CN113601056A - 引导轮自动化焊接生产线及加工引导轮的方法 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种引导轮自动化焊接生产线，包括组焊工装、引导轮上料输送线、RGV上下料***、引导轮机器人焊接工作站、引导轮下料输送线、引导轮翻转机及引导轮机器人码垛工作站。本发明还公开了一种利用上述的引导轮自动化焊接生产线加工引导轮的方法。发明具有以下有益效果：实现引导轮焊接生产工序的输送自动化、焊接上下料自动化、焊接自动化、码垛自动化及码垛托盘转运自动化。满足引导轮焊接生产的自动化、连续化、高效化、智能化生产的设计理念，实现一个流生产，大幅提高了引导轮焊接的生产效率，降低了生产成本，提升了产品的综合竞争力。

Description

引导轮自动化焊接生产线及加工引导轮的方法

技术领域

发明涉及一种引导轮自动化焊接生产线及加工引导轮的方法，属于引导轮加工设备技术领域。

背景技术

如图1所示引导轮由1轮圈、2轮毂、3辐板（2块）3种部件组焊而成，根据引导轮型号的不同内焊缝尺寸m与外焊缝尺寸n大小不一，根据m、n尺寸的大小引导轮焊接可分为2层、3层、4层不等，具体焊接工艺根据轮体材质、焊缝大小、焊缝坡口形式制定。

引导轮的常规焊接生产工序有如下三道工序：

（一）组对：将图1所示的三种部件按照设计图纸尺寸进行组对点焊；

（二）焊接：将组对好的引导轮按照图纸焊缝尺寸进行焊接；

（三）码垛：将焊接好的引导轮转运到指定位置并码垛到托盘上，然后根据生产需要将码垛好的引导轮投放到暂存工位或是下一道工序（热处理）。

在引导轮焊接生产过程中，焊接、码垛及上述3个工序间的周转（物流），工作量大、劳动强度高，是制约引导轮生产效率提升及降低生产成本的瓶颈环节。

目前引导轮焊接一般采用机器人焊接工作站或焊接专机焊接，机器人焊接工作站焊接引导轮的特点是：可实现自动夹紧、自动焊接、自动清枪、自动翻转，但是其缺点是上料、下料比较费时费力；引导轮焊接专机无法实现自动翻转，焊接翻转及上下料均需人工参与，对人员的依赖程度较高。

随着国内经济发展方式的转换，人口红利消失，之前依赖劳动密集型的低端生产方式难以为继，在制造业转型升级的大背景下，实现引导轮焊接生产的自动化、连续化、高效化、高质化已是大势所趋，也是公司推进智能制造，实现公司生产方式转型升级的具体需要。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，发明要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种引导轮自动化焊接生产线。

发明所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：包括组焊工装、引导轮上料输送线、RGV上下料***、引导轮机器人焊接工作站、引导轮下料输送线、引导轮翻转机及引导轮机器人码垛工作站，所述RGV上下料***位于引导轮机器人焊接工作站的一侧，且将引导轮上料输送线、引导轮机器人焊接作站、引导轮下料输送线连接成一流水线，引导轮下料输送线后接引导轮机器人码垛工作站，引导轮上料输送线的前段放料侧具有组焊工装，引导轮下料输送线的一侧具有引导轮翻转机，

组焊工装位于引导轮组焊工位，在引导轮组焊工位人工组焊引导轮，然后将引导轮放在引导轮上料输送线上，引导轮机器人焊接作站位于引导轮焊接工位，用于自动夹紧、自动焊接引导轮，引导轮翻转机位于引导轮修磨工位，通过人工操控引导轮翻转机，检测引导轮的焊接质量，如有缺陷进行人工干预，引导轮机器人码垛工作站位于引导轮码垛工位，引导轮机器人码垛工作站具***垛机器人，码垛机器人将引导轮抓取码垛。

还包括位于位于引导轮暂存工位的引导轮暂存区及AGV输送***，利用AGV输送***将引导轮机器人码垛工作站内码垛完毕的引导轮转运至引导轮暂存区中。

所述引导轮机器人焊接作站包括位于引导轮焊接工位且顺序排列的第一机器人焊接工作站、第二机器人焊接工作站、第三机器人焊接工作站及第四机器人焊接工作站。

所述引导轮上料输送线包括上料固定式输送线，上料固定式输送线后接中间传输固定式输送线，中间传输固定式输送线后接第一回转式输送线A，第一回转式输送线A后接第一下料固定式输送线及第二回转式输送线A，第二回转式输送线A后接第二下料固定式输送线，中间传输固定式输送线承接上料固定式输送线送料，第一回转式输送线A承接中间传输固定式输送线送料并转移至第一下料固定式输送线或第二回转式输送线A上，第二回转式输送线A承接第一下料固定式输送线送料并转移至第二下料固定式输送线上，上料固定式输送线的前段为上料工位，第一下料固定式输送线尾段为RGV1号取料工位，第二下料固定式输送线尾段为RGV2号取料工位。

所述第一下料固定式输送线包括输送线机架、可调节式定位块、气动定位机构及输送线传动机构A，

所述输送线机架上安装有双排输送链，所述双排牵引输送链通过固定在输送线机架前端的前转向轮及固定在输送线机架尾端的后转向轮循环连续回转运行，输送线传动机构A牵引着双排输送链为其运行提供动力，第一下料固定式输送线尾段的RGV1号取料工位安装有提供定位作用的可调节式定位块及气动定位机构，可调节式定位块及气动定位机构安装在输送线机架上，第一下料固定式输送线与第二下料固定式输送线结构相同。

所述第一回转式输送线A包括回转机架、输送线传动机构B、固定机架及回转驱动机构，所述回转机架通过回转驱动机构安装在固定机架，回转机架上安装有双排输送链，所述双排牵引输送链通过固定在回转机架前端的前转向轮及固定在回转机架尾端的后转向轮循环连续回转运行，固定在回转机架上输送线传动机构B牵引着双排输送链为其运行提供动力。

所述RGV上下料***包括RGV小车及供RGV小车行走的RGV小车轨道，所述RGV小车包括车体，所述车体的底部安装有沿RGV小车轨道行走的承重钢轮和驱动轮，所述车体的两侧具有弹性防侧翻装置，车体上表面安装有两根相互平行的伸缩货叉及一定位座，定位座位于俩伸缩货叉之间，伸缩货叉用于托举RGV1号取料工位及RGV2号取料工位处的引导轮，并转移至引导轮机器人焊接作站，并将引导轮机器人焊接作站加工完毕的引导轮转移至引导轮下料输送线；

第一机器人焊接工作站包括引导轮焊接变位机及位于引导轮焊接变位机周边的焊接机器人***、清枪站、机器人控制柜、焊接电源及焊丝筒，所述引导轮焊接变位机包括变位机底座，所述变位机底座的上表面安装变位机立柱，变位机立柱上安装有旋转机构及自动夹紧机构。

所述变位机立柱包括变位机立柱结构件，变位机立柱结构件内具有第一伺服电机及第一RV减速机，第一RV减速机固定在变位机立柱结构件内壁上，其动力输出端与第一伺服电机传动，其输出端安装第一减速机输出齿轮，第一减速机输出齿轮与固定在变位机立柱结构件外壁上的第一回转支承动力连接，第一回转支承的另一侧面安装翻转臂，自动夹紧机构及旋转机构分别安装在翻转臂的上下两端；

旋转机构包括固定在翻转臂上的旋转机构结构件，所述旋转机构结构件的内部安装有第二伺服电机和第二RV减速机，所述第二RV减速机固定在旋转机构结构件的内壁上，第二伺服电机的动力输出轴上安装有第二减速机输出齿轮，第二减速机输出齿轮与固定在旋转机构结构件外壁上的回转支承相啮合，所述焊接定位工装通过衔接法兰安装在回转支承的另一侧面上；

自动夹紧机构包括固定在翻转臂上的基座结构件，所述基座结构件顶部安装有减速电机，所述基座结构件的前侧转动安装有梯形丝杠，减速电机为梯形丝杠旋转提供动力，一级运动机构上安装有与梯形丝杠相啮合的丝杠螺帽，一级运动机构沿梯形丝杠长度方向升降，所述一级运动机构上滑动设置有二级运动机构，二级运动机构底部端面上安装有压紧轴，所述一级运动机构上还安装有抵制二级运动机构上行的弹簧机构。

所述引导轮下料输送线包括一组上料固定式输送线、一组中间传输固定式输送线、一组第一回转式输送线A及一组第一下料固定式输送线，组合成流水线，上料固定式输送线前段为RGV放料工位，第一下料固定式输送线后段为码垛机器人取料工位；

引导轮机器人码垛工作站包括码垛机器人和围合在码垛机器人外侧的防护栏，所述防护栏其中一侧面为安全光栅，其中一侧面具有供料缺口，码垛机器人主壁的末端设置引导轮机器人抓取末端执行器；

所述引导轮机器人抓取末端执行器包括执行器机架，执行器机架的上端通过机器人安装法兰与主臂连接，执行器机架的底端通过螺栓安装有多个失电型磁铁，所述螺栓的杆体上套设有弹簧，弹簧的上下两端分别抵接在执行器机架下端面及失电型磁铁上端面。

一种利用上述的引导轮自动化焊接生产线加工引导轮的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在引导轮组焊区人工组焊引导轮，然后将引导轮放在上料输送线；

（2）引导轮上料输送线检测到产品后将引导轮自动向输送线前段的RGV取料工位输送；

（3）RGV根据焊接机器人工作站的物料状态及上料输送线取料工位的物料状态进行判断，若满足上料条件，RGV自动取料将物料投放到相应机器人工作站的变位机上；

（4）RGV小车完成上料后给相应焊接机器人工作站主控机上料完成型号，相应变位机自动夹紧引导轮，然后机器人执行自动焊接程序；

（5）焊接完成后焊接机器人工作站给RGV一个呼叫信号，RGV根据呼叫信号的先后给相应焊接机器人工作站下料，将引导轮自动转运到引导轮下料输送线的放料工位；

（6）引导轮下料输送线检测到物料后自动将引导轮输送到修磨工位；

（7）在修磨工位人工操控引导轮翻转机，检测引导轮的焊接质量，如有缺陷进行人工干预（补焊、修磨）；

（8）修磨完成后引导轮一键落线，引导轮下料输送线将产品输送到码垛机器人取料工位；

（9）码垛机器人取料工位检测到物料后，给码垛机器人主控机取料信号，码垛机器人将引导轮抓取码垛；

（10）码垛机器人判断码垛工位的托盘有无状态，根据判断结果及优先级顺序，选择码垛工位，所选工位喂满物料后码垛机器人给AGV呼叫信号；

（11）AGV收到呼叫信号后自动将托盘转出，AGV判断下一工序（热处理工序）是否缺料，若缺料将物料转到下一工序，若不缺料将物料转到引导轮暂存区，然后将暂存区的空托盘投放到码垛机器人工作站。

与现有技术相比，发明具有以下有益效果：

发明所述的引导轮自动化焊接生产线，结合公司引导轮产品生产现状，合理布局生产设备，有机集成引导轮自动化输送线、RGV上下料小车、引导轮机器人焊接工作站、引导轮机器人码垛工作站及引导轮自动转运AGV小车，通过自主设计，将上述设备有机集成，实现引导轮焊接生产工序的输送自动化、焊接上下料自动化、焊接自动化、码垛自动化及码垛托盘转运自动化。满足引导轮焊接生产的自动化、连续化、高效化、智能化生产的设计理念，实现一个流生产，大幅提高了引导轮焊接的生产效率，降低了生产成本，提升了产品的综合竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为引导轮剖视图；

图2为引导轮自动化焊接线平面布局图；

图3为引导轮自动化焊接线工作流程图；

图4为引导轮自动化焊接线三维布局图；

图5为引导轮上料输送线轴测图；

图6为引导轮上料输送线俯视图；

图7为固定式输送机轴测图；

图8为回转式输送机主视图及轴测图；

图9为RGV小车轴测图；

图10为引导轮机器人焊接工作站轴测图；

图11为引导轮焊接变位机轴测图；

图12为引导轮焊接变位机部件剖视图；

图13为旋转机构剖视图；

图14为夹紧机构剖视图；

图15为下料输送线轴测图；

图16为机器人码垛工作站轴测图；

图17为引导轮机器人抓取末端执行器主视图；

图18为RGV小车取料状态下的结构图1；

图19为RGV小车取料状态下的结构图2；

图20为RGV小车内部结构示意图；

图21为输送线电气原理图（强电部分）；

图22为输送线电气原理图（控制部分）；

图23为输送线电气原理图（继电控制图）；

图24为变位机电气原理图（强电部分）；

图25为变位机电气原理图（控制部分）；

图26为变位机电气原理图（控制部分）；

图27为变位机电气原理图（机器人控制部分）；

图28为RGV小车电气原理图（强电部分）；

图29为RGV小车电气原理图（弱电部分）；

图30为RGV小车电气原理图（机器人控制部分）；

图31为码垛机器人电气原理图；

图32为实物图。

图中：1、组焊工装 2、引导轮上料输送线 2.1、上料固定式输送线 2.2、中间传输固定式输送线 2.3、第一回转式输送线A 2.3.1、回转机架 2.3.2、输送线传动机构B2.3.3、固定机架 2.3.4、回转驱动机构 2.4、第一下料固定式输送线 2.4.1、输送线机架2.4.2、可调节式定位块 2.4.3、气动定位机构 2.4.4、输送线传动机构A 2.5、第二回转式输送线A 2.6、第二下料固定式输送线 3、RGV上下料*** 3.1、车体 3.2、伸缩货叉 3.3、定位座 3.4、承重钢轮 3.5、驱动轮 3.6、弹性防侧翻装置 3.7、RGV小车轨道 4、第一机器人焊接工作站 4.1、引导轮焊接变位机 4.1.1、变位机底座 4.1.2、变位机立柱 4.1.3、旋转机构 4.1.4、自动夹紧机构 4.1.5、第一伺服电机 4.1.6、第一RV减速机 4.1.7、第一减速机输出齿轮 4.1.8、第一回转支承 4.1.9、翻转臂 4.2、焊接机器人*** 4.3、清枪站 4.4、机器人控制柜 4.5、焊接电源 4.6、焊丝筒 4.7、旋转机构结构件 4.8、第二伺服电机 4.9、第二RV减速机 4.10、第二减速机输出齿轮 4.11、回转支承 4.12、衔接法兰 4.13、焊接定位工装 4.14、减速电机 4.15、梯形丝杠 4.16、丝杠螺帽 4.17、一级运动机构 4.18、弹簧机构 4.19、二级运动机构 4.20、压紧轴 5、第二机器人焊接工作站 6、第三机器人焊接工作站 7、第四机器人焊接工作站 8、引导轮下料输送线 9、引导轮翻转机 10、引导轮机器人码垛工作站 10.1、码垛机器人 10.2、引导轮机器人抓取末端执行器 10.2.1、机器人安装法兰 10.2.2、执行器机架 10.2.3、弹簧 10.2.4、失电型磁铁 10.2.5、螺栓 10.3、防护栏10.4、安全光栅 11、引导轮暂存区 12、AGV输送*** 13、引导轮 14、油缸 15、导向轴。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步描述：

以下通过具体实施例对发明作进一步说明，但不用以限制发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

实施例

根据引导轮焊接生产自动化、连续化、高效化、智能化生产的理念，将引导轮焊接生产线的布局分为5个功能区如图2所示：Ⅰ引导轮组焊区、Ⅱ引导轮焊接区、Ⅲ引导轮修磨区、Ⅳ引导轮码垛区、Ⅴ引导轮暂存区；本专利的工作流程如图3所示：

（1）在引导轮组焊区人工组焊引导轮，然后将引导轮放在上料输送线；

（2）引导轮上料输送线检测到产品后将引导轮自动向输送线前段的RGV取料工位输送；

（3） RGV根据焊接机器人工作站的物料状态及上料输送线取料工位的物料状态进行判断，若满足上料条件，RGV自动取料将物料投放到相应机器人工作站的变位机上；

（4） RGV小车完成上料后给相应焊接机器人工作站主控机上料完成型号，相应变位机自动夹紧引导轮，然后机器人执行自动焊接程序；

（5）焊接完成后焊接机器人工作站给RGV一个呼叫信号，RGV根据呼叫信号的先后给相应焊接机器人工作站下料，将引导轮自动转运到引导轮下料输送线的放料工位；

（6）引导轮下料输送线检测到物料后自动将引导轮输送到修磨工位；

（7）在修磨工位人工操控引导轮翻转机，检测引导轮的焊接质量，如有缺陷进行人工干预（补焊、修磨）；

（8）修磨完成后引导轮一键落线，引导轮下料输送线将产品输送到码垛机器人取料工位；

（9）码垛机器人取料工位检测到物料后，给码垛机器人主控机取料信号，码垛机器人将引导轮抓取码垛；

（10）码垛机器人判断码垛工位的托盘有无状态，根据判断结果及优先级顺序，选择码垛工位，所选工位喂满物料后码垛机器人给AGV呼叫信号；

（11）AGV收到呼叫信号后自动将托盘转出，AGV判断下一工序（热处理工序）是否缺料，若缺料将物料转到下一工序，若不缺料将物料转到引导轮暂存区，然后将暂存区的空托盘投放到码垛机器人工作站。

如图4所示，本专利包含的主要设备及工位空间有：组焊工装1、引导轮上料输送线2、RGV上下料***3、第一机器人焊接工作站4、第二机器人焊接工作站5、第三机器人焊接工作站6、第四机器人焊接工作站7、引导轮下料输送线8、引导轮翻转机9、引导轮机器人码垛工作站10、引导轮暂存区11、AGV输送***12。上述设备工位有机集成可实现引导轮焊接生产一个流，大幅提高引导轮焊接的生产效率、减少工作人员劳动强度。

一、机械部分介绍

（1）引导轮上料输送线

引导轮上料输送线为连接引导组对工位与引导轮焊接区的物流输送线，该输送线具有引导轮输送、引导轮缓存及引导轮定位等功能，该线由4种型号的输送机共计6台输送机组成，如图5所示：上料固定式输送线2.1、中间传输固定式线2.2、回转式输送线、下料固定式输送线，其中回转式输送线与下料固定式输送线各2台。

如图6所示，Ⅰ上料工位、Ⅱ RGV1号取料工位、Ⅲ RGV2号取料工位，上料工位在上料固定式输送线端部，该工位有气动定位机构，可实现上料自动定位功能，RGV取料工位在下料固定式输送线末端，该工位有气动定位机构及可调节式定位块，两种定位机构配合使用可实现引导轮的精确定位。

通过上述介绍可知，本输送线由固定式及回转式两种形式的输送机构成，其中固定式输送线的主要机械部件如图7所示：输送线机架2.4.1、可调节式定位块2.4.2、气动定位机构2.4.3、输送线传动机构2.4.4，可调节式定位块及气动定位机构根据输送机所需功能的不同可选配，机架与传动机构为标准配置。回转式输送线的构成如图8所示：回转机架2.3.1、输送线传动机构2.3.2、固定机架2.3.3、回转驱动机构2.3.4，该输送线的主要功能是实现引导轮输送90度拐弯。

该输送线采用单元式模块化设计，可灵活组合、自由选配，可实现物料直线输送、90及180度变向输送、极大的增加了输送线的车间适应性；

（2）RGV上下料***

RGV是有轨制导车辆，又叫有轨穿梭小车，该小车配合伸缩货叉可实现引导轮精确取、放料及快速输送等功能，本专利中设计的RGV小车如图9所示，该小车在常规RGV小车的基础上增设伸缩货叉3.2、定位座3.3，其中伸缩货叉可实现侧向取、放料，定位座的主要功能是在小车行走过程中定位引导轮，防止因震动、加减速造成引导轮走位，图9及图20中RGV小车车体3.1，该车体为具有升降功能的常规车体，升降是油缸加四个导向轴控制，与常规车体略有不同的是底盘行走部分由承重钢轮3.4、驱动轮3.5、弹性防侧翻装置3.6构成。这样设计的主要目的有两个：1增大小车的承载力；2小车侧向取、放料是弹性防侧翻装置可防止小车因中心便宜造成侧翻。

伸缩货叉3.2为三段伸缩结构，包括上叉臂(前叉臂)、中叉臂、下叉臂(固定叉臂)等三节叉臂组成，下叉臂(固定叉臂)安装在RGV小车升降框架上，中叉臂在齿轮齿条的驱动下，向外移动大约自身长度的一半，上叉臂(前叉臂)再从中间叉臂的中点继续向外延伸，上叉臂作为工件的负载台面进行工件的转运输送。

伸缩货叉可实现侧向取、放料具体步骤如下：

取料：引导轮经输送线运行至尾端定位块处，RGV小车车体3.1运行到取料工位，伸缩叉侧向伸出（如图18、图19所示），RGV小车车体3.1举升带动伸缩叉升起，伸缩叉将引导轮托离输送线，伸缩叉缩回，引导轮被伸缩叉运至RGV上方，RGV下降，引导轮随从伸缩叉落至RGV的定位装置，RGV将引导轮运至下一工位。

放料：RGV运至引导轮下料工位（下料输送线或是焊接变位机处），RGV举升，引导轮随伸缩叉升起，伸缩叉侧移，引导轮被侧向转移至下料输送线或焊接变位机上方，RGV下降引导轮随从RGV落至输送线或变位机上，实现RGV自动下料。

（3）引导轮机器人焊接工作站

如图10所示，本工作站是实现引导轮焊接的核心单元，该工作站主要由：引导轮焊接变位机4.1、焊接机器人***4.2、清枪站4.3、机器人控制柜4.4、焊接电源4.5、焊丝筒4.6等部分构成，其中焊接机器人***包含机器人本体、送丝机、焊接枪缆、焊枪、防碰撞等功能部件，该机器人工作站除变位机外，其余功能机构均为外部采购件，其中焊接变位机是实现工件自动夹紧及衔接RGV实现工件自动上下料的核心设备，该设备完全自主设计如图11所示该变位机主要包括四大功能机构：变位机底座4.1.1、变位机立柱4.1.2、旋转机构4.1.3、自动夹紧机构4.1.4。该变位机可实现自动夹紧翻转轴及旋转轴精确定位等功能。其中变位机底座为连接变位机立柱与地面的衔接部件，变位机立柱为变位机其他功能部件的承载及安装部件，旋转机构为引导轮承载、定位及旋转的功能机构，自动夹紧机构为引导轮自动夹紧及定位的功能机构。

图12为引导轮焊接变位机立柱剖视图，该图主要反应变位机翻转原理（旋转原理及翻转原理一样），图中：变位机立柱结构件、伺服电机4.1.5、RV减速机4.1.6、减速机输出齿轮4.1.7、回转支承4.1.8、翻转臂4.1.9，RV减速机安装在变位机立柱结构件上，伺服电机驱动RV减速机旋转，RV减速机通过输出齿轮拖动回转支承旋转，从而实现安装在回转支承上的翻转臂旋转。

如图13所示旋转机构由旋转机构结构件4.7、伺服电机4.8、RV减速机4.9、减速机输出齿轮4.10、回转支承4.11、衔接法兰4.12、焊接定位工装4.13七部分构成，该机构的结构原理与变位机立轴原理类似。

如图14所示夹紧机构为本变位机自动夹紧功能的功能执行机构，该机构的主要功能部件有：1K系列减速电机4.14、30度梯形丝杠4.15、丝杠螺帽4.16、一级运动机构4.17、弹簧机构4.18、二级运动机构4.19、7压紧轴4.20，通过图14可知丝杠旋转拖动一级运动机构运动，二级运动机构与一级运动机构可相对运动，该两个运动机构中间通过弹簧机构束缚，当压紧轴接触引导轮后二级运动机构停止运动，而一级运动机构继续运动，这时一、二级运动机构就会产出相对运动，此时该两个机构中间的弹簧就会被压缩，通过微动开关限制弹簧的压紧力，当弹簧被压缩到一定行程触发微动开关后，K系列减速电机被抱死，从而实现引导轮的自动夹紧。

焊接变位机采用二级运动夹紧机构，通过调节弹簧行程控制夹紧力，从而实现引导轮夹紧的控制简单化、夹紧力调整的精确化。变位机加紧机构采用二级运动形式，其中一级运动机构由丝杠拖动，二级运动机构通过线轨安装在一级运动机构外侧，同时两级运动机构分别固定在弹簧两侧，与工件接触的压紧头安装在二级运动机构外侧，当工件与压紧头接触时，一、二级运动机构便会产生相对运动，根据工件夹持所需力的大小可设定弹簧弹性形变量大小，从而实现夹紧力的控制；

（4）下料输送线

引导轮下料输送线与引导轮上料输送线结构形式及工作原理均一样，此处不做详解介绍，下料输送线的设备布局如图15所示，其中：Ⅰ RGV放料工位、Ⅱ码垛机器人取料工位，该输送线的主要功能是衔接RGV小车及引导轮码垛机器人工作站，同时该输送线也具备引导轮缓存及引导轮精确定位的功能。

（5）引导轮机器人码垛工作站

如图16所示，本工作站的主要功能是将下料输送线上的引导轮从Ⅰ码垛机器人取料工位上抓取，将引导轮搬运到Ⅱ1号码垛工位或Ⅲ2号码垛工位进行码垛，该工作站主要由引导轮下料输送线、码垛机器人10.1、引导轮机器人抓取末端执行器10.2、防护栏10.3、安全光栅10.4五部分构成。

如图17所示，该机器人工作站中引导轮机器人抓取末端执行器为我司自主设计的一种机器人抓取执行机构，该机构由机器人安装法兰10.2.1、执行器机架10.2.2、弹簧10.2.3、失电型磁铁10.2.4、螺栓10.2.5五种部件构成，该机器人末端执行器抓取机构为触点式结构，通过多触点组合可有效应对多品种引导轮板的工艺孔及外形尺寸不确定造成抓取失效的问题。抓取触点采用失电型磁铁作为抓取执行部件，在整个搬运流程中只在引导轮抓取及引导轮投放两个动作节点给磁铁通电，这样该末端执行器的能耗比较低，同时也避免了在长时间工作过程中磁铁及线路发热的问题。同时抓取触点采用浮动式安装模式（可上下自由浮动），可有效应对引导轮取、放位置高度一致性较差，及引导轮板自身变形导致的抓取失败等问题。

（6）AGV小车

本专利中涉及的AGV小车为标准3T背负式顶升小车，为现有产品，此处不做详细介绍。

二、电控部分介绍

本项目融合西门子S7-200Smart控制***、KUKA机器人 C2***、ABB机器人 IRC5***、FANUC机器人 R-30IB***，通过PLC与机器人***的通讯集成（PLC与KUKA机器人及ABB机器人走Device Net通讯，与FANUC机器人走Profibet）实现整个引导轮焊接线的输送自动化、焊接上下料自动化、焊接自动化、码垛自动化及码垛托盘转运自动化，本项目设计的部分控制电路图21-31所示。

综上，为了应对大批量、高速率的引导轮焊接生产需求，我司自主设计、自主集成的引导轮自动化焊接生产线，实现了引导轮焊接生产过程中的物流及焊接自动化，本专利主要由引导轮自动化输送线、RGV上下料小车、引导轮机器人焊接工作站、引导轮机器人码垛工作站及引导轮自动转运AGV小车构成，通过自主设计，将上述设备有机集成实现了引导轮焊接生产工序的输送自动化、焊接上下料自动化、焊接自动化、码垛自动化及码垛托盘转运自动化。基本符合引导轮焊接生产的自动化、连续化、高效化、智能化生产的设计理念。

本专利为完全自主设计自主实施，目前已经投入生产使用，参照图32，并取得良好使用效果。

以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征以及发明的优点。本行业的技术人员应该了解，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，在不脱离发明精神和范围的前提下，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发明范围内。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 (10)

1.一种引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：包括组焊工装（1）、引导轮上料输送线（2）、RGV上下料***（3）、引导轮机器人焊接工作站、引导轮下料输送线（8）、引导轮翻转机（9）及引导轮机器人码垛工作站（10），

所述RGV上下料***（3）位于引导轮机器人焊接工作站的一侧，且将引导轮上料输送线（2）、引导轮机器人焊接作站、引导轮下料输送线（8）连接成一流水线，引导轮下料输送线（8）后接引导轮机器人码垛工作站（10），引导轮上料输送线（2）的前段放料侧具有组焊工装（1），引导轮下料输送线（8）的一侧具有引导轮翻转机（9），

组焊工装（1）位于引导轮组焊工位，在引导轮组焊工位人工组焊引导轮，然后将引导轮放在引导轮上料输送线（2）上，引导轮机器人焊接作站位于引导轮焊接工位，用于自动夹紧、自动焊接引导轮，引导轮翻转机（9）位于引导轮修磨工位，通过人工操控引导轮翻转机，检测引导轮的焊接质量，如有缺陷进行人工干预，引导轮机器人码垛工作站（10）位于引导轮码垛工位，引导轮机器人码垛工作站（10）具***垛机器人，码垛机器人将引导轮抓取码垛。

2.根据权利要求1所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：还包括位于位于引导轮暂存工位的引导轮暂存区（11）及AGV输送***（12），利用AGV输送***（12）将引导轮机器人码垛工作站（10）内码垛完毕的引导轮转运至引导轮暂存区（11）中。

3.根据权利要求2所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述引导轮机器人焊接作站包括位于引导轮焊接工位且顺序排列的第一机器人焊接工作站（4）、第二机器人焊接工作站（5）、第三机器人焊接工作站（6）及第四机器人焊接工作站（7）。

4.根据权利要求3所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述引导轮上料输送线（2）包括上料固定式输送线（2.1），上料固定式输送线（2.1）后接中间传输固定式输送线（2.2），中间传输固定式输送线（2.2）后接第一回转式输送线A（2.3），第一回转式输送线A（2.3）后接第一下料固定式输送线（2.4）及第二回转式输送线A（2.5），第二回转式输送线A（2.5）后接第二下料固定式输送线（2.6），中间传输固定式输送线（2.2）承接上料固定式输送线（2.1）送料，第一回转式输送线A（2.3）承接中间传输固定式输送线（2.2）送料并转移至第一下料固定式输送线（2.4）或第二回转式输送线A（2.5）上，第二回转式输送线A（2.5）承接第一下料固定式输送线（2.4）送料并转移至第二下料固定式输送线（2.6）上，上料固定式输送线（2.1）的前段为上料工位，第一下料固定式输送线（2.4）尾段为RGV1号取料工位，第二下料固定式输送线（2.6）尾段为RGV2号取料工位。

5.根据权利要求4所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述第一下料固定式输送线（2.4）包括输送线机架（2.4.1）、可调节式定位块（2.4.2）、气动定位机构（2.4.3）及输送线传动机构A（2.4.4），

所述输送线机架（2.4.1）上安装有双排输送链，所述双排牵引输送链通过固定在输送线机架（2.4.1）前端的前转向轮及固定在输送线机架（2.4.1）尾端的后转向轮循环连续回转运行，输送线传动机构A（2.4.4）牵引着双排输送链为其运行提供动力，第一下料固定式输送线（2.4）尾段的RGV1号取料工位安装有提供定位作用的可调节式定位块（2.4.2）及气动定位机构（2.4.3），可调节式定位块（2.4.2）及气动定位机构（2.4.3）安装在输送线机架上，第一下料固定式输送线（2.4）与第二下料固定式输送线（2.6）结构相同。

6.根据权利要求5所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述第一回转式输送线A（2.3）包括回转机架（2.3.1）、输送线传动机构B（2.3.2）、固定机架（2.3.3）及回转驱动机构（2.3.4），所述回转机架（2.3.1）通过回转驱动机构（2.3.4）安装在固定机架（2.3.3），回转机架（2.3.1）上安装有双排输送链，所述双排牵引输送链通过固定在回转机架（2.3.1）前端的前转向轮及固定在回转机架（2.3.1）尾端的后转向轮循环连续回转运行，固定在回转机架（2.3.1）上输送线传动机构B（2.3.2）牵引着双排输送链为其运行提供动力。

7.根据权利要求6所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述RGV上下料***（3）包括RGV小车及供RGV小车行走的RGV小车轨道，所述RGV小车包括车体（3.1），所述车体（3.1）的底部安装有沿RGV小车轨道行走的承重钢轮（3.4）和驱动轮（3.5），所述车体（3.1）的两侧具有弹性防侧翻装置（3.6），车体（3.1）上表面安装有两根相互平行的伸缩货叉（3.2）及一定位座（3.3），其中伸缩货叉可实现侧向取、放料，定位座（3.3）位于俩伸缩货叉（3.2）之间，伸缩货叉（3.2）用于托举RGV1号取料工位及RGV2号取料工位处的引导轮，并转移至引导轮机器人焊接作站，并将引导轮机器人焊接作站加工完毕的引导轮转移至引导轮下料输送线（8）；

第一机器人焊接工作站（4）包括引导轮焊接变位机（4.1）及位于引导轮焊接变位机（4.1）周边的焊接机器人***（4.2）、清枪站（4.3）、机器人控制柜（4.4）、焊接电源（4.5）及焊丝筒（4.6），所述引导轮焊接变位机（4.1）包括变位机底座（4.1.1），所述变位机底座（4.1.1）的上表面安装变位机立柱（4.1.2），变位机立柱（4.1.2）上安装有旋转机构（4.1.3）及自动夹紧机构（4.1.4）。

8.根据权利要求7所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述变位机立柱（4.1.2）包括变位机立柱结构件，变位机立柱结构件内具有第一伺服电机（4.1.5）及第一RV减速机（4.1.6），第一RV减速机（4.1.6）固定在变位机立柱结构件内壁上，其动力输出端与第一伺服电机（4.1.5）传动，其输出端安装第一减速机输出齿轮（4.1.7），第一减速机输出齿轮（4.1.7）与固定在变位机立柱结构件外壁上的第一回转支承（4.1.8）动力连接，第一回转支承（4.1.8）的另一侧面安装翻转臂（4.1.9），自动夹紧机构（4.1.4）及旋转机构（4.1.3）分别安装在翻转臂（4.1.9）的上下两端；

旋转机构（4.1.3）包括固定在翻转臂（4.1.9）上的旋转机构结构件（4.7），所述旋转机构结构件（4.7）的内部安装有第二伺服电机（4.8）和第二RV减速机（4.9），所述第二RV减速机（4.9）固定在旋转机构结构件（4.7）的内壁上，第二伺服电机（4.8）的动力输出轴上安装有第二减速机输出齿轮（4.10），第二减速机输出齿轮（4.10）与固定在旋转机构结构件（4.7）外壁上的回转支承（4.11）相啮合，所述焊接定位工装（4.13）通过衔接法兰（4.12）安装在回转支承（4.11）的另一侧面上；

自动夹紧机构（4.1.4）包括固定在翻转臂（4.1.9）上的基座结构件，所述基座结构件顶部安装有减速电机（4.14），所述基座结构件的前侧转动安装有梯形丝杠（4.15），减速电机（4.14）为梯形丝杠（4.15）旋转提供动力，一级运动机构（4.17）上安装有与梯形丝杠（4.15）相啮合的丝杠螺帽（4.16），一级运动机构（4.17）沿梯形丝杠（4.15）长度方向升降，所述一级运动机构（4.17）上滑动设置有二级运动机构（4.19），二级运动机构（4.19）底部端面上安装有压紧轴（4.20），所述一级运动机构（4.17）上还安装有抵制二级运动机构（4.19）上行的弹簧机构（4.18）。

9.根据权利要求8所述的引导轮自动化焊接生产线，其特征在于：所述引导轮下料输送线（8）包括一组上料固定式输送线、一组中间传输固定式输送线、一组第一回转式输送线A及一组第一下料固定式输送线，组合成流水线，上料固定式输送线前段为RGV放料工位，第一下料固定式输送线后段为码垛机器人取料工位；

引导轮机器人码垛工作站（10）包括码垛机器人（10.1）和围合在码垛机器人（10.1）外侧的防护栏（10.3），所述防护栏（10.3）其中一侧面为安全光栅（10.4），其中一侧面具有供料缺口，码垛机器人（10.1）主壁的末端设置引导轮机器人抓取末端执行器（10.2）；

所述引导轮机器人抓取末端执行器（10.2）包括执行器机架（10.2.2），执行器机架（10.2.2）的上端通过机器人安装法兰（10.2.1）与主臂连接，执行器机架（10.2.2）的底端通过螺栓（10.2.5）安装有多个失电型磁铁（10.2.4），所述螺栓（10.2.5）的杆体上套设有弹簧（10.2.3），弹簧（10.2.3）的上下两端分别抵接在执行器机架（10.2.2）下端面及失电型磁铁（10.2.4）上端面。

10.一种利用如权利1中所述的引导轮自动化焊接生产线加工引导轮的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在引导轮组焊区人工组焊引导轮，然后将引导轮放在上料输送线；

（2）引导轮上料输送线检测到产品后将引导轮自动向输送线前段的RGV取料工位输送；

（3）RGV根据焊接机器人工作站的物料状态及上料输送线取料工位的物料状态进行判断，若满足上料条件，RGV自动取料将物料投放到相应机器人工作站的变位机上；

（4）RGV小车完成上料后给相应焊接机器人工作站主控机上料完成型号，相应变位机自动夹紧引导轮，然后机器人执行自动焊接程序；

（5）焊接完成后焊接机器人工作站给RGV一个呼叫信号，RGV根据呼叫信号的先后给相应焊接机器人工作站下料，将引导轮自动转运到引导轮下料输送线的放料工位；

（6）引导轮下料输送线检测到物料后自动将引导轮输送到修磨工位；

（7）在修磨工位人工操控引导轮翻转机，检测引导轮的焊接质量，如有缺陷进行人工干预（补焊、修磨）；

（8）修磨完成后引导轮一键落线，引导轮下料输送线将产品输送到码垛机器人取料工位；

（9）码垛机器人取料工位检测到物料后，给码垛机器人主控机取料信号，码垛机器人将引导轮抓取码垛；

（10）码垛机器人判断码垛工位的托盘有无状态，根据判断结果及优先级顺序，选择码垛工位，所选工位喂满物料后码垛机器人给AGV呼叫信号；

（11）AGV收到呼叫信号后自动将托盘转出，AGV判断下一工序（热处理工序）是否缺料，若缺料将物料转到下一工序，若不缺料将物料转到引导轮暂存区，然后将暂存区的空托盘投放到码垛机器人工作站。

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