CN111790983A - 一种汽车天窗导轨的激光焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车天窗导轨的激光焊接装置及其焊接方法，包括激光焊接器、旋转工作台、夹具和第一旋转气缸；旋转工作台上沿圆周方向依次均布有上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位；上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位上均安装有夹具和第一旋转气缸，当夹具旋转至焊接工位时，第一旋转气缸可将夹具旋转180°；夹具包括底板、支撑板、定位块和第二旋转气缸，底板连接第一旋转气缸，支撑板与第二旋转气缸均安装于底板上，定位块固定于支撑板上且可定位导轨座的两端，第二旋转气缸的活塞杆上安装压块，第二旋转气缸可驱动压块压入导向槽内而夹紧导轨座与连接件。本发明可解决天窗导轨的焊接效率低的问题。

Description

一种汽车天窗导轨的激光焊接装置及其焊接方法
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，具体涉及一种汽车天窗导轨的激光焊接装置及其焊接方法。
背景技术
汽车天窗安装于车顶，能够有效地加速车内空气流通，增加新鲜空气的进入，同时汽车天窗也可以开阔视野，其中带导轨的滑动式天窗是一种常用的天窗安装形式。
天窗导轨加工时需要将带导向槽的连接件焊接于导轨座上，现有的焊接方式是将零部件装夹于流水线式的焊接设备上，利用激光焊接器依次对焊点处焊接，然后利用输送线将焊接成品运输走，再进行下一工件的焊接。这种焊接设备的生产线庞大，占用空间大，各工序之间的工时差异大，后一工序等前一工序加工完才能开始动作，导致待工时间长，加工效率低。也有部分焊接设备为了提高加工效率，配置两台甚至更多的激光焊接器同步焊接，虽然一定程度上提高了加工效率，但是由于激光焊接器的设备成本很高，不利于在中小企业推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车天窗导轨的激光焊接装置及其焊接方法，以解决天窗导轨的焊接设备占用空间大、加工效率低的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种汽车天窗导轨的激光焊接装置，包括激光焊接器、旋转工作台、夹具和第一旋转气缸；
所述旋转工作台上沿圆周方向依次均布有上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位，所述旋转工作台由分度器驱动按90°/次间歇性地旋转，所述激光焊接器可对位于焊接工位上的导轨座和连接件进行激光焊接；所述上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位上均安装有夹具和第一旋转气缸，所述第一旋转气缸安装于旋转工作台的底面且贯穿旋转工作台后连接所述夹具，当夹具旋转至焊接工位时，所述第一旋转气缸可将夹具旋转180°；
所述夹具用于夹紧导轨座与连接件，带导向槽的连接件平置于导轨座上，所述夹具包括底板、支撑板、定位块和第二旋转气缸，所述底板连接所述第一旋转气缸，所述支撑板与第二旋转气缸均安装于所述底板上，所述定位块固定于所述支撑板上且可定位导轨座的两端，所述第二旋转气缸的活塞杆上安装压块，所述第二旋转气缸可驱动所述压块压入导向槽内而夹紧导轨座与连接件。
优选的，所述定位块包括左定位块与右定位块，所述左定位块与右定位块均设有用于定位导轨座端部的端部挡边和沿导轨座的长度方向延伸的前挡边，所述前挡边可定位导轨座的前侧壁。
进一步的，所述底板上安装有升降气缸和支撑座，所述升降气缸的活塞杆上安装顶块，所述支撑板的前后两侧可分别水平地置于所述支撑座与所述顶块上；当夹具旋转至下料工位上时，所述前挡边已经由第二旋转气缸转动至远离旋转工作台边缘的一侧，所述升降气缸可升起所述顶块而使焊接成品从支撑板上滑落。
进一步的，所述支撑板铰接于所述支撑座上，所述支撑板靠近所述顶块的一侧固定有向下延伸的限位凸起，当所述升降气缸顶起所述支撑板时，所述限位凸起抵住顶块的边缘。
进一步的，还包括搭接于下料工位边缘的下料板，所述下料板由下料工位向旋转工作台的外侧下方倾斜，焊接成品由所述下料板滑落至下一工位。
优选的，所述底板上安装有两个第二旋转气缸，两个第二旋转气缸可分别夹紧连接件的左右两侧。
进一步的，所述支撑板内沿导轨座的长度方向嵌设有一铜条，所述铜条位于导轨座上的焊点正下方。
本发明还公开上述汽车天窗导轨的激光焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：
S1.机械手将导轨座放置于上料工位的支撑板上，由左定位块与右定位块定位导轨座的左右两端；
S2.旋转工作台将上料有导轨座的夹具转至装夹工位，机械手将连接件放置于导轨座上，第二旋转气缸将压块转动至连接件的导向槽正上方后下压该压块而夹紧导轨座与连接件；
S3.旋转工作台将装夹后的导轨座与连接件转至焊接工位，激光焊接器先焊接导轨座与连接件的一侧，然后第一旋转气缸将夹具旋转180°，激光焊接器再焊接导轨座与连接件的另一侧，形成焊接成品；
S4.旋转工作台将焊接成品转至下料工位，第二旋转气缸松开焊接成品，升降气缸动作使支撑板向外侧倾斜，焊接成品由支撑板上滑落实现自动下料。
优选的，步骤S1中，机械手将导轨座对齐左定位块与右定位块的前挡边，在旋转工作台转动时，导轨座持续地紧贴左定位块与右定位块。
本发明的有益效果是：
本发明使用由分度器驱动的旋转工作台作为基座来焊接汽车天窗导轨，旋转工作台上设有上料工位、装夹工位、焊接工位与下料工位，各个工位可以同步动作而对4个工件进行相应的操作，提高了加工效率，设备结构也更加紧凑。
其中，本发明的四个工位上的作业工时比较均衡，基本都保持在2.5-3.5秒的范围内，因此避免了因各工位的工时差异大而出现待工工时，进一步提高了整体加工效率。
本发明的焊接工位中的第一旋转气缸可将夹具转动180°，因此仅需要一个激光焊接器即可焊接工件的两侧，减少了激光器的配置数量，使设备结构更紧凑，且降低了设备成本。
本发明利用第一旋转气缸与定位块之间的协同作用而实现下料，即当第一旋转气缸转动夹具后，下料工位的左定位块与右定位块的前挡边相应地被转移至旋转工作台的内侧，从而升降气缸可将支撑板抬起而使工件自动滑出旋转工作台，前挡边不会阻挡工件滑落。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的焊接工位焊接第一焊点时的俯视结构示意图；
图2是本发明的焊接工位焊接第二焊点时的俯视结构示意图；
图3是本发明的下料工位下料前的结构示意图；
图4是本发明的下料工位下料时的结构示意图；
图5是本发明的第二旋转气缸压紧工件的结构示意图。
图中标记为：1.旋转工作台；2.夹具；3.第一旋转气缸；4.上料工位；5.装夹工位；6.焊接工位；7.下料工位；8.导轨座；9.连接件；10.导向槽；11.底板；12.支撑板；13.左定位块；14.右定位块；15.端部挡边；16.前挡边；17.第二旋转气缸；18.铜条；19.压块；20.升降气缸；21.支撑座；22.顶块；23.限位凸起；24.下料板。
具体实施方式
如图1至图5所示，本实施例提供一种汽车天窗导轨的激光焊接装置，包括激光焊接器(图中未示出)、旋转工作台1、夹具2和第一旋转气缸3。
请参考图1和图2，旋转工作台1上沿圆周方向依次均布有上料工位4、装夹工位5、焊接工位6和下料工位7，旋转工作台1由分度器驱动按90°/次间歇性地旋转，激光焊接器相应地安装于焊接工位的外侧，其可对位于焊接工位上的导轨座8和连接件9(二者统称为即工件)进行激光焊接。上料工位4、装夹工位5、焊接工位6和下料工位7上均安装有夹具2和第一旋转气缸3，第一旋转气缸3由法兰座和螺栓安装于旋转工作台1的底面，且其活塞杆贯穿旋转工作台1后固定连接夹具2，当夹具2旋转至焊接工位6时，第一旋转气缸3可将夹具2旋转180°，从而使激光焊接器分别对工件的左右两侧进行焊接。
夹具2用于装夹导轨座8与连接件9，本发明中带导向槽10的连接件9平置于导轨座8上。具体地，夹具2包括底板11、支撑板12、定位块和第二旋转气缸17。底板11安装于第一旋转气缸3的活塞杆上，支撑板12与第二旋转气缸17均安装于底板11上，定位块固定于支撑板12上且可定位导轨座的两端，其中，定位块包括左定位块13与右定位块14，左定位块13与右定位块14均设有用于定位导轨座端部的端部挡边15和沿导轨座的长度方向延伸的前挡边16，在上料工位4上，前挡边16定位导轨座8的前侧壁，当旋转工作台转动时，导轨座8在端部挡边15和前挡边16的定位作用下保持紧贴定位块而不会滑移，提高了定位稳定性。底板11上安装有两个第二旋转气缸17，两个第二旋转气缸17可分别夹紧连接件9的左右两侧，以提高装夹稳定性。请参考图5，第二旋转气缸17的活塞杆上安装压块19，当机械手将连接件9放置于导轨座8上以后，第二旋转气缸17先将压块19转动至连接件9的导向槽10上方，再压入导向槽10内，从而夹紧导轨座8与连接件9。支撑板12内沿导轨座8的长度方向嵌设有一铜条18，铜条18位于导轨座8上的焊点正下方，铜条18可快速将激光焊接热量向外传递，以加速对工件降温，降低热影响。
请参考图3和图4，为了实现自动下料，在底板11上安装有升降气缸20和支撑座21，升降气缸20的活塞杆上安装顶块22，下料前，支撑板12的前后两侧分别水平地置于支撑座21与顶块22上。当夹具旋转至下料工位7上时，升降气缸20顶起顶块22，使支撑板12向外倾斜，焊接成品从支撑板12上滑落。由于此时前挡边16已经由第二旋转气缸17转动至旋转工作台1的内侧，因此不会阻挡焊接成品向外侧滑落。
为了保证支撑板12位置的精确性，将支撑板12铰接于支撑座21上，因此在升降气缸17抬起支撑板12前后时间段内，支撑板12均不会出现移位，保证了本装置重复加工的可靠性。支撑板12靠近顶块22的一侧固定有向下延伸的限位凸起23，当升降气缸17顶起支撑板12时，限位凸起23抵住顶块22的边缘，进一步防止支撑板12向上翻转时出现翻转过度或者晃动。
本装置还包括搭接于下料工位7边缘的下料板24，下料板24由下料工位7向旋转工作台的外侧下方倾斜，焊接成品由下料板24接住后滑落至下一工位。
上述汽车天窗导轨的激光焊接装置的焊接方法包括以下步骤：
S1.机械手将导轨座8放置于上料工位4的支撑板上，由左定位块13与右定位块14定位导轨座8的左右两端；其中，机械手将导轨座8对齐左定位块与右定位块的前挡边16，因此当旋转作台转动时，导轨座8可持续地紧贴左定位块与右定位块，不会由于离心力而出现滑移；
S2.旋转工作台1将上料有导轨座8的夹具2转至装夹工位5，机械手将连接件9放置于导轨座8上，第二旋转气缸17将压块19转动至连接件的导向槽10正上方后下压该压块而夹紧导轨座8与连接件9；
S3.旋转工作台1将装夹后的导轨座与连接件转至焊接工位6，激光焊接器先焊接导轨座与连接件的一侧，然后第一旋转气缸3将夹具2旋转180°，激光焊接器再焊接导轨座与连接件的另一侧，形成焊接成品；
S4.旋转工作台1将焊接成品转至下料工位7，第二旋转气缸17松开焊接成品，升降气缸20动作使支撑板12向外侧倾斜，焊接成品由支撑板12上滑落至下料板24上，实现自动下料；
S5.旋转工作台1将空夹具转至上料工位4，第一旋转气缸3将夹具2再次旋转180°而复位，准备下一个加工周期。
以上各工位同时对四个工件进行加工，每个动作节拍的工时为2.5-3.5秒。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，包括激光焊接器、旋转工作台、夹具和第一旋转气缸；
所述旋转工作台上沿圆周方向依次均布有上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位，所述旋转工作台由分度器驱动按90°/次间歇性地旋转，所述激光焊接器可对位于焊接工位上的导轨座和连接件进行激光焊接；所述上料工位、装夹工位、焊接工位和下料工位上均安装有夹具和第一旋转气缸，所述第一旋转气缸安装于旋转工作台的底面且贯穿旋转工作台后连接所述夹具，所述第一旋转气缸可将夹具旋转180°；
所述夹具用于夹紧导轨座与连接件，带导向槽的连接件平置于导轨座上，所述夹具包括底板、支撑板、定位块和第二旋转气缸，所述底板连接所述第一旋转气缸，所述支撑板与第二旋转气缸均安装于所述底板上，所述定位块固定于所述支撑板上且可定位导轨座的两端，所述第二旋转气缸的活塞杆上安装压块，所述第二旋转气缸可驱动所述压块压入导向槽内而夹紧导轨座与连接件。
2.根据权利要求1所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，所述定位块包括左定位块与右定位块，所述左定位块与右定位块均设有用于定位导轨座端部的端部挡边和沿导轨座的长度方向延伸的前挡边，所述前挡边可定位导轨座的前侧壁。
3.根据权利要求2所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，所述底板上安装有升降气缸和支撑座，所述升降气缸的活塞杆上安装顶块，所述支撑板的前后两侧可分别水平地置于所述支撑座与所述顶块上；当夹具旋转至下料工位上时，所述升降气缸可升起所述顶块而使焊接成品从支撑板上滑落。
4.根据权利要求3所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，所述支撑板铰接于所述支撑座上，所述支撑板靠近所述顶块的一侧固定有向下延伸的限位凸起，当所述升降气缸顶起所述支撑板时，所述限位凸起抵住顶块的边缘。
5.根据权利要求1所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，还包括搭接于下料工位边缘的下料板，所述下料板由下料工位向旋转工作台的外侧下方倾斜，焊接成品由所述下料板滑落至下一工位。
6.根据权利要求1所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，所述底板上安装有两个第二旋转气缸，两个第二旋转气缸可分别夹紧连接件的左右两侧。
7.根据权利要求1所述的汽车天窗导轨的激光焊接装置，其特征在于，所述支撑板内沿导轨座的长度方向嵌设有一铜条，所述铜条位于导轨座上的焊点正下方。
8.一种汽车天窗导轨的焊接方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的激光焊接装置，该焊接方法包括以下步骤：
S1.机械手将导轨座放置于上料工位的支撑板上，由左定位块与右定位块定位导轨座的左右两端；
S2.旋转工作台将上料有导轨座的夹具转至装夹工位，机械手将连接件放置于导轨座上，第二旋转气缸将压块转动至连接件的导向槽正上方后下压该压块而夹紧导轨座与连接件；
S3.旋转工作台将装夹后的导轨座与连接件转至焊接工位，激光焊接器先焊接导轨座与连接件的一侧，然后第一旋转气缸将夹具旋转180°，激光焊接器再焊接导轨座与连接件的另一侧，形成焊接成品；
S4.旋转工作台将焊接成品转至下料工位，第二旋转气缸松开焊接成品，升降气缸动作使支撑板向外侧倾斜，焊接成品由支撑板上滑落实现自动下料。
9.根据权利要求8所述的汽车天窗导轨的焊接方法，其特征在于，步骤S1中，机械手将导轨座对齐左定位块与右定位块的前挡边，在旋转工作台转动时，导轨座持续地紧贴左定位块与右定位块。
10.根据权利要求8所述的汽车天窗导轨的焊接方法，其特征在于，在步骤S4之后，旋转工作台将空夹具转至上料工位，第一旋转气缸将夹具再次旋转180°而复位，准备下一个加工周期。
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