CN103286430B - 一种汽车侧边梁总成自动焊接装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，用于解决“V”型断面工件侧壁上两排焊缝的自动焊接问题。它包括工件安装定位机构、焊钳、焊钳安装及位置调整机构和工作台，所述工件安装定位机构安装在工作台一侧，所述焊钳与焊钳安装及位置调整机构装配，所述焊钳安装及位置调整机构安装在工作台的另一侧，其特别之处在于：在工作台和工件安装定位机构之间设置工件角度调整气缸。本发明改变了工件静止不动的传统作业模式，实现了由普通焊钳完成自动点焊操作，不仅降低了设备资金投入，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率，保证了工件的焊接质量。

Description

一种汽车侧边梁总成自动焊接装置
技术领域
本发明涉及一种焊接设备，尤其是一种适用于汽车侧边梁总成的自动焊接装置，属于金属焊接技术领域。
背景技术
在汽车侧围上边梁总成装配时，需要在“V”型断面结构的侧边梁后段以点焊方式焊装一组扶手支架2（如附图1、图2所示），由于其两排焊点分别位于侧边梁后段（即工件1）“V”型断面的两侧壁上，因此在焊装过程中需要不断地调整焊钳与工件的相对位置。目前，汽车侧围上边梁后段采用人工焊接方式，操作人员首先将工件放置在工装上，再手动搬动快卡，拿取焊钳，通过人体姿态变换配合不同位置焊点的焊接，最后还要手动搬动快卡，将制件取出。上述焊接操作过程不仅操作人员劳动强度大，而且焊接品质难以保证，存在焊点外观一致性差的缺陷。虽然采用机器人焊接设备能够克服人工焊接方式的弊端，但其设备购置费用高，增加了工件的焊装成本。
专利申请号为201210048514.5的中国专利公开了一种自动点焊设备，它包括焊接执行机构、工件定位夹紧机构、PLC控制系统和底座，所述焊接执行机构由焊机、平移气缸、旋转座、平移滑轨、侧移气缸和底板组成，所述平移气缸通过平移气缸支座固定在旋转座上，所述旋转座固定在底板上，并与平移滑轨的一端固定连接，所述平移滑轨的另一端与侧移气缸伸缩臂连接，所述侧移气缸通过侧移气缸支座固定在底板上，所述底板固定安装在底座上，所述焊机固定在与平移气缸伸缩臂固定连接的焊机支座上，在焊机支座的底面设有与平移滑轨匹配的滑槽。该专利所提供的解决方案降低了操作者劳动强度，提高了工作效率和工件的焊装质量，但如果利用该设备在汽车侧围上边梁后段焊装扶手支架，需要在完成一排焊点焊接后，通过重新装夹工件来满足第二排焊点的焊接位置要求，频繁的拆卸动作不仅增加了操作人员的工作量，而且降低了工件的定位精度。
另外，现有的X型点焊焊钳通过一根销轴将上、下焊臂连接，长时间使用后，下焊臂处孔位会产生变形，导致上、下焊臂动作不协调，影响了焊接作业的正常进行。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能降低操作人员劳动强度、提高工作效率、保证工件焊接质量的汽车侧边梁总成自动焊接装置。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，它包括工件安装定位机构、焊钳、焊钳安装及位置调整机构和工作台，所述工件安装定位机构安装在工作台一侧，所述焊钳与焊钳安装及位置调整机构装配，所述焊钳安装及位置调整机构安装在工作台的另一侧，其特别之处在于：在工作台和工件安装定位机构之间设置工件角度调整气缸。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述工件安装定位机构包括固定板、支撑体和夹具单元，所述固定板对称布置在工作台两端，在两个固定板之间装配支撑体，所述支撑体为“U”型框架结构，在其底面设有铰接座，其两侧壁通过销轴组件与固定板铰接，在支撑体底面上固定安装一组夹具单元。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述夹具单元包括夹具固定座、夹紧气缸和夹具本体，所述夹具固定座安装在支撑体上，所述夹紧气缸固定在夹具固定座上，其伸缩臂与夹具本体铰接，所述夹具本体与工件匹配。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述工件角度调整气缸固定在工作台侧面，其伸缩臂顶端与支撑体的底面铰接座装配。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述焊钳的上焊臂与下焊臂分别通过上焊臂销轴、下焊臂销轴与焊钳安装及位置调整机构元件装配。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述焊钳安装及位置调整机构包括横向调整单元、纵向调整单元和焊钳安装座，所述横向调整单元安装在工作台上面，在横向调整单元上面安装纵向调整单元，在纵向调整单元的上面固定焊钳安装座。
上述汽车侧边梁总成自动焊接装置，所述焊钳位置横向调整单元通过横向电机及滚珠丝杠组件驱动，所述纵向调整单元通过纵向电机及滚珠丝杠组件驱动。
本发明在工作台和工件安装定位机构之间设置工件角度调整气缸，并将工件安装定位机构的支撑体与固定板通过销轴组件铰接，使支撑体可绕销轴轴线旋转，保证了工件 “V”型断面侧壁上两排焊点位置与焊钳的配合关系，当对工件上处于水平位置的第一排焊点焊接完毕后，通过工件角度调整气缸推动支撑体转动一定角度后，使第二排焊点处于水平位置，即可进行第二排焊点的焊接作业；本发明还对传统焊钳结构进行了改进，将传统X型焊钳只用一根销轴将上、下焊臂连接结构改进为上、下焊臂分别使用两个销轴连接，避免了焊钳由于焊臂孔位变形导致上、下焊臂动作不协调的缺陷，保证了焊接作业的顺利进行；本发明可通过焊钳安装及位置调整机构控制焊钳工作位置，使焊接作业连续自动进行。总之，本发明改变了工件静止不动的传统作业模式，实现了由普通焊钳完成自动点焊操作，不仅降低了设备资金投入，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率，保证了工件的焊接质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是焊装工件结构示意图（局部）；
图2是图1中A-A剖面结构示意图；
图3是本发明结构示意图；
图4图3的K向视图；
图5是工件安装定位机构及工作台结构示意图；
图6是工件角度调整气缸、支撑座、固定板装配示意图；
图7是焊钳、焊钳固定座及焊钳位置调整机构示意图；
图8是焊钳及焊钳固定座结构示意图。
图中各标号清单为：1、工件，2、扶手安装座，2-1、第一排焊点，2-2、第二排焊点，3、工件安装定位机构，3-1、固定板，3-2、支撑座，3-3、夹具单元，3-3-1、夹紧气缸，3-3-2、夹具固定座，3-3-3、夹具本体，3-4、销轴组件，3-5、铰接座，4、焊钳，4-1、上焊臂销轴，4-2、下焊臂销轴，5、焊钳安装及位置调整机构，5-1、横向位置调整单元，5-2、纵向位置调整单元，5-3、焊钳安装座，5-4、横向电机及滚珠丝杠组件，5-5、纵向电机及滚珠丝杠组件，6、工作台，7、工件角度调整气缸。
具体实施方式
参看图 1、图2，汽车侧围上边梁工件1后段为“V”型断面结构，在工件1上以点焊方式焊装一组扶手支架2，两排焊点分别位于工件1“V”型断面的两侧壁上。
参看图3、图4，本发明包括工件安装定位机构3、焊钳4、焊钳安装及位置调整机构5和工作台6，所述工件安装定位机构3安装在工作台6一侧，所述焊钳4与焊钳安装及位置调整机构5装配，所述焊钳安装及位置调整机构5安装在工作台6的另一侧，其特别之处在于：在工作台6和工件安装定位机构3之间设置工件角度调整气缸7。
参看图5、图6，本发明的工件安装定位机构3包括固定板3-1、支撑体3-2和夹具单元3-3，所述固定板3-1对称布置在工作台6的两端，在两个固定板3-1之间装配支撑体3-2，所述支撑体3-2为“U”型框架结构，在其底面设有铰接座3-5，其两侧壁通过销轴组件3-4与固定板3-1铰接，在支撑体3-2底面上固定安装一组夹具单元3-3；所述夹具单元3-3包括夹具固定座3-3-2、夹紧气缸3-3-1和夹具本体3-3-3，所述夹具固定座3-3-1安装在支撑体3-2上，所述夹紧气缸3-3-1固定在夹具固定座3-3-1上，其伸缩臂与夹具本体3-3-3铰接，所述夹具本体3-3-3与工件1匹配；本发明的工件角度调整气缸7固定在工作台6的侧面，其伸缩臂顶端与支撑体3-2底面的铰接座3-5装配。
参看图7、图8，本发明的焊钳4上焊臂与下焊臂分别通过上焊臂销轴4-1、下焊臂销轴4-2与焊钳安装及位置调整机构5元件装配；所述焊钳安装及位置调整机构5包括横向调整单元5-1、纵向调整单元5-2和焊钳安装座5-3，所述横向调整单元5-1安装在工作台6上面，在横向调整单元5-1上面安装纵向调整单元5-2，在纵向调整单元5-2的上面固定焊钳安装座5-3；所述焊钳位置横向调整单元5-1通过横向电机及滚珠丝杠组件5-4驱动，所述纵向调整单元5-2通过纵向电机及滚珠丝杠组件5-5驱动。
本发明在工作台6和工件安装定位机构3之间设置工件角度调整气缸7，并将工件安装定位机构3的支撑体3-2与固定板3-1通过销轴组件3-4铰接，使支撑体3-2可绕销轴轴线旋转，保证了工件1 “V”型断面侧壁上两排焊点位置与焊钳4的配合关系，当对工件上处于水平位置的第一排焊点2-1焊接完毕后，通过工件角度调整气缸7推动支撑体转动一定角度后，使第二排焊点2-2处于水平位置，即可进行第二排焊点2-2的焊接作业；本发明还对传统焊钳结构进行了改进，将传统X型焊钳只用一根销轴将上、下焊臂连接结构改进为上、下焊臂分别使用两个销轴连接，避免了焊钳由于焊臂孔位变形导致上、下焊臂动作不协调的缺陷，保证了焊接作业的顺利进行；本发明可通过焊钳安装及位置调整机构5控制焊钳工作位置，使焊接作业连续自动进行。
本发明的具体操作步骤为：
一、初始状态下，夹具本体3-3-3处于打开状态，操作人员将工件1放置在夹具本体3-3-3上，使工件1的第一排焊点焊接位置处于水平状态；
二、启动控制单元（本发明通过PLC系统控制），使夹具本体3-3-3将工件1夹紧固定；
三、由PLC系统控制横向电机及滚珠丝杠组件5-4、纵向电机及滚珠丝杠组件5-5工作，带动焊钳4运动至指定焊接位置；
四、 焊钳4运动至指定位置后，PLC系统控制焊钳4开始点焊作业，焊接结束后，再由 PLC系统控制横向电机及滚珠丝杠组件5-4、纵向电机及滚珠丝杠组件5-5工作，带动焊钳4运动至下一焊接位置；
五、重复以上动作，直至焊接完毕第一排焊点2-1的最后一个焊点后，PLC系统控制工件角度调整气缸7开始动作，使支撑体3-2旋转一定角度，带动工件1的第二排焊点处于水平状态；
六、由PLC系统控制横向电机及滚珠丝杠组件5-4、纵向电机及滚珠丝杠组件5-5工作，带动焊钳4完成回程焊接作业；
七、焊钳4回程焊接作业结束后，启动控制单元，使夹具本体3-3-3打开，操作人员将工件1取出，至此一个工作循环结束。

Claims (5)

1.一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，它包括工件安装定位机构（3）、焊钳（4）、焊钳安装及位置调整机构（5）和工作台（6），所述工件安装定位机构（3）安装在工作台（6）一侧，所述焊钳（4）与焊钳安装及位置调整机构（5）装配，所述焊钳安装及位置调整机构（5）安装在工作台（6）的另一侧，其特征是，在工作台（6）和工件安装定位机构（3）之间设置工件角度调整气缸（7）；
所述工件角度调整气缸（7）固定在工作台（6）的侧面，其伸缩臂顶端与支撑体（3-2）底面的铰接座（3-5）装配；
在支撑体（3-2）底面上固定安装一组夹具单元（3-3）；
所述夹具单元（3-3）包括夹具固定座（3-3-2）、夹紧气缸（3-3-1）和夹具本体（3-3-3），所述夹具固定座（3-3-2）安装在支撑体（3-2）上，所述夹紧气缸（3-3-1）固定在夹具固定座（3-3-2）上，其伸缩臂与夹具本体（3-3-3）铰接，所述夹具本体（3-3-3）与工件（1）匹配。
2.根据权利要求1所述的一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，其特征是，所述工件安装定位机构（3）包括固定板（3-1）、支撑体（3-2）和夹具单元（3-3），所述固定板（3-1）对称布置在工作台（6）的两端，在两个固定板（3-1）之间装配支撑体（3-2），所述支撑体（3-2）为“U”型框架结构，在其底面设有铰接座（3-5），其两侧壁通过销轴组件（3-4）与固定板（3-1）铰接。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，其特征是，所述焊钳安装及位置调整机构（5）包括横向调整单元（5-1）、纵向调整单元（5-2）和焊钳安装座（5-3），所述横向调整单元（5-1）安装在工作台（6）上面，在横向调整单元（5-1）上面安装纵向调整单元（5-2），在纵向调整单元（5-2）的上面固定焊钳安装座（5-3）。
4.根据权利要求3所述的一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，其特征是，所述焊钳（4）的上焊臂与下焊臂分别通过上焊臂销轴（4-1）、下焊臂销轴（4-2）与焊钳安装及位置调整机构（5）装配。
5.根据权利要求4所述的一种汽车侧边梁总成自动焊接装置，其特征是，所述焊钳位置横向调整单元（5-1）通过横向电机及滚珠丝杠组件（5-4）驱动，所述纵向调整单元（5-2）通过纵向电机及滚珠丝杠组件（5-5）驱动。
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