CN112935606B - 一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺。将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，并按照车架焊接工艺流程设计了十个工位，由二个人工上料拼装工位、二个机器人点焊工位、一个上件工位、二个正面满焊工位、一个转运工位、一个变位背面满焊工位、一个线下人工补焊工位组成；本发明集成应用焊接机器人、电机控制、传感控制和计算机逻辑控制等技术，制定了焊接工序和焊接参数等工艺措施，产线焊接和搬运过程全由PLC控制，实现了电动三轮车车架高效焊接。本发明提高了电动三轮车车架的焊接生产效率和场地利用率，减小了焊接车间粉尘污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种三轮车生产设备，具体地说是一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺。
背景技术
车架是电动三轮车的承重梁，焊接质量要求高。现有的电动三轮车车架自动化焊接大多数是在变位机上预装工装，人工完成车架零部件上料并夹紧，然后由机器人完成正面和背面满焊，但一个完整的车架大约由40个零部件拼装而成，为了夹紧固定零部件需要同比例的夹具，这些夹具会严重干涉机器人的满焊工作，也提高了工装设计人员的设计要求，而如果拆分成不同的焊接工序，独立的焊接工作站占用场地面积大，对焊接除尘设备要求高。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的一方面目的在于提供一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺。
为了实现上述目的，本发明提供的一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺，其解决方案是将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，并按焊接工艺流程将各个工序有机连接在一起。焊接线设计了十个工位，二个人工上料拼装工位、二个机器人点焊工位、一个上件工位、二个正面满焊工位、一个转运工位、一个变位背面满焊工位、一个线下人工补焊工位，由二个自动工装、一个上线机械手、一个转运机械手、一个下线机械手、一个工装板和滚筒线连接相应工位，由二台点焊机器人和六台满焊机器人将车架焊接成型，形成完整的电动三轮车车架焊接布局；各个工序之间有序连接但独立运行，各个工序的工作状态通过外部逻辑控制器PLC管理控制。
优选的，将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，各个工序内部是独立运行的，不受上下工序的影响，生产线中各个工序的工作状态通过外部逻辑控制器PLC管理控制，如果某个工序出现故障，各个工序完成独立的工作后暂停，直到故障排除后人工确认恢复产线工作。
优选的，所述第一上料拼装工位与第二上料拼装工位和第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位之间通过4米长滚筒线连接，所述第一自动工装与第二自动工装可以跟随滚筒线正反运动；自动工装通过传感器检测人工上料的工件并控制夹具依次加紧；所述第一自动工装与第二自动工装往前流动的条件是第一上料拼装工位与第二上料拼装工位输出拼装完成信号为1和对应的第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位输出工件存在信号为0，自动工装回流的条件是上件机械手完成抓取点焊工件信号为1。
优选的，所述第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位由2台点焊机器人组成；所述第一点焊机器人和第二点焊机器人总是同时共同完成对应的第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位的工件点焊工序，点焊程序由人工示教完成；所述第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位如果收到另一个工位完成上料信号，将在完成当前工位点焊后自动切换到另一个工位点焊。
优选的，所述上件工位和转运工位由一层滚筒线组成并具有自动升降功能形成高位和低位，所述第一正面满焊工位和第二正面满焊工位由上下两层滚筒线组成，工装板借此可形成循环流动：工装板携带工件从上件工位高位到第一正面满焊工位上层再到第二正面满焊工位上层再到转运工位高位再到转运工位转运工位低位再到第二正面满焊工位下层，再到第一正面满焊工位下层，再到上件工位低位；处于高位的上件工位上的工装板如果随着滚筒线往前流走后会自动下降到低位，在低位接到回流的工装板的上件工位会自动上升到高位，并在接收到工件后滚筒线反转；处于高位的转运工位的工装板上的工件如果被转运机械手抓走，转运工位会自动下降到低位，且滚筒线反转；工装板往前流通一步的条件是变位背面满焊工位上的工件信号为0或第二正面满焊工位满焊完成信号为1或第一正面满焊工位满焊完成信号为1。
优选的，所述工装板上自带自动夹紧装置，工件在工装板上放好后夹紧装置收到信号自动动作，固定好工件。
优选的，所述工装板在第一正面满焊工位和第二正面满焊工位上层流动到位时，工装板会被工位上设计的顶升装置二次定位，从而保证工装板的重复精度和焊接路径的一致性。
优选的，所述第一正面满焊工位两侧合理位置设置第一满焊机器人和第二满焊机器人，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序1，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1。
优选的，所述第二正面满焊工位两侧合理位置设置第三满焊机器人和第四满焊机器人，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序2，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1，所述变位背面满焊工位由一台变位机和工装组成，并在工位两侧合理位置设置第五满焊机器人和第六满焊机器人来完成背面满焊工序；变位机由其中一台机器人控制，并在变位机翻转到位后输出信号给另一台机器人，机器人收到信号后同时开始焊接，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1；机器人程序由人工示教完成，焊接生产线的末端设有人工补焊工位完成补焊工序，不仅可以及时检查机器人焊接质量并在质量不合格之处补焊，同时可以将简单但难以工装固定的零部件由人工完成焊接，所述第一机器人点焊工位与第二机器人点焊工位、第一正面满焊工位与第二正面满焊工位和变位背面满焊工位3个工位区外围还设有焊接除尘室，焊接室是相对封闭的空间，预留上料和下料工作通道，内部设有焊接除尘设备和粉尘集中回收装置。
与现有技术相比较，本发明提供的一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺，具有以下有益效果：
将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，点焊拼装成型和满焊工序避免了直接满焊夹具干涉机器人工作的问题，提高了电动三轮车车架的焊接生产效率和场地利用率，集中除尘设备减小了焊接车间粉尘污染问题。
附图说明
图1为本发明一种电动三轮车车架焊接生产线的结构布局图；
图2为本发明的机械手的一种结构示意图；
图3为本发明的机械手的另一种结构示意图。
图4为本发明一种电动三轮车车架焊接生产线的工艺流程图。
图中；1.第一上料拼装工位，2.第二上料拼装工位，3.第一机器人点焊工位，4.第二机器人点焊工位，5.第一点焊机器人，6.第二点焊机器人，7.第一自动工装，8.第二自动工装，9.上件机械手，10.上件工位，11.工装板，12.第一正面满焊工位，13.第二正面满焊工位，14.第一满焊机器人，15.第二满焊机器人，16.第三满焊机器人，17.第四满焊机器人，18.转运工位，19.转运机械手，20.变位背面满焊工位，21.第五满焊机器人，22.第六满焊机器人，23.下线机械手，24.人工补焊工位，25.焊接除尘室，26.直角坐标机器人，27.第一夹具，28.六轴直角坐标机器人，29.六轴通用机器人，30.第二夹具。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1，一种电动三轮车车架焊接生产线及生产工艺，其解决方案是将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，并按焊接工艺流程将各个工序有机连接在一起。焊接线设计了十个工位，二个人工上料拼装工位、二个机器人点焊工位、一个上件工位、二个正面满焊工位、一个转运工位、一个变位背面满焊工位、一个线下人工补焊工位，由二个自动工装、一个上线机械手、一个转运机械手、一个下线机械手、一个工装板和滚筒线连接相应工位，由二台点焊机器人和六台满焊机器人将车架焊接成型，形成完整的电动三轮车车架焊接布局；各个工序之间有序连接但独立运行，各个工序的工作状态通过外部逻辑控制器PLC管理控制。
在焊接生产线前端设置人工第一上料拼装工位和第二上料拼装工位；第一上料拼装工位1与第二上料拼装工位2和第一机器人点焊工位3与第二机器人点焊工位4分别通过4米长滚筒线连接，第一自动工装7与第二自动工装8可以跟随滚筒线正反运动；第一自动工装7与第二自动工装8通过传感器检测人工上料的工件并控制第一夹具27与30依次加紧。
在第一机器人点焊工位3和第二机器人点焊工位4之间设有第一点焊机器人5与第二点焊机器人6；第一点焊机器人5和第二点焊机器人6总是同时共同完成同一个机器人点焊工位的工件点焊工序，点焊程序由人工示教完成；点焊机器人如果收到另一个工位完成上料信号，将在完成当前工位点焊后自动切换到另一个工位点焊。在点焊工位与上件工位上方设有带夹具的上件机械手，参照图3，其由直角坐标机器人26和第一夹具27构成，直角坐标机器人26由X、Y和Z轴组成，末端安装夹具并接收和输出传感信号水平或竖直移动，夹具抓取工件放到上件工位。
上件工位10和转运工位18由一层滚筒线组成并具有自动升降功能形成高位和低位，第一正面满焊工位12和第二正面满焊工位13由上下两层滚筒线组成，工装板11借此可形成循环流动：工装板11携带工件从上件工位高位到第一正面满焊工位12上层再到第二正面满焊工位13上层再到转运工位18高位再到转运工位18低位再到第二正面满焊工位13下层，再到第一正面满焊工位12下层，再到上件工位10低位；处于高位的上件工位上的工装板如果随着滚筒线往前流走后会自动下降到低位，在低位接到回流的工装板的上件工位会自动上升到高位，并在接收到工件后滚筒线反转；处于高位的转运工位的工装板上的工件如果被转运机械手抓走，转运工位会自动下降到低位，且滚筒线反转；工装板上自带自动夹紧装置，工件在工装板上放好后夹紧装置收到信号自动动作，固定好工件。工装板在第一正面满焊工位12和第二正面满焊工位13上层流动到位时，工装板会被工位上设计的顶升装置二次定位，从而保证工装板的重复精度和焊接路径的一致性。
第一正面满焊工位12两侧合理位置设置第一满焊机器人14和第二满焊机器人15，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序1，并在完成满焊后输出满焊完成信号。
第二正面满焊工位13两侧合理位置设置第三满焊机器人16和第四满焊机器人17，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序2，并在完成满焊后输出满焊完成信号；
在转运工位和背面满焊工位上方设有带夹具的转运机械手，其结构设计和上件机械手类似，参照图3，其功能是将转运工位的工件抓取到变位背面满焊工位。
变位背面满焊工位由一台变位机和工装组成，并在工位两侧合理位置设置第五满焊机器人21和第六满焊机器人22；变位机由其中一台机器人控制，并在变位机翻转到位后输出信号给另一台机器人，机器人收到信号后同时开始焊接，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1；满焊机器人的程序由人工示教完成。
在变位背面满焊工位和线下手工补焊工位上方设有下线机械手，其结构设计和上件机械手类似，参照图3，其功能是将完成背面满焊的工件抓取到线下手工补焊工位；
焊接生产线的末端设有人工补焊工位来完成补焊工序，不仅可以及时检查机器人焊接质量并在质量不合格之处补焊，同时可以将简单但难以工装固定的零部件由人工完成焊接。
在机器人点焊工位、满焊工位和变位背面满焊工位3个工位区外围还设有焊接除尘室，焊接室是相对封闭的空间，预留上料和下料工作通道，内部设有焊接除尘设备和粉尘集中回收装置。
实施例2
本实施例1与实施例2的区别就是上件机械手、转运机械手和下线机械手的结构设计，实施例1的机械手的结构设计，由直角坐标机器人X、Y、Z三轴机器人和夹具组成，本实施例2机械手的结构设计由2个自由度X、Y运动的六轴直角坐标机器人28、六轴通用机器人29和30组成，参照图3，6轴机器人吊装在直角坐标机器人上，夹具装配在机器人末端法兰，六轴通用机器人29比六轴直角坐标机器人28灵活，抓取节拍有优势。
实施例3
参照图4，电动三轮车车架焊接生产线的生产工艺流程是：
(1).人工上料拼装：人工将车架的40余个零件在自动工装上上料，自动工装依次加紧固定零件；
(2).机器人点焊：机器人将自动工装上的车架零件点焊成型，完成点焊后自动工装夹具松开，上件机械手将工件抓取到下一工位；
(3).正面满焊工序1：满焊机器人完成点焊成型的车架的满焊工作，因一道工序机器人可能存在干涉，故分为正面满焊工序1和正面满焊工序2；
(4).正面满焊工序2：满焊机器人完成正面满焊工序2，转运机械手将工件抓取到背面满焊工位；
(5).背面满焊工序：变位机将工件翻转到背面，满焊机器人完成背面满焊工序；
人工补焊工序：下线机械手将工件从背面满焊工位抓取到人工补焊工位，人工对机器人焊接质量不合格或者有偏差之处补焊，甚至可以对难以固定但构形简单的零件人工补焊，完成完整车架的焊接
以上仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电动三轮车车架焊接生产线，包括第一上料拼装工位(1)与第二上料拼装工位(2)，其特征在于：所述第一上料拼装工位(1)位于第二上料拼装工位(2)的一侧，所述第一上料拼装工位(1)的一端连接有第一机器人点焊工位(3)，所述第二上料拼装工位(2)的一端连接有第二机器人点焊工位(4)，所述第一上料拼装工位(1)与第二上料拼装工位(2)和第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)之间连接有长滚筒线，长筒滚线的表面设置有第一自动工装(7)与第二自动工装(8)，所述第一自动工装(7)与第二自动工装(8)可在滚筒线上往复运动，所述第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)之间开设有第一点焊机器人(5)与第二点焊机器人(6)，所述第一自动工装(7)与第二自动工装(8)之间均连接有上件工位(10)；
所述上件工位(10)、第一自动工装(7)与第二自动工装(8)的上端开设有上件机械手(9)，所述上件工位(10)的一端连接有工装板(11)；
所述工装板(11)的两侧连接有第一正面满焊工位(12)，所述第一正面满焊工位(12)的外表面分别连接有第一满焊机器人(14)与第二满焊机器人(15)，所述工装板(11)的一端连接有第二正面满焊工位(13)，所述第二正面满焊工位(13)的两侧设有第三满焊机器人(16)与第四满焊机器人(17)，所述第二正面满焊工位(13)的一端连接有转运工位(18)；
所述转运工位(18)的一侧上端设有转运机械手(19)，所述转运工位(18)的一端连接有变位背面满焊工位(20)；
所述变位背面满焊工位(20)的两侧开设有第五满焊机器人(21)与第六满焊机器人(22)；
所述变位背面满焊工位(20)的一端设有人工补焊工位(24)，所述变位背面满焊工位(20)与人工补焊工位(24)的上端之间连接有下线机械手(23)；
所述第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)、第一正面满焊工位(12)与第二正面满焊工位(13)和变位背面满焊工位(20)的三个工位区外围还设有焊接除尘室(25)；
所述第一上料拼装工位(1)与第二上料拼装工位(2)和第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)之间通过4米长滚筒线连接，所述第一自动工装(7)与第二自动工装(8)可以跟随滚筒线正反运动；自动工装通过传感器检测人工上料的工件并控制夹具依次加紧；所述第一自动工装(7)与第二自动工装(8)往前流动的条件是第一上料拼装工位(1)与第二上料拼装工位(2)输出拼装完成信号为1和对应的第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)输出工件存在信号为0，自动工装回流的条件是上件机械手(9)完成抓取点焊工件信号为1；
所述上件工位(10)和转运工位(18)由一层滚筒线组成并具有自动升降功能形成高位和低位，所述第一正面满焊工位(12)和第二正面满焊工位(13)由上下两层滚筒线组成，工装板(11)借此可形成循环流动：工装板(11)携带工件从上件工位高位到第一正面满焊工位(12)上层再到第二正面满焊工位(13)上层再到转运工位高位再到转运工位(18)低位再到第二正面满焊工位(13)下层，再到第一正面满焊工位(12)下层，再到上件工位(10)低位；处于高位的上件工位(10)上的工装板(11)如果随着滚筒线往前流走后会自动下降到低位，在低位接到回流的工装板(11)的上件工位会自动上升到高位，并在接收到工件后滚筒线反转；处于高位的转运工位(18)的工装板(11)上的工件如果被转运机械手(19)抓走，转运工位(18)会自动下降到低位，且滚筒线反转；工装板(11)往前流通一步的条件是变位背面满焊工位(20)上的工件信号为0或第二正面满焊工位(13)满焊完成信号为1或第一正面满焊工位(12)满焊完成信号为1。
2.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：将复杂的电动三轮车车架焊接工序拆分成点焊、正面满焊、背面满焊和补焊工序，各个工序内部是独立运行的，不受上下工序的影响，生产线中各个工序的工作状态通过外部逻辑控制器PLC管理控制，如果某个工序出现故障，各个工序完成独立的工作后暂停，直到故障排除后人工确认恢复产线工作。
3.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：所述第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)由2台点焊机器人组成；所述第一点焊机器人(5)和第二点焊机器人(6)总是同时共同完成对应的第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)的工件点焊工序，点焊程序由人工示教完成；所述第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)如果收到另一个工位完成上料信号，将在完成当前工位点焊后自动切换到另一个工位点焊。
4.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：所述工装板(11)上自带自动夹紧装置，工件在工装板(11)上放好后夹紧装置收到信号自动动作，固定好工件。
5.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：所述工装板(11)在第一正面满焊工位(12)和第二正面满焊工位(13)上层流动到位时，工装板(11)会被工位上设计的顶升装置二次定位，从而保证工装板(11)的重复精度和焊接路径的一致性。
6.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：所述第一正面满焊工位(12)两侧合理位置设置第一满焊机器人(14)和第二满焊机器人(15)，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序1，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1。
7.根据权利要求1所述的一种电动三轮车车架焊接生产线，其特征在于：所述第二正面满焊工位(13)两侧合理位置设置第三满焊机器人(16)和第四满焊机器人(17)，机器人程序由人工示教完成，两个机器人共同完成正面满焊工序2，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1，所述变位背面满焊工位(20)由一台变位机和工装组成，并在工位两侧合理位置设置第五满焊机器人(21)和第六满焊机器人(22)来完成背面满焊工序；变位机由其中一台机器人控制，并在变位机翻转到位后输出信号给另一台机器人，机器人收到信号后同时开始焊接，并在完成满焊后输出满焊完成信号为1；机器人程序由人工示教完成，焊接生产线的末端设有人工补焊工位(24)完成补焊工序，不仅可以及时检查机器人焊接质量并在质量不合格之处补焊，同时可以将简单但难以工装固定的零部件由人工完成焊接，所述第一机器人点焊工位(3)与第二机器人点焊工位(4)、第一正面满焊工位(12)与第二正面满焊工位(13)和变位背面满焊工位(20)3个工位区外围还设有焊接除尘室(25)，焊接除尘室(25)是相对封闭的空间，预留上料和下料工作通道，内部设有焊接除尘设备和粉尘集中回收装置。
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