CN117226512B - 一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，涉及汽车焊装技术领域，包括有底座、弧焊机器人、双轴电机、主圆框、连接方板和外圆板等，底座顶部左前侧安装有弧焊机器人，底座顶部固接有主圆框，底座顶部固接有连接方板，连接方板与主圆框固接，主圆框上部前后两侧均转动连接有外圆板，主圆框右部安装有双轴电机，双轴电机通过第一摩擦轮带动外圆板转动，外圆板通过电动夹具带动圆管转动，进而通过打磨块抛光圆管上焊后的焊疤，使保证圆管表面的光洁度。

Description

一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备

技术领域

本发明涉及汽车焊装技术领域，尤其涉及一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备。

背景技术

在汽车制造工艺中四步：冲压、焊装、涂装和总装，汽车制造中焊接车间包括焊钳、焊机和输送线等，汽车自车身构件主要由冲压和焊接工艺经装配和焊接制成，其焊接生产批量大、生产速度快和对被焊零件装配焊接精度要求高，汽车在焊装时多采用基于智能数字孪生生产线，通过对运行数据进行连续采集和智能分析，实现智能生产线数字化、智能化应用需求。

在汽车的燃油和空调系统等内都有大大小小的一些圆管，这些圆管错综复杂，需要通过焊接将圆管连通起来。目前，现有的焊接设备在对圆管进行焊接后，不能保证圆管表面的光洁度，若每次都通过人工处理圆管表面，需要耗费工人的大量的劳动时间，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中的不足，而提供一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备。

一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，包括有底座、弧焊机器人、双轴电机、第一摩擦轮、主圆框、连接方板、外圆板、电动夹具、固定板、锁定板、调节板和打磨块，底座顶部左前侧安装有弧焊机器人，底座顶部固接有主圆框，底座顶部固接有连接方板，连接方板与主圆框固接，主圆框上部前后两侧均转动连接有外圆板，主圆框右部安装有双轴电机，双轴电机两侧的输出轴上均安装有第一摩擦轮，第一摩擦轮均与相邻的外圆板接触配合，外圆板外侧和底座前部均固接有电动夹具，前侧的连接方板前侧固接有固定板，固定板前部滑动连接有调节板，调节板上端安装有打磨块，固定板前侧滑动连接有锁定板，调节板下部开有竖向等间距分布的卡孔，锁定板插入调节板对应的卡孔内，后侧的连接方板中部设置有用于定位两个圆管的焊接处的定位组件；

定位组件包括有压杆、延长架和第一复位弹簧，后侧的连接方板中部固接有延长架，延长架上部滑动连接有压杆，压杆与延长架之间安装有第一复位弹簧。

此外，特别优选的是，压杆前部下侧为弧形设置。

此外，特别优选的是，还包括有擦拭组件，擦拭组件包括有圆角框、液管和擦拭块，前侧的连接方板前侧上部安装有圆角框，调节板左侧安装有擦拭块，擦拭块与圆角框左侧之间连通有液管，圆角框上设置有用于为擦拭块提供水的给液组件。

此外，特别优选的是，给液组件包括有伸缩组件、连接轴、换向齿轮组、皮带轮组件、第二摩擦轮、螺纹杆和压缩板，圆角框顶部安装有伸缩组件，伸缩组件由伸缩件和弹性件组成，圆角框右侧转动连接有连接轴，圆角框上转动连接有螺纹杆，螺纹杆右端与连接轴之间安装有换向齿轮组，伸缩组件上部转动连接有第二摩擦轮，第二摩擦轮与连接轴之间安装有皮带轮组件，圆角框内滑动连接有压缩板，压缩板与螺纹杆螺纹连接。

此外，特别优选的是，还包括有收集组件，收集组件包括有收集箱、风机、连接软管、圆环管和接口，前侧的连接方板前侧左部安装有收集箱，收集箱上安装有风机，调节板上部安装有圆环管，圆环管上连通有接口，圆环管与风机的输入端之间连通有连接软管。

此外，特别优选的是，还包括有抛光组件，抛光组件包括有固定平台、固定圆板、直角杆、抛光轮、活动杆、第一连接杆和第二复位弹簧，前侧的连接方板与收集箱之间固接有固定平台，固定平台顶部固接有固定圆板，固定圆板上转动连接有直角杆，直角杆上端安装有抛光轮，液管内滑动连接有活动杆，活动杆左部固接有第一连接杆，第一连接杆左部与直角杆转动连接，活动杆与圆角框之间安装有第二复位弹簧。

此外，特别优选的是，还包括有限位组件，限位组件包括有空心柱、第三复位弹簧、伸缩柱、限位块和第一扭力弹簧，压杆前部左右两侧均固接有空心柱，空心柱内均滑动连接有伸缩柱，空心柱均与在空心柱内滑动的伸缩柱之间安装有第三复位弹簧，伸缩柱外侧均转动连接有限位块，限位块外侧均为弧形设置，伸缩柱均与在伸缩柱上转动的限位块之间安装有第一扭力弹簧。

此外，特别优选的是，还包括有承托组件，承托组件包括有滑动块、第二连接杆、第二扭力弹簧、托块、第三扭力弹簧、调节架和锁定杆，压杆前部滑动连接有滑动块，滑动块上部转动连接有第二连接杆，第二连接杆与滑动块之间安装有第二扭力弹簧，第二连接杆上部转动连接有托块，托块与第二连接杆之间安装有第三扭力弹簧，滑动块后侧下部固接有调节架，调节架后部左右两侧均开有等间距分布的插孔，调节架左右两侧对应的插孔之间插接有锁定杆，锁定杆穿过压杆后部。

此外，特别优选的是，托块顶部为弧形设置。

本发明具有以下优点：

双轴电机通过第一摩擦轮带动外圆板转动，外圆板通过电动夹具带动圆管转动，进而通过打磨块抛光圆管上焊后的焊疤，使保证圆管表面的光洁度；通过浸湿的擦拭块擦拭圆管的焊接处，保证圆管表面的光洁度；通过风机吸力将抛光下来的碎屑收集至接口内，从而避免碎屑到处飞溅，通过收集箱对碎屑进行集中收集，从而方便人们对碎屑进行清理；当圆角框内的水在进入液管内时，水会推动活动杆向右移动，活动杆通过第一连接杆拉动直角杆向右摆动，直角杆带动抛光轮向右摆动与圆管的焊接处接触，通过抛光轮对圆管的焊接处进行抛光处理，保证圆管表面的光洁度；通过限位块向外移动抵在两个圆管的焊接处，进一步对圆管进行限位固定，防止两个圆管发生错位，导致焊接失败；通过托块承托限位圆管，防止两个圆管发生错位，导致焊接失败。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的部分立体结构示意图。

图3为本发明调节板和打磨块等部件的立体结构示意图。

图4为本发明压杆和延长架等部件的立体结构示意图。

图5为本发明擦拭组件等部件的立体结构示意图。

图6为本发明擦拭组件等部件的剖视立体结构示意图。

图7为本发明收集组件等部件的第一视角的立体结构示意图。

图8为本发明收集组件的第二视角的立体结构示意图。

图9为本发明抛光组件等部件的第一视角的立体结构示意图。

图10为本发明抛光组件等部件的第二视角的立体结构示意图。

图11为本发明限位组件等部件的立体结构示意图。

图12为本发明限位组件的剖视立体结构示意图。

图13为本发明承托组件等部件的立体结构示意图。

图14为本发明承托组件的第一视角的部分立体结构示意图。

图15为本发明承托组件的第二视角的部分立体结构示意图。

在图中：1、底座，2、弧焊机器人，3、双轴电机，301、第一摩擦轮，4、主圆框，5、连接方板，6、外圆板，7、电动夹具，8、固定板，9、锁定板，10、调节板，11、打磨块，12、压杆，13、延长架，14、第一复位弹簧，15、圆角框，16、伸缩组件，17、连接轴，18、换向齿轮组，19、皮带轮组件，20、第二摩擦轮，21、液管，22、擦拭块，23、螺纹杆，24、压缩板，25、收集箱，26、风机，27、连接软管，28、圆环管，29、接口，30、固定平台，3001、固定圆板，31、直角杆，32、抛光轮，33、活动杆，34、第一连接杆，35、第二复位弹簧，36、空心柱，3601、第三复位弹簧，3602、伸缩柱，37、限位块，3701、第一扭力弹簧，38、滑动块，39、第二连接杆，3901、第二扭力弹簧，40、托块，4001、第三扭力弹簧，41、调节架，42、锁定杆。

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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，参照图1-图4，包括有底座1、弧焊机器人2、双轴电机3、第一摩擦轮301、主圆框4、连接方板5、外圆板6、电动夹具7、固定板8、锁定板9、调节板10和打磨块11，底座1顶部左前侧安装有弧焊机器人2，底座1顶部固接有主圆框4，底座1顶部固接有两个连接方板5，两个连接方板5与主圆框4固接，主圆框4上部前后两侧均转动连接有外圆板6，主圆框4右部安装有双轴电机3，双轴电机3两侧的输出轴上均安装有第一摩擦轮301，两个第一摩擦轮301均与相邻的外圆板6接触配合，两个外圆板6外侧均固接有三个电动夹具7，底座1前部固接有两个电动夹具（未图示），电动夹具7用于夹住圆管，前侧的连接方板5前侧固接有固定板8，固定板8前部滑动连接有调节板10，调节板10上端安装有打磨块11，打磨块11用于打磨圆管的焊接处，固定板8前侧滑动连接有锁定板9，调节板10下部开有竖向等间距分布的卡孔，锁定板9插入调节板10对应的卡孔内，后侧的连接方板5中部设置有定位组件，定位组件用于定位两个圆管的焊接处。

定位组件包括有压杆12、延长架13和第一复位弹簧14，后侧的连接方板5中部固接有延长架13，延长架13上滑动连接有压杆12，压杆12用于对圆管的焊接处进行限位，压杆12前部下侧为弧形设置，压杆12与延长架13之间安装有两根第一复位弹簧14。

使用时，手动向上移动压杆12，第一复位弹簧14被压缩，将一个圆管放到电动夹具7之间，压杆12位于圆管内，将另一个圆管放到底座1前部，通过前部的电动夹具夹住圆管，使两个圆管的焊接处对接，松开压杆12，进而在第一复位弹簧14复位的作用下带动压杆12向下移动，使压杆12前部压住圆管的焊接边缘，对两个圆管的焊接边缘进行限位固定，防止两个圆管发生错位，导致焊接失败，接着取下锁定板9，手动向上移动调节板10，调节板10带动打磨块11向上移动与圆管接触，再复位锁定板9，对调节板10和打磨块11进行固定，接着确定圆管焊接点位，弧焊机器人2对圆管进行自动的环形焊接，焊接完毕后，待圆管冷却后，启动双轴电机3，双轴电机3的输出轴带动第一摩擦轮301转动，第一摩擦轮301带动外圆板6转动，外圆板6通过电动夹具7带动圆管转动，进而通过打磨块11抛光圆管上焊后的焊疤，保证圆管表面的光洁度，打磨完毕后，关闭双轴电机3，取下锁定板9，手动向下移动调节板10，调节板10带动打磨块11向下移动与圆管分离，再复位锁定板9，即可取出圆管，圆管与压杆12分离，进而在第一复位弹簧14复位的作用下带动压杆12向下移动复位。

实施例2

在实施例1的基础之上，参照图1、图5和图6，本实施例中的基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备还包括有擦拭组件，擦拭组件包括有圆角框15、液管21和擦拭块22，前侧的连接方板5前侧上部安装有圆角框15，调节板10左侧安装有擦拭块22，擦拭块22用于清理圆管，擦拭块22与圆角框15左侧之间连通有液管21，圆角框15上设置有给液组件，给液组件用于为擦拭块22提供水。

给液组件包括有伸缩组件16、连接轴17、换向齿轮组18、皮带轮组件19、第二摩擦轮20、螺纹杆23和压缩板24，圆角框15顶部安装有伸缩组件16，伸缩组件16由伸缩件和弹性件组成，圆角框15右侧转动连接有连接轴17，圆角框15上转动连接有螺纹杆23，螺纹杆23右端与连接轴17之间安装有换向齿轮组18，换向齿轮组18由两个齿轮组成，伸缩组件16上部转动连接有第二摩擦轮20，第二摩擦轮20与连接轴17之间安装有皮带轮组件19，皮带轮组件19由皮带和两个皮带轮组成，圆角框15内滑动连接有压缩板24，压缩板24与螺纹杆23螺纹连接。

在圆角框15内加入水，当圆管转动时，圆管带动第二摩擦轮20转动，第二摩擦轮20通过皮带轮组件19带动连接轴17转动，连接轴17通过换向齿轮组18带动螺纹杆23转动，螺纹杆23带动压缩板24向左移动，从而将圆角框15内的水推入液管21中，将擦拭块22浸湿，通过擦拭块22擦拭圆管的焊接处，保证圆管表面的光洁度，需要复位压缩板24时，通过双轴电机3驱动圆管反转，圆管带动第二摩擦轮20反转，第二摩擦轮20通过皮带轮组件19带动连接轴17反转，连接轴17通过换向齿轮组18带动螺纹杆23反转，螺纹杆23带动压缩板24向右移动复位。

参照图1、图7和图8，本实施例中的基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备还包括有收集组件，收集组件包括有收集箱25、风机26、连接软管27、圆环管28和接口29，前侧的连接方板5前侧左部安装有收集箱25，收集箱25上安装有风机26，调节板10上部安装有圆环管28，圆环管28上连通有两个接口29，接口29用于接收碎屑，圆环管28与风机26的输入端之间连通有连接软管27。

圆管抛光时，启动风机26，通过吸力将抛光下来的碎屑收集至接口29内，从而避免碎屑到处飞溅，接口29内的碎屑通过圆环管28和连接软管27进入收集箱25内，通过收集箱25对碎屑进行集中收集，从而方便人们对碎屑进行清理，碎屑收集完毕后，关闭风机26即可。

参照图1、图9和图10，本实施例中的基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备还包括有抛光组件，抛光组件包括有固定平台30、固定圆板3001、直角杆31、抛光轮32、活动杆33、第一连接杆34和第二复位弹簧35，前侧的连接方板5与收集箱25之间固接有固定平台30，固定平台30顶部固接有固定圆板3001，固定圆板3001上转动连接有直角杆31，直角杆31上端安装有抛光轮32，抛光轮32用于对圆管的焊接处进行抛光，液管21内滑动连接有活动杆33，活动杆33左部固接有第一连接杆34，第一连接杆34左部与直角杆31转动连接，活动杆33与圆角框15之间安装有第二复位弹簧35。

当圆角框15内的水在进入液管21内时，水会推动活动杆33向右移动，第二复位弹簧35被拉伸，活动杆33通过第一连接杆34拉动直角杆31向右摆动，直角杆31带动抛光轮32向右摆动与圆管的焊接处接触，通过抛光轮32对圆管的焊接处进行抛光处理，保证圆管表面的光洁度，当液管21内停止进水时，进而在第二复位弹簧35复位的作用下带动活动杆33和第一连接杆34向左移动复位，第一连接杆34推动直角杆31和抛光轮32向左摆动复位。

参照图1、图11和图12，本实施例中的基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备还包括有限位组件，限位组件包括有空心柱36、第三复位弹簧3601、伸缩柱3602、限位块37和第一扭力弹簧3701，压杆12前部左右两侧均固接有空心柱36，空心柱36内均滑动连接有伸缩柱3602，空心柱36均与在空心柱36内滑动的伸缩柱3602之间安装有第三复位弹簧3601，伸缩柱3602外侧均转动连接有限位块37，限位块37用于对圆管进行限位，两个限位块37外侧均为弧形设置，伸缩柱3602均与在伸缩柱3602上转动的限位块37之间安装有两根第一扭力弹簧3701。

手动向内按压限位块37，限位块37带动伸缩柱3602向内移动，第三复位弹簧3601被压缩，当圆管套住压杆12后松开限位块37，进而在第三复位弹簧3601复位的作用下带动伸缩柱3602向外移动，伸缩柱3602带动限位块37向外移动抵在两个圆管的焊接处，进一步对圆管进行限位固定，防止两个圆管发生错位，导致焊接失败，第一扭力弹簧3701发生适应性形变，且限位块37外侧为弧形设置，使限位块37紧贴圆管内壁，当取下圆管时，圆管与限位块37分离，进而在第三复位弹簧3601复位的作用下带动伸缩柱3602和限位块37向外移动复位。

参照图1、图13、图14和图15，本实施例中的基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备还包括有承托组件，承托组件包括有滑动块38、第二连接杆39、第二扭力弹簧3901、托块40、第三扭力弹簧4001、调节架41和锁定杆42，压杆12前部滑动连接有滑动块38，滑动块38上部转动连接有第二连接杆39，第二连接杆39与滑动块38之间安装有两根第二扭力弹簧3901，第二连接杆39上部转动连接有托块40，托块40用于托住圆管，托块40顶部为弧形设置，托块40与第二连接杆39之间安装有两根第三扭力弹簧4001，滑动块38后侧下部固接有调节架41，调节架41后部左右两侧均开有等间距分布的插孔，调节架41左右两侧对应的两个插孔之间插接有锁定杆42，锁定杆42穿过压杆12后部。

当圆管套住压杆12时，圆管内壁与托块40顶部接触，由于不同圆管的内径会存在不同，根据不同圆管的内径第二扭力弹簧3901和第三扭力弹簧4001会发生适应性形变，使托块40顶部紧贴圆管内壁，取下锁定杆42，手动前后移动调节架41，调节架41带动滑动块38、第二连接杆39和托块40前后移动，使托块40与圆管内壁焊接处接触，再复位锁定杆42，进而对调节架41进行限位，通过托块40承托限位圆管，防止两个圆管发生错位，导致焊接失败。

以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (4)

1.一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，其特征在于，包括有底座（1）、弧焊机器人（2）、双轴电机（3）、第一摩擦轮（301）、主圆框（4）、连接方板（5）、外圆板（6）、电动夹具（7）、固定板（8）、锁定板（9）、调节板（10）和打磨块（11），底座（1）顶部左前侧安装有弧焊机器人（2），底座（1）顶部固接有主圆框（4），底座（1）顶部固接有连接方板（5），连接方板（5）与主圆框（4）固接，主圆框（4）上部前后两侧均转动连接有外圆板（6），主圆框（4）右部安装有双轴电机（3），双轴电机（3）两侧的输出轴上均安装有第一摩擦轮（301），第一摩擦轮（301）均与相邻的外圆板（6）接触配合，外圆板（6）外侧和底座（1）前部均固接有电动夹具（7），前侧的连接方板（5）前侧固接有固定板（8），固定板（8）前部滑动连接有调节板（10），调节板（10）上端安装有打磨块（11），固定板（8）前侧滑动连接有锁定板（9），调节板（10）下部开有竖向等间距分布的卡孔，锁定板（9）插入调节板（10）对应的卡孔内，后侧的连接方板（5）中部设置有用于定位圆管的焊接处的定位组件；

定位组件包括有压杆（12）、延长架（13）和第一复位弹簧（14），后侧的连接方板（5）中部固接有延长架（13），延长架（13）上部滑动连接有压杆（12），压杆（12）与延长架（13）之间安装有第一复位弹簧（14）；

压杆（12）前部下侧为弧形设置；

还包括有擦拭组件，擦拭组件包括有圆角框（15）、液管（21）和擦拭块（22），前侧的连接方板（5）前侧上部安装有圆角框（15），调节板（10）左侧安装有擦拭块（22），擦拭块（22）与圆角框（15）左侧之间连通有液管（21），圆角框（15）上设置有用于为擦拭块（22）提供水的给液组件；

给液组件包括有伸缩组件（16）、连接轴（17）、换向齿轮组（18）、皮带轮组件（19）、第二摩擦轮（20）、螺纹杆（23）和压缩板（24），圆角框（15）顶部安装有伸缩组件（16），伸缩组件（16）由伸缩件和弹性件组成，圆角框（15）右侧转动连接有连接轴（17），圆角框（15）上转动连接有螺纹杆（23），螺纹杆（23）右端与连接轴（17）之间安装有换向齿轮组（18），伸缩组件（16）上部转动连接有第二摩擦轮（20），第二摩擦轮（20）与连接轴（17）之间安装有皮带轮组件（19），圆角框（15）内滑动连接有压缩板（24），压缩板（24）与螺纹杆（23）螺纹连接；

还包括有收集组件，收集组件包括有收集箱（25）、风机（26）、连接软管（27）、圆环管（28）和接口（29），前侧的连接方板（5）前侧左部安装有收集箱（25），收集箱（25）上安装有风机（26），调节板（10）上部安装有圆环管（28），圆环管（28）上连通有接口（29），圆环管（28）与风机（26）的输入端之间连通有连接软管（27）；

还包括有抛光组件，抛光组件包括有固定平台（30）、固定圆板（3001）、直角杆（31）、抛光轮（32）、活动杆（33）、第一连接杆（34）和第二复位弹簧（35），前侧的连接方板（5）与收集箱（25）之间固接有固定平台（30），固定平台（30）顶部固接有固定圆板（3001），固定圆板（3001）上转动连接有直角杆（31），直角杆（31）上端安装有抛光轮（32），液管（21）内滑动连接有活动杆（33），活动杆（33）左部固接有第一连接杆（34），第一连接杆（34）左部与直角杆（31）转动连接，活动杆（33）与圆角框（15）之间安装有第二复位弹簧（35）。

2.按照权利要求1所述的一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，其特征在于，还包括有限位组件，限位组件包括有空心柱（36）、第三复位弹簧（3601）、伸缩柱（3602）、限位块（37）和第一扭力弹簧（3701），压杆（12）前部左右两侧均固接有空心柱（36），空心柱（36）内均滑动连接有伸缩柱（3602），空心柱（36）均与在空心柱（36）内滑动的伸缩柱（3602）之间安装有第三复位弹簧（3601），伸缩柱（3602）外侧均转动连接有限位块（37），限位块（37）外侧均为弧形设置，伸缩柱（3602）均与在伸缩柱（3602）上转动的限位块（37）之间安装有第一扭力弹簧（3701）。

3.按照权利要求2所述的一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，其特征在于，还包括有承托组件，承托组件包括有滑动块（38）、第二连接杆（39）、第二扭力弹簧（3901）、托块（40）、第三扭力弹簧（4001）、调节架（41）和锁定杆（42），压杆（12）前部滑动连接有滑动块（38），滑动块（38）上部转动连接有第二连接杆（39），第二连接杆（39）与滑动块（38）之间安装有第二扭力弹簧（3901），第二连接杆（39）上部转动连接有托块（40），托块（40）与第二连接杆（39）之间安装有第三扭力弹簧（4001），滑动块（38）后侧下部固接有调节架（41），调节架（41）后部左右两侧均开有等间距分布的插孔，调节架（41）左右两侧对应的插孔之间插接有锁定杆（42），锁定杆（42）穿过压杆（12）后部。

4.按照权利要求3所述的一种基于智能数字孪生的汽车焊装输送线用自动焊接设备，其特征在于，托块（40）顶部为弧形设置。