CN111843256B - 一种多工位机器人生产线及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位机器人生产线，旨在提供一种车架能够在不同焊接工位中自动转移、翻转的多工位机器人生产线，其技术方案要点是，通过设置回转机构实现车架在不同焊接工位的自动转移，通过翻转装置实现车架的翻转，通过车架工装与翻转装置的组合使用，不仅避免了因为车架形状不规则而难以直接夹持或难以确定翻转中心的问题，还解决了车架在不同工位转移而需要重新夹持时焊接余热导致焊点附近变形或强度减弱的问题。本发明还提供了一种多工位机器人生产线的生产方法，实现了对车架的高效加工。

Description

一种多工位机器人生产线及生产方法

技术领域

本发明涉及汽车生产技术领域，尤其涉及一种多工位机器人生产线，以及一种多工位机器人生产线的生产方法。

背景技术

车架是支撑、连接汽车各部件的核心总成，其一般由两根纵梁、若干横梁先经过点焊与弧焊后初步形成车架总装，然后补焊各连接件后形成。由于车架的焊接点较多，且分布位置复杂，往往需要将车架多次转移并夹持至不同焊接台进行焊接。在实际的生产过程中，将车架装夹到焊接夹具上往往占到总加工时间的60％-75％，因而如何减少装夹次数、简化装夹步骤、分配装夹次序是缩短总加工时间的主要问题。

此外，在不同的焊接工位中，焊接的余热会导致车架焊点附近的强度暂时降低，往往需要经过一段时间的冷却后才能从焊接夹具进行拆卸，这也使得如何减少装夹次数成为了提升生产效率的关键问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中车架需要多次重新夹持导致生产效率低下，如何更好地减少装夹次数、简化装夹步骤、分配装夹次序的问题。

本发明的技术解决方案是：提供一种多工位机器人生产线，包括回转机构，用于夹持车架的车架工装，设有点焊机器人的点焊工作台，设有至少两台弧焊机器人的弧焊工作台，包括补焊机器人的补焊工作台，所述回转机构包括回转座和支撑架，所述支撑架的两端均设有翻转装置，所述翻转装置用于夹持所述车架工装并使得车架工装翻转，所述支撑架的中部连接于所述回转座，所述点焊工作台设于所述回转座前侧，所述弧焊工作台设于所述回转座的后侧，所述补焊工作台设于所述回转座的右侧，所述回转座用于驱动所述支撑架水平旋转使得车架工装在点焊工作台、弧焊工作台和补焊工作台之间转移。通过支撑架与回转座的设置实现了车架工装在不同的焊接工位间的自动转移，而翻转机构实现了车架不需要重新装夹即可实现上下翻转，从而实现了车架只需要进行一次装夹即可在多个焊接工作台完成所有主要焊点的焊接；此外，通过点焊工作台和弧焊工作台相对排布的位置关系，使得支撑架的一端的车架在点焊时，另一端的车架能够进行弧焊，提升了焊接机器人的利用效率。

优选的，所述支撑架包括第一支撑梁、第二支撑梁与伸缩梁，所述第一支撑梁与第二支撑梁相对所述回转座的中心对称设置，所述第一支撑梁与第二支撑梁的两侧端面均垂直连接有导向轴与丝杠，所述伸缩梁的一侧端部设有滑动轴承与丝杠滑台，所述伸缩梁的另一侧端部与所述翻转装置相连接，所述导向轴与滑动轴承相配合，所述丝杠与丝杠滑台相配合。通过伸缩梁的设置，避免了回转机构在水平旋转时与弧焊工作台或补焊工作台发生干涉的情况，也减小了需要的占地面积，而伸缩梁通过丝杠滑台与丝杠配合提升了定位精度。

优选的，所述翻转装置包括翻转夹盘和翻转电机，所述翻转电机固定于所述伸缩梁，所述翻转夹盘的中心与翻转电机相连，所述翻转夹盘用于夹持所述车架工装，从而便于确定车架的翻转中心。

优选的，所述补焊工作台还包括主夹具座、副夹具座和滑台，所述副夹具座与主夹具座结构相同，所述滑台划分为第一区域、第二区域和第三区域，所述主夹具座滑动连接于所述滑台且在第一区域与第二区域间移动，所述副夹具座在滑动连接于所述滑台且在第二区域与第三区域间移动，所述补焊机器人正对第二区域设置。主夹具座与副夹具座轮流滑动至第二区域并由补焊机器人进行焊接，使得补焊机械臂能够保持较高的利用率，且当车架被转移至第一区域或第三区域后能够进行冷却后再入库，避免了焊接余热造成的变形或强度影响。

优选的，所述滑台上设有相互平行的滑轨与滚珠丝杠副，所述主夹具座和副夹具座均滑动连接于所述滑轨，所述主夹具座和副夹具座均通过所述滚珠丝杠副驱动，从而保证了主夹具座和副夹具座的位移精度。

一种多工位机器人生产线的生产方法，其特征在于，包括设有回转座、支撑架、伸缩梁和翻转装置的回转机构，车架工装，设有点焊机器人的点焊工作台，设有弧焊机器人的弧焊工作台，设有补焊机器人、主夹具座、副夹具座和滑台的补焊工作台，以及车架的横梁、纵梁和连接件，

具体包括以下步骤：

S1，将车架的横梁与纵梁吊装至车架工装的内侧并夹持，伸缩梁缩回后回转座驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对点焊工作台；

S2，伸缩梁伸出使得车架进入点焊工作台的工作范围，点焊机器人进行点焊，点焊完成后伸缩梁缩回，回转座驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对弧焊工作台；

S3，伸缩梁伸出使得车架进入弧焊工作台的工作范围，车架的上表面由弧焊工作台两侧的弧焊机器人进行第一次弧焊，第一次弧焊完成后，通过伸缩梁端部的翻转装置驱动车架垂直翻转180度，弧焊机器人对车架的下表面进行第二次弧焊，第二次弧焊完成后，翻转装置驱动车架工装再次垂直翻转180度，伸缩梁缩回，回转座驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对补焊工作台；

S4，滑台设有第一区域、第二区域和第三区域，主夹具座在第一区域与第二区域间滑动，副夹具座在第二区域与第三区域间滑动，主夹具座与副夹具座轮流滑动至第二区域，将车架从车架工装吊装转移至第二区域并通过主夹具座或副夹具座进行夹持，补焊机器人对第二区域内的车架进行连接件的补焊，补焊完成后，若第二区域内的是主夹具座，则主夹具座滑动至第一区域后将车架吊装入库，若第二区域内的是副夹具座，则副夹具座滑动至第三区域后将车架吊装入库。

优选的，所述点焊工作台设于回转座的前侧，所述弧焊工作台设于回转座的左侧，所述补焊工作台设于回转座的后侧；步骤S1中回转座先驱动支撑架水平旋转使得车架工装位于回转座右侧，将车架的横梁与纵梁吊装至车架工装的内侧并夹持后，回转座驱动支撑架以顺时针方向旋转90度；步骤S2中伸缩梁缩回后，回转座驱动支撑架以顺时针方向旋转180度；步骤S3中伸缩梁缩回后，回转座驱动支撑架以顺时针方向旋转90度。

优选的，步骤S4中主夹具座滑动至第一区域后，车架在第一区域先进行冷却，然后再入库；副夹具座滑动至第三区域后，车架在第三区域先进行冷却，然后再入库。

本发明的一种多工位机器人生产线的生产方法，现有技术相比具有以下优点：通过回转机构实现对车架的自动化转移，节约了人力；通过翻转装置实现了对车架的自动翻转，使得车架的上表面与下表面都能在弧焊工作台实现焊接，提升了加工效率；通过设有滑台、主夹具座和副夹具座的补焊工作台，不仅使得补焊机器人的利用率得到有效提高，还实现了车架在焊接完成后能够先冷却后再入库，避免了焊接余热对车架强度的影响。

附图说明

图1为本发明的一种多工位机器人生产线的示意图；

图2为本发明的一种多工位机器人生产线的伸缩梁的缩回示意图；

图3为本发明的一种多工位机器人生产线的伸缩梁的伸出示意图；

图4为本发明的一种多工位机器人生产线的回转机构的主视示意图；

图5为本发明的一种多工位机器人生产线的补焊工作台的示意图；

附图中：1-回转机构；101-回转座；102-第一支撑梁；103-第二支撑梁；104- 导向轴；105-丝杠；106-伸缩梁；107-滑动轴承；108-丝杠滑台；109-翻转夹盘； 110-翻转电机；2-车架工装；201-车架；3-点焊工作台；301-点焊机器人；4- 弧焊工作台；401-弧焊机器人；5-补焊工作台；501-补焊机器人；502-主夹具座； 503-副夹具座；504-滑台；505-第一区域；506-第二区域；507-第三区域；508 滚珠丝杠副；509-滑轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明的一种多工位机器人生产线，点焊工作台3设置于回转机构1的前侧，弧焊工作台4设置于回转机构1的后侧，补焊工作台5设置于回转机构1的右侧。

如图2、图3和图4所示，回转机构1包括回转座101与支撑架。回转座101 的底部设有电机，回转座101通过电机驱动而实现水平旋转。第一支撑梁102 与第二支撑梁103的中部均与回转座101固定连接，且第一支撑梁102与第二支撑梁103相对回转座101的中心对称，从而形成“H”形的支撑架。

第一支撑梁102与第二支撑梁103的两侧端面的中部均垂直连接有丝杠105。丝杠105的精度等级至少为P5，丝杠105的长度至少为2000mm，丝杠105通过交流电机驱动而旋转。导向轴104分别设置于丝杠105的上方与下方，导向轴 104与丝杠105相平行且等长。伸缩梁106的一侧端部设有丝杠滑台108和滑动轴承107，另一侧端部设有翻转装置。丝杠滑台108与丝杠105相配合，滑动轴承107与导向轴104相配合，使得伸缩梁106能够沿第一支撑梁102或第二支撑梁103的长度方向滑动。当伸缩梁106朝远离第一支撑梁102或第二支撑梁103 的方向滑动时实现伸长，当伸缩梁106朝靠近第一支撑梁102或第二支撑梁103 的方向滑动时实现缩回。伸缩梁106可以根据车架工装2的尺寸是否会与点焊工作台3或弧焊工作台4发生干涉而旋转是否启用(一般在焊接机器人的工作半径小于1500mm时容易发生干涉)。

翻转装置包括翻转夹盘109和翻转电机110，翻转电机110固定连接于伸缩梁106的端部，且翻转电机110的轴线方向垂直于伸缩梁106。翻转夹盘109为圆形，翻转夹盘109的中心与翻转电机110的电机轴相连接。

车架工装2为方形框架，车架工装2的框架内侧设有与车架201相匹配的夹具，车架201夹持于车架工装2内侧的夹具上。车架工装2的左右两外侧壁的中部设有螺孔，翻转夹盘109通过螺栓与车架工装2相连接。通过车架工装2对车架201的夹持，避免了车架201形状不规则而难以确定翻转中心的问题，而通过解开翻转夹盘109与车架工装2之间的螺栓连接，即可实现对车架工装2的便捷替换，从而提升了回转机构1针对不同型号车架的通用性。

伸缩梁106缩回状态下，回转机构1带动车架201水平旋转具有直径最小的圆形轨迹一，伸缩梁106伸长时，回转机构1带动车架201水平旋转具有直径最大的圆形轨迹二。

点焊工作台3与弧焊工作台4均位于圆形轨迹二上，点焊工作台3设有一台点焊机器人301，点焊机器人301具备对车架201的横梁、纵梁进行点焊的焊接功能。弧焊工作台4设有两台弧焊机器人401，两台弧焊机器人401相对设置，弧焊机器人401具备对车架201的上表面及下表面进行弧焊的焊接功能。

补焊工作台5位于圆形轨迹二的外侧，补焊工作台5设有夹具座与一台补焊机器人501，当车架201从车架工装2拆下后，车架201被吊装至夹具座并与连接件一起夹持，补焊机器人501对主夹具座502上的车架201与连接件进行补焊。

实施例2

本实施例的一种多工位机器人生产线，其特征与实施例1基本一致，不同点在于，补焊工作台还设有主夹具座502、副夹具座503与滑台504。

如图5所示，滑台504上依次划分为第一区域505、第二区域506和第三区域507(虚线标注区域)。滑轨509和滚珠丝杠副508贯穿设置于第一区域505、第二区域506和第三区域507，且滑轨509和滚珠丝杠副508相互平行。副夹具座503与主夹具座502的结构相同，二者均滑动连接于滑轨509，且二者均通过滚珠丝杠副508驱动而在滑轨509上滑动。其中主夹具座502在第一区域505 和第二区域506内滑动，副夹具座503在第二区域506和第三区域507内滑动。通过主夹具座502与副夹具座503轮流滑动至第二区域506，使得补焊机器人501 能够持续对第二区域506内的车架201进行焊接，提升了补焊机器人501的有效利用率，且当车架201被转移至第一区域505或第三区域507后能够先进行冷却后再入库，避免了焊接余热造成的变形或强度影响。

如图1所示，本发明还涉及一种多工位机器人生产线的生产方法，包括以下步骤：

S1，回转座101先驱动支撑架水平旋转使得车架工装2位于回转座101右侧，将车架的横梁与纵梁吊装至车架工装2的内侧并夹持，伸缩梁106缩回后回转座 101驱动支撑架顺时针旋转90度使得车架转移至正对点焊工作台3；

S2，伸缩梁106伸出使得车架进入点焊工作台3的工作范围，点焊机器人 301进行点焊，点焊完成后伸缩梁106缩回，回转座101驱动支撑架顺时针旋转 180度使得车架转移至正对弧焊工作台4；

S3，伸缩梁106伸出使得车架进入弧焊工作台4的工作范围，车架的上表面由弧焊工作台4两侧的弧焊机器人401进行第一次弧焊，第一次弧焊完成后，通过伸缩梁106端部的翻转装置驱动车架垂直翻转180度，弧焊机器人401对车架的下表面进行第二次弧焊，第二次弧焊完成后，翻转装置驱动车架工装2再次垂直翻转180度，伸缩梁106缩回，回转座101驱动支撑架顺时针旋转90度使得车架转移至正对补焊工作台5；

S4，滑台设有第一区域505、第二区域506和第三区域507，主夹具座502 在第一区域505与第二区域506间滑动，副夹具座503在第二区域506与第三区域507间滑动，主夹具座502与副夹具座503轮流滑动至第二区域506，车架从车架工装2转移至第二区域506并通过主夹具座502或副夹具座503进行夹持，补焊机器人501对第二区域506内的车架进行连接件的补焊，补焊完成后，若第二区域506内的是主夹具座502，则主夹具座502滑动至第一区域505后将车架吊装入库，若第二区域506内的是副夹具座503，则副夹具座503滑动至第三区域507后将车架吊装入库。

进一步的，步骤S4中主夹具座502滑动至第一区域505后，车架在第一区域505进行冷却，然后再入库；副夹具座503滑动至第三区域507后，车架在第三区域507进行冷却，然后再入库，避免了焊接余热对车架强度的影响。

以上所述是本发明的优选实施方式，而本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员，在不脱离本发明原理前提下的任何改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多工位机器人生产线，其特征在于，包括回转机构(1)，用于夹持车架的车架工装(2)，设有点焊机器人(301)的点焊工作台(3)，设有至少两台弧焊机器人(401)的弧焊工作台(4)，包括补焊机器人(501)的补焊工作台(5)，所述回转机构(1)包括回转座(101)和支撑架，所述支撑架的两端均设有翻转装置，所述翻转装置用于夹持所述车架工装(2)并使得车架工装(2)翻转，所述支撑架的中部连接于所述回转座(101)，所述点焊工作台(3)设于所述回转座(101)的前侧，所述弧焊工作台(4)设于所述回转座(101)的后侧，所述补焊工作台(5)设于所述回转座(101)的右侧，所述回转座(101)用于驱动所述支撑架水平旋转使得车架工装(2)在点焊工作台(3)、弧焊工作台(4)和补焊工作台(5)之间转移；所述补焊工作台(5)还包括主夹具座(502)、副夹具座(503)和滑台(504)，所述副夹具座(503)与主夹具座(502)结构相同，所述滑台(504)划分为第一区域(505)、第二区域(506)和第三区域(507)，所述主夹具座(502)滑动连接于所述滑台(504)且在第一区域(505)与第二区域(506)间移动，所述副夹具座(503)在滑动连接于所述滑台(504)且在第二区域(506)与第三区域(507)间移动，所述补焊机器人(501)正对第二区域(506)设置。

2.根据权利要求1所述的一种多工位机器人生产线，其特征在于：所述支撑架包括第一支撑梁(102)、第二支撑梁(103)与伸缩梁(106)，所述第一支撑梁(102)与第二支撑梁(103)相对所述回转座(101)的中心对称设置，所述第一支撑梁(102)与第二支撑梁(103)的两侧端面均垂直连接有导向轴(104)与丝杠(105)，所述伸缩梁(106)的一侧端部设有滑动轴承(107)与丝杠滑台(108)，所述伸缩梁(106)的另一侧端部与所述翻转装置相连接，所述导向轴(104)与滑动轴承(107)相配合，所述丝杠(105)与丝杠滑台(108)相配合。

3.根据权利要求2所述的一种多工位机器人生产线，其特征在于：所述翻转装置包括翻转夹盘(109)和翻转电机(110)，所述翻转电机(110)固定于所述伸缩梁(106)，所述翻转夹盘(109)的中心与翻转电机(110)相连，所述翻转夹盘(109)用于夹持所述车架工装(2)。

4.根据权利要求1所述的一种多工位机器人生产线，其特征在于：所述滑台(504)上设有相互平行的滑轨(509)与滚珠丝杠副(508)，所述主夹具座(502)和副夹具座(503)均滑动连接于所述滑轨(509)，所述主夹具座(502)和副夹具座(503)均通过所述滚珠丝杠副(508)驱动。

5.一种多工位机器人生产线的生产方法，其特征在于，包括设有回转座(101)、支撑架、伸缩梁(106)和翻转装置的回转机构(1)，车架工装(2)，设有点焊机器人(301)的点焊工作台(3)，设有弧焊机器人(401)的弧焊工作台(4)，设有补焊机器人(501)、主夹具座(502)、副夹具座(503)和滑台(504)的补焊工作台(5)，以及车架的横梁、纵梁和连接件，

具体包括以下步骤：

S1，将车架的横梁与纵梁吊装至车架工装(2)的内侧并夹持，伸缩梁(106)缩回后回转座(101)驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对点焊工作台(3)；

S2，伸缩梁(106)伸出使得车架进入点焊工作台(3)的工作范围，点焊机器人(301)进行点焊，点焊完成后伸缩梁(106)缩回，回转座(101)驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对弧焊工作台(4)；

S3，伸缩梁(106)伸出使得车架进入弧焊工作台(4)的工作范围，车架的上表面由弧焊工作台(4)两侧的弧焊机器人(401)进行第一次弧焊，第一次弧焊完成后，通过伸缩梁(106)端部的翻转装置驱动车架垂直翻转180度，弧焊机器人(401)对车架的下表面进行第二次弧焊，第二次弧焊完成后，翻转装置驱动车架工装(2)再次垂直翻转180度，伸缩梁(106)缩回，回转座(101)驱动支撑架水平旋转使得车架转移至正对补焊工作台(5)；

S4，滑台(504)设有第一区域、第二区域和第三区域，主夹具座(502)在第一区域与第二区域间滑动，副夹具座(503)在第二区域与第三区域间滑动，主夹具座(502)与副夹具座(503)轮流滑动至第二区域，将车架从车架工装(2)吊装转移至第二区域并通过主夹具座(502)或副夹具座(503)进行夹持，补焊机器人(501)对第二区域内的车架进行连接件的补焊，补焊完成后，若第二区域内的是主夹具座(502)，则主夹具座(502)滑动至第一区域后将车架吊装入库，若第二区域内的是副夹具座(503)，则副夹具座(503)滑动至第三区域后将车架吊装入库。

6.根据权利要求5所述的多工位机器人生产线的生产方法，其特征在于：

所述点焊工作台(3)设于回转座(101)的前侧，所述弧焊工作台(4)设于回转座(101)的后侧，所述补焊工作台(5)设于回转座(101)的右侧；

步骤S1中回转座(101)先驱动支撑架水平旋转使得车架工装(2)位于回转座(101)右侧，将车架的横梁与纵梁吊装至车架工装(2)的内侧并夹持后，回转座(101)驱动支撑架以顺时针方向旋转90度；

步骤S2中伸缩梁(106)缩回后，回转座(101)驱动支撑架以顺时针方向旋转180度；

步骤S3中伸缩梁(106)缩回后，回转座(101)驱动支撑架以顺时针方向旋转90度。

7.根据权利要求5或6所述的多工位机器人生产线的生产方法，其特征在于：

步骤S4中主夹具座(502)滑动至第一区域后，车架在第一区域先进行冷却，然后再入库；副夹具座(503)滑动至第三区域后，车架在第三区域先进行冷却，然后再入库。

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