CN115302063B - 一种自动化汽车部件螺母焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化汽车部件螺母焊接设备，包括依次对接的上料机构、翻转机构和下料机构，所述上料机构和下料机构的一侧分别设有第一机器人和第二机器人，所述第一机器人和第二机器人之间设有中转台，所述中转台的一侧设有2D相机，所述上料机构的正上方设有通过第一支架连接的3D相机，所述第二机器人的外侧设有凸焊机和螺母输送机，所述上料机构、下料机构、第一机器人、第二机器人、第一支架、中转台、凸焊机和螺母输送机均安装在基座上。本发明实现汽车部件螺母的自动化焊接，无需人工干预，避免焊接事故，焊接效率高。

Description

一种自动化汽车部件螺母焊接设备

技术领域

本发明涉及一种自动化汽车部件螺母焊接设备，属于汽车零部件焊接技术领域。

背景技术

目前，在汽车制造业企业中，螺栓和螺母的焊接工作大都是采用固定式点(凸)焊机来完成的。凸焊螺母或螺栓则一般是由操作工人用手放入工件，然后再实施焊接。这种手工放置螺母或螺栓的操作方式存在着3大缺点：

(1)安全性差：在用固定式点(凸)焊机进行螺母或螺栓的凸焊时，一般焊接时的加压力在300kg以上，而在用手放置螺母或螺栓时，极有可能因误操作而导致焊机启动，导致上电极迅速往下运动，稍有不慎，就会使手压伤甚至残废。特别是在大批量生产时，操作人员免不了会产生疲劳而思想不集中，每年许多企业都会发生这类安全事故。

(2)生产效率低：由于存在着安全隐患，操作人员在放置螺母或螺栓时，肯定会格外小心谨慎，这必然就会影响到生产效率。

(3)无法实现自动化生产。

由此可见，这3大缺点严重地阻碍着现代汽车及零部件制造行业中实现安全、高效及自动化生产的要求，迫切需要有相关设备来解决实际问题。

发明内容

为克服当前汽车小型部件螺母焊接过程中的安全性差、生产效率低、自动化程度低的问题，本发明提供了一种自动化汽车部件螺母焊接设备，能够有效解决行汽车部件螺母焊接效率低、自动化程度低、质量无法保证等问题，具体技术方案为：

一种自动化汽车部件螺母焊接设备，包括依次对接的上料机构、翻转机构和下料机构，所述上料机构和下料机构的一侧分别设有第一机器人和第二机器人，所述第一机器人和第二机器人之间设有中转台，所述中转台的一侧设有2D相机，所述上料机构的正上方设有通过第一支架连接的3D相机，所述第二机器人的外侧设有凸焊机和螺母输送机，所述上料机构、下料机构、第一机器人、第二机器人、第一支架、中转台、凸焊机和螺母输送机均安装在基座上。

优选的，所述上料机构和下料机构均包括第一支撑平台和第二支撑平台，所述第一支撑平台和第二支撑平台之间通过连接座连接，所述第一支撑平台和第二支撑平台的内侧均设有滚轮机构，所述滚轮机构的外侧设有固定连接的第一支撑平台和第二支撑平台上的多个等间距设置的L型板，所述L型板的内侧设有导向杆，所述第一支撑平台和第二支撑平台上设有相对设置的对射开关。

进一步的，所述上料机构的第一支撑平台和第二支撑平台的前端设有第一挡块，所述下料机构的第一支撑平台和第二支撑平台的后端设有第二挡块，所述下料机构的第二支撑平台前侧设有阻挡机构。

进一步的，所述滚轮机构包括呈U型的滚轮座，所述滚轮座内转动连接多个滚轮条。

进一步的，所述第一挡块呈Z型，其顶部紧贴滚轮座顶端设置；所述第二挡块呈L型，紧贴下料机构的滚轮座后端设置。

进一步的，所述阻挡机构包括固定在下料机构的第二支撑平台上的电机座，所述电机座上安装翻转电机，所述翻转电机的转轴固定连接两个压臂，两个所述压臂呈L型，所述压臂的末端固定连接压块。

进一步的，所述翻转机构包括两个第二支架，所述第二支架的顶端固定连接轴承座，两个所述轴承座外分别设有第一保护罩和第二保护罩，两个所述轴承座分别转动连接第一转轴和第二转轴，所述第二保护罩内设有与伸缩气缸连接的齿条，所述齿条与第二转轴上的齿轮啮合连接，所述第一转轴和第二转轴分别固定连接在翻转框架的两端，所述翻转框架顶端固定连接两个翻转台，所述翻转台内侧均设有滚轮机构，所述滚轮机构的外侧设有固定连接在翻转台上的多个等间距设置的L型板，所述L型板的内侧设有导向杆，所述翻转台上设有相对设置的对射开关；所述翻转框架的中部设有横梁，所述横梁的两侧固定连接角座，所述角座上固定连接两个夹紧气缸，所述夹紧气缸的伸缩杆固定连接竖向设置的连接杆。

优选的，所述中转台包括两个第三支架，所述第三支架的顶端固定连接轴承座，所述轴承座转动连接旋转架两侧的第三转轴，所述旋转架一端的第三转轴与旋转臂固定连接，所述旋转臂的另一端与旋转气缸连接，所述旋转气缸的外侧设有第三保护罩，所述旋转架呈六棱柱形，其上设有汽车部件中转机构。

进一步的，所述汽车部件中转机构包括基板，所述基板固定连接在旋转架的一个平面上，所述基板的两侧固定连接把手，所述基板上设有多个缓冲器，所述缓冲器两两一组成对布设。

优选的，所述第一支架呈L型，其端部固定连接第四保护罩，所述第四保护罩内设有3D相机。

本发明通过第一机器人抓取待焊接部件至中转台，通过第二机器人从中转台上抓取待焊接部件并转运至螺母输送机附近，螺母输送机输送螺母至待焊接部件并配合凸焊机完成快速焊接，实现汽车部件螺母的自动化焊接，无需人工干预，避免焊接事故，焊接效率高。

附图说明

图1是本发明一种自动化汽车部件螺母焊接设备的结构示意图。

图2是本发明上料机构的结构示意图。

图3是本发明下料机构的结构示意图。

图4是本发明翻转机构的结构示意图。

图5是本发明中转台的结构示意图。

图6是本发明旋转架的结构示意图。

图中：1、上料机构；2、翻转机构；3、下料机构；4、第一机器人；5、第二机器人；6、中转台；7、2D相机；8、第一支架；9、3D相机；10、凸焊机；11、螺母输送机构；12、控制柜；13、基座；14、第一支撑平台；15、第二支撑平台；16、连接座；17、L型板；18、导杆；19、对射开关；20、第一挡块；21、滚轮座；22、滚轮条；23、电机座；24、翻转电机；25、压臂；26、压块；27、第二支架；28、第一保护罩；29、第二保护罩；30、第一转轴；31、第二转轴；32、伸缩气缸；33、齿条；34、翻转框架；35、翻转台；36、角座；37、夹紧气缸；38、连接杆；39、第三支架；40、轴承座；41、旋转架；42、旋转臂；43、旋转气缸；44、第三保护罩；45、基板；46、把手；47、缓冲器；48、第四保护罩；49、第二挡块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，一种自动化汽车部件螺母焊接设备，包括依次对接的上料机构1、翻转机构2和下料机构3，所述上料机构1和下料机构3的一侧分别设有第一机器人4和第二机器人5，所述第一机器人4和第二机器人5之间设有中转台6，所述中转台6的一侧设有2D相机7，所述上料机构1的正上方设有通过第一支架8连接的3D相机9，所述第二机器人5的外侧设有凸焊机10、螺母输送机11和控制柜12，所述上料机构1、下料机构3、第一机器人4、第二机器人5、第一支架8、中转台6、凸焊机10、螺母输送机11和控制柜12均安装在基座13上。所述第一支架呈L型，其端部固定连接第四保护罩，所述第四保护罩内设有3D相机。所述上料机构1用以输送盛放有待焊接部件的盛放箱，所述下料机构3用以输送盛放有完成焊接部件的盛放箱，所述翻转机构2用以将倾倒第一机器人4无法识别的待焊接部件。所述第一机器人4和第二机器人5均为六轴工业机器人，所述2D相机7和3D相机9连接基于深度学习的视觉系统，所述2D相机7用以识别第一机器人4当前抓取的待焊接部件，通过视觉识别算法计算出需准确放置到中转台6位置之间的偏差，即补偿量，将补偿量发送给机器人控制器，控制第一机器人4精确放置待焊接部件到中转台6上。所述3D相机9用以拍摄待焊接部件照片，通过图像处理软件对待焊接部件的位置进行识别，通过工控机与第一机器人4通讯，通过机器人控制器引导第一机器人4进行待焊接部件的抓取，在抓取的过程中，第一机器人4通过路径规划算法自动进行避障。

所述上料机构1和下料机构3均包括第一支撑平台14和第二支撑平台15，所述第一支撑平台14和第二支撑平台15之间通过连接座16连接，所述第一支撑平台14和第二支撑平台15的内侧均设有滚轮机构，所述滚轮机构的外侧设有固定连接的第一支撑平台14和第二支撑平台15上的多个等间距设置的L型板17，所述L型板17的内侧设有导向杆18，用以对盛放箱进行输送导向，所述第一支撑平台14和第二支撑平台15上设有相对设置的对射开关19，用以识别盛放箱是否移动到位。所述滚轮机构包括呈U型的滚轮座21，所述滚轮座21内转动连接多个滚轮条22，方便输送盛放箱。

所述上料机构1的第一支撑平台14和第二支撑平台15的前端设有呈Z型的第一挡块20，其顶部紧贴滚轮座21顶端设置，所述第一挡块20用以阻挡放置在上料机构1上的盛放箱，避免在第一机器人4抓取待焊接部件时产生移动，滑出上料机构1；所述下料机构3的第一支撑平台14和第二支撑平台15的后端设有呈L型的第二挡块49，紧贴下料机构3的滚轮座21后端设置，所述下料机构3的第二支撑平台15前侧设有阻挡机构，所述第二挡块49与阻挡机构配合，限制盛放箱在下料机构3上的位置，方便第二机器人5将焊接完成的成品精准投放至盛放箱内进行收集。

所述阻挡机构包括固定在下料机构3的第二支撑平台14上的电机座23，所述电机座23上安装翻转电机24，所述翻转电机24的转轴固定连接两个压臂25，两个所述压臂25呈L型，所述压臂25的末端固定连接压块26。所述翻转电机24带动两个压臂25转动，待盛放箱移动至第二挡块49位置时，对射开关19感应到盛放箱到位，发送信号给工控机，控制翻转电机24转动，使得两个压臂25端部的压块26紧贴盛放箱设置，完成盛放箱的位置限定。

所述翻转机构2包括两个第二支架27，所述第二支架27的顶端固定连接轴承座，两个所述轴承座外分别设有第一保护罩28和第二保护罩29，两个所述轴承座分别转动连接第一转轴30和第二转轴31，所述第二保护罩29内设有与伸缩气缸32连接的齿条33，所述齿条33与第二转轴31上的齿轮啮合连接，所述第一转轴30和第二转轴31分别固定连接在翻转框架34的两端，所述翻转框架34顶端固定连接两个翻转台35，所述翻转台35内侧均设有滚轮机构，所述滚轮机构的外侧设有固定连接在翻转台35上的多个等间距设置的L型板17，所述L型板17的内侧设有导向杆18，所述翻转台35上设有相对设置的对射开关19；所述翻转框架34的中部设有横梁，所述横梁的两侧固定连接角座36，所述角座36上固定连接两个夹紧气缸37，所述夹紧气缸37的伸缩杆固定连接竖向设置的连接杆38。上料机构1处的待焊接部件被第一机器人4抓取到最后，3D相机9拍摄盛放箱内待焊接部件的照片无法被图像理软件识别，还剩下几个由于姿态的问题无法被第一机器人4抓取，工控机与第一机器人4通讯，通过机器人控制器控制第一机器人4夹紧盛放箱，将盛放箱输送至翻转机构2的滚轮机构上，通过导向杆18进行导向指引，对射开关19感应到盛放箱后，发送信号给工控机，工控机控制夹紧气缸37动作，通过连接杆38夹紧盛放箱后，工控机控制伸缩气缸32动作，带动齿条33在第二保护罩29内运动，同时带动与其啮合的齿轮转动，进而使得第二转轴31带动翻转框架转动，完成盛放箱内待焊接部件的倾倒，实现自动清框功能。完成待焊接部件倾倒后的盛放箱通过伸缩气缸32带动翻转框架34复位后，夹紧气缸37复位，工控机发送信号给机器人控制器，控制第二机器人5抓取盛放箱移动至下料机构3上，盛放箱前端抵紧第二挡块49，下料机构3上的对射开关19发送信号给工控机，控制翻转电机24转动，使得两个压臂25的压块26紧贴盛放箱设置，完成盛放箱的位置限定，便于第二机器人4投放完成焊接部件的成品收集。

所述中转台6包括两个第三支架39，所述第三支架39的顶端固定连接轴承座40，所述轴承座40转动连接旋转架41两侧的第三转轴，所述旋转架41一端的第三转轴与旋转臂42固定连接，所述旋转臂42的另一端与旋转气缸43连接，所述旋转气缸43的外侧设有第三保护罩44，所述旋转架41呈六棱柱形，其上设有汽车部件中转机构。所述汽车部件中转机构包括基板45，所述基板45固定连接在旋转架41的一个平面上，所述基板45的两侧固定连接把手46，方便人工对其进行拆装时的移动，所述基板45上设有多个缓冲器47，所述缓冲器47两两一组成对布设，所述缓冲器47型号为C-AC2020M-N。所述汽车部件中转机构可设有多个，分别设置在旋转架41的不同平面上，所述缓冲器47之间的间距可根据不同品种的汽车部件进行设置，当需要更换汽车部件品种时，控制旋转气缸43动作，通过旋转臂42带动旋转架41转动，使其顶面处于水平状态，便于放置汽车部件至缓冲器47上。通过基板45与旋转架41的拆装，方便进行更换以适应不同汽车部件的品种。

本发明的工作过程为：

1)、AGV小车从仓库中运来整箱待焊接部件，通过人工放置到上料机构1上；AGV小车设置有与焊接控制系统通讯的调度系统，用于生产指示；

2)、上料机构1上的对射开关19发送感应信号给工控机，控制3D相机9对盛放箱内的待焊接部件进行拍照，通过图像处理软件对待焊接部件的位置进行识别，识别出抓取位姿所需要调整量(即第一机器人4要将待焊接部件放到中转台6需要做出的姿态调整量)，得到待焊接部件的位置信息，通过工控机与第一机器人4通讯，通过机器人控制器引导第一机器人4进行待焊接部件抓取，在抓取的过程中，第一机器人4通过路径规划算法自动进行避障；

3)、第一机器人4抓取成功后，将待焊接部件移至2D相机7的上方，通过视觉识别算法计算出当前抓取的待焊接部件与准确放置到中转台6的位置之间的偏差，即补偿量，将补偿量发送给机器人控制器，控制第一机器人4精确放置工件到中转台6的缓冲器47上；

4)、第二机器人5到中转台6抓取待焊接部件到凸焊机10处配合螺母输送机11进行焊接；

5)、焊接质量管理软件实时监控每一个焊点的焊接参数，并记录储存，以利于后期的追溯；

6)、焊接完成后第二机器人5将完成焊接的成品放置到下料机构3处的盛放箱；

7)、待下料机构3处盛放箱装满后，AGV小车将其运送到的成品储存点。

本发明通过AGV小车、机器人、机器视觉等技术，实现汽车部件螺母自动化焊接，无需人工干预，可以满足多品种，小批量的生产需求，能适应多种产品的焊接，能够有效解决行汽车部件螺母焊接效率低、自动化程度低、质量无法保证、生产零件单一等问题。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (8)

1.一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，包括依次对接的上料机构、翻转机构和下料机构，所述上料机构和下料机构的一侧分别设有第一机器人和第二机器人，所述第一机器人和第二机器人之间设有中转台，所述中转台的一侧设有2D相机，所述上料机构的正上方设有通过第一支架连接的3D相机，所述第二机器人的外侧设有凸焊机和螺母输送机，所述上料机构、下料机构、第一机器人、第二机器人、第一支架、中转台、凸焊机和螺母输送机均安装在基座上；

所述上料机构和下料机构均包括第一支撑平台和第二支撑平台，所述第一支撑平台和第二支撑平台之间通过连接座连接，所述第一支撑平台和第二支撑平台的内侧均设有滚轮机构A，所述滚轮机构A的外侧设有固定连接的第一支撑平台和第二支撑平台上的多个等间距设置的L型板A，所述L型板A的内侧设有导向杆A，所述第一支撑平台和第二支撑平台上设有相对设置的对射开关A；

所述翻转机构包括两个第二支架，所述第二支架的顶端固定连接轴承座，两个所述轴承座外分别设有第一保护罩和第二保护罩，两个所述轴承座分别转动连接第一转轴和第二转轴，所述第二保护罩内设有与伸缩气缸连接的齿条，所述齿条与第二转轴上的齿轮啮合连接，所述第一转轴和第二转轴分别固定连接在翻转框架的两端，所述翻转框架顶端固定连接两个翻转台，所述翻转台内侧均设有滚轮机构B，所述滚轮机构B的外侧设有固定连接在翻转台上的多个等间距设置的L型板B，所述L型板B的内侧设有导向杆B，所述翻转台上设有相对设置的对射开关B；所述翻转框架的中部设有横梁，所述横梁的两侧固定连接角座，所述角座上固定连接两个夹紧气缸，所述夹紧气缸的伸缩杆固定连接竖向设置的连接杆。

2.根据权利要求1所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述上料机构的第一支撑平台和第二支撑平台的前端设有第一挡块，所述下料机构的第一支撑平台和第二支撑平台的后端设有第二挡块，所述下料机构的第二支撑平台前侧设有阻挡机构。

3.根据权利要求2所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述滚轮机构包括呈U型的滚轮座，所述滚轮座内转动连接多个滚轮条。

4.根据权利要求3所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述第一挡块呈Z型，其顶部紧贴滚轮座顶端设置；所述第二挡块呈L型，紧贴下料机构的滚轮座后端设置。

5.根据权利要求2所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述阻挡机构包括固定在下料机构的第二支撑平台上的电机座，所述电机座上安装翻转电机，所述翻转电机的转轴固定连接两个压臂，两个所述压臂呈L型，所述压臂的末端固定连接压块。

6.根据权利要求1所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述中转台包括两个第三支架，所述第三支架的顶端固定连接轴承座，所述轴承座转动连接旋转架两侧的第三转轴，所述旋转架一端的第三转轴与旋转臂固定连接，所述旋转臂的另一端与旋转气缸连接，所述旋转气缸的外侧设有第三保护罩，所述旋转架呈六棱柱形，其上设有汽车部件中转机构。

7.根据权利要求6所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述汽车部件中转机构包括基板，所述基板固定连接在旋转架的一个平面上，所述基板的两侧固定连接把手，所述基板上设有多个缓冲器，所述缓冲器两两一组成对布设。

8.根据权利要求1所述的一种自动化汽车部件螺母焊接设备，其特征在于，所述第一支架呈L型，其端部固定连接第四保护罩，所述第四保护罩内设有3D相机。

Images