CN111014880A - 一种弧焊工作站及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弧焊工作站及其工作方法。所述弧焊工作站包括本体单元及设于所述本体单元旁侧的具有焊枪的机器人单元；所述本体单元包括具有入料端和出料端的底架、将物料自所述入料端向出料端输送的输送机构、在所述底架上滑动设置的多个夹持机构；所述夹持机构包括与所述底架滑动连接，且位于所述输送机构上方的压紧装置及自所述输送机构向所述压紧装置滑动设置的顶升装置。与相关技术相比，本发明所提供的弧焊工作站焊接作业无需人工进行，节约人工工资成本，降低了焊接时的恶劣环境对人体的伤害，给企业节省了人工维护成本。

Description

一种弧焊工作站及其工作方法

技术领域

本发明涉及智能加工技术领域，尤其涉及一种弧焊工作站及其工作方法。

背景技术

弧焊是汽车白车身零部件生产的重要加工工艺。现有的白车身弧焊多由人工进行操作，一方面，人工焊接的焊缝因工人经验不同而焊缝质量也有所不同，很容易出现焊缝不达标的半成品，给企业增加风险，另一方面，焊接时人工直接操作焊抢进行焊接，焊工在作业中会引起血液、眼睛、皮肤、肺部等发生病变等风险，也企业带来了人工维护成本，再则，在人工急缺的当下，人工成本越来越高，高额的人工成本和强烈的市场竞争，给企业造成了较大的经济压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低人工成本、提高焊缝质量的弧焊工作站及其工作方法。

本发明的技术方案是：一种弧焊工作站包括本体单元及设于所述本体单元旁侧的具有焊枪的机器人单元；

所述本体单元包括具有入料端和出料端的底架、将物料自所述入料端向出料端输送的输送机构、在所述底架上滑动设置的多个夹持机构；

所述夹持机构包括与所述底架滑动连接，且位于所述输送机构上方的压紧装置及自所述输送机构向所述压紧装置滑动设置的顶升装置。

上述方案中，通过输送机构实现自动送料，通过夹持机构实现物料的自动夹持，并通过机器人单元实现自动弧焊，解放人工作业，节约人工成本。

且压紧装置与顶升装置为相对的运动关系，两者之间可形成较好的夹持力，便于机器人单元焊接前对物料实现精准定位。机器人焊接的焊缝质量与物料焊接前的定位有着必然的联系。

优选的，所述夹持机构包括两基座，两所述基座在所述输送机构的两侧并与所述底架滑动连接；

所述压紧装置包括压紧臂，所述压紧臂的两端滑动连接于所述基座的上端；

所述顶升装置包括顶升板，每个所述基座的下端均滑动设有所述顶升板，所述顶升板与所述压紧臂为上下相对设置。

顶升装置为分体式结构，在每个所述基座上设置，可实现其不与输送机构发生干涉。所述压紧装置为整体式结构，其两端与两个基座连接，在实现与顶升装置之间的有效夹持力的同时，可有效的防止白车身焊接时产生的变形。

优选的，所述压紧臂临近顶升板的一侧排布设有多个柔性材料制成的压块；所述压紧臂的中间具有让所述机器人单元的焊枪伸入作业的空间。

在压紧臂的中间设计为焊抢可深入的空间的结构，作业时，焊缝位于该空间中，一方面实现了在焊缝的两端的有效夹持，避免焊接时发生位置偏移，也避免了焊接时的热变形，另一方面，方便焊枪伸入该空间中进行焊接作业

优选的，所述本体单元还包括用于将物料在输送方向上的中心线靠拢的对中机构，所述对中机构位于两个夹持机构之间，且所述对中机构与所述底架滑动连接。

上述中心线与底架在长度方向上的中心线重合。

优选的，所述对中机构包括滑轨及与所述滑轨滑动配合的对中板，所述滑轨在所述输送机构的下方与所述底架的两侧滑动连接，所述对中板设于所述输送机构的外侧；所述对中板与滑轨之间通过双向丝杠实现同步滑动。

优选的，还包括在所述出料端设置的、用于阻挡输送的物料使其停止输送的阻挡装置。

优选的，所述阻挡装置包括底座和沿所述底座可上下滑动的阻挡板，所述底座与所述底架连接。

优选的，还包括围挡，所述围挡围设于所述机器人单元的周边，所述围挡在所述入料端和出料端均设有开口。

本发明还提供一种上述弧焊工作站的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，所述顶升装置下降至低于所述输送机构的上端面，物料自底架的入料端进入，并将物料放置于输送机构上，所述输送机构运转，将物料自所述入料端向出料端输送；

步骤二，当物料达到指定位置后，物料停止输送，多个所述夹持机构沿底架滑动至物料需要焊接的位置；

步骤三，所述顶升装置向上动作，将物料举升并脱离输送机构；

步骤四，所述压紧装置向下动作，所述压紧装置与顶升装置对白车身形成一个上下夹持力；

步骤五，机器人单元进行焊接作业；

步骤六，焊接完成后，所述压紧装置打开，所述顶升装置下降，并将物料放回至输送机构上；

步骤七，所述输送机构将物料自所述出料端输出至下一个工位。

优选的，所述步骤二中的物料通过设置在出料端的阻挡装置使其停止输送；所述步骤四中的压紧装置向下动作前，需要启动所述对中机构，将物料位于中间位置。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、焊接作业无需人工进行，节约人工工资成本，降低了焊接时的恶劣环境对人体的伤害，给企业节省了人工维护成本；

二、提高产品的成品率，实现了柔性化的智能弧焊工作站，通用性高，灵活的对应不同车型的生产需求；

三、智能化的生产提高了产品在市场的占有率，顺应时代变化，可有效保证了产品加工的一致性。

附图说明

图1为本发明提供的弧焊工作站的结构示意图；

图2为图1的俯视平面示意图；

图3为图1中的本体单元的结构示意图；

图4为图3中的夹持机构的结构示意图；

图5为图3中的A处放大示意图；

图6为图3中的对中机构的结构示意图；

图7为图3中的B处放大示意图；

图8为本发明提供的弧焊工作站的气控原理图。

附图中，1-本体单元、11-底架、111-入料端、112-出料端、12-输送机构、13-夹持机构、131-压紧装置、132-顶升装置、133-基座、1311-压紧臂、1312-压块、1313-提升气缸、1314-空间、1315-固定梁、1321-顶升板、1322-举升气缸、14-对中机构、141-滑轨、142-对中板、15-阻挡装置、151-底座、152-阻挡板、2-机器人单元、21-机器人、22-焊枪、3-围挡、4-气动控制阀组、5-气动三联件模块。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种弧焊工作站包括本体单元1、设于所述本体单元1旁侧的具有焊枪的机器人单元2、围设于所述机器人单元2的周边围挡3。

如图2所示，所述本体单元1包括底架11、输送机构12、夹持机构13、对中机构14和阻挡装置15。

所述底架11为长矩形的框架结构，其一端设有入料端111，另一端设有出料端112。所述底架11的长度方向的两侧边梁上设有与夹持机构13和对中机构14滑动连接的轨道。

所述输送机构12安装与底架11的中部，输送机构12用于将放置于其上的物料自入料端111向出料端112输送。所述输送机构12为市场普遍使用的辊筒输送线。

如图3、4、5所示，所述夹持机构13的数量为多个，每个夹持机构13均通过单独的电机驱动其沿底架11滑动。

所述夹持机构13包括压紧装置131、顶升装置132和基座133。所述基座133的数量为两个，分别与底架11上的两侧轨道滑动配合。为保证两个基座133滑动时的同步性，在两个基座133的下端连接有固定梁1315，固定梁1315自输送机构12的底部穿过，当夹持机构13与底架配合后，固定梁1315位于底架11的上方，输送机构下方，滑动时不发生任何干涉。

所述压紧装置131包括压紧臂1311，所述压紧臂1311在所述基座133的上端通过提升气缸1313沿所述基座133实现上下位移。所述压紧臂1311由两根平行梁构成，其中间具有让所述机器人单元2的焊枪伸入作业的空间1314。

每一个基座133上均设置一个顶升装置132。所述顶升装置132包括顶升板1321，所述顶升板1321在所述基座133的下端通过举升气缸1322实现上下位移。所述顶升板1321位于压紧臂1311的下方。所述压紧臂1311的两根平行梁的临近顶升板1321的一侧排布设有多个柔性材料制成的压块1312，所述压块1312可采用聚氨酯材料制成。

如图3、6所示，所述对中机构 14的数量根据本体单元1的长度进行合适的布置。在本实施例中为两个，分别与临近的夹持机构13固连。所述对中机构14与底架11滑动连接，其运动由与之固连的夹持机构13的电机驱动。

所述对中机构14用于将物料在输送方向上的中心线靠拢，该中心线与底架11在长度方向上的中心线重合。所述对中机构14包括滑轨141及与所述滑轨141滑动配合的对中板142，所述滑轨141在所述输送机构12的下方与所述底架11的两侧滑动连接，所述对中板142设于所述输送机构12的外侧；所述对中板142与滑轨141之间通过双向丝杠实现同步滑动。通过驱动电机驱动双向丝杠的旋转，由此实现了与双向丝杠两头的对中板142同时实现靠拢或分离的动作。为避免焊接时焊渣掉入至双向丝杠上影响对中的灵活度，可在双向丝杠外侧设置一个罩壳，且该罩壳将滑轨包覆于其中，对中板142的底部在罩壳上端环绕后再与滑轨配合。

如图3、7所示，所述阻挡装置15在出料端112设置，其数量为两个，分别设置在输送机构12的两侧。所述阻挡装置15包括底座151和沿所述底座151可上下滑动的阻挡板152，所述底座151与所述底架11固定。所述阻挡装置15通过阻挡板152的正面将物料挡住。所述阻挡板152上下滑动已调整至最佳的物料阻挡位置。

如图1、2所示，所述机器人单元2包括机器人21、示教器和控制柜，所述机器人21的手臂末端设置有焊枪22。所述机器人单元2为现有的弧焊机器人，其工作原理不为本发明改进内容。所述机器人21的数量为多个，分布于本体单元2的两侧。多个所述机器人21可交错设置（如图2所示），实现每个机器人实现不同焊缝的焊接，多个机器人同时对白车身上的多条焊缝进行焊接。所述示教器和所述控制柜与所述机器人21的数量对应。每个机器人21的控制柜与总的控制中心PLC信号连接。

所述围挡3在所述入料端111和出料端112均设有开口。所述围挡3主体结构由铝型材搭建骨架，并铺设弧焊亚克力板，可在开口的位置设置门，并设置门锁。门上可设置感应器，该感应器通过PLC与所述机器人21信号连接。当有人闯入，则通过感应器发送电子信号给机器人，以控制机器人停止工作，保证人身的安全。

所述围挡3的外围设置有与PLC信号气动控制阀组4和启动三联件模块5，用于控制各气缸的动作，PLC控制整个弧焊工作站内的信号输出及输入。气控原理如图8所示。

本发明提供的弧焊工作站的工作方法包括以下步骤：

步骤一，机器人单元2处于初始状态，即其手臂带动焊枪22远离本体单元1；

步骤二，所述顶升装置132的顶升板1321下降至与输送机构12的上端面平齐或低于该上端面；

步骤三，物料（汽车白车身）自底架11的入料端111进入，将物料放置于输送机构12上，PLC控制输送机构12运转，将物料自所述入料端111向出料端112输送；

步骤四，输送的同时，阻挡装置15的阻挡板152上升，将达到此位置的物料拦截；

步骤五，多个所述夹持机构13沿底架11滑动，通过事先的示教，使其滑动至白车身需要焊接的位置；

步骤六，所述顶升装置132的顶升板1321向上动作，将白车身举升脱离输送机构12；

步骤七，所述对中机构14的对中板142同时向白车身靠拢，使其位于中间位置，该中间位置是指底架11的中心线（长度方向的中心线），该中心线与物料输送方向平行，且该中间位置也为设置在底架11两侧的机器人的中间，便于实现两侧机器人作业路径为一致；

步骤八，所述压紧装置131的提升气缸1313向下动作，推动压紧臂1311下压，当其贴合于白车身上时与顶升板1321之间形成一个夹持力，且通过柔性材料的压块与白车身之间产生了更优的夹持力；

步骤九，机器人21动作，可通过激光跟踪单元配合机器人21寻找准确的焊缝位置后，开始焊接工作。焊缝位于压紧臂1311的空间1314的中间，一方面在焊缝的两端实现的有效夹持，避免焊接时发生位置偏移，也避免了焊接时的热变形，另一方面，方便焊枪伸入该空间1314中进行焊接作业；

步骤十，焊接完成后，机器人21的焊枪会到初始位置，所述压紧臂1311打开，所述对中板142退出，所述顶升板1321下降，将白车身重新放回至输送机构上，所述阻挡装置15下降，白车身在所述输送机构的作用下，自所述出料端输出至下一个工位。

上述步骤五的白车身焊接的位置是指集装箱箱底的花纹板与花纹板之间的对接焊缝，瓦楞板与汽车底架之间的搭接间断焊。实际产品中，因型号多样化，而导致花纹板和瓦楞板具有多种规格，本发明的弧焊工作站则对上述的对接焊、搭接间断焊及多规格进行了较好的兼容，通用性高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种弧焊工作站，其特征在于，包括本体单元（1）及设于所述本体单元（1）旁侧的具有焊枪的机器人单元（2）；

所述本体单元（1）包括具有入料端（111）和出料端（112）的底架（11）、将物料自所述入料端（111）向出料端（112）输送的输送机构（11）、在所述底架（11）上滑动设置的多个夹持机构（13）；

所述夹持机构（13）包括与所述底架（11）滑动连接，且位于所述输送机构（11）上方的压紧装置（131）及自所述输送机构（11）向所述压紧装置（131）滑动设置的顶升装置（132）。

2.根据权利要求1所述的弧焊工作站，其特征在于，所述夹持机构（13）包括两基座（133），两所述基座（133）在所述输送机构（11）的两侧并与所述底架（11）滑动连接；

所述压紧装置（131）包括压紧臂（1311），所述压紧臂（1311）的两端滑动连接于所述基座（133）的上端；

所述顶升装置（132）包括顶升板（1321），每个所述基座（133）的下端均滑动设有所述顶升板（1321），所述顶升板（1321）与所述压紧臂（1311）为上下相对设置。

3.根据权利要求2所述的弧焊工作站，其特征在于，所述压紧臂（1311）临近顶升板（1321）的一侧排布设有多个柔性材料制成的压块（1312）；所述压紧臂（1311）的中间具有让所述机器人单元（2）的焊枪伸入作业的空间（1314）。

4.根据权利要求1所述的弧焊工作站，其特征在于，所述本体单元（1）还包括用于将物料在输送方向上的中心线靠拢的对中机构（14），所述对中机构（14）位于两个夹持机构（13）之间，且所述对中机构（14）与所述底架（11）滑动连接。

5.根据权利要求4所述的弧焊工作站，其特征在于，所述对中机构（14）包括滑轨（141）及与所述滑轨（141）滑动配合的对中板（142），所述滑轨（141）在所述输送机构（12）的下方与所述底架（11）的两侧滑动连接，所述对中板（142）设于所述输送机构（12）的外侧；所述对中板（142）与滑轨（141）之间通过双向丝杠实现同步滑动。

6.根据权利要求1所述的弧焊工作站，其特征在于，还包括在所述出料端（112）设置的、用于阻挡输送的物料使其停止输送的阻挡装置（15）。

7.根据权利要求6所述的弧焊工作站，其特征在于，所述阻挡装置（15）包括底座（151）和沿所述底座（151）可上下滑动的阻挡板（152），所述底座（151）与所述底架（11）连接。

8.根据权利要求1所述的弧焊工作站，其特征在于，还包括围挡（3），所述围挡（3）围设于所述机器人单元（2）的周边，所述围挡（3）在所述入料端（111）和出料端（112）均设有开口。

9.一种如权利要求1~8任一项所述的弧焊工作站的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，所述顶升装置（132）下降至低于所述输送机构（11）的上端面，物料自底架（11）的入料端（111）进入，并将物料放置于输送机构（12）上，所述输送机构（12）运转，将物料自所述入料端（111）向出料端（112）输送；

步骤二，当物料达到指定位置后，物料停止输送，多个所述夹持机构（13）沿底架（11）滑动至物料需要焊接的位置；

步骤三，所述顶升装置（132）向上动作，将物料举升并脱离输送机构（12）；

步骤四，所述压紧装置（131）向下动作，所述压紧装置（131）与顶升装置（132）对白车身形成一个上下夹持力；

步骤五，机器人单元（2）进行焊接作业；

步骤六，焊接完成后，所述压紧装置（131）打开，所述顶升装置（132）下降，并将物料放回至输送机构（12）上；

步骤七，所述输送机构（12）将物料自所述出料端输出至下一个工位。

10.根据权利要求9所述的弧焊工作站的工作方法，其特征在于，所述步骤二中的物料通过设置在出料端（112）的阻挡装置（15）使其停止输送；所述步骤四中的压紧装置（131）向下动作前，需要启动对中机构（14），将物料位于中间位置。

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