治具。通过转盘带动发生器治具上的发生器一起旋转，再配合机架上的焊接头便可对发生器进行焊接，再通过增加一个调整转盘位置的多工位转台，可在发生器焊接时，同时进行发生器的上料和下料工序，本设备焊接速度快、工件变形小、维护成本低，可以满足高强度的焊接要求，焊接效率高。

Description

一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备

技术领域

本发明属于激光焊接领域，尤其涉及一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备。

背景技术

安全气囊***是一种汽车被动安全性的保护***，他与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效地防撞保护。在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25％，面部受伤率减少80％左右。随着汽车工业制造水平的不断发展，安全气囊***在乘用车市场的普及率越来越高，市场容量越来越大，而安全气囊发生器是整个安全气囊***的重要组成部分，安全气囊发生器的焊接质量对安全气囊***的性能有重大影响。

采用传统焊接方法对安全气囊零部件进行焊接，容易出现焊缝偏熔的问题，而且工件热影响区大，工件变形大。此外传统的焊接方法还存在焊接速度慢、维护成本高，焊接效率低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备，克服现有的采用传统焊接容易出现焊缝偏熔，工件变形大焊接速度慢、维护成本高，焊接效率低等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备，包括机架、设置在机架上的焊接头、设置在焊接头下方的多工位转台、转动设置在多工位转台上的多个转盘、以及设置在转盘上随转盘转动的发生器治具。

本发明的更进一步优选方案是：所述焊接设备还包括设置在机架和焊接头之间用于调整焊接头位置的位置调节机构。

本发明的更进一步优选方案是：所述位置调节机构包括用于调整焊接头焊接角度的B轴旋转机构、用于带动B轴旋转机构做升降运动的Z轴机构，用于驱动Z轴机构运动的Y轴机构，用于驱动Y轴机构运动的X轴机构，所述X轴机构设置在机架上。

本发明的更进一步优选方案是：所述焊接设备还包括设置在多工位转台上料位一侧的上料机械手、设置在多工位转台下料位一侧的下料机械手、以及设置在上料机械手和下料机械手一侧的流水线。

本发明的更进一步优选方案是：所述上料机械手包括用于抓取或松开工件的上料夹爪，用于驱动上料夹爪往返流水线和发生器治具的上料旋转机构，用于驱动上料旋转机构做升降运动的上料升降机构；和/或

所述下料机械手包括用于抓取或松开工件的下料夹爪，用于驱动下料夹爪往返流水线和发生器治具的下料旋转机构，用于驱动下料旋转机构做升降运动的下料升降机构。

本发明的更进一步优选方案是：所述发生器治具包括设置在转盘上的治具底座，设置在治具底座上用于压紧工件的压臂。

本发明的更进一步优选方案是：所述焊接设备还包括设置在多工位转台上用于锁紧转盘的锁紧机构。

本发明的更进一步优选方案是：所述焊接设备还包括用于驱动多工位转台旋转的转台驱动电机，设置在多工位转台和转台驱动电机之间的凸轮分割器。

本发明的更进一步优选方案是：所述焊接设备还包括用于驱动转盘转动的转盘电机以及设置在机架上用于驱动转盘电机前后运动的平移机构。

本发明的更进一步优选方案是：所述转盘电机与转盘之间为齿轮传动。

本发明的有益效果在于：通过转盘带动发生器治具上的发生器一起旋转，再配合机架上的焊接头便可对发生器进行焊接，再通过增加一个调整转盘位置的多工位转台，可在发生器焊接时，同时进行发生器的上料和下料工序，本设备焊接速度快、工件变形小、维护成本低，可以满足高强度的焊接要求，焊接效率高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的焊接设备的整体示意图；

图2是本发明实施例的不带生产线的焊接设备的结构示意图；

图3是本发明实施例的上料机械手和下料机械手的结构示意图；

图4是本发明实施例的位置调整机构的结构示意图；

图5是本发明实施例的多工位转台及周边部件的结构示意图；

图6是本发明实施例的发生器治具的结构示意图；

图7是本发明实施例的流水线的结构示意图；

图8是本发明实施例的顶升机构的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如2图所示，本实施例的一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备，包括焊接主机，其包括机架10、设置在机架10上的焊接头20、设置在焊接头20下方的多工位转台30、转动设置在多工位转台30上的多个转盘31、设置在转盘31上随转盘31转动的发生器治具40。通过转盘31带动发生器治具40上的发生器(安全气囊发生器)50一起旋转，再配合机架10上的焊接头20便可对发生器50进行焊接，再通过增加一个调整转盘31位置的多工位转台30，可在焊接发生器50焊接时，同时进行发生器50的上料和下料工序，大大减小了工件的生产节拍，提高了生产效率；并且工件每次焊接前都能进行准确地定位，从而保证了工件的焊接质量稳定可靠。本设备采用激光焊接，焊接速度快、工件变形小、维护成本低，可以满足高强度的焊接要求，焊接效率高。

本实施例中，所述多工位转台30为三工位转台，三个工位对应三个区域，分别为：上料位、焊接位、下料位，每个工位安装有转轴33，转盘31设置在转轴33上。在焊接发生器50的同时进行发生器50的上料和下料工序，大大提高设备的工作效率。当然也可以根据实际的生产需求调整多工位转台30的工位数量，例如可将上料和下料合并为一个工位，在焊接发生器50时，先将焊接完成的发生器50下料再上新的发生器50，转动多工位转台30，再将焊接完成的发生器50与待焊接的发生器50转换位置，如此便可以在焊接发生器50同时进行其他工序，提高***效率。

如2、4图所示，所述焊接设备还包括设置在机架10和焊接头20之间用于调整焊接头20位置的位置调节机构21。所述位置调节机构21包括用于调整焊接头20焊接角度的B轴旋转机构211(本实施例中的B轴旋转机构以Y轴作为转轴旋转)、用于带动B轴旋转机构211做升降运动的Z轴机构212，用于驱动Z轴机构212运动的Y轴机构213，用于驱动Y轴机构213运动的X轴机构214，所述X轴机构214设置在机架上10。通过增加一个位置调节机构21，用于调节焊接头20的位置，以满足不同类型发生器50的尺寸要求，提高设备的通用性；所述Z轴机构212、X轴机构214、Y轴机构213均采用高精度导轨、丝杆进行传动，通过伺服电机实现XYZ三个方向的自动定位及运动，运动速度快，定位精度高；所述B轴旋转机构211采用涡轮蜗杆传动，不仅定位精度高，而且还具有自锁功能，可用于调整焊接头20的出光角度，从而满足焊接工艺的要求。

如1、2图所示，所述焊接设备还包括设置在多工位转台30上料位一侧的上料机械手60、设置在多工位转台30下料位一侧的下料机械手61、以及设置在上料机械手60和下料机械手61一侧的流水线70。通过增加上料机械手60与下料机械手61以及流水线70，所述上料机械手60将流水线70上待焊接的发生器50搬运到多工位转台的上料区域，所述下料机械手61将多工位转台下料区域上的完成焊接的发生器50搬运到流水线上，即可实现激光焊接的全自动上料以及下料，提高工作效率，降低人工成本。

如2、3图所示，所述上料机械手60包括用于抓取或松开工件的上料夹爪601，用于驱动上料夹爪601往返流水线70和发生器治具40的上料旋转机构602，用于驱动上料旋转机构602做升降运动的上料升降机构603。所述上料夹爪601为气动卡盘。所述上料旋转机构602包括上料摆臂、用于驱动上料摆臂旋转的上料摆臂电机，所述上料夹爪601设置在上料摆臂上。所述上料升降机构603包括设置在上料旋转机构602两边的上料升降气缸。实际生产时，上料旋转机构602驱动上料夹爪601到流水线上方；上料升降机构603带着上料夹爪601下降一定高度；上料夹爪601对待焊接发生器进行夹取；上料升降机构603带着上料夹爪601回升；上料旋转机构602驱动带有待焊接发生器的上料夹爪601转动到多工位旋转台30上料区域的发生器治具40的上方；上料升降机构603带着上料夹爪601下降到达发生器治具40；上料夹爪601松开待焊接发生器，完成上料。

所述下料机械手61包括用于抓取或松开工件的下料夹爪611，用于驱动下料夹爪611往返流水线70和发生器治具40的下料旋转机构612，用于驱动下料旋转机构612做升降运动的下料升降机构613。所述上料夹爪601为气动卡盘。所述下料旋转机构612包括下料摆臂、用于驱动下料摆臂转动的下料摆臂电机，所述下料夹爪611设置在下料摆臂上。所述下料升降机构613包括设置下料旋转机构612下方的下料升降气缸。实际生产时，下料旋转机构612驱使下料夹爪611转动到达发生器治具40上方；下料升降机构613驱动下料夹爪611下降到达发生器治具40；下料夹爪611对发生器治具40上已经完成焊接的发生器50进行夹取；下料升降机构613驱动下料夹爪611上升离开发生器治具40；下料旋转机构612驱使下料夹爪611转动到达流水线70上方；下料升降机构613驱动下料夹爪611下降；下料夹爪611松开完成焊接的发生器50，完成下料。

如2、6图所示，所述发生器治具40包括设置在转盘上的用于放置发生器的治具底座41、设置在治具底座41上用于压紧发生器的压臂42、为压臂42提供压紧力的压紧机构43。所述压紧机构43包括设置在治具底座41上的连接杆431、设置在连接杆431和压臂42之间的压缩弹簧432，所述压臂42滑动套设在连接杆431上。通过压紧机构43与压臂42的配合，可完成对放置在发生器治具上的发生器完成固定作用。所述发生器治具40还包括设置在压紧机构43一侧的用于发生器定位的限位块44。通过增加一个限位块44，可用于发生器50在发生器治具40上的定位，可以使发生器50在发生器治具40上的位置保持一致，提高焊接的精度，防止焊接产品的出现品质参差不齐的问题。

如2、3、6图所示，所述上料机械手61还包括设置在上料夹爪601上方的用于驱动上料夹爪601旋转的上料连杆旋转机构604；所述下料机械手61还包括设置在下料夹爪611上方的用于驱动下料夹爪611旋转的下料连杆旋转机构614。上料过程中，当上料升降机构603带着上料夹爪601下降到达发生器治具40时，上料夹爪601夹着工件在夹具底座41上旋转，在旋转过程中，工件先是碰到压臂42后继续旋转，直到工件与限位块44接触后停止转动，并且压臂456在弹簧454的作用下始终压紧工件。同样的，下料时，由下料连杆旋转机构614带动下料夹爪611上的已经焊接完成的发生器反向旋转，即离开发生器治具40，然后完成下料动作。本实施例中主要通过气缸驱动连杆带动连杆一端的上料夹爪601以及下料夹爪611完成旋转运动。当然，此处也可直接使用电机直接驱动替代气缸连杆驱动，一样可达到带动上料夹爪601以及下料夹爪611完成旋转运动的效果。

如1、7图所示，所述流水线70包括流水线架71、工件托板72、传送组件73、顶升机构74、感应开关。其中顶升机构74包括安装板741、气缸742、第二气动销743、定位块744和导向套745。工件托板72在传送组件73的带动下运动，运动到上料工位时撞到感应开关后，顶升机构74将工件托板72顶起，等上完料后，工件托板72下降至传送组件73上继续运动，运动到下料工位时也被顶起，下料完成后，继续运动至下一工位，流水线70有多个工件托板72进行运动周期性循环运动，从而保证工件(发生器)上料快速稳定。

如2、5图所示，所述焊接设备还包括设置在多工位转台30上用于锁紧转盘31的锁紧机构32。所述锁紧机构32包括设置在转盘31上的第一气动销321，所述转盘31上设有与第一气动销321配合的定位孔311。通过第一气动销321与定位孔的配合可以对转盘31实现卡紧。在焊接工作进行时，转盘31需要带着发生器50转动，第一气动销321收缩；在上料或下料的时候，发生器50相对于转盘31做旋转运动，第一气动销321伸出卡紧转盘31。可保证发生器50旋转上料或下料的稳定性，减少工作误差，提高工作效率。所述焊接设备还包括气电旋转接头322、检测开关323，所述电旋转接头将电信号和压缩空气传输到第一气动销321上，可以使多工位转盘30进行单方向任意旋转；检测开关323安装在机架10上，用来判断发生器治具40上是否有发生器50。

所述焊接设备还包括用于驱动多工位转台30旋转的转台驱动电机80，设置在多工位转台30和转台驱动电机80之间的凸轮分割器81。通过转台驱动电机80可以使多工位转台30进行转动；通过凸轮分割器81，可带动多工位转台30进行间歇运动，以满足多工位转台30进行不同工位之间快速切换的需求，提高***效率。

所述焊接设备还包括用于驱动转盘31转动的转盘电机82以及设置在机架10上用于驱动转盘电机82前后运动的平移机构83。所述转盘电机82与转盘31之间为齿轮传动。所述转盘电机82设置在焊接位下方，所述转盘电机上设有主动齿轮821，所述转轴33下方设置有从动齿轮331。当多工位转台30带动转盘31转动到焊接位时，平移机构83驱动转盘电机82伸出，主动齿轮821与从动齿轮331啮合，驱动转盘31带动待焊接的发生器50一起转动完成焊接，然后平移机构83带动转盘电机82回缩。下个发生器50的焊接重复上述步骤便可。通过一个转盘电机82便可带动多工位转台30上多个转盘31的旋转，大大提高工作效率，节约成本。当然，此处也可以在每个转盘31下设置一个转盘电机82，用于带动转盘31自转，帮助发生器50完成焊接。

如1、2图所示所述焊接设备还包括防护罩90、激光器、光纤、冷水机、除尘净化器、空压机及控制***。所述防护罩90可用于焊接工作进行时，防止外界环境对焊接工作造成的不良影响，同时可保护操作人员的安全。所述激光器是一种激光发射装置，利用电能转化为光能，并根据工作介质的不同发射出不同波长的激光。所述光纤是激光传导工具，一端连接激光器，另一端连接焊接头20。所述冷水机是一种为激光器和焊接头20提供一种恒温、恒流的冷却水装置，保证激光器和焊接头20的稳定工作。所述焊接头20一端连接光纤，实现光束的聚焦，输出不同光斑直径的光束。所述除尘净化器通过高温风管收集焊接产生的烟尘和空气中的粉尘，使悬浮在空气中的颗粒得到净化。所述空压机为气动销、流水线、焊接头气帘等提供恒压、洁净的压缩空气。所述控制***将激光器、焊接头20、位置调整机构21、上料机械手60、下料机械手61、多工位转台30、转盘31、流水线70等连接在一起，通过设定程序实现汽车安全气囊发生器的自动焊接功能。

自动焊接过程：

1.本发明采用人工上料，将所要焊接的发生器50放置流水线70上的工件托板72上，工件托板72在传送组件73的带动下运动，运动到上料位时撞到感应开关后，顶升机构74将工件托板72顶起，并向控制***发出信号，控制***收到信号后驱动上料位一侧的上料机械手60对多位转台30上的发生器治具40进行上料，并将发生器50进行定位和夹紧。

2.定位和夹紧过程：首先上料机械手60上的上料夹爪601将发生器50从流水线70的工件托板72上夹紧，然后将发生器50提升，接着将发生器50摆动至发生器治具40上方后下降，将发生器50放在治具底座41上，上料连杆旋转机构604带动上料夹爪601旋转，上料夹爪601夹着工件在治具底座41上旋转，在旋转过程中，发生器50先是碰到压臂42后继续旋转，直到发生器50与限位块44接触后停止转动动，并且压臂42在压缩弹簧432的作用下始终压紧发生器50，发生器50的下料过程与上料过程刚好完全相反。

3.在发生器50的定位夹紧之前，多位转台30上的第一气动销321插进转盘31的定位孔内进行定位，防止转盘31上的发生器治具40和从动齿轮331旋转；当最后一个发生器50离开流水线70上的工件托板72后，工件托板72下降到流水线70上，运动到下料位后，工件托板72再一次被顶起，等待下料，下一个工件托板72带着发生器50运动到上料位，准备下一个循环的上料。

4.发生器50上料完成后，经检测开关323检测到发生器治具40上有发生器50后，多工位转台30转动，将发生器50送至焊接位后停止，位置调整机构21将焊接头20运动至指定位置后保持不动，同时主动齿轮821在平移机构83的带动下与转轴33上的从动齿轮331啮合，在确定啮合后，第一气动销321从转盘31的定位孔拔出，解除固定；接着转盘电机82驱动主动齿轮821从而带动从动齿轮331进行旋转，从动齿轮带331动转盘31和发生器治具40以及发生器50进行旋转，同时焊接头20进行出光焊接。

5.发生器50旋转一周焊接完成后，第一气动销321再次对转盘31进行固定，主动齿轮821在平移机构83的带动下与从动齿轮331分离，然后多工位转台30带着发生器50运动至下料位，控制***驱动下料位的下料机械手61将发生器50从发生器治具40送至流水线70的工件托板72上，直到工件托板72被发生器50装满后，工件托板72下降到流水线70上，向下一个工位运动，这一个工件托板72上的工件焊接完成。

在工件进行上料动作的同时，焊接区域对工件进行焊接，下料区域对工件进行下料，这三个动作同时进行，大大减小了工件的生产节拍，提高了生产效率；并且工件每次焊接前都能进行准确地定位，从而保证了工件的焊接质量稳定可靠。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述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；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于汽车安全气囊发生器的焊接设备，其特征在于：包括机架、设置在机架上的焊接头、设置在焊接头下方的多工位转台、转动设置在多工位转台上的多个转盘、以及设置在转盘上随转盘转动的发生器治具

所述焊接设备还包括用于驱动转盘转动的转盘电机、以及设置在机架上用于驱动转盘电机前后运动的平移机构，所述转盘电机与转盘之间为齿轮传动；

所述焊接设备还包括设置在多工位转台上料位一侧的上料机械手、设置在多工位转台下料位一侧的下料机械手；

所述上料机械手包括用于抓取或松开工件的上料夹爪，用于驱动上料夹爪往返流水线和发生器治具的上料旋转机构，用于驱动上料旋转机构做升降运动的上料升降机构，以及用于驱动上料夹爪旋转的上料连杆旋转机构；和/或

所述下料机械手包括用于抓取或松开工件的下料夹爪，用于驱动下料夹爪往返流水线和发生器治具的下料旋转机构，用于驱动下料旋转机构做升降运动的下料升降机构，以及用于驱动下料夹爪旋转的下料连杆旋转机构；

所述发生器治具包括设置在转盘上的治具底座，设置在治具底座上用于压紧工件的压臂，为压臂提供弹性压紧力的压紧机构，以及设置在压紧机构一侧用于发生器定位的限位块；

其中，发生器上料过程为：上料旋转机构以及上料升降机构驱动上料夹爪运动，夹取发生器放在治具底座上；然后上料连杆旋转机构驱动上料夹爪以及发生器旋转，发生器部分旋转到压臂下方直至接触限位块时完成上料；

发生器下料过程为：下料连杆旋转机构驱动下料夹爪以及发生器旋转，使发生器离开压臂下方，然后下料旋转机构以及下料升降机构驱动下料夹爪运动，带动发生器完成下料。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于：所述焊接设备还包括设置在机架和焊接头之间用于调整焊接头位置的位置调节机构。

3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于：所述位置调节机构包括用于调整焊接头焊接角度的B轴旋转机构、用于带动B轴旋转机构做升降运动的Z轴机构，用于驱动Z轴机构运动的Y轴机构，用于驱动Y轴机构运动的X轴机构，所述X轴机构设置在机架上。

4.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于：所述焊接设备还包括设置在上料机械手和下料机械手一侧的流水线。

5.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于：所述焊接设备还包括设置在多工位转台上用于锁紧转盘的锁紧机构。

6.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于：所述焊接设备还包括用于驱动多工位转台旋转的转台驱动电机，设置在多工位转台和转台驱动电机之间的凸轮分割器。

Images