CN117047247B - 一种汽车钣金自动化焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，公开了一种汽车钣金自动化焊接机器人，包括座体，座体上安装有机械臂，机械臂的输出端安装有电阻焊设备，电阻焊设备包括架体，架体上安装有大臂，大臂远离架体的端部安装有第一电极，架体上安装有第二电极，第一电极与第二电极同轴布置，且第二电极可沿第一电极的中轴线上下往复运动；本发明通过移动组件和清理组件在电极头复位的途中，快速在电极头上滑动擦过将电极头高温工作时粘覆形成的隔层清理干净，且不需要停机对电极头进行清理，既解决了电极头上粘覆的隔层影响焊接质量的问题，又不会影响焊接的正常进行。

Description

一种汽车钣金自动化焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接领域，更具体地说，它涉及一种汽车钣金自动化焊接机器人。

背景技术

我们日常生活中所见的汽车，大多数都是由一块块钢板制成的零部件拼装起来的，这个过程在生产制造中叫做焊装。其最主要的步骤就是使用电阻点焊，将一块块钢板拼接成牢固安全的白车身。

但汽车维修场景区别于上述汽车制造过程，往往会面临一些恶劣的焊接环境。汽车维修现场可能存在各种污染物，例如油渍、灰尘、腐蚀性液体等。而汽车的钣金件维修时，也常常会使用电阻点焊设备对汽车钣金件重新点焊固定，例如汽车的防撞梁、车门组件损坏后，都需要重新对钣金件祛除焊点后重新点焊固定。

在进行电阻点焊前，需要进行方案制定，确定焊点位置，但由于维修环境以及钣金件表面涂层的限制，点焊的过程中，钣金件表面的涂层或镀层以及维修环境中的油渍、灰尘在高温和高压的作用下熔化或变形，容易粘附在电极上，当电极与钣金件接触的端面都被涂层粘覆满后，电极与钣金件表面之间就产生了隔层，在电极与下一焊点位置接触时，隔层的存在会导致阻碍电流的流动，这将导致电阻焊接过程中产生的热量无法有效地传递到指定的焊接面处（隔层的产生，使两个电极的中心点位置偏移，应当熔融的中心点较隔层产生后向上或向下），焊接面通常为两个焊接的板件结合面，从而产生不规则的焊核，影响焊接的质量。

发明内容

本发明提供一种汽车钣金自动化焊接机器人，解决相关技术中电阻焊的电极在焊接过程中端部粘覆赃污后影响钣金件之间焊接质量的技术问题。

本发明提供了一种汽车钣金自动化焊接机器人，包括座体，座体上安装有机械臂，机械臂的输出端安装有电阻焊设备，电阻焊设备包括架体，架体上安装有大臂，大臂远离架体的端部安装有第一电极，架体上安装有第二电极，第一电极与第二电极同轴布置，且第二电极可沿第一电极的中轴线上下往复运动；

还包括清理单元，清理单元用于清理第一电极和第二电极与焊接件表面接触的端部，清理单元包括移动组件，移动组件的输出端连接有清理组件，移动组件用于驱动清理组件在三维空间中运动，使清理组件分别与第一电极和第二电极与焊接件表面接触的端部滑动接触。

在一个优选的实施方式中，清理组件为第一清理机构，第一清理机构包括可自转的盘体，盘体上开设有硬质区和软质区，硬质区上安装有砂纸，软质区上安装有毛刷。

在一个优选的实施方式中，第一清理机构还包括电机二，电机二的输出端与盘体固定连接，盘体上开设有缺口，缺口将硬质区与软质区隔开。

在一个优选的实施方式中，清理组件为第二清理机构，第二清理机构包括板体，板体上开设有直线槽，直线槽内设有粗糙区，直线槽与第一电极以及第二电极相适配。

在一个优选的实施方式中，直线槽的槽底面上转动安装有多个转盘，且多个转盘错位布置，转盘的顶面与第一电极和第二电极与焊接件表面接触的端部滑动接触。

在一个优选的实施方式中，移动组件为驱动机构，驱动机构包括固定架，固定架固定安装于大臂上，固定架上安装有连接杆，连接杆远离固定架的端部安装有气缸二，气缸二的输出端安装有气缸三。

在一个优选的实施方式中，固定架上固定安装有电机一，电机一的输出端连接有齿轮一，连接杆靠近固定架的端部转动安装于固定架上，连接杆靠近固定架的端部活动套装有转轴一，连接杆靠近固定架的端部上固定套装有齿轮二，齿轮二与齿轮一啮合连接。

在一个优选的实施方式中，连接杆远离固定架的端部内活动嵌装有转轴二，转轴二的一端与气缸二的固定端固定连接，转轴一与转轴二之间设有翻转机构，翻转机构包括摇杆一和摇杆二，摇杆一安装于转轴一远离固定架的端部，摇杆二安装于转轴二远离气缸二的端部，且摇杆一与摇杆二之间铰接有伸缩杆。

在一个优选的实施方式中，移动组件为六轴机械臂。

在一个优选的实施方式中，架体上安装有安装架、小臂一和小臂二，安装架远离架体的一端与机械臂的输出端连接，小臂一上安装有气缸一，气缸一的输出端连接有导杆，导杆的输出端与第二电极固定连接，且导杆活动设于小臂一与小臂二之间。

本发明的有益效果在于：本发明通过移动组件和清理组件在电极头复位的途中，快速在电极头上滑动擦过将电极头高温工作时粘覆形成的隔层清理干净，且不需要停机对电极头进行清理，既解决了电极头上粘覆的隔层影响焊接质量的问题，又不会影响焊接的正常进行。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的整体结构正视示意图。

图3是本发明的电阻焊设备结构示意图。

图4是本发明电阻焊设备与驱动机构配合的立体结构示意图。

图5是本发明电阻焊设备与驱动机构配合的侧视结构示意图。

图6是本发明驱动机构与第一清理机构配合的结构示意图。

图7是本发明驱动机构与第一清理机构配合的另一视角结构示意图。

图8是本发明的第一清理机构的结构示意图。

图9是本发明驱动机构与第二清理机构配合的俯视结构示意图。

图10是本发明第二清理机构的结构示意图。

图11是本发明第二清理机构的剖视示意图。

图中：1、座体；11、机械臂；2、电阻焊设备；21、架体；211、安装架；212、小臂一；213、小臂二；22、大臂；23、第一电极；24、第二电极；25、气缸一；26、导杆；3、驱动机构；31、固定架；311、电机一；312、齿轮一；32、连接杆；33、气缸二；331、气缸三；34、转轴一；341、齿轮二；35、翻转机构；351、摇杆一；352、伸缩杆；353、摇杆二；36、转轴二；4、第一清理机构；41、盘体；42、硬质区；43、软质区；44、缺口；45、电机二；5、第二清理机构；51、板体；52、直线槽；53、转盘。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

如图1-图11所示，一种汽车钣金自动化焊接机器人，包括座体1，座体1上安装有机械臂11，机械臂11的输出端安装有电阻焊设备2，电阻焊设备2包括架体21，架体21上安装有大臂22，大臂22远离架体21的端部安装有第一电极23，架体21上安装有第二电极24，第一电极23与第二电极24同轴布置，架体21上安装有安装架211、小臂一212和小臂二213，安装架211远离架体21的一端与机械臂11的输出端连接，小臂一212上安装有气缸一25，气缸一25的输出端连接有导杆26，导杆26的输出端与第二电极24固定连接，且导杆26活动设于小臂一212与小臂二213之间，气缸一25驱动第二电极24上下运动与第一电极23配合，架体21上还安装有用于提供焊接电流的供电单元，供电单元与外部电源连接；

还包括清理单元，清理单元用于清理第一电极23和第二电极24与焊接件表面接触的端部，清理单元包括移动组件，移动组件的输出端连接有清理组件，移动组件用于驱动清理组件在三维空间中运动，使清理组件分别与第一电极23和第二电极24与焊接件表面接触的端部滑动接触。

移动组件为六轴机械臂。

清理组件为第一清理机构4，第一清理机构4包括盘体41，盘体41上开设有硬质区42和软质区43，硬质区42上安装有砂纸，软质区43上安装有毛刷。

第一清理机构4还包括电机二45，电机二45的输出端与盘体41固定连接，电机二45驱动盘体41自转，盘体41上开设有缺口44，缺口44将硬质区42与软质区43隔开。

需要说明的是，硬质区42上安装有高粗糙度的结构，例如砂纸、砂轮以及各种金属锉面，便于盘体41自转时，将第一电极23和第二电极24端部上粘覆的污渍、涂层等形成的隔层清理干净；软质区43上安装有柔软的刷毛或清理海绵等柔性材质，便于将硬质区42与电极头摩擦后产生的碎屑给抹去清理干净。

需要进一步说明的是，清理方法包括以下步骤：制定方案，确定焊点位置和焊接机器人的运动轨迹；将两个（或多个）待焊接件通过固定夹具安装在工作台上；在电阻焊设备2每焊接一个焊点或几个焊点后（可通过预设时间或焊接次数进行设定），移动组件带动清理组件靠近第一电极23或第二电极24，通过移动组件的运动或清理组件自身的运动滑动摩擦第一电极23或第二电极24的端部，并预设清理组件滑动摩擦的工作面与第一电极23或第二电极24复位状态下的端部水平面平齐，以避免清理组件过多的摩擦电极头又能恰好地将电极头上粘覆的清理掉，又能减少电极头的损耗。

在本实施例中，实施场景具体为：确定好本发明焊接机器人的焊接轨迹后，机械臂11带动电阻焊设备2以预设路径运动，实现将汽车钣金件重新焊接固定修复好；

在电阻焊设备2的过程中，当第一电极23和第二电极24完成一个焊点后，第一电极23和第二电极24会复位到初始位置，在第一电极23和第二电极24复位的途中，移动组件带动第一清理机构4快速运动到相应位置，电机二45带动盘体41自转，使盘体41上的硬质区42和软质区43依次与第一电极23和第二电极24端部滑动接触，两者间歇与电极头滑动摩擦，将第一电极23和第二电极24上形成的隔层祛除，并且硬质区42和软质区43中间布置的缺口44，使摩擦清理过程中产生的碎屑从中掉落，避免碎屑堆积在盘体41上对电极头产生二次污染。

本发明通过移动组件和清理组件在电极头复位的途中，快速在电极头上滑动擦过将电极头高温工作时粘覆形成的隔层清理干净，且不需要停机对电极头进行清理，既解决了电极头上粘覆的隔层影响焊接质量的问题，又不会影响焊接的正常进行。

在本发明的一个实施例中，清理组件为第二清理机构5，第二清理机构5包括板体51，板体51上开设有直线槽52，直线槽52内设有粗糙区，直线槽52与第一电极23以及第二电极24相适配。

需要说明的是，与第一清理机构4相同，直线槽52内的粗糙区也为高粗糙度的结构，例如砂纸面、砂轮面以及各种金属锉面。

直线槽52的槽底面上转动安装有多个转盘53，且多个转盘53错位布置，转盘53的顶面与第一电极23和第二电极24与焊接件表面接触的端部滑动接触。

需要说明的是，多个转盘53的转轴均设于板体51内部，板体51内部设有安装槽，转盘53转动设于安装槽内，且安装槽与直线槽52连通，转盘53的顶面与直线槽52的槽底面平齐，与直线槽52偏心设置，并且相邻两个转盘53的表面依次为粗糙面、柔软面、粗糙面……，电极头与转盘53的表面接触，当移动组件带动直线槽52沿其长度方向往复运动时，多个转盘53与电极头依次滑动接触，当转盘53表面与电极头之间产生摩擦力，由于转盘53的转轴偏心布置，则会使转盘53以转轴为轴线转动，既能避免转盘53与电极头过度摩擦，又能使转盘53的表面与板体51内部的安装槽刮擦，将转盘53表面刮下的电极头上的隔层碎屑清除干净，避免对电极头产生二次污染。

需要进一步说明的是，气缸三331与板体51固定连接，气缸二33带动板体51往复直线运动。

移动组件为驱动机构3，驱动机构3包括固定架31，固定架31固定安装于大臂22上，固定架31上安装有连接杆32，连接杆32远离固定架31的端部安装有气缸二33，气缸二33的输出端安装有气缸三331。

需要说明的是，当清理组件为第一清理机构4时，气缸三331与电机二45固定连接，气缸三331只作为调节第一清理机构4位置的驱动源，使盘体41运动到相应位置，以便于盘体41自转时，能与电极头相配合；当清理组件为第二清理机构5时，气缸三331与板体51固定连接，气缸二33不仅作为调节第二清理机构5位置的驱动源，还要带动板体51往复直线运动，以实现直线槽52与电极头配合后往复运动，摩擦清理电极头端部粘覆形成的隔层。

需要进一步说明的是，气缸二33与气缸三331垂直布置，且气缸二33的输出端与气缸三331的固定端固定连接，气缸三331的输出与板体51或电机二45固定连接，气缸二33与气缸三331垂直布置，用于补偿在连接杆32转动90度后，使清理组件与第一电极23对应。

固定架31上固定安装有电机一311，电机一311的输出端连接有齿轮一312，连接杆32靠近固定架31的端部转动安装于固定架31上，连接杆32靠近固定架31的端部活动套装有转轴一34，连接杆32靠近固定架31的端部上固定套装有齿轮二341，齿轮二341与齿轮一312啮合连接。

需要说明的是，电机一311驱动齿轮一312自转，接着带动齿轮二341和连接杆32转动，从而实现驱动机构3的让位，避免与第一电极23的运动产生干涉。

连接杆32远离固定架31的端部内活动嵌装有转轴二36，转轴二36的一端与气缸二33的固定端固定连接，转轴一34与转轴二36之间设有翻转机构35，翻转机构35包括摇杆一351和摇杆二353，摇杆一351安装于转轴一34远离固定架31的端部，摇杆二353安装于转轴二36远离气缸二33的端部，且摇杆一351与摇杆二353之间铰接有伸缩杆352。

需要说明的是，当齿轮二341和连接杆32转动90度时，转轴二36在翻转机构35的作用下，恰好旋转180度，即实现清理组件完成180度翻转，与另一个电极头对应。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (7)

1.一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，包括座体（1），所述座体（1）上安装有机械臂（11），所述机械臂（11）的输出端安装有电阻焊设备（2），所述电阻焊设备（2）包括架体（21），所述架体（21）上安装有大臂（22），所述大臂（22）远离架体（21）的端部安装有第一电极（23），所述架体（21）上安装有第二电极（24），所述第一电极（23）与第二电极（24）同轴布置，且所述第二电极（24）可沿第一电极（23）的中轴线上下往复运动；

还包括清理单元，所述清理单元用于清理第一电极（23）和第二电极（24）与焊接件表面接触的端部，所述清理单元包括移动组件，所述移动组件的输出端连接有清理组件，所述移动组件用于驱动清理组件在三维空间中运动，使所述清理组件分别与第一电极（23）和第二电极（24）与焊接件表面接触的端部滑动接触；

所述移动组件为驱动机构（3），所述驱动机构（3）包括固定架（31），所述固定架（31）固定安装于大臂（22）上，所述固定架（31）上安装有连接杆（32），所述连接杆（32）远离固定架（31）的端部安装有气缸二（33），所述气缸二（33）的输出端安装有气缸三（331）；

所述固定架（31）上固定安装有电机一（311），所述电机一（311）的输出端连接有齿轮一（312），所述连接杆（32）靠近固定架（31）的端部转动安装于固定架（31）上，所述连接杆（32）靠近固定架（31）的端部活动套装有转轴一（34），所述连接杆（32）靠近固定架（31）的端部上固定套装有齿轮二（341），所述齿轮二（341）与齿轮一（312）啮合连接；

所述连接杆（32）远离固定架（31）的端部内活动嵌装有转轴二（36），所述转轴二（36）的一端与气缸二（33）的固定端固定连接，所述转轴一（34）与转轴二（36）之间设有翻转机构（35），所述翻转机构（35）包括摇杆一（351）和摇杆二（353），所述摇杆一（351）安装于转轴一（34）远离固定架（31）的端部，所述摇杆二（353）安装于转轴二（36）远离气缸二（33）的端部，且所述摇杆一（351）与摇杆二（353）之间铰接有伸缩杆（352）。

2.根据权利要求1所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述清理组件为第一清理机构（4），所述第一清理机构（4）包括可自转的盘体（41），所述盘体（41）上开设有硬质区（42）和软质区（43），所述硬质区（42）上安装有砂纸，所述软质区（43）上安装有毛刷。

3.根据权利要求2所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述第一清理机构（4）还包括电机二（45），所述电机二（45）的输出端与盘体（41）固定连接，所述盘体（41）上开设有缺口（44），所述缺口（44）将硬质区（42）与软质区（43）隔开。

4.根据权利要求1所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述清理组件为第二清理机构（5），所述第二清理机构（5）包括板体（51），所述板体（51）上开设有直线槽（52），所述直线槽（52）内设有粗糙区，所述直线槽（52）与第一电极（23）以及第二电极（24）相适配。

5.根据权利要求4所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述直线槽（52）的槽底面上转动安装有多个转盘（53），且多个转盘（53）错位布置，所述转盘（53）的顶面与第一电极（23）和第二电极（24）与焊接件表面接触的端部滑动接触。

6.根据权利要求1所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述移动组件为六轴机械臂。

7.根据权利要求1所述的一种汽车钣金自动化焊接机器人，其特征在于，所述架体（21）上安装有安装架（211）、小臂一（212）和小臂二（213），所述安装架（211）远离架体（21）的一端与机械臂（11）的输出端连接，所述小臂一（212）上安装有气缸一（25），所述气缸一（25）的输出端连接有导杆（26），所述导杆（26）的输出端与第二电极（24）固定连接，且所述导杆（26）活动设于小臂一（212）与小臂二（213）之间。