CN109015711A - 一种多功能机器人及智能化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能机器人，包括底座、第一活动臂、第二活动臂、法兰盘、抓具机构和焊钳机构，第一活动臂可转动地设置于底座上，第二活动臂铰接于第一活动臂的端部，法兰盘与第二活动臂的端部相连，抓具机构设置于法兰盘的一端、用于夹持工件，且焊钳机构设置于法兰盘的另一端、用于焊接工件。本发明提供的多功能机器人，将需要焊接件的定位、抓取、焊接形成自动控制操作，可实现搬运及焊接功能自动完成，实现多个多功能机器人对焊接件进行多道工序的焊接工作，降低了工位节拍，提高了机器人利用率，减少相应设备的投资，提高生产效率，增加产能。本发明还公开一种智能化生产线，具备上述有益效果。

Description

一种多功能机器人及智能化生产线

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种多功能机器人及智能化生产线。

背景技术

随着汽车行业的不断高速发展，白车身的生产越来越成为汽车生产的重要环节。

白车身整条生产线总成，包括配套夹具、抓具、凸焊设备、伺服焊钳、焊接机器人、电控系统、输送装置、辅助设施，满足焊接质量要求和双班年产3万辆的生产纲领；并确保夹具能够生产出合格产品、可靠地进行批量生产并满足生产节拍，实现自动化程度较高的智能生产；其中焊接机器人的自动操作环节有着极为重要的作用。

近年来，焊接机器人在我国汽车工业中得到了大量应用，每年有近千台的焊接机器人投入汽车生产中。除了汽车整装厂使用大量机器人焊接外，在汽车零部件工厂也有大量的应用，应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境，在国内还有很大的发展空间。但是，目前焊接机器人的功能单一，只有着单方面的抓件、取件或者单一焊接功能，不能整合生产线生产，机器人的利用率低，严重影响焊接节拍，造成生产效率低，增加了生产成本。

因此，如何提供一种多功能的焊接机器人以及高效率的生产方式，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能机器人及智能化生产线，使焊接机器人功能多样化，整合整条生产线，提高焊接机器人的利用率。本发明的另一目的是提供一种智能化生产线，提高生产效率，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多功能机器人，包括底座、第一活动臂、第二活动臂、法兰盘、抓具机构和焊钳机构，所述第一活动臂可转动地设置于所述底座上，所述第二活动臂铰接于所述第一活动臂的端部，所述法兰盘与所述第二活动臂的端部相连，所述抓具机构设置于所述法兰盘的一端、用于夹持工件，且所述焊钳机构设置于所述法兰盘的另一端、用于焊接工件。

优选地，所述焊钳机构包括静臂、动臂、托架、电极装置和驱动装置，所述静臂设置于所述托架前端，且所述动臂设置于所述托架底部，所述电极装置的一端与所述静臂的电极相连，所述电极装置的另一端与所述动臂的电极相连，且所述驱动装置与所述动臂相连、用于驱动所述动臂的电极运动。

优选地，所述动臂为滚珠丝杠。

优选地，所述驱动装置为伺服电机。

优选地，所述静臂为C型结构钳口。

优选地，所述抓具机构包括框架、夹紧部件和驱动气缸，所述夹紧部件设置于所述框架底部，所述驱动气缸与所述夹紧部件相连、用于驱动所述夹紧部件的抓手夹紧或张开。

优选地，所述夹紧部件的数量为2～4个。

优选地，所述抓具机构还包括用于确定工件夹持位置的定位部件。

一种智能化生产线，包括上述所述的任一的多功能机器人、控制柜、激光打标机和凸焊设备，所述多功能机器人的数量为3个，且各所述多功能机器人分别设置于预设加工工位上，所述控制柜分别与各所述多功能机器人相连、用于控制其加工作业，所述激光打标机用于对工件进行标记，所述凸焊设备用于对工件进行凸焊作业。

优选地，所述控制柜包括PLC，所述PLC通过以太网与各所述多功能机器人连接。

本发明所提供的多功能机器人，主要包括底座、第一活动臂、第二活动臂、法兰盘、抓具机构和焊钳机构，所述第一活动臂可转动地设置于所述底座上，所述第二活动臂铰接于所述第一活动臂的端部，所述法兰盘与所述第二活动臂的端部相连，所述抓具机构设置于所述法兰盘的一端、用于夹持工件，且所述焊钳机构设置于所述法兰盘的另一端、用于焊接工件。将需要焊接件的定位、抓取、焊接形成自动控制操作，可实现搬运及焊接功能自动完成，实现多个多功能机器人对焊接件进行多道工序的焊接工作，降低了工位节拍，提高了机器人利用率。

本发明提供的多功能机器人，设置有自动控制PLC系统，将需要焊接件的定位、抓取、焊接形成自动控制操作，可实现搬运及焊接功能自动完成，实现多个多功能机器人对焊接件进行多道工序的焊接工作，降低了工位节拍，提高了机器人利用率，减少人工操作，减少相应设备的投资，提高生产效率，降低生产成本，增加产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示的焊钳机构的主视图；

图3为图1所示的焊钳机构的侧视图；

图4为图1所示的抓具机构的结构示意图；

图5为本发明所提供的一种智能化生产线的整体结构示意图。

其中，图1-图5中：

底座—1，第一活动臂—2，第二活动臂—3，法兰盘—4，抓具机构—5，焊钳机构—6，框架—51，夹紧部件—52，驱动气缸—53，定位部件—54，静臂—61，动臂—62，托架—63，电极装置—64，驱动装置—65，多功能机器人—100，控制柜—200，激光打标机—300，凸焊设备——400。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图3和图4，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；图2为图1所示的焊钳机构的主视图；图3为图1所示的焊钳机构的侧视图；图4为图1所示的抓具机构的结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，多功能机器人主要包括底座1、第一活动臂2、第二活动臂3、法兰盘4、抓具机构5和焊钳机构6，第一活动臂2可转动地设置于底座1上，第二活动臂3铰接于第一活动臂2的端部，法兰盘4与第二活动臂3的端部相连，抓具机构5设置于法兰盘4的一端、用于夹持工件，且焊钳机构6设置于法兰盘4的另一端、用于焊接工件。

其中，底座1为本发明多功能机器人支撑结构，第一活动臂2设置与底座1上，可旋转，用于调整抓具机构5和焊钳机构6的方向以及位置；第二活动臂3铰接于第一活动臂2的端部，用于具体调节抓具机构5和焊钳机构6的具体方向和位置；法兰盘4设置于第二活动臂3的端部，法兰盘4一端设置有抓具机构5，另一端设置有焊钳机构6，抓具机构5用于抓取需要焊接的焊接件，焊钳机构6用于焊接需要焊接的焊接件。需要说明的是，多功能机器人与外界PLC连接，使本发明具有智能控制操作。

具体的，在实际的对焊接件进行焊接的过程当中，通过外界PLC启动多功能机器人，人工将需要焊接的焊接件上件到指定位置，通过启动PLC的多功能机器人自动焊接功能，多功能机器人的第一活动臂2开始旋转，直到第二活动臂3的方向抵达焊接件的上件指定位置附近，然后，第一活动臂2停止转动，第二活动臂3开始对焊接件进行精确定位，将抓具机构5移动至焊接件，抓具机构5抓取焊接件，并对焊接件进行固定，将焊接件固定好之后，可移动至凸焊设备自动焊接，同时，另一个多功能机器人的焊钳机构6可对另外的焊接件进行焊接，待第一个多功能机器人完成焊接后，与第二台多功能机器人焊接完成的焊接件进行共同夹持，开始对焊接件进行联合焊接工作，当焊接工作完成后，多功能机器人通过抓具结构5自动将焊接件移动至下一工序指定位置处，进行下一道工序的加工，形成自动焊接生产线。本发明提供的多功能机器人，设置有自动控制PLC系统，将需要焊接件的定位、抓取、焊接形成自动控制操作，可实现搬运及焊接功能自动完成，实现多个多功能机器人对焊接件进行多道工序的焊接工作，降低了工位节拍，提高了机器人利用率，减少人工操作，减少相应设备的投资，提高生产效率，降低生产成本，增加产能。

为了优化上述实施例中多功能机器人可以提高焊接效率和质量的优点，焊钳机构6包括静臂61、动臂62、托架63、电极装置64和驱动装置65，静臂61设置于托架63前端，且动臂62设置于托架63底部，电极装置64的一端与静臂61的电极相连，电极装置64的另一端与动臂62的电极相连，且驱动装置65与动臂62相连、用于驱动动臂62的电极运动。焊钳机构6代替了现有技术当中气焊，采用电焊方式对焊接件进行焊接，可提高焊接本身的稳定性，保证焊接质量，同时，静臂61与动臂62结合的形式，在焊接过程中，只需移动动臂62即可，避免了静臂61的移动，保证了焊接件在焊接过程当中的稳定性，进一步提高了焊接质量；另外，静臂61、动臂62、电极装置64以及驱动装置均依托于托架63，提高了整体焊钳机构6的稳定性能，进一步提高了焊接质量，保证焊接效率。

进一步地，动臂62为滚珠丝杠。本实施例将动臂62设置为滚珠丝杠，有利于动臂62的移动，节省能源；利用丝杠原理，可以进一步提高对焊接件的固定稳定性，提高焊接质量。需要说明的是，动臂62还可以设置为其他形式，优选能够保证焊接质量为前提，在此不做具体限定。

进一步地，驱动装置65为伺服电机。本实施例驱动装置65采用伺服电机，伺服电机应用普遍，本身造价低，取材方便，还能够为焊接机构6提供足够的动力，使生产成本降低。需要说明的是，本实施例驱动机构65采用伺服电机进行说明，对任一能够实现驱动装置65功能的驱动装置不做限定，当然还可以为其他驱动装置。

进一步地，静臂61为C型结构钳口。C型结构钳口的静臂61可以适用同一类型的焊接件，当需要对不同类型的焊接件进行焊接工作时，可以改变静臂61钳口结构，以适应不同类型的焊接件，增加多功能机器人的焊接范围，更加有利于推广。

进一步地，抓具机构5包括框架51、夹紧部件52和驱动气缸53，夹紧部件52设置于框架51底部，驱动气缸53与夹紧部件52相连、用于驱动夹紧部件52的抓手夹紧或张开。抓具机构5采用驱动气缸53驱动夹紧部件52，利用驱动气缸53特点，使夹紧部件52的夹紧动作更加快速有力，保证抓具机构5对焊接件的抓取力度，使焊接件更加稳定地被固定，提高焊接质量和效率；驱动气缸53的设计，节省动力资源，降低生产成本，同时避免了污染环境，有利于推广，增加产能。

进一步地，夹紧部件52的数量为2～4个。夹紧部件52的数量可根据焊接件的大小、形状和型号来确定，比方5个或者8个，优选部影响焊接工作以及焊接质量的数量和位置为准，使焊接件固定更加稳定，在此不做具体限定。

进一步地，抓具机构5还包括用于确定工件夹持位置的定位部件54。抓具机构5设置有定位部件54，可使焊接件在被抓取过程和抓取后更加稳定，提高焊接质量，保证焊接效率，降低生产成本。

请参考图5，图5为本发明所提供的一种智能化生产线的整体结构示意图。

一种智能化生产线，包括多功能机器人100、控制柜200、激光打标机300和凸焊设备400，多功能机器人100的数量为3个，且各多功能机器人100分别设置于预设加工工位上，控制柜200分别与各多功能机器人100相连、用于控制其加工作业，激光打标机300用于对工件进行标记，凸焊设备400用于对工件进行凸焊作业。

在实际的焊接过程中，人工上件到第一台多功能机器人的焊接件放置台，第一台多功能机器人的抓具机构5抓取工件后到凸焊设备400处自动凸焊；同时，人工上件到第二台多功能机器人放置台，第一台多功能机器人的抓具机构5将凸焊设备400焊接完成后的工件放到第二台多功能机器人放置台，夹具夹紧后第一台多功能机器人和第二台多功能机器人共同在第二台多功能机器人焊接件放置台进行焊接；人工上件到第三台多功能机器人放置台，夹具夹紧后第三台多功能机器人在第三台多功能机器人放置台进行焊接，焊接完成后第三台多功能机器人抓具机构5抓取焊接合件上件到夹具台，第一台多功能机器人和第二台多功能机器人共同焊接完成后焊接合件上件到第三台多功能机器人的放置台，第三台多功能机器人抓具机构上件完成后夹具夹紧，第二台多功能机器人和第三台多功能机器人共同在第三台多功能机器人的焊接件放置台进行焊接，焊接完成后第三台多功能机器人抓具机构将焊接合件放到下件输送台上，下件输送台检测到工件后滑出，人工卸件；完成整个焊接过程。本装置提供的智能化生产线，将多功能机器人联合适用焊接，每台机器人对应焊接两台夹具，人工在其中一台夹具上操作时机器人在另一台夹具上焊接，人工上件不占用机器人节拍，提高了机器人的利用率。

具体生产流程为：1、人工上件到放置台AFO10GUM，机器人ROB01的抓具AFO10GRE抓取工件后到凸焊设备处自动凸焊

2、人工上件到夹具台AFO20GEO,抓具AFO10GRE将凸焊完成后工件放到夹具台AFO20GEO,夹具夹紧后机器人ROB01，ROB02共同在AFO20GEO焊接，焊接完成后抓具AFO20GRE抓取焊接合件上件到夹具台AFO40GEO；

3、人工上件到夹具台AFO30GEO，夹具夹紧后机器人ROB03在AFO30GEO焊接，焊接完成后抓具AFO30GRE抓取焊接合件上件到夹具台AFO40GEO

4、抓具AFO30GRE，AFO20GRE上件完成后夹具夹紧，机器人ROB02，ROB03共同在AFO40GEO焊接，焊接完成后抓具AFO20GRE将焊接合件放到下件输送AFO50GUM上

5、下件输送AFO50GUM检测到工件后滑出，人工卸件。

进一步地，控制柜200包括PLC，PLC通过以太网与各多功能机器人100连接。本智能化生产线将多个多功能机器人通过PLC进行控制，实现了生产线的全自动化，实现搬运及焊接功能，降低了工位节拍，提高了机器人利用率，减少人工操作，减少相应设备的投资；每台机器人对应焊接两台夹具，人工在其中一台夹具上操作时机器人在另一台夹具上焊接，人工上件不占用机器人节拍，提高了机器人的利用率；整条生产线实现自动化焊接，稳定和提高焊接质量，降低了对工人操作技术的要求；机器人搬运降低了操作者的劳动强度；机器人抓件自动凸焊，相比人工凸焊，保证了凸焊的位置精度，避免出现漏焊焊错情况，确保焊接质量；生产过程控制实现程序化、数字化、远程遥控化，实现设备运行状况只能故障诊断及报警。整个系统操作简便，维护方便，可靠性高。

综上所述，本实施例所提供的多功能机器人主要包括底座、第一活动臂、第二活动臂、法兰盘、抓具机构和焊钳机构，第一活动臂可转动地设置于底座上，第二活动臂铰接于第一活动臂的端部，法兰盘与第二活动臂的端部相连，抓具机构设置于法兰盘的一端、用于夹持工件，且焊钳机构设置于法兰盘的另一端、用于焊接工件。本发明提供的多功能机器人，设置有自动控制PLC系统，将需要焊接件的定位、抓取、焊接形成自动控制操作，可实现搬运及焊接功能自动完成，实现多个多功能机器人对焊接件进行多道工序的焊接工作，降低了工位节拍，提高了机器人利用率，减少人工操作，减少相应设备的投资，提高生产效率，降低生产成本，增加产能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多功能机器人，其特征在于，包括底座(1)、第一活动臂(2)、第二活动臂(3)、法兰盘(4)、抓具机构(5)和焊钳机构(6)，所述第一活动臂(2)可转动地设置于所述底座(1)上，所述第二活动臂(3)铰接于所述第一活动臂(2)的端部，所述法兰盘(4)与所述第二活动臂(3)的端部相连，所述抓具机构(5)设置于所述法兰盘(4)的一端、用于夹持工件，且所述焊钳机构(6)设置于所述法兰盘(4)的另一端、用于焊接工件。

2.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述焊钳机构(6)包括静臂(61)、动臂(62)、托架(63)、电极装置(64)和驱动装置(65)，所述静臂(61)设置于所述托架(63)前端，且所述动臂(62)设置于所述托架(63)底部，所述电极装置(64)的一端与所述静臂(61)的电极相连，所述电极装置(64)的另一端与所述动臂(62)的电极相连，且所述驱动装置(65)与所述动臂(62)相连、用于驱动所述动臂(62)的电极运动。

3.根据权利要求2所述的多功能机器人，其特征在于，所述动臂(62)为滚珠丝杠。

4.根据权利要求3所述的多功能机器人，其特征在于，所述驱动装置(65)为伺服电机。

5.根据权利要求4所述的多功能机器人，其特征在于，所述静臂(61)为C型结构钳口。

6.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述抓具机构(5)包括框架(51)、夹紧部件(52)和驱动气缸(53)，所述夹紧部件(52)设置于所述框架(51)底部，所述驱动气缸(53)与所述夹紧部件(52)相连、用于驱动所述夹紧部件(52)的抓手夹紧或张开。

7.根据权利要求6所述的多功能机器人，其特征在于，所述夹紧部件(52)的数量为2～4个。

8.根据权利要求7所述的多功能机器人，其特征在于，所述抓具机构(5)还包括用于确定工件夹持位置的定位部件(54)。

9.一种智能化生产线，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的多功能机器人(100)、控制柜(200)、激光打标机(300)和凸焊设备(400)，所述多功能机器人(100)的数量为3个，且各所述多功能机器人(100)分别设置于预设加工工位上，所述控制柜(200)分别与各所述多功能机器人(100)相连、用于控制其加工作业，所述激光打标机(300)用于对工件进行标记，所述凸焊设备(400)用于对工件进行凸焊作业。

10.根据权利要求9所述的智能化生产线，其特征在于，所述控制柜(200)包括PLC，所述PLC通过以太网与各所述多功能机器人(100)连接。