CN115365632A - 一种自动焊接螺母的机器人岛结构及其焊接方法 - Google Patents

一种自动焊接螺母的机器人岛结构及其焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动焊接螺母的机器人岛结构，它包括用于放置白车身板件并识别其型号的零件放置工位、用于存放白车身板件抓手的抓手存放工位、用于根据白车身板件的型号从抓手存放工位中选取与当前白车身板件的型号对应的白车身板件抓手并通过白车身板件抓手抓取当前白车身板件的搬运机器人工位和用于对当前白车身板件进行螺母焊接的焊接工位。发明中机器人岛结构由零件放置工位、抓手存放工位、搬运机器人工位、焊接工位、视觉检测工位和下料工位构成。可完成对白车身板件型号的识别、机器人对于白车身板件抓手自动抓取和螺母自动焊机的功能。做到了对白车身板件的全自动化螺母焊接，并可以有效保证螺母焊接质量，减少了人工成本，提升了效率。

Description

一种自动焊接螺母的机器人岛结构及其焊接方法
技术领域
本发明涉及自动焊接技术领域，具体地指一种自动焊接螺母的机器人岛结构及其焊接方法。
背景技术
螺母焊接是汽车白车身板件焊接的重要部分，此前的螺母焊接采用大量人工焊接方式，其包括人工搬运、人工焊接和人工检测，一个焊接工位至少需要三个工人同时工作并且效率不高。人工作业的强度大，节拍慢，且成本高。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可实现汽车白车身板件的螺母自动焊接的机器人岛结构及其焊接方法。
为实现此目的，本发明所设计的自动焊接螺母的机器人岛结构，它包括用于放置白车身板件并识别其型号的零件放置工位、用于存放白车身板件抓手的抓手存放工位、用于根据所述白车身板件的型号从所述抓手存放工位中选取与当前白车身板件的型号对应的白车身板件抓手并通过所述白车身板件抓手抓取当前白车身板件的搬运机器人工位和用于对当前白车身板件进行螺母焊接的焊接工位。零件放置工位、抓手存放工位和搬运机器人工位组成机器人岛的基础工位，可对不同型号的白车身板件实现自动化的螺母焊接。
进一步的，自动焊接螺母的机器人岛结构还包括用于对焊接完成后的白车身板件进行焊接质量检测的视觉检测工位。视觉检测工位可对焊接螺母后的白车身板件进行检测，判断螺母焊接质量是否合格。
进一步的，自动焊接螺母的机器人岛结构还包括用于放置焊接完成后的白车身板件的下料工位。下料工位可存储多个焊接后的白车身板件，方便焊接螺母后的白车身板件的存放。
进一步的，所述零件放置工位包括用于放置白车身板件的零件放置台，所述零件放置台上设置有对所述白车身板件进行定位的预装夹具和用于检测所述白车身板件的型号的检测开关。由预装夹具对白车身板件进行初定位，然后通过监测开关对白车身板件的型号进行识别和确认，操作流程简洁，结构简单，成本低。
进一步的，所述抓手存放工位包括可存放多个所述白车身板件抓手的抓手存放支架。抓手存放工位一次性可以存放多个白车身板件抓手，方便搬运机器人进行抓取。
进一步的，所述搬运机器人工位包括搬运机器人，每个所述白车身板件抓手上均固定有一个可固定于所述搬运机器人上的快换接头。搬运机器人通过与快换接头的快速装配完成对白车身板件的选取和固定。此处的快换接头为市场上的成熟部件，此处不再赘述。
进一步的，所述焊接工位包括螺母输送机和位于所述螺母输送机的输送线末端的固定点焊机。通过螺母输送机将螺母输送至焊接点位置，再通过固定点焊机将螺母焊接在白车身板件上。
更进一步的，所述视觉检测工位包括至少两个并排布置、向下拍照的检测相机。至少两个检测相机对白车身板件进行拍照，由机器人移动白车身板件，经由检测相机对白车身板件的正反两面进行多次拍照，由控制器判断焊接质量的判断结果并将结果发送至搬运机器人。
基于上述所述自动焊接螺母的机器人岛结构的焊接方法：它包括以下步骤：
步骤一：将白车身板件放置于零件放置工位，识别当前白车身板件的型号；
步骤二：搬运机器人工位根据当前白车身板件的型号从抓手存放工位中选取与当前白车身板件的型号对应的白车身板件抓手并通过所述白车身板件抓手抓取当前白车身板件至焊接工位；
步骤三：焊接工位对当前白车身板件进行螺母焊接。
优选的，所述步骤二中所述搬运机器人工位根据当前白车身板件的型号从抓手存放工位中选取与当前白车身板件的型号对应的白车身板件抓手并通过所述白车身板件抓手抓取当前白车身板件至焊接工位的方法是：搬运机器人根据当前白车身板件的型号从抓手存放工位中选取与当前白车身板件的型号对应的白车身板件抓手，通过固定于所述白车身板件抓手上的快换接头将所述白车身板件抓手固定于搬运机器人上，所述搬运机器人将所述白车身板件抓手带至零件放置工位对当前白车身板件进行抓取并带至焊接工位。
本发明的有益效果是：本发明中机器人岛结构由零件放置工位、抓手存放工位、搬运机器人工位、焊接工位、视觉检测工位和下料工位构成。可完成对白车身板件型号的识别、机器人对于白车身板件抓手自动抓取和螺母自动焊机的功能。做到了对白车身板件的全自动化螺母焊接，并可以有效保证螺母焊接质量，减少了人工成本，提升了效率。
附图说明
图1为本发明中自动焊接螺母的机器人岛结构的俯视图；
图2为本发明中搬运机器人从抓手存放工位抓取白车身板件抓手的示意图；
图3为本发明中白车身板件抓手的主视图；
图4为本发明中白车身板件抓手的俯视图；
图5为本发明中螺母输送机与固定点焊机连接结构的立体图；
图6为本发明中视觉检测工位的检测状态立体图；
其中，1—零件放置工位(1.1—零件放置台)，2—抓手存放工位(2.1—抓手存放支架)，3—搬运机器人工位(3.1—搬运机器人)，4—焊接工位(4.1—螺母输送机，4.2—固定点焊机)，5—视觉检测工位(5.1—检测相机)，6—下料工位(6.1—料车)，7—白车身板件，8—白车身板件抓手，9—快换接头，10—围栏，11—安装支架，12—输送管，13—输送枪，14—螺母供给杆，15—电机定位销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的自动焊接螺母的机器人岛结构，包括用于放置白车身板件7并识别其型号的零件放置工位1、用于存放白车身板件抓手8的抓手存放工位2、用于根据白车身板件7的型号从抓手存放工位2中选取与当前白车身板件7的型号对应的白车身板件抓手8并通过白车身板件抓手8抓取当前白车身板件7的搬运机器人工位3、用于对当前白车身板件7进行螺母焊接的焊接工位4、用于对焊接完成后的白车身板件7进行焊接质量检测的视觉检测工位5和用于放置焊接完成后的白车身板件7的下料工位6。六个工位被围栏10围住形成独立的机器人岛，其中，抓手存放工位2和零件放置工位1位于同一侧，下料工位6、焊接工位4和视觉检测工位5位于同一侧，搬运机器人工位3位于零件放置工位1和抓手存放工位2之间。
如图1所示，零件放置工位1包括用于放置白车身板件7的零件放置台1.1，零件放置台1.1上设置有对白车身板件7进行定位的预装夹具和用于检测白车身板件的型号的检测开关(也可采用传感器或相机拍照识别等技术方案)。
如图2所示，抓手存放工位2包括可存放多个白车身板件抓手8的抓手存放支架2.1。白车身板件抓手8沿抓手存放支架2.1上下平行布置，方便搬运机器人工位3的取放的同时，不占用横向空间，且可以尽可能多的布置不同型号的白车身板件抓手8以满足不同型号、不同类型的白车身板件7的抓取要求。
如图1—4所示，搬运机器人工位3包括搬运机器人3.1，搬运机器人3.1包括固定端和活动端，其中，搬运机器人3.1的固定端位于零件放置工位1和抓手存放工位2之间，搬运机器人3的活动端可抓取白车身板件抓手8，由白车身板件抓手8将白车身板件7抓取至焊接工位4、视觉检测工位5和下料工位6。固定每个白车身板件抓手8上均固定有一个可固定于搬运机器人3.1上的快换接头9。快换接头9固定于白车身板件抓手8的中部，白车身板件抓手8上设置有多个夹紧气缸和夹具对白车身板件7进行夹紧，夹紧气缸和夹具分布于白车身板件抓手8的左右两侧和中部且对称布置，这样的结构可有效保证白车身板件抓手8对于白车身板件7的抓取受力合理，保障了白车身板件7在移动过程中的稳定。搬运机器人3.1的活动端可将白车身板件抓手8和白车身板件7抓取至焊接工位4，对白车身板件7进行螺母焊接。螺母焊接完成后，搬运机器人3.1的活动端可将白车身板件抓手8和白车身板件7抓取至视觉检测工位5，由视觉检测工位5对白车身板件7的螺母焊接质量进行检测，通过质量检测的白车身板件7由搬运机器人3.1通过白车身板件抓手8将白车身板件7抓取至下料工位6。
如图5所示，焊接工位4包括螺母输送机4.1和位于螺母输送机4.1的输送线末端的固定点焊机4.2。如图1所示，本发明的机器人岛内可以设置多个螺母输送机4.1输送不同型号的螺母至固定点焊机4.2的焊接位置，优选的，可将固定点焊机4.2布置于两个螺母输送机4.1之间，通过搬运机器人3.1移动白车身板件7，由不同的螺母输送机4.1将不同型号的螺母输送至焊接处，再通过固定点焊机4将螺母焊接在白车身板件7的不同焊接点上。固定点焊机4.2的侧面设置有安装支架11，螺母输送机4.1的输送枪13可以放置在安装支架11内，螺母通过输送管12向输送枪13送料，再通过螺母供给杆将螺母输送至电机定位销15(即焊接位置)位置，最后通过固定点焊机4.2对螺母进行焊接，使螺母焊接固定在白车身板件7上。
如图6所示，视觉检测工位5包括至少两个并排布置、向下(或向上)拍照的检测相机5.1。
基于上述机器人岛结构，以车身的前围挡板为例，对本发明的螺母自动焊接方法进行以下说明：
步骤一：人工将前围挡板装配至预装夹具上，检测开关检测前围挡板的车型品种；
步骤二：搬运机器人3.1收到的前围挡板型号，通过快换接头9自动切换白车身板件抓手8，搬运机器人3.1带白车身板件抓手8抓取前围挡板(白车身板件抓手8对前围挡板进行抓取时，预装夹具自动放开前围挡板)并抓举至固定点焊机4.2的焊接位置(即电机定位销15位置)；
步骤三：搬运机器人3.1根据编辑的程序及运动轨迹判断当前前围挡板所需的焊接螺母品种并发送对应信号至螺母输送机4.1，螺母输送机4.1通过输送管12、输送枪13和螺母供给杆14将焊接螺母输送至焊接位置，由固定点焊机4.2完成焊接；
步骤四：螺母焊接完成后，搬运机器人3.1通过白车身板件抓手8抓取前围挡板进行品种视觉检测，即运动至视觉检测工位5，由检测相机5.1对前围挡板的正反表面进行多次拍照，对前围挡板上的所有焊接螺母进行质量检测后自动下料至下料工位6的料车6.1上；
步骤五：搬运机器人3.1下料后回到等待位或切换白车身板件抓手8后回到等待位；
步骤六、重复以上步骤一至五，完成白车身板件7的螺母焊接生产循环。
上述方案中，由搬运机器人3.1驱动前围挡板移动，在前围挡板当前的螺母焊接完成后，由搬运机器人3.1驱动前围挡板，使前围挡板的下一个焊接点位于电机定位销15处，再通过固定点焊机4.2对该处的螺母进行焊接，待前围挡板的所有焊接点均完成螺母焊接操作后，最后由搬运机器人将前围挡板运送至视觉检测工位5，由检测相机5.1对前围挡板的正反面进行多次拍照，判断前围挡板的所有螺母焊接点是否全部完成螺母焊接且焊接合格。
本发明中人工只需投料和下料，减少了人工工作量，搬运机器人3.1工作效率高，节拍高，从长远的经济角度来看比人工焊接更具有经济型和高效性。机器人岛结构由零件放置工位1、抓手存放工位2、搬运机器人工位3、焊接工位4、视觉检测工位5和下料工位6构成。可完成对白车身板件7的型号识别、搬运机器人3.1对于白车身板件抓手8自动抓取和螺母自动焊机的功能，并能自动完成下料。做到了对白车身板件7的全自动化螺母焊接，并可以有效保证螺母焊接质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：它包括用于放置白车身板件(7)并识别其型号的零件放置工位(1)、用于存放白车身板件抓手(8)的抓手存放工位(2)、用于根据所述白车身板件(7)的型号从所述抓手存放工位(2)中选取与当前白车身板件(7)的型号对应的白车身板件抓手(8)并通过所述白车身板件抓手(8)抓取当前白车身板件(7)的搬运机器人工位(3)和用于对当前白车身板件(7)进行螺母焊接的焊接工位(4)。
2.如权利要求1所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：它还包括用于对焊接完成后的白车身板件(7)进行焊接质量检测的视觉检测工位(5)。
3.如权利要求1或2所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：它还包括用于放置焊接完成后的白车身板件(7)的下料工位(6)。
4.如权利要求1所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：所述零件放置工位(1)包括用于放置白车身板件(7)的零件放置台(1.1)，所述零件放置台(1.1)上设置有对所述白车身板件(7)进行定位的预装夹具和用于检测所述白车身板件的型号的检测开关。
5.如权利要求1所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：所述抓手存放工位(2)包括可存放多个所述白车身板件抓手(8)的抓手存放支架(2.1)。
6.如权利要求1所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：所述搬运机器人工位(3)包括搬运机器人(3.1)，每个所述白车身板件抓手(8)上均固定有一个可固定于所述搬运机器人(3.1)上的快换接头(9)。
7.如权利要求1所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：所述焊接工位(4)包括螺母输送机(4.1)和位于所述螺母输送机(4.1)的输送线末端的固定点焊机(4.2)。
8.如权利要求2所述的自动焊接螺母的机器人岛结构，其特征在于：所述视觉检测工位(5)包括至少两个并排布置、向下拍照的检测相机(5.1)。
9.一种基于上述权利要求1—8中任意一项所述自动焊接螺母的机器人岛结构的焊接方法：其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：将白车身板件(7)放置于零件放置工位(1)，识别当前白车身板件(7)的型号；
步骤二：搬运机器人工位(3)根据当前白车身板件(7)的型号从抓手存放工位(2)中选取与当前白车身板件(7)的型号对应的白车身板件抓手(8)并通过所述白车身板件抓手(8)抓取当前白车身板件(7)至焊接工位(4)；
步骤三：焊接工位(4)对当前白车身板件(7)进行螺母焊接。
10.如权利要求9所述自动焊接螺母的机器人岛结构的焊接方法：其特征在于：所述步骤二中所述搬运机器人工位(3)根据当前白车身板件(7)的型号从抓手存放工位(2)中选取与当前白车身板件(7)的型号对应的白车身板件抓手(8)并通过所述白车身板件抓手(8)抓取当前白车身板件(7)至焊接工位(4)的方法是：搬运机器人(3.1)根据当前白车身板件(7)的型号从抓手存放工位(2)中选取与当前白车身板件(7)的型号对应的白车身板件抓手(8)，通过固定于所述白车身板件抓手(8)上的快换接头(9)将所述白车身板件抓手(8)固定于搬运机器人(3.1)上，所述搬运机器人(3.1)将所述白车身板件抓手(8)带至零件放置工位(1)对当前白车身板件(7)进行抓取并带至焊接工位(4)。
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