CN105328341A - 门框焊接系统及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了门框焊接系统及其焊接方法，该体系包括焊接模块，用于对门框进行焊接；门框夹具模块，用于装夹门框；控制器，用于控制焊接模块对门框进行焊接以及控制门框夹具模块对门框实现自动装夹；以及人机交换模块，用于实现操作者与控制器之间的通讯交换。本发明的门框焊接系统的门框夹具模块能够可自动地将门框需焊接的边缘对准，保证了门框拼装精度，为后续焊接机器人对门框的焊接做好了充分地准备，使用本发明的门框焊接系统后，每件门框从装夹到焊接完成的时间在三分钟日内，每天可以焊接144件，效率为原来的5.76倍，而且产品的合格率为百分之一百。

Description

门框焊接系统及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接设备，具体涉及一种门框焊接系统及其焊接方法。

背景技术

目前，门框的焊接部位主要为：铰框和顶框的连接部位，锁框和顶框的连接部位以及门梁和锁框、顶框的连接部位。如图1和2所示，铰框和顶框的连接部位，锁框和顶框的连接部位均有45度斜接角，而且具有一定的刚性与弹性，人工较难对接，焊接时需要两人辅助对接需要焊接的边缘，接着再人工进行焊接。这样不但会导致焊接速度慢，精度不高，而且大大提高了用工成本和次品率。

而且，目前的焊接系统还存在焊机效率低以及焊接精度低等技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种焊接精度以及焊接效率都比较高的门框焊接系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

门框焊接系统，该系统包括：

焊接模块，用于对门框进行焊接；

门框夹具模块，用于装夹门框；

控制器，用于控制焊接模块对门框进行焊接以及控制门框夹具模块对门框实现自动装夹；以及

人机交换模块，用于实现操作者与控制器之间的通讯交换；

其中，门框夹具模块包括：

基座；可顺沿基座长度方向滑动的顶框滑台；

位于顶框滑台一侧的铰框滑台；

位于顶框滑台另一侧的锁框滑台；

设置于铰框滑台和锁框滑台之间的门梁滑台，顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台共同围成一个用于容置待装拼门框的空间；顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台上均安装有用于固定门框梁的夹具；

用于带动铰框滑台在基座的长度方向往复运动的第一驱动机构；

用于带动锁框滑台在基座的宽度度方向往复运动的第二驱动机构；

安装在基座上用于限定铰框滑台、锁框滑台上的门框梁端部位置的活动限位机构，分别为第一限位机构和第二限位机构。

所述焊接模块包括焊接机器人以及安装于焊接机器人上的焊缝检测器，焊缝检测器用于检测门框的尺寸以及焊接情况，并将其获得的相应信息传送至控制器，由控制器控制焊接机器人对门框实现自动焊接；

所述人机交换模块包括触摸屏，触摸屏与控制器信号连接。

所述第一驱动机构为铰框滑台气缸，所述第二驱动机构为锁框滑台气缸；在顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台的底部均安装有滑轨座，滑轨座配合地安装于滑轨上；在顶框滑台和门梁滑台之间安装有顶框滑台气缸，顶框滑台气缸的活塞杆上安装有压紧块。

所述限位机构呈“7”字状，限位机构的竖段铰接于限位安装座中，由活动气缸带动限位机构转动。

所述铰框滑台气缸安装于铰框滑台和锁框滑台之间，铰框滑台气缸的活塞杆与铰框滑台固定连接，带动铰框滑台在基座的长度方向往复运动。

所述锁框滑台气缸安装于锁框滑台的外侧，锁框滑台气缸的活塞杆与锁框滑台固定连接，带动锁框滑台在基座的宽度方向往复运动。

所述门框夹具由夹具气缸带动，门框夹具的装夹面与门框的形状相对应。

在顶框滑台和锁框滑台的外侧均设置有安全墙。

门框焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：

S1、将顶框、锁框、铰框以及门梁安装于对应的门框夹具中，并使得铰框的侧框边贴紧于第一活动挡机构上；

S2、第一活动气缸的活塞杆后缩，第一活动挡机构撤开；然后铰框滑台气缸的活塞杆后缩，拉动铰框滑台向靠近锁框方向移动，门梁和顶框跟随着铰框向靠近锁框方向移动，直到顶框靠近锁框那一端的侧框边到达第二活动挡机构上，铰框滑台气缸停止动作；

S3、顶框滑台气缸的活塞杆前伸，压紧块将顶框滑台锁紧；

S4、第二活动气缸的活塞杆后缩，第二活动挡机构撤开；

S5、锁框滑台气缸的活塞杆前伸，带动锁框滑台前移，锁框便插到顶框的卡口上，并接触到第二活动挡机构，锁框滑台气缸停止动作，完成门框的装拼。

S6、焊接机器人移动，焊缝检测器将获得的门框的尺寸信息传送至控制器中，控制器控制焊接机器人对门框进行焊接，完成初步焊接；

S7、初步焊接完成后，焊接机器人带动焊缝检测器对焊缝进行检测，如焊接不符合要求，则焊接机器人对焊缝进行补焊，直到符合要求为止。

本发明的有益效果在于：

本发明的门框焊接系统的门框夹具模块能够可自动地将门框需焊接的边缘对准，保证了门框拼装精度，为后续焊接机器人对门框的焊接做好了充分地准备，使用本发明的门框焊接系统后，每件门框从装夹到焊接完成的时间在三分钟日内，每天可以焊接焊接144件，效率为原来的5.76倍，而且产品的合格率为百分之一百。

附图说明

图1为顶框的结构示意图；

图2为锁框和铰框的结构示意图；

图3为本发明门框焊接系统的结构示意图；

图4为门框夹具模块的结构示意图；

图5为图4中缺乏基座的俯视图；

图6为图4中缺乏基座的仰视图；

图7为铰框撞到第一活动挡机构时的状态示意图；

图8为顶框未向锁框方向移动时的状态示意图；

图9为顶框靠近锁框那一端的侧框边到达第二活动挡机构上的状态示意图；

图10为第二活动挡机构撤回的状态示意图；

图11为锁框撞到第二活动挡机构时的状态示意图；

图12为锁框、铰框、顶框、中梁拼装完成后的结构示意图；

图中：1、顶框滑台；2、锁框滑台；3、铰框滑台；4、门梁滑台；5、滑轨座；6、滑轨；7、铰框滑台气缸；8、锁框滑台气缸；9、门框夹具；10、夹具气缸；11、第一限位机构；12、第二限位机构；13、第一活动气缸；14、第二活动气缸；15、限位安装座；16、顶框滑台气缸；17、压紧块；18、基座；19、顶框；20、锁框；21、铰框；22、焊接机器人；23、安全墙。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图3所示，本发明门框焊接系统包括焊接模块，用于对门框进行焊接；门框夹具模块，用于装夹门框；控制器，用于控制焊接模块对门框进行焊接以及控制门框夹具模块对门框实现自动装夹；以及人机交换模块，用于实现操作者与控制器之间的通讯交换；

如图4-6所示，门框夹具模块包括基座18，以及可顺沿基座18长度方向滑动的顶框滑台1，在顶框滑台1的两侧分别设置有锁框滑台2和铰框滑台3，在锁框滑台2和铰框滑台3之间设置有门梁滑台4，顶框滑台1、锁框滑台2、铰框滑台3以及门梁滑台4共同围成一个用于容置待装拼门框的空间；顶框滑台1、锁框滑台2、铰框滑台3以及门梁滑台4上均安装有用于固定门框梁的门框夹具9；

其中，铰框滑台3由第一驱动机构带动，在基座18的长度（X轴）方向往复运动；锁框滑台2由第二驱动机构带动，在基座18的宽度（Y轴）方向往复运动；在本实施例中，第一驱动机构和第二驱动机构分别为铰框滑台气缸7和锁框滑台气缸8；相应地，在顶框滑台1、锁框滑台2、铰框滑台3以及门梁滑台4的底部均安装有滑轨座5，滑轨座5配合地安装于滑轨6上，同时，为了节省空间，铰框滑台气缸7是安装于铰框滑台3和锁框滑台2之间，铰框滑台气缸7的活塞杆与铰框滑台3相固定连接，带动铰框滑台3在基座18的长度方向往复移动；锁框滑台气缸8则安装于锁框滑台2的外侧，锁框滑台气缸8的活塞杆与锁框滑台2相固定连接，带动锁框滑台2在基座18的宽度方向往复移动。当然上述的第一、第二驱动机构不仅仅是本实施例中例举的采用气缸传动的方式，也可以采用伺服电机、丝杆传动的方式等等，只要实现带动铰框滑台3和锁框滑2台完成相应的动作即可，在此就不再一一例举描述。

相应地，在顶框滑台1、锁框滑台2、铰框滑台3以及门梁滑台4上均安装有对应的门框夹具9，门框夹具9的装夹面与门框的形状相对应，由夹具气缸10带动门框夹具9对门框进行装夹；

其中，为了保证门框各部分在装夹时平齐对准，在顶框滑台1和锁框滑台2的直线延伸交接处以及顶框滑台1和铰框滑台3的直线延伸交接处，均安装有用于限定铰框滑台3、锁框滑台2上的门框梁端部位置的活动限位机构，分别为第一限位机构11和第二限位机构12。

其中，第一限位机构11和第二限位机构12分别由第一活动气缸13和第二活动气缸14带动。同时为了节约空间，降低材料成本，限位机构设计为“7”字状，动挡机构的竖段铰接于限位安装座15中。当然，上述的第一限位机构11、第二限位机构12也不仅仅是限于本实施例中所例举的方式，本领域的技术人员也可以采用其他的方式，比如采用一丝杆带动一限位块的方式，只要能实现限定锁框滑台2、铰框滑台3上的门框梁端部位置即可，在此就不再一一例举描述。

另外，由于铰框滑台气缸7带动铰框滑台3靠近顶框滑台1移动时，铰框和铰框滑台3会分别推动顶框滑台1以及门梁滑台4向锁框滑台2方向移动，当顶框和锁框匹配好位置时，为了防止顶框滑台1发生移动，影响顶框和锁框的匹配精度，因此，在顶框滑台1和门梁滑台4之间还安装有顶框滑台气缸16，顶框滑台气缸16的活塞杆上安装有压紧块17，顶框滑台气缸16的活塞杆前伸时，压紧块17将顶框滑台1锁紧，从而解决了顶框滑台1移动的问题。

再返回图3所示，该焊接模块包括焊接机器人22以及安装于焊接机器人22上的焊缝检测器（未图示），其中，该焊接机器人22为六轴机器人，对门框采用脉冲激光焊，从而提高了焊接质量，改善焊缝外观，免除了后续打磨工序，节约人工成本，减少对工人的焊接技术的要求；焊缝检测器用于检测门框的尺寸以及焊接情况，并将其获得的相应信息传送至控制器，由控制器控制焊接机器人22对门框实现自动焊接。

同时，为了方便操作人员操控本系统，人机交换模块主要包括触摸屏（未图示），触摸屏和控制器信号连接，操作人员可通过触摸屏来控制系统的启停，刷新系统的加工参数、得知焊缝检测器的检测状态等，以达到人机交换。

另外，为了避免焊接机器人22在对门框进行焊接时造成安全隐患，在铰框滑台3和锁框滑台2的外侧均设置有安全墙23。

上述门框焊接系统的焊接方法，具体包括如下步骤：

S1、将顶框19、锁框20、铰框21以及门梁安装于对应的门框夹具9中；并使得铰框21的顶端贴紧于第一限位机构11上（此时铰框21和第一限位机构11的状态示意图具体如图7所示）；从而使得铰框21和顶框19平齐；

S2、第一活动气缸13的活塞杆后缩，第一限位机构11撤开；然后铰框滑台气缸7的活塞杆后缩，拉动铰框滑台3向靠近锁框方向移动（此时铰框21、锁框20以及第二限位机构12的状态示意图具体如图8所示），门梁和顶框19跟随着铰框21向靠近锁框20方向移动，直到顶框19靠近锁框20方向的那一端的侧框边到达第二限位机构12上（此时顶框和第二限位机构12的状态示意图具体如图9所示），铰框滑台气缸7停止动作；

S3、顶框滑台气缸16的活塞杆前伸，压紧块17将顶框滑台1锁紧；

S4、第二活动气缸14的活塞杆后缩，第二限位机构12撤开（此时第二限位机构12的状态具体如图10所示）；

S5、锁框滑台气缸8的活塞杆前伸，带动锁框滑台2前移，锁框20便插到顶框19的卡口上，并接触到第二限位机构12（此时顶框19、锁框20以及第二限位机构12的状态具体如图11所示），锁框滑台气缸8停止动作，完成门框的装拼，具体如图12所示。

S6、焊接机器人22移动，焊缝检测器将获得的门框的尺寸信息传送至控制器中，控制器控制焊接机器人22对门框进行焊接，完成初步焊接；

S7、初步焊接完成后，焊接机器人22带动焊缝检测器对焊缝进行检测，如焊接不符合要求，则焊接机器人22对焊缝进行补焊，直到符合要求为止。

当然，上述各气缸的动作均是通过控制器控制完成的，相应地控制器以及控制程序，本领域的技术人员在了解上述的工作原理后，必然会选择相应地控制器以及编写相应的控制程序，在此不再一一详细描述。

使用本发明的门框焊接系统后，每件门框从装夹到焊接完成的时间在三分钟日内，每天可以焊接焊接144件，效率为原来的5.76倍，而且产品的合格率为百分之一百。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.门框焊接系统，其特征在于，该系统包括：

焊接模块，用于对门框进行焊接；

门框夹具模块，用于装夹门框；

控制器，用于控制焊接模块对门框进行焊接以及控制门框夹具模块对门框实现自动装夹；以及

人机交换模块，用于实现操作者与控制器之间的通讯交换；

其中，门框夹具模块包括：

基座；可顺沿基座长度方向滑动的顶框滑台；

位于顶框滑台一侧的铰框滑台；

位于顶框滑台另一侧的锁框滑台；

设置于铰框滑台和锁框滑台之间的门梁滑台，顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台共同围成一个用于容置待装拼门框的空间；顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台上均安装有用于固定门框梁的夹具；

用于带动铰框滑台在基座的长度方向往复运动的第一驱动机构；

用于带动锁框滑台在基座的宽度度方向往复运动的第二驱动机构；

安装在基座上用于限定铰框滑台、锁框滑台上的门框梁端部位置的活动限位机构，分别为第一限位机构和第二限位机构。

2.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，所述焊接模块包括焊接机器人以及安装于焊接机器人上的焊缝检测器，焊缝检测器用于检测门框的尺寸以及焊接情况，并将其获得的相应信息传送至控制器，由控制器控制焊接机器人对门框实现自动焊接。

3.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，所述人机交换模块包括触摸屏，触摸屏与控制器信号连接。

4.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，所述第一驱动机构为铰框滑台气缸，所述第二驱动机构为锁框滑台气缸；在顶框滑台、锁框滑台、铰框滑台以及门梁滑台的底部均安装有滑轨座，滑轨座配合地安装于滑轨上；在顶框滑台和门梁滑台之间安装有顶框滑台气缸，顶框滑台气缸的活塞杆上安装有压紧块。

5.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，所述限位机构呈“7”字状，限位机构的竖段铰接于限位安装座中，由活动气缸带动限位机构转动。

6.如权利要求4所述的门框焊接系统，其特征在于，所述铰框滑台气缸安装于铰框滑台和锁框滑台之间，铰框滑台气缸的活塞杆与铰框滑台固定连接，带动铰框滑台在基座的长度方向往复运动。

7.如权利要求4所述的门框焊接系统，其特征在于，所述锁框滑台气缸安装于锁框滑台的外侧，锁框滑台气缸的活塞杆与锁框滑台固定连接，带动锁框滑台在基座的宽度方向往复运动。

8.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，所述门框夹具由夹具气缸带动，门框夹具的装夹面与门框的形状相对应。

9.如权利要求1所述的门框焊接系统，其特征在于，在顶框滑台和锁框滑台的外侧均设置有安全墙。

10.门框焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括如下步骤：

S1、将顶框、锁框、铰框以及门梁安装于对应的门框夹具中，并使得铰框的侧框边贴紧于第一活动挡机构上；

S2、第一活动气缸的活塞杆后缩，第一活动挡机构撤开；然后铰框滑台气缸的活塞杆后缩，拉动铰框滑台向靠近锁框方向移动，门梁和顶框跟随着铰框向靠近锁框方向移动，直到顶框靠近锁框那一端的侧框边到达第二活动挡机构上，铰框滑台气缸停止动作；

S3、顶框滑台气缸的活塞杆前伸，压紧块将顶框滑台锁紧；

S4、第二活动气缸的活塞杆后缩，第二活动挡机构撤开；

S5、锁框滑台气缸的活塞杆前伸，带动锁框滑台前移，锁框便插到顶框的卡口上，并接触到第二活动挡机构，锁框滑台气缸停止动作，完成门框的装拼;

S6、焊接机器人移动，焊缝检测器将获得的门框的尺寸信息传送至控制器中，控制器控制焊接机器人对门框进行焊接，完成初步焊接；

S7、初步焊接完成后，焊接机器人带动焊缝检测器对焊缝进行检测，如焊接不符合要求，则焊接机器人对焊缝进行补焊，直到符合要求为止。