CN110064818B

CN110064818B - 一种汽车排气管双层焊接设备

Info

Publication number: CN110064818B
Application number: CN201910424553.2A
Authority: CN
Inventors: 高志
Original assignee: Wuhan Dongweld Automobile Equipment Co ltd
Current assignee: Wuhan Dongweld Automobile Equipment Co ltd
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: CN110064818A

Abstract

本发明公开一种汽车排气管双层焊接设备，包括底板，机器人龙门架、变位机和外门；所述龙门架横梁上方安装有若干焊接机器人；所述变位机包括安装在所述底板上的一对第一变位机，一对所述第一变位机之间设有设有翻转横梁，所述翻转横梁将所述底板的上方空间分割成上下两层区域；所述翻转横梁上分别设有第二变位机和第三变位机，并分别安装有焊接夹具；所述第一变位机、所述第二变位机和所述第三变位机均为独立控制；所述总提回转轴、所述第二旋转轴和所述第三旋转轴均独立旋转。本焊接设备采用上下两层交替回转结构设计，能够同时进行焊接和上下工件，减少了人工怠工，提高了设备的生产效率，节约了厂房面积，提升了厂房利用率。

Description

一种汽车排气管双层焊接设备

技术领域

本发明涉及到汽车焊接设备技术领域，具体涉及到一种汽车排气管双层焊接设备。

背景技术

现有的汽车排气管焊接设备采用单工位生产，人先把工件按照顺序装在夹具上，按启动按钮，启动设备，设备关门，机器人过来焊接，人工等待机器人焊接完成，焊接完成，设备自带开门，人工取出焊接好的工件，在按照顺序装上新的工件，这种设备生产效率不高，机器人在焊接时，人工在怠工，产能受到影响，设备利用率较低。通常汽车排气管总成能够达到2～5米，单个焊接工位较长，而且一个上件工位加上一个焊接工位加上一个取件工位，使得总长更长，占用大量车间面积，厂房利用率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种汽车排气管双层焊接设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种汽车排气管双层焊接设备，包括底板，所述底板上依次设有机器人龙门架、变位机和外门；

所述机器人龙门架包括对称设置在所述底板两侧的龙门架立柱及所述龙门架立柱上方的龙门架横梁，所述龙门架横梁上方安装有若干焊接机器人；

所述变位机包括安装在所述底板上的一对第一变位机，一对所述第一变位机之间设有总提回转轴，所述总提回转轴上套设有翻转横梁，所述翻转横梁将所述底板的上方空间分割成上下两层区域，分别为靠近所述焊接机器人一侧的焊接区和靠近外门一侧的人工上件区；

所述翻转横梁靠近所述第一变位机的位置上分别设有第二变位机和第三变位机，所述第二变位机和第三变位机绕所述总提回转轴对称的设置在所述翻转横梁的两面，所述第二变位机和第三变位机均为两个，成对的安装在所述翻转横梁上；

所述第二变位机和所述第三变位机分别具有第二旋转轴和第三旋转轴，所述第二旋转轴上安装有第一悬挂板，第三旋转轴上安装有第二悬挂板；一对所述第一悬挂板之间和一对所述第二悬挂板之间分别安装焊接夹具；

所述第一变位机、所述第二变位机和所述第三变位机均为独立控制；所述总提回转轴、所述第二旋转轴和所述第三旋转轴均独立旋转；

所述人工上件区设有夹具切换叉车，所述龙门架横梁下方设有示教平台，所述示教平台的示教台位于所述焊接区内。

本汽车排气管双层焊接设备利用空间分散原理，通过变位机及翻转横梁的设置，将焊接区与人工上件区分开并双层设置，使焊接机器人和人工能同时进行工作，互不干涉；采用上下两层交替回转结构设计，上层为焊接区域，下层为人工上件区域，将焊接机器人安装在第二层的高度，这样焊接机器人在上层焊接时，人工在下层取出焊接好的工件并装好待焊接工件准备下一次焊接，如此上下层不断交换位置，消除人工怠工的缺陷，提高设备的生产效率。经实际测算和对比，本排气管双层焊接设备比现有设备生产效率提高50％以上，厂房利用率提升50％以上。

所述第一变位机能够带动并使所述翻转横梁旋转，使翻转横梁两侧的第二变位机和第三变位机分别交替位于所述焊接区和人工上件区；所述第二变位机和所述第三变位机均能夹持同样的焊接夹具，并能各自独立旋转及控制，通过调整角度和方向，以分别适配焊接机器人和人工的操作位置。

进一步的，所述翻转横梁为框形结构，具有一对平行的长边和一对平行的短边；一对所述短边中部分别设置有安装板及安装孔，用于连接所述第一变位机，短边两侧同样设有安装板及安装孔，用于连接第二变位机和第三变位机；一对所述长边上分别向外倾斜的设置有挡光板支架，所述挡光板支架及所述翻转横梁的框形内均设置有挡光板。

所述挡光板的设置一方面起到遮挡焊接弧光的作用，避免人工上件区受弧光照射，影响上件工作；另一方面能够遮挡焊渣，避免焊渣掉落到人工上件区，危害工人安全；同时向外倾斜设置的挡光板能够让落下的焊渣向一侧集中，便于翻转时清理。

所述挡光板为彩钢板或其它薄钢片。

所述翻转横梁的短边和长边均为中空的结构,通过螺栓或焊接固定在一起,这样能够减轻翻转横梁整体的重量，减少变位机的负载，提高设备运行的效率。

进一步的，所述第一变位机具有第一机座，所述第一机座的底部通过螺栓固定安装在所述底板上；所述第一机座上方设有若干带座轴承，所述带座轴承上安装所述总提回转轴，所述带座轴承上还设有护罩，所述护罩螺接在所述第一机座上。护罩能够避免杂物落入轴承内，影响总提回转轴的运转，第一变位机为大功率变位机，其负载为翻转横梁及其上面安装的所有部件，由总提的PLC控制系统控制，设有独立的伺服电机。

进一步的，所述第一变位机的机身侧边还安装有角座，所述角座上设有导向套，所述导向套上连接有气缸，所述导向套上远离所述气缸的一侧设有对射光电组件，所述对射光电组件成对的设置在所述底板两侧的第一变位机上。

进一步的，所述第二变位机与所述第三变位机结构相同，均具有变位机机座；所述变位机机座上方通过轴承连接有所述第二旋转轴或第三旋转轴；所述变位机机座的底部通过螺栓固定安装在所述翻转横梁上，所述变位机机座两侧与所述翻转横梁之间还固定螺接有侧向支撑座。所述第二变位机与所述第三变位机均为小功率变位机，其作用是驱动悬挂板旋转，从而实现对焊接夹具及其夹持的工件进行变位，便于上件、焊接和下件。但是所述第二变位机与所述第三变位机的旋转轴为独立控制，由两个伺服电机分别控制。

进一步的，所述第一悬挂板和所述第二悬挂板均为“L”形悬挂板；所述“L”形悬挂板具有连接板、横向立板、两块纵向立板、连接块和衬套；所述连接板一面螺接在所述第二旋转轴或第三旋转轴上、另一面设有所述横向立板，所述横向立板同侧平行的设置所述纵向立板；所述横向立板中部螺接所述连接块，所述连接块上设有定位孔，所述定位孔处设有所述衬套；所述“L”形悬挂板靠近所述横向立板处还设有位置感应器。

所述悬挂板结构简单，易于组装或一体成型，设置的定位孔和衬套用于与夹具上的定位销相配合，对夹具进行定位，并通过上面的螺孔对夹具进行固定；横向立板和纵向立板刚好能顶住夹具的外边缘，起到一部分支撑和夹持作用。

进一步的，所述夹具切换叉车通过连接块活动连接所述焊接夹具，所述焊接夹具两端均设有定位销和安装螺孔；所述焊接夹具上固定安装待焊接工件。所述夹具切换叉车能够移动和升降所述焊接夹具，通过活动块连接，能够快速的装卸焊接夹具。焊接夹具两端的定位销与所述悬挂板上的定位孔相配合。

进一步的，所述机器人龙门架后方设有踏台，所述踏台下连接有楼梯，所述踏台四周设置有护栏，便于工人对高处的焊接机器人进行维护和保养，护栏防止工人跌落，保证工人安全；所述踏台两侧设有可移动的焊丝桶，所述焊丝桶为所述焊接机器人提供焊丝。当一桶焊丝用完，直接拖走更换另一桶焊丝，方便快捷。

进一步的，所述龙门架立柱与所述底板之间、所述龙门架立柱与所述龙门架横梁之间均设有加强筋，增强龙门架的稳定性和强度，确保焊接的精度和准确性；所述龙门架立柱和所述龙门架横梁上均设有急停按钮，多个急停按钮的设置，方便及时停止设备，所述龙门架横梁上还设有三色灯和清枪器，三色灯便于直观观察设备运行状况，并且在设备故障或出问题时进行报警。所述清枪器靠近每个所述焊接机器人设置，能够清理机器人自动焊接在工作过程中产生的粘堵在焊枪气体保护套内的飞溅物，确保气体长期畅通无阻，有效地阻隔空气进入焊接区，提高焊缝质量。

进一步的，所述外门上设有可升降门帘和二氧化碳流量计；可升降的门帘可以使每台设备成为独立的工位，不影响车间内其它工作；二氧化碳流量计实时检测设备附近的二氧化碳浓度，以确保工人的安全；所述汽车排气管双层焊接设备还具有整体外围，照明系统，顶盖及排烟系统。

本汽车排气管双层焊接设备还应当具有焊接设备必备的变压器、焊机、气源、控制柜、安装支架等一系列辅助设备。其型号和大小由本设备设计图纸要求及应用场景进行选型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本汽车排气管双层焊接设备采用上下两层交替回转结构设计，能够同时进行焊接和上下工件，减少了人工怠工，提高了设备的生产效率50％以上；2、本排气管双层焊接设备充分利用空间结构，节约了厂房面积，提升厂房利用率50％以上；3、一大两小三台变位机，能各自独立旋转及控制，通过调整角度和方向，以分别适配焊接机器人和人工的操作；4、翻转横梁上挡光板的设置既起到遮挡焊接弧光的作用又能够遮挡焊渣，避免弧光和焊渣掉落到人工上件区，危害工人安全；5、悬挂板的设置便于快速定位和装卸焊接夹具，而且能够夹持并稳定焊接夹具，减少焊接夹具晃动，提高焊接准确性。

附图说明

图1为本发明汽车排气管双层焊接设备的整体结构示意图；

图2为本发明汽车排气管双层焊接设备的侧面结构示意图；

图3为本发明汽车排气管双层焊接设备的翻转横梁结构示意图；

图4为本发明汽车排气管双层焊接设备的第一变位机结构示意图；

图5为本发明汽车排气管双层焊接设备的第二变位机结构示意图；

图6为本发明汽车排气管双层焊接设备的焊接夹具叉车结构示意图；

图7为本发明汽车排气管双层焊接设备的机器人龙门架背面结构示意图；

图中：1、底板；2、机器人龙门架；201、龙门架横梁；202、龙门架立柱；203、加强筋；3、外门；4、焊接机器人；5、第一变位机；501、总提回转轴；A、大旋转区域；6、翻转横梁；601、长边；602、短边；7、第二变位机；701、第二旋转轴；B、小旋转区域；8、第三变位机；801、第三旋转轴；9、悬挂板；901、连接板；902、横向立板；903、纵向立板；904、连接块；905、衬套；906、定位孔；907、位置感应器；10、夹具切换叉车；11、焊接夹具；12、示教平台；13、安装板；14、挡光板支架；15、挡光板；16、第一机座；17、带座轴承；18、护罩；19、角座；20、导向套；21、气缸；22、对射光电组件；23、变位机机座；24、侧向支撑座；25、连接块；26、定位销；27、踏台；28、楼梯；29、护栏；30、焊丝桶；31、急停按钮；32、三色灯；33、清枪器；34、门帘；35、二氧化碳流量计。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种汽车排气管双层焊接设备，包括底板1，所述底板1上依次设有机器人龙门架2、变位机和外门3；

所述机器人龙门架2包括对称设置在所述底板两侧的龙门架立柱及所述龙门架立柱上方的龙门架横梁，所述龙门架横梁上方安装有若干焊接机器人4；

所述变位机包括安装在所述底板1上的一对第一变位机5，一对所述第一变位机5之间设有总提回转轴501，所述总提回转轴501上套设有翻转横梁6，所述翻转横梁6将所述底板1的上方空间分割成上下两层区域，分别为靠近所述焊接机器人一侧的焊接区和靠近外门一侧的人工上件区；

所述翻转横梁6靠近所述第一变位机5的位置上分别设有第二变位机7和第三变位机8，所述第二变位机7和第三变位机8绕所述总提回转轴501对称的设置在所述翻转横梁6的两面，所述第二变位机7和第三变位机8均为两个，成对的安装在所述翻转横梁6上；

所述第二变位机7和所述第三变位机8分别具有第二旋转轴701和第三旋转轴801，所述第二旋转轴701上安装有第一悬挂板，第三旋转轴801上安装有第二悬挂板；一对所述第一悬挂板之间和一对所述第二悬挂板之间分别安装焊接夹具11；(本实施方式中所述第一悬挂板和所述第二悬挂板为结构相同的悬挂板9)

所述第一变位机5、所述第二变位机7和所述第三变位机8均为独立控制；所述总提回转轴501、所述第二旋转轴701和所述第三旋转轴801均独立旋转；

所述人工上件区设有夹具切换叉车10，所述龙门架横梁下方设有示教平台12，所述示教平台12的示教台位于所述焊接区内。所述示教平台12是人对焊接机器人示教的人机交互平台，主要的作用是对焊接机器人4的动作进行调试记录。

本汽车排气管双层焊接设备利用空间分散原理，通过变位机及翻转横梁6的设置，将焊接区与人工上件区分开并双层设置，使焊接机器人4和人工能同时进行工作，互不干涉；采用上下两层交替回转结构设计，上层为焊接区域，下层为人工上件区域，将焊接机器人4安装在第二层的高度，这样焊接机器人4在上层焊接时，人工在下层取出焊接好的工件并装好待焊接工件准备下一次焊接，如此上下层不断交换位置，消除人工怠工的缺陷，提高设备的生产效率。经实际测算和对比，本排气管双层焊接设备比现有设备生产效率提高50％以上，厂房利用率提升50％以上。

所述第一变位机5能够带动并使所述翻转横梁6旋转，使翻转横梁6两侧的第二变位机7和第三变位机8分别交替位于所述焊接区和人工上件区；所述第二变位机7和所述第三变位机8均能夹持同样的焊接夹具，并能各自独立旋转及控制，通过调整角度和方向，以分别适配焊接机器人和人工的操作位置。

进一步的，如图3所示，所述翻转横梁6为框形结构，具有一对平行的长边601和一对平行的短边602；一对所述短边602中部分别设置有安装板13及安装孔，用于连接所述第一变位机5，短边602两侧同样设有安装板13及安装孔，用于连接安装第二变位机7和第三变位机8；一对所述长边601上分别向外倾斜的设置有挡光板支架14，所述挡光板支架14及所述翻转横梁6的框形内均设置有挡光板15。

所述挡光板15的设置一方面起到遮挡焊接弧光的作用，避免人工上件区受弧光照射，影响上件工作；另一方面能够遮挡焊渣，避免焊渣掉落到人工上件区，危害工人安全；同时向外倾斜设置的挡光板15能够让落下的焊渣向一侧集中，便于翻转时清理。

所述挡光板15为彩钢板。

所述翻转横梁6的短边602和长边601均为中空的结构,通过焊接固定在一起,这样能够减轻翻转横梁6整体的重量，减少变位机的负载，提高设备运行的效率。

进一步的，如图4所示，所述第一变位机5具有第一机座16，所述第一机座16的底部通过螺栓固定安装在所述底板1上；所述第一机座16上方设有若干带座轴承17，所述带座轴承17上安装所述总提回转轴501，所述带座轴承17上还设有护罩18，所述护罩18螺接在所述第一机座16上。护罩18能够避免杂物落入轴承内，影响总提回转轴的运转，第一变位机5为大功率变位机，其负载为翻转横梁及其上面安装的所有部件，由总提的PLC控制系统控制，设有独立的伺服电机。

进一步的，所述第一变位机5的机身侧边还安装有角座19，所述角座19上设有导向套20，所述导向套20上连接有气缸21，所述导向套20上远离所述气缸21的一侧设有对射光电组件22，所述对射光电组件22成对的设置在所述底板1两侧的第一变位机5上。

进一步的，如图5所示，所述第二变位机7与所述第三变位机8结构相同，均具有变位机机座23；所述变位机机座23上方通过轴承连接有所述第二旋转轴701或第三旋转轴801；所述变位机机座23的底部通过螺栓固定安装在所述翻转横梁6上，所述变位机机座23两侧与所述翻转横梁6之间还固定螺接有侧向支撑座24。所述第二变位机7与所述第三变位机8均为小功率变位机，其作用是驱动悬挂板9旋转，从而实现对焊接夹具11及其夹持的工件进行变位，便于上件、焊接和下件。但是所述第二变位机7与所述第三变位机8的旋转轴为独立控制，由两个伺服电机分别控制。

进一步的，所述第一悬挂板和所述第二悬挂板结构基本相同，均为“L”形悬挂板,只是安装的位置不同；如图5所示，“L”形悬挂板的某一种实施方式为悬挂板9；所述悬挂板9具有连接板901、横向立板902、两块纵向立板903、连接块904和衬套905；所述连接板901一面螺接在所述第二旋转轴701或第三旋转轴801上、另一面设有所述横向立板902，所述横向立板902同侧平行的设置所述纵向立板903；所述横向立板902中部通过紧固螺栓安装有所述连接块904，所述连接块904上设有定位孔906，所述定位孔906处设有所述衬套905；所述悬挂板9靠近所述横向立板902处还设有位置感应器907。所述位置感应器907能够监测悬挂板9所处的位置，并将其反馈至PLC控制系统。

所述悬挂板9结构简单，易于组装或一体成型，设置的定位孔906和衬套905用于与夹具上的定位销相配合，对夹具进行定位，并通过上面的螺孔对夹具进行固定；横向立板902和纵向立板903刚好能顶住夹具的外边缘，起到一部分支撑和夹持作用。

进一步的，如图6所示，所述夹具切换叉车10通过连接块25活动连接所述焊接夹具11，所述焊接夹具11两端均设有定位销26和安装螺孔；所述焊接夹具11上固定安装待焊接工件。所述夹具切换叉车10能够移动和升降所述焊接夹具11，通过活动连接块25连接，能够快速的装卸焊接夹具11。焊接夹具11两端的定位销26与所述悬挂板9上的定位孔906相配合。

进一步的，如图7所示，所述机器人龙门架2后方设有踏台27，所述踏台27下连接有楼梯28，所述踏台27四周设置有护栏29，便于工人对高处的焊接机器人4进行维护和保养，护栏29防止工人跌落，保证工人安全；所述踏台27两侧设有可移动的焊丝桶30，所述焊丝桶30为所述焊接机器人4提供焊丝。当一桶焊丝用完，直接拖走更换另一桶焊丝，方便快捷。

进一步的，所述龙门架立柱202与所述底板1之间、所述龙门架立柱202与所述龙门架横梁201之间均设有加强筋203，增强龙门架的稳定性和强度，确保焊接的精度和准确性；所述龙门架立柱202和所述龙门架横梁201上均设有急停按钮31，多个急停按钮31的设置，方便及时停止设备，所述龙门架横梁201上还设有三色灯32和清枪器33，三色灯32便于直观观察设备运行状况，并且在设备故障或出问题时进行报警。所述清枪器33靠近每个所述焊接机器人4设置，能够清理机器人自动焊接在工作过程中产生的粘堵在焊枪气体保护套内的飞溅物，确保气体长期畅通无阻，有效地阻隔空气进入焊接区，提高焊缝质量。

进一步的，如图1所示，所述外门3上设有可升降门帘34和二氧化碳流量计35；可升降的门帘34可以使每台设备成为独立的工位，不影响车间内其它工作；二氧化碳流量计35实时检测设备附近的二氧化碳浓度，以确保工人的安全；所述汽车排气管双层焊接设备还具有整体外围，照明系统，顶盖及排烟系统。

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

1.一种汽车排气管双层焊接设备，包括底板，其特征在于，所述底板上依次设有机器人龙门架、变位机和外门；

所述人工上件区设有夹具切换叉车，所述龙门架横梁下方设有示教平台，所述示教平台的示教台位于所述焊接区内；

所述第一悬挂板和所述第二悬挂板均为“L”形悬挂板；所述“L”形悬挂板具有连接板、横向立板、两块纵向立板、连接块和衬套；所述连接板一面螺接在所述第二旋转轴或第三旋转轴上、另一面设有所述横向立板，所述横向立板同侧平行的设置所述纵向立板；所述横向立板中部螺接所述连接块，所述连接块上设有定位孔，所述定位孔处设有所述衬套；所述“L”形悬挂板靠近所述横向立板处还设有位置感应器。

2.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述翻转横梁为框形结构，具有一对平行的长边和一对平行的短边，所述长边和短边均为中空的结构，相互之间螺接或焊接在一起；一对所述短边中部分别设置有安装板及安装孔，用于连接所述第一变位机；一对所述长边上分别向外倾斜的设置有挡光板支架，所述挡光板支架及所述翻转横梁的框形内均设置有挡光板。

3.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述第一变位机具有第一机座，所述第一机座的底部通过螺栓固定安装在所述底板上；所述第一机座上方设有若干带座轴承，所述带座轴承上安装所述总提回转轴，所述带座轴承上还设有护罩，所述护罩螺接在所述第一机座上。

4.根据权利要求1或3所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述第一变位机的机身侧边还安装有角座，所述角座上设有导向套，所述导向套上连接有气缸，所述导向套上远离所述气缸的一侧设有对射光电组件，所述对射光电组件成对的设置在所述底板两侧的第一变位机上。

5.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述第二变位机与所述第三变位机结构相同，均具有变位机机座；所述变位机机座上方通过轴承连接有所述第二旋转轴或第三旋转轴；所述变位机机座的底部通过螺栓固定安装在所述翻转横梁上，所述变位机机座两侧与所述翻转横梁之间还固定螺接有侧向支撑座。

6.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述夹具切换叉车通过连接块活动连接所述焊接夹具，所述焊接夹具两端均设有定位销和安装螺孔；所述焊接夹具上固定安装待焊接工件。

7.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述机器人龙门架后方设有踏台，所述踏台下连接有楼梯，所述踏台四周设置有护栏；所述踏台两侧设有可移动的焊丝桶，所述焊丝桶为所述焊接机器人提供焊丝。

8.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述龙门架立柱与所述底板之间、所述龙门架立柱与所述龙门架横梁之间均设有加强筋；所述龙门架立柱和所述龙门架横梁上均设有急停按钮，所述龙门架横梁上还设有三色灯和清枪器；所述清枪器靠近每个所述焊接机器人设置。

9.根据权利要求1所述的汽车排气管双层焊接设备，其特征在于，所述外门上设有可升降门帘和二氧化碳流量计；所述汽车排气管双层焊接设备还具有整体外围，照明系统，顶盖及排烟系统。