CN109604855A - 通用柔性焊接工作站及汽车生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用柔性焊接工作站及汽车生产线，涉及汽车制造装备的技术领域。一种通用柔性焊接工作站包括：通用转台、机器人、夹具库、焊钳库以及控制装置；所述夹具库中的夹具通过夹具切换小车运送到所述通用转台上，并进行定位、安装；所述控制装置根据所述夹具的标签信息控制所述机器人从所述焊钳库中抓取相对应的焊钳，并对所述夹具上的待焊接零件及分总成进行焊接；在焊接过程中，所述控制装置按照预设的焊接程序控制所述通用转台转动，使得所述通用转台与所述机器人相互配合完成焊接工艺。一种汽车生产线包括通用柔性焊接工作站。缓解了现有工作站设备使用率低、夹具无法切换等问题。

Description

通用柔性焊接工作站及汽车生产线

技术领域

本发明涉及汽车制造装备的技术领域，尤其是涉及一种通用柔性焊接工作站及汽车生产线。

背景技术

随着中国经济的快速发展和汽车行业的日趋成熟，汽车的需求发展趋势慢慢的从大批量生产转变为小批量、个性化定制生产。汽车厂商在平衡顾客需求和研发、成产成本的情况下，对生产线的混线生产能力要求越来越高。

目前，量产线常见的是同平台车型的共线生产，同平台车型由于有相同的车身定位、相似的生产工艺使得生产线在设备、结构上相似，能够实现共线生产。由于跨平台车型在车身定位、生产工艺路线上的差异，导致夹具数量、工位数量、设备数量的不同，很难实现混线生产。若想实现跨平台多车型混线生产或在原有生产线上增加车型，无疑会大大增加汽车生产商在设备、场地、人员、周期上的成本投入。

要实现不同工艺路线、不同平台(车身定位不同)车型混线生产并且设备尽可能通用减少设备、场地的投入，对于工作站需要达到的工作站通用化、柔性化。解决工作站的通用化和柔性化，就能够实现下车身分总成工作站作为一个独立通用的工艺单元，满足各个车型不同车身定位、不同工艺路线的混线生产。

现有技术中的工作站存在以下问题：

1)夹具切换问题，以往下车身分总成工作站无法满足夹具的快速切换要求；

2)设备使用率，对于以往生产线，工作站无法通用，导致通用设备需要重复购买，混线生产时，非对应车型工作站设备不使用，使用率低；

3)场地占用问题，对于以往工作站，同时开发多个车型需要开发相应夹具，夹具与工作站硬性连接，需要多个工作站去进行夹具摆放和焊接。

基于以上问题，提出一种夹具切换速度快、设备使用率高、占用场地少的工作站显得尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用柔性焊接工作站及汽车生产线，以解决上述的至少一个问题。

本发明提供的一种通用柔性焊接工作站，包括：通用转台、机器人、夹具库、焊钳库以及控制装置；

所述夹具库中的夹具通过夹具切换小车运送到所述通用转台上，并进行定位、安装；

所述控制装置根据所述夹具的标签信息控制所述机器人从所述焊钳库中抓取相对应的焊钳，并对所述夹具上的待焊接零件及分总成进行焊接；

在焊接过程中，所述控制装置按照预设的焊接程序控制所述通用转台转动，使得所述通用转台与所述机器人相互配合完成焊接工艺。

作为一种进一步的技术方案，所述通用转台包括转台本体、驱动装置和多组夹具安装座；

多组所述夹具安装座设置在所述转台本体上，用于夹具的定位、安装；

所述驱动装置的输出端与所述转台本体连接，用于驱动所述转台本体旋转。

作为一种进一步的技术方案，所述夹具安装座设置为两排，对称设置在所述转台本体左右两侧处，且每排从前向后设置4组所述夹具安装座；

位于前端的两组以及位于后端的两组所述夹具安装座上均设置有夹具压紧气缸，每个所述夹具压紧气缸均通过连接块与所述夹具安装座连接；

靠近前端位置的两组所述夹具安装座上均设置有夹具定位销。

作为一种进一步的技术方案，所述通用转台还包括转台底座和预埋钢板；

所述驱动装置固定安装在所述转台底座上，所述转台底座固定安装在所述预埋钢板上；

所述转台本体的四周设置有多组XYZ向限位机构和转台行程开关。

作为一种进一步的技术方案，所述通用转台设置在工作站前部的地坑内，且所述转台本体的表面与地面齐平；

所述转台本体的四周设置有用于人员踩踏的地坑护板。

作为一种进一步的技术方案，所述地坑护板的前侧设置有安全光栅；

当工作站运行时，所述安全光栅用于阻挡人员进入工作站。

作为一种进一步的技术方案，该工作站还包括识别装置和HMI装置，所述识别装置用于读取所述夹具上的标签信息；

所述控制装置至少包括MCP控制柜和机器人控制柜；

所述识别装置能够将读取到的信息发送至所述MCP控制柜中的PLC系统，并通过所述PLC系统将所需的机器人焊接程序号发送至所述机器人控制柜，并由所述机器人控制柜控制所述机器人焊接；

焊接完成后，所述机器人控制柜将焊接完成信息发送至所述MCP控制柜中的PLC系统，并由所述PLC系统将完成信息发送至所述HMI系统中。

作为一种进一步的技术方案，该工作站还包括修磨装置；

所述修磨装置与所述焊钳库均设置在靠近所述机器人的位置处，使所述修磨装置和所述焊钳均位于所述机器人的可达范围之内。

作为一种进一步的技术方案，所述夹具库包括多组用于放置所述焊钳的焊钳支架；

当焊接时，所述机器人将相应的所述焊钳从所述焊钳支架上抓取走；当焊接完成后，所述机器人将所述焊钳回放至所述焊钳支架上。

本发明提供的一种汽车生产线包括所述的通用柔性焊接工作站。

与现有技术相比，本发明提供的一种通用柔性焊接工作站及汽车生产线所具有的技术优势为：

本发明提供的一种通用柔性焊接工作站，包括通用转台、机器人、夹具库、焊钳库以及控制装置，其具体工作过程为：工作人员将相应的夹具通过夹具切换小车运送到通用平台上，并通过通用平台对夹具进行定位、安装；工作人员将待焊接零件和分总成放置在夹具上，并确认放置到位，然后确认工作站内无其他人员和故障后，按下启动按钮；此时，控制装置根据接收到的夹具上的RFID标签信息而控制机器人工作，由机器人按照预设的焊接程序顺序抓取与夹具信息相对应的焊钳，对夹具上的待焊接零件和分总成进行焊接，并且，焊接过程中，在控制装置控制作用下，通用转台按照预设的焊接程序进行相应的转动，从而能够使通用转台与机器人相互配合使用，以实现焊接工艺流程；当焊接完成后，机器人将焊钳回放至焊钳库中，并将焊接完成信号发送给控制装置，最后由工作人员将焊接完成的分总成转运至下一个工位。

本发明提供的一种通用柔性焊接工作站，通过夹具切换小车实现了通用转台上夹具的切换，从而，通用转台可以作为通用设备使用，而针对不同车型，只需单独切换夹具即可，进而，提高了通用转台的使用率，且有效解决了现有技术中下车身分总成工作站无法满足夹具的切换的问题。同时，夹具切换小车与夹具之间同样采用通用的定位方式，即夹具切换小车同样作为通用设备，进一步提高了夹具切换小车的使用率，且方便各个夹具的快速切换。

并且，在控制装置的控制作用下，机器人能够从焊钳库中抓取与车型相对应的焊钳，从而，机器人可以作为通用设备使用，而针对不同车型，只需单独切换焊钳即可，进而，提高了机器人的使用率，且有效缓解了焊钳的切换问题。

另外，由于夹具库和焊钳库能够分别对夹具和焊钳进行统一放置，且通用转台和机器人作为通用设备，大大减少了设备数量，进一步缓解了工作站的场地占用问题和成本高等问题。

本发明提供的一种汽车生产线包括上述的通用柔性焊接工作站，由此，该汽车生产线所达到的技术优势及效果包括上述通用柔性焊接工作站所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种通用柔性焊接工作站轴侧图；

图2为本发明实施例提供的一种通用柔性焊接工作站的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种通用转台的轴测图；

图4为本发明实施例提供的一种通用转台的俯视图；

图5为本发明实施例提供的一种通用转台的立体示意图；

图6为本发明实施例提供的一种通用转台的场景示意图；

图7为本发明实施例提供的一种通用柔性焊接工作站的流程示意图。

图标：100－通用转台；110－转台本体；120－驱动装置；130－夹具安装座；131－夹具压紧气缸；132－夹具定位销；133－夹具导向轮；134－限位机构；135－气动快插；136－转台底座；137－预埋钢板；138－XYZ向限位机构；139－转台行程开关；200－机器人；300－夹具库；400－焊钳库；500－夹具切换小车；600－控制装置；700－安全光栅；800－地坑护板；900－修磨装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图7所示。

本实施例提供的一种通用柔性焊接工作站，包括通用转台100、机器人200、夹具库300、焊钳库400以及控制装置600，其具体工作过程为：工作人员将相应的夹具通过夹具切换小车500(AGV小车)运送到通用平台上，并通过通用平台对夹具进行定位、安装；工作人员将待焊接零件和分总成放置在夹具上，并确认放置到位，然后确认工作站内无其他人员和故障后，按下启动按钮；此时，控制装置600根据接收到的夹具上的RFID标签信息而控制机器人200工作，由机器人200按照预设的焊接程序顺序抓取与夹具信息相对应的焊钳，对夹具上的待焊接零件和分总成进行焊接，并且，焊接过程中，在控制装置600控制作用下，通用转台100按照预设的焊接程序进行相应的转动，从而能够使通用转台100与机器人200相互配合使用，以实现焊接工艺流程；当焊接完成后，机器人200将焊钳回放至焊钳库400中，并将焊接完成信号发送给控制装置600，最后由工作人员将焊接完成的分总成转运至下一个工位。

本实施例提供的一种通用柔性焊接工作站，通过夹具切换小车500实现了通用转台100上夹具的切换，从而，通用转台100可以作为通用设备使用，而针对不同车型，只需单独切换夹具即可，进而，提高了通用转台100的使用率，且有效解决了现有技术中下车身分总成工作站无法满足夹具的切换的问题。同时，夹具切换小车500与夹具之间同样采用通用的定位方式，即夹具切换小车500同样作为通用设备，进一步提高了夹具切换小车500的使用率，且方便各个夹具的快速切换。

并且，在控制装置600的控制作用下，机器人200能够从焊钳库400中抓取与车型相对应的焊钳，从而，机器人200可以作为通用设备使用，而针对不同车型，只需单独切换焊钳即可，进而，提高了机器人200的使用率，且有效缓解了焊钳的切换问题。

另外，由于夹具库300和焊钳库400能够分别对夹具和焊钳进行统一放置，且通用转台100和机器人200作为通用设备，大大减少了设备数量，进一步缓解了工作站的场地占用问题和成本高等问题。

本实施例的可选技术方案中，通用转台100包括转台本体110、驱动装置120和多组夹具安装座130；多组夹具安装座130设置在转台本体110上，用于夹具的定位、安装；驱动装置120的输出端与转台本体110连接，用于驱动转台本体110旋转。

本实施例的可选技术方案中，夹具安装座130设置为两排，对称设置在转台本体110左右两侧处，且每排从前向后设置4组夹具安装座130；位于前端的两组以及位于后端的两组夹具安装座130上均设置有夹具压紧气缸131，每个夹具压紧气缸131均通过连接块与夹具安装座130连接；靠近前端位置的两组夹具安装座130上均设置有夹具定位销132；未设置有夹具定位销132的各组夹具安装座130上均设有夹具导向轮133；靠近后端位置处设置有两组限位机构134，且两组限位机构134之间设置有气动快插135。

本实施例中，夹具的定位采用通用的柔性定位结构，具体包括，2个夹具定位销132，即主定位销和副定位销，6个支撑面，即其他6组未设置有夹具定位销132的夹具安装座130的顶部支撑面，4个夹具压紧气缸131，即设置在前端和后端的4组夹具安装座130上分别设置夹具压紧气缸131，由此，通过上述结构，能够实现对夹具的精确、稳定定位。除此以外，还设置了夹具导向轮133和限位机构134，进一步便于夹具的安装、定位，并通过气动快插135实现对夹具的锁定，以防止焊接过程中夹具出现位置移动而影响焊接质量。

本实施例的可选技术方案中，通用转台100还包括转台底座136和预埋钢板137；驱动装置120固定安装在转台底座136上，转台底座136固定安装在预埋钢板137上；转台本体110的四周设置有多组XYZ向限位机构138和转台行程开关139。

具体的，转台本体110通过24个螺栓与驱动装置120连接，该驱动装置120通过8个螺栓和2个限位销固定在转台底座136上；转台底座136通过8个地脚螺栓固定在地坑的预埋钢板137上；XYZ向限位机构138设为4组，分别对称分别在地坑的转台本体110四周；转台行程开关139通过支腿，使用4个螺栓固定在地坑的预埋钢板137上；同时还设有通用转台调零机构和光电感应器等。需要说明的是，本实施例中，驱动装置120至少包括电机、减速器等，以满足驱动要求。

本实施例的可选技术方案中，通用转台100设置在工作站前部的地坑内，且转台本体110的表面与地面齐平；转台本体110的四周设置有用于人员踩踏的地坑护板800。

本实施例的可选技术方案中，地坑护板800的前侧设置有安全光栅700；当工作站运行时，安全光栅700用于阻挡人员进入工作站。

本实施例中，通用转台100位于工作站前部的地坑内，保证转台本体110的表面与底面齐平；地坑护板800位于通用转台100的四周，其高度与夹具安装座130齐平，地坑护板800既可以作为人工上件踏台，也可以避免人员掉落到转台地坑内而发生危险。

安全光栅700位于地坑护板800的前面，范围覆盖整个上件口，避免通用转台100和机器人200等设备运行过程中人员进入而造成事故发生。

本实施例的可选技术方案中，该通用柔性焊接工作站还包括识别装置和HMI装置，识别装置用于读取夹具上的标签信息；控制装置600至少包括MCP控制柜和机器人控制柜；识别装置能够将读取到的信息发送至MCP控制柜中的PLC系统，并通过PLC系统将所需的机器人200焊接程序号发送至机器人控制柜，并由机器人控制柜控制机器人200焊接；焊接完成后，机器人控制柜将焊接完成信息发送至MCP控制柜中的PLC系统，并由PLC系统将完成信息发送至HMI系统中。除此以外，控制装置600还包括其他控制件，如，WDP柜(焊接电源柜)、PDP柜(控制电源柜)、焊接控制器等，且这些控制件均布置在工作站周围，以便于人工操作。

本实施例的可选技术方案中，该通用柔性焊接工作站还包括修磨装置900；修磨装置900与焊钳库400均设置在靠近机器人200的位置处，使修磨装置900和焊钳均位于机器人200的可达范围之内，以便于焊接与修磨过程相继进行，以提高加工效率。

本实施例的可选技术方案中，夹具库300包括多组用于放置焊钳的焊钳支架；当焊接时，机器人200将相应的焊钳从焊钳支架上抓取走；当焊接完成后，机器人200将焊钳回放至焊钳支架上。

同样的，在夹具库300内也可以设置多组夹具支架，以便于对夹具进行归置，进一步便于夹具切换小车500的运送。

本实施例提供的工作站的具体工作流程为：

第一步：工作人员将夹具通过夹具切换小车500送入工作站通用转台100上定位、安装，并通过夹具压紧气缸131进行压紧，并由识别装置(RFID读写器)读取夹具上的RFID标签；

第二步：RFID读写器将车型配置等信息发送给MCP柜的PLC系统，由PLC系统将需要用到的机器人200焊接程序号发送给机器人控制柜；

第三步：工作人员将待焊接零件和分总成放置到夹具上并确认到位，确认工作站内无其他人员和故障，按JB箱上的确认按钮；

第四步：工作人员在HMI装置上再次确认车型及配置信息；

第五步：机器人200按照焊接程序顺序抓取相应的焊钳进行焊接，通用转台100按照焊接程序转动到合适角度，以便机器人200能够达到焊接位置；

第六步：焊接完成后，机器人200将焊钳回放至焊钳支架上，并将焊接完成信号发送给MCP柜的PLC系统，由PLC系统将完成信号发送给ITPLC及HMI系统；

第七步：工作人员将焊接完成的分总成转运至下一个工位。

本实施例提供的一种汽车生产线包括通用柔性焊接工作站，由此，该汽车生产线所达到的技术优势及效果包括上述通用柔性焊接工作站所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种通用柔性焊接工作站，其特征在于，包括：通用转台(100)、机器人(200)、夹具库(300)、焊钳库(400)以及控制装置(600)；

所述夹具库(300)中的夹具通过夹具切换小车(500)运送到所述通用转台(100)上，并进行定位、安装；

所述控制装置(600)根据所述夹具的标签信息控制所述机器人(200)从所述焊钳库(400)中抓取相对应的焊钳，并对所述夹具上的待焊接零件及分总成进行焊接；

在焊接过程中，所述控制装置(600)按照预设的焊接程序控制所述通用转台(100)转动，使得所述通用转台(100)与所述机器人(200)相互配合完成焊接工艺。

2.根据权利要求1所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述通用转台(100)包括转台本体(110)、驱动装置(120)和多组夹具安装座(130)；

多组所述夹具安装座(130)设置在所述转台本体(110)上，用于夹具的定位、安装；

所述驱动装置(120)的输出端与所述转台本体(110)连接，用于驱动所述转台本体(110)旋转。

3.根据权利要求2所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述夹具安装座(130)设置为两排，对称设置在所述转台本体(110)左右两侧处，且每排从前向后设置4组所述夹具安装座(130)；

位于前端的两组以及位于后端的两组所述夹具安装座(130)上均设置有夹具压紧气缸(131)，每个所述夹具压紧气缸(131)均通过连接块与所述夹具安装座(130)连接；

靠近前端位置的两组所述夹具安装座(130)上均设置有夹具定位销(132)。

4.根据权利要求2所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述通用转台(100)还包括转台底座(136)和预埋钢板(137)；

所述驱动装置(120)固定安装在所述转台底座(136)上，所述转台底座(136)固定安装在所述预埋钢板(137)上；

所述转台本体(110)的四周设置有多组XYZ向限位机构(138)和转台行程开关(139)。

5.根据权利要求2所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述通用转台(100)设置在工作站前部的地坑内，且所述转台本体(110)的表面与地面齐平；

所述转台本体(110)的四周设置有用于人员踩踏的地坑护板(800)。

6.根据权利要求5所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述地坑护板(800)的前侧设置有安全光栅(700)；

当工作站运行时，所述安全光栅(700)用于阻挡人员进入工作站。

7.根据权利要求1所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，还包括识别装置和HMI装置，所述识别装置用于读取所述夹具上的标签信息；

所述控制装置(600)至少包括MCP控制柜和机器人控制柜；

所述识别装置能够将读取到的信息发送至所述MCP控制柜中的PLC系统，并通过所述PLC系统将所需的机器人焊接程序号发送至所述机器人控制柜，并由所述机器人控制柜控制所述机器人(200)焊接；

焊接完成后，所述机器人控制柜将焊接完成信息发送至所述MCP控制柜中的PLC系统，并由所述PLC系统将完成信息发送至所述HMI系统中。

8.根据权利要求1所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，还包括修磨装置(900)；

所述修磨装置(900)与所述焊钳库(400)均设置在靠近所述机器人(200)的位置处，使所述修磨装置(900)和所述焊钳均位于所述机器人(200)的可达范围之内。

9.根据权利要求1所述的通用柔性焊接工作站，其特征在于，所述夹具库(300)包括多组用于放置所述焊钳的焊钳支架；

当焊接时，所述机器人(200)将相应的所述焊钳从所述焊钳支架上抓取走；当焊接完成后，所述机器人(200)将所述焊钳回放至所述焊钳支架上。

10.一种汽车生产线，其特征在于，包括权利要求1－9任一项所述的通用柔性焊接工作站。