CN116441694A - 一种自动螺柱凸焊装置及方法 - Google Patents

Abstract

自动螺柱凸焊装置及方法。本发明属于汽车焊装生产技术领域，具体涉及凸焊焊接领域。其解决了螺柱凸焊工艺中工件定位精度低及螺柱凸焊焊接过程中工件晃动的问题。所述装置包括地面支撑定位部件和抓具部件；所述地面支撑定位部件包括地面支撑地脚、四个支撑柱和若干个支撑块，所述抓具部件包括方钢管框架、四个定位部件和绝缘部件；抓具部件与被焊接件固定后，再与地面支撑定位部件固定，进行焊接，焊接结束后抓具部件带动被焊接件到下一个焊接位置。本发明所述装置以及方法可以应用在汽车焊装生产技术领域，汽车零部件加工技术领域以及螺柱凸焊焊接技术领域。

Description

一种自动螺柱凸焊装置及方法

技术领域

本发明属于汽车焊装生产技术领域，具体涉及凸焊焊接领域。

背景技术

凸焊是一种汽车车身制造中常用的焊接方法，它利用高压油磨打凸缘，在高温、高压下将两个金属板材连接在一起。凸焊工艺的优点是焊接强度高、外观美观、不需要较多的钢材、工作效率高等。螺柱凸焊用于实现螺柱的焊接，主要用于汽车、航空航天等行业。焊接时，需要精确地焊接螺柱和工件，首先需要用夹具夹紧工件，然后将螺柱放置在对应的位置上，并执行螺柱的焊接，包括点焊和逐个焊接。

在汽车焊装生产线中，螺柱凸焊工艺大多采用人工焊接的方式，随着线体的自动化程度越来越高，螺柱凸焊工艺也采用机器人抓取工件固定焊接的方式，但是用普通抓手进行固定焊接的定位精度不够精确，并且凸焊螺母工艺进行焊接时的力度比伺服焊钳焊接工件时的力度相对大一些，会导致机器人抓取的工件产生晃动，影响螺柱凸焊的焊接质量，这些都是螺柱凸焊工艺的难点。

针对螺柱凸焊中的工件定位问题以及工件晃动问题，现有技术中引入机器视觉技术和传感器监测，通过引入机器视觉技术和传感器监测，能够对焊接过程进行实时监测和反馈，从而及时调整焊接参数，减少误差。但此种方式并不是从源头出发减少误差，而是采用误差纠正的方式，对已经产生的误差进行弥补。

因此，目前需要一种可以提高螺柱凸焊工艺中工件定位精度及降低螺柱凸焊焊接过程中工件晃动的方法。

发明内容

本发明解决了螺柱凸焊工艺中工件定位精度低及螺柱凸焊焊接过程中工件晃动的问题，具体见下述方案：

方案一、一种自动螺柱凸焊装置，所述装置包括地面支撑定位部件和抓具部件；

所述地面支撑定位部件包括地面支撑地脚、四个支撑柱和若干个支撑块，所述支撑柱固定在所述地面支撑地角上，所述支撑块固定在所述地面支撑地脚上，四个支撑柱中，两个支撑柱为一组，分别组成第一支撑柱组合第二支撑柱组，第一支撑柱组设置在第二支撑柱组左侧；

所述抓具部件包括方钢管框架、四个定位部件和绝缘部件，所述定位部件固定在所述方钢管框架上，所述绝缘部件固定在所述方钢管框架上；四个定位部件中，两个定位部件为一组，分别组成第一定位部件组和第二定位部件组，第一定位部件组设置在第二定位部件组左侧；

所述地面支撑定位部件和抓具部件的连接方式为：每一次连接时，第一定位部件组中的一个定位部件与第一支撑柱组中的一个支撑柱连接，且第二定位部件组中的一个定位部件与第二支撑柱组中的一个支撑柱连接；不同的定位部件和不同的支撑柱连接，构成不同的焊接位置；

所述支撑柱包括支撑部件、夹具气缸和检测开关；所述支撑部件中央设置有圆形通孔，设置在支撑柱柱体上方；所述夹具气缸上设置有压头，所述夹具气缸带动所述压头上下移动，所述夹具气缸设置在支撑柱柱体侧面；所述检测开关连接在支撑部件顶角。

进一步，所述地面支撑定位部件和抓具部件连接时，所述支撑块支撑所述方钢管框架。

进一步，所述定位部件包括检测开关检测片、定位销、垫片和连接板；所述测开关检测片连接在定位部件顶角，所述垫片固定在所述连接板上，所述定位销可拆卸地与所述垫片连接。

进一步，在支撑柱与定位部件连接时，所述支撑部件与所述定位部件接合，所述定位销插入所述圆形通孔，所述压头将所述支撑部件与所述定位部件压合。

进一步，当所述定位销插入所述圆形通孔时，所述检测开关与所述检测开关检测片接触，此时检测开关发出到位信号，所述夹具气缸控制压头向下运动，使所述支撑部件与所述定位部件压合。

进一步，焊接时，机器人通过所述绝缘部件与所述抓具部件连接，并带动所述抓具部件运动，抓取被焊接件。

进一步，所述抓具部件还包括一个可伸缩定位销和若干个固定定位销，所述可伸缩定位销和若干个固定定位销全部安装在所述方钢管框架上，所述抓取被焊接件时，将固定定位销先插入被焊接件的孔隙中，固定完成后，可伸缩定位销伸出，插入被焊接件的定位孔。

进一步，所述抓具部件还包括若干个气缸夹紧部件，所述气缸夹紧部件安装在所述方钢管框架上，所述可伸缩定位销伸出，插入被焊接件的定位孔后，所述气缸夹紧部件将所述被焊接件与所述抓具部件紧固。

方案二、一种自动螺柱凸焊方法，所述方法使用如方案一所述的自动螺柱凸焊装置进行焊接，包括如下步骤：

步骤S1、机器人带动抓具部件抓取被焊接件；

步骤S2、机器人带动抓具部件落位到焊接位置，检测开关发出到位信号，支撑部件与定位部件压合，凸焊装置焊接；

步骤S3、焊接完成之后压头打开，机器人带动抓具部件移动到另一个焊接位置，检测开关发出到位信号，支撑部件与定位部件压合，凸焊装置焊接；

步骤S4、焊接完成之后，压头打开，机器人带动抓具部件离开。

本发明所述自动螺柱凸焊装置的有益效果为：

(1)在传统固定焊接系统的基础上，增加地面支撑定位部件，抓具部件抓取被焊接件后，再与地面支撑定位部件固定连接，地面支撑定位部件对抓具部件起到稳定的支撑作用，保证在焊接过程中抓具部件不会产生抖动或者晃动。

地面支撑定位部件与抓具部件的连接通过支撑柱和定位部件之间的连接实现，不同的支撑柱可以与不同的定位部件相连接，从而保证将被焊接件钉固定在不同的焊接位置，可以提高螺柱凸焊工艺中工件定位精度。

(2)为进一步提高对抓具部件的支撑力，保证抓具部件不发生抖动，增加了支撑块，且支撑块的设置灵活，可以根据具体需要进行调整。

(3)对支撑柱和定位部件之间的连接方式进行了精细化和自动化的设计；首先，支撑柱中支撑部件中央设置有圆形通孔，定位部件中设置有定位销，定位销与圆形通孔相接合，使连接更加稳固；其次，支撑柱中设置有检测开关，定位部件中设置有开关检测片，检测开关与开关检测片接触后，发出信号使支撑柱中设置的压头向下运动，使所述支撑部件与所述定位部件压合，如上所述的自动压紧方式不仅进一步保证了对定位部件的固定，又是一个自动化进行的过程，使操作过程更加简便。

(4)为了保证螺柱凸焊焊接过程中，被焊接件固定的牢固性，设计了定位部件与被焊接件的连接方式，改变了原有的定位部件抓取被焊接件进行焊接的方式，将定位部件与被焊接件可拆卸的连接，具体为，首先在定位部件设置定位销，将被焊接件的位置初步固定后，再利用定位部件中的气缸夹紧部件，进行固定，使被焊接件与定位部件牢固连接，当被焊接件需要移动位置时，定位部件带动被焊接件进行运动，移动到不同的支撑柱上，实现了被焊接件快速的定位及移动，和被焊接件牢固的连接。

本发明所述装置以及方法可以应用在汽车焊装生产技术领域，汽车零部件加工技术领域以及螺柱凸焊焊接技术领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的地面支撑定位部件结构图；

图2为本发明实施例提供的抓具部件结构图；

图3本发明实施例提供的定位部件结构图；

图4本发明实施例提供的第一种焊接位置示意图；

图5本发明实施例提供的第二种焊接位置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

实施例1.

本实施例提供一种自动螺柱凸焊装置，所述装置包括地面支撑定位部件1和抓具部件2；

如图1所示，为地面支撑定位部件1结构图，所述地面支撑定位部件1包括地面支撑地脚11、四个支撑柱12和若干个支撑块13，所述支撑柱12固定在所述地面支撑地角11上，所述支撑块13固定在所述地面支撑地脚11上，四个支撑柱12中，两个支撑柱12为一组，分别组成第一支撑柱12组合第二支撑柱12组，第一支撑柱12组设置在第二支撑柱12组左侧；

如图2所示，为抓具部件2结构图，所述抓具部件2包括方钢管框架21、四个定位部件22和绝缘部件23，所述定位部件22固定在所述方钢管框架21上，所述绝缘部件23固定在所述方钢管框架21上；四个定位部件22中，两个定位部件22为一组，分别组成第一定位部件22组和第二定位部件22组，第一定位部件22组设置在第二定位部件22组左侧；

所述地面支撑定位部件1和抓具部件2的连接方式为：每一次连接时，第一定位部件22组中的一个定位部件22与第一支撑柱12组中的一个支撑柱12连接，且第二定位部件22组中的一个定位部件22与第二支撑柱12组中的一个支撑柱12连接；不同的定位部件22和不同的支撑柱12连接，构成不同的焊接位置，本实施例提供了两种可以选择的焊接位置，如图4中所示为第一种焊接位置，如图5所示为第二种焊接位置，在实际应用中，还可以根据实际需要，组合其它的焊接位置。

实施例2.

本实施例是对实施例1的进一步限定，具体介绍所述支撑块13的作用，地面支撑定位部件1和抓具部件2连接时，所述支撑块13支撑所述方钢管框架21，进一步提高对抓具部件2的支撑力，保证抓具部件不发生抖动，增加了支撑块，且支撑块的设置灵活，可以根据具体需要进行调整。

实施例3.

本实施例是对实施例1的进一步限定，如图1所示，所述支撑柱12包括支撑部件121、夹具气缸122和检测开关123；所述支撑部件121中央设置有圆形通孔1211，设置在支撑柱12柱体上方；所述夹具气缸122上设置有压头1221，所述夹具气缸122带动所述压头1221上下移动，所述夹具气缸122设置在支撑柱12柱体侧面；所述检测开关123连接在支撑部件121顶角。

如图3所示为定位部件22结构图，所述定位部件22包括检测开关检测片221、定位销222、垫片223和连接板224；所述测开关检测片221连接在定位部件22顶角，所述垫片223固定在所述连接板224上，且所述垫片223设置为3组，可在X、Y、Z三个方向上调整，保证定位精度，所述定位销222可拆卸地与所述垫片223连接，在支撑柱12与定位部件22连接时，所述支撑部件121与所述定位部件22接合，所述定位销222插入所述圆形通孔1211，所述压头1221将所述支撑部件121与所述定位部件22压合。

当所述定位销222插入所述圆形通孔1211时，所述检测开关123与所述检测开关检测片221接触，此时检测开关123发出到位信号，所述夹具气缸122控制压头1221向下运动，使所述支撑部件121与所述定位部件22压合。

如上所述的自动压紧方式不仅进一步保证了对定位部件22的固定，又是一个自动化进行的过程，使操作过程更加简便。

实施例4.

本实施例是对实施例1的进一步限定，凸焊焊接时还需要保证电流在工件与凸焊机中形成焊接回路，不影响其他设备，所以本装置设置了述绝缘部件23，焊接时，机器人通过所述绝缘部件23与所述抓具部件2连接，使得工件和凸焊机形成闭环回路，并带动所述抓具部件2运动，抓取被焊接件。

实施例5.

本实施例是对实施例1的进一步限定，为了保证螺柱凸焊焊接过程中，被焊接件固定的牢固性，设计了定位部件22与被焊接件的连接方式，改变了原有的定位部件抓取被焊接件进行焊接的方式，将定位部件22与被焊接件可拆卸的连接。

如图2所示，所述抓具部件2还包括一个可伸缩定位销24和若干个固定定位销25，所述可伸缩定位销24和若干个固定定位销25全部安装在所述方钢管框架21上，所述抓取被焊接件时，将固定定位销先插入被焊接件的孔隙中，固定完成后，可伸缩定位销24伸出，插入被焊接件的定位孔，所述抓具部件2还包括若干个气缸夹紧部件26，所述气缸夹紧部件26安装在所述方钢管框架21上，所述可伸缩定位销24伸出，插入被焊接件的定位孔后，所述气缸夹紧部件26将所述被焊接件与所述抓具部件2紧固。

本实施例还在抓具部件2中的方钢管框架21上安装了阀岛部件27，用于对气缸夹紧部件26进行控制。

实施例6.

本实施例一种自动螺柱凸焊方法，所述方法使用如实施例1-5中任一项所述的自动螺柱凸焊装置进行焊接，包括如下步骤：

步骤S1、机器人带动抓具部件2抓取被焊接件；

步骤S2、机器人带动抓具部件2落位到焊接位置，检测开关123发出到位信号，支撑部件121与定位部件22压合，凸焊装置焊接；

步骤S3、焊接完成之后压头1221打开，机器人带动抓具部件2移动到另一个焊接位置，检测开关发出到位信号，支撑部件121与定位部件22压合，凸焊装置焊接；

步骤S4、焊接完成之后，压头1221打开，机器人带动抓具部件2离开。

本发明提供的自动螺柱凸焊方法，保证了凸焊点的精度要求，同时避免了工件在焊接过程中可能的晃动，同时能够兼容多个焊接位置，大幅度提高凸焊质量与效率。

Claims (9)

1.一种自动螺柱凸焊装置，其特征在于，所述装置包括地面支撑定位部件(1)和抓具部件(2)；

所述地面支撑定位部件(1)包括地面支撑地脚(11)、四个支撑柱(12)和若干个支撑块(13)，所述支撑柱(12)固定在所述地面支撑地角(11)上，所述支撑块(13)固定在所述地面支撑地脚(11)上，四个支撑柱(12)中，两个支撑柱(12)为一组，分别组成第一支撑柱(12)组合第二支撑柱(12)组，第一支撑柱(12)组设置在第二支撑柱(12)组左侧；

所述抓具部件(2)包括方钢管框架(21)、四个定位部件(22)和绝缘部件(23)，所述定位部件(22)固定在所述方钢管框架(21)上，所述绝缘部件(23)固定在所述方钢管框架(21)上；四个定位部件(22)中，两个定位部件(22)为一组，分别组成第一定位部件(22)组和第二定位部件(22)组，第一定位部件(22)组设置在第二定位部件(22)组左侧；

所述地面支撑定位部件(1)和抓具部件(2)的连接方式为：每一次连接时，第一定位部件(22)组中的一个定位部件(22)与第一支撑柱(12)组中的一个支撑柱(12)连接，且第二定位部件(22)组中的一个定位部件(22)与第二支撑柱(12)组中的一个支撑柱(12)连接；不同的定位部件(22)和不同的支撑柱(12)连接，构成不同的焊接位置；

所述支撑柱(12)包括支撑部件(121)、夹具气缸(122)和检测开关(123)；所述支撑部件(121)中央设置有圆形通孔(1211)，设置在支撑柱(12)柱体上方；所述夹具气缸(122)上设置有压头(1221)，所述夹具气缸(122)带动所述压头(1221)上下移动，所述夹具气缸(122)设置在支撑柱(12)柱体侧面；所述检测开关(123)连接在支撑部件(121)顶角。

2.根据权利要求1所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，所述地面支撑定位部件(1)和抓具部件(2)连接时，所述支撑块(13)支撑所述方钢管框架(21)。

3.根据权利要2所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，所述定位部件(22)包括检测开关检测片(221)、定位销(222)、垫片(223)和连接板(224)；所述测开关检测片(221)连接在定位部件(22)顶角，所述垫片(223)固定在所述连接板(224)上，所述定位销(222)可拆卸地与所述垫片(223)连接。

4.根据权利要求3所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，在支撑柱(12)与定位部件(22)连接时，所述支撑部件(121)与所述定位部件(22)接合，所述定位销(222)插入所述圆形通孔(1211)，所述压头(1221)将所述支撑部件(121)与所述定位部件(22)压合。

5.根据权利要求4所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，当所述定位销(222)插入所述圆形通孔(1211)时，所述检测开关(123)与所述检测开关检测片(221)接触，此时检测开关(123)发出到位信号，所述夹具气缸(122)控制压头(1221)向下运动，使所述支撑部件(121)与所述定位部件(22)压合。

6.根据权利要求1所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，焊接时，机器人通过所述绝缘部件(23)与所述抓具部件(2)连接，并带动所述抓具部件(2)运动，抓取被焊接件。

7.根据权利要求5所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，所述抓具部件(2)还包括一个可伸缩定位销(24)和若干个固定定位销(25)，所述可伸缩定位销(24)和若干个固定定位销(25)全部安装在所述方钢管框架(21)上，所述抓取被焊接件时，将固定定位销先插入被焊接件的孔隙中，固定完成后，可伸缩定位销(24)伸出，插入被焊接件的定位孔。

8.根据权利要求7所述的自动螺柱凸焊装置，其特征在于，所述抓具部件(2)还包括若干个气缸夹紧部件(26)，所述气缸夹紧部件(26)安装在所述方钢管框架(21)上，所述可伸缩定位销(24)伸出，插入被焊接件的定位孔后，所述气缸夹紧部件(26)将所述被焊接件与所述抓具部件(2)紧固。

9.一种自动螺柱凸焊方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-8中任一项所述的自动螺柱凸焊装置进行焊接，包括如下步骤：

步骤S1、机器人带动抓具部件(2)抓取被焊接件；

步骤S2、机器人带动抓具部件(2)落位到焊接位置，检测开关(123)发出到位信号，支撑部件(121)与定位部件(22)压合，凸焊装置焊接；

步骤S3、焊接完成之后压头(1221)打开，机器人带动抓具部件(2)移动到另一个焊接位置，检测开关发出到位信号，支撑部件(121)与定位部件(22)压合，凸焊装置焊接；

步骤S4、焊接完成之后，压头(1221)打开，机器人带动抓具部件(2)离开。