CN117206677A - 一种汽车门环的多工位焊接设备及汽车门环制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车门环的多工位焊接设备及汽车门环制造方法，其包括：安装架；导轨单元，其两端均位于所述安装架外部；移动梁，其滑动连接所述安装架，且可沿导轨单元的延伸方向直线移动；激光焊接单元，其连接所述移动梁；若干个夹具单元，其均滑动连接所述导轨单元，且均可沿导轨单元的延伸方向直线移动。本发明可实现汽车门环的多料片整体焊接，极大减少模具使用的种类和数量，大幅降低制造成本，同时大幅度提高汽车门环的焊接效率。

Description

一种汽车门环的多工位焊接设备及汽车门环制造方法

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，特别涉及一种汽车门环的多工位焊接设备及汽车门环制造方法。

背景技术

目前，汽车门环现有的生产工艺为单片板材下料-冲压成型-组装焊接，上述工艺中需使用大量不同的成型模具，同时单片板材下料的材料利用率仅为60％左右，造成较大浪费。

同时，如申请号202310724516.X、专利名称“一种门环线焊接机器人及机械手”的现有技术中，其只有1个焊接工位，导致汽车门环的整体生产效率过低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车门环的多工位焊接设备及汽车门环制造方法，其可实现汽车门环的多料片整体焊接，极大减少模具使用的种类和数量，大幅降低制造成本，同时大幅度提高汽车门环的焊接效率。

本发明提供一种汽车门环的多工位焊接设备，其包括：

安装架；

导轨单元，其两端均位于所述安装架外部；

移动梁，其滑动连接所述安装架，且可沿导轨单元的延伸方向直线移动；

激光焊接单元，其连接所述移动梁；

若干个夹具单元，其均滑动连接所述导轨单元，且均可沿导轨单元的延伸方向直线移动；

所述夹具单元用于对汽车门环的板件进行固定，且若干夹具单元按照预定顺序依次移动至焊接工位，当某一夹具单元移动至焊接工位时，所述激光焊接单元输出激光，并作用于汽车门环的板件，以完成汽车门环的板件焊接。

另一方面，还提供一种汽车门环制造方法，其包括如下步骤：

在一夹具单元上完成一个汽车门环的构成板件的拼装；

完成板件拼装的夹具单元沿直线导轨移动至焊接工位；

移动梁带动激光焊接单元移动至预定位置，且驱动激光焊接头运动，以调节激光焊接头的位置；

激光焊接头输出激光光束，并作用至板件的拼缝处，以通过激光光束完成汽车门环的板件焊接；且焊接的同时，在另一个夹具单元上完成板件拼装；

完成板件焊接的夹具单元沿直线导轨移动，以离开焊接工位；

已完成板件拼装的另一个夹具单元沿直线导轨移动至焊接工位，重复焊接步骤，以完成该夹具单元上汽车门环的构成板件的激光焊接。

本发明的技术效果：

本发明可实现汽车门环的多料片整体焊接，在拼焊完成后，可一体化冲压成型，其在结构上采用了轻量化设计，可极大减少模具使用的种类和数量，大幅降低制造成本，同时大幅度提高汽车门环的焊接效率。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

附图说明

图1是本发明中汽车门环的多工位焊接设备的整体结构图；

图2是本发明中安装架的整体结构图；

图3是本发明中移动梁的整体结构图；

图4是本发明中激光焊接单元一部分结构的整体结构图；

图5是本发明中激光焊接单元另一部分结构的整体结构图；

图6是本发明中导轨单元的整体结构图；

图7是本发明中夹具单元一部分结构的整体结构图；

图8是本发明中夹具单元另一部分结构在第一视角下的整体结构图；

图9是本发明中夹具单元另一部分结构在第二视角下的整体结构图；

图10是本发明中汽车门环的构成板件的整体结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种汽车门环的多工位焊接设备，其包括：

安装架100，本实施例中，所述安装架100整体为龙门式结构；

导轨单元200，其穿过所述安装架100设置，其两端均位于所述安装架100外部；

移动梁300，其滑动连接所述安装架100，且可沿导轨单元200的延伸方向直线移动；

激光焊接单元400，其连接所述移动梁300；

若干个夹具单元500，其均滑动连接所述导轨单元200，且均可沿导轨单元200的延伸方向直线移动；

所述夹具单元500用于对汽车门环的板件进行固定，且若干夹具单元500按照预定顺序依次移动至焊接工位，当某一夹具单元500移动至焊接工位时，所述激光焊接单元400输出激光，并作用于汽车门环的板件，以完成汽车门环的板件焊接。

进一步的，如图2所示，所述安装架100包括：

第一纵梁101、第二纵梁102，其分别对应设置于所述导轨单元200的两侧，且与导轨单元200平行；

安装架导轨103，其安装在所述第一纵梁101的上端面，和/或安装在所述第二纵梁102的上端面，且其延伸方向与所述导轨单元200的延伸方向相同；例如本实施例中，所述安装架导轨103有两组，其分别对应安装在第一纵梁101、第二纵梁102的上端面；

第一传动单元104，其安装在所述第一纵梁101上，和/或安装在所述第二纵梁102上，且其延伸方向与所述导轨单元200的延伸方向相同；例如本实施例中，所述第一驱动单元104可以为齿条，且有两组，其分别对应安装在第一纵梁101、第二纵梁102上。

如图1，3所示，所述移动梁300包括第一移动梁301以及第二移动梁302，二者均滑动连接所述安装架100，且均可沿导轨单元200的延伸方向直线移动，且所述第一移动梁301以及第二移动梁302的移动方向相同/相反：

具体的，所述第一移动梁301、第二移动梁302结构相同，且第一移动梁301/第二移动梁302包括：

移动梁主体3011，其具有第一端部30111以及第二端部30112；

移动梁滑块3012，其安装在所述第一端部30111的底部，和/或安装在所述第二端部30112的底部，且同时与所述安装架导轨103滑动配合；

第二传动单元3013，其安装在所述第一端部30111，和/或安装在所述第二端部30112，且同时与所述第一传动单元104配合，且通过二者的配合实现传动，以驱动第一移动梁301/第二移动梁302直线移动；

第三传动单元3014，其安装在所述移动梁主体3011上，且延伸方向与导轨单元200的延伸方向垂直；

移动梁导轨3015，其安装于移动梁主体3011的上端面，和/或移动梁主体3011的侧面，且延伸方向与导轨单元200的延伸方向垂直。

其中，所述移动梁滑块3012可以有两组，其分别对应与第一纵梁101上端面的直线导轨103以及所述第二纵梁102上端面的直线导轨103滑动配合，使得第一移动梁301/第二移动梁302横跨在导轨单元200上方；同时，所述第二传动单元3013包括电机，其动力输出端具有与第一驱动单元104啮合的齿轮，电机转动时，可通过齿轮、齿条的啮合传动实现传动；所述第三传动单元3014包括齿条；所述移动梁导轨3015可以有两组，其分别安装于移动梁主体3011的上端面以及侧面。

如图1，4-5所示，所述激光焊接单元400包括：

安装座401，其整体为L型结构，包括横向部4011以及与所述横向部4011垂直连接的纵向部4012，二者可一体成型；

焊接单元滑块402，其连接所述横向部4011，和/或连接所述纵向部4012，且与所述移动梁导轨3015滑动配合；

第四传动单元403，其安装在所述横向部4011上，且同时与所述第三传动单元3014配合；

纵向导轨404，其连接所述纵向部4012，且沿垂直于导轨单元200所在平面的方向延伸；

纵向滑动座405，其与所述纵向导轨404滑动配合；

纵向滑动驱动单元406，其连接所述纵向滑动座405，用于驱动纵向滑动座405沿纵向导轨404直线移动，以朝向/远离导轨单元200运动；

齿圈407，其可转动的连接所述纵向滑动座405，且其转动平面与纵向滑动座405的移动方向垂直；

转动驱动单元408，其连接所述纵向滑动座405，用于驱动齿圈407转动，以完成回转动作；

安装板409，其连接所述齿圈407；

激光焊接头410，其连接所述安装板409，用于输出激光光束；

焊前跟踪装置411，其连接所述激光焊接头410和/或安装板409，用于实时获取焊缝的位置信息，并发送所述焊缝的位置信息；

补偿驱动装置413(包括电机)，其连接所述安装板409，用于接收所述焊缝的位置信息，并根据所述焊缝的位置信息驱动所述激光焊接头410在X/Y/Z三轴方向发生移动，使得激光焊接头410在焊缝处完成激光焊接；

以及焊后检测装置412(包括相机、图像处理单元等设备等)，其连接所述激光焊接头410和/或安装板409，用于对已完成焊接的焊缝进行质量检测，所述质量检测包括外观缺陷检测，如表面气孔、夹渣等。

优选的，本实施例中的激光焊接单元400至少有两组，且第一移动梁301以及第二移动梁302上均至少设置一组激光焊接单元400。

其中，所述第四传动单元403包括电机，其动力输出端具有与第三传动单元3014啮合的齿轮，电机转动时，可通过齿轮、齿条的啮合传动实现传动；所述焊接单元滑块402可以有两组，分别连接所述横向部4011、纵向部4012，且分别对应与移动梁主体3011上端面以及侧面的移动梁导轨3015滑动配合，以增加部件之间的连接强度；类似的，所述纵向滑动驱动单元406、转动驱动单元408同样均包括电机，且电机的动力输出端具有与齿条啮合的齿轮，以实现直线传动。

由此，可通过第一传动单元104、第二传动单元3013的配合驱动激光焊接头410沿导轨单元200延伸方向移动，通过第三传动单元3014、第四传动单元403的配合驱动激光焊接头410沿垂直于导轨单元200的方向(该方向与导轨单元200的延伸方向位于同一平面)移动，以及通过纵向滑动驱动单元406驱动激光焊接头410朝向/远离导轨单元200运动，并且通过转动驱动单元408驱动激光焊接头410完成回转动作，以满足各种焊接需求。

如图1，6所示，所述导轨单元200包括：

导轨主体201；

直线导轨202，其安装在所述导轨主体201上；

以及第五传动单元203，其安装在所述导轨主体201上，且与直线导轨202平行，本实施例中，所述第五传动单元203包括齿条。

如图1，7-9所示，所述夹具单元500包括：

夹具安装座501；

夹具安装座滑块502，其连接所述夹具安装座501的底面，且与所述直线导轨202滑动配合；

第六传动单元503，其安装在所述夹具安装座501上，且同时与所述第五传动单元203配合；具体的，所述第六传动单元503包括电机，其动力输出端具有与第五传动单元203啮合的齿轮，电机转动时，可通过齿轮、齿条的啮合传动实现传动；

安装块504，其连接所述夹具安装座501的上表面；

定位销505，其连接所述安装块504；本实施例中，所述安装块504、定位销505均可以有多个；

夹具本体506，其与所述夹具安装座501可分离的连接；例如本实施例中，紧固件(如螺栓等)可穿过夹具本体506，且与所述安装块504螺纹连接，使得夹具本体506、夹具安装座501结合为一个整体，若二者需要分离时，则取出紧固件即可；

定位销套507，其连接所述夹具本体506的底部，且与所述定位销505插接配合，以实现夹具本体506、夹具安装座501二者之间的定位；

板件支撑块508，其连接所述夹具本体506的上表面，用于支撑汽车门环的构成板件P，本实施例中，所述板件支撑块508的数量、位置与汽车门环的构成板件P的数量、位置对应，且每一板件支撑块508的形状与被其支撑的汽车门环的构成板件P的形状匹配；

电磁铁509，其连接所述夹具本体506的上表面，用于吸附板件支撑块508上的汽车门环的构成板件P；

限位件，其连接所述夹具本体506的上表面，用于限定汽车门环的构成板件P的位置。

具体的，相邻两个板件支撑块508之间设置有至少一个电磁铁509，并且为保证汽车门环的构成板件P平稳放置，所述板件支撑块508、电磁铁509的上表面平齐。

所述限位件包括：

固定限位件510，其固定连接所述夹具本体506的上表面，且靠近板件支撑块508设置；本实施例中，所述固定限位件510包括定位销；

和/或，活动限位件511，其连接所述夹具本体506的上表面，且通过转动动作对磁铁509吸附的汽车门环的构成板件P施加压力，以实现对板件位置的限定；

以及伸缩杆512，其连接所述夹具本体506，用于支撑板件支撑块508，且通过伸缩运动调节板件支撑块508的高度，使得所有板件支撑块508保持在同一平面，保证板件平整。

进一步的，所述活动限位件511包括：转动驱动件5111，其连接所述夹具本体506的上表面，所述转动驱动件5111包括电机、气缸等组件；以及翻转定位臂5112，其连接所述转动驱动件5111的动力输出端，且在转动驱动件5111的驱动下转动。

需要说明的是，所述板件支撑块508上开设有孔、槽等结构，所述翻转定位臂5112可通过上述孔、槽等结构伸出，以位于板件支撑块508上方，实现对板件的压紧，待板件被电磁铁509吸附固定后，则通过上述孔、槽等结构缩回至板件支撑块508下方，避免位置干涉。

如图10所示，所述汽车门环的构成板件P包括顺时针排列的第一板件P1、第二板件P2、第三板件P3、第四板件P4、第五板件P5以及第六板件P6，上述板件的拼装过程如下：

首先，驱动所有的活动限位件511的翻转定位臂5112向上转动，再将第一板件P1、第四板件P4放置在对应的板件支撑块508上，且与邻近的固定限位件510接触；

然后邻近的电磁铁509通电，产生磁力，以吸附固定第一板件P1、第四板件P4，进一步的，驱动邻近的活动限位件511的翻转定位臂5112向下转动，以分别压紧第一板件P1、第四板件P4，分别实现二者的定位；

继续将第二板件P2、第六板件P6放置在对应的板件支撑块508上，且与邻近的固定限位件510接触，然后邻近的电磁铁509通电，产生磁力，以吸附固定第二板件P2、第六板件P6，进一步的，驱动第六板件P6邻近的活动限位件511的翻转定位臂5112向下转动，以压紧第六板件P6；

最后将第三板件P3、第五板件P5与已被电磁铁吸附定位的板材边缘对齐，然后邻近的电磁铁509通电，产生磁力，以吸附固定第三板件P3、第五板件P5，至此完成所有板材的拼装。

由此，本实施例中的夹具单元500结构设计简单，其采用电磁铁与活动限位件配合的方式完成板件的快速拼接，减少因全部使用各种机械夹持组件造成的位置干涉，且保证拼缝平整，为后续焊接提供良好的质量保证基础。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所述安装架100还包括：横梁105，其用于第一纵梁101、第二纵梁102，以对安装架100整体进行加固。本实施例中，所述横梁105有两组，且相互平行设置。

实施例3：

本实施例提供了一种汽车门环制造方法，其可以通过实施例1或2中的多工位焊接设备实现，具体的，所述汽车门环制造方法包括如下步骤：

S1、在一夹具单元500上完成一个汽车门环的构成板件P的拼装，拼装过程与实施例1中相同，不再赘述；

例如本实施例中，若如图1所示，存在两个夹具单元500，则先在其中一个夹具单元500(如左侧夹具单元500)上完成板件拼装；

S2、完成板件拼装的夹具单元500沿直线导轨202移动至焊接工位；本实施例中，所述焊接工位位于第一纵梁101、第二纵梁102之间的区域，所述移动通过第五传动单元203、第六传动单元503的传动配合实现；

S3、移动梁300带动激光焊接单元400移动至预定位置，且通过第三传动单元3014、第四传动单元403的配合以及纵向滑动驱动单元406、转动驱动单元408驱动激光焊接头410运动，以调节激光焊接头410的位置；

激光焊接头410输出激光光束，并作用至板件的拼缝处，以通过激光光束完成汽车门环的板件焊接；且焊接的同时，在另一个夹具单元500(如右侧夹具单元500)上完成板件拼装；

优选的，当第一移动梁301以及第二移动梁302上均至少设置一组激光焊接单元400时，第一移动梁301以及第二移动梁302分别带动激光焊接单元400移动(如第一移动梁301以及第二移动梁302可以相对运动)，使得第一移动梁301以及第二移动梁302上的激光焊接单元400可以同时对位于焊接工位上的汽车门环的板件进行焊接，以提高焊接效率；

S4、完成板件焊接的夹具单元500沿直线导轨202移动，以离开焊接工位，如左侧夹具单元500上的板件焊接完毕后，即沿直线导轨202退出焊接工位；

S5、已完成板件拼装的另一个夹具单元500(如右侧夹具单元500)沿直线导轨202移动至焊接工位，重复步骤S3，以完成该夹具单元500上汽车门环的构成板件的激光焊接；

S6、对已完成激光焊接的汽车门环的构成板件进行冲压，以获得汽车门环。

综上所述，本申请中的多工位焊接设备可实现汽车门环的多料片整体焊接，在拼焊完成后，可一体化冲压成型，其在结构上采用了轻量化设计，可极大减少模具使用的种类和数量，将材料利用率由原来的60％提高至74％，大幅降低制造成本，同时，多工位可轮流进行板件焊接，可大幅度提高汽车门环的焊接效率。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种汽车门环的多工位焊接设备，其特征在于，包括：

安装架；

导轨单元，其两端均位于所述安装架外部；

移动梁，其滑动连接所述安装架，且可沿导轨单元的延伸方向直线移动；

激光焊接单元，其连接所述移动梁；

若干个夹具单元，其均滑动连接所述导轨单元，且均可沿导轨单元的延伸方向直线移动；

所述夹具单元用于对汽车门环的板件进行固定，且若干夹具单元按照预定顺序依次移动至焊接工位，当某一夹具单元移动至焊接工位时，所述激光焊接单元输出激光，并作用于汽车门环的板件，以完成汽车门环的板件焊接。

2.如权利要求1所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述安装架包括：

第一纵梁、第二纵梁，其分别对应设置于所述导轨单元的两侧，且与导轨单元平行；

安装架导轨，其安装在所述第一纵梁的上端面，和/或安装在所述第二纵梁的上端面，且其延伸方向与所述导轨单元的延伸方向相同。

3.如权利要求2所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述移动梁与所述安装架配合，且所述移动梁包括：

移动梁主体，其具有第一端部以及第二端部；

移动梁滑块，其安装在所述第一端部的底部，和/或安装在所述第二端部的底部，且同时与所述安装架导轨滑动配合；

移动梁导轨，其安装于移动梁主体的上端面，和/或移动梁主体的侧面，且延伸方向与导轨单元的延伸方向垂直。

4.如权利要求3所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述激光焊接单元与移动梁配合，且所述激光焊接单元包括：

安装座，其包括横向部以及与所述横向部连接的纵向部；

焊接单元滑块，其连接所述横向部，和/或连接所述纵向部，且与所述移动梁滑动配合；

纵向导轨，其连接所述纵向部，且沿垂直于导轨单元所在平面的方向延伸；

纵向滑动座，其与所述纵向导轨滑动配合；

纵向滑动驱动单元，其连接所述纵向滑动座，用于驱动纵向滑动座沿纵向导轨直线移动，以朝向/远离导轨单元运动；

齿圈，其可转动的连接所述纵向滑动座，且其转动平面与纵向滑动座的移动方向垂直；

转动驱动单元，其连接所述纵向滑动座，用于驱动齿圈完成回转动作；

安装板，其连接所述齿圈；

以及激光焊接头，其连接所述安装板，用于输出激光光束。

5.如权利要求3所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述激光焊接单元包括：焊前跟踪装置，其用于实时获取焊缝的位置信息，并发送所述焊缝的位置信息；

补偿驱动装置，其用于接收所述焊缝的位置信息，并根据所述焊缝的位置信息驱动所述激光焊接头发生移动，使得激光焊接头在焊缝处完成激光焊接；

以及焊后检测装置，其用于对已完成焊接的焊缝进行质量检测。

6.如权利要求1所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述夹具单元包括：

夹具安装座；

夹具安装座滑块，其连接所述夹具安装座，且与所述导轨单元滑动配合；

夹具本体，其与所述夹具安装座可分离的连接；

板件支撑块，其连接所述夹具本体的上表面，用于支撑汽车门环的构成板件；

以及电磁铁，其连接所述夹具本体，用于吸附板件支撑块上的汽车门环的构成板件。

7.如权利要求6所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述夹具单元还包括：

安装块，其连接所述夹具安装座；

定位销，其连接所述安装块；

定位销套，其连接所述夹具本体的底部，且与所述定位销插接配合。

8.如权利要求6所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述夹具单元还包括：固定限位件，其固定连接所述夹具本体，且靠近板件支撑块设置；

和/或，活动限位件，其连接所述夹具本体，且通过转动动作对电磁铁吸附的汽车门环的构成板件施加压力。

9.如权利要求8所述的多工位焊接设备，其特征在于，所述活动限位件包括：转动驱动件，其连接所述夹具本体；以及翻转定位臂，其连接所述转动驱动件的动力输出端，且在转动驱动件的驱动下转动。

10.一种汽车门环制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

在一夹具单元上完成一个汽车门环的构成板件的拼装；

完成板件拼装的夹具单元沿直线导轨移动至焊接工位；

移动梁带动激光焊接单元移动至预定位置，且驱动激光焊接头运动，以调节激光焊接头的位置；

激光焊接头输出激光光束，并作用至板件的拼缝处，以通过激光光束完成汽车门环的板件焊接；且焊接的同时，在另一个夹具单元上完成板件拼装；

完成板件焊接的夹具单元沿直线导轨移动，以离开焊接工位；

已完成板件拼装的另一个夹具单元沿直线导轨移动至焊接工位，重复焊接步骤，以完成该夹具单元上汽车门环的构成板件的激光焊接。