CN113148531B - 车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法，尤其涉及汽车点焊的领域，点焊自动化系统包括进料装置、夹持移动装置、焊接装置和出料装置，进料装置的出料端、焊接装置和出料装置的进料端均设置在夹持移动装置的行程范围内；进料装置包括输送机构和纠偏机构，纠偏机构设置在输送机构上；夹持移动装置包括机械臂和夹具，夹具设置在机械臂上；工作方法包括：输送机构将热成型钣金件运输到机械臂的工作区域，由纠偏机构纠偏整理；机械臂带动夹具对热成型钣金件夹持，并运动到焊接装置焊接；机械臂带动夹具将焊接完成的热成型钣金件运输到出料装置；由出料装置运输到下一工序。本申请具有降低点焊过程中人工成本的效果。

Description

车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法

技术领域

本申请涉及汽车点焊的领域，尤其是涉及车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法。

背景技术

热成型钣金件是指高强度钢经热冲压成型后制得的工件，热成型钣金件每平方厘米能承受10吨以上的压力，而且能够消除回弹影响，因此目前广泛应用于车身生产中。汽车车身构件主要由热成型钣金件经装配、焊接制成，其中，焊接生产的80%-90%采用点焊完成，为了提升点焊效率和焊接质量，点焊自动化系统得到了越来越广泛的应用。

申请号为201710478619.7的中国发明专利申请公开了一种汽车车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法，点焊自动化系统包括机器人、伺服焊钳、夹具、电极修磨器以及冷水系统；机器人带动伺服焊钳按预定程序动作打点焊接；伺服焊钳，通过控制其伺服电机控制点焊钳加压力；夹具用来定位汽车车身热成型钣金件；电极修磨器用于焊接电极磨损后的修整；冷水系统用来冷却焊钳装置。其工作方法包括：人工将夹具推到焊接工作区域；在模具热成型完成后，人工把热成型钣金件按正确的上件顺序和定位方式放置在夹具上，夹具压紧热成型钣金件；当机器人接收到车身热成型钣金件到位的信息后，带动伺服焊钳焊接工件；焊接结束后，机器人回到原点位置；打开夹具，人工取走焊接完成的热成型钣金件总成，然后进入下一个热成型钣金件焊接循环。

针对上述中的相关技术，发明人认为人工参与度较高，存在人工成本较高的缺陷。

发明内容

为了降低点焊过程中的人工成本，本申请提供一种车身热成型钣金件的点焊自动化系统及其工作方法。

第一方面，本申请提供一种车身热成型钣金件的点焊自动化系统，采用如下的技术方案：

车身热成型钣金件的点焊自动化系统，包括进料装置、夹持移动装置、焊接装置和出料装置，所述进料装置的出料端、焊接装置和出料装置的进料端均设置在所述夹持移动装置的行程范围内；所述进料装置包括输送机构和纠偏机构，所述纠偏机构设置在输送机构上，用于对热成型钣金件进行纠偏；所述夹持移动装置包括机械臂和夹具，所述夹具设置在机械臂上，所述夹具用于夹持热成型钣金件；所述出料装置用于将焊接完成的热成型钣金件运输到下一工序。

通过采用上述技术方案，由进料装置将经上一工序热成型后的热成型钣金件运送到机械臂的活动范围内，并且通过纠偏机构对热成型钣金件在进料装置出料工位的摆放位置进行调整，使得热成型钣金件在夹持移动前的位置统一，无需人工转运与摆放，不仅能够降低人工成本，还有利于提高进料效率和加工精度；通过夹持移动装置和焊接装置配合进行焊接，相较于直接采用焊接机器人焊接的方式，能够有效降低对机械臂的行程要求，降低自动化系统的制造成本，而且由于焊接装置无需变幻位置，便于在焊接间隙对焊接头进行降温和打磨，有助于提升焊接质量，并能延长焊接头的使用寿命；而采用的出料装置，便于焊接完成的热成型钣金件运送到下一工序继续加工，无需人工收集转运，减少了人力应用，进一步降低了人工成本。

可选的，所述输送机构包括输送带和设置在输送带出料端的放置台，所述放置台上转动设置有多个滚动件，所述滚动件顶部和输送带顶面齐平；所述纠偏机构设置在放置台上，用于对输送到所述放置台上的热成型钣金件纠偏。

通过采用上述技术方案，上一工序加工完成的热成型钣金件在输送带作用下被运输到放置台上，之后有纠偏装置对热成型钣金件位置进行调整，热成型钣金件位置调整过程中由滚动件辅助运动，使得热成型钣金件能够顺畅移动，有助于提升纠偏质量，进一步提升热成型钣金件的摆放精度，进而提升焊接质量。

可选的，所述纠偏机构包括升降定位组件以及抵推组件，所述升降定位组件设置在放置台靠近输送带一侧，包括升降部件和定位竖板，所述升降部件设置在放置台上，所述定位竖板与升降部件连接，且沿所述输送带宽度方向设置，所述升降部件能够带动定位竖板升高至定位竖板顶部高于输送带上表面位置；所述抵推组件包括至少两个抵推气缸，所述抵推气缸的缸体设置在放置台上，所述抵推气缸用于将放置台上的热成型钣金件抵推至与定位竖板上的固定位置抵接。

通过采用上述技术方案，热成型钣金件运输到放置台上后，升降部件控制定位竖板上升，直至定位竖板上升至最高工位，之后全部抵推气缸工作，将热成型钣金件抵推至与定位竖板抵接的预设位置，再由夹持移动装置夹持、移动；设计的抵推组件和升降定位组件配合，对热成型钣金件位置进行调整纠偏，结构简单，纠偏效果好，方便实用。

可选的，还包括夹持检测装置，所述夹持检测装置包括工作台和设置在工作台上的多组位置确认机构，所述位置确认机构包括感应组件和移动组件，所述感应组件设置在移动组件上，所述感应组件用于对移动到工作台上方检测工位的热成型钣金件位置进行检测，所述移动组件用于带动感应组件移动。

通过采用上述技术方案，对热成型钣金件加工前，通过移动组件带动感应组件移动，使得感应组件感应位置移动至热成型钣金件预设检测位置的边部；设计的夹持检测装置，通过移动组件和感应组件配合，便于根据不同尺寸规格的热成型钣金件调整位置，以适配对各种热成型钣金件的检测。

可选的，所述感应组件包括两个并列设置的传感器。

通过采用上述技术方案，一个传感器用于感应热成型钣金件是否达到预设区域，另一传感器用于感应热成型钣金件是否超出预设区域，两个传感器配合，共同确定热成型钣金件位置，定位精度高，且能够通过调整两传感器的间距对热成型钣金件的允许偏差大小进行调节，便于与加工精度要求对应，以提升加工效率。

可选的，所述移动组件包括横向驱动件和竖向驱动件，所述竖向驱动件设置在横向驱动件上，所述感应组件设置在竖向驱动件上。

通过采用上述技术方案，通过横向驱动件和竖向驱动件配合，带动感应组件在规定平面范围内任意移动，方便实用，定位精度高。

第二方面，本申请提供一种车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，采用如下的技术方案：

一种车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，如下步骤：

步骤一、所述输送机构将热成型钣金件运输到机械臂的工作区域，并由纠偏机构进行纠偏整理；

步骤二、所述机械臂带动夹具对经过纠偏整理的热成型钣金件进行夹持，并带动热成型钣金件运动到焊接装置进行焊接；

步骤三、焊接完成后，所述机械臂带动夹具将热成型钣金件运输到所述出料装置；由所述出料装置将焊接完成的热成型钣金件运输到下一工序，机械臂回到原点开始下一循环。

通过采用上述技术方案，通过自动进料、纠偏以及自动出料的步骤，提升了热成型钣金件的加工连续化程度，降低了加工过程中的人工参与程度，有助于减少人力成本，提升加工效率和加工质量。

可选的，所述车身热成型钣金件的点焊自动化系统包括夹持检测装置；所述步骤二还包括在对热成型钣金件焊接前，将热成型钣金件运送到夹持检测装置上进行夹持精度检测，若检测不合格，重新送回进料装置进行纠偏，直至检测合格后再送至焊接装置进行焊接。

通过采用上述技术方案，通过夹持检测装置对热成型钣金件的夹持精度进行复检，使得只有检测通过的热成型钣金件才能进行焊接，有助于提升焊接成品率，进而有助于降低焊接工序完成后的人工核检强度，进一步降低人工成本。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.设计的进料装置，对待焊接热成型钣金件进行自动进料和纠偏摆放，设计的出料装置，对焊接完成的热成型钣金件进行自动出料，有效减少了点焊工序中的人工参与程度，有效降低了人工成本；

2.设计的夹持检测装置，通过移动组件和感应组件配合，便于根据不同尺寸规格的热成型钣金件调整位置，以适配对各种热成型钣金件的检测，有助于提升焊接质量，减少焊接完成后人工复检频次，进一步降低人工成本；

3.本申请采用的工作方法，通过自动进料、纠偏以及自动出料的步骤，提升了热成型钣金件的加工连续化程度，降低了加工过程中的人工参与程度，有助于减少人力成本，提升加工效率和加工质量。

附图说明

图1是本申请实施例中车身热成型钣金件的点焊自动化系统的整体结构示意图。

图2是图1中车身热成型钣金件的点焊自动化系统的俯视图。

图3是图2中放置台和纠偏机构的结构示意图。

图4是图2中夹持检测装置的结构示意图

附图标记说明：1、进料装置；11、输送机构；111、输送带；112、放置台；1121、滚动件；1122、角钢；12、纠偏机构；121、升降部件；122、定位竖板；123、抵推气缸；1231、抵推板；2、夹持检测装置；21、工作台；22、位置确认机构；221、移动组件；2211、横向驱动件；2212、安装座；2213、竖向驱动件；222、感应组件；2221、安装头；2222、传感器；3、夹持移动装置；31、机械臂；32、夹具；4、焊接装置；5、出料装置；6、围栏；7、控制柜。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种车身热成型钣金件的点焊自动化系统。参照图1和图2，车身热成型钣金件的点焊自动化系统包括进料装置1、夹持检测装置2、夹持移动装置3、焊接装置4、出料装置5以及围栏6和控制柜7。夹持检测装置2、夹持移动装置3和焊接装置4均放置在围栏6围设区域内，且夹持移动装置3安装在围栏6围设区中部。进料装置1的出料端和出料装置5的进料端均通过围栏6侧壁上的开口伸入并放置在围栏6围设区内，且进料装置1的出料端、夹持检测装置2、焊接装置4和出料装置5的进料端均处于夹持移动装置3的行程范围内。控制柜7放置在围栏6外侧，并与进料装置1、夹持检测装置2、夹持移动装置3、焊接装置4以及出料装置5均通过线缆电性连接。

参照图2和图3，进料装置1包括输送机构11和纠偏机构12。输送机构11包括输送带111和放置在输送带111出料端的放置台112，放置台112放置在围栏6围设区域内，放置台112上转动设置有多个滚动件1121，滚动件1121顶部和输送带111顶面齐平。本实施例中，输送带111采用辊式输送带111，滚动件1121采用转动辊，转动辊于放置台112上对应输送带111的传输辊设置，并通过轴承和放置台112转动连接，转动辊的轴线方向与输送带111的输送方向垂直；在其他实施例中，滚动件1121也可以采用滚珠，滚珠滚动嵌设在放置台112台面上即可。

参照图2和图3，纠偏机构12包括升降定位组件以及抵推组件。升降定位组件设置在放置台112靠近输送带111一侧，包括升降部件121和定位竖板122，本实施例中升降部件121设置为升降气缸，升降气缸通过螺栓固定在放置台112台面底部，升降气缸的活塞杆伸缩方向和放置台112台面垂直，定位竖板122夹设在输送带111出料端和放置台112之间，且与转动辊平行，定位竖板122底部通过连杆与升降气缸的活塞杆端部焊接固定；放置台112台面侧壁上还焊接有两个对定位竖板122滑动方向进行限位的角钢1122；两角钢1122对称设置，将定位竖板122卡接在中间；升降气缸的活塞杆处于收回状态时，定位竖板122顶部高于输送带111上表面，升降气缸的活塞杆处于伸出状态时，定位竖板122顶部低于输送带111上表面。抵推组件包括三个抵推气缸123，且抵推气缸123的活塞杆端部均焊接有抵推板1231，抵推气缸123的缸体通过螺栓固定在放置台112边部，三个抵推气缸123和定位竖板122共同合围形成热成型钣金件放置区，抵推气缸123的活塞杆伸缩方向均指向热成型钣金件放置区，使得抵推气缸123的活塞杆伸出时能够将放置台112上的热成型钣金件抵推至与定位竖板122上的固定位置抵接，进而使得全部热成型钣金件在放置台112上的最终位置统一。在其他实施例中，抵推气缸123也可设置为两个或四个，凡是能将热成型钣金件抵推至一与定位竖板122抵接的固定位置均可。

参照图1，夹持移动装置3包括机械臂31和夹具32，夹具32通过螺栓固定在机械臂31上，本实施例中，机械臂31采用六轴机械臂31，夹具32采用吸盘夹具32。

参照图2和图4，夹持检测装置2放置在放置台112远离输送带111一侧，包括工作台21和安装在工作台21上的四组位置确认机构22，每一位置确认机构22靠近一工作台21边角设置，在其他实施例中，位置确认机构22也可设置为三组或者五组，凡是能对热成型钣金件位置进行精度检测均可。位置确认机构22包括感应组件222和移动组件221，移动组件221包括横向驱动件2211、安装座2212和竖向驱动件2213，本实施例中横向驱动件2211和竖向驱动件2213均采用气缸，横向驱动件2211通过螺栓固定工作台21台面上，安装座2212通过螺栓固定在横向驱动件2211的活塞杆上，竖向驱动件2213通过螺栓固定在安装座2212上；感应组件222包括安装头2221和卡设在安装头2221上的两个传感器2222，两传感器2222沿横向驱动件2211活塞杆轴线方向并列设置，且一传感器2222安装在竖向驱动件2213的活塞杆延长线上，便于维护人员定期对传感器2222运动精度进行校验，安装头2221螺纹连接在竖向驱动件2213的活塞杆端部，本实施例中，传感器2222采用红外传感器2222，在其他实施例中，也可采用光电传感器2222或距离传感器2222。

参照图1和图2，焊接装置4采用点焊机，出料装置5也采用辊式传输带，电焊机配合机械臂31对热成型钣金件进行夹持，出料装置5将焊接完成的热成型钣金件运输到下一工序。

本申请实施例还公开上述车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤一、在控制柜7上设置待焊接热成型钣金件形状、规格，控制柜7选择对应自动程序，并控制横向驱动件2211和竖向驱动件2213运动，将传感器2222位置调整至预设位置；之后将上一工序热成型后的热成型钣金件通过输送带111运输到放置台112上，升降部件121按控制柜7设定程序启动，升降部件121的活塞杆收回，带动定位竖板122上升至定位竖板122顶部高于放置台112台面工位，之后抵推气缸123按照控制柜7设定启动，抵推气缸123的活塞杆伸出，将热成型钣金件抵推到与定位竖板122抵接的预设位置，完成热成型钣金件纠偏、整理。

步骤二、控制柜7控制机械臂31带动夹具32移动至经过纠偏整理的热成型钣金件上方，并使得夹具32的吸盘与热成型钣金件上表面抵接、抽真空，使得夹具32对热成型钣金件进行吸附夹持；夹持完成后，抵推气缸123活塞杆复位；机械臂31带动夹具32将热成型钣金件运送到工作台21上方的检测区域，位于检测区域的热成型钣金件通过传感器2222进行位置检测；若检测不合格，控制柜7控制输送带111暂停，控制机械臂31将热成型钣金件重新送回放置台112，并重复步骤一中纠偏步骤重新进行纠偏，纠偏完成后再次送至夹持检测装置2的检测区域进行检测；检测合格后由机械臂31带动夹具32将热成型钣金件运送到焊接装置4进行点焊；检测合格后，控制柜7控制输送带111重新启动，并控制升降部件121复位，带动定位竖板122复位。

步骤三、焊接完成后，机械臂31带动夹具32将热成型钣金件运输到出料装置5进料端上方，控制柜7控制夹具32释放热成型钣金件，即向夹具32吸盘内腔中通气，使得热成型钣金件落至出料装置5；由出料装置5将焊接完成的热成型钣金件送出围栏6围设区，并运输到下一工序，机械臂31回到原点开始下一循环。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于：包括进料装置（1）、夹持移动装置（3）、焊接装置（4）和出料装置（5），所述进料装置（1）的出料端、焊接装置（4）和出料装置（5）的进料端均设置在所述夹持移动装置（3）的行程范围内；所述进料装置（1）包括输送机构（11）和纠偏机构（12），所述纠偏机构（12）设置在输送机构（11）上，用于对热成型钣金件进行纠偏；所述夹持移动装置（3）包括机械臂（31）和夹具（32），所述夹具（32）设置在机械臂（31）上，所述夹具（32）用于夹持热成型钣金件；所述出料装置（5）用于将焊接完成的热成型钣金件运输到下一工序；

所述输送机构（11）包括输送带（111）和设置在输送带（111）出料端的放置台（112），所述放置台（112）上转动设置有多个滚动件（1121），所述滚动件（1121）顶部和输送带（111）顶面齐平；所述纠偏机构（12）设置在放置台（112）上，用于对输送到所述放置台（112）上的热成型钣金件纠偏；

所述纠偏机构（12）包括升降定位组件以及抵推组件，所述升降定位组件设置在放置台（112）靠近输送带（111）一侧，包括升降部件（121）和定位竖板（122），所述升降部件（121）设置在放置台（112）上，所述定位竖板（122）与升降部件（121）连接，且沿所述输送带（111）宽度方向设置，所述升降部件（121）能够带动定位竖板（122）升高至定位竖板（122）顶部高于输送带（111）上表面位置；所述抵推组件包括至少两个抵推气缸（123），所述抵推气缸（123）的缸体设置在放置台（112）上，所述抵推气缸（123）用于将放置台（112）上的热成型钣金件抵推至与定位竖板（122）上的固定位置抵接；

还包括夹持检测装置（2），所述夹持检测装置（2）包括工作台（21）和设置在工作台（21）上的多组位置确认机构（22），所述位置确认机构（22）包括感应组件（222）和移动组件（221），所述感应组件（222）设置在移动组件（221）上，所述感应组件（222）用于对移动到工作台（21）上方检测工位的热成型钣金件位置进行检测，所述移动组件（221）用于带动感应组件（222）移动。

2.根据权利要求1所述的车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于：所述感应组件（222）包括两个并列设置的传感器（2222）。

3.根据权利要求1所述的车身热成型钣金件的点焊自动化系统，其特征在于：所述移动组件（221）包括横向驱动件（2211）和竖向驱动件（2213），所述竖向驱动件（2213）设置在横向驱动件（2211）上，所述感应组件（222）设置在竖向驱动件（2213）上。

4.权利要求1-3任一项所述的车身热成型钣金件的点焊自动化系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、所述输送机构（11）将热成型钣金件运输到机械臂（31）的工作区域，并由纠偏机构（12）进行纠偏整理；

步骤二、所述机械臂（31）带动夹具（32）对经过纠偏整理的热成型钣金件进行夹持，并带动热成型钣金件运动到焊接装置（4）进行焊接；

步骤三、焊接完成后，所述机械臂（31）带动夹具（32）将热成型钣金件运输到所述出料装置（5）；由所述出料装置（5）将焊接完成的热成型钣金件运输到下一工序，机械臂（31）回到原点开始下一循环；

所述车身热成型钣金件的点焊自动化系统包括夹持检测装置（2）；所述步骤二还包括在对热成型钣金件焊接前，将热成型钣金件运送到夹持检测装置（2）上进行夹持精度检测，若检测不合格，重新送回进料装置（1）进行纠偏，直至检测合格后再送至焊接装置（4）进行焊接。

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