CN104551366A - 点焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的点焊装置包括上下移动单元、上焊枪、左右移动单元和下焊枪。具体地，上下移动单元包括滑块，该滑块设置在机器人臂的一侧以通过致动器的致动而竖直地移动。上焊枪安装在滑块上并且左右移动单元安装在上焊枪的一侧以通过致动器的致动水平地移动上焊枪。另外，下焊枪安装成与上焊枪的下侧相应。

Description

点焊装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0122245号的优先权和权益，其全部内容引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及点焊装置，且更具体地，涉及通过选择与焊接目标的焊点匹配的X型焊枪或C型焊枪来执行焊接操作从而广泛地应用于多种车辆模型并能够在最小量的时间内在有限的空间中实现快速焊接操作的点焊装置。

背景技术

通常，在车辆的制造工艺期间，通过例如焊接的方法使各种结构部件例如通过压力机模制的车身板等结合以完成完整的车身。在刷涂(painting)过程中对完成的车身进行刷涂并对每个部件的整个表面进行防锈。然后，执行设计工艺，例如装配传动系部件以及例如悬架、转向和制动系统的部件且随后装配门、行李箱盖、罩等。

另外，在车辆的车身装配过程中，频繁地使用通过点焊装置的点电阻焊作为结合两个车身板例如顶板、支柱、侧板、车身门的打开单元凸缘等的方法。

点电阻焊是通过从对电流的阻抗获得的热而使接触的金属表面接合的工艺。如此，通常经由安装在点焊用机器人的臂前端的点焊装置通过在电极施加的压力下将工件保持在一起来进行焊接。

点焊装置中使用的焊枪被分为三种类型：X型焊枪、C型焊枪以及根据焊接部的位置和与车身的干扰采用特殊的低臂的特殊型焊枪。

通过机器人的臂安装选择性地采用X型焊枪、C型焊枪和特殊型焊枪的一个点焊装置。结果，安装有采用X型焊枪的点焊装置的第一机器人、安装有采用C型焊枪的点焊装置的第二机器人、安装有采用特殊型焊枪的点焊装置的第三机器人被单独地安装以实现适当的点焊操作。

然而，在常规点焊操作中，由于对于每个机器人在机器人臂中安装一个点焊装置，因此每当机器人臂移动时仅焊接一个点，结果，需要大量的时间来执行预定数量的焊点操作，从而降低生产率和效率。

而且，根据焊点的位置和形状，应采用具有不同形状的下焊枪，结果，设施投资成本增加，且特别地，当使用安装有采用形状特殊的下焊枪的点焊装置的多个机器人时，设施和维护成本增加并且过度使用能量。另外，大规模生产线中的机器人的空间占有率也增加。

上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供点焊装置，其根据焊接目标的各个焊点在改变焊枪类型的同时执行焊接操作，从而广泛地用于多个车辆模型，使用最小量的时间在有限的空间内快速地执行焊接以改善车身工艺的生产率、柔性和效率，并通过应用一个装置减少机器人的数量以节约安装成本。

本发明的示例性实施方式提供点焊装置，包括：上下移动单元，包括设置在机器人臂的一侧以通过致动器的致动而竖直移动的滑块；上焊枪，安装在滑块上；左右移动单元，安装在上焊枪的一侧以通过致动器的致动而水平地移动上焊枪；以及下焊枪，安装成与上焊枪的下侧相应。上下移动单元可通过安装于机器人臂上的单独支架被安装。

而且，在本发明的一些示例性的实施方式中，上焊枪可包括在臂的前端的纵向上突出的第一焊嘴和在纵向的向下方向上突出的第二焊嘴。

下焊枪可包括竖直设置在臂的前端并与第二焊嘴相应的第三焊嘴以及相对于第三焊嘴水平地并在第一焊嘴的相反方向上突出的第四焊嘴。

上下移动单元可包括竖直地安装在支架上的主体、安装在主体的下端的驱动电动机、以及滑块，该滑块设置成在螺旋轴上竖直地移动并安装有上焊枪，该螺旋轴安装于主体内并通过驱动电动机的致动而转动。另外在一些实施方式中，左右移动单元可包括设置在上焊枪一侧的齿轮箱、与上焊枪平行地安装在齿轮箱一侧的致动器、以及设置成在螺旋轴上往复运动的移动块，该螺旋轴与致动器平行地安装在齿轮箱的另一侧并通过齿轮箱接收致动器的致动而转动，且与上焊枪连接。

驱动电动机可以实施为RPM和转动方向可控的步进电动机。

传导电流的电流传导单元可安装在上焊枪和下焊枪的任意一侧。该电流传导单元可从安装在下焊枪下侧的变压器经由母线和分线(shunt)向上焊枪传导电流。

更具体地，在本发明的一些示例性实施方式中，上焊枪的第一和第二焊嘴可以以大约90°彼此隔开。同样地，下焊枪的第三和第四焊嘴可以以大约90°彼此隔开。

在支架上转动上焊枪和下焊枪的转动单元可进一步安装在支架的一侧。可选地或另外地，转动单元可通过安装在支架的一侧的转动电动机形成。该转动电动机可以实施为RPM和转动方向可控的步进电机。

有利地，根据本发明的示例性的实施方式，根据焊接目标的各个焊点在改变上焊枪的类型的同时执行焊接操作，从而在最小量的时间期间在有限的空间内执行快速焊接操作。

另外，点焊装置可被广泛地应用于多个车辆模型而不顾车辆模型、以及焊点的位置和形状，并且通过本发明的示例性实施方式提供快速焊接操作，从而改善车身工艺的生产率、柔性和效率。另外，可通过应用一个装置减少安装在生产线上的机器人的数量从而节约设施投资成本。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的透视图。

图2是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的上下移动单元的透视图。

图3是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的左右移动单元的透视图。

图4是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的转动单元的操作的透视图。

图5～8是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的操作状态图。

标记的说明

1：点焊装置                   3：支架

5：上下移动单元               7：上焊枪

9：左右移动单元               11：下焊枪

13：主体                      14：壳体

17：滑块                      19：竖直框架

21：驱动电动机                23：第一焊嘴

25：第二焊嘴                  27：齿轮箱

29：致动器                    33：第三焊嘴

35：第四焊嘴                  37：电流传导单元

39：变压器                    41，43：框架

45：转动单元                  47：转动电动机

具体实施方式

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和／或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和／或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和／或其群组。如本文所使用的，术语“和／或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。

下面将参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式。然而，由于附图中示出的每个部件的尺寸和厚度是任意表示的，因此本发明不特定地限于附图中示出的尺寸和厚度，并且厚度被放大以清楚地表示各个部件和区域。

与说明不相关的部件被省略以便清楚地描述本发明的示例性实施方式，并且以下说明中的元件的名称被区分为第一、第二等，以便区分元件，因为元件的名称相同并且不特定地限于其次序。

然而，在描述本发明的示例性实施方式时，根据本发明示例性实施方式的点焊装置1通过在X型与C型之间改变焊枪的类型以相应于焊接目标的各个焊点来执行点焊操作。

结果，根据本发明示例性实施方式的点焊装置1可被广泛地用于多个车辆模型并使用最小量的时间在有限的空间内快速地执行焊接操作从而改善车身工艺的生产率、柔性和效率，并且通过应用一个装置来减少机器人的数量从而节约安装成本。

图1是根据本发明示例性实施方式的点焊装置的透视图。参考图1，根据本发明的示例性实施方式的点焊装置1包括支架3、上下移动单元5、上焊枪7、左右移动单元9和下焊枪11。支架3可包括叉形主体13并具有安装部(没有示出)，安装部安装在设置在其一侧的机器人臂上。

上下移动单元5可安装在支架3的主体13的一侧以通过竖直移动的滑块17竖直地移动上焊枪7。

图2是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的上下移动单元的透视图。参考图2，上下移动单元5包括竖直框架19、驱动电动机21和滑块17。竖直框架19竖直地安装在支架3的主体13内并具有安装在其中的螺旋轴(没有示出)。另外，驱动电动机21安装在竖直框架19的下端以转动螺旋轴。

在这种情况下，驱动电动机21可以实施为RPM和转动方向可控的步进电机。

滑块17可安装在螺旋轴上从而可竖直移动，结果，上焊枪7被安装在其上。因此，当滑块17根据驱动电动机21的操作而竖直地移动时，上焊枪7竖直地移动。因而优选如上所述通过滑块17将上焊枪7安装在上下移动单元5上。

另外，上焊枪7具有设置在臂的前端的第一焊嘴23和第二焊嘴25。第一焊嘴23设置成在臂的纵向上突出，且第二焊嘴25设置成朝向第一焊嘴23向下突出。在这种情况下，第一焊嘴23和第二焊嘴25可以以大约90°彼此隔开。上下移动单元9可以安装在上焊枪7的一侧以水平地移动上焊枪7。

图3是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的左右移动单元的透视图。参考图3，左右移动单元9包括齿轮箱27、致动器29和移动块(没有示出)。

可在设置上焊枪7的第一和第二焊嘴23和25的相反侧与上焊枪7垂直地设置齿轮箱27。在齿轮箱27的一侧与上焊枪平行地安装致动器29。

移动块可以通过壳体14安装在齿轮箱27的另一侧，并配置成通过齿轮箱27接收致动器29的操作以在壳体14内转动的螺旋轴(没有示出)上水平地往复运动。

此处，上焊枪7安装在移动块上并且上焊枪7在焊接操作期间通过致动器29的操作竖直地移动。更具体地，致动器29可实施为辊螺旋致动器，其将电动机的转动转矩转换为线性运动。

致动器通过齿轮箱27使与致动器29平行设置的螺旋轴(没有示出)转动，结果，移动块31的运动被转换为螺旋轴上的线性运动，从而使上焊枪7水平地往复运动。

辊螺旋致动器具有如下基本配置，其中，当与电动机的驱动轴连接的螺旋轴通过电动机驱动力转动时，接合到螺旋轴的螺纹中的螺母型移动块向前／向后移动。因此，由于可用作致动器的辊螺旋致动器的配置是跨行业广泛使用的已知配置，将省略其详细描述。

同时，下焊枪11安装在上焊枪7的下侧以彼此相应。另外，下焊枪11包括与上焊枪7的第一和第二焊嘴23和25相应的第三焊嘴33和第四焊嘴35，它们被设置在臂的前端。

第三焊嘴33竖直地设置于臂的前端以与上焊枪7的第二焊嘴25相应。第四焊嘴35设置成与第三焊嘴33平行地并在上焊枪7的第一焊嘴23的相反方向上突出。在这种情况下，第三焊嘴33和第四焊嘴35可设置成以90°彼此隔开。

同时，电流传导单元37可安装在上焊枪7和下焊枪11的任意一侧。该电流传导单元37可包括变压器39、母线和分线。变压器39可安装在下焊枪11的下侧，并且在这种情况下母线和分线安装在变压器39的一侧以使电流传导至上焊枪7和下焊枪11。此处，分线可与支架3的主体13、变压器39和上下移动单元5连接以使电流经其传导。

然而，应当注意到，安装在点焊装置1中的电流传导单元37具有本领域内广泛使用的已知功能，并且将省略更详细的说明。

此外，附图中的附图标记41和43表示将变压器39固定于支架3的框架。使上焊枪7和下焊枪11相对于支架3转动的转动单元45可安装在支架3的主体13的一侧。

图4是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的转动单元的操作的透视图。参考图4，转动单元45可以实施为转动电动机47，并且由于转动电动机47可通过支架3的主体13安装以被致动，因此除支架3以外的所有部件都可转动。

在这种情况下，在转动电动机47中，驱动轴可通过支架3的主体13被安装在支架3上并与彼此连接的部件直接连接，以使部件相对于支架3转动。部件可在接合转动电动机47的驱动轴的相反侧被铰接至支架3以便使部件转动。

下面将参考图5～8描述具有这种配置的点焊装置1的操作。图5～8是根据本发明的示例性实施方式的点焊装置的操作状态表。

首先，当执行焊接时，在图5的状态中，下焊枪11的第三焊嘴33支承焊接目标的焊点(没有示出)的下部。之后，当上焊枪7如图6所示通过上下移动单元5的致动而向下移动时，第二焊嘴25按压焊点的顶部以执行焊接操作(例如，应用X型焊枪)。

另外，当由于焊接目标的焊点的形状和位置的变化需要上焊枪7的第一焊嘴23时，上焊枪7如图7所示通过左右移动单元9的致动在箭头方向上退回。之后，上焊枪7通过上下移动单元5的致动而向下移动使得上焊枪7的第一焊嘴23如图8所示与下焊枪11的第四焊嘴35相应。

另外，下焊枪11的第四焊嘴35再次支承焊接目标的焊点的底部，并且上焊枪7在箭头方向上前进，结果，第一焊嘴23按压焊点的顶部，从而执行焊接操作(例如，C型焊枪)。

同时，当焊接目标的焊点的形状和位置改变时，转动单元37的转动电动机39被致动以如图4中所示转动除支架3之外的部件。结果，通过上述的一系列致动状态，执行焊接操作，同时容易地应对焊接目标的焊点的形状和位置的变化。

有利地，根据如上配置的本发明示例性实施方式的点焊装置1，经上焊枪7中设置的第一和第二焊嘴23和25与下焊枪11中设置的第三和第四焊嘴33和35以及转动单元，通过自动选择相应的焊嘴23、25、33和35以与焊接目标的各个焊点相应，来使用最小量的时间在有限的空间内快速地执行焊接操作。

另外，点焊装置可广泛地应用于多个车辆模型而不顾车辆模型、焊点的位置和形状，并且提供快速焊接操作，从而改善车身工艺的生产率、柔性和效率。另外，通过应用一个装置可减少安装在生产线上的机器人的数量从而节约设施投资成本。

尽管本发明结合目前被认为是实用的示例性实施方式进行了描述，但应当理解本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意在涵盖包括在随附权利要求的精神和范围内的各种变更和等同布置。

Claims (14)

1.一种点焊装置，包括：

上下移动单元，包括设置在机器人臂的一侧以通过致动器的致动而竖直移动的滑块；

上焊枪，安装在所述滑块上；

左右移动单元，安装在所述上焊枪的一侧以通过所述致动器的致动水平地移动所述上焊枪；以及

下焊枪，安装成与所述上焊枪的下侧相应。

2.如权利要求1所述的点焊装置，其中：

所述上下移动单元经由安装在所述机器人臂上的单独支架而安装。

3.如权利要求1所述的点焊装置，其中：

所述上焊枪包括在所述臂的前端的纵向上突出的第一焊嘴以及在所述纵向的向下方向上突出的第二焊嘴。

4.如权利要求3所述的点焊装置，其中：

所述下焊枪包括竖直地设置在所述臂的前端并与所述第二焊嘴相应的第三焊嘴以及相对于所述第三焊嘴水平地并在所述第一焊嘴的相反方向上突出的第四焊嘴。

5.如权利要求2所述的点焊装置，其中：

所述上下移动单元包括：

竖直地安装在所述支架上的主体；

安装在所述主体的下端的驱动电动机；以及

滑块，设置成在螺旋轴上竖直地移动，并安装有所述上焊枪，所述螺旋轴安装于所述主体内并通过所述驱动电动机的致动而转动。

6.如权利要求1所述的点焊装置，其中：

所述左右移动单元包括：

设置在所述上焊枪的一侧的齿轮箱；

与所述上焊枪平行地安装在所述齿轮箱的一侧的致动器；以及

移动块，设置成在螺旋轴上往复运动，并与所述上焊枪连接，所述螺旋轴与所述致动器平行地安装在所述齿轮箱的另一侧并通过经由所述齿轮箱接收所述致动器的致动而转动。

7.如权利要求5所述的点焊装置，其中：

所述驱动电动机是RPM和转动方向可控的步进电机。

8.如权利要求1所述的点焊装置，其中：

传导电流的电流传导单元安装在所述上焊枪或所述下焊枪的任意一侧。

9.如权利要求8所述的点焊装置，其中：

所述电流传导单元从安装在所述下焊枪的下侧的变压器经由母线和分线向所述上焊枪传导电流。

10.如权利要求3所述的点焊装置，其中：

所述上焊枪的第一焊嘴和第二焊嘴以大约90°彼此隔开。

11.如权利要求4所述的点焊装置，其中：

所述下焊枪的第三焊嘴和第四焊嘴以大约90°彼此隔开。

12.如权利要求1所述的点焊装置，其中：

使所述上焊枪和所述下焊枪相对于所述支架转动的转动单元安装在所述支架的一侧。

13.如权利要求12所述的点焊装置，其中：

所述转动单元是安装在所述支架的一侧的转动电动机。

14.如权利要求13所述的点焊装置，其中：

所述转动电动机是RPM和转动方向可控的步进电机。