CN104842113B - 一种自动焊接台架及上件与卸件方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动焊接台架及上件与卸件方法，其包括底座(10)、工件台(20)、支架(30)、旋转机构(40)、升降机构(50)、装件机构(60)、焊接机构(70)与卸件机构(80)；支架(30)下方固定于底座(10)，中部承载工件台(20)，顶部连接焊接机构(70)；工件台(20)上有装件机构(60)与卸件机构(80)；旋转机构(40)固定在底座(10)上并能旋转；升降机构(50)控制升降杆沿着装在旋转台上的套筒上下运动；焊接机构(70)固定在工件台(20)上方。本发明有效的保证焊接精度和焊接效率，降低改造成本，可实现上件简单，焊接自动，过程可控，自动卸件，速度可调的生产要求。

Description

一种自动焊接台架及上件与卸件方法

技术领域

本发明涉及生产辅助设备技术领域，尤其是涉及一种自动焊接台架及待焊接部件的上件与卸件方法。

背景技术

焊接部件是汽车零部件之一，汽车上越来越多部件通过焊接方式实现连结，焊接的质量成为影响汽车综合性能的关键因素之一，焊接的速度与效率的提高也成为汽车生产的效率提升的关键所在。

目前主要焊接辅助方式有两种：一种是在目前中小企业仍然广泛使用的纯手工配合简单固定机械以实现的焊接方式，该方式的特点是初期投入非常小，夹具设计简单，但是焊接质量不稳定，焊接过程无法标准化，焊接精度与焊接速度完全取决于工人的焊接技术娴熟程度，无法大规模生产，也无法有效提高焊接质量，提升焊接效率；另一种焊接辅助方式是通过机器人机械手来完成的，该方式的特点是自动化程度高，焊接过程可控可调，焊接质量稳定，过程易实现标准化，效率提升明显，但是前期要求投入较大，且后期维护成本高，对中小企业并不适用。

发明内容

本发明的目的是针对中小企业，使用机器人代替人工焊接成本过高，而使用人工手动方式来实现焊接、上件与卸件又面临着质量不稳定、效率低下等问题，提供一种自动焊接台架及应用其上件与卸件方法，其上件操作简单且自动卸件，焊接过程自动可控，因此能够提高焊接效率；其降低焊接质量对工人技术的依赖程度，保证焊接精度，提高焊接自动化与标准化的程度，又尽量降低中小企业的初期投入成本以及后期使用维护成本的增加。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种自动焊接台架，其包括：

底座、工件台、支架、旋转机构、升降机构、装件机构、焊接机构与卸件机构；

支架下方固定于底座，中部承载工件台，顶部连接焊接机构；焊接机构固定在工件台上方；

工件台上有装件机构与卸件机构；

旋转机构固定在底座上，包括旋转电机和旋转台；旋转电机驱动旋转台旋转；

升降机构包括升降杆和套筒；所述套筒固定于旋转台上；所述升降杆沿着套筒上下运动。

更进一步地，所述工作台包括：

限位块、工件安装板和下沉台；所述工件安装板上安装有装件机构；工件安装板设置有中心孔，限位块的中心设有通孔，该通孔用于安装定位销钉以固定待焊接零件的底座；限位块上设置有限位块缺口，下沉台上设置有下沉台凸起，限位块缺口与下沉台凸起为对应关系；当限位块缺口与下沉台凸起处于配合状态时，限位块的表面低于工件安装板表面，以便待焊接底座被推送至预定位置等待焊接；限位块缺口与下沉台凸起处于非配合状态时，限位块落在下沉台凸起上方，限位块表面与工件安装板表面齐平，以便卸件机构进行卸件工序。

更进一步地，所述工作台还包括：落料口；所述落料口位于工件安装板的一侧缺口位置。

更进一步地，所述升降机构还包括定位销钉；定位销钉位于升降杆顶部，用于固定待焊接零件的底座。

更进一步地，所述装件机构包括：装件夹、装件电机、定位块、丝杆；

丝杠与装件夹固定连接，装件电机驱动丝杠；定位块固定在工件安装板的边缘以限制装件夹的极限位置，且里面设置有与丝杠配合的螺孔；装件电机控制丝杠移动以带动装件夹运动到待上件工位。

更进一步地，所述焊接机构包括：上挡板、定位旋转块和焊枪；

定位旋转块安装在上挡板的底部，正对着待焊接工件；焊枪安装在支架上，以升降杆的轴线为中心以圆形阵列分布，焊枪焊丝出口正对工件焊接处。

更进一步地，所述卸件机构包括：卸件电机和卸件滑块；

卸件滑块在卸件电机驱动下推动焊接完成的工件移至落料口。

本发明还提供一种基于自动焊接台架的上件与卸件方法，其包括：

步骤S101，将待焊接工件传送至升降机构与装件机构中间的工作台上，通过装件机构夹住工件，待焊接底座在外，待焊接主体在内；

步骤S102，装件机构将工件往升降机构推送，待焊接底座先落入工作台上并被限定，待焊接工件主体随后被推送到待焊接底座上方，随后装件机构退回；

步骤S103，升降机构控制升降杆上升，待焊接工件主体通过其腔体内缘与上定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置；

步骤S104，焊接同时旋转机构正转，待焊接结束后，旋转机构停止转动，升降机构驱动升降杆下降到初始位置；

步骤S105，卸件机构推动焊接完成的工件移至落料口，然后返回至初始位置，旋转机构控制旋转台回旋至初始位置，限位块的限位块缺口与下沉台凸起再次啮合，落入工件台的下沉台，等待下一次上件。

更进一步地，所述步骤S103具体包括：

升降机构控制升降杆上升，上升之初，限位块的限位块缺口与下沉台凸起啮合；待焊接底座由升降杆上的定位销钉定位，待焊接工件主体通过其腔体内缘与上定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置。

更进一步地，所述步骤S104具体包括：

焊接结束后，升降机构驱动升降杆下降；限位块的限位块缺口与下沉台凸起脱离啮合；待升降杆下降到初始位置，工作台上的限位块停留在下沉台的下沉台凸起之上，其上表面与工件台的上表面齐平。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明通过焊接台架自动化设计,有效的保证焊接精度，提高焊接效率，降低改造成本。通过5大机构的单片机控制有序运行，可实现上件简单，焊接自动，过程可控，自动卸件，速度可调，自动化、标准化程度较高的生产要求。

附图说明

图1为本发明的自动焊接台架的结构示意图；

图2为本发明中的工件台的局部细节图；

图3为本发明中的焊接机构的细节图；

图4为本发明中的装件机构的细节图。

附图中：

底座10；工件台20；支架30；旋转机构40；升降机构50；装件机构60；焊接机构70；卸件机构80；限位块20-1；落料口20-2；工件安装板20-3；工件安装板20-3；下沉台20-4；限位块缺口20-5；下沉台凸起20-6；旋转电机40-1；旋转台40-2；升降杆50-1；套筒50-2；升降电机50-3；定位销钉50-4；装件夹60-1；装件电机60-2；定位块60-3；丝杆60-4；上挡板70-1；定位旋转块70-2；焊枪70-3；卸件滑块80-1；卸件电机80-2。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本申请人通过对技术工人动作分解分析，由机械构件运动代替人工操作，发明一种自动焊接台架，其采用电控与机械结合的设计思路，实现上件操作简单，焊接过程自动可控，并可自动卸件，速度可调节，生产自动化、标准化程度高，生产时间减少55％以上，实现比机器人焊接更低的成本，比人工焊接更高的精度与效率，而且投入成本与维护较低，适宜中小企业使用。本发明的一种自动焊接台架的结构如图1所示，包括：底座10、工件台20、支架30、旋转机构40、升降机构50、装件机构60、焊接机构70与卸件机构80。

底座10是整个焊接台架的基础与承载部分，起固定与承载作用；

工件台20是焊接台架主要工作部位，装件机构60与卸件机构80均安装在工件台20上，升降机构50也从工件台20下沉部分开始运动；该工件台20的结构示意图如图2所示，包括：限位块20-1、落料口20-2、工件安装板20-3和下沉台20-4。落料口20-2位于工件安装板20-3的一侧缺口位置；工件安装板20-3设置有中心孔；限位块20-1的中心设有通孔；以便安装定位销钉进而便于固定待焊接零件的底座，限位块20-1可沿定位销钉发生相对上下滑动，但不可发生相对转动。限位块20-1上设置有限位块缺口20-5，下沉台20-4上设置有下沉台凸起20-6，限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6为对应关系。限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6设计目的是方便待焊接零件的装载与卸载，当限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6处于配合状态时，限位块20-1的表面低于工件安装板20-3表面，便于待焊接底座被推送至预定位置。当零件焊接完毕，由于升降杆转动一定角度的缘故，升降机构50的升降杆下降回来，限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6将处于非配合状态，限位块20-1落在下沉台凸起20-6上方，此时限位块20-1表面与工件安装板20-3表面齐平，此时便于卸件机构80进行卸件工序。该部分尺寸与位置关系如下：限位块20-1直径等于焊接机构70的待焊接底座直径，下沉台20-4的内径略大于限位块20-1的直径，二者处于间隙配合状态；限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6为对应关系，均以升降杆轴线为中心以圆形阵列分布，阵列角度为120度。下沉台凸起20-6的凸起高度与限位块缺口20-5的缺口高度一致，凸起高度与限位块20-1厚度之和等于下沉台20-4的深度。

支架30是连接底座10与工件台20的关键部件，支架30下方固定于底座10，中部承载工件台20，顶部连接焊接机构70；

旋转机构40固定在底座10上，包括旋转电机40-1和旋转台40-2；旋转电机40-1驱动旋转台40-2以升降机构50的升降杆轴线为中心旋转。

升降机构50包括升降杆50-1、套筒50-2、升降电机50-3和定位销钉50-4。其中升降电机50-3和套筒50-2固定在旋转台40-2上，；升降电机50-3控制升降杆50-1沿着套筒50-2上下运动。定位销钉50-4位于升降杆50-1顶部，用于固定待焊接零件的底座，避免其在焊接过程中发生位移影响焊接效果，同时销钉通过穿过工件台机构的限位块20-1中心的孔，将限位块20-1固定在升降杆50-1上方。

装件机构60安装在工件台20上，具体安装在工件安装板20-3上。装件机构60包括装件夹60-1、装件电机60-2、定位块60-3、丝杆60-4；丝杠60-4与装件夹60-1固定连接，装件电机60-2驱动丝杠60-4；定位块60-3固定在工件安装板20-4的边缘以限制装件夹60-1的极限位置，且里面设置有与丝杠60-4配合的螺孔；装件电机60-2控制丝杠60-4移动以带动装件夹60-1运动到待上件工位。

焊接机构70通过支架30固定在工件台20上方，包括上挡板70-1、定位旋转块70-2和焊枪70-3；定位旋转块70-2安装在上挡板70-1的底部，正对着待焊接工件；三把焊枪70-3分别安装在三条支架30上，以升降杆50-1的轴线为中心以圆形阵列分布，阵列角度为120度，焊枪焊丝出口正对工件焊接处。

卸件机构80安装在工件台20上，包括卸件电机80-2和卸件滑块80-1；卸件滑块80-1在卸件电机80-2驱动下推动焊接完成的工件移至落料口20-2。

上述自动焊接台架通过底座10和工件台20构成的两大平台以及五大机构，共同运转完成焊接的上件、焊接与卸件等工序，其工作原理在于将人工焊接过程的动作(上件、焊接、卸件)分解归类处理，由电机驱动机械结构完成既定动作。实现过程概况为：首先通过电机驱动的装件夹将待焊接工件分别推送至工件台预定位置，再通过升降电机驱动升降机构将待焊接工件送至焊枪位置，然后启动三把焊枪同时焊接，同时旋转电机驱动旋转台开始旋转，焊接完成后工件随升降机构降至工件台，最后启动卸件机构将焊接完毕的工件推送至落料口，加工完成。具体工作原理包括如下步骤：

步骤S101，将待焊接工件传送至升降机构与装件机构中间的工件安装板20-3上，通过装件机构的装件夹夹住工件，待焊接底座在外，待焊接主体在内；

步骤S102，装件机构的装件电机驱动丝杆推动装件夹将工件往升降机构50推送，待焊接底座先落入工件安装板中心的下沉台内的限位块上，此时待焊接底座被限定在下沉台内，待焊接工件主体随后被推送到待焊接底座上方，随后装件夹收回。

步骤S103，升降机构50控制升降杆50-1上升，待焊接工件主体通过其腔体内缘与上定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置；

此步骤中，升降机构50控制升降杆50-1上升，上升之初，限位块20-1的限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6啮合；待焊接底座由升降杆50-1上的定位销钉50-4定位，待焊接工件主体通过其腔体内缘与上定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置。

步骤S104，焊接同时旋转机构40正转，待焊接结束后，旋转机构40停止转动，升降机构50驱动升降杆50-1下降到初始位置；

此步骤S104具体包括：

焊接同时旋转机构40正转，待焊接结束后，升降机构50驱动升降杆50-1下降；限位块20-1的限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6脱离啮合；待升降杆50-1下降到初始位置，工作台20上的限位块20-1停留在下沉台20-4的下沉台凸起20-6之上，其上表面与工件台20的上表面齐平。

步骤S105，卸件机构80推动焊接完成的工件移至落料口，然后返回至初始位置，旋转机构40控制旋转台40-2回旋至初始位置，等待下一次上件。

此步骤中，卸件滑块在卸件电机的驱动下推动焊接完成的工件移至落料口，然后返回至初始位置，旋转电机驱动旋转台40-2回旋至初始位置，此时限位块缺口20-5与下沉台凸起20-6再次啮合，落入工件台20的下沉台20-4，准备下一次上件。

下面以表一所示的人工焊接各环节耗费时间与自动焊接台架各工序时间表对比来说明本发明的效果(注：自动焊接台架上件工序时间与上一工作循环装夹后各工序同时完成，回转工序与下一工作循环的装夹工序同时完成，故均不另计时间。)：

表一

手动焊接环节

装夹

焊接

转件

焊接

转件

焊接

卸件

总计

手动焊接各环节时间

8s

1.8s

3s

1.8s

3s

1.8s

4.6s

24s

自动焊接工序

上件

装夹

上升

焊接

下降

卸件

回转

总计

自动焊接各工序时间

--

2s

2s

1.8s

2s

1s

--

8.8s

由表一可以看出，使用自动焊接台架可明显降低生产时间，因而通过本发明可以在仅增加有限的成本下实现保证焊接稳定，提高焊接效率的目标。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (9)

1.一种自动焊接台架，其特征在于，所述自动焊接台架包括：

底座(10)、工件台(20)、支架(30)、旋转机构(40)、升降机构(50)、装件机构(60)、焊接机构(70)与卸件机构(80)；

支架(30)下方固定于底座(10)，中部承载工件台(20)，顶部连接焊接机构(70)；焊接机构(70)固定在工件台(20)上方；

工件台(20)上有装件机构(60)与卸件机构(80)；所述工件台(20)包括用于固定待焊接工件的底座的限位块(20-1)；所述限位块(20-1)中心设有通孔；

旋转机构(40)固定在底座(10)上，包括旋转电机(40-1)和旋转台(40-2)；旋转电机(40-1)驱动旋转台(40-2)旋转；

升降机构(50)包括升降杆(50-1)、套筒(50-2)和定位销钉(50-4)；所述套筒(50-2)固定于旋转台(40-2)上；所述升降杆(50-1)沿着套筒(50-2)上下运动；所述定位销钉(50-4)位于升降杆(50-1)顶部，用于固定待焊接工件的底座；同时定位销钉(50-4)通过穿过工件台的限位块(20-1)中心的通孔，将限位块(20-1)固定在所述升降杆(50-1)上方。

2.根据权利要求1所述的自动焊接台架，其特征在于，所述工件台(20)还包括：

工件安装板(20-3)和下沉台(20-4)；所述工件安装板(20-3)上安装有装件机构(60)，工件安装板(20-3)设置有中心孔，限位块(20-1)的中心设有的通孔用于安装定位销钉以固定待焊接工件的底座；限位块(20-1)上设置有限位块缺口(20-5)，下沉台(20-4)上设置有下沉台凸起(20-6)，限位块缺口(20-5)与下沉台凸起(20-6)为对应关系；当限位块缺口(20-5)与下沉台凸起(20-6)处于配合状态时，限位块(20-1)的表面低于工件安装板(20-3)表面，以便待焊接工件的底座被推送至预定位置等待焊接；限位块缺口(20-5)与下沉台凸起(20-6)处于非配合状态时，限位块(20-1)落在下沉台凸起(20-6)上方，限位块(20-1)表面与工件安装板(20-3)表面齐平，以便卸件机构(80)进行卸件工序。

3.根据权利要求1或2所述的自动焊接台架，其特征在于，所述工件台(20)还包括：落料口(20-2)；所述落料口(20-2)位于工件安装板(20-3)的一侧缺口位置。

4.根据权利要求1或2所述的自动焊接台架，其特征在于，所述装件机构(60)包括：

装件夹(60-1)、装件电机(60-2)、定位块(60-3)和丝杆(60-4)；

丝杆(60-4)与装件夹(60-1)固定连接，装件电机(60-2)驱动丝杆(60-4)；定位块(60-3)固定在工件安装板(20-3)的边缘以限制装件夹(60-1)的极限位置，且里面设置有与丝杆(60-4)配合的螺孔；装件电机(60-2)控制丝杆(60-4)移动以带动装件夹(60-1)运动到待上件工位。

5.根据权利要求4所述的自动焊接台架，其特征在于，所述焊接机构(70)包括：

上挡板(70-1)、定位旋转块(70-2)和焊枪(70-3)；

定位旋转块(70-2)安装在上挡板(70-1)的底部，正对着待焊接工件；焊枪(70-3)安装在支架(30)上，以升降杆(50-1)的轴线为中心以圆形阵列分布，焊枪焊丝出口正对待焊接工件焊接处。

6.根据权利要求5所述的自动焊接台架，其特征在于，所述卸件机构(80)包括：

卸件电机(80-2)和卸件滑块(80-1)；

卸件滑块(80-1)在卸件电机(80-2)驱动下推动焊接完成的工件移至落料口(20-2)。

7.一种基于权利要求5或6的自动焊接台架的上件与卸件方法，其特征在于，所述上件与卸件方法包括：

步骤S101，将待焊接工件传送至升降机构(50)与装件机构(60)中间的工件台(20)上，通过装件机构(60)夹住工件，待焊接工件底座在外，待焊接工件主体在内；

步骤S102，装件机构(60)将工件往升降机构(50)推送，待焊接工件底座先落入工件台上并被限定，待焊接工件主体随后被推送到待焊接工件底座上方，随后装件机构(60)退回；

步骤S103，升降机构(50)控制升降杆(50-1)上升，待焊接工件主体通过其腔体内缘与定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置；

步骤S104，焊接同时旋转机构(40)正转；焊接结束后，旋转机构(40)停止转动，升降机构(50)驱动升降杆(50-1)下降到初始位置；

步骤S105，卸件机构(80)推动焊接完成的工件移至落料口，然后返回至初始位置，旋转机构(40)控制旋转台(40-2)回旋至初始位置，等待下一次上件。

8.根据权利要求7所述的上件与卸件方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：

升降机构(50)控制升降杆(50-1)上升，上升之初，限位块(20-1)的限位块缺口(20-5)与下沉台凸起(20-6)啮合；待焊接工件底座由升降杆(50-1)上的定位销钉(50-4)定位，待焊接工件主体通过其腔体内缘与定位旋转块发生摩擦以调整至精确位置。

9.根据权利要求7或8所述的上件与卸件方法，其特征在于，所述步骤S104具体包括：

焊接结束后，升降机构(50)驱动升降杆(50-1)下降；限位块(20-1)的限位块缺口(20-5)与下沉台凸起(20-6)脱离啮合；待升降杆(50-1)下降到初始位置，工件台(20)上的限位块(20-1)停留在下沉台(20-4)的下沉台凸起(20-6)之上，其上表面与工件台(20)的上表面齐平。