CN103862155A - 双点焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双点焊接设备，该双点焊接设备包括：固定焊机，位于固定框架中，机器人臂的安装单元整体地形成在所述固定框架上；引导板，安装在固定框架上；角度控制板，可移动地安装在引导板中；伺服致动器，安装在固定框架上以使角度控制板在引导板上移动；以及移动焊机，形成为使得移动焊机的斜度可通过角度控制板上的角度控制单元来控制，并且在移动框架中形成为使得当操作伺服致动器和角度控制单元时，来自固定焊机的移动以及移动焊机的斜度被控制成改变固定焊机的焊接点和移动焊机的焊接点之间的间距和斜度。

Description

双点焊接设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月17日提交的韩国专利申请号10-2012-0147785的优先权，出于所有目的通过引证将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及一种双点（twin spot）焊接设备。更特别地，本发明涉及这样一种双点焊接设备，该双点焊接设备用于改变焊接间距和焊接斜度以执行焊接，使得可应对弯曲和倾斜的形状并且在有限的空间中利用最少的时间迅速地执行焊接。

背景技术

通常，在车辆的生产过程中，对各种结构部件（诸如通过按压模制的车身面板）进行焊接以完成整体的车身，在涂漆过程中在完成的车身的部件表面上执行涂漆和抗锈蚀性工作，并且在装配过程中对传动系统部件和悬吊、转向及制动系统部件进行装配并且对门、行李箱盖和引擎罩进行装配。

此外，当在车身装配过程中对车身部件（诸如车顶、支柱、侧板、以及车身门的开口单元凸缘）进行焊接时，点电阻焊接广泛地用于焊接两个车身面板。

在点电阻焊接中，压力被施加到车身面板的表面，使得车身面板通过电阻而沉积。通常，点电阻焊接通过安装在点焊接机器人的臂的前端处的C型点焊枪来执行。

在上述点焊枪中，下部电极和上部电极形成在C型点焊枪的本体上。上部电极安装在枪身的上侧上，以连接至驱动缸以用于验证压力。

在其中枪身通过安装框架安装在机器人的臂的前端处的状态下，，点焊枪根据机器人的行为而定位在焊接位置中，以通过驱动缸的操作在被焊接的物件上执行点焊。

特别地，在点电阻焊接中，由于新型车辆的开发，为了通过机器人在点焊枪附接的新的焊接点上自动且反复地执行焊接，机器人操作员首先将机器人移动一次至实际材料的位置，以确定点焊枪的焊接位置和焊接角度，在机器人中设定焊接位置和焊接角度，并且对焊接位置和焊接角度进行编程。

另一方面，在车身组件的点焊过程中，由于必须在几十至上百的焊接点上连续地执行焊接，因而花费的时间长并且工作程序非常复杂，因而寻找用于改进产率、效率、以及焊接品质而同时减少焊接时间的各种方法。

然而，在常规的焊接系统中，由于可将一个焊接设备附接至机器人的臂中的一个机器人，使得在机器人臂移动时的每个时刻仅可执行一次焊接，因而在预定数量的焊接点上执行焊接花费时间长，使得产率和效率降低。

为了防止产率和效率降低，可安装多个机器人，使得这些机器人可同时沿着焊接点移动以执行焊接。然而，当使用昂贵的、具有复杂结构的、以及需要复杂控制过程的多个机器人时，增加了安装和维护成本，使用了过量的能源，并且增加了大规模生产线中机器人的空间占有比。

在本背景技术部分中公开的信息仅用于加强对本发明的总体背景技术的理解，并且不应当被视为承认或者以任何形式暗指该信息构成已为本领域技术人员所知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供一种用于改变焊接间距和焊接斜度以执行焊接的双点焊接设备，使得可应对弯曲和倾斜的形状并在有限的空间中利用最少的时间迅速地执行焊接并且提高车身工艺的产率、灵活性和效率。仅应用一个设备，从而可减少机器人的数量并减少安装成本和使用的能量。

本发明的各个方面提供一种双点焊接设备，该双点焊接设备包括：固定焊机，形成在固定框架中，安装在机器人臂中的安装单元整体地形成在固定框架上；引导板，安装在固定框架的一侧上；角度控制板，在固定框架的一侧上可移动地安装在引导板中；伺服致动器，安装在固定框架的另一侧上并连接至角度控制板以使角度控制板在引导板上移动；以及移动焊机，形成为使得移动焊机的斜度可通过角度控制板上的角度控制单元来控制并且在移动框架中形成为使得当伺服致动器和角度控制单元操作时，来自固定焊机的移动和移动焊机的斜度受到控制，使得固定焊机和移动焊机的焊接点之间的间距和斜度改变。

角度控制单元可包括：齿条，形成为使得下端从安装在角度控制板的前表面上的一端向下倒圆；以及驱动电机，其中与齿条啮合的小齿轮安装在旋转轴中并且驱动电机安装在移动框架上，以用于通过与根据旋转而移动的齿条啮合的小齿轮来改变角度控制板上的移动框架的斜度。

角度控制单元可以进一步包括形成在移动框架与角度控制板之间用以引导角度控制板的移动的第一引导单元。第一引导单元还可以包括：第一导轨，在齿条下方安装在角度控制板上；以及第一轨块，安装成沿着第一导轨滑动并且连接至移动框架。

第一导轨可形成为使得下端从安装在角度控制板的前表面上的一端向下倒圆以对应于齿条。

角度控制板还可包括安装成在引导板上移动的同时引导角度控制板的移动的第二引导板。第二引导单元还可包括：第二导轨，在引导板的前部上安装在引导板的上部和下部中；以及第二轨块，安装成沿着第二导轨滑动并且连接至角度控制板的后部。

可分别在固定框架和移动框架中安装有变换器。安装在移动框架中的变换器可连接至第二引导单元的第二轨块并且可与角度控制板一起可移动地安装在引导板上。

伺服致动器可由将驱动电机的扭矩转换成线性运动的滚子螺杆致动器构成。在伺服致动器中，固定至固定框架的一侧并且形成为从螺杆轴往复运动的移动块可连接至角度控制板的一侧。

在移动焊机中，安装在移动框架中的按压致动器可连接至设置在移动焊机中的上部焊枪，并且形成为从螺杆轴往复运动的焊枪移动块可连接至上部焊枪。

在固定焊机中，上部焊枪可通过操作杆和其中操作杆向下安装的驱动缸而连接至固定框架。

本发明的方法和设备具有其他的特征和优点，这些特征和优点通过结合于本文中的附图以及共同用于解释本发明的特定原理的后文的具体实施方式将是显而易见的，或者将在所述附图和具体实施方式中阐述。

附图说明

图1是根据本发明的示例性双点焊接设备的立体图。

图2是根据本发明的示例性双点焊接设备的顶视平面图。

图3是图1的双点焊接设备的一部分的放大立体细节图。

图4是根据本发明的双点焊接设备中的包括角度控制板和伺服致动器的示例性主要部件的放大图。

图5、图6和图7是分阶段地示出了根据本发明的示例性双点设备的操作状态的示图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方式，本发明的实例在附图中示出并且在下文中描述。虽然将结合示例性实施方式对本发明进行说明，但是应理解的是，本说明书并不旨在将本发明限于那些示例性实施方式。相反地，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖可包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

图1是根据本发明各个实施方式的双点焊接设备的立体图。图2是根据本发明各个实施方式的双点焊接设备的顶视平面图。图3是图1的一部分的放大立体细节图。图4是根据本发明各个实施方式的双点焊接设备中的包括角度控制板和伺服致动器的主要部件的放大图。图5是根据本发明各个实施方式的应用于双点焊接设备的枪对准单元的立体图。图6是示出了根据本发明各个实施方式的双点焊接设备中的枪对准单元的操作状态的示图。

参考附图，根据本发明各个实施方式的双点焊接设备100改变焊接间距和焊接斜度，以执行焊接从而可以应对待焊接面板P的弯曲和倾斜的形状（参见图5至图7）。双点焊接设备在有限的空间中使用最少的时间迅速地执行焊接，从而可提高车身工艺的产率、灵活性、以及效率。仅应用一个设备，使得可减少机器人的数量并减少安装成本和使用的能量。

为此，如图1至图3所示，根据本发明各个实施方式的双点焊接设备100包括固定焊机（welder）110、引导板120、角度控制板130、伺服致动器140、以及移动焊机150。

首先，固定焊机110形成在固定框架113中，安装在机器人的臂中的安装单元111整体形成在固定框架的顶部上。应理解的是，这些整体部件可单体地形成。

引导板120以垂直于固定框架113的方式安装在固定框架113的一侧上。

在各个实施方式中，角度控制板130在固定框架113的一侧上可移动地安装在引导板120中。

伺服致动器140安装在固定框架113的另一侧中，并且连接至角度控制板130以使角度控制板130在引导板120上移动。

这里，伺服致动器140可由用于将驱动电机的扭矩转换成线性运动的滚子螺杆致动器（roller screw actuator）构成。

在伺服致动器140中，移动块143可连接至角度控制板130的一侧，该移动块具有固定至固定框架113的一侧并形成为从螺杆轴141往复运动的主体。

另一方面，滚子螺杆致动器具有这样的结构，在该结构中，直接连接至驱动电机的驱动轴的螺杆轴141通过电机驱动扭矩而旋转，使得与螺杆轴141的螺纹啮合的螺母型移动块143前后移动。由于可用作伺服致动器140的滚子螺杆致动器的结构是工业上广泛使用的众所周知的结构，因而将省去其详细说明。

也即，当操作伺服致动器140时，移动块143朝向或远离螺杆轴141移动，以使角度控制板130在引导板120上移动。

移动焊机150形成为使得移动焊机150的斜度可通过角度控制板130上的角度控制单元160来控制。

移动焊机150在移动框架151中形成为使得，在操作伺服致动器140和角度控制单元160时，来自固定焊机110的移动以及移动焊机150的斜度受到控制，从而改变固定焊机110与移动焊机150的焊接点之间的间距和斜度。

在各个实施方式中，如在图3和图4中所示，角度控制单元160包括齿条（rack bar）161和驱动电机163。

首先，齿条161形成为使得下端从安装在角度控制板130的前表面上的一端向下被倒圆（round）。

驱动电机163安装在移动框架151上，同时与齿条161啮合的小齿轮165安装在旋转轴中。

驱动电机163通过小齿轮165来改变角度控制板130上的移动框架151的斜度，所述小齿轮与齿条161啮合以根据旋转轴的旋转而沿着齿条161移动。

这里，角度控制单元160还包括形成在移动框架151与角度控制板130之间的第一引导单元170，以引导角度控制板130的移动。

第一引导单元170还包括安装在角度控制板130上位于齿条161之下的第一导轨171以及安装成沿着第一导轨171滑动并连接至移动框架151的第一轨块173。

上述第一引导单元170包括形成在齿条161之下并形成为与齿条161类似倒圆的第一导轨171对。

因此，当小齿轮165通过角度控制单元160的驱动电机163的操作而沿着齿条161移动时，第一轨块173沿着第一导轨171稳定地滑动，使得移动框架151的斜度改变。

另一方面，在各个实施方式中，角度控制板130还包括第二引导单元180，该第二引导单元安装成当角度控制板130在引导板120上移动时引导角度控制板130的移动。

第二引导单元180还包括安装在引导板120的上部和下部中位于引导板120的前部上的第二导轨181以及安装成沿着第二导轨181滑动并连接至角度控制板130的后部的第二轨块183。

当角度控制板130通过伺服致动器140的操作而移动时，连接至角度控制板130的第二轨块183沿着第二导轨181稳定地滑动，使得第二引导单元180稳定地支撑并引导角度控制板130的滑动。

在各个实施方式中，用于将初级高电压/低电流转换成次级低电压/高电流的变换器190安装在固定框架113的固定焊机110和移动框架151的移动焊机150中。

在变换器190中，安装在移动框架151中的变换器190通过第二引导单元180的第二轨块183连接至移动框架151位于引导板120后部中。

因此，形成在移动焊机150中的变换器190可与角度控制板130一起可移动地安装在引导板120上。

在各个实施方式中，在移动焊机150中，安装在移动框架151中的按压致动器153连接至移动焊机的上部焊枪152，并且形成为在螺杆轴155中往复运动的焊枪移动块157可连接至上部焊枪152。

这里，用于将驱动电机的扭矩转换为线性运动的滚子螺杆致动器可用作压致动器153，用于以与如上所述的伺服致动器140类似的方式产生焊接压力。

当操作按压致动器153时，焊枪移动块157朝向或者远离螺杆轴155移动，以使移动焊机150的上部焊枪152朝向下部焊枪154移动。

因此，上部焊枪152和下部焊枪154在按压面板P的焊接点（其中待焊接的面板P介于其间）的同时使电流流过，以执行焊接。

在固定焊机110中，上部焊枪112可通过操作杆117和其中操作杆117向下安装的驱动缸115而连接至固定框架113。

在固定焊机110中，当驱动缸115的操作杆117向前移动时，固定焊机110的上部焊枪112朝向下部焊枪114移动并且在通过上部焊枪112和下部焊枪114按压面板P的焊接点的同时使电流流过，以与上述按压致动器155类似地执行焊接。

在下文中，将详细描述具有以上结构的根据本发明的各个实施方式的双点焊接设备的操作。

图5至图7是分阶段地示出了根据本发明示例性实施方式的双点焊接设备的操作状态的示图。

首先，当待焊接面板P是水平的时（如在图5中所示），在移动焊枪150根据焊接点之间的间距而设置在其中移动焊枪150靠近固定焊机110的初始位置中的状态下，双点焊接设备100执行焊接。

这里，当焊接点之间的间距增大时，移动焊机150通过伺服致动器140的操作从固定焊机110在一侧上沿着引导板120移动，以对应于焊接点之间的间距。

在这种状态下，在上部焊枪112和152通过按压致动器153和驱动缸115的操作而朝向下部焊枪114和154移动以按压面板P从而执行焊接的状态下，固定焊机110和移动焊机150从变换器190接收电流。

在各个实施方式中，当待焊接面板P被弯曲时（如在图6中所示），双点焊接设备100通过角度控制单元160的操作来改变位于角度控制板130上的移动焊机150的斜度，以对应于面板P的形状。

也即，当旋转的小齿轮165在通过驱动电机163的操作而与齿条161啮合的同时沿着角度控制板130上的齿条161移动时，移动框架151的上端朝向沿着齿条161的一侧倾斜，使得移动焊机150的斜度改变。

因此，移动焊机150维持其中上部焊枪152和下部焊枪154以基于固定焊机110的预定角度倾斜的状态，以对应于弯曲的面板P。

在这种状态下，在上部焊枪112和152通过按压致动器153和驱动缸115的操作而朝向下部焊枪114和154移动以按压弯曲的面板P的焊接点从而执行焊接的状态下，固定焊机110和移动焊机150从变换器190接收电流。

另一方面，当弯曲的面板P以如上所述的方式焊接时，在焊接点之间的间距增大的情况下（如在图7中所示），通过伺服致动器140的操作以预定角度倾斜的移动焊机150在引导板120上移动，使得移动焊机150从固定焊机110移动。

因此，移动焊机150在以预定角度倾斜的状态下基于固定焊机110而移动，以对应于面板P的形状，使得尽管焊接点之间的间距改变，但是可实时应对间距方面的改变。

也即，根据本发明的各个实施方式的双点焊接设备100可同时焊接两个点，并且可在实时应对面板P的焊接点之间的间距以及面板的弯曲或倾斜的形状时执行焊接，使得双点焊接设备100在有限的空间中利用最少的时间迅速地执行焊接。

因此，当应用根据本发明各个实施方式的上述双点焊接设备100时，独立地执行点焊的两个焊机110和150形成为使得可基于一个焊机来控制焊接间距和焊接斜度。因此，可应对焊接点的位置以及弯曲和倾斜的形状并在有限的空间中利用最少的时间迅速地执行焊接。

此外，与传统技术相比，可通过一个设备来执行至少两次焊接，从而可提高车身工艺的产率、灵活性和效率。仅应用一个设备，从而可减少机器人的数量并且减少安装成本和使用的能量。

此外，可实时控制焊接间距和焊接斜度以对应于焊接点的位置和面板的形状，从而可连续且有效地执行焊接，而无需停止对设备进行驱动以根据焊接间距和斜度的控制来对设备进行设定。

为了便于说明并准确限定所附权利要求，术语“上部”或“下部”、“前部”或“后部”、“内部”或“外部”等用于参考附图中显示的特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

已出于说明和描述的目的给出了本发明的具体示例性实施方式的上述描述。它们并不旨在是穷尽的或者使本发明限于所公开的确切形式，并且显然地，在上述教导的指引下，多种修改和变型是可能的。选出并描述了示例性实施方式以用于说明本发明的特定原理和实际应用，从而使本领域的技术人员能够做出并且利用本发明的各个示例性实施方式及其各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种双点焊接设备，包括：

固定焊机，安装至固定框架，所述固定框架整体地形成有位于其顶部上的用于机器人臂的安装单元；

引导板，安装至所述固定框架的一侧；

角度控制板，在所述固定框架的所述一侧上能移动地安装至所述引导板；

伺服致动器，安装至所述固定框架的相对侧并且连接至所述角度控制板以使所述角度控制板在所述引导板上移动；以及

移动焊机，构造成使得所述移动焊机的斜度能通过所述角度控制板上的角度控制单元来控制，并且所述移动焊机安装至移动框架，使得当操作所述伺服致动器和所述角度控制单元时，来自所述固定焊机的移动以及所述移动焊机的斜度被控制成改变所述固定焊机的焊接点与所述移动焊机的焊接点之间的间距和斜度。

2.根据权利要求1所述的双点焊接设备，其中，所述角度控制单元包括：

齿条，形成为使得下端从安装在所述角度控制板的前表面上的一端向下被倒圆；以及

驱动电机，其中与所述齿条啮合的小齿轮安装在旋转轴中，并且所述驱动电机安装在所述移动框架上，以用于通过根据旋转而移动的与所述齿条啮合的所述小齿轮来改变所述移动框架在所述角度控制板上的斜度。

3.根据权利要求2所述的双点焊接设备，其中，所述角度控制单元进一步包括第一引导单元，所述第一引导单元形成在所述移动框架与所述角度控制板之间以引导所述角度控制板的移动，并且其中所述第一引导单元进一步包括：

第一导轨，在所述齿条下方安装在所述角度控制板上；以及

第一轨块，安装成沿着所述第一导轨滑动并且连接至所述移动框架。

4.根据权利要求3所述的双点焊接设备，其中，所述第一导轨形成为使得下端从安装在所述角度控制板的前表面上的一端向下被倒圆以对应于所述齿条。

5.根据权利要求1所述的双点焊接设备，其中，所述角度控制板进一步包括第二引导单元，所述第二引导单元安装成在所述引导板上移动的同时引导所述角度控制板的移动，并且其中所述第二引导单元进一步包括：

第二导轨，在所述引导板的前部上安装在所述引导板的上部和下部中；以及

第二轨块，安装成沿着所述第二导轨滑动并且连接至所述角度控制板的后部。

6.根据权利要求5所述的双点焊接设备，其中，在所述固定框架和所述移动框架中分别安装有变换器，并且其中安装在所述移动框架中的变换器连接至所述第二引导单元的所述第二轨块并且与所述角度控制板一起能移动地安装在所述引导板上。

7.根据权利要求1所述的双点焊接设备，其中，所述伺服致动器包括用于将所述驱动电机的扭矩转换成线性运动的滚子螺杆致动器，并且其中在所述伺服致动器中，固定至所述固定框架的所述一侧并且形成为从螺杆轴往复运动的移动块连接至所述角度控制板的一侧。

8.根据所述权利要求1的双点焊接设备，其中，所述移动焊机包括安装在所述移动框架中的按压致动器，所述按压致动器连接至设置在所述移动焊机中的上部焊枪，并且形成为从螺杆轴往复运动的焊枪移动块连接至所述上部焊枪。

9.根据权利要求1所述的双点焊接设备，其中，所述固定焊机包括上部焊枪，所述上部焊枪通过驱动缸和操作杆而连接至所述固定框架，所述操作杆向下安装在所述驱动缸中。

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