CN104511686B - 点焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种点焊装置，其包括：固定框架，其安装在机器人的手臂上；上部焊枪，其安装在固定框架的一侧、并且通过加压单元上下往复运动；旋转单元，其可旋转地安装在固定框架的下侧；以及多个下部焊枪，其通过旋转单元被安装成与上部焊枪相对应。

Description

点焊装置

技术领域

本发明涉及一种点焊装置，并且更特别地涉及一种点焊装置，其通过选择适合焊接目标(即，待焊接目标)的焊点的下部焊枪并执行焊接操作而可公用于多种类别，并且在有限空间内在最少时间内快速执行焊接操作。

背景技术

通常，在车辆制造中，车身是通过连接借助压制形成的诸如车身面板等之类的各种结构组件而完成的，在涂漆工序期间对已完成车身的各个组件的表面执行涂漆和防锈操作，组装传动系的组件以及悬吊、转向和刹车系统的组件等，并且随后执行组装门、行李箱盖、发动机罩等的装配工序。

在车辆的车身组装工序期间，通过点焊装置进行的点电阻焊接被通常用于在连接车身组件(诸如车顶、支柱、侧面板、车身门的开口部法兰等)的过程中连接两个车身面板。

这种点电阻焊接是一种通过施加焊接力到车身面板的表面而执行的一种焊接，其通常由安装在点焊机器人的手臂前端的点焊装置执行。

应用于点焊装置的焊枪被分类为X型焊枪、C型焊枪、以及根据焊接部件的位置和车身是否干扰而应用于特殊下臂的特殊型焊枪。

选择性地采用X型焊枪、C型焊枪和特殊型焊枪的单个点焊装置是通过机器人的手臂安装的。

因此，分别在线上安装包括采用X型焊枪的点焊装置的机器人、包括采用C型焊枪的点焊装置的机器人、以及包括采用特殊型焊枪的点焊装置的机器人，以执行点焊操作。

然而，在相关技术的点焊操作中，由于每个机器人的单个点焊装置安装在机械人手臂中，所以每次机器人的手臂移动时仅能执行单次点焊，需要大量时间来执行指定次数的焊点操作，从而降低生产率和效率。

此外，各自具有不同形状的下部焊枪应该根据焊点的位置和形状来应用，从而增加设施的投资成本，特别地，在具有采用特殊形状的下部焊枪的点焊装置的多个机器人处于使用中的情况下，设施和维护成本会增加，能量被过度使用，并且批量生产线中的机器人占据的空间会增加。

本背景技术部分中公开的信息只是为了增强对本发明的一般背景的理解，并且不应被看作是对该信息形成了本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种点焊装置，其具有以下优点：通过配置多个下部焊枪、并自动地选择适合焊接目标的各种焊点的相关下部焊枪来执行焊接操作而可公用于多种类别，通过在有限空间中在最少时间内快速执行焊接操作而提高车体工序的生产率、灵活性和效率，并且通过应用单个装置而减少机器人的数量来减小安装成本。

本发明的各个方面提供了一种点焊装置，其包括：安装在机器人的手臂中的固定框架；安装在固定框架的一侧并且通过加压单元上下往复运动的上部焊枪；可旋转地安装在固定框架的下侧的旋转单元；以及通过旋转单元安装成与上部焊枪相对应的多个下部焊枪。

加压单元可以包括：安装在固定框架前方的齿轮箱；安装在齿轮箱的下部的一侧的加压致动器；以及安装在齿轮箱的下部的另一侧并且设置成在螺杆轴上往复运动的移动块，所述螺杆轴在通过齿轮箱接收到加压致动器的操作时旋转。

齿轮箱可以水平地安装在固定框架的前方。

加压致动器可以安装成与齿轮箱垂直，并且驱动电机可以垂直地安装在相邻位置。

驱动电机可以配置为步进电机，其每分钟转数(RPM)和旋转方向可以受控制。

驱动电机可以配置为伺服电机，其速度可以被控制成使得其由自身调节。

旋转单元可以包括：安装在固定框架的下侧的减速器；安装在减速器的上部的旋转电机；以及安装在减速器下方的旋转板，其根据旋转电机的操作而旋转并且具有安装有下部焊枪。

旋转电机可以配置为步进电机，其每分钟转数(RPM)和旋转方向可以受控制。

旋转电机可以配置为伺服电机，其速度可以被控制成使得其由自身调节。

交叉辊环(cross roller ring)可以安装在减速器和旋转板之间。

安装在旋转板中的下部焊枪可以包括下臂分别具有不同形状的第一、第二和第三下部焊枪。

第一、第二和第三下部焊枪可以安装成在以旋转板的中心为基准的圆周方向上彼此间隔120°的角度。

旋转单元可以安装在固定框架中，使得其下部以预定角度倾斜，以便与上部焊枪分开。

电流施加单元可以安装在固定框架的另一侧以便施加电流至上部焊枪和下部焊枪。

电流施加单元可以包括：安装在变压器的一侧从而施加电流至上部焊枪的第一汇流条；以及安装在变压器的另一侧从而通过接地单元施加电流至焊枪的第二汇流条。

接地单元可以与旋转单元平行地安装。

接地单元可以包括：安装在上部焊枪的后侧的缸体；以及连接到缸体并且上下移动从而与下部焊枪接地的缸头。

缸体可以配置为通过气压操作活塞的气缸。

缸体可以配置为通过油压操作活塞的液压缸。

由于多个下部焊枪被可旋转地形成、并且根据焊接目标的各种焊点从中自动选择相应的下部焊枪来执行焊接操作，所以焊接操作可以在有限空间中在最少时间内执行。

此外，由于点焊装置公用于多种类别而与车辆类型以及焊点的位置和形状无关，并且快速执行焊接操作，所以车体工序的生产率、灵活性和效率可以得到提高，并且由于安装在生产流水线中的机器人的数量通过应用单个装置而得到减少，所以可以降低设施的投资成本。

本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点根据结合在本文中的附图以及一起用于解释本发明的某些原理的本发明的以下详细说明将是明了的或者将在附图以及以下详细说明中更详细地阐述。

附图说明

图1是根据本发明的示例性点焊装置的透视图。

图2是根据本发明的示例性点焊装置的底部透视图。

图3是根据本发明的示例性点焊装置的加压单元的透视图。

图4是根据本发明的示例性点焊装置的旋转单元的分解透视图。

图5是根据本发明的示例性点焊装置的电流施加单元的透视图。

图6是根据本发明的示例性点焊装置的接地单元的透视图。

图7至12是示出根据本发明的示例性点焊装置的操作状态的视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。

在附图中，为了说明的目的而任意地示出各组件的尺寸和厚度，因此本发明不限于附图的图示，并且厚度被夸大以便清晰地示出各种部件和区域。

为了阐明本发明，与说明无关的部分将被限制，在下面的描述中，诸如“第一”和“第二”等的术语仅被用来将一个组件与另一组件区分开，因为相关的组件有同样的命名，并且其顺序并不受限制。

参考图1和2，根据本发明的各种实施例的点焊装置1包括多个下部焊枪9a、9b和9c，并且通过根据焊接目标(即，待焊接目标)的各种焊点自动地选择下部焊枪9a、9b和9c、并利用上部焊枪5对其加压，来执行焊接操作。

因此，根据本发明的各种实施例的点焊装置1可以公用于多种类别，在有限的空间中在最少时间内快速执行焊接操作，提高生产率、灵活性和车体工序效率，并且通过应用单个装置减少机器人数量来减少安装成本。

图1是根据本发明各种实施例的点焊装置的透视图，并且图2是根据本发明各种实施例的点焊装置的底部透视图。

参考图1和2，根据本发明各种实施例的点焊装置1包括固定框架 3、上部焊枪5、旋转单元7和多个下部焊枪9a、9b、9c。

固定框架3包括叉型主体11、以及在主体11的上端形成并且在机器人的手臂上安装的安装部。

上部焊枪5安装在固定框架3的前侧，并且通过加压单元15上下移动。

加压单元15对焊接目标的焊点的上部加压，同时上下移动上部焊枪5。

图3是根据本发明各种实施例的点焊装置的加压单元的透视图。

参考图3，加压单元15包括齿轮箱17、加压致动器19和移动块。

齿轮箱17水平地安装在固定框架3的前上部。

加压致动器19垂直地安装在齿轮箱17下部的一侧，并且移动块设置在齿轮箱17下部的另一侧使得其可以在螺杆轴上往复运动，该螺杆轴在通过齿轮箱17接收到加压致动器19的操作时旋转。

在这种情况下，齿轮箱17在接收到驱动电机的旋转动力时旋转，该驱动电机被垂直地安装成与加压致动器19相邻，并且驱动电机可以配置为：步进电机，其每分钟转数(RPM)和旋转方向可以受控制；或者伺服电机，其速度可以被控制为使得其能够由其自身调节。

上部焊枪5安装在移动块中，并且移动块在焊接操作的情况下根据加压致动器19的操作与上部焊枪5一起上下移动。

同时，加压致动器19可以配置为滚柱丝杆致动器(roller screw actuator)，其将电动电机的扭矩转换为线性运动。

加压致动器19通过齿轮箱17旋转与其平行设置的螺杆轴，以便把移动块的运动转换为螺杆轴上的线性运动，从而使得上部焊枪5 上下往复运动。

滚柱丝杆致动器具有以下基本结构：当连接到电动电机的驱动轴的螺杆轴通过电机驱动力旋转时，与螺杆轴的螺纹部分螺纹连接的螺母型移动块前后移动。因此，由于可用作加压致动器19的滚柱丝杆致动器的结构是已知的并且已在工业上广泛使用，所以将省略其详细描述。

旋转单元7安装在固定框架3的下侧并且旋转。

图4是根据本发明各种实施例的点焊装置的旋转单元的分解透视图。

参考图4，旋转单元7包括减速器23、旋转电机25和旋转板27。

减速器23安装在固定框架3的主体11的下端部，并且旋转电机 25垂直地安装在减速器23的上部并安装在主体11内。

旋转板27安装在减速器23的下方、且根据旋转电机25的操作而旋转，并且多个下部焊枪9a、9b和9c安装在旋转板27下面。

这里，旋转电机25可以配置为：步进电机，其RPM和旋转方向可以受控制；或者伺服电机，其速度可以被控制为使得其能够由自身调节。

包括外环和内环的一般交叉辊环29可以安装在减速器23和旋转板27之间，这里，由于减速器23和交叉辊环29是本领域广泛使用的已知组件，所以将省略其详细描述。

旋转单元7可以安装在固定框架3中，使得减速器23、旋转伺服电机25、以及旋转板27的旋转中心轴以预定角度倾斜，以便在其下部与上部焊枪5分开。

在这种情况下，下部焊枪9a、9b和9c分别被配置为下臂31具有不同形状的第一下部焊枪9a、第二下部焊枪9b和第三焊枪9c，并且被安装成在以旋转板27的中心为基准的圆周方向上以120°的角度彼此间隔开。

下部焊枪9a、9b和9c可以由硬铝合金(一种硬且轻的铝合金) 制成。

在这种情况下，当旋转板27根据旋转单元7的旋转伺服电机25 的操作旋转时，下臂31具有不同形状的第一、第二和第三下部焊枪9a、 9b和9c与上部焊枪5相对应地进行操作，对于焊接目标的各种焊点执行焊接操作。

此时，由于安装有第一、第二和第三下部焊枪9a、9b和9c的旋转单元被安装成以预定角度倾斜，所以除了与上部焊枪5相对应的第一下部焊枪9a以外的第二和第三下部焊枪9b和9c没有被设置成与第一下部焊枪9a共面。

因此，当第一下部焊枪9a执行焊接操作时，由于第二和第三下部焊枪9b和9c被防止设置成与第一下部焊枪9a共面，所以可以限制第二和第三下部焊枪9b和9c的干扰。

在上面的描述中，出于基于附图进行描述的目的，第一下部焊枪 9a对应于上部焊枪5，但是本发明概念不限于此，并且第二或第三下部焊枪9b或9c也可以对应于上部焊枪5。

同时，电流施加单元33可以安装在固定框架3的主体11的一侧，从而施加电流至上部焊枪5以及下部焊枪9a、9b和9c。

图5是根据本发明各种实施例的点焊装置的电流施加单元的透视图。

参考图5，电流施加单元33包括变压器35、第一汇流条37和第二汇流条39。

变压器35安装在固定框架3的主体11的一侧，并且第一汇流条 37安装在变压器35的一侧从而施加电流至上部焊枪5。

第二汇流条39安装在变压器35的另一侧，从而通过接地单元41 施加电流至下部焊枪9a、9b和9c。

包括变压器35以及第一汇流条37和第二汇流条39、并且安装在点焊装置1中的电流施加单元33具有本领域中广泛使用的功能，因此将省略其详细描述。

图6是根据本发明各种实施例的点焊装置的接地单元的透视图。

参考图6，接地单元41包括缸体43和缸头45。

缸体43连接到第二汇流条39并且安装在固定框架3后侧的旋转板27的上侧。这里，缸体43可以配置为：气缸，其中活塞通过气压操作；或者液压缸，其中活塞通过油压操作。

缸头45连接到缸体43的杆、并且通过与下部焊枪9a、9b和9c 相对应地形成在旋转板27中的贯通凹口47(请参看图4)与下部焊枪9a、9b和9c接地，同时根据缸体43的操作而上下往复运动。

也就是，当旋转板27旋转时，接地单元41的缸头45根据缸体43 的操作向上移动，并且当执行焊接操作时，缸头45下降从而与下部焊枪9a、9b和9c接地，以便与电流施加单元33电连接。

也就是，下部焊枪9a、9b和9c通过以旋转板27为媒介而与旋转板27上的接地单元41电连接。

同时，接地单元41可以与旋转单元7平行地安装。

在下文中，将参考图7和8描述具有前述配置的点焊装置1的操作。

图7至12是示出根据本发明各种实施例的点焊装置的操作状态的视图。

首先，当处于原位置的第一下部焊枪9a执行焊接操作时，点焊装置1根据机器人的操作被移动到焊接目标的焊点。

此后，参考图7，接地单元41根据缸体43的操作而被接地到第三下部焊枪9c，并且在焊点的下部由第一下部焊枪9a支撑的状态下，加压单元15的加压致动器19被操作从而降低上部焊枪5，从而对焊点以及第一下部焊枪9a加压来执行焊接操作，如图8所示。

当焊接目标的焊点的形状和位置被改变、并且需要第二下部焊枪 9b时，接地单元41的缸头45根据缸体43的操作而被提升，从而释放接地状态。

此后，旋转单元7使旋转板27旋转，从而允许第二下部焊枪9b 与上部焊枪5相对应。

在该状态下，当第二下部焊枪9b处于原位置时，接地单元41的缸头45下降从而与第一下部焊枪9a接地，如图10所示，并且如上所述，上部焊枪5被操作从而对相应焊点执行焊接操作。

此外，当焊接目标的焊点的形状和位置被改变、并且需要第三下部焊枪9c时，通过上面参考图11和12描述的顺序处理对相应焊点执行焊接操作。

同时，在上面的描述中，第一、第二和第三下部焊枪9a、9b和9c 顺次执行操作，但是本发明概念不限于此，并且在紧邻着利用第一下部焊枪9a执行焊接操作之后，可以利用第三下部焊枪9c执行焊接操作。

以这种方式，根据本发明各种实施例的点焊装置1通过根据焊点的位置和形状利用第一、第二和第三下部焊枪9c、9b和9c中适当的一个下部焊枪来执行焊接操作，从而灵活地应对各种焊点的形状和位置。

此外，由于根据焊接目标的各种焊点自动选择下部焊枪9a、9b和 9c中相关的一个下部焊枪来执行焊接操作，所以焊接操作可以在有限空间内用最少的时间快速执行。

此外，由于点焊装置1公用于多种类别而与车辆类型以及焊点的位置和形状无关，并且快速地执行焊接操作，所以可以提高车身工序的生产率、灵活性和效率，并且由于通过应用单个装置而减少了生产流水线中安装的机器人的数量，所以可以降低设施的投资成本。

为了方便解释和所附权利要求中的精确限定，术语“上”或“下”、“前”或“后”、“内侧”或“外侧”等被用来参考附图中显示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。

出于例证和说明的目的，已经给出了本发明的具体示例性实施例的上述说明。它们并非意在是无遗漏的或者将本发明限制于所公开的精确形式，并且明显的是，根据上述教导，许多改型和变型都是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的某些原理和它们的实际应用，从而使本领域技术人员能够做出和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和改型。本发明的范围应该由所附权利要求和它们的等价形式限定。

Claims (18)

1.一种点焊装置，包括：

固定框架，其安装在机器人的手臂上；

上部焊枪，其安装在所述固定框架的一侧、并且通过加压单元上下往复运动；

旋转单元，其可旋转地安装在所述固定框架的下侧；以及

多个下部焊枪，其通过所述旋转单元被安装成与所述上部焊枪相对应，

其中所述旋转单元包括：

减速器，其安装在所述固定框架的下侧；

旋转电机，其安装在所述减速器的上部；以及

旋转板，其安装在所述减速器的下方，根据所述旋转电机的操作而旋转，并且安装有所述下部焊枪。

2.如权利要求1所述的点焊装置，其中所述加压单元包括：

齿轮箱，其安装在所述固定框架的前方；

加压致动器，其安装在所述齿轮箱的下部的一侧；以及

移动块，其安装在所述加压致动器的下部，并且在螺杆轴上往复运动，所述螺杆轴在通过所述齿轮箱接收到所述加压致动器的操作时旋转。

3.如权利要求2所述的点焊装置，其中所述齿轮箱水平地安装在所述固定框架的前方。

4.如权利要求2所述的点焊装置，其中所述加压致动器被安装成与所述齿轮箱垂直，并且驱动电机垂直地安装在相邻位置。

5.如权利要求4所述的点焊装置，其中所述驱动电机被配置为步进电机，所述步进电机的每分钟转数(RPM)和旋转方向受控制。

6.如权利要求4所述的点焊装置，其中所述驱动电机被配置为伺服电机，所述伺服电机的速度被自动地自我控制。

7.如权利要求1所述的点焊装置，其中所述旋转电机被配置为步进电机，所述步进电机的每分钟转数(RPM)和旋转方向受控制。

8.如权利要求1所述的点焊装置，其中所述旋转电机被配置为伺服电机，所述伺服电机的速度被自动地自我控制。

9.如权利要求1所述的点焊装置，其中交叉辊环安装在所述减速器和所述旋转板之间。

10.如权利要求1所述的点焊装置，其中安装在所述旋转板中的所述下部焊枪包括下臂分别具有不同形状的第一、第二和第三下部焊枪。

11.如权利要求10所述的点焊装置，其中所述第一、第二和第三下部焊枪在以旋转板的中心为基准的圆周方向上以120°的角度彼此间隔开。

12.如权利要求1所述的点焊装置，其中所述旋转单元安装在所述固定框架中，使得其下部以预定角度倾斜从而与所述上部焊枪分开。

13.如权利要求1所述的点焊装置，其中电流施加单元安装在所述固定框架的另一侧，以便施加电流至所述上部焊枪和所述下部焊枪。

14.如权利要求13所述的点焊装置，其中所述电流施加单元包括：

第一汇流条，其安装在变压器的一侧以便施加电流至所述上部焊枪；以及

第二汇流条，其安装在所述变压器的另一侧以便通过接地单元施加电流至所述下部焊枪。

15.如权利要求14所述的点焊装置，其中所述接地单元与所述旋转单元平行地安装。

16.如权利要求14所述的点焊装置，其中所述接地单元包括：

缸体，其安装在所述上部焊枪的后侧；以及

缸头，其连接到所述缸体、并且上下移动从而与所述下部焊枪接地。

17.如权利要求16所述的点焊装置，其中所述缸体被配置为通过气压操作活塞的气缸。

18.如权利要求16所述的点焊装置，其中所述缸体被配置为通过油压操作活塞的液压缸。