CN103934604A - 车辆中控台安装支架的自动焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种车辆中控台安装支架的自动焊接装置，包括工作台Ⅰ、工作台Ⅱ、管夹持装置、夹具和焊接机器人；所述的工作台Ⅰ和工作台Ⅱ平行相对设置，工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上分别设置有管夹持装置和夹具，工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上的管夹持装置和夹具相互对应呈镜像分布；所述的焊接机器人设置于工作台Ⅰ和工作台Ⅱ中间，能够360度旋转，其上设置的焊枪能够覆盖工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上的各个夹具对应零件的焊接点。本发明还提供一种车辆中控台安装支架的自动焊接方法。本发明自动焊接装置及方法具有焊接效率高、焊接质量稳定、生产成本低的特点。

Description

车辆中控台安装支架的自动焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及中控台安装支架焊接领域，具体涉及一种车辆中控台安装支架的自动焊接装置及方法。

背景技术

车辆中控台安装架属于典型的薄板金焊接件，由一根钢管作为基础，在钢管上焊接上8个不同的焊接件而成，焊接的工件多，焊点多，焊接的方位变化大，工序复杂。目前微型车中控台的焊接工序主要采用人工焊接的方式生产，这种生产方法主要存在如下缺陷：

① 焊点位置、大小随意性大，致使产品焊接质量不稳定，一致性差 。

② 夹具操作、焊接操作技能要求高，操作步骤多，只有熟练焊工才能上岗。

③工件夹紧后，焊点朝向凌乱，有些焊点施焊时，工件、夹具与焊枪之间易产生互相干涉，需增加装夹次数，改变装夹角度，实施多工步焊接来实现，影响焊接速度。

④生产效率低。手工完成一件工件焊接需要5个工步，5次装夹，耗时约10分钟/件。

正是因为现有技术的存在以上诸多的不足和缺陷，因此，为提高车辆中控台生产的效率与质量，降低生产成本，急需研制一种微型车中控台安装支架的自动焊接装置及焊接方法。

发明内容

本发明旨在提供一种车辆中控台安装支架的自动焊接装置及方法，该自动焊接装置及方法应用于以管为基础件的车辆中控台安装支架的焊接，该自动焊接装置及方法克服了人工焊接效率低、焊接质量波动大、生产成本高等缺陷，具有焊接效率高、焊接质量稳定、生产成本低的特点。

本发明提供的车辆中控台安装支架的自动焊接装置，包括工作台Ⅰ、工作台Ⅱ、管夹持装置、夹具和焊接机器人；所述的工作台Ⅰ和工作台Ⅱ平行相对设置，工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上分别设置有管夹持装置和夹具，工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上的管夹持装置和夹具相互对应呈镜像分布；所述的焊接机器人设置于工作台Ⅰ和工作台Ⅱ中间，能够在水平方向上360度旋转，其上设置的焊枪能够覆盖工作台Ⅰ和工作台Ⅱ上的各个夹具对应零件的焊接点。

所述的管夹持装置包括限位装置、夹紧装置，所述夹紧装置安装于限位装置之上，所述限位装置、夹紧装置用于夹持作为基础件的管材。

所述的夹具的数目和机构根据管上需要焊接的零件的数目和结构来设置。

所述焊接机器人包括机械臂、焊枪、转向机构和步进电机；

所述机械臂安装于转向机构上，经过转向机构能够在水平方向上360度转动，机械臂包括臂体、腕部和焊枪夹持装置；所述的臂体、腕部和焊枪由步进电机控制，所述臂体能够在水平和竖直上运动，腕部能够水平转动，焊枪夹持装置能够上下摆动；所述焊枪安装于焊枪夹持装置上。

本发明提供的车辆中控台安装支架的自动焊接装置的自动焊接方法，包括以下几个步骤：

A、根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，对焊接机器人完成示教编程；

B、将管置于工作台Ⅰ上，通过管夹持装置夹紧，然后将管上需要焊接的零件通过其对应的夹具进行定位与夹紧，控制零件的所有焊点与管紧密接触，并位于管的上表面；

C、启动焊接机器人，对工作台Ⅰ上夹装的管和各零件进行自动焊接，同时，将同样的管和零件夹装于工作台Ⅱ上，安装要求与工作台I的一致；

D、焊接机器人完成工作台Ⅰ上的焊接后，转向工作台Ⅱ，对工作台Ⅱ上的管和各零件进行自动焊接，同时卸下工作台Ⅰ上已焊接完成的车辆中控台安装支架；

E、重复步骤B、C和D的操作。

所述的步骤A中根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，其程序中的施焊顺序设置如下：

焊枪从管的一端向另一端移动，按照优先级依次焊接各零件上的焊点，到达管的另一端后，从另一端返回，依次焊接各零件上剩余的焊点，以此顺序反复，直至焊接完所有的焊点；

焊枪移动过程中的优先级如下：

若当前零件的焊点数量小于4，则对该零件的靠近焊接机器人的一侧的焊点进行焊接后移动至下一零件，焊枪从管的另一端返回后，焊接远离焊接机器人的一侧的焊点；若当前零件的焊点数量大于或等于4，则对零件的全部焊点进行焊接后移动至下一零件。

本发明自动焊接装置通过夹具对零件进行夹装，所有零件均夹装于管上侧，使得所有工件的焊缝朝向均向上，机器人控制焊枪一次施焊就能完成整个支架的焊接，不需要使用变位机，也不需要进行另外的拆装，保证了焊接效率，降低人工成本；并且由于夹具设置的稳定性，工件在夹具上定位后，机器人与焊接件位置相对是固定的，因此只需一次示教编程即可进行重复焊接，操作简便。

本实用新型技术方案中所应用的夹具优选采用名称为“汽车仪表板支架焊接夹具”，专利号为：201020135982.2的实用新型专利中记载的技术，也可以采用根据零件结构设计的普通专用夹具。

所述的焊枪优选采用名称为“一种气体保护自动焊机焊枪”，专利号为：200820104316.5的实用新型专利中记载的技术，也可以采用现有技术的其他焊枪。

本发明自动焊接方法根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，对焊接机器人完成示教编程；在工作台Ⅰ进行管和零件的夹装与夹紧，由焊接机器人进行焊接，并在工作台Ⅱ进行管和零件的夹装与夹紧；当工作台Ⅰ零件焊接完毕后焊枪自动复位，机器人带动焊枪转换到工作台Ⅱ，对工作台Ⅱ进行相同的施焊作业，与此同时在工作台Ⅰ进行管和零件的人工装卸作业；对工作台Ⅱ的焊接作业完成后，机器人再次转换到工作台Ⅰ进行施焊作业，同时对工作台Ⅱ的管和零件进行人工装卸，并由夹具进行定位与夹紧，如此循环往复，工作台Ⅰ与工作台Ⅱ交替进行焊接与装卸作业，使得双工作台的焊接效率发挥到极致，最大化的提升设备利用率。

本发明自动焊接方法采用“大循环+小循环”优先级的焊接顺序，“大循环”指的是焊枪从管的一端向另一端移动，按照优先级依次焊接各零件上的焊点，到达管的另一端后，从另一端返回，依次焊接各零件上剩余的焊点，以此顺序反复，直至焊接完所有的焊点；在此过程中，对于体积较小、焊点小于4的零件，先焊接它们一侧的焊点，焊枪移动至下一零件，其另一侧焊点留到焊枪移动到管的另一端返回时再进行焊接，即机械臂先在管一侧运动，完成该侧焊点焊接后再摆动至管另一侧，因此，“大循环”减少机械臂摆动的次数，节约焊接时间，提高焊接效率；“小循环”是指在“大循环”过程中遇到体积较大、焊点大于或等于4的零件时，则将其两侧焊点全部焊接完毕后再移向下一零件，“小循环”减小了较大零件在“大循环”焊接中的变形，保证焊接质量；因此，“大循环+小循环”特殊的焊接顺序在不影响焊接质量的前提下，提高了焊接效率，进一步降低生产成本。

在微型车中控台安装支架自动焊接的过程中，焊枪在焊点施焊作业用时2~4秒，则完成30个焊点的焊接共耗时约3分钟；对2X2形式的工作台，工件装夹时间为2分钟左右，装夹时间与焊接时间基本重合，以每班8小时，设备利用率85％计算，则每班产量约为272件；而手工焊接需分5个工步完成，焊接耗时约5分钟以上，5次装夹共耗时约5分钟，装夹时间与焊接时间不能重合，则一套安装支架的焊接总耗时约10分钟，单人每班产量仅为50余件左右，且效率随人员因素波动幅度大。综合其他因素，本发明自动焊接方法比手工焊接效率提高4倍左右。

综上，本发明自动焊接装置及方法克服了人工焊接效率低、焊接质量波动大、生产成本高等缺陷，利用专用夹具对工件进行装夹，通过机器人完成自动焊接，具有焊接效率高、焊接质量稳定、生产成本低的特点。

附图说明

图1为本发明自动焊接装置的布局示意图

图2为本发明自动焊接装置的管夹持装置示意图

图3为本发明自动焊接装置的夹具及零件装配主视图

图4为本发明自动焊接装置的夹具及零件装配俯视图

图5为本发明自动焊接装置的焊接机器人示意图

1为工作台Ⅰ，2为工作台Ⅱ，3为管夹持装置，4为夹具，5为焊接机器人，6为管，31为限位装置，32为夹紧装置，51为焊枪，52为转向机构，53臂体，54为腕部，55为焊枪夹持装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例车辆中控台安装支架的自动焊接装置，包括工作台Ⅰ1、工作台Ⅱ2、管夹持装置3、夹具4和焊接机器人5；所述的工作台Ⅰ1和工作台Ⅱ2平行相对设置，工作台Ⅰ1和工作台Ⅱ2上分别设置有管夹持装置3和夹具4，工作台Ⅰ1和工作台Ⅱ2上的管夹持装置3和夹具4相互对应呈镜像分布；所述的焊接机器人5设置于工作台Ⅰ1和工作台Ⅱ2中间，能够在水平方向上360度旋转，其上设置的焊枪能够覆盖工作台Ⅰ1和工作台Ⅱ2上的各个夹具对应零件的焊接点。

如图2所示，所述的管夹持装置3包括限位装置31、夹紧装置32，所述夹紧装置32安装于限位装置31之上。

如图3、图4所示，本实施例中所述的夹具4的数目根据管上需要焊接的零件的数目和结构来设置，所有零件均夹装于管6之上，所有焊缝均朝向上。

如图5所示，本实施例中所述焊接机器人5包括机械臂、焊枪51、转向机构52和步进电机；

所述机械臂安装于转向机构52上，经过转向机构52能够在水平方向上360度转动，机械臂包括臂体53、腕部54和焊枪夹持装置55；所述的臂体53、腕部54和焊枪51由步进电机控制，所述臂体53能够在水平和竖直上运动，腕部54能够水平转动，焊枪夹持装置55能够上下摆动；所述焊枪51安装于焊枪夹持装置55上。

本实施例的自动焊接方法包括以下步骤：

A、根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，对焊接机器人完成示教编程；

B、将管6置于工作台Ⅰ1上，通过管夹持装置3夹紧，然后将管6上需要焊接的零件通过其对应的夹具4进行定位与夹紧，控制零件的所有焊点与管7紧密接触，并位于管7的上表面；

C、启动焊接机器人，对工作台Ⅰ1上夹装的管6和各零件进行自动焊接，同时，将同样的管6和零件夹装于工作台Ⅱ2上，安装要求与工作台I1的一致；

D、焊接机器人完成工作台Ⅰ1上的焊接后，转向工作台Ⅱ2，对工作台Ⅱ2上的管6和各零件进行自动焊接，同时卸下工作台Ⅰ1上已焊接完成的车辆中控台安装支架；

E、重复步骤B、C和D的操作。

所述的步骤A中根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，其程序中的施焊顺序设置如下：

焊枪51从管6的一端向另一端移动，按照优先级依次焊接各零件上的焊点，到达管的另一端后，从另一端返回，依次焊接各零件上剩余的焊点，以此顺序反复，直至焊接完所有的焊点；

焊枪51移动过程中的优先级如下：

若当前零件的焊点数量小于4，则对该零件的靠近焊接机器人5的一侧的焊点进行焊接后移动至下一零件，焊枪51从管6的另一端返回后，焊接远离焊接机器人5的一侧的焊点；若当前零件的焊点数量大于或等于4，则对零件的全部焊点进行焊接后移动至下一零件。

Claims (6)

1.一种车辆中控台安装支架的自动焊接装置，其特征在于：包括工作台Ⅰ（1）、工作台Ⅱ（2）、管夹持装置（3）、夹具（4）和焊接机器人（5）；所述的工作台Ⅰ（1）和工作台Ⅱ（2）平行相对设置，工作台Ⅰ（1）和工作台Ⅱ（2）上分别设置有管夹持装置（3）和夹具（4），工作台Ⅰ（1）和工作台Ⅱ（2）上的管夹持装置（3）和夹具（4）相互对应呈镜像分布；所述的焊接机器人（5）设置于工作台Ⅰ（1）和工作台Ⅱ（2）中间，能够在水平方向上360度旋转，其上设置的焊枪（51）能够覆盖工作台Ⅰ（1）和工作台Ⅱ（2）上的各个夹具对应零件的焊接点。

2.如权利要求1所述的车辆中控台安装支架的自动焊接装置，其特征在于：所述的管夹持装置（3）包括限位装置（31）、夹紧装置（32），所述夹紧装置（32）安装于限位装置（31）之上。

3.如权利要求1所述的车辆中控台安装支架的自动焊接装置，其特征在于：所述的夹具（4）的数目和机构根据管（6）上需要焊接的零件的数目和结构来设置。

4.如权利要求1所述的车辆中控台安装支架的自动焊接装置，其特征在于： 

所述焊接机器人（5）包括机械臂、焊枪（51）、转向机构（52）和步进电机；

所述机械臂安装于转向机构（52）上，经过转向机构（52）能够在水平方向上360度转动，机械臂包括臂体（53）、腕部（54）和焊枪夹持装置（55）；所述的臂体（53）、腕部（54）和焊枪（51）由步进电机控制，所述臂体（53）能够在水平和竖直上运动，腕部（54）能够水平转动，焊枪夹持装置（55）能够上下摆动；所述焊枪（51）安装于焊枪夹持装置（55）上。

5.一种车辆中控台安装支架的自动焊接方法，应用如权利要求1所述的自动焊接装置，其特征在于包括以下几个步骤：

根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，对焊接机器人完成示教编程；

将管（6）置于工作台Ⅰ（1）上，通过管夹持装置（3）夹紧，然后将管（6）上需要焊接的零件通过其对应的夹具（4）进行定位与夹紧，控制零件的所有焊点与管（7）紧密接触，并位于管（7）的上表面；

启动焊接机器人，对工作台Ⅰ（1）上夹装的管（6）和各零件进行自动焊接，同时，将同样的管（6）和零件夹装于工作台Ⅱ（2）上，安装要求与工作台I（1）的一致；

焊接机器人完成工作台Ⅰ（1）上的焊接后，转向工作台Ⅱ（2），对工作台Ⅱ（2）上的管（6）和各零件进行自动焊接，同时卸下工作台Ⅰ（1）上已焊接完成的车辆中控台安装支架；

重复步骤B、C和D的操作。

6.如权利要求5所述的微型车中控台安装支架自动焊接方法，其特征在于：

所述的步骤A中根据车辆中控台安装支架的结构和焊点设计焊接程序，其程序中的施焊顺序设置如下：

焊枪（51）从管（6）的一端向另一端移动，按照优先级依次焊接各零件上的焊点，到达管的另一端后，从另一端返回，依次焊接各零件上剩余的焊点，以此顺序反复，直至焊接完所有的焊点；

焊枪（51）移动过程中的优先级如下：

若当前零件的焊点数量小于4，则对该零件的靠近焊接机器人（5）的一侧的焊点进行焊接后移动至下一零件，焊枪（51）从管（6）的另一端返回后，焊接远离焊接机器人（5）的一侧的焊点；若当前零件的焊点数量大于或等于4，则对零件的全部焊点进行焊接后移动至下一零件。