CN113492282B - 一种基于三轴机器人的焊接定位*** - Google Patents

一种基于三轴机器人的焊接定位*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三轴机器人的焊接定位***，摒弃了抓具对白车身产品的搬运，改用AGV带动白车身夹具进行工位传输，实现工序传递，同时可以根据不同车型的白车身夹具与同一AGV进行匹配，完成多车型融入；由于不同车型的产品定位孔位置不同，还增加了三轴机器人控制定位销的三个方向大行程调整，满足当前市场所有乘用车的融入；最后为了满自动化生产与AGV续航能力，加入了信号传递检测单元与AGV充电桩，不仅可以通过PLC对整个新型焊接***的控制，同时增加了AGV续航能力，满足全天工时生产。

Description

一种基于三轴机器人的焊接定位***
技术领域
本发明涉及一种基于三轴机器人的焊接定位***，可广泛适用于焊装车间白车身产品的焊接工艺。
背景技术
传统汽车焊装行业中采用线体机器人对白车身产品进行工艺传递的方式，这种传递方式虽然高效，但已无法满足当前汽车市场需求。目前国内汽车市场车型更新换代加快，因此对于线体内车型的融入与多车型切换成为了焊装车间最为重要的考虑因素。
目前线体机器人为了多车型融入与切换往往会采用增加抓具停靠站等方法，但这种方法对车间的空间有更高的要求，往往由于空间因素导致车型融入带来的更高的成本投入。
CN202110012597.1公开了一种便于焊接的汽车焊接夹具,其结构包括支撑脚、调固板、夹固板、侧固夹、操作台、托板,支撑脚顶部固定于托板下表面,托板远离支撑脚的一端固定有操作台,夹固板安装于调固板内部且活动连接,其压层将会通过主框的支撑范围,抵在汽车部件表面上,其缓体在承受外力有所形变时,在外弹层内压时,其压弧将会根据所抵触部位的形态进行变形,能够在汽车部件进行固定焊接时,将会根据其的表面变化而变化抵触,其内部的条体将会对外侧的抵触力起到一个反向的支撑作用,支撑衔接部位的大致面积,其节压块内部的内囊将会受力挤压,能够在抵触物体的部位受力时,对其起到缓冲反弹防护的作用。
CN201821698908.4公开了一种焊装总拼线下线助力吊具,包括吊杆,所述吊杆的顶部设置有挂板,且吊杆的底部设置有齿槽,所述吊杆的外壁上套设有杆套,所述杆套的一侧内壁上设置有滚轮,且杆套的一侧外壁上设置有悬架,所述悬架的一侧外壁上通过螺栓固定连接有固定板,所述固定板的底部设置有机身,所述机身的一侧外壁上通过螺栓固定连接有第二电机,本发明通过悬挂式的吊杆可以吊具悬挂在车间的部位,从而减少钢结构在占用的空间,便于工件的吊取下线,另外,通过悬挂式的吊杆可以减少吊具在吊取工件移动过程中对吊杆的磨损,保证工件吊取后移动的稳定,减少重力带来的阻力对移动的影响,减少电机在电能上的消耗,提高电机的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于三轴机器人的焊接定位***，摒弃了抓具对白车身产品的搬运，改用AGV带动白车身夹具进行工位传输，实现工序传递，同时可以根据不同车型的白车身夹具与同一AGV进行匹配，完成多车型融入；由于不同车型的产品定位孔位置不同，还增加了三轴机器人控制定位销的三个方向大行程调整，满足当前市场所有乘用车的融入；最后为了满自动化生产与AGV续航能力，加入了信号传递检测单元与AGV充电桩，不仅可以通过PLC对整个新型焊接***的控制，同时增加了AGV续航能力，满足全天工时生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
一种基于三轴机器人的焊接定位***，包括白车身夹具单元1、AGV输送单元2、4个三轴机器人定位单元3以及信号传递检测单元4；通过白车身夹具单元1对白车身产品定位；利用AGV输送单元2牵引白车身夹具单元1进行工位传输，实现工序传递，并在焊接过程中进行AGV物流车的充电；AGV输送单元2将白车身夹具单元1放入三轴机器人定位单元3上，三轴机器人定位单元3对白车身产品进行定位分离，并实现不同车型的切换；通过信号传递检测单元4对白车身产品进行检测，并通过PLC对焊接***进行控制，完成多车型融入自动化焊接。
进一步地，所述白车身夹具单元1中包括夹具基座1-1、AGV定位组件1-2、产品定位块1-3、产品定位销1-4、导向组件1-5、夹紧销1-6；多个产品定位块1-3及产品定位销1-4分别固定在夹具基座1-1上，用于对白车身产品进行定位；导向组件1-5固定在夹具基座1-1一侧，用于对AGV输送单元2导向；2个AGV定位组件1-2呈对角线设置在夹具基座1-1外侧，用于与所述AGV输送单元2配合定位；夹紧销1-6固定在夹具基座1-1外侧，用于固定AGV输送单元2。
进一步地，所述夹具基座1-1由多根40X40方钢管焊接构成。
进一步地，所述产品定位销1-4及导向组件1-5与白车身产品之间均设有垫片。
进一步地，所述AGV输送单元2包括AGV物流车2-1、AGV框架2-2、AGV框架定位销2-3、AGV充电桩2-4、地面锁死机构2-5、导轮2-6；AGV框架2-2固定在AGV物流车2-1上；AGV框架定位销2-3安装在AGV框架2-2，用于与所述白车身夹具单元1配合定位；地面锁死机构2-5固定在AGV物流车2-1侧面，用于固定所述白车身夹具单元1；AGV充电桩2-4设立在各焊接工位旁，用于给AGV物流车2-1充电。
进一步地，所述地面锁死机构2-5包括翻转气缸及夹紧块，夹紧块通过翻转气缸安装在AGV物流车2-1侧面，翻转气缸带动夹紧块对所述白车身夹具单元1进行夹紧。
进一步地，所述AGV物流车采用双向惰轮进行牵引，行驶精度在+-2mm范围内，同时具备200mm举升功能。
进一步地，所述所述4个三轴机器人定位单元3分别设置在AGV输送单元2外侧四角；三轴机器人定位单元3包括滑台3-2、定位销3-4、3个电机3-1；3个电机3-1与滑台3-2实现伸缩气缸3-3的三向调整，同时伸缩气缸3-3带动定位销3-4实现对白车身产品的定位分离。
进一步地，所述信号传递检测单元4包括阀岛4-1、光电开关4-2、RFID设备4-3；通过阀岛4-1集成所有气缸的电气信号与光电开关4-2的检测信号，光电开关4-2用于检测白车身夹具单元1上是否有白车身产品；RFID设备4-3用于读取车型信息并上传PLC。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种基于三轴机器人的焊接定位***，摒弃了抓具对白车身产品的搬运，改用AGV带动白车身夹具进行工位传输，实现工序传递。
同时可以根据不同车型的白车身夹具与同一AGV进行匹配，完成多车型融入。
由于不同车型的产品定位孔位置不同，还增加了三轴机器人控制定位销的三个方向大行程调整，满足当前市场所有乘用车的融入。
最后为了满自动化生产与AGV续航能力，加入了信号传递检测单元与AGV充电桩，不仅可以通过PLC对整个新型焊接***的控制，同时增加了AGV续航能力，满足全天工时生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于三轴机器人的焊接定位***结构图；
图2为本发明所述白车身夹具单元的结构图；
图3为本发明所述白车身夹具单元的仰视图；
图4为本发明所述AGV输送单元的结构图；
图5为本发明所述三轴机器人定位单元的结构图；
图中：
1-白车身夹具单元；2-AGV输送单元；3-三轴机器人定位单元；4-信号传递检测单元；
1-1-夹具基座；1-2-AGV定位组件；1-3-产品定位块；1-4-产品定位销；1-5-导向组件；1-6-夹紧销；
2-1-AGV物流车；2-2-AGV框架；2-3-AGV框架定位销；2-4-AGV充电桩；2-5-地面锁死机构；2-6-导轮；
3-1-电机；3-2-滑台；3-3-伸缩气缸；3-4-定位销；
4-1-阀岛；4-2-光电开关；4-3-RFID设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明提供一种基于三轴机器人的焊接定位***，包括白车身夹具单元1、AGV输送单元2、三轴机器人定位单元3、信号传递检测单元4。通过白车身夹具单元1对白车身产品定位；利用AGV输送单元2牵引白车身夹具单元1进行工位传输，实现工序传递，并在焊接过程中进行AGV物流车的充电；AGV输送单元2将白车身夹具单元1放入三轴机器人定位单元3上，三轴机器人定位单元3对白车身产品进行定位分离，并实现不同车型的切换；通过信号传递检测单元4对白车身产品进行检测，并通过PLC对焊接***进行控制，完成多车型融入自动化焊接。
进一步地，所述白车身夹具单元1中包括夹具基座1-1、AGV定位组件1-2、产品定位块1-3、产品定位销1-4、导向组件1-5、夹紧销1-6；多个产品定位块1-3及产品定位销1-4分别固定在夹具基座1-1上，用于对白车身产品进行定位，确定白车身产品相对于夹具的精确位置；导向组件1-5固定在夹具基座1-1一侧，用于对AGV输送单元2导向；2个AGV定位组件1-2呈对角线设置在夹具基座1-1外侧，用于与AGV输送单元2配合，确定确定白车身夹具单元1与AGV输送单元2的精确位置；夹紧销1-6固定在夹具基座1-1外侧，用于固定AGV输送单元2。AGV定位组件1-2与AGV输送单元2的AGV框架定位销2-3配合，确定白车身夹具单元1与AGV输送单元2的精确位置；通过导向组件1-5方便AGV进入工位，利用夹紧销1-6与AGV输送单元2的地面锁死机构2-5配合，固定夹具的准确位置，保证夹具焊接过程中的稳定性。
更进一步地，所述夹具基座1-1由多根40X40方钢管焊接构成，大幅度减轻夹具重量。
更进一步地，所述产品定位销1-4及导向组件1-5与白车身产品之间均设有垫片。
进一步地，所述AGV输送单元2包括AGV物流车2-1、AGV框架2-2、AGV框架定位销2-3、AGV充电桩2-4、地面锁死机构2-5、导轮2-6；AGV框架2-2固定在AGV物流车2-1上，AGV框架定位销2-3安装在AGV框架2-2，用于所述白车身夹具单元1的AGV定位组件1-2配合；地面锁死机构2-5固定在AGV物流车2-1侧面，用于固定所述白车身夹具单元1；AGV充电桩2-4设立在各焊接工位旁，用于给AGV物流车2-1充电，满足焊接时间内自动充电功能。
更进一步地，地面锁死机构2-5包括翻转气缸及夹紧块，夹紧块通过翻转气缸安装在AGV物流车2-1侧面，翻转气缸带动夹紧块对所述白车身夹具单元1的夹紧销1-6进行夹紧，固定白车身夹具在工位的位置，保证焊接质量。
更进一步地，AGV物流车采用双向惰轮进行牵引，行驶精度在+-2mm范围内，同时具备200mm举升功能。
进一步地，所述4个三轴机器人定位单元3分别设置在AGV输送单元2外侧四角；三轴机器人定位单元3包括滑台3-2、定位销3-4、3个电机3-1；3个电机3-1与滑台3-2实现伸缩气缸3-3的三向调整，同时伸缩气缸3-3带动定位销3-4实现对白车身产品的定位分离。通过4个三轴机器人定位单元3在200mm行程内的随意切换，实现不同多车型的切换与融入的功能。
进一步地，所述信号传递检测单元4包括阀岛4-1、光电开关4-2、RFID设备4-3；通过阀岛4-1集成所有气缸的电气信号与光电开关4-2的检测信号，光电开关4-2用来检测白车身夹具单元1上是否有产品；RFID设备4-3通过读码头读取夹具基座上的RFID码识别车型信息，包括流水号、车型具体信息、与其他状态位等，并将车型信息上传PLC，通过PLC下发给机器人不同程序号进行焊接控制，同时根据其他状态位信息判断此车型是否还具有其他工艺。
实施例
一种基于三轴机器人的焊接定位***，通过白车身夹具单元1、AGV输送单元2、三轴机器人定位单元3、信号传递检测单元4实现全天可续航自动化焊接生产。
所述白车身夹具单元1通过对白车身产品的定位确定其相对精度位置，主要包括基座1-1、AGV定位组件1-2、产品定位块1-3、产品定位销1-4、导向组件1-5、夹紧销1-6等。通过对基座1-1的轻量化处理，降低AGV负载成本，利用垫片等零件对产品定位块1-3与产品定位销1-4进行调整，保证与白车身产品的贴合度。利用导向组件1-5方便AGV进入工位，同时配合夹紧销1-6对夹具进行固定，保证产品焊接过程中不会发生位移。
所述AGV输送单元2的功能是牵引夹具到指定的工位，实现工序传递。AGV输送单元2主要结构包括AGV物流车2-1、AGV框架2-2、AGV框架定位销2-3、AGV充电桩2-4、地面锁死机构2-5、导轮2-6等。其中AGV物流车2-1采用双向惰轮进行牵引，行驶精度在+-2mm范围内，不仅提高了设备的利用率，同时在工位传输过程中也提高了定位精度。同时具备200mm举升功能，可以将夹具上的白车身产品放入下降到三轴机器人定位单元2上。通过每个工位配备的AGV充电桩，在焊接过程中对AGV物流车2-1进行充电，保证其续航能力。地面锁死机构2-5利用两个翻转气缸带动夹紧块对夹紧销1-6进行夹紧，固定白车身夹具在工位的位置，保证焊接质量。
所述三轴机器人定位单元3的功能是通过四个三轴机器人带动伸缩气缸3-2与定位销3-3实现空间调整。其中三轴机器人通过三个电机3-1与滑台3-2实现伸缩气缸3-3的三向调整，调整行程位200mm范围。同时伸缩气缸3-3带动定位销3-4实现对白车身产品的定位分离。通过四个三轴机器人随意切换，实现不同多车型的切换与融入的功能。
所述传递检测单元4功能是实现了定位***的全自动化生产，同时能够配合订单生产模式进行订单的追踪处理。传递检测单元4包括阀岛4-1、光电开关4-2、RFID设备4-3。利用阀岛4-1对电路和气路进行集成，实现气缸的自动打开与关闭。利用光电开关4-2对白车身产品进行检测，判断当前工位产品位置是否到位。利用RFID设备4-3读取RFID信息码，并将信息码中流水号、车型信息与状态字发送给PLC，由PLC判断其种类并触发机器人不同焊接程序号，实现多车型融入自动化焊接。
本发明大幅度提高了空间利用率，可以实现焊接夹具自动化生产。
以上所述仅为本发明的优选实例而已,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。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，包括白车身夹具单元(1)、AGV输送单元(2)、4个三轴机器人定位单元(3)以及信号传递检测单元(4)；通过白车身夹具单元(1)对白车身产品定位；利用AGV输送单元(2)牵引白车身夹具单元(1)进行工位传输，实现工序传递，并在焊接过程中进行AGV物流车的充电；AGV输送单元(2)将白车身夹具单元(1)放入三轴机器人定位单元(3)上，三轴机器人定位单元(3)对白车身产品进行定位分离，并实现不同车型的切换；通过信号传递检测单元(4)对白车身产品进行检测，并通过PLC对焊接***进行控制，完成多车型融入自动化焊接；
所述白车身夹具单元(1)中包括夹具基座(1-1)、AGV定位组件(1-2)、产品定位块(1-3)、产品定位销(1-4)、导向组件(1-5)、夹紧销(1-6)；多个产品定位块(1-3)及产品定位销(1-4)分别固定在夹具基座(1-1)上，用于对白车身产品进行定位；导向组件(1-5)固定在夹具基座(1-1)一侧，用于对AGV输送单元(2)导向；2个AGV定位组件(1-2)呈对角线设置在夹具基座(1-1)外侧，用于与所述AGV输送单元(2)配合定位；夹紧销(1-6)固定在夹具基座(1-1)外侧，用于固定AGV输送单元(2)。
2.如权利要求1所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述夹具基座(1-1)由多根40X40方钢管焊接构成。
3.如权利要求1所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述产品定位销(1-4)及导向组件(1-5)与白车身产品之间均设有垫片。
4.如权利要求1所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述AGV输送单元(2)包括AGV物流车(2-1)、AGV框架(2-2)、AGV框架定位销(2-3)、AGV充电桩(2-4)、地面锁死机构(2-5)、导轮(2-6)；AGV框架(2-2)固定在AGV物流车(2-1)上；AGV框架定位销(2-3)安装在AGV框架(2-2)，用于与所述白车身夹具单元(1)配合定位；地面锁死机构(2-5)固定在AGV物流车(2-1)侧面，用于固定所述白车身夹具单元(1)；AGV充电桩(2-4)设立在各焊接工位旁，用于给AGV物流车(2-1)充电。
5.如权利要求4所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述地面锁死机构(2-5)包括翻转气缸及夹紧块，夹紧块通过翻转气缸安装在AGV物流车(2-1)侧面，翻转气缸带动夹紧块对所述白车身夹具单元(1)进行夹紧。
6.如权利要求4所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述AGV物流车采用双向惰轮进行牵引，行驶精度在+-2mm范围内，同时具备200mm举升功能。
7.如权利要求4所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述4个三轴机器人定位单元(3)分别设置在AGV输送单元(2)外侧四角；三轴机器人定位单元(3)包括滑台(3-2)、定位销(3-4)、3个电机(3-1)；3个电机(3-1)与滑台(3-2)实现伸缩气缸(3-3)的三向调整，同时伸缩气缸(3-3)带动定位销(3-4)实现对白车身产品的定位分离。
8.如权利要求1所述的一种基于三轴机器人的焊接定位***，其特征在于，所述信号传递检测单元(4)包括阀岛(4-1)、光电开关(4-2)、RFID设备(4-3)；通过阀岛(4-1)集成所有气缸的电气信号与光电开关(4-2)的检测信号，光电开关(4-2)用于检测白车身夹具单元(1)上是否有白车身产品；RFID设备(4-3)用于读取车型信息并上传PLC。
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