CN109848599A - 基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法、门架焊接变位器及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法、门架焊接变位器及其焊接方法，包括：统计每台焊接机器人的焊接工作量；按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局；根据待焊接工件焊缝的焊接位置，确定变位器的工作位置、结构形式、定位和夹紧方式，并且选定变位器动力源；根据变位器结构和焊接位置，进行焊接机器人模拟，验证变位器的结构以及理论可焊率的符合性；设计各工位变位器的动作顺序以及与机器人动作的协调要求，编写PLC控制程序，进行自动焊接；本发明通过在线的工艺布局模式，不仅减少了工件吊装的繁琐，而且最大限度的压缩了辅助工作时间，效率进一步提升，分序的工艺思想，实现了复杂焊缝的定位焊接。

Description

基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法、门架焊接变 位器及其焊接方法

技术领域

本发明涉及叉车制造技术领域，尤其涉及一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法、门架焊接变位器及其焊接方法。

背景技术

叉车是工业搬运车辆，是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。叉车提升货物的机构，又称为门架，门架生产过程中，门架焊接生产通常是靠人工手工焊接或焊接机器人工作站焊接生产。人工焊接生产效率低下、劳动强度大，一致性差；焊接机器人工作站焊接，辅助时间长，无法实现流线化生产，投资成本高。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法、门架焊接变位器及其焊接方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，包括：

统计每台焊接机器人的焊接工作量；

按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局；

根据待焊接工件焊缝的焊接位置，确定变位器的工作位置、结构形式、定位和夹紧方式，并且选定变位器动力源，其中，所述变位器用于对待焊接的门架进行定位、夹紧和翻转；

根据变位器结构和焊接位置，进行焊接机器人模拟，验证变位器的结构以及理论可焊率的符合性；

设计各工位变位器的动作顺序以及与机器人动作的协调要求，编写PLC控制程序，进行自动焊接。

根据权利要求1所述的基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，其特征在于，所述统计每台焊接机器人的焊接工作量具体包括：通过理论计算和现场模拟写实相结合，统计每台焊接机器人的工作量，其中，所述工作量包括统计待焊接工件的焊缝长度，现场模拟统计焊接时间。

一种门架焊接变位器，包括支撑架，所述支撑架包括基础支架以及安装于基础支架上的可转动的翻转架，所述翻转架上安装有用于输送门架的运输装机构；沿翻转架轴向布置有多个结构相同的翻转工位机构，所述翻转工位机构上设置有通过式定位装置，所述翻转工位机构一侧设置有压紧装置另一侧设置有横向夹紧装置。

所述工位机构包括安装于翻转架上的工位台以及翻转装置，所述翻转装置包括翻转气缸和摇臂，所述翻转气缸的缸体与基础支架相连接，活塞杆通过摇臂与工位台底部相连接，当活塞杆运动时，活塞杆带动摇臂，摇臂带动翻转架翻转。

所述翻转架通过活塞杆翻转45°或90°。

所述通过式定位装置包括安装于工位台上的限位装置，所述限位装置开设有用于门架限位的卡槽，卡槽内安装有用于推动门架通过的定位滚轮。

所述横向夹紧装置包括平行安装于翻转架上的第一夹紧气缸，第一夹紧气缸的推杆端安装有调节套，调节套与通过式定位装置相配合，夹紧定位门架。

所述工位台的下端安装有纵向定位装置，所述纵向定位装置包括第二夹紧气缸，第二夹紧气缸的推杆端安装有定位销。

所述翻转架的两端通过旋转支撑与基础支架相连接。

一种叉车门架焊接方法，其特征在于，包括：

1)、将待焊接的门架推入翻转架，当待焊接的门架到达第一翻转工位机构处后，开启变位器开关；

2)、第一翻转工位机构的横向夹紧装置接收到开启信息后，与通过式定位装置相配合，对待焊接的门架件横向夹紧，同时，向焊接机器人发出启动信号；

3)、接机器人接到启动信号后，对第一翻转工位机构上待焊接的门架进行焊接，完成焊接后，进入下一翻转工位机构处的焊接位置，横向夹紧装置打开；

4)、推送待焊接的门架进入翻转工位机构处，横向夹紧装置接到开启信息后，与通过式定位装置相配合，对待焊接的门架件横向夹紧，同时，向翻转气缸发出翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，启动翻转，翻转到位后，同时给机器人启动信号；

5)、机器人接到启动信号后，进行焊接，完成焊接后，机器人进入下一翻转工位机构处的焊接位置，同时，给翻转气缸翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，翻转气缸启动回位，回位到位，同时横向夹紧装置打开；

6)、重复步骤4)-5)，直至完成所有的焊接位置。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，按照分序、在线的工艺思想设计，突破了传统机器人工作站模式、更符合自动化生产线布局要求和精益的理念的生产线工艺布局模式，在线的工艺布局模式，不仅减少了工件吊装的繁琐，而且最大限度的压缩了辅助工作时间，效率进一步提升，分序的工艺思想，实现了复杂焊缝的定位焊接，简化了焊接变位器的结构和控制，大幅降低了资金投入。

进一步地，本发明提供了一种门架焊接变位器，能够对需要焊接的通过支撑架对门架进行定位、固定、翻转的操作，使得门架的的焊接更加精准和到位，减少了人工操作的麻烦，提高了工作效率，另外，本发明中的门架焊接变位器结构简单，操作方便，降低门架焊接的难度和操作难度，并且能够对焊接位点精确定位，提高焊接质量。

进一步地，本发明还提供了一种叉车门架焊接方法，通过利用变为器能够对门架更加精确的定位，并且通过定位装置、夹紧装置、以及翻转装置的配合和信号的传输，使得焊接机器人能够更加精确的指挥和焊接，使得焊接形成流水化工序，提高了焊接的工作效率和焊接的质量。

附图说明

图1是本发明设计方法流程框图；

图2是本发明门架焊接变位器结构示意图；

图3是本发明门架焊接变位器结构俯视图。

图中，1—支撑架；2—纵向定位装置；3—压紧紧机构；4—通过式定位装置；5—横向夹紧装置；6—翻转机构；7—翻转限位装置；8—门架；9—翻转工位机构；1-1—基础支架；1-2—翻转架；1-3—动力传送辊；1-4—旋转支撑架；4-1—限位装置；4-2—定位滚轮；4-3—卡槽；5-1—调节套；6-1—翻转气缸；6-2—摇臂；7-1—限位板；9-1—工位台。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，包括：

统计每台焊接机器人的焊接工作量；

Step1、按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局；

通过理论计算、现场模拟写实相结合的方式，统计每台焊接机器人的工作量。按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局，实现在线定位焊接生产。

所述通过理论计算、现场模拟写实相结合的方式，统计每台焊接工作量包括：焊缝长度统计、焊接时间现场模拟统计。

所述按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局，实现在线定位焊接生产。包括焊接工位的划分，每个焊接工位所焊接的焊缝位置、焊缝长度、

Step2、根据待焊接工件焊缝的焊接位置，确定变位器的工作位置、结构形式、定位和夹紧方式，并且选定变位器动力源，其中，所述变位器用于对待焊接的门架进行定位、夹紧和翻转；

根据焊缝的焊接位置，确定变位器的工作位置、结构形式、定位和夹紧方式，选定变位器动力源等，设计变位器，选取气动元器件；包括定位点设置，定位装置的结构，夹紧装置的布局、结构，翻转机构的结构以及信号的提供。

Step3、根据变位器结构和焊接位置，进行焊接机器人模拟，验证变位器的结构以及理论可焊率的符合性；

所述根据变位器结构、焊接位置，进行机器人焊接模拟，验证变位器的结构以及理论可焊率。包括变位器三维模型的建立、焊接过程的动态模拟。

Step4、设计各工位变位器的动作顺序以及与机器人动作的协调要求，编写PLC控制程序，进行自动焊接。

具体的，所述统计每台焊接机器人的焊接工作量具体包括：通过理论计算和现场模拟写实相结合，统计每台焊接机器人的工作量，其中，所述工作量包括统计待焊接工件的焊缝长度，现场模拟统计焊接时间。

需要说明的是，本发明中，在整个的流水线焊接过程中，设置有多个变位器以及焊接机器人相配合，示例性的，本发明中，布置有四台变位器进行流水线焊接。

如图2、3所示，本发明还提供了一种门架焊接变位器，包括支撑架1，所述支撑架1包括基础支架1-1以及安装于基础支架1-1上的可转动的翻转架1-2，所述翻转架1-2上安装有用于输送门架8的运输装机构；沿翻转架1-2轴向布置有多个结构相同的翻转工位机构9，所述翻转工位机构上设置有通过式定位装置4，所述翻转工位机构9一侧设置有压紧装置3另一侧设置有横向夹紧装置5。所述翻转架1-2的两端通过旋转支撑架1-4与基础支架1-1相连接。

具体地，所述工位机构9包括安装于翻转架1-2上的工位台9-1以及翻转装置6，所述翻转装置6包括翻转气缸6-1和摇臂6-2，所述翻转气缸6-1的缸体与基础支架1-1相连接，活塞杆通过摇臂6-2与工位台9-1底部相连接，当活塞杆运动时，活塞杆带动摇臂6-2，摇臂6-2带动翻转架1-2翻转。

优选地，本发明中，所述翻转架1-2通过活塞杆翻转45°或90°。所述运输装机构具体为动力传送辊1-3，动力传送辊Ⅰ-Ⅲ可以完成门架的输送。

所述通过式定位装置4包括安装于工位台9-1上的限位装置4-1，所述限位装置4-1开设有用于门架8限位的卡槽4-3，卡槽4-3内安装有用于推动门架8通过的定位滚轮4-2，定位滚轮4-2完成横向定位和门架8通过时进行导向。

所述横向夹紧装置5包括平行安装于翻转架1-2上的第一夹紧气缸，第一夹紧气缸的推杆端安装有调节套5-1，调节套5-1与通过式定位装置4相配合，夹紧定位门架8。

进一步地，所述工位台9-1的下端安装有纵向定位装置2，所述纵向定位装置2包括第二夹紧气缸，第二夹紧气缸的推杆端安装有定位销。当门架8进入工位时，通过第二夹紧气缸推动定位销进行纵向定位，将运动的门架8进行阻挡定位，对准其焊接位置。

优选地，本发明中基础支架1-1上安装有翻转限位装置7，所述翻转限位装置7包括限位板7-1，以及安装在限位板7-1上的接近开关。限位装置可以根据翻转角度确定位置。具体是：当翻转气缸6-1推动翻转架1-2旋转过程中，翻转架1-2旋转过程中与限位装置7接触，与接近开关开关接触，接近开关为PLC提供变位器翻转到位的信号，PLC接到翻转架到位信号给电磁阀信号，电磁阀动作，切断气源，气缸运动停止，完成限位。

需要说明的是，本发明中翻转机构的摇臂，极大的降低了对气缸输出力的需求，同时也为翻转45°、90°提供了简单、方便的结构。

一种叉车门架焊接方法，其特征在于，包括：

1)、将待焊接的门架8推入翻转架1-2，当待焊接的门架8到达第一翻转工位机构处后，开启变位器开关；

2)、第一翻转工位机构的横向夹紧装置5接收到开启信息后，与通过式定位装置4相配合，对待焊接的门架8件横向夹紧，同时，向焊接机器人发出启动信号；

3)、接机器人接到启动信号后，对第一翻转工位机构上待焊接的门架8进行焊接，完成焊接后，进入下一翻转工位机构处的焊接位置，横向夹紧装置5打开；

4)、推送待焊接的门架8进入翻转工位机构处，横向夹紧装置5接到开启信息后，与通过式定位装置4相配合，对待焊接的门架8件横向夹紧，同时，向翻转气缸发出翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，启动翻转，翻转到位后，同时给机器人启动信号；

5)、机器人接到启动信号后，进行焊接，完成焊接后，机器人进入下一翻转工位机构处的焊接位置，同时，给翻转气缸翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，翻转气缸启动回位，回位到位，同时横向夹紧装置5打开；

6)、重复步骤4)-5)，直至完成所有的焊接位置。

所述变位器包括：0°、±45°、±90°变位器。其中，所述的变位器具有纵向、横向定位装置以及翻转装置(仅±45°、±90°有)。

示例性的，以5个工位为例进行说明：

工位1(0度位置)：

(1)、手动启动纵向定位装置，定位销在气缸推动下伸出实现纵向定位，手动将工件推入在线焊接变位器。工件纵向定位到位后，手动启动夹紧气缸；(2)、横向夹紧气缸在接到信息后，启动夹紧工件，夹紧到位后，同时向机器人发出启动信号；(3)、机器人接到启动信号，启动、焊接，焊接完成，机器人回位(按照预约进入另一工位焊接)，给夹紧气缸信号(4)、夹紧气缸接到机器人回位到位信号，夹紧气缸松开。手动按下纵向定位气缸控制按钮，降下纵向定位板；人工将工件推入待焊接区。

工位2(90度位置)：

(1)、手动启动纵向定位装置，定位销在气缸推动下伸出实现纵向定位，手动将工件推入在线焊接变位器、工件纵向定位到位后，启动横向夹紧气缸；(2)、横向夹紧气缸在接到信息后，启动夹紧工件，夹紧到位后，同时向压紧气缸发出启动信号；(3)、压紧气缸接到信号，启动压紧工件，同时向翻转气缸发出信号；(4)、翻转气缸接到信号，启动翻转，翻转到位后，同时给机器人信号；(5)、机器人接到信号，启动焊接，焊接完成，机器人回位(按照预约进入另一工位焊接)，同时给翻转气缸信号；(6)、翻转气缸接到信号，翻转气缸启动回位，回位到位，同时给压紧气缸信号；(7)、接到信号压紧气缸松开，同时给夹紧气缸信号；(8)、夹紧气缸接到信号，夹紧松开。手动启动纵向定位气缸，降下定位板，人工将工件推入待焊接区。

工位3(水平+45度位置)：

(1)、手动启动纵向定位装置，定位销在气缸推动下伸出实现纵向定位，手动将工件推入在线焊接变位器、工件纵向定位到位后，手动气缸横向夹紧气缸，横向夹紧到位，同时向压紧气缸发出信号；(2)、压紧气缸接到信号，启动实现垂直方向压紧，同时向机器人发出启动信号；(3)、机器人接到启动信号，启动、焊接，焊接完成，机器人回位，给翻转气缸信号；(4)、翻转气缸接到机器人回位到位信号，启动翻转，翻转到位，同时给机器人信号；(5)、机器人接到翻转气缸翻转到位信号，启动焊接，焊接完成，回位(按照预约进入另一工位焊接)，同时给翻转气缸信号；(6)、翻转气缸接到机器人回位到位信号，启动复位，复位到位同时给压紧气缸信号；(7)、接到信号压紧气缸松开，同时给夹紧气缸信号；(8)、夹紧气缸接到信号，启动松开夹紧。按下手动按钮，纵向定位气缸启动降下定位板，人工将工件推入待焊接区。

工位4(-90度)

(1)、手动启动纵向定位装置，定位销在气缸推动下伸出实现纵向定位，手动将工件推入在线焊接变位器、工件纵向定位到位后，手动启动横向夹紧气缸；(2)、横向夹紧气缸在接到信息后，启动夹紧工件，夹紧到位后，同时向压紧气缸发出启动信号；(3)、压紧气缸接到信号，启动压紧工件，同时向翻转气缸发出信号；(4)、翻转气缸接到信号，启动翻转，翻转到位后，同时给机器人信号；(5)、机器人接到信号，启动焊接，焊接完成，机器人回位(按照预约进入另一工位焊接)，同时给翻转气缸信号；(6)、翻转气缸接到信号，翻转气缸启动回位，回位到位，同时给压紧气缸信号；(7)、接到信号压紧气缸松开，同时给夹紧气缸信号；(8)、夹紧气缸接到信号，夹紧松开。手动启动纵向定位气缸，降下定位板，人工将工件推入待焊接区。

工位5(水平+负90度)

(1)、手动启动纵向定位装置，定位销在气缸推动下伸出实现纵向定位，手动将工件推入在线焊接变位器、工件纵向定位到位后，手动启动横向夹紧气缸，横向夹紧到位，同时向压紧气缸发出信号；(2)压紧气缸接到信号，启动实现垂直方向压紧，同时向机器人发出启动信号；(3)、机器人接到启动信号，启动、焊接，焊接完成，机器人回位，给翻转气缸信号；(4)翻转气缸接到机器人回位到位信号，启动翻转，翻转到位，同时给机器人信号；(5)、机器人接到翻转气缸翻转到位信号，启动焊接，焊接完成，回位(按照预约进入另一工位焊接)，同时给翻转气缸信号；(6)翻转气缸接到机器人回位到位信号，启动复位，复位到位同时给压紧气缸信号；(7)、接到信号压紧气缸松开，同时给夹紧气缸信号；(8)、夹紧气缸接到信号，启动松开夹紧。按下手动按钮，纵向定位气缸，启动降下定位板，人工将工件推入待校形区。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，其特征在于，包括：

统计每台焊接机器人的焊接工作量；

按照生产节拍，划分焊接工位，规划生产线工艺布局；

根据待焊接工件焊缝的焊接位置，确定变位器的工作位置、结构形式、定位和夹紧方式，并且选定变位器动力源，其中，所述变位器用于对待焊接的门架进行定位、夹紧和翻转；

根据变位器结构和焊接位置，进行焊接机器人模拟，验证变位器的结构以及理论可焊率的符合性；

设计各工位变位器的动作顺序以及与机器人动作的协调要求，编写PLC控制程序，进行自动焊接。

2.根据权利要求1所述的基于流线化生产的叉车门架定位焊接设计方法，其特征在于，所述统计每台焊接机器人的焊接工作量具体包括：通过理论计算和现场模拟写实相结合，统计每台焊接机器人的工作量，其中，所述工作量包括统计待焊接工件的焊缝长度，现场模拟统计焊接时间。

3.一种门架焊接变位器，其特征在于，包括支撑架(1)，所述支撑架(1)包括基础支架(1-1)以及安装于基础支架(1-1)上的可转动的翻转架(1-2)，所述翻转架(1-2)上安装有用于输送门架(8)的运输装机构；沿翻转架(1-2)轴向布置有多个结构相同的翻转工位机构(9)，所述翻转工位机构上设置有通过式定位装置(4)，所述翻转工位机构(9)一侧设置有压紧装置(3)另一侧设置有横向夹紧装置(5)。

4.根据权利要求3所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述工位机构(9)包括安装于翻转架(1-2)上的工位台(9-1)以及翻转装置(6)，所述翻转装置(6)包括翻转气缸(6-1)和摇臂(6-2)，所述翻转气缸(6-1)的缸体与基础支架(1-1)相连接，活塞杆通过摇臂(6-2)与工位台(9-1)底部相连接，当活塞杆运动时，活塞杆带动摇臂(6-2)，摇臂(6-2)带动翻转架(1-2)翻转。

5.根据权利要求3或4所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述翻转架(1-2)通过活塞杆翻转45°或90°。

6.根据权利要求4所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述通过式定位装置(4)包括安装于工位台(9-1)上的限位装置(4-1)，所述限位装置(4-1)开设有用于门架(8)限位的卡槽(4-3)，卡槽(4-3)内安装有用于推动门架(8)通过的定位滚轮(4-2)。

7.根据权利要求3所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述横向夹紧装置(5)包括平行安装于翻转架(1-2)上的第一夹紧气缸，第一夹紧气缸的推杆端安装有调节套(5-1)，调节套(5-1)与通过式定位装置(4)相配合，夹紧定位门架(8)。

8.根据权利要求3所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述工位台(9-1)的下端安装有纵向定位装置(2)，所述纵向定位装置(2)包括第二夹紧气缸，第二夹紧气缸的推杆端安装有定位销。

9.根据权利要求3所述的门架焊接变位器，其特征在于，所述翻转架(1-2)的两端通过旋转支撑(1-4)与基础支架(1-1)相连接。

10.一种基于权利要求3所述的门架焊接变位器的叉车门架焊接方法，其特征在于，包括：

1)、将待焊接的门架(8)推入翻转架(1-2)，当待焊接的门架(8)到达第一翻转工位机构处后，开启变位器开关；

2)、第一翻转工位机构的横向夹紧装置(5)接收到开启信息后，与通过式定位装置(4)相配合，对待焊接的门架(8)件横向夹紧，同时，向焊接机器人发出启动信号；

3)、接机器人接到启动信号后，对第一翻转工位机构上待焊接的门架(8)进行焊接，完成焊接后，进入下一翻转工位机构处的焊接位置，横向夹紧装置(5)打开；

4)、推送待焊接的门架(8)进入翻转工位机构处，横向夹紧装置(5)接到开启信息后，与通过式定位装置(4)相配合，对待焊接的门架(8)件横向夹紧，同时，向翻转气缸发出翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，启动翻转，翻转到位后，同时给机器人启动信号；

5)、机器人接到启动信号后，进行焊接，完成焊接后，机器人进入下一翻转工位机构处的焊接位置，同时，给翻转气缸翻转信号，翻转气缸接到翻转信号，翻转气缸启动回位，回位到位，同时横向夹紧装置(5)打开；

6)、重复步骤4)-5)，直至完成所有的焊接位置。