CN102962572A - 一种汽车白车身的自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够模拟工业机器人进行自动焊接、结构小巧简单、操作简便、保证较高质量一致性、较高柔性、较低投资维护成本、较高生产效率、通过标准化的模块进行快速组合而适应不同焊接对象的汽车白车身的自动焊接装置，带有焊钳的Z轴负载模块连接到多轴线性模块，旋转模块将电机的转动转换为回转运动，多轴线性模块包括X轴线性模块、Z轴负载模块，X轴线性模块、Z轴负载模块和旋转模块通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接。

Description

一种汽车白车身的自动焊接装置

技术领域

本发明涉及汽车车身焊接的技术领域，尤其涉及一种汽车白车身的自动焊接装置。

背景技术

汽车白车身中有较大一部分比例的电阻点焊点呈空间三维分布、且数量较多，如侧围，门盖、裙边等处。针对白车身上的这些区域，目前成熟的电阻点焊技术有手工点焊、专机多点焊及机器人点焊。

手工点焊是指由人工手抱点焊钳逐点对工件进行焊接。其柔性大、成本相对较低，但是存在人工定位不准确、焊点一致性质量和外观质量不高、特殊位置焊点人机工程差等弊端，且随着国内人力成本的不断上升，人工焊接的成本也将越来越高。

专机多点焊是指为特定工件设计制造的焊机，其上安装的多把点焊枪同时进行工作。其适用于具有焊点位置分布密集，且分布特征有共性、接头搭边小、操作困难、焊接质量难以保证等特征的工件，但是设备投资大、专用性强，制造成本及维修费用高，只适用于某一种产品的焊接，对涉及到结构强度的电阻点焊点难以同时保证多点的焊接质量，柔性程度低。

机器人点焊是指利用集成有伺服焊枪的机器人按预规划的轨迹沿工件表面逐点焊接。其功能强大、自动化程度高、运动精度高、质量一致性好、柔性能力强，但前期投资和后期维护成本高，且需要配备专门的技术人员，不利于大面积快速推广。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种能够模拟工业机器人进行自动焊接、结构小巧简单、操作简便、保证较高质量一致性、较高柔性、较低投资维护成本、较高生产效率、通过标准化的模块进行快速组合而适应不同焊接对象的汽车白车身的自动焊接装置。

本发明的技术方案是：这种汽车白车身的自动焊接装置，带有焊钳的Z轴负载模块连接到多轴线性模块，旋转模块将电机的转动转换为回转运动，多轴线性模块将电机的回转运动转化为导轨的线性运动，多轴线性模块包括X轴线性模块、Z轴负载模块，X轴线性模块、Z轴负载模块和旋转模块通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接。

由于采用模块的组合通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接，从而能够模拟工业机器人进行焊接、结构小巧简单、操作简便、保证较高质量一致性、较高柔性、较低投资维护成本、较高生产效率、适应不同焊接对象。

附图说明

图1是根据本发明的一种汽车白车身的自动焊接装置的结构示意图；

图2是本发明的一种变种，即另一种汽车白车身的自动焊接装置的结构示意图；

图3是焊钳的结构示意图；

图4是旋转模块的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，带有焊钳17的Z轴负载模块连接到多轴线性模块，旋转模块将电机4的转动转换为回转运动，多轴线性模块中,电机4通过联轴器10与滚珠丝杆12相连,丝杆上的螺母通过工作平板18与用于导向的直线的导轨13上的滑块6相连,通过电机4转动带动丝杆12转动,实现丝杆12上的螺母沿丝杆12作轴向运动,进而由螺母推动工作台平板18及滑块6沿着直线导轨13作线性运动,最终实现将电机4的回转运动变成沿直线导轨13的线性运动，通过回转运动和线性运动的组合实现机械行程内三维空间焊点的焊接，其中，多轴线性模块包括X轴线性模块、Z轴负载模块，X轴线性模块、Z轴负载模块和旋转模块由多轴联动数控控制单元进行控制，通过多轴联动可以拟合机械行程内的任意空间轨迹，进而实现三维空间焊点的自动焊接。

优选地，旋转模块包括回转支承8、固定于回转支承内圈26上的减速机固定板25，固定于减速机固定板25上的减速机3和开关固定板24，与减速机3输入轴相连的电机4，与减速机3输出轴相连的小齿轮2，固定于开关固定板24上的组合式行程开关5，固定于回转支承外圈27上的限位块固定板28，与限位块固定板28相连的限位块1。X轴线性模块包括固定底座9，安装在固定底座9上的导轨13和滚珠丝杆12（或同步齿形带），与滚珠丝杆的螺母（或同步齿形带上的固定夹板）固定的工作平板18，固定于工作平板18上的开关固定板24，固定于开关固定板24上的组合式行程开关5，安装在固定底座9上的限位块1，与工作平板18相连的导轨13上的滑块6。Z轴负载模块包括固定于工作平板18上的固定基座30，固定于固定基座30上的变压器14和多位置气缸15，固定于多位置气缸15上的焊钳固定板16，固定于焊钳固定板16上的焊钳17，固定于焊钳钳臂上的软连接或空冷电缆或水冷电缆，变压器14与焊钳钳臂31通过软连接或空冷电缆或水冷电缆相连。

当然，Z轴线性模块也可以采取类似X轴线性模块与C型焊钳组合的方式实现Z轴方向上的精确控制。焊钳类型除分体式外，也可以采用一体式焊钳。X轴线性模块中的滚珠丝杆也可以是同步齿形带。

优选地，焊钳是X型分体式焊钳。

优选地，变压器和焊钳分离。

优选地，变压器和焊钳钳臂通过软连接或空冷电缆连接。

优选地，多轴联动控制单元是数控单元。

如图2所示，还提供了另一种汽车白车身的焊接装置，带有焊钳的Z轴负载模块连接到Z轴线性模块，Z轴线性模块连接到A轴旋转模块，旋转模块连接到多轴线性模块，多轴线性模块包括X轴线性模块和Y轴线性模块，X轴线性模块、Y轴线性模块、A轴旋转模块和Z轴线性模块通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接三维空间焊点。优选地，旋转模块包括回转支承、固定于回转支承内圈的减速机固定板，固定于减速机固定板上的减速机和开关固定板，与减速机输入轴相连的伺服电机，与减速机输出轴相连的小齿轮，固定于开关固定板上的组合式行程开关，固定于回转支承外圈上的限位块固定板，与限位块固定板相连的限位块，固定于回转支承外圈上的多轴线性模块。X轴线性模块包括固定底座，安装在固定底座上的线性导轨和滚珠丝杆（或同步齿形带），与滚珠丝杆螺母（或同步齿形带上的固定夹板）固定的工作平板，固定于工作平板上的开关固定板，固定于开关固定板上的组合式行程开关，安装在固定底座上的限位块，与工作平板相连的导轨上的滑块。Y轴线性模块结构与X轴线性模块的一致。Z轴负载模块包括固定于X轴工作平板上的固定基座，固定于固定基座上的变压器和多位置气缸，固定于多位置气缸上的焊钳固定板，固定于焊钳固定板上的分体式焊钳，固定于焊钳钳臂上的软连接或空冷电缆或水冷电缆，变压器与焊钳钳臂通过软连接或空冷电缆或水冷电缆相连。

当然，Z轴线性模块也可以采取类似X轴线性模块与C型焊钳组合的方式实现Z轴方向上的精确控制。

优选地，焊钳是X型分体式焊钳。焊钳类型除分体式外，也可以采用一体式焊钳。

优选地，变压器和焊钳分离。

优选地，变压器和焊钳钳臂通过软连接或空冷电缆连接。

优选地，多轴联动控制单元是数控单元。

由于采用模块的组合通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接，从而能够模拟工业机器人进行焊接、结构小巧简单、操作简便、保证较高质量一致性、较高柔性、较低投资维护成本、较高生产效率、适应不同焊接对象。另外，通过选择合适的电极头开合距离可以有效降低Z轴的运动精度和控制精度。

还提供了此装置的变种，另一种汽车白车身的焊接装置，带有焊钳的Z轴负载模块连接到Z轴线性模块，Z轴线性模块连接到A轴旋转模块，旋转模块连接到多轴线性模块，多轴线性模块包括X轴线性模块和Y轴线性模块，X轴线性模块、Y轴线性模块、A轴旋转模块和Z轴线性模块通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接三维空间焊点，从而能够模拟工业机器人进行焊接、结构小巧简单、操作简便、保证较高质量一致性、较高柔性、较低投资维护成本、较高生产效率、适应不同焊接对象。

本发明与现有技术相比：提出用于解决汽车白车身上电阻点焊点自动化焊接的多轴组合式自动焊接单元的技术方案，其通过将市场上具有较高性价比的标准化成熟产品进行多轴组合，可在模拟工业机器人功能的同时，实现结构标准化和小型化、投资低成本化、投产快速化，投资回收期短，且技术难度小，容易被生产维护人员掌握。同时可针对不同焊接对象进行轴数、结构形式的多样化和定制式快速组合应用。通过应用于生产线，使得焊点可以集中焊接，减少焊接工位数和焊钳数，优化焊接工艺和车间工艺布局，精简了生产线，同时通过自动焊接单元取代人工进行焊接，提高生产效率和焊接质量的一致性，节省了人力成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：带有焊钳（17）的Z轴负载模块连接到多轴线性模块，旋转模块将电机（4）的转动转换为回转运动，多轴线性模块将电机（4）的回转运动转化为导轨（13）的线性运动，多轴线性模块包括X轴线性模块、Z轴负载模块，X轴线性模块、Z轴负载模块和旋转模块通过多轴联动数控控制单元进行联动来焊接。

2.根据权利要求1所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：在多轴线性模块中，电机通过联轴器（10）与滚珠丝杆（12）相连,丝杆上的螺母通过工作平板（18）与导轨（13）上的滑块（6）相连，通过电机转动带动丝杆转动而使丝杆上的螺母沿丝杆轴向运动，进而由螺母推动工作平板及滑块沿着导轨作线性运动。

3.根据权利要求1所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：旋转模块包括回转支承（8）、固定于回转支承内圈（26）的减速机固定板（25），固定于减速机固定板上的减速机（3）和开关固定板（24），与减速机输入轴相连的电机（4），与减速机输出轴相连的小齿轮（2），固定于开关固定板上的组合式行程开关（5），固定于回转支承外圈（27）上的限位块固定板（28），与限位块固定板相连的限位块（1）；X轴线性模块包括固定底座（9），安装在固定底座上的导轨（13）和滚珠丝杆（12），与滚珠丝杆的螺母固定的工作平板（18），固定于工作平板上的开关固定板（24），固定于开关固定板上的组合式行程开关（5），安装在固定底座上的限位块（1），与工作平板相连的导轨上的滑块（6）；Z轴负载模块包括固定于X轴工作平板上的固定基座（30），固定于固定基座上的变压器（14）和多位置气缸（15），固定于多位置气缸上的焊钳固定板（16），固定于焊钳固定板上的焊钳（17）。

4.根据权利要求3所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：焊钳是X型分体式焊钳。

5.根据权利要求3所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：变压器和焊钳分离。

6.根据权利要求4所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：变压器和焊钳钳臂（31）通过空冷电缆或水冷电缆连接。

7.根据权利要求1所述的汽车白车身的自动焊接装置，其特征在于：多轴联动的控制单元是数控单元。

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