CN111098071A - 一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线，包括：一个或多个焊接机器人，所述焊接机器人在自动化焊接生产线中进行直线往返运动焊接工作，所述焊接机器人具备路径规划系统，多个工件位分两排设置在自动化焊接生产线上下侧，每个工件位放置不同类型工件的夹具，所述多个工件位按照工件类型的不同分成多个工作站；每个夹具前贴有信息牌，所述信息牌用于向焊接机器人发射射频信息。当生产线产量低时，采用单个机器人进行直线型往返运动自动化焊接，当产量大幅增加时，在工位末端增加一台焊接机器人，进行直线行走的双机器人自动化焊接，每个机器人各对应一排工件位，或者各自负责不同的工作站。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化焊接生产线，主要是一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线。
背景技术
汽车制造业的发展一定程度上体现了一个国家的工业发展水平，我国汽车工业经过50多年的不断发展，特别是近20多年来合资引进和自主品牌的快速崛起，逐渐缩小了与国际先进水平的差距。尤其是焊装工艺，其研发过程和生产过程主要进行产品设计过程工艺控制和试生产过程工艺控制。设计过程工艺控制又分为产品模型阶段和产品工程化两个阶段。试生产过程工艺控制分为两个阶段:TTO阶段(设备安装到小批量试生产阶段)、PP阶段(试生产到小批量生产阶段)。
焊装工艺的优化设计能够极大的解决产品的可焊性、可行性、焊接定位、焊接变形、焊接公差、焊接结构、焊接流程、焊接品质、焊接成本等等焊接工艺问题。为了更好地开展新车型的开发和研制工作，尽快提升新车质量，降低质量成本，缩短新车开发周期，作为从事焊装工艺多年的技术人员，提出了本发明一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线。
发明内容
为了达到上述目的，本申请提出了一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线，包括：
一个或多个焊接机器人，所述焊接机器人在自动化焊接生产线中进行直线往返运动焊接工作，所述焊接机器人具备路径规划系统，所述路径规划系统包括：路径存储模块、距离计算模块和起点终点判断模块；所述路径存储模块用于存储每个焊接机器人需要焊接的工件位序号，焊接机器人按照预先存储的工件位序号进行移动，并依次完成焊接，所述距离计算模块基于每个焊接机器人的GPS坐标值，生成彼此之间的直线距离，用于避免多个焊接机器人的行走路径发生碰撞，所述起点终点判断模块用于基于GPS的坐标值识别起点和终点是否重合；
多个工件位，所述多个工件位分两排设置在自动化焊接生产线上下侧，每个工件位放置不同类型工件的夹具，所述多个工件位按照工件类型的不同分成多个工作站；每个夹具前贴有信息牌，所述信息牌用于向焊接机器人发射射频信息，所述射频信息包括所述夹具上的工件类型以及焊接类型，所述焊接机器人只对匹配射频信号的工件位的工件实施对应的焊接；
修模器，所述修模器设置在每排工件位之中，用于对焊接机器人焊钳的电极帽进行修磨；
点焊安全栏，所述点焊安全栏设置在自动化焊接生产线周围；
操作盒，每个工件位侧面都设置有操作盒，用于调节夹具固定的位置、高度以及角度。
进一步地，每个焊接机器人在自己的焊接路径中时，采用多次往复焊接，第一次将所有焊点大面积平均点状分布，第二次对大面积焊点的中间焊点进行焊接，第三次及以后往复运动焊接关键焊点。
进一步地，当只有一个焊接机器人往复运动进行焊接时，所述焊接机器人需要对每个工件位的工件依次焊接，识别信息牌发出的射频信号从而确定工件类型，不同类型的工件焊接的位置各不相同，焊接机器人按照预先输入的针对不同类型工件的不同焊接参数实施焊接。
进一步地，所述焊接参数包括焊接位置参数、焊接时间参数、焊接路径参数。
进一步地，所述距离计算模块中事先设定有最小距离阈值，当焊接机器人彼此之间的直线距离小于或等于最小距离阈值时，其中一个焊接机器人停止运动进行避让，当彼此之间的直线距离大于最小距离阈值时，停止运动的焊接机器人再重新开始运动。
进一步地，当生产线产量低时，采用单个机器人进行直线型往返运动自动化焊接，当产量大幅增加时，在工位末端增加一台焊接机器人，进行直线行走的双机器人自动化焊接，每个机器人各对应一排工件位，或者各自负责不同的工作站。
进一步地，所述点焊安全栏左右两侧均设置有主操作盘、电气控制系统、机器人控制柜、点焊控制器以及水冷箱；所述主操作盘用于全面控制各个工件位侧面的操作盒，整体调节夹具固定的位置、高度以及角度，所述电气控制系统用于控制各个用电器件之间的连接关系，所述机器人控制柜，用于给焊接机器人提供电源及电路连接结构；所述点焊控制器，用于调节焊钳的焊接参数，所述水冷箱内包括多个水嘴，用于控制冷却焊钳。
附图说明
图1为单个机器人进行直线往返运动焊接生产线示意图；
图2为两个机器人进行直线往返运动焊接生产线示意图；
图3为多个机器人进行直线往返运动焊接生产线示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
参考附图1，为单个焊接机器人进行直线往返运动焊接，该焊接生产线中间为焊接机器人1直线行走路径，上下两排分布着多个工件位2-7和12-17，每个工件位根据生产需要，放置不同工件的夹具，多个工件位可按照工件类型的不同分成5个工作站，分别焊右前纵梁、左前纵梁、左轮罩、右轮罩、前端框架。每个工件位侧面都设置有操作盒10，用于调节夹具固定的位置、高度以及角度；每一排工件位中均设置有一个修模器8，毎焊接一定数量的焊点,就需要使用修模器8对焊钳的电极帽进行修磨,以保证接触面的面积。生产线四周围设有点焊安全栏11，点焊安全栏11左右两侧均设置有主操作盘9、电气控制系统18、机器人控制柜19、点焊控制器20以及水冷箱21；主操作盘用于全面控制各个工位侧面的操作盒，整体调节夹具固定的位置、高度以及角度，电气控制系统用于控制各个用电器件之间的连接关系，例如控制操作盒的电路结构、修模器的电连接方式等等；机器人控制柜，用于给机器人提供电源及电路连接结构；点焊控制器，用于调节焊钳的焊接参数，例如焊钳角度、焊钳温度或者焊接速度等等；水冷箱，水冷箱内包括多个水嘴，达到控制冷却焊钳目的。
参考附图2，为两个机器人进行直线往返运动焊接，最初调试生产线产量低时可用附图1中的单工位单个机器人焊接满足生产小批量，当后期稳定，产量大幅增加时可在工位末端增加一台焊接机器人以满足大批量生产时扩增的产能，生产线此时变成直线行走的双机器人生产线，每个机器人可以各对应一排工位，也可以按照工件的类型，各自负责5个工作站中的2个或者3个进行焊接。参考附图3，为三个机器人进行往返运动焊接。
优选地，每个夹具前贴有信息牌，焊接机器人可以识别信息牌发出的电信号或者射频信号，从而得知该工件位的工件类型以及焊接类型，焊接机器人只对匹配信号的工件位的工件实施对应的焊接类型，当只有一个焊接机器人往复运动进行焊接时，焊接机器人需要对每个位置的工件进行焊接，但是其仍需识别信息牌发出的信息从而确定工件类型，因为不同类型的工件焊接的位置各不相同，机器人只能按照预先输入的针对不同工件的程序，按照预先设定的焊接参数实施焊接，例如不同工件的焊接位置参数、焊接时间参数、焊接路径参数等。
优选地，每个焊接机器人都具备路径规划系统，路径规划系统包括：路径存储模块、距离计算模块和起点终点判断模块。
路径存储模块：用于存储每个焊接机器人需要焊接的工件位序号，每个焊接机器人按照预先存储的工位序号进行移动，并依次完成焊接，每个机器人对应的焊接工位不重复；
距离计算模块：用于避免两个机器人或多个机器人的行走路径发生碰撞，每个机器人身上都设置有GPS，该距离计算模块正是基于每个机器人的GPS坐标值，生成彼此之间的直线距离，并事先设定最小距离阈值，当彼此之间的直线距离小于或等于最小距离阈值时，其中一个机器人停止运动进行避让，当彼此之间的直线距离大于最小距离阈值时，再重新开始运动。
起点终点判断模块：用于基于GPS的坐标值识别起点和终点是否重合，从而判断行走路径是否是闭合的，若判断是闭合的，则完成这一次焊接。
关于焊接方式：每个焊接机器人在自己的焊接路径中时，采用多次往复焊接，焊接时机器人第一次直线往返将所有焊点大面积平均点状分布，第二次直线往返可对大面积焊点的中间焊点进行焊接，利用这个间隔使焊接板料间的焊点充分降温，避免了工件的焊接变形产生，第三次及以后往复运动焊接关键焊点最后可得到稳定的焊接质量。
此类焊接生产线可组合，可拆分，生产线可根据新开发的产品增加夹具、减掉的产品去掉移除夹具，灵活多变；最适合于新品开发；且经过拆分后机器人可进行重复利用；极大缩短其他新品调试的时间；拆分后生产线可用于研发其他新产品夹具的调试，节省了再建新调试生产线的时间，只需要将夹具更换即可。
此类焊接生产线还可在大批量增产时将所有分段集中夹具进行分组，形成单个零件的焊接工作站，即对此焊接生产线进行拆分，将集中的夹具分组形成单个的工作站，以满足产品大幅增产的要求。只要设计生产线时兼顾量产的具体增加数量考虑，可节省重新调试夹具时间，并大幅提高产能。另外，焊接机器人直线往返运动；各夹具分列两侧，有利于随时更换夹具，更利于新产品研发，节省了夹具和机器人成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线，其特征在于，包括：
一个或多个焊接机器人，所述焊接机器人在自动化焊接生产线中进行直线往返运动焊接工作，所述焊接机器人具备路径规划系统，所述路径规划系统包括：路径存储模块、距离计算模块和起点终点判断模块；所述路径存储模块用于存储每个焊接机器人需要焊接的工件位序号，焊接机器人按照预先存储的工件位序号进行移动，并依次完成焊接，所述距离计算模块基于每个焊接机器人的GPS坐标值，生成彼此之间的直线距离，用于避免多个焊接机器人的行走路径发生碰撞，所述起点终点判断模块用于基于GPS的坐标值识别起点和终点是否重合；
多个工件位，所述多个工件位分两排设置在自动化焊接生产线上下侧，每个工件位放置不同类型工件的夹具，所述多个工件位按照工件类型的不同分成多个工作站；每个夹具前贴有信息牌，所述信息牌用于向焊接机器人发射射频信息，所述射频信息包括所述夹具上的工件类型以及焊接类型，所述焊接机器人只对匹配射频信号的工件位的工件实施对应的焊接；
修模器，所述修模器设置在每排工件位之中，用于对焊接机器人焊钳的电极帽进行修磨；
点焊安全栏，所述点焊安全栏设置在自动化焊接生产线周围；
操作盒，每个工件位侧面都设置有操作盒，用于调节夹具固定的位置、高度以及角度。
2.根据权利要求1所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：每个焊接机器人在自己的焊接路径中时，采用多次往复焊接，第一次将所有焊点大面积平均点状分布，第二次对大面积焊点的中间焊点进行焊接，第三次及以后往复运动焊接关键焊点。
3.根据权利要求1所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：当只有一个焊接机器人往复运动进行焊接时，所述焊接机器人需要对每个工件位的工件依次焊接，识别信息牌发出的射频信号从而确定工件类型，不同类型的工件焊接的位置各不相同，焊接机器人按照预先输入的针对不同类型工件的不同焊接参数实施焊接。
4.根据权利要求3所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：所述焊接参数包括焊接位置参数、焊接时间参数、焊接路径参数。
5.根据权利要求1所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：所述距离计算模块中事先设定有最小距离阈值，当焊接机器人彼此之间的直线距离小于或等于最小距离阈值时，其中一个焊接机器人停止运动进行避让，当彼此之间的直线距离大于最小距离阈值时，停止运动的焊接机器人再重新开始运动。
6.根据权利要求1所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：当生产线产量低时，采用单个机器人进行直线型往返运动自动化焊接，当产量大幅增加时，在工位末端增加一台焊接机器人，进行直线行走的双机器人自动化焊接，每个机器人各对应一排工件位，或者各自负责不同的工作站。
7.根据权利要求1所述的一种单工位直线型往返运动自动化焊接生产线,其特征在于：所述点焊安全栏左右两侧均设置有主操作盘、电气控制系统、机器人控制柜、点焊控制器以及水冷箱；所述主操作盘用于全面控制各个工件位侧面的操作盒，整体调节夹具固定的位置、高度以及角度，所述电气控制系统用于控制各个用电器件之间的连接关系，所述机器人控制柜，用于给焊接机器人提供电源及电路连接结构；所述点焊控制器，用于调节焊钳的焊接参数，所述水冷箱内包括多个水嘴，用于控制冷却焊钳。
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Cited By (2)
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| CN111941154A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-11-17 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 打磨设备、控制方法、控制系统和存储介质 |
| CN113070621A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-06 | 长春华翔轿车消声器有限责任公司 | 一种行走焊接生产线 |
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