CN110434424A - 一种油箱背缝机器人焊接工作站系统 - Google Patents

一种油箱背缝机器人焊接工作站系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,包括:夹紧装置、设置在所述夹紧装置中用于定位目标焊接油箱的焊接夹具、用于对所述焊接夹具中的油箱进行焊接的焊接机器人以及与所述焊接机器人连接的焊接电源装置。将目标油箱置于焊接夹具中,将焊接夹具置于夹紧装置中,采用焊接机器人配焊接技术,无需人手干预,底模开成形槽,单面焊接双面成形,有效的解决了薄板易焊穿的问题,有效提高成品的合格率。

Description

一种油箱背缝机器人焊接工作站系统
技术领域
本发明涉及加工控制领域,特别是一种油箱背缝机器人焊接工作站系统。
背景技术
在摩托车行业中,油箱是一个重要的零部件,由于油箱的形状特征不能通过整体拉伸的工艺制作,需先通过拉伸制作出两个油箱半体,然后再对两个油箱进行焊接并完成制作,现有的焊接方式是采用电阻缝焊后人工打磨制成,此方法由于焊缝处为两层叠加,不但打磨的工作量很大,且成品的外形不美观,再且,由于油箱的材料一般为厚度1mm以下的薄板料,采用弧焊时背面焊缝很难成型美观,且易焊穿。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,有效地对对标加工油箱施与恒定且均匀的压紧力,提高母材焊接时的散热效果,防止烧穿,保证成品的合格率。
本发明解决其问题所采用的技术方案是:
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,包括:夹紧装置、设置在所述夹紧装置中用于定位目标焊接油箱的焊接夹具、用于对所述焊接夹具中的油箱进行焊接的焊接机器人以及与所述焊接机器人连接的焊接电源装置。
上述一种油箱背缝机器人焊接工作站系统至少具有以下有益效果:将目标油箱置于焊接夹具中,将焊接夹具置于夹紧装置中,采用焊接机器人配焊接技术,无需人手干预,底模开成形槽,单面焊接双面成形,有效的解决了薄板易焊穿的问题,保证成品的合格率。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述夹紧装置包括工作台、与在所述工作台套接的第一导柱、与所述第一导柱连接并设置在所述工作台上方的上压板,所述上压板与所述工作台形成能够放置所述焊接夹具的腔体。上压板沿着第一导柱导向下压,有效保证了精准对位夹紧且夹紧力均匀,从而保证目标油箱与焊接夹具的上下部紧密贴合。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述工作台包括台面以及在所述台面上设置有至少一个用于定位夹紧所述焊接夹具的定位组件;既防止焊接夹具移位导致油箱偏离制定的位置又可达到快速换模的效果。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述工作台的两侧还设置有与所述上压板连接的电动伺服缸,通过电动伺服缸控制所述上压板上下移动,不仅可以精准设定夹紧力而且还可以保证上下夹具夹紧面均匀贴合,保证油箱焊接部位焊接时均匀散热。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述上压板包括至少一个第一开口槽,所述焊接夹具还包括与所述第一开口槽相对应的第二开口槽,焊接机器人上的焊枪可以通过上压板和焊接夹具上设置的开口槽伸入并进行焊接工作,有效的解决了压紧部件压紧工件后焊枪不可达和焊枪角度不佳的问题,提高生产效率和焊缝质量。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接夹具分为上夹部和与所述上夹部相匹配可活动连接的下夹部,所述上夹部与所述下夹部之间形成用于放置目标焊接零件的腔体;所述上夹部安装在上压板上,上压板通过电动伺服缸驱动可垂直上下升降与所述下夹部之间形成用于放置目标焊接零件的腔体,上夹部与下夹部之间可活动连接,方便油箱放置和取出。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接夹具还包括用于所述上夹部与所述下夹部连接的第二导柱;合模时通过第二导柱在下压的过程作二次导向,进一步提高精准合模。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接电源装置为冷金属过渡焊机,采用冷金属过渡焊接技术,有效降低对焊接母材的热输入量,防止焊穿,且在焊接过程有效减少焊渣飞溅,既提高了焊接生产的经济性,又提高了产品的焊接质量。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述冷金属过渡焊机包括冷金属过渡焊接电源和与所述冷金属过渡焊接电源连接的焊枪,所述焊枪置于所述焊接机器人上,采用焊接机器人焊接,焊接工艺参数稳定,焊接效率以及质量提高。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,还包括主控模块,所述主控模块与所述夹紧装置、所述焊接机器人电连接,通过主控模块对夹紧装置以及焊接机器人进行控制,根据加工油箱的不同,输出不同的控制指令程序,提高油箱背缝机器人焊接工作系统的加工范围和系统柔性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一种油箱背缝机器人焊接工作站系统实施例的立体图;
图2是本发明一种油箱背缝机器人焊接工作站系统实施例的夹紧装置示意图;
图3是本发明一种油箱背缝机器人焊接工作站系统实施例的焊接机器人示意图;
图4是本发明一种油箱背缝机器人焊接工作站系统实施例的焊接夹具示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例,本发明之较佳实施例在附图中示出,附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述,使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案,但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1-4,本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述夹紧装置10包括工作台11、与在所述工作台11套接的第一导柱12、与第一导柱12连接的上压板13、与工作台11和上压板13连接的电动伺服缸15、上压板13上安装的用于焊接夹具20的上夹部22、工作台11上安装的用于焊接夹具20的下夹部23,上夹部22和下夹部23通过第二导柱24配合连接并形成用于定位放置目标焊接零件的腔体。在工作台11四个端角上设置的第一导套与第一导柱12套接,上压板13通过电动伺服缸15驱动沿着四根第一导柱12导向下压,达到一定行程后,焊接夹具20上夹部22的导柱导入下夹部23的导套中,保证焊接夹具20上夹部22与下夹部23精准对位配合,上压板13继续下降到设定行程即上夹部22即将压到油箱体时,电动伺服缸15由位置模式转换为力矩模式,有效保证了通过上夹部22的下降将放置在下夹部23的两瓣油箱体精准对位夹紧且夹紧力均匀,从而保证油箱体与焊接夹具20的上下部紧密贴合。
所述工作台11包括台面以及在所述台面上设置有至少一个用于定位夹紧目标焊接夹具20的定位组件14,包括用于快换焊接夹具20初定位的侧面靠销、插入焊接夹具20中用于精确定位的气动的可上下伸缩的穿孔销以及四个夹模器,既防止焊接夹具20移位导致油箱偏离制定的位置又可达到快速换模的效果。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述工作台11的两侧还设置有与所述上压板13连接的电动伺服缸15,通过电动伺服缸15控制所述上压板13上下移动,不仅可以精准设定夹紧力而且还可以由位置模式转换为力矩模式保证上下夹具夹紧面均匀贴合,保证油箱焊接部位焊接时均匀散热。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述上压板13包括一个第一开口槽16,所述焊接夹具20还包括与所述第一开口槽16相对应的第二开口槽21,焊接机器人30上的焊枪42可以通过上压板13和焊接夹具20上设置的开口槽伸入并进行焊接工作,有效的解决了压紧部件压紧工件后焊枪42不可达和焊枪42角度不佳的问题,提高生产效率和焊缝质量。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接夹具20分为上夹部22和与所述上夹部22相匹配可活动连接的下夹部23,所述上夹部22安装在上压板13上,上压板13通过电动伺服缸15驱动进行垂直上下升降,方便油箱放置和取出。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接夹具20还包括用于上夹部22与下夹部23连接的第二导柱24,上夹部22与下夹部23合模时,通过两组第二导柱24和第二导套的相互作用,在下压的过程作二次导向,进一步提高上夹部22与下夹部23的位置精度。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,所述焊接电源装置为冷金属过渡焊机,所述冷金属过渡焊机包括冷金属过渡焊接电源41和与所述冷金属过渡焊接电源41连接的焊枪42,采用冷金属过渡焊技术,有效降低对焊接母材的热输入量防止焊穿,且在焊接过程有效减少焊渣飞溅,既提高了焊接生产的经济性,又提高了产品的焊接质量。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,采用焊接机器人30焊接,焊接工艺参数稳定焊接效率以及质量提高。
焊接机器人30包括焊接机器人30,焊枪42置于焊接机器人30上,焊接机器人30带动焊枪42对定位在焊接夹具20中的油箱进行焊接,提高生产效率。
根据本发明提供的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,还包括主控模块50,所述主控模块50与所述夹紧装置10、所述焊接机器人30电连接,通过主控模块50对夹紧装置10以及焊接机器人30进行控制,根据加工油箱的不同,输出不同的控制指令程序,提高油箱背缝机器人焊接工作系统的加工范围和系统柔性。
本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,包括:夹紧装置10、设置在夹紧装置10中用于定位目标焊接油箱的焊接夹具20、用于对焊接夹具20中的油箱进行焊接的焊接机器人30以及与焊接机器人30连接的焊接电源装置。将目标油箱置于焊接夹具20中,将焊接夹具20置于夹紧装置10中,采用焊接机器人30配焊接技术,无需人手干预,底模开成形槽,单面焊接双面成形,有效的解决了薄板易焊穿的问题,保证成品的合格率。
本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,夹紧装置10包括长方体的工作台11、与在工作台11的四个端角处垂直套接的四根第一导柱12、与四根第一导柱12连接并设置在工作台11上方的上压板13,工作台11包括用于工作作业的长方形的台面以及在台面上设置有至少一个用于定位零件的定位组件14;上压板13为与台面相对应的长方体结构,且压板平行台面设置的中部设置;上压板13的中部还设置有一个长条形的第一开口槽16;工作台11的两侧还设置有与上压板13连接并用于驱使上压板13运动的电动伺服缸15,且述电动伺服缸15设置在工作台11短边的两根第一导柱12之间;定位组件14包括用于将焊接夹具20压紧的紧扣部件以及用于将焊接夹具20进行定位的伸缩定位销;工作时,上压板13通过两侧的电动伺服缸15向下拉压紧,使上压板13的上方无任何障碍;两个电动伺服缸15同步运动,保证了上压板13平行于台面进行上下运动,通过调整电动伺缸的参数可以调整压紧力的阈值,通过上述的结构能因此有效的解决了压紧部件压紧工件后焊枪42不可达的问题,以实现自动化的生产。
本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,夹紧装置10包括设置有定位组件14的工作台11、与在工作台11套接的第一导向组件、与第一导柱12连接并设置在工作台11上方的设置有开口槽的上压板13以及与上压板13连接用于控制上压板13运动的控制模块;控制模块包括,两个电动伺服缸15,电动伺服缸15分别设置在工作台11两侧;电动伺服缸15包括,用于驱动两个电动伺服缸15同步运作的的位置模块以及用于恒定施压的力矩模块。上压板13平行于工作台11,并设置在工作台11的上方。电动伺服缸15和导柱均垂直设置在工作台11上。导向组件包括根导柱,4根导柱围成矩形。两个电动伺服缸15分别设置在根导柱围成的矩形的短边的中部。电动伺服缸15还包括用于对电动伺服缸15位置超差预警停机的报警模块。控制模块与主控模块50连接,主控模块50包括有用于人机交互的驱动系统,驱动系统包括HMI触摸屏以及PLC控制器。工作时,通过HMI触摸屏输入需要加工的目标零件的受力参数,PLC控制器控制两个电动伺服缸15同步运动,如在运动的过程中报警模块检测到电动伺服缸15位置超差,则会发出报警并停机,若没有超差问题,则继续运动,当上压板13接触到零件时,通过力矩模块对零件的受力进行检测,当受力达到阈值时,停止运动并保持受力,上压板13和工作台11共同作用压紧零件,保持零件合并后的稳定性,并提高母材焊接时的散热效果,防止烧穿,保证成品的合格率。
本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,焊接电源装置为冷金属过渡焊机,冷金属过渡焊机包括冷金属过渡焊接电源41和与冷金属过渡焊接电源41连接的焊枪42,采用冷金属过渡焊技术,在焊接过程有效减少焊渣飞溅,既提高了焊接生产的经济性,又提高了产品的焊接质量。
冷金属过渡焊接技术cold metal transfer,CMT是一种无焊渣飞溅的新型焊接工艺技术。由于其热输入量比普通的GMAW焊要低得多,因而命名为Cold。属于弧焊的一种,主要用于解决薄板、钢铝混合焊接等MIG/MAG解决不了的问题。
CMT冷金属过渡技术是在短路过渡基础上开发的,但同普通GMAW不同的是,送丝不是一成不变的往前送,焊丝不仅有向前送丝的运动,而且还有往回抽的动作。其焊接过程是:电弧燃烧,焊丝往前送,直到形成熔滴短路,在这一刻,送丝速度倒转过来,焊丝往回抽,这时电流和电压几乎都为零。当下一个开路形成后,电弧重新燃起,焊丝又住前送,熔滴过渡重新开始。这种送丝/回抽运动的平均频率高达70Hz。工艺特点:
1、焊丝回抽运动。数字化工艺控制,当监测到短路瞬间,通过控制焊丝回抽帮助熔滴过渡,最高可达90次每秒。
2、无飞溅。焊丝的回抽运动有助于短路过渡时熔滴的分离,短路过渡始终被控制,并保持很小的电流。
3、极低的热量输入。在焊接过程中,焊丝向前运动一旦接触工件发生短路,焊丝便被回抽。在产生电弧时,电弧本身只有短暂的热量输入。
4、极为稳定的电弧。电弧长度通过机械式的检测和调整,无论工件表面材质如何或焊接速度如何,电弧始终保持得非常稳定。即可以在任何地方和位置使用CMT工艺。
本发明的一个实施例提供了一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,包括:夹紧装置10、设置在夹紧装置10中用于定位目标焊接油箱的焊接夹具20、用于对焊接夹具20中的油箱进行焊接的焊接机器人30以及与焊接机器人30连接的焊接电源装置。夹紧装置10包括工作台11、与在工作台11套接的第一导柱12、与第一导柱12连接并设置在工作台11上方的上压板13,上压板13与工作台11形成能够放置焊接夹具20的腔体。工作台11包括台面以及在台面上设置有至少一个用于定位焊接夹具20的定位组件14。工作台11的两侧还设置有与上压板13连接的电动伺服缸15。上压板13包括至少一个第一开口槽16,焊接夹具20还包括与第一开口槽16相对应的第二开口槽21。焊接夹具20分为上夹部22和与上夹部22相匹配可活动连接的下夹部23,上夹部22与下夹部23之间形成用于放置目标焊接零件的腔体。焊接夹具20还包括用于上夹部22与下夹部23连接的第二导柱24。焊接电源装置为冷金属过渡焊机。冷金属过渡焊机包括冷金属过渡焊接电源41和与冷金属过渡焊接电源41连接的焊枪42,焊枪42置于焊接机器人30上。还包括主控模块50,主控模块50与夹紧装置10、焊接机器人30电连接。主控模块50包括HMI触摸屏、PLC控制器、报警模块、力矩模块以及焊接机器人30控制系统。
工作时,向主控模块50导入加工零件与压力阈值的对应系数数据以及油箱焊缝位置、形状和长度数据信息;在主控模块50的驱动系统的HMI触摸屏选择目标加工零件并将加工零件信息发送到PLC控制器;PLC控制器将根据选择的对标加工零件对应的压力阈值的控制信号发送到所有电动伺服缸15;电动伺服缸15接收信号后控制上压板13运动;报警模块同步检测电动伺服缸15的运动进度是否存在超差现象;如果是,则电动伺服缸15停止运动,报警模块发出报警信号;如果否,则电动伺服缸15继续运动。当所述压板碰到加工零件后,停止报警单元的检测,力矩模块检测上压板13反馈的压力是否等于阈值;如果否,则电动伺服缸15继续施压;如果是,则电动伺服缸15停止运动并保持恒定压力。完成定位油箱后,焊接机器人30控制系统发送焊接信号,焊接机器人30检测第一开口槽16的位置,将焊枪42移动到第一开口槽16上方,将焊枪42通过第一开口槽16伸入油箱中,检测油箱的焊缝位置,焊接机器人30带动焊枪42从油箱的焊缝的一端慢慢移动到另一端,完成焊接。
焊接夹具20安装在电动伺服缸15高精度定位的夹紧装置10中,焊接夹具20分为上夹具和下夹具两个部份,下夹具将工件定位,上夹具压紧工件,两个同步的电动伺服缸15将上压板13下压,同步将上夹具下拉从而压紧工件,在焊接夹具20的工件接触部份镶有高导热的铬镐铜材料,并在底部开有焊缝成型槽。焊接机器人30夹持焊枪42通过电动伺服缸15高精度定位的夹紧装置10上压板13的开口槽伸入焊接,采用的是CMT冷金属过渡焊的焊接电源,焊接夹具20底部有成型槽,保持零件合并后的稳定性,并提高母材焊接时的散热效果,防止烧穿,实现了薄板的单面焊双面成型,有效提高成品的合格率。
以上,只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式,只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于,包括:夹紧装置(10)、设置在所述夹紧装置(10)中用于定位目标焊接油箱的焊接夹具(20)、用于对所述焊接夹具(20)中的油箱进行焊接的焊接机器人(30)以及与所述焊接机器人(30)连接的焊接电源装置。
2.根据权利要求1所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述夹紧装置(10)包括工作台(11)、与在所述工作台(11)套接的第一导柱(12)、与所述第一导柱(12)连接并设置在所述工作台(11)上方的上压板(13),所述上压板(13)与所述工作台(11)形成能够放置所述焊接夹具(20)的腔体。
3.根据权利要求2所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述工作台(11)包括台面以及在所述台面上设置有至少一个用于定位所述焊接夹具(20)的定位组件(14)。
4.根据权利要求2所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述工作台(11)的两侧还设置有与所述上压板(13)连接的电动伺服缸(15)。
5.根据权利要求2所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述上压板(13)包括至少一个第一开口槽(16),所述焊接夹具(20)还包括与所述第一开口槽(16)相对应的第二开口槽(21)。
6.根据权利要求1所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述焊接夹具(20)分为上夹部(22)和与所述上夹部(22)相匹配可活动连接的下夹部(23),所述上夹部(22)与所述下夹部(23)之间形成用于放置目标焊接零件的腔体。
7.根据权利要求6所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述焊接夹具(20)还包括用于所述上夹部(22)与所述下夹部(23)连接的第二导柱(24)。
8.根据权利要求1所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述焊接电源装置为冷金属过渡焊机。
9.根据权利要求8所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:所述冷金属过渡焊机包括冷金属过渡焊接电源(41)和与所述冷金属过渡焊接电源(41)连接的焊枪(42),所述焊枪(42)置于所述焊接机器人(30)上。
10.根据权利要求1所述的一种油箱背缝机器人焊接工作站系统,其特征在于:还包括主控模块(50),所述主控模块(50)与所述夹紧装置(10)、所述焊接机器人(30)电连接。
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