CN115106670A

CN115106670A - 一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法

Info

Publication number: CN115106670A
Application number: CN202210966081.5A
Authority: CN
Inventors: 张银福; 李道亮; 张乐; 徐鹏歌; 白亚妮; 王岩; 张晓刚; 徐海洋; 王文志
Original assignee: Baoji Heli Forklift Co ltd
Current assignee: Baoji Heli Forklift Co ltd
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2022-09-27

Abstract

本发明公开了一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法，包括自动上料系统、夹具自动定位、夹紧、和组装后自动出件系统；搬运机器人从自动上料系统拿取小组件的组成件，放置在小组件自动装焊工装上，实现自动定位夹紧，夹紧完成，给点焊机器人系统信号，点焊机器人系统点焊，点焊完成，点焊机器人回位，夹具装置松开；点焊机器人系统点焊过程中，搬运机器人给大组件装焊夹具上料，本发明能够采用双工位自动装焊、搬运机器人以及点焊机器人处于循环作业状态，消除了待机，设备利用率高。上料、定位、夹紧、出件完全实现自动化，使得货叉架装焊完全实现过程自动化，降低了工人劳动强度，提高了工作效率，彻底杜绝人工装焊工件一致性差的问题。

Description

一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法。

背景技术

现所有叉车起重系统货叉架装焊过程全部依赖人工吊运上件、人工组装、人工点焊、人工吊运出件。存在：

(1)零件上件：基本依靠人工搬运；大件，依靠回臂吊吊装，工人劳动强度大。

(2)零件定位、夹紧：完全依靠人工定位、手动夹紧；由于产品品种的变化，人工需要频繁切换夹具，生产效率低。

(3)由于人工调整夹具定位尺寸，精度一致性差，导致产品组装精度波动大。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种货叉架机器人自动装焊系统，包括：

交换循环上料机构，用于将料仓的零件运输到工作区；

组装机器人机构，设置于交换循环上料机构末端，用于将运输到工作区的零件顺序拿取，并且根据零件的类型进行分类后运输到对应的夹具；

小组件组装夹具，设置于组装机器人机构末端，用于将组装机器人机构分类后的小组件零件进行定位和夹紧；

大组件装焊夹具，设置于小组件组装夹具末端，用于将小组件组装夹具加工后的零件或分配的大组件零件进行定位和夹紧；

点焊机构，设置于大组件装焊夹具和小组件组装夹具之间，用于对小组件零件或大组件零件进行焊接；

运输辊系统，设置于大组件装焊夹具末端，用于对焊接完成后的零件件运输；

总控制系统，用于对所述交换循环上料机构、组装机器人机构、小组件组装夹具、大组件装焊夹具、点焊机构、以及运输辊系统进行工作控制。

所述交换循环上料机构包括：轨道，所述轨道上滑动设置有料仓，所述料仓上连接有油缸和液压系统以及控制系统；其中，所述油缸安装在料仓和轨道中间，所述油缸与液压系统连接。

所述料仓包括：料架，所述料架底部安装有支撑滚轮，所述支撑滚轮安装于轨道内。

所述小组件组装夹具包括：夹具体，所述夹具体上安装有纵向夹紧装置、横向夹紧装置以及主定位座。

所述大组件组装夹具包括：通过式自动辊道，所述通过式自动辊道上设置有第一伺服定位装置、第二伺服定位装置、第三伺服定位装置、第一气缸推紧装置、第二推紧装置、第三推进装置、第四推紧装置、以及气缸升降装置；

其中，所述第二伺服定位装置、第三伺服定位装置、第一气缸推紧装置、第二推紧装置以及气缸升降装置均安装在自动辊道支架上；第一伺服定位装置、第三推进装置、第四推紧装置安装在升降装置上；当系统输入产品信息后，第一伺服定位装置、第二伺服定位装置、第三伺服定位装置自动调整定位尺寸，与所加工产品相对应，搬运机器人按照顺序将大件以及小组件搬运至对应位置后，相对应的第一气缸推紧装置、第二推紧装置、第三推进装置、第四推紧装置将对应件夹紧与伺服定位装置接触，实现定位夹紧，机器人点焊完成后，夹紧装置依次松开，气缸升降装置带动第一伺服定位装置、第三推进装置、第四推紧装置下降，组装完成的工件在自动辊道带动下，进入待焊接区域。

所述点焊机器人系统包括：点焊机器人，所述点焊机器人通过点焊机器人底座固定安装。

所述输送辊道系统包括：辊道支架，所述辊道支架上设置有用于带动工件运动的动力辊组件。

所述辊道支架上设置有用于检测工件的检测装置。

所述总控制系统包括：PLC、控制器以及电器元件、控制柜。

一种上述货叉架机器人自动装焊系统的自动装焊方法，包括：

1)、交换循环上料系统料仓上料后自动进入工作区；

2)、组装机器人系统从料仓顺序拿取零件放置在小组件夹具、大组件夹具上定位、夹紧；

3)、点焊机器人系统对定位夹紧后的组件进行点焊；

4)、输送辊道系统将工件输送到待焊接区。

5)总控制系统控制各个系统的动作顺序。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种货叉架机器人自动装焊系统以及焊接方法，能够自动上料、自动取料、自动定位、夹紧、自动点焊，自动脱模出件，自动执行原来人来完成的工作，使得工程机械行业叉车起重系统货叉架装焊自动化、智能化，降低了工人劳动强度，提高了工作效率，提高产品的质量。

与现有人工生产相比，具有以下：

1、无需人工参与装焊过程，劳动强度大幅降低；

2、自动化夹具采用伺服定位，定位精度高、调整方便，换产方便，适应性强。

3、生产过程采用总线控制，产品切换方便，与自动焊接线连接，完全实现自动化生产。

4、与MES系统连接，实现生产计划、报商的远程控制；配合现场动态显示屏，实时显示生产信息、加工产品质量特性等信息。

进一步地，本发明还提供了一种自动化、智能化叉车起重系统货叉架机器人自动装焊方法，使得装焊精度、效率大幅提升，使得装焊过程实现自动化、智能化，提高了货叉架装焊工作效率和装焊质量。

附图说明

图1是本发明货叉架机器人自动装焊系统装置结构图一；

图2是本发明货叉架机器人自动装焊系统装置结构图二；

图3是本发明货叉架机器人自动装焊系统装置结构图三；

图4是本发明交换循环上料系统结构图；

图5是本发明大组件组装夹具结构图；

图6是本发明总控制系统结构图。

图中，1—交换循环上料系统；1-1—料仓；1-1-1—料架；1-1-2—支撑轮；1-2—轨道；1-3—油缸；1-4—油缸；1-4—液压系统；1-5—控制系统；2—组装机气人系统；2-1—组装机器人抓手；2-2—组装机器人底座；2-3—组装机器人；3—小件组装夹具；3-1—纵向夹紧装置；3-2—横向夹紧装置；3-3—组装机器人底座；3-4—夹具体；4—大组件组装夹具；4-1—通过式自行辊道；4-2—第一伺服定位装置；4-3—第二伺服定位装置、4-4—第一气缸推紧装置；4-5—第三伺服定位；4-6—第二推紧装置；4-7—第三推紧装置；4-8—第四推进装置；4-9—气缸升降装置；5—点焊机器人系统；5-1—点焊机器人；5-2—点焊机器人底座；6—输送辊道系统；6-1—动力辊道组件；6-2—辊道支架；6-3-检测装置；7—总控制系统；7-1—PLC；7-2—控制器以及电气元器件；7-3—控制柜。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

如图1、2、3所示，本发明提供了一种货叉架机器人自动装焊系统，包括：

交换循环上料机构1，用于将料仓的零件运输到工作区；

组装机器人机构2，设置于交换循环上料机构1末端，用于将运输到工作区的零件顺序拿取，并且根据零件的类型进行分类后运输到对应的夹具；

小组件组装夹具3，设置于组装机器人机构2末端，用于将组装机器人机构2分类后的小组件零件进行定位和夹紧；

大组件装焊夹具4，设置于小组件组装夹具3末端，用于将小组件组装夹具3加工后的零件或分配的大组件零件进行定位和夹紧；

点焊机构5，设置于大组件装焊夹具4和小组件组装夹具3之间，用于对小组件零件或大组件零件进行焊接。

运输辊系统6，设置于大组件装焊夹具4末端，用于对焊接完成后的零件运输。

总控制系统7，用于对所述交换循环上料机构1、组装机器人机构2、小组件组装夹具3、大组件装焊夹具4、点焊机构5、以及运输辊系统6进行工作控制。

具体的，如图4所示，所述交换循环上料机构1包括：轨道1-2，所述轨道1-2上滑动设置有料仓1，所述料仓1上连接有油缸1-3和液压系统1-4以及控制系统1-5；其中，所述油缸1-3安装在料仓和轨道中间，所述油缸1-3与液压系统1-4连接；所述料仓1-1包括：料架1-1-1，所述料架1-1-1底部安装有支撑滚轮1-1-2，所述支撑滚轮1-1-2安装于轨道1-2内。

所述小组件组装夹具3包括：夹具体3-4，所述夹具体3-4上安装有纵向夹紧装置3-1、横向夹紧装置3-2以及主定位座3-3。

如图5所示，所述大组件组装夹具4包括：通过式自动辊道4-1，所述通过式自动辊道4-1上设置有第一伺服定位装置4-2、第二伺服定位装置4-3、第三伺服定位装置4-5、第一气缸推紧装置4-4、第二推紧装置4-6、第三推进装置4-7、第四推紧装置4-8、以及气缸升降装置4-9。

其中，所述第二伺服定位装置4-3、第三伺服定位装置4-5、第一气缸推紧装置4-4、第二推紧装置4-6以及气缸升降装置4-9均安装在自动辊道4-1支架上；第一伺服定位装置4-2、第三推进装置4-7、第四推紧装置4-8安装在升降装置4-9上；当系统输入产品信息后，第一伺服定位装置4-2、第二伺服定位装置4-3、第三伺服定位装置4-5自动调整定位尺寸，与所加工产品相对应，搬运机器人按照顺序将大件以及小组件搬运至对应位置后，相对应的第一气缸推紧装置4-4、第二推紧装置4-6、第三推进装置4-7、第四推紧装置4-8将对应件夹紧与伺服定位装置接触，实现定位夹紧，机器人点焊完成后，夹紧装置依次松开，气缸升降装置4-9带动第一伺服定位装置4-2、第三推进装置4-7、第四推紧装置4-8下降，组装完成的工件在自动辊道带动下，进入待焊接区域。

本发明中，所述点焊机器人系统5包括：点焊机器人5-1，所述点焊机器人5-1通过点焊机器人底座5-2固定安装。

所述输送辊道系统6包括：辊道支架6-2，所述辊道支架6-2上设置有用于带动工件运动的动力辊组件6-1。如图6所示，优选地，所述辊道支架6-2上设置有用于检测工件的检测装置6-3。所述总控制系统7包括：PLC7-1、控制器以及电器元件7-2、控制柜7-3。

本发明能够采用双工位自动装焊、搬运机器人以及点焊机器人处于循环作业状态，消除了待机，设备利用率高。上料、定位、夹紧、出件完全实现自动化，使得货叉架装焊完全实现过程自动化、智能化，降低了工人劳动强度，提高了工作效率，彻底杜绝人工装焊工件一致性性差的问题。同时由于采用伺服定位，定位精度高，提高了货叉架的装焊精度。

实施例二

一种基于上述实施例中货叉架机器人自动装焊系统的自动装焊方法，包括：

S1、交换循环上料系统1料仓上料后自动进入工作区；

S2、组装机器人系统2从料仓顺序拿取零件放置在小组件夹具3定位、夹紧；

S3、点焊机器人系统5对小组件夹具3上的零件进行点焊；

S5、组装机器人系统2取料以及将小组件加工后的零件放置到大组装夹具；

S6、大组件夹具4自动定位、夹紧；

S7、点焊机器人系统5对大组件夹具4上的零件进行点焊；

S8、点焊完成组件自动输送至输送辊道系统6，进入下一个待焊区域。

在进行货叉架机器人自动装焊时，需要统计产品种类、零件组装顺序、夹具结构、选用组装机器人工作半径以及承载重量、点焊机器人系统机器人工作半径以及焊接电源、生产节拍计算、工艺布局；具体方法；

Step1、按照产品结构特点划分小组组装零件、大组组装零件。

Step2、根据所划分的小组组装零件、大组组装设计组装夹具；

Step3、根据生产节拍需要，设计工艺布局；

Step4、根据工艺布局以及夹具结构选择组装机器人、点焊机器人；

Step5、根据零件形状、重量、定位方式等设计组装机器人手抓结构；

Step6、夹具结构设计完成进行机器人模拟，确定所选用机器人以及夹具是否存在干涉、覆盖面不到位的情况；

Step7、电控系统设计，电气元器件的选择以及现场布线；

Step8、设计各工序动作顺序以及与自动化、智能化控制机构的工作顺序，编写PLC控制程序，进行自动化组装。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims

1.一种货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，包括：

交换循环上料机构(1)，用于将料仓的零件运输到工作区；

组装机器人机构(2)，设置于交换循环上料机构(1)末端，用于将运输到工作区的零件顺序拿取，并且根据零件的类型进行分类后运输到对应的夹具；

小组件组装夹具(3)，设置于组装机器人机构(2)末端，用于将组装机器人机构(2)分类后的小组件零件进行定位和夹紧；

大组件装焊夹具(4)，设置于小组件组装夹具(3)末端，用于将小组件组装夹具(3)加工后的零件或分配的大组件零件进行定位和夹紧；

点焊机构(5)，设置于大组件装焊夹具(4)和小组件组装夹具(3)之间，用于对小组件零件或大组件零件进行焊接；

运输辊系统(6)，设置于大组件装焊夹具(4)末端，用于对焊接完成后的零件运输；

总控制系统(7)，用于对所述交换循环上料机构(1)、组装机器人机构(2)、小组件组装夹具(3)、大组件装焊夹具(4)、点焊机构(5)、以及运输辊系统(6)进行工作控制。

2.根据权利要求1所述的货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述交换循环上料机构(1)包括：轨道(1-2)，所述轨道(1-2)上设置有料仓(1)，所述料仓(1)上连接有油缸(1-3)和液压系统(1-4)以及控制系统(1-5)；其中，所述油缸(1-3)安装在料仓和轨道中间，所述油缸(1-3)与液压系统(1-4)连接。

3.根据权利要求2所述的货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述料仓(1-1)包括：料架(1-1-1)，所述料架(1-1-1)底部安装有支撑滚轮(1-1-2)，所述支撑滚轮(1-1-2)安装于轨道(1-2)内。

4.根据权利要求1所述的货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述小组件组装夹具(3)包括：夹具体(3-4)，所述夹具体(3-4)上安装有纵向夹紧装置(3-1)、横向夹紧装置(3-2)以及主定位座(3-3)。

5.根据权利要求1所述的货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述大组件组装夹具(4)包括：通过式自动辊道(4-1)，所述通过式自动辊道(4-1)上设置有第一伺服定位装置(4-2)、第二伺服定位装置(4-3)、第三伺服定位装置(4-5)、第一气缸推紧装置(4-4)、第二推紧装置(4-6)、第三推进装置(4-7)、第四推紧装置(4-8)、以及气缸升降装置(4-9)；

其中，所述第二伺服定位装置(4-3)、第三伺服定位装置(4-5)、第一气缸推紧装置(4-4)、第二推紧装置(4-6)以及气缸升降装置(4-9)均安装在自动辊道(4-1)支架上；第一伺服定位装置(4-2)、第三推进装置(4-7)、第四推紧装置(4-8)安装在升降装置(4-9)上；当系统输入产品信息后，第一伺服定位装置(4-2)、第二伺服定位装置(4-3)、第三伺服定位装置(4-5)自动调整定位尺寸，与所加工产品相对应，搬运机器人按照顺序将大件以及小组件搬运至对应位置后，相对应的第一气缸推紧装置(4-4)、第二推紧装置(4-6)、第三推进装置(4-7)、第四推紧装置(4-8)将对应件夹紧与伺服定位装置接触，实现定位夹紧，机器人点焊完成后，夹紧装置依次松开，气缸升降装置(4-9)带动第一伺服定位装置(4-2)、第三推进装置(4-7)、第四推紧装置(4-8)下降，组装完成的工件在自动辊道带动下，进入待焊接区域。

6.根据权利要求1所述的一种货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述点焊机器人系统(5)包括：点焊机器人(5-1)，所述点焊机器人(5-1)、通过点焊机器人底座(5-2)固定安装。

7.根据权利要求1所述的一种货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述输送辊道系统(6)包括：辊道支架(6-2)，所述辊道支架(6-2)上设置有用于带动工件运动的动力辊组件(6-1)。

8.根据权利要求7所述的一种货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述辊道支架(6-2)上设置有用于检测工件的检测装置(6-3)。

9.根据权利要求1所述的一种货叉架机器人自动装焊系统，其特征在于，所述总控制系统(7)包括：PLC(7-1)、控制器以及电器元件(7-2)、控制柜(7-3)。

10.一种基于权利要求1-9所述货叉架机器人自动装焊系统的自动装焊方法，其特征在于，包括：

1)、交换循环上料系统(1)料仓上料后自动进入工作区；

2)、组装机器人系统(2)从料仓顺序拿取零件放置在小组件夹具(3)、大组件夹具(4)上定位、夹紧；

3)、点焊机器人系统(5)对定位夹紧后的组件进行点焊；

4)、输送辊道系统(6)将工件输送到待焊接区。

5)总控制系统(7)控制各个系统的动作顺序。