CN109108527A - 汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法，主要包括机器人，伺服焊钳，夹具，电极修磨器，冷水系统以及外围装置。本发明的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法，可以实现降低成本、提高工作效率以及工作便捷的优点。

Description

汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法。

背景技术

点焊自动化系统是机械加工行业中最重要的一项应用技术,由于具有诸多优点,已广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻功、电器与电子等工业部门。随着对环境问题的重视和低油耗、低排放、高安全性的需求，汽车用钢向更轻、更高强度的方向发展。热成型钣金件全面提升了钢板强度，目前已有780MPa级别以上的超高强钢研究开发，应用于抗冲击和碰撞的汽车结构件，如加强筋、B柱等。高强钢板、超高强钢板成为汽车制造发展的主要方向。

热成型钣金件的点焊自动化系统与传统焊接方法相比，最大的区别是钣金件的加工工艺不同于传统工艺，热成型钣金件每平方厘米能承受10吨以上的压力，把这种材料用在车身上，在车身重量几乎没有太大变化情况下，承受力提高了30％，使汽车的刚强度达到全新水准，在欧洲NCAP碰撞测试中达到五星级标准。同时具有高速、高精度、和高适应性的特点，还具有焊接质量好、焊接过程稳定，整个过程容易实现自动化控制等优点。具体如下：

提高焊接效率，以焊接工艺为主导的制造企业焊接工时约占产品制造总工时的10％-30％，提高焊接加工的自动化水平,对企业节约成本，提高效率并实现可持续发展具有重要意义；

提升产品质量，人工控制点焊过程中存在不稳定性和不准确性，导致工件匹配不好。点焊自动化系统焊接的制造过程，实现了参数的自动化存储与输出，可以保证工艺参数的准确性，保证焊出成品的质量，具有很大优势，正在逐步取代人工焊接。

降低运营成本，随着劳动力成本的不断上升，焊接自动化装备性能、效率的不断提高以及价格的逐步降低，长期看来具有成本优势，同时高效率、高稳定性优势使得制造厂商可以较快的收回焊接系统的成本并提高焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法，以实现降低成本、提高工作效率以及工作便捷的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，主要包括机器人，伺服焊钳，夹具，电极修磨器，冷水系统以及外围装置；

所述机器人，机器人运动带伺服焊钳实现三维空间各种角度变化，按预定程序动作打点，实现热成型钣金件焊接的目的；

所述伺服焊钳，通过控制其伺服电机输入电流，从而控制伺服电机输出扭矩，进而控制点焊钳加压力；

所述夹具，用来定位汽车车身热成型钣金件；

所述电极修磨器，用于焊接电极磨损后的修整；

冷水系统，用来冷却焊钳装置，防止其过热影响打点工作。

所述外围装置，是点焊系统的工作区域，将机器人和夹具部分固定在外围装置的基板上。

进一步地，所述机器人采用六轴机器人，机器人的前端安装伺服焊钳。

进一步地，伺服焊钳可根据工件厚度和材质的变化选择最合适的压力已达到良好焊接品质的目的。

进一步地，夹具被推至焊接区域，通过钣金件的定位孔或者型面用夹紧气缸固定钣金件，等待机器人焊接。

进一步地，电极修磨器将上下电极移到修磨机刀头两侧，焊钳合加压，同时修磨机刀头开始旋转，切削设定的时间后，电极端面被修出新的表面，压堆变形和表面氧化层都被修掉，机器人修磨程序示教的好坏则直接影响电极修磨的质量。

进一步地，外围装置包括PLC控制器，方便后期现场对机器人进行试教调试。

进一步地，汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，具体包括：

步骤1：人工将夹具推到焊接工作区域；

步骤2：在上一序模具热成型完成后，人工把本工位所有热成型钣金件按正确的上件顺序和定位方式放置在夹具上，夹紧缸接通气源带动夹紧臂压紧钣金件；

步骤3：当机器人接收到车身热成型钣金件到位的信息后，带动伺服焊钳准备焊接工件；

步骤4：当焊接程序结束后，机器人回到原点位置；

步骤5：接通气源打开强力夹具气缸，人工取走焊接完成的热成型钣金件总成，然后进入下一个循环。

本发明的有益技术效果：

(1)提供了汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法，该系统更加灵活方便，有效的取代了传统的人工焊接的局限；

(2)该系统适应性强，可重复利用性好，只需一个机器人带动伺服焊钳实现钣金件的焊接，而且把点焊焊钳换成弧焊焊枪可以实现点焊到弧焊的转变，大大节省了成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法的立体结构示意图；

图2为本发明所述汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法的俯视结构示意图。

结合附图2，本发明实施例中附图标记如下：

1-机器人；2-伺服焊钳；3-夹具；4-电极修磨器；5-冷水系统；6-外围装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

钣金件采用热成型工艺，热成型工艺是将钢板加热到奥氏体温度区间(约900℃)进行热冲压，同时在模具内对冲压件快速冷却，淬火后得到细晶马氏体组织，从而可以得到抗拉强度达到1400MPa以上的钢板的工艺。

它将机器人应用到热成型钣金件的点焊自动化系统中，此系统在传统工艺上进行了优化，降低了人工成本和人工焊接的局限性，并使其便于安装和操作，同时达到焊接性能稳定的特点，焊出的工件合格率和稳定性都大大提升。

如图1和2所示，汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，主要包括机器人，伺服焊钳，夹具，电极修磨器，冷水系统以及外围设备。

由于钣金件采用热成型工艺加工而成，它对焊钳和夹具部分的要求也相应提高。

以上所述各部分连接及功能：

汽车车身热成型钣金件固定在夹具上，人工将夹具推至电焊焊接区域，伺服焊钳安装在机器人的第六轴的转盘上，机器人带动伺服焊钳，通过PLC内程序的控制一步动作打点，达到焊接热成型钣金件的目的。

上述所述机器人采用六轴机器人，机器人的前端安装伺服焊钳，由机器人的运动带伺服焊钳实现三维空间各种角度变化，按预定程序动作打点，实现热成型钣金件焊接的目的。

上述所述伺服焊钳，通过控制其伺服电机输入电流，从而控制伺服电机输出扭矩，进而控制点焊钳加压力，即可根据工件厚度和材质的变化选择最合适的压力已达到良好焊接品质的目的。由于板件为热成型板件，不同于传统加工工艺，对焊钳的电流等控制参数要求有所提高。

上述所述夹具是定位汽车车身热成型钣金件的装置，人工把夹具推至焊接区域，通过钣金件的定位孔或者型面用夹紧气缸固定钣金件，等待机器人焊接。为适应热成型钣金件的工艺特征，此处夹具的夹紧力也与普通夹具不同，压力要足够大。

上述所电极修磨器，用于焊接电极磨损后的修整，将上下电极移到修磨机刀头两侧，焊钳合加压，同时修磨机刀头开始旋转，切削设定的时间后，电极端面被修出新的表面，压堆变形和表面氧化层都被修掉。机器人修磨程序示教的好坏则直接影响电极修磨的质量。

上述冷水系统，焊钳在焊接过程中通电会发热，此系统即用来冷却焊钳装置，防止其过热影响打点工作。

上述所述外围设备是点焊系统的工作区域，机器人和夹具部分都安装在外围部分的基板上，以保证他们之间的相对位置是固定的，并且所有动作都通过PLC控制，方便后期现场对机器人进行试教调试。

汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：人工将夹具部分推到焊接工作区域；

步骤2：在上一序模具热成型完成后，人工把本工位所有热成型钣金件按正确的上件顺序和定位方式放置在夹具上，夹紧缸接通气源带动夹紧臂压紧钣金件；

步骤3：当机器人接收到车身热成型钣金件到位的信息后，带动伺服焊钳准备焊接工件；

步骤4：当焊接程序结束后，机器人回到原点位置；

步骤5：接通气源打开强力夹具气缸，人工取走焊接完成的热成型钣金件总成，然后进入下一个循环。

至少可以达到以下有益效果：

(1)提供了汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及工作方法，该系统更加灵活方便，有效的取代了传统的人工焊接的局限；

(2)该装置适应性强，可重复利用性好，只需一个机器人带动伺服焊钳实现钣金件的焊接，而且把点焊焊钳换成弧焊焊枪可以实现点焊到弧焊的转变，大大节省了成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，主要包括机器人，伺服焊钳，夹具，电极修磨器，冷水系统以及外围装置；

所述机器人，机器人运动带伺服焊钳实现三维空间各种角度变化，按预定程序动作打点，实现热成型钣金件焊接的目的；

所述伺服焊钳，通过控制其伺服电机输入电流，从而控制伺服电机输出扭矩，进而控制点焊钳加压力；

所述夹具，用来定位汽车车身热成型钣金件；

所述电极修磨器，用于焊接电极磨损后的修整；

冷水系统，用来冷却焊钳装置，防止其过热影响打点工作。

所述外围装置，是点焊系统的工作区域，将机器人和夹具部分固定在外围装置的基板上。

2.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，所述机器人采用六轴机器人，机器人的前端安装伺服焊钳。

3.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，伺服焊钳可根据工件厚度和材质的变化选择最合适的压力已达到良好焊接品质的目的。

4.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，夹具被推至焊接区域，通过钣金件的定位孔或者型面用夹紧气缸固定钣金件，等待机器人焊接。

5.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，电极修磨器将上下电极移到修磨机刀头两侧，焊钳合加压，同时修磨机刀头开始旋转，切削设定的时间后，电极端面被修出新的表面，压堆变形和表面氧化层都被修掉，机器人修磨程序示教的好坏则直接影响电极修磨的质量。

6.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于，外围装置包括PLC控制器，方便后期现场对机器人进行试教调试。

7.根据权利要求1所述的汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，其特征在于，具体包括：

步骤1：人工将夹具推到焊接工作区域；

步骤2：在上一序模具热成型完成后，人工把本工位所有热成型钣金件按正确的上件顺序和定位方式放置在夹具上，夹紧缸接通气源带动夹紧臂压紧钣金件；

步骤3：当机器人接收到车身热成型钣金件到位的信息后，带动伺服焊钳准备焊接工件；

步骤4：当焊接程序结束后，机器人回到原点位置；

步骤5：接通气源打开强力夹具气缸，人工取走焊接完成的热成型钣金件总成，然后进入下一个循环。