CN113634897A - 一种工件激光飞行焊工作站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工件激光飞行焊工作站系统,包括激光防护房,激光防护房中具有工业机器人、安装在工业机器人上的飞行焊焊接头、除尘系统、转台、安装于转台的工装安装架;激光防护房具有窗口,转台位于窗口;工装安装架上具有固定工件的工装,飞行焊焊接头以焊接工件;除尘系统包括上吹风机构、下吸风风箱和除尘器。将飞行焊焊接头安装在工业机器人上,适合多段短焊缝且较密集的工艺要求,可极大缩短生产节拍,对产品设计非常友好,增加了设计及工艺的灵活性。除尘系统可极大保证焊接美观并改善站内环境,减少飞溅及粉尘对焊接质量的不利影响。多库位切换系统可实现多车型柔性生产需求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接加工技术加工领域,特别涉及一种工件激光飞行焊工作站系统。
背景技术
随着时代发展技术进步,汽车行业制造对高自动化率、高质高效的焊接工艺提出了更高要求。激光焊相比普通焊接工艺具有能量集中、焊接速度快、热影响区小、变形小、飞溅小等明显优势,而其中激光飞行焊又以其解决高密度焊缝的连接的高效性特别适合汽车四门件的焊接。
在汽车白车身制造中,四门内外板与窗框的连接处尺寸较小、焊缝密集,板件不规则处多,不易焊接。传统焊接方式为点焊、Plasma焊或激光熔焊。采取电阻点焊进行焊接,其原理是通过电极短路电流来形成高温高压环境,使钢板熔化连接,这种焊接方式的缺点是由于不能很好的控制焊接过程中产生的热量和压力,容易产生热应力,导致冷却后的变形,影响零件精度,且需要对电极帽进行间断修模或换帽作业,影响节拍。Plasma及熔焊焊接因素影响较多,焊接不稳定,容易造车焊接缺陷,如咬边、烧穿、焊偏、未熔合、表面凹坑等,影响生产效率及产品质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工件激光飞行焊工作站系统,以提高汽车白车焊接质量和简化焊接工艺。
本发明提供一种工件激光飞行焊工作站系统,包括激光防护房,所述激光防护房中具有工业机器人、安装在工业机器人上的飞行焊焊接头、除尘系统、转台、安装于转台的工装安装架;
所述激光防护房具有窗口,所述转台位于所述窗口,安装于转台的工装安装架局部显露在所述窗口外;
所述工装安装架上具有固定工件的工装,所述飞行焊焊接头经配置以焊接所述工件;
所述除尘系统包括上吹风机构、下吸风风箱和除尘器,上吹风机构平行于工件放置以对工件平面吹气,下吸风风箱包覆转台的整个工作面且高出转台工作面,所述下吸风风箱通过管路连通除尘器。
进一步地,所述除尘系统通过延时开关与飞行焊焊接头联锁控制,飞行焊焊接头启动时,所述延时开关被激活,使所述除尘系统按照预设的时间延时关停。
进一步地,所述工装安装架上背靠背的设置有两个工装,所述工装随所述转台的转动而轮流显露在所述窗口外。
进一步地,所述工装安装架为三角形框架,三角形框架的一个面朝向转台,另外两个面每个面上都安装有一个所述工装。
进一步地,所述飞行焊焊接头中具有振镜系统,通过振镜系统中振镜摇摆绘制焊接光路。
进一步地,所述工装与所述工装安装架可拆卸地连接,每一所述工装上只能可拆卸固定一个与之型号对应的工件。
进一步地,所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括多库位切换系统,所述多库位切换系统包括多个工装库位和连接工装库位与所述窗口外侧的轨道,所述工装库位用于存放指定型号的工装。
进一步地,所述轨道包括一条纵轨和多条横轨,所述的多条横轨均连接于所述纵轨,所述纵轨的一端位于所述窗口的外侧,所述多库位切换系统还包括可在所述轨道上运行的搬运小车,所述搬运小车与所述纵轨和横轨运动连接以搬运所述工装。
进一步地,所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括激光源和激光光源房,所述激光源位于所述激光光源房,所述激光光源房恒温恒湿,若干管线越过所述激光光源房和激光防护房的墙壁连接所述飞行焊焊接头和激光源。
进一步地,所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括水冷机,所述水冷机位于所述激光光源房和激光防护房之外,与所述激光源和飞行焊焊接头连接以冷却所述激光源和飞行焊焊接头。
本发明的技术效果:
传统焊接工艺均需要将焊接头等焊接设备安装在工业机器人上,由机器人带动至焊缝附近进行焊接,焊完一段后移至下一段焊缝处。本系统将飞行焊焊接头安装在工业机器人上,在一定区域内可仅通过焊接头内振镜偏摆实现焊接区域的变化,而无需移动工业机器人,特别适合多段短焊缝且较密集的工艺要求,可极大缩短生产节拍,同时由于飞行焊属于无接触远距离焊接,对产品设计非常友好,增加了设计及工艺的灵活性。
本系统配以专用吹吸同步的除尘系统,可极大保证焊接美观并改善站内环境,减少飞溅及粉尘对焊接质量的不利影响。
另外本系统还配以多库位切换系统,可实现多车型柔性生产需求。
附图说明
图1是本发明一种工件激光飞行焊工作站系统的总体示意图;
图2是本发明工业机器人和飞行焊焊接头的示意图;
图3是本发明多库位切换系统的示意图;
图4是本发明除尘系统的示意图;
图中:1、激光源;2、水冷机;3、工业机器人;4、飞行焊焊接头;5、连接件;6、除尘系统;61、上吹风机构;62、下吸风风箱;63、除尘器;7、多库位切换系统;8、转台;9、工装安装架;10、激光防护房;11、激光光源房;12、管线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参照图1,本发明提供一种工件激光飞行焊工作站系统,其应用场景之一是焊接加工汽车的白车身,该工件激光飞行焊工作站系统包括激光防护房10,所述激光防护房10中具有工业机器人3、安装在工业机器人3上的飞行焊焊接头4、除尘系统6、转台8、安装于转台8的工装安装架。
激光防护房10可保证工作时有害激光与外部隔绝,避免人员直视激光造成伤害。工业机器人3的底座可旋转地固定在激光防护房10的底板上,从而工业机器人3仅能相对地面转动而不能相对地面移动,以避免移动过程中可能导致的需要不断确定焊接坐标原点的问题,从而简化焊接的算法,同时提高焊接的精准度。
请参照图2,飞行焊焊接头4通过连接件5安装在工业机器人3上,通过工业机器人3的原地旋转、机械臂在竖直方向上的伸缩和连接件5在水平方向上的伸缩,所述飞行焊焊接头4可做三维运动,通过工业机器人3带动飞行焊焊接头4做三维运动来完成跨度较大的焊接。
所述飞行焊焊接头4中具有振镜系统,焊接激光通过振镜系统后发出,通过振镜系统中振镜的摇摆可使发出的激光具有不同的方向、角度,从而通过振镜系统中振镜的摇摆可使发出的激光按照预设的焊接光路对工件进行焊接,且当焊接区域被限定在一定区域时,飞行焊焊接头4可以静止不动,仅通过使振镜系统中振镜摇摆来对该区域的工件进行焊件,从而较少工业机器人3运作时的振动对焊接的影响,使焊接更加平稳,准确度更高,控制更简单。
请参照图1,所述激光防护房10具有连通内外的窗口,所述转台8位于所述窗口,并可在窗口8中至少180°旋转。安装于转台8的工装安装架9局部显露在所述窗口外,从而使安装在工装安装架9上的至少一个工装显露在窗口之外。所述工装用于固定工件,飞行焊焊接头4用于对工件进行焊接。
请参照图3,所述转台8上的工装安装架9安装有至少2个工装,工装安装架9随转台8的旋转,工装安装架9上的工装可轮流显现在所述激光防护房10房内和房外。
本实施例中,所述工装安装架9上背靠背的设置有两个工装,转台8每旋转180°,其中一个工装则会由房内转向窗外,或者由窗外转至房内,在房内的工装上的工件可接受飞行焊焊接头4的焊接作业。在房内的工装上的工件若是已经焊接完毕的工件,则取下该工件,换上一个待焊接的同型号工件,或者同时换下该工装,然后换上另一个型号的工装,再在该新的工装上固定与之型号对应的工件,或者换上同型号的另一个工装,以替换需要维修、校正或者保养的工装,然后再在这新的工装上固定待焊接的工件。所述转台8旋转,将该待焊接的工件转至房内,供飞行焊焊接头焊接,以此循环。
所述工装安装架9为三角形框架,三角形框架的一个面朝向转台8,另外两个面每个面上都安装有一个所述工装。采用三角形框架结构,可以确保工装安装架9的结构稳定性,增强其承载能力,以适应多种不同型号、不同重量的工装和工件。
本实施例中,所述工装与所述工装安装架9可拆卸地连接,每一所述工装上只能可拆卸固定一个与之型号对应的工件。但是需要说明的是,不以此为限。
请参照图4,本申请的一实施例所述的工件激光飞行焊工作站系统中,还包括除尘系统6,该除尘系统6位于激光防护房10内,用于对转台8、安装在转台8上的工装和安装在工装上的待焊接工件进行除尘,避免灰尘或者一些附着物影响焊接质量。
所述除尘系统6包括上吹风机构61、下吸风风箱62和除尘器63,上吹风机构61平行于工件放置以对工件平面吹气,下吸风风箱62包覆转台的整个工作面且高出转台8工作面,所述下吸风风箱62通过管路连通除尘器63。上吹风机构61用于剥离转台8上、安装在转台8上的工装上和安装在工装上的待焊接工件上的尘埃、附着物等影响焊接质量的干扰物,下吸风风箱62用于收集所述干扰物,避免干扰物污染其他地方,除尘器63通过管路将下吸风风箱内中的干扰物抽走,避免下吸风风箱62中干扰物积累或者在上吹风机构61吹拂的情况下反溅而出。下吸风风箱62比转台平面略高,保证可将工作时产生的飞溅火花烟尘实时吹入下吸风风箱62内。上吹风机构61的吹气流量和吹气压力可调。
所述除尘系统6通过延时开关与飞行焊焊接头4联锁控制,飞行焊焊接头4启动出光时,所述延时开关被激活,使所述除尘系统6按照预设的时间延时关停。具体地,在飞行焊焊接头4出光前,打开除尘系统6进行除尘,飞行焊焊接头4出光后,延时开关启动,在延时开关的作用下,除尘系统6按照预设的时间被延时关闭,该延时时间可调。
请参照图1和图3,本申请的一实施例所述的工件激光飞行焊工作站系统中,还包括多库位切换系统7,多库位切换系统位于激光防护房10之外。所述多库位切换系统7包括多个工装库位71和连接工装库位71与所述窗口外侧的轨道72,所述工装库位71用于存放指定型号的工装,这些工装沿着轨道72可被运至所述窗口之外,以替换工装安装架9上的工装,或者通过所述轨道72,将工装安装架9上的被替换下来的工装运至与之型号对应的工装库位71。通过对工装分类管理,方便工装的取用,有利于提高生产效率。
工件为汽车白车门,需要切换车型时,可通过多库位切换系统7将现有工装搬运至库位71。
在其中某个具体的实施例中,所述轨道82包括一条纵轨和多条横轨,所述的多条横轨均连接于所述纵轨,所述纵轨的一端位于所述窗口的外侧,所述多库位切换系统还包括可在所述轨道上运行的搬运小车,所述搬运小车与所述纵轨和横轨运动连接以搬运所述工装。
所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括激光源1和激光光源房11,所述激光源1位于所述激光光源房11,所述激光光源房11用于屏蔽激光源1发出的激光,且所述激光光源房11为激光源1提供恒温恒湿的外部环境,保证其正常工作。若干管线12越过所述激光光源房11和激光防护房10的墙壁连接所述飞行焊焊接头4和激光源1。由激光源1提供焊接所需能量,能量通过光纤等介质沿着管线12吊挂系统传递至飞行焊焊接头4,管线4吊挂系统可对光纤及其他线缆进行有效保护。
所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括水冷机3,所述水冷机3位于所述激光光源房11之外,与所述激光源1和飞行焊焊接头4连接,水冷机3为激光源1和飞行焊焊接头4进行降温,带走两者工作时产生的热量。
传统焊接工艺均需要将焊接头等焊接设备安装在工业机器人上,由机器人带动至焊缝附近进行焊接,焊完一段后移至下一段焊缝处。本系统将飞行焊焊接头安装在工业机器人上,在一定区域内可仅通过焊接头内振镜偏摆实现焊接区域的变化,而无需移动工业机器人,特别适合多段短焊缝且较密集的工艺要求,可极大缩短生产节拍,同时由于飞行焊属于无接触远距离焊接,对产品设计非常友好,增加了设计及工艺的灵活性。
本系统配以专用吹吸同步的除尘系统,可极大保证焊接美观并改善站内环境,减少飞溅及粉尘对焊接质量的不利影响。
另外本系统还配以多库位切换系统,可实现多车型柔性生产需求。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,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)
1.一种工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:包括激光防护房,所述激光防护房中具有工业机器人、安装在工业机器人上的飞行焊焊接头、除尘系统、转台、安装于转台的工装安装架;
所述激光防护房具有窗口,所述转台位于所述窗口,安装于转台的工装安装架局部显露在所述窗口外;
所述工装安装架上具有固定工件的工装,所述飞行焊焊接头经配置以焊接所述工件;
所述除尘系统包括上吹风机构、下吸风风箱和除尘器,上吹风机构平行于工件放置以对工件平面吹气,下吸风风箱包覆转台的整个工作面且高出转台工作面,所述下吸风风箱通过管路连通除尘器。
2.如权利要求1所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述除尘系统通过延时开关与飞行焊焊接头联锁控制,飞行焊焊接头启动时,所述延时开关被激活,使所述除尘系统按照预设的时间延时关停。
3.如权利要求1所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述工装安装架上背靠背的设置有两个工装,所述工装随所述转台的转动而轮流显露在所述窗口外。
4.如权利要求3所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述工装安装架为三角形框架,三角形框架的一个面朝向转台,另外两个面每个面上都安装有一个所述工装。
5.如权利要求1所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述飞行焊焊接头中具有振镜系统,通过振镜系统中振镜摇摆绘制焊接光路。
6.如权利要求1所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述工装与所述工装安装架可拆卸地连接,每一所述工装上只能可拆卸固定一个与之型号对应的工件。
7.如权利要求6所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括多库位切换系统,所述多库位切换系统包括多个工装库位和连接工装库位与所述窗口外侧的轨道,所述工装库位用于存放指定型号的工装。
8.如权利要求7所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述轨道包括一条纵轨和多条横轨,所述的多条横轨均连接于所述纵轨,所述纵轨的一端位于所述窗口的外侧,所述多库位切换系统还包括可在所述轨道上运行的搬运小车,所述搬运小车与所述纵轨和横轨运动连接以搬运所述工装。
9.如权利要求1所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括激光源和激光光源房,所述激光源位于所述激光光源房,所述激光光源房恒温恒湿,若干管线越过所述激光光源房和激光防护房的墙壁连接所述飞行焊焊接头和激光源。
10.如权利要求9所述的工件激光飞行焊工作站系统,其特征在于:所述的工件激光飞行焊工作站系统还包括水冷机,所述水冷机位于所述激光光源房和激光防护房之外,与所述激光源和飞行焊焊接头连接以冷却所述激光源和飞行焊焊接头。
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