CN104128711A - 一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线 - Google Patents

Abstract

一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：包括用于手动托盘车车架主焊工序焊接的主焊工位，用于手动托盘车车架补焊工序焊接的补焊工位，用于手动托盘车车架上下料、变位翻转以及下料码垛操作的搬运装置，用于放置手动托盘车车架成品的码垛工位以及用于控制整个焊接装置自动化运行的控制柜阵列。本发明的手动托盘车车架自动化焊接装置实现了手动托盘车车架焊接、搬运及码垛的自动化，提高了生产效率，降低了人为因素的影响，有效提高了产品质量，极大简化了手动托盘车车架的焊接加工工艺。

Description

一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线

技术领域

本发明涉及一种自动化焊接装置，特别是涉及一种手动托盘车的车架的自动化焊接装置。

背景技术

手动托盘车是简便、有效的物流搬运设备，广泛应用于车间、仓库、车站、港口、机场等国民经济部门，是装卸和短距离运输的高效设备。随着经济、物流业的快速发展，手动托盘车已出现持续的供不应求的局面。我国已成为手动托盘车制造与消费大国，但目前其生产模式仍为劳动密集型，技术含量低，附加值低。随着劳动力成本上升、人民币升值等因素的出现，我国低成本的优势将逐渐丧失。因此如何加快手动托盘车的生产技术改造，实现手动托盘车自动化生产已迫在眉睫。

手动托盘车车架由十八个零部件构成，绝大部分零部件为异型钣金件，手动托盘车车架各零部件的焊接次序都有严格的要求。由于应用场合的不同，手动托盘车有多个规格，各种规格虽然高度基本一致，但长度和宽度各不相同。因此，目前手动托盘车车架的焊接加工主要是采用焊接机器人主焊以及人工补焊的方式组织生产。主焊工序采用人工定位与夹紧，然后由焊接机器人进行自动焊接。但对于一些空间位置有限、难以采用焊接机器人进行自动焊接的焊缝，需采用人工补焊的方式完成。这些补焊工序通常为最后的几道工序，这时手动托盘车车架已基本成形，工人需不断翻转重量为30kg～40kg左右的手动托盘车车架才能完成补焊工作，劳动强度非常巨大。焊接完之后，还需人工将手动托盘车车架搬运到成品料架，并进行码垛，非常费时费力。

可见，目前手动托盘车的焊接加工存在着以下的局限性：1）自动化程度不高，人为因素影响大，生产效率较低，产品质量不稳定。因为目前手动托盘车车架的定位与夹紧以及补焊加工都是由人工手动完成，自动化程度不高。而且，操作工人的技术水平、工作态度、心理状态等将直接或间接影响焊接加工的质量和生产效率。2）工作环境差，劳动强度大。目前，手动托盘车车架的焊接加工是采用CO₂气体保护焊。焊接过程中产生的废气、尘屑等有害气体严重危害工人的身体健康。而且手动托盘车车架的外形不规则，宽度超过0.5米，最长长度可超过1.2米，重量约为30～40kg左右，为获得较好的焊接位置进行焊接加工，每个操作人员每天需不断搬运、翻转成千上百个手动托盘车车架，劳动强度十分巨大。3）劳动力密集，招工和管理困难。目前手动托盘车车架的主焊工序需要1～2个操作工人，补焊工序需要3～4个操作工人才能完成加工。随着中国劳动力成本上升、人民币升值以及环境、资源瓶颈等因素恶化，中国低成本的优势将逐步消失，逐渐出现招工和管理困难，难以按时完成订单任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高生产效率、简化生产焊接工艺的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：包括用于手动托盘车车架主焊工序焊接的主焊工位，用于手动托盘车车架补焊工序焊接的补焊工位，用于手动托盘车车架上下料、变位翻转以及下料码垛操作的搬运装置，用于放置手动托盘车车架成品的码垛工位以及用于控制整个焊接装置自动化运行的控制柜阵列。

优选地，该装置俯视方向上整体呈正方形，主焊工位位于下方，补焊工位位于上方，主焊工位与补焊工位之间为搬运装置，码垛工位位于正方形的左上角，并且临近搬运装置、补焊工位和主焊工位设置，控制柜阵列位于正方形的右侧。

所述主焊工位包括两个料堆、两台主焊机器人、两个两台主焊机器人分别对应的主焊清枪器、主焊焊丝以及用于定位装夹手动托盘车车架的定位装夹装置。

为了便于操作，并且提高生产效率，所述两个料堆呈一直线设置，靠近并且与正方形的下侧边平行，该料堆的上方中间上下间隔设置两台主焊机器人，两台主焊机器人之间设置主焊清枪器，两台主焊机器人的左右两侧分别设置所述定位装夹装置，该两个定位装夹装置也呈一与两个料堆所呈直线平行的直线设置，两台主焊机器人即位于两个定位装夹装置所成的直线两侧，主焊焊丝分别位于两台主焊机器人的两侧。

为了阻挡焊接时的光线，所述主焊工位还包括主焊左遮光帘、主焊右遮光帘和补焊遮光帘，所述主焊左遮光帘和主焊右遮光帘分别位于两台主焊机器人与其同侧的定位装夹装置之间，所述补焊遮光帘位于所述主焊工位靠近补焊工位的一侧。

为了实现手动托盘车车架的自动上下料、变位翻转以及下料码垛操作，所述搬运装置包括一行走滑台、一搬运机械手和一用于夹装搬运手动托盘车车架以进行加工的搬运夹具，所述行走滑台位于主焊工和补焊工位之间，与正方形的下侧边平行设置，搬运机械手安装在行走滑台上可沿行走滑台的长度方向来回运动，搬运夹具安装在所述搬运机械手末端。

优选地，所述补焊工位包括一补焊焊丝、一台补焊机器人、一补焊清枪器和一补焊编程座，所述补焊机器人靠近搬运系统位于正方形的上侧，补焊焊丝，补焊清枪器和补焊编程座位于补焊机器人周围。

为了便于搬运装置的搬运和搁置，码垛工位包括两个成品料架，设置于正方形的左上角，分别与正方形的上侧边和左侧边平行。

为了实现自动化控制，所述控制柜阵列包括一补焊控制柜，一搬运控制柜，两个主焊控制柜，以及一PLC控制柜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的手动托盘车车架自动化焊接装置实现了手动托盘车车架焊接、搬运及码垛的自动化，提高了生产效率，降低了人为因素的影响，有效提高了产品质量，极大简化了手动托盘车车架的焊接加工工艺。

附图说明

图1为是手动托盘车车架自动化焊接生产线的总体布局图。

图2是手动托盘车车架自动化焊接生产线的主焊工位布局图。

图3是手动托盘车车架自动化焊接生产线的搬运装置布局图。

图4是手动托盘车车架自动化焊接生产线的补焊工位布局图。

图5是手动托盘车车架自动化焊接生产线的数控系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，整体布局呈大致正方形，在该装置的俯视方向，如图1所示，包括位于下方的主焊工位10，位于上方的补焊工位40，以及位于主焊工位10和补焊工位40之间的搬运装置20，一码垛工位30位于正方形的左上角，临近搬运装置20、补焊工位40和主焊工位10。在该正方形的右侧，为控制柜阵列50。并且该主焊工位10、补焊工位40、码垛工位30和搬运装置20之间的位置设置也不一定如上所述，上述只是一个较优选的实施方式，不但能够实现手动托盘车车架的自动化焊接，而且能够使各个工序之间衔接顺利、并且使焊接所耗费时间最短，提高生产效率。

其中主焊工位10用于手动托盘车车架主焊工序的焊接，该主焊工位10，如图2所示，包括位于下方两侧的两个料堆11，两个料堆11呈一直线设置，靠近并且与正方形的下侧边平行，位于上方中间的上下间隔设置的两台主焊机器人18，两台主焊机器人18之间分别设有两个主焊机器人18所对应的主焊清枪器13。两台主焊机器人18的左右两侧分别为一定位装夹装置12，该两个定位装夹装置12也呈一与两个料堆11所呈直线平行的直线设置，两台主焊机器人18即位于两个定位装夹装置12所成的直线两侧，两台主焊机器人18两侧各有一桶主焊焊丝15，优选地，如图1、2所示，该主焊焊丝15分别位于主焊机器人18的右侧。两台主焊机器人18分别与其同侧的定位装夹装置12之间还分别设有主焊左遮光帘14和主焊右遮光帘17，该两个遮光帘分别平行并且均与两台主焊机器人18和两个料堆11所呈直线垂直设置。在该主焊工位10的左上方，即该主焊工位10靠近补焊工位40的一侧设有一补焊遮光帘16，该补焊遮光帘16与两个料堆11所呈直线平行设置。该补焊遮光帘16遮挡位于补焊工位40、搬运装置20与主焊工位10之间。并且，本领域技术人员也可以了解到，上述料堆、定位装夹装置、主焊机器人、主焊焊丝、主焊清枪器以及遮光帘的设置也不一定要按照上述方式进行，也可以采用其他的实施方式，上述只是比较优选的一个实施方式。

搬运装置20用于手动托盘车车架上下料、变位翻转以及下料码垛操作，如图3所示，包括一行走滑台21，一个搬运机械手22和一副搬运夹具23；行走滑台21位于主焊工位10和补焊工位40之间，与正方形的下侧边即两个料堆11所呈直线平行设置。搬运机械手22安装在行走滑台21上可沿行走滑台21的长度方向来回运动；搬运夹具23安装在搬运机械手22末端，用于夹装搬运手动托盘车车架以进行加工。

码垛工位30用于放置手动托盘车车架成品32，如图1所示，包括两个成品料架31；两个成品料架31放置于正方形的左上角，分别与正方形的上侧边和左侧边平行；手动托盘车车架成品32放置在成品料架31上。

补焊工位40用于手动托盘车车架补焊工序的焊接，如图4所示，包括一桶补焊焊丝41，一台补焊机器人42，一个补焊清枪器43和一个补焊编程座44；补焊机器人42靠近搬运系统20位于正方形的上侧；补焊焊丝41，补焊清枪器43和补焊编程座44位于补焊机器人42周围，可如图4所示设置，也可以按其他位置设置。

其中，主焊清枪器13和补焊清枪器43分别是用来对主焊机器人18和补焊机器人42喷嘴内部粘附的飞溅进行清理；主焊焊丝15和补焊焊丝41提供焊接过程中所需要的焊接材料；由于补焊机器人42安装位置比较高，为方便对补焊机器人42的编程，设置了一个补焊编程座44。

控制柜阵列50用于控制整个焊接装置自动化运行，如图5所示，包括一个补焊控制柜51，一个搬运控制柜52，两个主焊控制柜53，一个PLC控制柜54；优选地，如图5所示，正方形的右下方到右上方依次放置着PLC控制柜54，主焊控制柜53，搬运控制柜52和补焊控制柜51；PLC控制柜54是整条焊接生产线的总控部分，主要用于控制定位装夹装置12，主焊左遮光帘14、主焊右遮光帘17和补焊遮光帘16。PLC控制柜54还负责与主焊控制柜53，搬运控制柜52和补焊控制柜51之间的通信。主焊控制柜53用于控制主焊机器人18实现主焊操作。补焊控制柜51用于控制补焊机器人42实现补焊操作。搬运控制柜52用于控制行走滑台21、搬运机械手22和搬运夹具23实现手动托盘车车架的上下料、变位翻转和码垛操作。

下表1为一个正常焊接周期里生产线上各装置的动作流程。其中，根据生产线上各装置的运行状态，将一个焊接周期划分成六个节拍。

表1：

第一节拍：主焊机器人18开始焊接左侧的定位装夹装置12上的工件；主焊左遮光帘14和补焊遮光帘16上升呈不遮光状态，主焊右遮光帘17下降，阻挡主焊工位10左侧的焊接辐射；搬运机械手22运动到右侧的定位装夹装置12上，将完成主焊操作的手动托盘车车架搬运到补焊工位40。

第二节拍：工人将焊接工件固定到右侧定位装夹装置12；补焊遮光帘16下降，阻挡补焊工位40的焊接辐射；搬运机械手22配合补焊机器人42的焊接操作，执行变位翻转。

第三节拍：主焊机器人18完成左侧定位装夹装置12上工件的焊接；右侧定位装夹装置12上的焊接工件装夹完毕；搬运机械手22将补焊工位40上的手动托盘车车架成品32码垛到成品料架31上。

第四节拍：主焊机器人18开始焊接右侧定位装夹装置12上的工件；主焊右遮光帘17上升呈不遮光状态，主焊左遮光帘14下降呈遮光状态，阻挡主焊工位10右侧的焊接辐射；搬运机械手22运动到左侧定位装夹装置12上，将完成主焊操作的手动托盘车车架搬运到补焊工位40。

第五节拍：工人将焊接工件固定到左侧定位装夹装置12；搬运机械手22配合补焊机器人42的焊接操作，执行变位翻转。

第六节拍：主焊机器人18完成右侧定位装夹装置12上工件的焊接；左侧定位装夹装置12上的焊接工件装夹完毕；搬运机械手22将补焊工位40上的手动托盘车车架成品32码垛到成品料架31上。

本发明的手动托盘车车架自动化焊接装置，从机电一体化思想出发，设计了自动化焊接生产线，实现了手动托盘车车架主焊、抓取、补焊和下料码垛的自动化操作，简化了生产工艺，优化了生产节拍，基本上实现停人不停机，极大地提高了生产效率。根据生产工艺要求，主焊工位10上，在对其中一台定位装夹装置12上的手动托盘车车架进行自动化焊接加工的同时，工人在另一台定位装夹装置12上放置焊接工件并进行装夹；补焊工位40上，补焊机器人42与搬运机械手22协调配合，完成手动托盘车车架的补焊加工；搬运机械手22负责手动托盘车车架在各工位间搬运及自动化码垛。

其次，设计了柔性化方法。针对手动托盘车车架的特点，由于应用场合不同，手动托盘车有多种规格，各种规格的长度和宽度各不相同。针对手动托盘车车架的特点，本发明中的定位装夹装置12和搬运夹具23都采用了柔性化设计，适用于多种规格手动托盘车车架的定位和装夹，从而实现了手动托盘车车架的柔性自动化焊接，提高了整套装置的利用率，降低了制造成本。

本发明还降低了工人的劳动强度，改善了劳动环境。在本条生产线上，操作工人只需将焊接工件固定到定位装夹装置上即可，跟以往的焊接生产过程相比，大大降低劳动强度，简化了劳动复杂度；本发明采用了三个遮光帘，减小了焊接辐射对人体的伤害，还采用了一套烟尘净化系统用以净化车间内的空气，降低焊接废气对人体的影响。

最后，设计了精密工装夹具，确保各焊缝有最佳的焊接空间位置。手动托盘车车架的零部件均为异型钣金件，各零部件塑性加工时不可避免的存在因回弹而引起的加工误差；同时前面的焊接工序必然存在因热变形而引起的加工误差。本发明所设计的工装夹具消除了因回弹、焊接变形等带来的定位困难，实现了手动托盘车车架完全定位和装夹。

Claims (9)

1.一种手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：包括用于手动托盘车车架主焊工序焊接的主焊工位（10），用于手动托盘车车架补焊工序焊接的补焊工位（40），用于手动托盘车车架上下料、变位翻转以及下料码垛操作的搬运装置（20），用于放置手动托盘车车架成品（32）的码垛工位（30）以及用于控制整个焊接装置自动化运行的控制柜阵列（50）。

2.如权利要求1所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：该装置俯视方向上整体呈正方形，所述主焊工位（10）位于下方，补焊工位（40）位于上方，主焊工位（10）与补焊工位（40）之间为搬运装置（20），码垛工位（30）位于正方形的左上角，并且临近搬运装置（20）、补焊工位（40）和主焊工位（10）设置，控制柜阵列（50）位于正方形的右侧。

3.如权利要求2所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述主焊工位（10）包括两个料堆（11）、两台主焊机器人（18）、两个两台主焊机器人（18）分别对应的主焊清枪器（13）、主焊焊丝（15）以及用于定位装夹手动托盘车车架的定位装夹装置（12）。

4.如权利要求3所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述两个料堆（11）呈一直线设置，靠近并且与正方形的下侧边平行，该料堆（11）的上方中间上下间隔设置两台主焊机器人（18），两台主焊机器人（18）之间设置主焊清枪器（13），两台主焊机器人（18）的左右两侧分别设置所述定位装夹装置（12），该两个定位装夹装置（12）也呈一与两个料堆(11)所呈直线平行的直线设置，两台主焊机器人（18）即位于两个定位装夹装置（12）所成的直线两侧，主焊焊丝（15）分别位于两台主焊机器人（18）的两侧。

5.如权利要求3或4所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述主焊工位（10）还包括主焊左遮光帘（14）、主焊右遮光帘（17）和补焊遮光帘(16)，所述主焊左遮光帘（14）和主焊右遮光帘（17）分别位于两台主焊机器人（18）与其同侧的定位装夹装置（12）之间，所述补焊遮光帘（16）位于所述主焊工位（10）靠近补焊工位（40）的一侧。

6.如权利要求2所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述搬运装置（20）包括一行走滑台（21）、一搬运机械手（22）和一用于夹装搬运手动托盘车车架以进行加工的搬运夹具（23），所述行走滑台（21）位于主焊工（10）和补焊工位（40）之间，与正方形的下侧边平行设置，搬运机械手（22）安装在行走滑台（21）上可沿行走滑台（21）的长度方向来回运动，搬运夹具(23)安装在所述搬运机械手（22）末端。

7.如权利要求2所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述补焊工位（40）包括一补焊焊丝（41）、一台补焊机器人（42）、一补焊清枪器（43）和一补焊编程座（44），所述补焊机器人（42）靠近搬运系统（20）位于正方形的上侧，补焊焊丝（41），补焊清枪器（43）和补焊编程座（44）位于补焊机器人（42）周围。

8.如权利要求2所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：码垛工位（30）包括两个成品料架（31），设置于正方形的左上角，分别与正方形的上侧边和左侧边平行。

9.如权利要求2所述的手动托盘车车架柔性自动化焊接生产线，其特征在于：所述控制柜阵列（50）包括一补焊控制柜（51），一搬运控制柜（52），两个主焊控制柜(53)，以及一PLC控制柜（54）。