CN116117357A - 一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站，其特征在于，包括：顶盖运输机构、取件机器人、对中机构、顶盖取件工装、顶盖上件机构和焊接机器人；所述顶盖运输机构用于运输待焊接汽车顶盖；所述取件机器人通过所述顶盖取件工装从所述顶盖运输机构上取出待焊接汽车顶盖，并移至对中机构，所述对中机构对待焊接汽车顶盖进行对中；所述顶盖上件机构用于从对中机构上抓取已完成对中的待焊接汽车顶盖，并移至待焊接汽车车身顶部，完成待焊接汽车顶盖与汽车车身的装配；所述焊接机器人用于对汽车顶盖和汽车车身进行焊接。该激光焊工作站可以一次性完成顶盖工件搬运、顶盖工件预固定、顶盖工件激光焊，大大提高生产效率并降低故障率。

Description

一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站

技术领域

本发明涉及汽车生产线技术领域，特别是一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站。

背景技术

在汽车制造领域，顶盖和侧围连接方式多种多样，由于激光焊在汽车焊接领域的发展，焊接质量和生产效率、合格率一直无法同步得到提高，往往高投入得不到高回报，设备利用率和产出效率不高。

随着焊接工艺的改变，顶盖和侧围焊接方式也随着改变，焊接工艺人员采取各种搭接方法的尝试和测试，既要兼顾焊接质量，又要考虑生产效率和产量，随着生产效率要求不断提高，对各个工位设备布局、工装夹具的要求也越来越高。

传统顶盖与侧围连接方式主要有点焊、铆接、涂胶、螺柱焊等连接工艺，随着激光应用技术的逐渐成熟，传统连接工艺逐渐被激光焊取代。传统激光焊工艺从顶盖工件放置到料框，再搬运并固定到车体上，最终由激光焊接到车体上，需要多歩工艺流程，比如在第一个工作站先使用搬运机器人将顶盖从工件放置台搬运到车体上；第二个工作站再点焊机器人对顶盖工件进行点焊固定或者用铆接机器人铆接固定，即顶盖工件与车体预固定；第三个工作站用激光焊机器人对顶盖工件和车身搭接处进行激光焊接，完成顶盖和车体的连接工艺。这样需要占用大量的车间空间以及需要大量设备投入，故障率高，效率低下。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站，该激光焊工作站可以一次性完成顶盖工件搬运、顶盖工件预固定、顶盖工件激光焊，大大提高生产效率并降低故障率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站，其包括：顶盖运输机构、取件机器人、对中机构、顶盖取件工装、顶盖上件机构和焊接机器人；

所述顶盖运输机构用于运输待焊接汽车顶盖；

所述取件机器人通过所述顶盖取件工装从所述顶盖运输机构上取出待焊接汽车顶盖，并移至对中机构，所述对中机构对待焊接汽车顶盖进行对中；

所述顶盖上件机构用于从对中机构上抓取已完成对中的待焊接汽车顶盖，并移至待焊接汽车车身顶部，完成待焊接汽车顶盖与汽车车身的装配；

所述焊接机器人用于对汽车顶盖和汽车车身进行焊接。

使用本发明的有益效果是：

本发明的激光焊工作站结构设计合理、功能丰富、集成度高，可以一次性完成顶盖取件、顶盖上件、车身定位、点焊以及激光焊等多种步骤，大大提高生产效率并降低故障率。

附图说明

图1为本发明中用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站的俯视图。

图2为本发明中料库的结构图。

图3为本发明中X向定位机构的结构图。

图4为本发明中Y向定位滑轮、Z向定位滑轮的结构图。

图5为本发明中顶盖抓取工装的结构图。

图6是本发明中对中机构在一视角下的立体结构图；

图7是本发明中对中机构的主视图；

图8是本发明中对中机构的侧视图；

图9是本发明中对中机构在另一视角下的立体结构图。

图10为本发明中顶盖上件机构的结构图。

图11为本发明中琴键压块组件的结构图。

图12为本发明中定位销组件的结构图。

图13为本发明中伸缩吸盘组件的结构图。

图14为本发明中顶盖上件机构存放架的结构图。

图15为本发明中限位组件、到位检测传感器组件的结构图。

图16为本发明中支撑块组件的结构图。

图17为本发明中转动锁止组件的结构图。

图18为本发明中车身固定机构的结构图。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

实施例1：

本实施例提供了一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站，如图1所示，其包括：至少一个料库10、顶盖运输机构70、取件机器人20、对中机构30、顶盖取件工装60、顶盖上件机构40和至少2组焊接机器人50；

其中，料库10设置在取件机器人20的一侧，顶盖运输机构70用于运输待焊接汽车顶盖100，具体的，所述顶盖运输机构70用于放置待焊接汽车顶盖100，其可以进入所述料库10，使得待焊接汽车顶盖100等待被抓取，或从所述料库10中离开，待放置待焊接汽车顶盖100后再进入所述料库10；

对中机构30设置在取件机器人20的另一侧，取件机器人20连接所述顶盖取件工装60，并通过所述顶盖取件工装60从料库10中的顶盖运输机构70上取出待焊接汽车顶盖100，并移至对中机构30，所述对中机构30对待焊接汽车顶盖100进行对中；

顶盖上件机构40设置在焊接工位处，用于从对中机构30上抓取已完成对中的待焊接汽车顶盖100，并移至待焊接汽车车身顶部，完成待焊接汽车顶盖与汽车车身的装配；

2组焊接机器人50分别安装在焊接工位周围，其中一组焊接机器人50用于对汽车顶盖和汽车车身进行点焊固定，另一组焊接机器人50用于通过持续激光焊接的方式将汽车顶盖焊接在汽车车身顶部，以使汽车顶盖和汽车车身完成焊接连接。

本实施例中，料库10可以有多个，如三个，且三个料库10均靠近取件机器人20设置，顶盖运输机构70可以有多个，每一个顶盖运输机构70对应进入一个料库10，进一步的，取件机器人20底部具有滑轨机构201，使得取件机器人20可沿滑轨机构201滑动，从不同料库10中的顶盖运输机构70上取出待焊接汽车顶盖100。

此外，所述激光焊工作站还包括：设置在滑轨机构201末端的顶盖取件工装存放架80，其用于存放至少一种(优选多种)类型的顶盖取件工装60，所述取件机器人20通过不同的顶盖抓取工装60抓取不同车型的待焊接汽车顶盖，由此，取件机器人20可沿滑轨机构201滑动移动到顶盖工装存放架80处，从中取出并连接顶盖抓取工装60，或与已连接的顶盖抓取工装60分离，并将已分离的顶盖抓取工装放置在顶盖工装存放架80，以完成不同类型顶盖抓取工装60的切换。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，如图2-4所示，所述料库10包括：料库底座101、水平托架102、Z向定位机构、侧支撑架104、Y向定位机构和X向定位机构106；

其中，所述料库底座101有两组，且相对、平行设置，对应的，所述水平托架102也有两组，且相对、平行设置，且一组水平托架102对应连接一组料库底座101；

进一步的，每一组水平托架102上均连接有用于对顶盖运输机构70进行Z向定位的Z向定位机构；

每一组水平托架102的外侧均对应设置有一组连接对应料库底座101的侧支撑架104，两组侧支撑架104相对、平行设置，且每一组侧支撑架104上均连接有用于对顶盖运输机构70进行Y向定位的Y向定位机构；

所述X向定位机构106设置在两组料库底座101之间的区域，用于对顶盖运输机构70进行X向定位。

由此，可通过定位机构完成顶盖运输机构70进行XYZ向的精准定位，便于后续精准抓取汽车顶盖。

进一步的，所述Z向定位机构包括连接所述水平托架102、且沿水平托架102延伸方向均匀间隔设置的若干Z向定位滑轮103，且每一组水平托架120上均连接若干Z向定位滑轮103，每一组水平托架102上的所有Z向定位滑轮103的中心轴线均与水平面平行，所有Z向定位滑轮103的滚动支撑面均在同一水平面上；

所述Y向定位机构包括连接所述侧支撑架104、且沿侧支撑架104延伸方向均匀间隔设置的若干Y向定位滑轮105，且每一组侧支撑架104上均连接若干Y向定位滑轮105，每一组侧支撑架104上的所有Y向定位滑轮105的中心轴线均与水平面垂直，所有Y向定位滑轮105的滚动支撑面均在同一竖直平面上；

所述X向定位机构106可为气动夹紧机构，其设置在两组料库底座101之间的区域，例如，本实施例中，两组料库底座101之间设置有安装件107，所述X向定位机构106即安装在所述安装件107上。

所述顶盖运输机构70可通过人工手推或者AGV小车运输等方式，沿Y向从两组料库底座101之间的、远离所述X向定位机构106的一端进口进入到两组侧支撑架104之间的区域，顶盖运输机构70的底部被所述Z向定位滑轮103支撑、侧部被Y向定位滑轮105阻挡，以分别完成对顶盖运输机构70的YZ向定位，再通过Z向定位滑轮103、Y向定位滑轮105移动至预定位置，通过X向定位机构106对顶盖运输机构70进行X向定位定位。

需要说明的是，本实施例中，如图1所示，所述顶盖运输机构70进入到两组侧支撑架104之间的区域后，汽车顶盖100的宽度方向为X向、长度方向为Y向、高度方向为Z向。

进一步的，所述顶盖运输机构70包括：运输框架701、顶盖头部支撑柱702、顶盖头部支撑块703、顶盖尾部支撑柱704、顶盖尾部支撑块705以及滚轮706；

其中，所述运输框架701底部连接所述滚轮706，所述顶盖头部支撑柱702垂直连接所述运输框架701，且顶盖头部支撑柱702上连接有若干用于对汽车顶盖头部进行支撑的顶盖头部支撑块703，所述顶盖尾部支撑柱704垂直连接所述运输框架701，且顶盖尾部支撑柱704上连接有若干用于对汽车顶盖尾部进行支撑的顶盖尾部支撑块705。

顶盖头部支撑柱702、顶盖尾部支撑柱704均对应设置有若干组(如两组)。

所述顶盖运输机构70进入到两组侧支撑架104之间的区域后，运输框架701的底部被所述Z向定位滑轮103支撑、侧部被Y向定位滑轮105阻挡，再通过X向定位机构106对运输框架701的前端进行X向定位即可。

此外，为使得汽车顶盖可在顶盖运输机构70上稳固放置，所述顶盖运输机构70还包括：顶盖侧部支撑柱707以及顶盖侧部支撑块708；所述顶盖侧部支撑柱707垂直连接所述运输框架701，且位于顶盖头部支撑柱702、顶盖尾部支撑柱704之间，也可以有多组，同时，所述顶盖侧部支撑柱707上连接有若干用于对汽车顶盖侧部进行支撑的顶盖侧部支撑块708。

由此，可通过顶盖侧部支撑块708对汽车顶盖侧部进行加强支撑，使其稳固放置。

实施例3：

本实施例与实施例1或2的不同之处仅在于，如图5所示，所述顶盖抓取工装60包括：安装框架205、吸盘201、感应开关202以及顶盖抓取机构203；

其中，所述安装框架205为与待焊接汽车顶盖形状匹配的长方形框架式结构，安装框架205的长度方向的两端分别对应设有两个顶盖抓取机构203，以对应抓取待焊接汽车顶盖的头部和尾部；本实施例中，所述顶盖抓取机构203可以为由气缸等部件驱动的气动夹紧机构；

所述吸盘201安装在安装框架205上，用于吸附待焊接汽车顶盖，防止其掉落，本实施例中，所述吸盘201包括真空吸盘、磁力吸盘等；

进一步的，所述感应开关202有若干个，且均连接所述安装框架205，用于获取待焊接汽车顶盖的位置信息，以控制取件机器人20做出相应的执行动作。

取件机器人20连接顶盖抓取工装60后，且需要从料库10中的顶盖运输机构70上抓取待焊接汽车车身100时，由于料库10已经对顶盖运输机构70进行精定位，因此取件机器人20只需带动顶盖抓取工装60移动到相应的位置进行取件即可。

由于汽车顶盖工件板材厚度在0.5mm～0.9mm，放置在顶盖运输机构70上后会有形变下陷等现象，因此本实施例通过增加感应开关202获取待焊接汽车顶盖的位置信息，以精准抓取待焊接的汽车顶盖，所述感应开关202可以为光电开关、红外开关等，且可以在安装框架205的不同位置设置，以适应不同车型的汽车顶盖弧面形状；

进一步的，顶盖抓取工装60在下探取件过程中，取件机器人20根据感应开关202所获取的信号执行相应的动作，例如，当感应开关202检测到待焊接的汽车顶盖与顶盖抓取工装60的距离符合要求时立即停止下探等。

实施例4：

本实施例与实施例1-3任一项的不同之处仅在于，如图6-9所示，所述对中机构30包括：

底座1；

支撑柱2，其通过螺栓、定位销等连接所述底座1；

主骨架3，其连接所述支撑柱2，且所述主骨架3倾斜设置，具体的，所述主骨架3与水平面的夹角θ在10-80°之间，优选为30-60°，特别优选为45°；同时，需要说明的是，本实施例中，当汽车顶盖放置于对中机构30上时，汽车顶盖宽度方向为Y方向、长度方向为X方向、高度方向为Z方向；

头部支撑组件，其连接所述主骨架3，用于支撑汽车顶盖的头部；

中部支撑组件，其连接所述主骨架3，用于支撑汽车顶盖的中部；

尾部支撑组件，其连接所述主骨架3，用于支撑汽车顶盖的尾部。

需要说明的是，汽车顶盖放置在对中机构30时，最下方的部分为头部，最上方的部分为尾部，两者之间的部分为中部。

具体的，本实施例中，所述头部支撑组件包括：

第一安装座1011，其连接所述主骨架3，所述第一安装座1011可以有多个；

第一支撑杆1021，其被所述第一安装座1011固定，用于支撑汽车顶盖的头部，且第一支撑杆1021与主骨架3平行，本实施例中，所述头部支撑组件有2个，且两个第一支撑杆1021对称平行设置。

所述尾部支撑组件包括：

第二安装座2011，其连接所述主骨架3，所述第二安装座201可以有多个；

第二支撑杆2021，其被所述第二安装座2011固定，用于支撑汽车顶盖的尾部，且第二支撑杆2021与主骨架3平行，类似的，所述尾部支撑组件有2个，且两个第二支撑杆2021对称平行设置。

所述中部支撑组件设置于所述头部支撑组件、尾部支撑组件之间，具体的，所述中部支撑组件包括：

Z向传动组件3011(优选为导杆气缸组件)，其连接所述主骨架3；

第三安装座3021，其连接所述Z向传动组件301的活动端；

第三支撑杆3031，其被所述第三安装座3021固定；

所述Z向传动组件3011可通过活塞杆伸缩等方式带动所述第三安装座3021、第三支撑杆3031在Z方向上直线移动，由此当汽车顶盖的高度不同时，可调节第三支撑杆3031的高度，通过第三支撑杆3031对汽车顶盖的中部进行辅助支撑，以改善汽车顶盖中间受力情况。

由此，本实施例中的汽车顶盖对中机构结构设计简单、紧凑，其可通过头部支撑组件、中部支撑组件、尾部支撑组件对汽车顶盖的不同位置进行支撑，且可通过中部支撑组件对不同高度的汽车顶盖进行辅助支撑，以适应汽车顶盖的柔性化激光焊接生产需求。

实施例5：

本实施例与实施例4的不同之处仅在于，为适应不同长度汽车顶盖的定位需求，如图6-9所示，所述对中机构30还包括：

X向定位组件，其连接所述主骨架3，用于限定汽车顶盖在X方向的位置；

具体的，所述X向定位组件包括：

第一X向定位单元6011(可为杆状结构)，其连接所述主骨架3，且位于所述头部支撑单元的侧部；

和/或，第二X向定位单元，其通过在X方向的直线运动限定汽车顶盖头部在X向的位置；

和/或，第三X向定位单元，其通过在X方向的直线运动限定汽车顶盖尾部在X向的位置；

需要说明的是，上述第一X向定位单元、第二X向定位单元、第三X向定位单元中的“第一”、“第二”、“第三”并非对顺序进行限定，三者相互独立，例如，并非只有在包括第一X向定位单元的前提下才能包括第二X向定位单元、第三X向定位单元，上述X向定位组件可以包括第一X向定位单元、第二X向定位单元、第三X向定位单元中的任意一种或几种均可。

其中，所述第二X向定位单元靠近头部支撑单元设置，包括：

第一X向传动组件4011(可为导杆气缸组件)，其连接所述主骨架3；

第一X向定位块4021(可为杆状结构)，其连接所述第一X向传动组件401的活动端，并在所述第一X向传动组件4011的驱动下，在X方向上做直线运动；

所述第三X向定位单元靠近尾部支撑单元设置，包括：

第二X向传动组件4031(可为伺服滑台)，其连接所述主骨架3；

第二X向定位块4041，其连接所述第二X向传动组件4031，并在第二X向传动组件4031的驱动下，在X方向上做直线运动；本实施例中，第二X向定位块4041优选为滚轮结构，当汽车顶盖与第二X向定位块4041接触时，其可以产生一定的公差浮动，以避免汽车顶盖与第二X向定位块4041硬接触而造成凹陷等损伤，实现对汽车顶盖的软定位；

汽车顶盖整体位于第一X向定位块4021、第二X向定位块4041之间，此时汽车顶盖的头部、尾部分别与第一X向定位块4021、第二X向定位块4041抵接；

或，汽车顶盖整体位于第一X向定位单元6011、第二X向定位块4041之间，此时汽车顶盖的头部、尾部分别与第一X向定位单元6011、第二X向定位块4041抵接，以完成对汽车顶盖X方向的定位；

当汽车顶盖长度有变化时，第一X向传动组件4011带动第一X向定位块4021在X方向上运动，和/或，第二X向传动组件4031带动第二X向定位块4041在X方向上运动，以匹配不同长度汽车顶盖的定位需求。

实施例6：

本实施例与实施例4或5的不同之处仅在于，为适应不同宽度汽车顶盖的定位需求，如图6-9所示，所述对中机构30还包括：

Y向定位组件，其连接所述主骨架3，用于限定汽车顶盖在Y方向的位置；

具体的，所述Y向定位组件包括：

第一Y向定位单元5011(可为杆状结构)，其连接所述主骨架3，且位于所述头部支撑单元的侧部；

和/或，第二Y向定位单元5021，其通过在Y方向的直线运动限定汽车顶盖的一个侧部在Y向的位置；

和/或，第三Y向定位单元5031，其通过在Y方向的直线运动限定汽车顶盖的另一个侧部在Y向的位置；

上述第一Y向定位单元5011、第二Y向定位单元5021、第三Y向定位单元5031与上述第一X向定位单元、第二X向定位单元、第三X向定位单元中的“第一”、“第二”、“第三”含义相同，不再赘诉。

汽车顶盖的侧部是指汽车顶盖放置在汽车顶盖对中机构上时，其在Y方向上的两个侧部，且所述第二Y向定位单元5021、第三Y向定位单元5031在Y方向上相对设置。

具体的，如图9所示，所述第二Y向定位单元5021包括：

第一Y向传动组件50211(可为导杆气缸组件)，其连接所述主骨架3；

第一Y向定位块50221(可为杆状结构)，其连接所述第一Y向传动组件50211的活动端，并在第一Y向传动组件50211的驱动下，在Y方向上做直线运动；本实施例中，第一Y向定位块50221同样可以优选为滚轮结构，其作用与第二X向定位块4041为滚轮结构时相同，不再赘述；

所述第三Y向定位单元5031包括：

第二Y向传动组件50311(可为导杆气缸组件)，其连接所述主骨架3；

第二Y向定位块50321(可为杆状结构)，其连接所述第二Y向传动组件50311的活动端，并在第二Y向传动组件50311的驱动下，在Y方向上做直线运动；

第一Y向定位单元5011可以和所述第二Y向定位单元5021同侧设置，此时所述第三Y向定位单元5031位于两者对侧；

汽车顶盖整体位于第一Y向定位单元5011、第三Y向定位单元5031之间，且汽车顶盖的两个侧部分别与第一Y向定位单元5011、第二Y向定位块50321抵接，或，汽车顶盖整体位于第二Y向定位单元5021、第三Y向定位单元5031之间，且汽车顶盖的两个侧部分别与第一Y向定位块50221、第二Y向定位块50321抵接；

第一Y向定位单元5011也可以和所述第三Y向定位单元5031同侧设置，此时所述第二Y向定位单元5021位于两者对侧(即图6所示)；

汽车顶盖整体位于第一Y向定位单元5011、第二Y向定位单元5021之间，且汽车顶盖的两个侧部分别与第一Y向定位单元5011、第一Y向定位块50221抵接，或，汽车顶盖整体位于第二Y向定位单元5021、第三Y向定位单元5031之间，且汽车顶盖的两个侧部分别与第一Y向定位块50221、第二Y向定位块50321抵接；

以此完成对汽车顶盖Y向的定位。

当汽车顶盖长度有变化时，第一Y向传动组件50211带动第一Y向定位块50221在Y方向上运动，和/或，第二Y向传动组件50311带动第二Y向定位块50321在Y方向上运动，以匹配不同宽度汽车顶盖的定位需求。

以下列出通过本发明的汽车顶盖对中机构对A型、B型以及C型三种汽车顶盖进行对中定位的方案：

机器人取件抓手从料车平台上抓取A型/B型/C型的汽车顶盖，移动到预定位置后放件，汽车顶盖在重力作用下滑移到位，使得汽车顶盖头部、尾部分别被头部支撑组件的第一支撑杆1021、尾部支撑组件的第二支撑杆2021支撑，然后根据实际需求调节中部支撑组件的第三支撑杆3031的Z向高度，以对汽车顶盖的中部进行辅助支撑；

同时，汽车顶盖的头部被第一X向定位单元6011和/或第一X向定位块4021阻挡，以实现头部的定位；

接下来根据汽车顶盖的宽度、长度进行定位调节：

1、对于A型汽车顶盖，可通过第一X向传动组件4011带动第一X向定位块4021在X方向上运动，和/或，第二X向传动组件4031带动第二X向定位块4041在X方向上运动，直至第一X向定位块4021和/或第一X向定位单元6011与头部抵接，以及第二X向定位块4041与尾部抵接，实现A型汽车顶盖在X方向上的定位；

然后第一Y向传动组件50211带动第一Y向定位块50221在Y方向上运动，和/或，第二Y向传动组件50311带动第二Y向定位块50321在Y方向上运动，直至第一Y向定位块50221与一个侧部抵接，和/或，第二Y向定位块50321与另一个侧部抵接，实现A型汽车顶盖在Y方向上的定位(因A型汽车顶盖宽度较小，因此无需通过第一Y向定位单元5011定位)。

2、对于B型汽车顶盖，其在X方向上的定位方式与A型汽车顶盖相同，不再赘述；不同之处仅在于，可仅通过第一Y向定位块50221、第一Y向定位单元5011实现B型汽车顶盖在Y方向上的定位(因B型汽车顶盖宽度较大，因此无需通过第二Y向定位块50321定位)，当然通过第一Y向定位块50221、第一Y向定位单元5011实现Y方向定位后，第二Y向传动组件50311仍然可以带动第二Y向定位块50321在Y方向上运动，以与侧部抵接，作为辅助定位方式。

3、对于C型汽车顶盖，其在Y方向上的定位方式与A型/B型汽车顶盖相同，不再赘述；不同之处仅在于，由于C型汽车顶盖长度较长，因此，需第二X向传动组件4031带动第二X向定位块4041在X方向上远离第一X向定位单元6011运动，以适应C型汽车顶盖长度，直至第一X向定位块4021和/或第一X向定位单元6011与头部抵接，以及第二X向定位块4041与尾部抵接，实现A型汽车顶盖在X方向上的定位。

由此，本申请中的对中机构30结构设计简洁、紧凑、布局合理，相互之间互不干涉，可根据不同车型汽车顶盖对其进行X/Y/Z方向的快速定位，由此可以实现多车型汽车顶盖的精确定位，以满足柔性化生产需求，并且由此节约工位布局空间与设备成本，提高生产效率。

在其他实施例中，对中机构30还可以采用由本专利申请人申请的以往发明专利“一种多车型汽车顶盖柔性化对中台(申请公布号：CN110722313A)”公开的对中台进行对中。

实施例7：

本实施例与实施例1-6任一项的不同之处仅在于，如图10-图13所示，顶盖上件机构40为带琴键压块的顶盖上件工装，其连接搬运设备(如搬运机器人)，具体的，所述顶盖上件机构40包括：

横梁组件401、定位销组件402、吸盘组件、琴键压块组件、压力调节单元403和气动夹头装置407；

其中，所述横梁组件401作为顶盖上件机构40整体的结构基础，其与待焊接汽车顶盖的形状匹配；

进一步的，所述横梁组件401在长度方向上的一端设置至少一组(优选为若干组，如2组)定位销组件402，该定位销组件402用于对顶盖上件机构40整体进行定位，使得顶盖上件机构40抓取的汽车顶盖位置精度在预定范围内，使汽车顶盖可以精准的装配至汽车车身上；

同时，所述吸盘组件有若干个，均连接所述横梁组件401，用于吸附待焊接汽车顶盖，防止其掉落，本实施例中，所述吸盘组件包括真空吸盘、磁力吸盘等，进一步的，所述吸盘组件部分为固定吸盘组件405、部分为伸缩吸盘组件406，伸缩吸盘组件406可通过气缸等驱动机构朝向汽车顶盖运动，以准确吸附汽车顶盖；

所述琴键压块组件用于在Z向上压紧装配至汽车车身顶部的待焊接汽车顶盖，使两者的定位精度满足要求，进一步的，所述琴键压块组件有两组，且每一组琴键压块组件均包含若干个琴件压块404以及若干个压块驱动组件408(如气缸)，每一组琴键压块组件的若干个压块驱动组件408均连接横梁组件401，且在横梁组件401的长度方向上依次排列设置；每一压块驱动组件408均对应驱动一琴件压块404转动/直线运动，以接触并压紧待焊接汽车顶盖。

所述气动夹头装置407有两组，用于分别夹持待焊接汽车车盖的头部和尾部，其分别对应安装在横梁组件401在长度方向上的两端，每组中包含两个气动夹头装置407。

本实施例中，所述琴键压块组件、吸盘组件、气动夹头装置407均为气动结构，因此，所述压力调节单元403可设置多个，且分别对应连接琴键压块组件和/或吸盘组件和/或气动夹头装置407的供气管路上，用于调节供气压力，进一步调节琴件压块404的下压力度、吸盘组件的吸附力度以及气动夹头装置407的夹持力度。

工作时，吸盘组件从对中机构30上吸附已完成对中的待焊接汽车顶盖，然后气动夹头装置407夹紧待焊接汽车车盖的头部和尾部，防止汽车顶盖在搬运过程中左右晃动，避免出现与汽车车身对接不准的情况出现。

进一步的，在将待焊接汽车顶盖装配到汽车车身上(即放件过程)之前，可通过视觉识别设备(如相机等)获取汽车车身的图像，从根据图像获取当前汽车车身与标准汽车车身之间的位置差，并将此位置差反馈至搬运设备，搬运设备根据该位置差计算出待焊接汽车顶盖的放件位置，然后放置工件，进而完成放件作业，由此可保障汽车车身、汽车顶盖焊接处的焊接缝隙在0.3mm内，以更好的保证焊接质量及焊缝外观。

实施例8：

本实施例与实施例1-7任一项的不同之处仅在于，如图14-17所示，所述激光焊工作站还包括：顶盖上件机构存放架90，其用于存放顶盖上件机构40，具体的，所述顶盖上件机构存放架90包括：

存放架底座901、转动架体903、转动驱动组件902(包括电机)、存放位、防尘组件907以及转动锁止组件908；

其中，所述存放架底座901顶部安装转动驱动组件902，转动架体903连接所述转动驱动组件902的转动动力输出端，并在所述转动驱动组件902的驱动下水平转动；

所述转动架体903上沿周向连接有若干用于放置顶盖上件机构40的存放位，且至少一个存放位包括：

支撑块组件904，其连接所述转动架体903，用于支撑顶盖上件机构40的整体重量；

限位组件905(可包括定位销等)，其连接所述转动架体903，且位于所述支撑块组件904的上方，用于限定顶盖上件机构40的整体位置；

到位检测传感器组件906，其靠近所述支撑块组件904和/或限位组件905设置，用于检测顶盖上件机构40是否放置到位。

所述防尘组件907连接所述转动架体903和/或存放位，用于遮挡焊接过程中形成的焊渣和金属粉尘，以对顶盖上件机构40的电气接口进行保护。

当需要更换顶盖上件机构40时，搬运设备可将当前连接的顶盖上件机构40放置到空的存放架上，且使得顶盖上件机构40底部抵接支撑块组件904，上部通过限位组件905固定。中央控制器PLC控制转动驱动组件701驱动转动架体903、存放位同步转动至预定位置，搬运设备再从对应的存放位上取出对应的顶盖上件机构40，完成顶盖上件机构40切换工作。

进一步的，所述转动锁止组件908用于锁定转动架体903，防止其转动，或，解除所述转动架体903的转动锁定，具体的，所述转动锁止组件908包括：

销孔9081，其开设在所述转动架体903的底部；

销轴9082，其通过销轴安装座9085安装在存放架底座901上；

转动检测传感器9083，其用于检测转动架体903的转动角度；

销轴检测传感器9084，其靠近所述销轴9082设置，用于检测销轴9082位置；

以及控制器，其连接所述转动检测传感器9083、转动驱动组件902，其用于根据转动架体903的转动角度控制转动驱动组件902的转动动作，使得转动架体903转动至销孔9081、销轴9082对应的位置。

当需要进行检修工作或其他需要停止转动的工作时，控制器先根据转动架体903的转动角度控制转动驱动组件902转动预定角度动作，使得销孔9081、销轴9082位置对应，然后通过手动操作或电气控制使得销轴9082插入到销孔9081内，以完成对转动架体903的转动锁止，避免转动架体903意外转动造成事故，同时，销轴检测传感器9084用于检测检测销轴9082的位置并反馈，避免检测销轴9082失效。

实施例9：

本实施例与实施例1-8任一项的不同之处仅在于，如图18所示，所述激光焊工作站还包括：

两组车身固定机构200，其分别对应设置于汽车车身的两个侧部，用于固定汽车车身的位置，避免其晃动，以保证装配和焊接精度，具体的，所述车身固定机构200包括：支撑底座2001、连接架2006、直线运动组件以及车身夹持单元；

其中，所述支撑底座2001的顶部为水平结构，且所述直线运动组件安装在支撑底座2001的顶部；所述车身夹持单元与所述直线运动组件连接，且在所述直线运动组件的驱动下朝向汽车车身运动，且与汽车车身的预定部位(如车身B柱)接触，或，在所述直线运动组件的驱动下远离汽车车身。

具体的，所述直线运动组件包括：

驱动单元2004(包括气缸)，其连接所述支撑底座2001；

直线导轨2002，其安装在支撑底座2001的顶部；

滑块2003，其与所述直线导轨2002滑动配合，且连接所述驱动单元2004的伸缩端以及所述连接架2006。

所述车身夹持单元包括：

连接框体2005，其可拆卸的连接所述连接架2006；

车身侧围夹持组件2007(可以为包括气缸的气动夹持组件)，其安装在所述连接框体2005上，且车身侧围夹持组件2007的夹持部朝向汽车车身；

以及快换盘组件2008，其连接所述连接框体2005，且与运输设备(如搬运器机器人)可拆卸的连接。

驱动单元2004驱动滑块2003、车身夹持单元整体沿直线导轨2002朝向汽车车身侧围运动，达到预定位置后，车身侧围夹持组件2007的夹持部可在气缸等部件的驱动下先打开，再闭合，以接触并夹持汽车车身侧部的预定部位(如车身B柱)。

因此，本实施例可通过两组车身固定机构200对汽车车身的侧部进行夹持固定，使其在后续的焊接过程中保持位置稳定，保证焊接质量。

焊接完毕后，车身侧围夹持组件2007的夹持部可在气缸等部件的驱动下再次打开，释放汽车车身，然后驱动单元2004驱动滑块2003、车身夹持单元整体沿直线导轨2002远离汽车车身侧围运动。

当需要对另一车型车身进行夹持时，先将当前车身夹持单元的连接框体2005从连接架2006上拆下，然后运输设备连接与另一车型车身长度、宽度匹配的车身夹持单元的快换盘组件2008，即可将另一车身夹持单元运输至连接架2006处，再将其与连接架2006进行连接，同时连接完毕后，运输设备与快换盘组件2008脱离，即完成车身夹持单元的快速切换，由此节约大量不必要的空间和设备。

综上所述，本发明的激光焊工作站结构设计合理、功能丰富、集成度高，可以一次性完成顶盖取件、顶盖上件、车身定位、点焊以及激光焊等多种步骤，大大提高生产效率并降低故障率。

具体的，本发明首先可通过料库对顶盖运输机构进行准确定位，保证取件机器人准确抓取顶盖；

其次，对中机构结构设计简洁、紧凑、布局合理，相互之间互不干涉，可根据不同车型汽车顶盖对其进行X/Y/Z方向的快速定位，由此可以实现多车型汽车顶盖的精确定位，以满足柔性化生产需求；

再次，顶盖上件机构可抓取对中机构中以完成对中定位的汽车顶盖，并准确移动并压紧在汽车车身顶部，保证二者的定位精度；

最后焊接机器人进行准确的点焊固定以及激光焊连接，以使汽车顶盖和汽车车身完成焊接连接。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (21)

1.一种用于汽车顶盖定位焊接的激光焊工作站，其特征在于，包括：顶盖运输机构、取件机器人、对中机构、顶盖取件工装、顶盖上件机构和焊接机器人；

所述顶盖运输机构用于运输待焊接汽车顶盖；

所述取件机器人通过所述顶盖取件工装从所述顶盖运输机构上取出待焊接汽车顶盖，并移至对中机构，所述对中机构对待焊接汽车顶盖进行对中；

所述顶盖上件机构用于从对中机构上抓取已完成对中的待焊接汽车顶盖，并移至待焊接汽车车身顶部，完成待焊接汽车顶盖与汽车车身的装配；

所述焊接机器人用于对汽车顶盖和汽车车身进行焊接。

2.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述激光焊工作站还包括：顶盖取件工装存放架，其用于存放至少一种类型的顶盖取件工装，所述取件机器人通过不同的顶盖抓取工装抓取不同车型的待焊接汽车顶盖。

3.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述激光焊工作站还包括：料库，所述顶盖运输机构进入所述料库，使得待焊接汽车顶盖等待被抓取，或从所述料库中离开，待放置待焊接汽车顶盖后再进入所述料库。

4.如权利要求3所述的激光焊工作站，其特征在于，所述料库包括：料库底座、水平托架、Z向定位机构：

所述料库底座、水平托架均有两组，且一组水平托架对应连接一组料库底座；

每一组水平托架上均连接有用于对顶盖运输机构进行Z向定位的Z向定位机构。

5.如权利要求4所述的激光焊工作站，其特征在于，所述Z向定位机构包括连接所述水平托架、且沿水平托架延伸方向设置的若干Z向定位滑轮。

6.如权利要求3所述的激光焊工作站，其特征在于，所述料库还包括：侧支撑架、Y向定位机构；

每一组水平托架的外侧均对应设置有一组侧支撑架，且每一组侧支撑架上均连接有用于对顶盖运输机构进行Y向定位的Y向定位机构。

7.如权利要求3所述的激光焊工作站，其特征在于，所述料库还包括：X向定位机构，其设置在两组料库底座之间的区域，用于对顶盖运输机构进行X向定位。

8.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖运输机构包括：运输框架、顶盖头部支撑柱、顶盖头部支撑块、顶盖尾部支撑柱、顶盖尾部支撑块以及滚轮；

所述运输框架底部连接所述滚轮，所述顶盖头部支撑柱连接所述运输框架，且顶盖头部支撑柱上连接有用于对汽车顶盖头部进行支撑的顶盖头部支撑块，所述顶盖尾部支撑柱连接所述运输框架，且顶盖尾部支撑柱上连接有用于对汽车顶盖尾部进行支撑的顶盖尾部支撑块。

9.如权利要求8所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖运输机构还包括：顶盖侧部支撑柱以及顶盖侧部支撑块；

所述顶盖侧部支撑柱连接所述运输框架，且位于顶盖头部支撑柱、顶盖尾部支撑柱之间，所述顶盖侧部支撑柱上连接有用于对汽车顶盖侧部进行支撑的顶盖侧部支撑块。

10.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖抓取工装包括：安装框架、吸盘以及顶盖抓取机构；

所述安装框架的长度方向的两端分别对应设有顶盖抓取机构，以对应抓取待焊接汽车顶盖的头部和尾部；

所述吸盘安装在安装框架上，用于吸附待焊接汽车顶盖。

11.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述对中机构包括：

主骨架，其倾斜设置；

头部支撑组件，其连接所述主骨架，用于支撑汽车顶盖的头部；

尾部支撑组件，其连接所述主骨架，用于支撑汽车顶盖的尾部。

12.如权利要求11所述的激光焊工作站，其特征在于，所述对中机构还包括：中部支撑组件，其连接所述主骨架，用于支撑汽车顶盖的中部。

13.如权利要求11所述的激光焊工作站，其特征在于，所述对中机构还包括：X向定位组件，其连接所述主骨架，用于限定汽车顶盖在X方向的位置。

14.如权利要求11所述的激光焊工作站，其特征在于，所述对中机构还包括：Y向定位组件，其连接所述主骨架，用于限定汽车顶盖在Y方向的位置。

15.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述激光焊工作站还包括：顶盖上件机构存放架，其用于存放顶盖上件机构。

16.如权利要求15所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖上件机构存放架包括：存放架底座、转动架体、转动驱动组件、存放位；

所述存放架底座顶部安装转动驱动组件，转动架体连接所述转动驱动组件的转动动力输出端，并在所述转动驱动组件的驱动下水平转动；

所述转动架体上沿周向连接有用于放置顶盖上件机构的存放位。

17.如权利要求16所述的激光焊工作站，其特征在于，至少一个存放位包括：

支撑块组件，其连接所述转动架体，用于支撑顶盖上件机构的整体重量；

限位组件，其连接所述转动架体，且位于所述支撑块组件的上方，用于限定顶盖上件机构的整体位置。

18.如权利要求16所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖上件机构存放架还包括：

防尘组件，其连接所述转动架体和/或存放位，用于遮挡焊接过程中形成的焊渣和金属粉尘。

19.如权利要求16所述的激光焊工作站，其特征在于，所述顶盖上件机构存放架还包括：转动锁止组件，其用于锁定转动架体，防止其转动，或，解除所述转动架体的转动锁定。

20.如权利要求1所述的激光焊工作站，其特征在于，所述激光焊工作站还包括：两组车身固定机构，其分别对应设置于汽车车身的两个侧部，用于固定汽车车身的位置。

21.如权利要求20所述的激光焊工作站，其特征在于，所述车身固定机构包括：支撑底座、连接架、直线运动组件以及车身夹持单元；

所述直线运动组件安装在支撑底座的顶部；所述车身夹持单元与所述直线运动组件连接，且在所述直线运动组件的驱动下朝向汽车车身运动，且与汽车车身的预定部位接触，或，在所述直线运动组件的驱动下远离汽车车身。

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