CN114054895A

CN114054895A - 一种自动化双机弧焊工作站

Info

Publication number: CN114054895A
Application number: CN202111332227.2A
Authority: CN
Inventors: 汪新闻
Original assignee: Changzhou Langye Machinery Co ltd
Current assignee: Changzhou Langye Machinery Co ltd
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2022-02-18

Abstract

本发明公开了一种自动化双机弧焊工作站，包括：焊房主体、地轨滑台、伺服翻转变位机、送丝储架和弧焊机器人，焊房主体和地轨滑台固定于地面且地轨滑台的一端延伸至焊房主体的内部，地轨滑台、伺服翻转变位机、送丝储架和弧焊机器人的输入端电性连接有动力柜及控制柜。本发明中，双机弧焊工作站采用双机器人正装居中，地轨转运，变位机翻转形式；工作站为柔性系统，通用性强，通过更换相关夹具即可进行类似工件的焊接；焊接处设有焊接房；工作站夹具的电、气路等均有快换接口以满足夹具快速更换的生产要求，夹具上的传感器采用快插的集成块，可快速更换传感器，并预留后续扩展双机安装位置。

Description

一种自动化双机弧焊工作站

技术领域

本发明涉及电弧焊加工技术领域，具体为一种自动化双机弧焊工作站。

背景技术

在汽车白车身生产制造过程中，常见的焊接方法有电阻焊、电弧焊、气焊、钎焊、激光焊等。电弧焊具有焊接质量好，生产效率高等特点，因此在汽车焊接生产中得到广泛应用。焊接工艺是是现代汽车制造业中常用工艺之一。自动化焊接机器人工作站,简称焊接工作站，相对于传统的人工焊接,焊接机器人的采用,极大提升生产效率的同时,也降低了产品的不良率。对于汽车零部件而言,常用的焊接工艺有点焊和弧焊两种，弧焊工艺要求相对复杂，生产过程中易出现报废、返工,因此,用户对于弧焊工作站的工作效率、生产能力、产品质量等都有较高的要求。

弧焊工作站由转台、变位机、弧焊机器人组成较为常见，转台负责工件的工位变换，变位机负责工件姿态的变换，弧焊机器人负责工件的焊接，当工件工位变换完成后，由变位机和弧焊机器人配合完成工件的焊接，此类型的弧焊工作站机器人焊接节拍存在一个工件工位变换的等待时间，当工件较大时，转台回转半径需要较大，工件的工位变换时间将明显增加，严重影响弧焊工作站的生产效率。目前也有采用增加弧焊工作站机器人数量的方法来缩短工件焊接时间，一定程度上能提高弧焊工作站的生产效率，但设备占地面积大，仍无法克服工件工位变换的等待时间对弧焊工作站的生产效率的影响。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种自动化双机弧焊工作站，包括：焊房主体、地轨滑台、伺服翻转变位机、送丝储架和弧焊机器人，所述焊房主体和地轨滑台固定于地面且地轨滑台的一端延伸至焊房主体的内部，所述伺服翻转变位机固定安装于地轨滑台的顶面，所述弧焊机器人固定于焊房主体的内部，所述地轨滑台、伺服翻转变位机、送丝储架和弧焊机器人的输入端电性连接有动力柜及控制柜；所述地轨滑台包括滑台基座和数控滑座，所述滑台基座和数控滑座为电磁运动滑轨结构，所述伺服翻转变位机包括运动基座、支撑架和翻转工位机，所述运动基座固定安装于数控滑座的表面，所述支撑架呈对称布置于运动基座的两端且翻转工位机固定于运动基座的顶面，所述翻转工位机的输出端固定连接有翻转夹头；所述弧焊机器人包括基架和焊枪，所述基架的顶面固定安装有伺服运动机座，所述伺服运动机座的输出端固定来凝结有摆臂，所述摆臂的另一端固定安装有伺服机臂，所述伺服机臂的输出端与焊枪的表面固定连接，所述焊枪的表面设有清嘴器，所述清嘴器的端部电连接有清嘴装置。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述焊房主体的表面设有电控升降门，所述焊房主体的顶面设有集排烟道，所述焊房主体采用方管焊接骨架、并覆盖钢板，集中烟道设置方便焊烟快速排出，防止污染环境。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述动力柜及控制柜的开关电源采用明纬，电源容量高出需求容量20％；控制柜之间采用航插连接并预留足够的电缆数量，所述控制柜的内部设有PLC控制机构，PLC控制机构预留工业以太网通讯接口与工厂MES系统通讯、过程自动化与基础自动化、基础自动化PLC与触摸屏、分散式远程IO模块以及专用工装装置之间采用PROFINET通讯模式，采用先进、通用、标准化语言、高速通讯的开放型网络结构，实现多接口控制编程。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述翻转工位机装配工位夹具到地面高度为900-1000mm，夹具有效装配距离3000mm，翻转半径：900mm，最大负载1500KG。

进一步的，所述弧焊机器人采用立式安装，臂展大于2000mm，定位精度0.2mm。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述弧焊机器人的数量为两台，其中一台弧焊机器人的端部固定安装有送丝器，所述送丝储架的输出端通过导丝管与送丝器输入端连通，送丝器的输入端与控制机构电性连接。

通过采用上述技术方案，利用主动式电控送丝器进行焊丝的数控递送，实现完全自动化焊接工作。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述翻转工位机为伺服电机和减速机构构成，所述伺服运动机座、伺服机臂为伺服电机结构。

通过采用上述技术方案，由伺服电机配上精密高刚性减速机，以适当的转速翻转。可在翻转工作时任意角度瞬间停止，定位精度高。该设备可满足不同工件翻转焊接变位。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，双机弧焊工作站采用双机器人正装居中，地轨转运，变位机翻转形式；工作站为柔性系统，通用性强，通过更换相关夹具即可进行类似工件的焊接；焊接处设有焊接房；工作站夹具的电、气路等均有快换接口以满足夹具快速更换的生产要求，夹具上的传感器采用快插的集成块，可快速更换传感器，并预留后续扩展双机安装位置。

2.本发明中，通过伺服翻转变位机与机器人焊接进行配合，该机电路PLC控制，由伺服电机作为运动执行机构，以适当的转速翻转，可在翻转工作时任意角度瞬间停止，定位精度高，该设备可满足不同工件翻转焊接变位，翻转架从动箱体组件是可调式固定箱体，以满足更换工装操作方便达到最佳效果。

3.本发明中，焊房采用方管焊接骨架、并覆盖钢板；烟道设置方便焊烟快速排出，防止污染环境，地轨滑台采用钢板焊接，并设置保护装置，结构稳定可靠，重复定位精度高。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的焊房主体结构示意图；

图3为本发明一个实施例的焊接工位结构示意图；

图4为本发明一个实施例的伺服翻转变位机结构示意图；

图5为本发明一个实施例的弧焊机器人结构示意图；

图6为本发明一个实施例的焊枪结构示意图。

附图标记：

100、焊房主体；110、电控升降门；120、集排烟道；

200、地轨滑台；210、滑台基座；220、数控滑座；

300、伺服翻转变位机；310、运动基座；320、支撑架；330、翻转工位机；331、翻转夹头；

400、送丝储架；

500、弧焊机器人；510、基架；520、焊枪；530、伺服运动机座；540、伺服机臂；550、清嘴器；511、导丝管；531、摆臂。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种自动化双机弧焊工作站。

结合图1-6所示，本发明提供的一种自动化双机弧焊工作站，包括：焊房主体100、地轨滑台200、伺服翻转变位机300、送丝储架400和弧焊机器人500，焊房主体100和地轨滑台200固定于地面且地轨滑台200的一端延伸至焊房主体100的内部，伺服翻转变位机300固定安装于地轨滑台200的顶面，弧焊机器人500固定于焊房主体100的内部，地轨滑台200、伺服翻转变位机300、送丝储架400和弧焊机器人500的输入端电性连接有动力柜及控制柜；地轨滑台200包括滑台基座210和数控滑座220，滑台基座210和数控滑座220为电磁运动滑轨结构，伺服翻转变位机300包括运动基座310、支撑架320和翻转工位机330，运动基座310固定安装于数控滑座220的表面，支撑架320呈对称布置于运动基座310的两端且翻转工位机330固定于运动基座310的顶面，翻转工位机330的输出端固定连接有翻转夹头331；弧焊机器人500包括基架510和焊枪520，基架510的顶面固定安装有伺服运动机座530，伺服运动机座530的输出端固定来凝结有摆臂531，摆臂531的另一端固定安装有伺服机臂540，伺服机臂540的输出端与焊枪520的表面固定连接，焊枪520的表面设有清嘴器550，清嘴器550的端部电连接有清嘴装置，清嘴装置对于机器人上长时间进行焊接的焊枪来说，是非常必要的。进行清嘴时，一般编制一个专门的程序。当焊枪到达清嘴位时，开关检测焊枪是否到位，锁定焊枪后，由电机推动旋转刀片对喷嘴内部粘附的飞溅进行清理。该装置放在机器人的一侧。机器人可以最舒适的姿态进行清嘴。

在该实施例中，焊房主体100的表面设有电控升降门110，焊房主体100的顶面设有集排烟道120，焊房主体100采用方管焊接骨架、并覆盖钢板，集中烟道设置方便焊烟快速排出，防止污染环境。

在该实施例中，动力柜及控制柜的开关电源采用明纬，电源容量高出需求容量20％；控制柜之间采用航插连接并预留足够的电缆数量，控制柜的内部设有PLC控制机构，PLC控制机构预留工业以太网通讯接口与工厂MES系统通讯、过程自动化与基础自动化、基础自动化PLC与触摸屏、分散式远程IO模块以及专用工装装置之间采用PROFINET通讯模式，采用先进、通用、标准化语言、高速通讯的开放型网络结构，实现多接口控制编程。

在该实施例中，翻转工位机330装配工位夹具到地面高度为900-1000mm，夹具有效装配距离3000mm，翻转半径：900mm，最大负载1500KG。

进一步的，弧焊机器人500采用立式安装，采用FANUCRobotM-10iD/M-20iD是电缆内置式小型智能机器人，具有专有的齿轮驱动机构，可以对应高转动惯量的负载，并且实现了苗条的电缆内置式手臂，增大了旋转轴的中空径，工具控制箱后方的配线、配管可以内置于旋转轴的中空处，增大了手腕轴中空径，用于控制机械手的各种配线、配管可以内置于手臂处。工具控制箱也可以紧凑地收纳于手臂后方，臂展大于2000mm，机器人末端姿态变化时，焊接电缆弯曲小，保障送丝平稳，保证始终具有良好的焊接质量；机器人采用交流伺服电机，结构紧凑、响应快、可靠性高、运动平滑灵活，效率高，动作范围大；定位精度0.2mm，采用双机器人正装居中，地轨转运，变位机翻转形式；工作站为柔性系统，通用性强，通过更换相关夹具即可进行类似工件在机器人工作范围内，重量在变位机可承受范围的焊接；焊接处设有焊接房；工作站夹具的电、气路等均有快换接口以满足夹具快速更换的生产要求，夹具上的传感器采用快插的集成块，可快速更换传感器，并预留后续扩展双机安装位置。

在该实施例中，弧焊机器人500的数量为两台，其中一台弧焊机器人500的端部固定安装有送丝器，送丝储架400的输出端通过导丝管511与送丝器输入端连通，送丝器的输入端与控制机构电性连接。

具体的，利用主动式电控送丝器进行焊丝的数控递送，实现完全自动化焊接工作。

在该实施例中，翻转工位机330为伺服电机和减速机构构成，伺服运动机座530、伺服机臂540为伺服电机结构，由伺服电机配上精密高刚性减速机，以适当的转速翻转。可在翻转工作时任意角度瞬间停止，定位精度高。该设备可满足不同工件翻转焊接变位。

本发明的工作原理及使用流程：

双机弧焊工作站采用双机器人正装居中，地轨转运，变位机翻转形式；工作站为柔性系统，通用性强，通过更换相关夹具即可进行类似工件在机器人工作范围内，重量在变位机可承受范围的焊接；焊接处设有焊接房；工作站夹具的电、气路等均有快换接口以满足夹具快速更换的生产要求，夹具上的传感器采用快插的集成块，可快速更换传感器，并预留后续扩展双机安装位置。工件上下料方式：采用人工上下料方式，利用伺服翻转变位机300表面的翻转夹头331进行夹持固定。焊接电源的中央控制系统采用数字信号处理器，中央控制系统与信号处理器-起控制整个焊接过程。弧焊机器人500采用伺服电机，结构紧凑、响应快、可靠性高、运动平滑灵活，效率高，动作范围大；伺服翻转变位机300电路由PLC控制，由伺服电机配上机器人专用精密高刚性减速机，以适当的转速翻转，可在翻转工作时任意角度瞬间停止，定位精度高，该设备可满足不同工件翻转焊接变位。清嘴结构进行清嘴时，一般编制一个专门的程序，当焊枪到达清嘴位时，开关检测焊枪是否到位，锁定焊枪后，配合清嘴器550由电机推动旋转刀片对喷嘴内部粘附的飞溅进行清理，清嘴装置放在机器人的一侧。机器人可以最舒适的姿态进行清嘴。控制系统预留工业以太网通讯接口与工厂MES系统通讯；过程自动化与基础自动化、基础自动化PLC与触摸屏、分散式远程IO模块以及专用工装装置之间采用PROFINET通讯模式。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，包括：焊房主体（100）、地轨滑台（200）、伺服翻转变位机（300）、送丝储架（400）和弧焊机器人（500），所述焊房主体（100）和地轨滑台（200）固定于地面且地轨滑台（200）的一端延伸至焊房主体（100）的内部，所述伺服翻转变位机（300）固定安装于地轨滑台（200）的顶面，所述弧焊机器人（500）固定于焊房主体（100）的内部，所述地轨滑台（200）、伺服翻转变位机（300）、送丝储架（400）和弧焊机器人（500）的输入端电性连接有动力柜及控制柜；

所述地轨滑台（200）包括滑台基座（210）和数控滑座（220），所述滑台基座（210）和数控滑座（220）为电磁运动滑轨结构，所述伺服翻转变位机（300）包括运动基座（310）、支撑架（320）和翻转工位机（330），所述运动基座（310）固定安装于数控滑座（220）的表面，所述支撑架（320）呈对称布置于运动基座（310）的两端且翻转工位机（330）固定于运动基座（310）的顶面，所述翻转工位机（330）的输出端固定连接有翻转夹头（331）；

所述弧焊机器人（500）包括基架（510）和焊枪（520），所述基架（510）的顶面固定安装有伺服运动机座（530），所述伺服运动机座（530）的输出端固定来凝结有摆臂（531），所述摆臂（531）的另一端固定安装有伺服机臂（540），所述伺服机臂（540）的输出端与焊枪（520）的表面固定连接，所述焊枪（520）的表面设有清嘴器（550），所述清嘴器（550）的端部电连接有清嘴装置。

2.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述焊房主体（100）的表面设有电控升降门（110），所述焊房主体（100）的顶面设有集排烟道（120），所述焊房主体（100）采用方管焊接骨架、并覆盖钢板。

3.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述动力柜及控制柜的开关电源采用明纬，电源容量高出需求容量20％；控制柜之间采用航插连接并预留足够的电缆数量，所述控制柜的内部设有PLC控制机构，PLC控制机构预留工业以太网通讯接口与工厂MES系统通讯、过程自动化与基础自动化、基础自动化PLC与触摸屏、分散式远程IO模块以及专用工装装置之间采用PROFINET通讯模式。

4.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述翻转工位机（330）装配工位夹具到地面高度为900-1000mm，夹具有效装配距离3000mm，翻转半径：900mm，最大负载1500KG。

5.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述弧焊机器人（500）采用立式安装，臂展大于2000mm，定位精度0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述弧焊机器人（500）的数量为两台，其中一台弧焊机器人（500）的端部固定安装有送丝器，所述送丝储架（400）的输出端通过导丝管（511）与送丝器输入端连通，送丝器的输入端与控制机构电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种自动化双机弧焊工作站，其特征在于，所述翻转工位机（330）为伺服电机和减速机构构成，所述伺服运动机座（530）、伺服机臂（540）为伺服电机结构。