CN109591301B - 一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，包括热熔下压机构、沿水平方向将工件送至热熔下压机构下方的工件治具以及将螺母送至工件的机器人，热熔下压机构包括若干个热熔驱动源，每个热熔驱动源的动作端下端面布置有若干根加热柱。本发明通过机器人将螺母放置到工件的上端面后，工件治具沿水平方向将工件送至热熔下压机构，先通过加热柱将螺母进行加热，再通过热熔驱动源将螺母压熔在工件中。机器人负载减小，只负责取放螺母，无附加加热结构，稳定性极大提升；放置螺母与加热螺母分开在2个工位上作业，结构分明，故障检查排除简单，提升了设备稳定性及维护性。

Description

一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件生产研究领域中的一种熔焊设备，特别是一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统。

背景技术

在注塑产品中，有的采用模内热熔螺母，但此方法对模具和抓手设计要求高，工艺复杂。并且汽车天窗框架尺寸较大，螺母分布范围广，所以不适用模内埋入螺母。目前现有已实现的两种方案。

方案一：使用振动料盘输送螺母，料盘轨道尽头加热螺母，机器人抓手抓取螺母同时保温，之后机器人将保温的螺母准确压入到天窗框架内相对应位置。

方案一缺点：

1.机器人负载大。由于机器人抓手上集成了螺母抓取和保温加热功能，结构复杂，重量大。同时需要机器人施力将螺母压入产品，也加大了负载，造成机器人选型庞大。

2.螺母输送不稳定，故障率高。由于振动料盘的轨道端头使用感应器检测到位，精度不能和机器人相当，造成经常出现机器人取螺母不能取到报警。

3.抓手夹取螺母易掉。由于螺母法兰厚度只有1.7mm，夹头夹住之后极易掉落，造成停机频繁。

4.加热装置和夹取装置集成，故障多。由于机器人头部工装有加热保温功能，高温影响附近零件使用寿命和机器人精度。

方案二：使用振动料盘输送螺母，料盘尽头加热螺母，平面X/Y 2个方向使用伺服电缸带动可Z向移动的抓手，抓取加热后的螺母，移动到天窗框架准确位置，抓手下压将螺母熔入。

方案二缺点：

1.两侧使用双电缸控制，作业频繁，线路故障多。由于整个XY电缸自动结构均为非标设计组装，故障率高，设备维护要求高。

2.螺母输送不稳定，故障率高。由于振动料盘的轨道端头使用感应器检测到位，精度不能和电缸抓手相当，造成经常出现取螺母故障报警。同现有方案一缺点。

3.抓手夹取螺母易掉。由于螺母法兰厚度只有1.7mm，夹头夹住之后极易掉落，造成停机频繁。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，分离螺母加热功能和螺母抓取功能，提高设备稳定性，减少设备维护难度。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，包括热熔下压机构、沿水平方向将工件送至热熔下压机构下方的工件治具以及将螺母送至工件的机器人，所述热熔下压机构包括若干个热熔驱动源，每个热熔驱动源的动作端下端面布置有若干根加热柱。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括B面螺母热熔机构，所述B面螺母热熔机构包括B面螺母送料单元、工作端朝上的熔焊导柱以及将B面螺母送料单元输出端的螺母送至熔焊导柱的转料单元。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转料单元包括滑动气缸、安装在滑动气缸的放置气缸以及安装在放置气缸动作端的转料块，所述滑动气缸的动作端驱使放置气缸沿水平方向往复移动，放置气缸驱使转料块沿竖直方向往复移动，转料块上设置有一个转料腔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述B面螺母送料单元输出端上布置有转料引导块，所述转料引导块上布置有转料引导通道，转料引导通道的轴线与B面螺母送料单元输出端垂直，所述转料引导通道的一端与B面螺母送料单元输出端连通，还包括将B面螺母沿转料引导通道推至转料腔的侧推气缸。

作为上述技术方案的进一步改进，所述机器人包括机器人本体和安装在机器人本体执行端的转盘，所述转盘的圆周布置有多个吸附杆，各所述吸附杆的端面布置有多个吸附孔，所述吸附孔通过吸附杆和转盘内的通道与真空源连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸附杆的端面中部设有定位杆，所述吸附孔位于定位杆外侧。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括供螺母给机器人的螺母上料单元，所述螺母上料单元包括振动盘、安装在振动盘上的输送轨道以及安装在输送轨道末端的分料器，所述分料器包括分料轨道、分料块以及驱使分料块沿分料轨道往复移动的分料气缸，所述分料块上布置有第一分料腔和第二分料腔，所述分料块移动的方向和输送轨道出料的方向垂直。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括分料传感器，所述分料传感器位于分料块和输送轨道交汇处上方。

本发明的有益效果是：本发明通过机器人将螺母放置到工件的上端面后，工件治具沿水平方向将工件送至热熔下压机构，先通过加热柱将螺母进行加热，再通过热熔驱动源将螺母压熔在工件中。另外设置了B面螺母热熔机构，通过顶升的方式对工件的下端面进行螺母送料和热熔。本发明中，机器人负载减小，只负责取放螺母，无附加加热结构，稳定性极大提升；放置螺母与加热螺母分开在2个工位上作业，结构分明，故障检查排除简单，提升了设备稳定性及维护性；机器人采用真空吸取螺母，解决机械夹爪抓取不稳，螺母外观抓痕等问题；分料器使取放螺母精度和机器人抓手精度相匹配，取螺母故障率大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明中B面螺母热熔机构的结构示意图；

图5是本发明中热熔下压机构的结构示意图；

图6是本发明中螺母上料单元的结构示意图；

图7是本发明中机器人的结构示意图

图8是本发明中吸附杆的局部放大图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1～图8，一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，包括热熔下压机构3、沿水平方向将工件送至热熔下压机构3下方的工件治具4以及将螺母送至工件的机器人1，所述热熔下压机构3包括若干个热熔驱动源31，每个热熔驱动源31的动作端下端面布置有若干根加热柱30，热熔驱动源31的动作端沿竖直方向往复移动，每个加热柱30配置一个独立的温控系统。各温控系统包括温度传感器和处理温度传感器反馈数字的温控面板，加热柱30的加热状态通过温控面板控制。工件治具4安装在治具滑块上，治具滑块安装在治具驱动气缸上。工件上端面，也称为工件的A面，工件下端面，也称工件的B面。热熔下压机构3主要完成工件A面螺母的熔焊。

机器人1将螺母放置到工件的上端面后，工件治具4沿水平方向将工件送至热熔下压机构3，热熔下压机构3下压，各加热柱30接触螺母后保持位置，加热螺母。温控面板监控温度达到要求后，热熔下压机构3继续下压，将螺母熔入工件内。同时，机器人1陆续吸取螺母，预备下次作业。热熔下压机构3分为4部分独立下压的热熔驱动源31，消除大尺寸引起的精度波动。热熔驱动源31为伺服电机，伺服电机的动作端通过丝杆连接下压块，加热柱30安装在下压块的下端面。伺服电机精确控制悬停加热高度和压入深度。本发明中，机器人1负载减小，只负责取放螺母，无附加加热结构，稳定性极大提升；放置螺母与加热螺母分开在2个工位上作业，结构分明，故障检查排除简单，提升了设备稳定性及维护性。

还包括供螺母给机器人1的螺母上料单元2，所述螺母上料单元2包括振动盘20、安装在振动盘20上的输送轨道以及安装在输送轨道末端的分料器，所述分料器包括分料轨道、分料块21以及驱使分料块21沿分料轨道往复移动的分料气缸25，所述分料块21上布置有第一分料腔22和第二分料腔23，所述分料块21移动的方向和输送轨道出料的方向垂直。还包括分料传感器24，所述分料传感器24位于分料块21和输送轨道交汇处上方。分料传感器24主要用于检测第一分料腔22和第二分料腔23中是否已经放置有螺母。机器人1安装在机架的内顶面，螺母上料单元2安装在机器人1的下方。

工作时，第一分料腔22对着输送轨道的末端，分料传感器24感应到第一分料腔22中是否接到螺母，输送轨道的螺母在振动盘20的振动下落入到第一分料腔22中，分料感应器检测到第一分料腔22接到螺母后，分料气缸25驱使分料块21移动，使得第二分料腔23对着输送轨道的末端，分料传感器24感应到第一分料腔22中是否接到螺母，与此同时，机器人1通过定位杆穿过第一分料腔22中螺母的中心孔，通过吸附孔将螺母真空吸附在吸附杆中。分料感应器检测到第二分料腔23接到螺母后，分料气缸25驱使分料块21复位，机器人1旋转转盘，将吸附杆移动到第二分料腔23上方，定位杆穿过第一分料腔22中螺母的中心孔，通过吸附孔将螺母真空吸附在吸附杆中。如此循环，直到转盘上的吸附杆均吸附到一个螺母。机器人1沿预设定的轨迹将螺母放置到工件上。

机架内配置有两台机器人1，每台机器人1配置两个螺母上料单元2。一台机器人1将螺母放置到工件的一端，余下一台机器人1将螺母放置到工件的另一端，两台机器人1配合，可以提高螺母的放置效率。

为了对工件的下端面进行螺母热熔，设置了B面螺母热熔机构，所述B面螺母热熔机构包括B面螺母送料单元、工作端朝上的熔焊导柱56以及将B面螺母送料单元输出端的螺母送至熔焊导柱56的转料单元。熔焊导柱56安装在顶升气缸57的动作端，顶升气缸57的动作端竖直朝上。治具驱动气缸驱使工件治具4进入到热熔下压机构3下方后，转料单元将B面螺母送至熔焊导柱56上，熔焊导柱56对B面螺母进行加热，熔焊导柱56沿竖直方向顶升后，将B面螺母压入工件。

所述转料单元包括滑动气缸50、安装在滑动气缸50的放置气缸51以及安装在放置气缸51动作端的转料块52，所述滑动气缸50的动作端驱使放置气缸51沿水平方向往复移动，放置气缸51驱使转料块52沿竖直方向往复移动，转料块52上设置有一个转料腔。转料腔具有一个开口，B面螺母送料单元将B面螺母送至转料腔后，滑动气缸50的动作端缩回，驱使转料块52水平移动后，使得B面螺母位于熔焊导柱56上方，放置气缸51驱使转料块52下行，将B面螺母放置到熔焊导柱56上，滑动气缸50继续缩回，B面螺母从转料腔的开口脱离，留在熔焊导柱56上，并让出熔焊导柱56顶升的空间，熔焊导柱56对B面螺母进行加热，熔焊导柱56沿竖直方向顶升后，将B面螺母压入工件。滑动气缸50复位，放置气缸51复位，转料块52等待转移下一个B面螺母。

所述B面螺母送料单元输出端上布置有转料引导块53，所述转料引导块53上布置有转料引导通道54，转料引导通道54的轴线与B面螺母送料单元输出端垂直，所述转料引导通道54的一端与B面螺母送料单元输出端连通，还包括将B面螺母沿转料引导通道54推至转料腔的侧推气缸55。转料块52到位后，侧推气缸55将B面螺母送料单元输出端的B面螺母推入到转料引导通道54中，并驱使B面螺母随着转料引导通道54进入到转料腔中，B面螺母从转料腔的开口进入转料腔，B面螺母到位后，侧推气缸55复位。滑动气缸50的动作端缩回，驱使转料块52水平移动后，使得B面螺母位于熔焊导柱56上方，放置气缸51驱使转料块52下行，将B面螺母放置到熔焊导柱56上，滑动气缸50继续缩回，B面螺母从转料腔的开口脱离，留在熔焊导柱56上，并让出熔焊导柱56顶升的空间，放置气缸51复位，滑动气缸50复位，转料块52等待转移下一个B面螺母。

所述机器人1包括机器人1本体和安装在机器人1本体执行端的转盘10，所述转盘10的圆周布置有多个吸附杆11，各所述吸附杆11的端面布置有多个吸附孔13，所述吸附孔13通过吸附杆11和转盘10内的通道与真空源连通。转盘10上设置有12个吸附杆11，转盘10可以预吸附12个螺母。

所述吸附杆11的端面中部设有定位杆12，所述吸附孔13位于定位杆12外侧。吸附孔13所围成的圆心与定位杆12截面圆的圆心重合。

机器人1抓取螺母时，通过定位杆12穿过螺母的中心孔，真空源工作，产生真空，通过吸附孔13将螺母吸附在吸附杆11的端面。完成一个螺母抓取后，转盘10旋转，更换新的吸附杆11吸取螺母。该转盘10中每个吸附杆11中的吸附孔13通过真空阀阀组单独控制。真空阀阀组启动后，通过连接气管及吸附杆11和转盘10内的通道通路抽取空气，形成真空，吸取螺母。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，其特征在于：包括热熔下压机构、B面螺母热熔机构、供螺母给机器人的螺母上料单元、分料传感器、沿水平方向将工件送至热熔下压机构下方的工件治具以及将螺母送至工件的机器人，所述热熔下压机构包括若干个热熔驱动源，每个热熔驱动源的动作端下端面布置有若干根加热柱；

所述B面螺母热熔机构包括B面螺母送料单元、工作端朝上的熔焊导柱以及将B面螺母送料单元输出端的螺母送至熔焊导柱的转料单元；

所述转料单元包括滑动气缸、安装在滑动气缸的放置气缸以及安装在放置气缸动作端的转料块，所述滑动气缸的动作端驱使放置气缸沿水平方向往复移动，放置气缸驱使转料块沿竖直方向往复移动，转料块上设置有一个转料腔；

所述B面螺母送料单元输出端上布置有转料引导块，所述转料引导块上布置有转料引导通道，转料引导通道的轴线与B面螺母送料单元输出端垂直，所述转料引导通道的一端与B面螺母送料单元输出端连通，还包括将B面螺母沿转料引导通道推至转料腔的侧推气缸；

所述机器人包括机器人本体和安装在机器人本体执行端的转盘，所述转盘的圆周布置有多个吸附杆，各所述吸附杆的端面布置有多个吸附孔，所述吸附孔通过吸附杆和转盘内的通道与真空源连通；

所述螺母上料单元包括振动盘、安装在振动盘上的输送轨道以及安装在输送轨道末端的分料器，所述分料器包括分料轨道、分料块以及驱使分料块沿分料轨道往复移动的分料气缸，所述分料块上布置有第一分料腔和第二分料腔，所述分料块移动的方向和输送轨道出料的方向垂直；

所述分料传感器位于分料块和输送轨道交汇处上方。

2.根据权利要求1所述的汽车天窗框架螺母机器人自动熔焊系统，其特征在于：所述吸附杆的端面中部设有定位杆，所述吸附孔位于定位杆外侧。