CN108788426A - 一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，包括底座、本体支架、电气控制系统、上电极机构、下电极机构以及螺母输送机构，所述底座上对称固定有两个本体支架，每个本体支架上分别安装有上电极机构和下电极机构，所述电气控制系统设于本体支架的背侧，所述电气控制系统控制上电极机构和下电极机构完成凸焊动作，所述螺母输送机构设于本体支架的一侧，且螺母输送机构的输出端伸至上电极机构与下电极机构之间，为螺母凸焊输送螺母。本发明的优点在于：结构简单，电气控制便捷，降低制造成本；实现基于工业机器人搬运的汽车板件螺母凸焊的自动化，代替传统的手工螺母凸焊生产，生产速度快，对被焊零件装配焊接精度高。

Description

一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置

技术领域

本发明涉及汽车板件焊接生产线的焊接工艺工装设备领域，特别是一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置。

背景技术

汽车车身零部件在制造的过程中，需要大量的采用凸焊工艺焊接螺母，其焊接生产批量大、生产速度快、对被焊零件装配焊接精度要求较高。

传统的螺母凸焊机的缺点：1)多数采用手工生产的模式，工人通过手工装件，对板件进行螺母凸焊，作业强度大，生产效率和产品质量较低；2)凸焊专机价格较高，提高生产成本；3)传统的凸焊专机自动化程度低，难以在自动化生产线上利用；4)单一电极，较难对同非平面板件上的不同类型的焊接位置进行自动化焊接。

随着技术的发展，自动化、智能化、柔性化的智能焊接生产线在汽车制造业越来越普及，传统的螺母凸焊机不能满足自动化的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，包括底座、本体支架、电气控制系统、上电极机构、下电极机构以及螺母输送机构，所述底座上对称固定有两个本体支架，每个本体支架上分别安装有上电极机构和下电极机构，所述电气控制系统设于本体支架的背侧，所述电气控制系统控制上电极机构和下电极机构完成凸焊动作，所述螺母输送机构设于本体支架的一侧，且螺母输送机构的输出端伸至上电极机构与下电极机构之间，为螺母凸焊输送螺母。

进一步地，所述本体支架包括下支座和上支座，所述下支座呈I型结构，所述上支座呈C型结构，所述下支座的下端固定在底座上，上端与上支座的下表面固定连接。

进一步地，所述上电极机构固定在上支座的上端，所述下电极机构固定安装在上支座的下端。

进一步地，所述上电极机构包括上电极气缸、上电极和上光电感应器，所述上电极气缸的缸体部分固定在上支座的上端，所述上电极气缸的伸缩部分竖直向下，所述上电极固定在上电极气缸的伸缩部分末端，所述上支座的上端还固定有用于检测上电极气缸是否到达需要的行程的上光电传感器。

进一步地，所述上支座的下端上表面上固定有垫块，所述垫块与上支座的下端上表面之间垫设有绝缘垫片，所述垫块的前侧壁上固定有固定块，固定块与垫块相贴的两个表面上分别开有半圆槽，所述下电极机构固定在两个半圆槽之间，所述固定块的上表面上固定有多个绝缘垫圈。

进一步地，所述下电极机构包括握杆、冷却环、下电极和用于定位汽车板件的定位机构，所述握杆固定在两个所述半圆槽之间，所述冷却环固定安装在握杆上，且冷却环的下表面紧贴垫块的上表面，所述下电极固定在握杆的顶端，所述下电极与上电极上下对齐。

进一步地，所述定位机构包括底板、顶板、下电极气缸、传动杆和定位销，所述顶板与底板之间通过四根连接柱固定成长方体框架结构，所述底板的下表面中心位置固定安装有下电极气缸，所述下电极气缸的伸缩端与传动杆的下端固定连接，所述传动杆沿握杆的轴线贯穿握杆，并在传动杆的顶端固定有定位销，所述定位机构的一侧还设有用于检测下电极气缸是否到达需要的行程的下光电传感器，所述下光电传感器固定安装在底板的侧壁上。

进一步地，所述定位机构还包括直线轴承、滑动杆、平移板和限位柱，所述直线轴承固定安装在底板的上表面上，所述滑动杆滑动配合安装在直线轴承内，所述滑动杆能够沿直线轴承的轴线滑动，所述滑动杆的上端固定有平移板，所述平移板的中部与传动杆固定连接，所述平移板上开有限位插孔，所述限位柱的上端固定在顶板的下表面上，限位柱的下端向下延伸，且限位柱的下端设有凸台结构，该凸台结构能够插入其正下方的限位插孔内。

进一步地，所述电气控制系统包括控制器、变压箱、调压阀和电磁阀，所述变压箱固定在底座上，所述变压箱的背侧固定有支架，所述变压箱分别与上电极气缸和下电极气缸通过气管连通，在每根气管的管路上分别安装有调压阀和电磁阀，所述调压阀能够调节对应气管内的气压，所述电磁阀能够调节对应气管内的气体流动方向，进而控制上电极气缸和下电极气缸的伸缩动作，所述控制器分别与上电极、下电极、调压阀、电磁阀电性连接。

进一步地，所述上支座的上端还固定有防护罩，所述防护罩罩设于上电极的外侧。

本发明具有以下优点：

1、结构简单，电气控制便捷，降低制造成本。

2、实现基于工业机器人搬运的汽车板件螺母凸焊的自动化，代替传统的手工螺母凸焊生产，生产速度快，对被焊零件装配焊接精度高。

3、采用上下电极，提高自动化焊接效率。

4、焊接时，通过上电极气缸对将上电极压在螺母上，使螺母表面与板件充分接触，提高焊接质量。

5、在自动焊接生产线上，由六轴机器人通过抓手抓取板件进行焊接，当焊接板件下方两排螺母时，机器人依次调整位置，每当机器人到达焊接位置时，机器人发送位置到达信号给电气控制系统，再由电气控制系统发出信号，控制下电极气缸动作，将定位销穿过板件的孔，通过检测传感器，确认气缸动作后，再发信号控制螺母输送装置将螺母送到定位销上，螺母到位后，由电气控制系统控制上电极头下压进行焊接。焊接完成后，下电极气缸动作，拔掉定位销，机器人动作至下一焊接位置，重复上述步骤进行焊接，直至底部所需焊接点焊接完成。

附图说明

图1为本发明的整体立体结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明电气控制系统的结构示意图；

图4为本发明上电极机构安装在支架本体上的结构示意图；

图5为本发明下电极机构的结构示意图；

图中：1-底座，2-本体支架，21-下支座，22-上支座，23-垫块，24-固定块，25-绝缘垫片，26-绝缘垫圈，3-水气路控制系统，31-变压箱，32-支架，33-调压阀，34-电磁阀，35-过滤器，4-上电极机构，41-气缸，42-上电极，43-上光电感应器，44-防护罩，5-下电极机构，51-底板，52-顶板，53-连接柱，54-握杆，55-冷却环，56-下电极，57-下电极气缸，58-传动杆，59-定位销，510-直线轴承，511-滑动杆，512-平移板，513-下光电感应器，514-限位柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，包括底座1、本体支架2、电气控制系统3、上电极机构4、下电极机构5以及螺母输送机构，所述底座1上对称固定有两个本体支架2，每个本体支架2上分别安装有上电极机构4和下电极机构5，所述电气控制系统3设于本体支架2的背侧，所述电气控制系统3控制上电极机构4和下电极机构5完成凸焊动作，所述螺母输送机构设于本体支架2的一侧，且螺母输送机构的输出端伸至上电极机构4与下电极机构5之间，为螺母凸焊输送螺母。

进一步地，如图2所示，所述本体支架2包括下支座21和上支座22，所述下支座21呈I型结构，所述上支座22呈C型结构，所述下支座21的下端固定在底座1上，上端与上支座22的下表面固定连接。

进一步地，如图2所示，所述上电极机构4固定在上支座22的上端，所述下电极机构5固定安装在上支座22的下端。

进一步地，如图4所示，所述上电极机构4包括上电极气缸41、上电极42和上光电感应器43，所述上电极气缸41的缸体部分固定在上支座22的上端，所述上电极气缸41的伸缩部分竖直向下，所述上电极42固定在上电极气缸41的伸缩部分末端，优选地，上电极气缸41采用倍力气缸，倍力气缸和其他的缸的类型不一样，和其他缸相比，当使用相同的气源压力时，在缸径不变的前提下，倍力气缸可以达到多倍出力的效果，出力可以成倍增加，当需要焊接的时候，倍力气缸提供足够的下压压力，使螺母表面与板件充分接触。所述上支座22的上端还固定有用于检测上电极气缸41是否到达需要的行程的上光电传感器43，为了保护上光电传感器43不被汽车板件磕碰损坏，在上光电传感器43的外侧还罩设有保护壳体，上光电传感器43设于保护壳体内，并在保护壳体上开孔，使得上光电传感器43的信号接收端露出，不影响信号接收。

进一步地，如图2和图4所示，所述上支座22的下端上表面上固定有垫块23，为了保证上支座22与垫块23之间的连接刚性，垫块23采用高硬度的金属材料，同时防止垫块23在焊接过程中导电，所述垫块23与上支座22的下端上表面之间垫设有绝缘垫片25，所述垫块23的前侧壁上固定有固定块24，固定块24与垫块23相贴的两个表面上分别开有半圆槽，所述下电极机构5固定在两个半圆槽之间，所述固定块24的上表面上固定有多个绝缘垫圈26，固定块24与垫块23通过单头沉孔螺栓锁紧固定。

进一步地，如图5所示，所述下电极机构5包括握杆54、冷却环55、下电极56和用于定位汽车板件的定位机构，所述握杆54固定在两个所述半圆槽之间，所述冷却环55固定安装在握杆54上，且冷却环55的下表面紧贴垫块23的上表面，冷却环55可在凸焊结束后快速降低汽车板件的温度，冷却环55由能够快速散热的材料制成，比如铜、铝等材料，所述下电极56固定在握杆54的顶端，所述下电极56与上电极42上下对齐。

进一步地，如图5所示，所述定位机构包括底板51、顶板52、下电极气缸57、传动杆58和定位销59，所述顶板52与底板51之间通过四根连接柱53固定成长方体框架结构，所述底板51的下表面中心位置固定安装有下电极气缸57，所述下电极气缸57的伸缩端与传动杆58的下端固定连接，所述传动杆58沿握杆54的轴线贯穿握杆54，并在传动杆58的顶端固定有定位销59，所述定位机构的一侧还设有用于检测下电极气缸57是否到达需要的行程的下光电传感器513，所述下光电传感器513固定安装在底板51的侧壁上，同样地，下光电传感器513的外侧也设有保护壳体，也要求保护壳体开孔，使其不影响下光电传感器513接收信号。

进一步地，请继续参照图5，所述定位机构还包括直线轴承510、滑动杆511、平移板512和限位柱514，所述直线轴承510固定安装在底板51的上表面上，所述滑动杆511滑动配合安装在直线轴承510内，所述滑动杆511能够沿直线轴承510的轴线滑动，所述滑动杆511的上端固定有平移板512，所述平移板512的中部与传动杆58固定连接，所述平移板512上开有限位插孔，所述限位柱514的上端固定在顶板52的下表面上，限位柱514的下端向下延伸，且限位柱514的下端设有凸台结构，该凸台结构能够插入其正下方的限位插孔内。

进一步地，如图3所示，所述电气控制系统3包括控制器、变压箱31、调压阀33和电磁阀34，所述变压箱31固定在底座1上，所述变压箱31的背侧固定有支架32，所述变压箱31分别与上电极气缸41和下电极气缸57通过气管连通，在每根气管的管路上分别安装有调压阀33和电磁阀34，所述调压阀33能够调节对应气管内的气压，所述电磁阀34能够调节对应气管内的气体流动方向，进而控制上电极气缸41和下电极气缸57的伸缩动作，所述控制器分别与上电极42、下电极56、调压阀33、电磁阀34电性连接。在各气管管路上还设置气压表，实时监测对应气管管路的气压，便于操作人员观察。优选地，在各气管管路上还设置有过滤器35，滤除气体中的杂质。

进一步地，如图4所示，所述上支座22的上端还固定有防护罩44，所述防护罩44罩设于上电极42的外侧。

本发明的工作过程如下：在自动焊接生产线上，由六轴机器人通过抓手抓取板件进行焊接，当焊接板件下方两排螺母时，机器人依次调整位置，每当机器人到达焊接位置时，机器人发送位置到达信号给电气控制系统3，再由电气控制系统3发出信号，控制下电极气缸57动作，将定位销59穿过板件的孔，通过下光电传感器513，确认下电极气缸57动作后，再发信号控制螺母输送装置将螺母送到定位销59上，螺母到位后，由电气控制系统3控制电磁阀34动作，使得上电极气缸41伸出，上电极42下压进行焊接。焊接完成后，下电极气缸57动作，拔掉定位销59，机器人动作至下一焊接位置，重复上述步骤进行焊接，直至底部所需焊接点焊接完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：包括底座(1)、本体支架(2)、电气控制系统(3)、上电极机构(4)、下电极机构(5)以及螺母输送机构，所述底座(1)上对称固定有两个本体支架(2)，每个本体支架(2)上分别安装有上电极机构(4)和下电极机构(5)，所述电气控制系统(3)设于本体支架(2)的背侧，所述电气控制系统(3)控制上电极机构(4)和下电极机构(5)完成凸焊动作，所述螺母输送机构设于本体支架(2)的一侧，且螺母输送机构的输出端伸至上电极机构(4)与下电极机构(5)之间，为螺母凸焊输送螺母。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述本体支架(2)包括下支座(21)和上支座(22)，所述下支座(21)呈I型结构，所述上支座(22)呈C型结构，所述下支座(21)的下端固定在底座(1)上，上端与上支座(22)的下表面固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述上电极机构(4)固定在上支座(22)的上端，所述下电极机构(5)固定安装在上支座(22)的下端。

4.根据权利要求3所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述上电极机构(4)包括上电极气缸(41)、上电极(42)和上光电感应器(43)，所述上电极气缸(41)的缸体部分固定在上支座(22)的上端，所述上电极气缸(41)的伸缩部分竖直向下，所述上电极(42)固定在上电极气缸(41)的伸缩部分末端，所述上支座(22)的上端还固定有用于检测上电极气缸(41)是否到达需要的行程的上光电传感器(43)。

5.根据权利要求3所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述上支座(22)的下端上表面上固定有垫块(23)，所述垫块(23)与上支座(22)的下端上表面之间垫设有绝缘垫片(25)，所述垫块(23)的前侧壁上固定有固定块(24)，固定块(24)与垫块(23)相贴的两个表面上分别开有半圆槽，所述下电极机构(5)固定在两个半圆槽之间，所述固定块(24)的上表面上固定有多个绝缘垫圈(26)。

6.根据权利要求5所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述下电极机构(5)包括握杆(54)、冷却环(55)、下电极(56)和用于定位汽车板件的定位机构，所述握杆(54)固定在两个所述半圆槽之间，所述冷却环(55)固定安装在握杆(54)上，且冷却环(55)的下表面紧贴垫块(23)的上表面，所述下电极(56)固定在握杆(54)的顶端，所述下电极(56)与上电极(42)上下对齐。

7.根据权利要求6所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述定位机构包括底板(51)、顶板(52)、下电极气缸(57)、传动杆(58)和定位销(59)，所述顶板(52)与底板(51)之间通过四根连接柱(53)固定成长方体框架结构，所述底板(51)的下表面中心位置固定安装有下电极气缸(57)，所述下电极气缸(57)的伸缩端与传动杆(58)的下端固定连接，所述传动杆(58)沿握杆(54)的轴线贯穿握杆(54)，并在传动杆(58)的顶端固定有定位销(59)，所述定位机构的一侧还设有用于检测下电极气缸(57)是否到达需要的行程的下光电传感器(513)，所述下光电传感器(513)固定安装在底板(51)的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述定位机构还包括直线轴承(510)、滑动杆(511)、平移板(512)和限位柱(514)，所述直线轴承(510)固定安装在底板(51)的上表面上，所述滑动杆(511)滑动配合安装在直线轴承(510)内，所述滑动杆(511)能够沿直线轴承(510)的轴线滑动，所述滑动杆(511)的上端固定有平移板(512)，所述平移板(512)的中部与传动杆(58)固定连接，所述平移板(512)上开有限位插孔，所述限位柱(514)的上端固定在顶板(52)的下表面上，限位柱(514)的下端向下延伸，且限位柱(514)的下端设有凸台结构，该凸台结构能够插入其正下方的限位插孔内。

9.根据权利要求8所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述电气控制系统(3)包括控制器、变压箱(31)、调压阀(33)和电磁阀(34)，所述变压箱(31)固定在底座(1)上，所述变压箱(31)的背侧固定有支架(32)，所述变压箱(31)分别与上电极气缸(41)和下电极气缸(57)通过气管连通，在每根气管的管路上分别安装有调压阀(33)和电磁阀(34)，所述调压阀(33)能够调节对应气管内的气压，所述电磁阀(34)能够调节对应气管内的气体流动方向，进而控制上电极气缸(41)和下电极气缸(57)的伸缩动作，所述控制器分别与上电极(42)、下电极(56)、调压阀(33)、电磁阀(34)电性连接。

10.根据权利要求4所述的一种用于汽车板件自动生产线上的螺母凸焊装置，其特征在于：所述上支座(22)的上端还固定有防护罩(44)，所述防护罩(44)罩设于上电极(42)的外侧。