CN117506139B - 一种用于车门内板总成的焊接装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于车门内板总成的焊接装置及其方法，其焊接装置包括机械臂、安装台、激光焊接头和焊丝送丝枪，安装台上转动安装有两个检测轮，安装台上沿检测轮径向滑动设置有探针，探针位于两个检测轮之间，两个检测轮用于与待焊接焊件的焊缝两侧边相抵；安装台上设置有用于检测探针伸出检测轮外缘状态的检测机构；当检测机构检测到探针检测端超出检测轮外缘时，焊丝送丝枪受控启动；安装台上设置有用于随检测轮旋转而驱使探针沿检测轮径向高速往复移动的随动机构。本申请通过检测机构检测探针刺入焊缝中的状态，可在焊缝缝宽大于装配间隙时控制焊丝送丝枪向焊缝中送丝并进行焊接，可以有效确保车门内衬装配间隙不一致时的高质量焊接。

Description

一种用于车门内板总成的焊接装置及其方法

技术领域

本申请涉及车辆焊接的技术领域，尤其是涉及一种用于车门内板总成的焊接装置及其方法。

背景技术

汽车的车门内板总成一般由车门内板和焊接在车门内板内侧的各式车门内衬构成，具体的车门内衬包括：车门限位器加强板、门锁加强板、门锁吸合电机支架、上铰链加强板、车门窗框加强板、下铰链加强板等。这些加强板在焊接时部分采用点焊、部分采用包边焊，且主要以激光焊接为主。

相关技术中公开号为CN114523179A的中国专利，提出了一种新能源汽车车门智能焊接机械臂，包括机械臂支座、设置在所述机械臂支座上的机械大臂和机械小臂，还包括用于保护焊丝的套管、用于支撑所述套管的扭转缓冲支撑组件和固定支撑组件，所述固定支撑组件固定于所述机械臂支座，所述机械大臂和机械小臂的连接关节处向外伸出有一芯轴；所述扭转缓冲支撑组件包括旋转套筒、连接支撑部和焊丝支撑部，所述旋转套筒与所述芯轴转动配合。该发明装置可以在机械臂的节点反复弯折工作时，可以对焊丝的变形进行缓冲，减少焊丝的瞬时弯曲幅度，保证焊接工艺的顺利进行。

上述中的相关技术存在有以下缺陷：上述方案通过将激光焊接机械臂和焊丝送丝机进行组合可以实现对汽车车门的激光填丝焊接，可以对装配间隙较大的焊件进行实焊，但是在车门内板总成的实际装配、焊接中，车门异型面较多，并不能确保车门和各内衬加强板统一的装配间隙，这样就使得激光填丝焊接不能灵活自如地运用在生产实际中。

发明内容

为了改善车门内衬加强板装配过程中装配间隙不统一而影响焊接质量的问题，本申请提供一种用于车门内板总成的焊接装置及其方法。

本申请第一方面提供的一种用于车门内板总成的焊接装置采用如下的技术方案：

一种用于车门内板总成的焊接装置，包括机械臂、安装在机械臂输出端上的安装台和安装在所述安装台上的激光焊接头和焊丝送丝枪，所述安装台上转动安装有两个平行设置的检测轮，所述检测轮位于所述焊丝送丝枪背离所述激光焊接头的一侧，所述安装台上沿所述检测轮径向滑动设置有探针，所述探针位于两个所述检测轮之间，两个所述检测轮用于与待焊接焊件的焊缝两侧边相抵；

所述安装台上设置有用于检测所述探针伸出所述检测轮外缘状态的检测机构，所述检测机构与所述焊丝送丝枪控制连接；当所述检测机构检测到所述探针检测端超出所述检测轮外缘时，所述焊丝送丝枪受控启动；

所述安装台上设置有用于随所述检测轮旋转而驱使所述探针沿所述检测轮径向高速往复移动的随动机构。

更进一步地，所述安装台上固接有沿所述检测轮径向设置的套管，所述套管中滑动设置有与所述探针共轴线的检测杆，所述探针可拆安装于所述检测杆端部。

更进一步地，所述检测机构包括固接在所述检测杆靠近所述安装台一端的拨块，所述拨块与所述套管之间固接有拉簧，所述套管靠近所述安装台的一侧安装有与所述焊丝送丝枪控制连接的压力传感器，所述拨块上固接有与所述压力传感器对应的压杆；

当所述探针底端与所述检测轮底端外缘平齐时，所述拉簧处于被拉伸状态，且所述压杆未与所述压力传感器抵触。

更进一步地，所述随动机构包括同轴固接在所述检测轮上的齿圈，所述安装台上转动安装有用于间歇推动所述探针朝靠近所述安装台的方向移动的凸轮，所述凸轮与所述齿圈之间设置有用于增加所述凸轮随动转速的提速组件。

更进一步地，所述提速组件包括转动安装在所述安装台上的主齿轮，所述主齿轮与所述凸轮传动连接，所述主齿轮与所述齿圈啮合连接，所述主齿轮齿数小于所述齿圈齿数。

更进一步地，两个所述检测轮上均设置有所述齿圈和所述主齿轮，两个所述主齿轮同轴固接。

更进一步地，所述凸轮包括转动安装在所述安装台上的轮轴和固接于所述轮轴弧面外周壁上的凸部，所述轮轴上设置有多个凸部。

本申请第二方面提供的一种用于车门内板总成的焊接方法采用如下的技术方案：

一种用于车门内板总成的焊接方法，基于上述的一种用于车门内板总成的焊接装置，包括以下步骤：

将各车门内衬与车门内板进行装配，并用夹具固定；

控制所述机械臂带动所述安装台沿待焊接焊件的焊缝轨迹移动，由所述激光焊接头进行焊接；

所述安装台上的所述检测轮沿焊缝轨迹移动时通过所述随动机构驱使所述探针在焊缝中高速往复刺入和收回，当所述检测机构检测到所述探针刺入焊缝中时，所述焊丝送丝枪受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由所述激光焊接头进行焊接。

综上所述，本申请的有益技术效果为：

1.机械臂驱使安装台沿焊缝移动时，两个检测轮在前分列焊缝两侧沿焊缝轮廓行走，通过随动机构可使探针朝靠近焊缝的方向高速往复刺入和收回，当探针无法刺入焊缝中时，代表焊件的装配间隙达标，此时激光焊接头可以直接进行焊接；而当探针刺入焊缝中时，探针检测端超出检测轮外缘并被检测机构检测到，此时焊件的装配间隙超标，焊丝送丝枪受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由激光焊接头进行焊接，可以有效确保车门内衬装配间隙不一致时的高质量焊接，对各车门内衬的装配间隙要求较底，能够合理控制车门总成的加工成本；

2.通过高速往复移动的探针对焊缝缝宽进行检测，焊接装置的设置成本较低，且能避免探针卡死在焊缝中的现象发生，不会对激光焊接头的正常移动造成干扰；并且通过探针和检测机构的配合，可以无视光照、激光光影等外部环境影响，容错率更高，应用范围更为广泛；

3.探针在拉簧的弹性形变力作用下刺入焊缝，且凸轮上的凸部间歇推动拨块朝靠近安装台的方向移动，以将探针自焊缝中拔出；由此便可以实现探针在焊缝中的弹性刺入以及刚性拔出，即使探针在移动过程中卡死在焊缝中，借助凸轮的凸部的抵推作用也可以将探针自焊缝中拔出，不会对下一检测回合造成影响，使得本申请的焊接装置的容错率更高。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的剖视结构示意图；

图3是本申请实施例隐去一侧检测轮后的结构示意图。

附图标记说明：

1、安装台；11、激光焊接头；12、焊丝送丝枪；

2、检测轮；21、容置腔；

31、探针；32、套管；33、检测杆；

41、拨块；42、拉簧；43、压力传感器；44、压杆；

51、齿圈；52、凸轮；521、轮轴；522、凸部；53、主齿轮；531、转轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开一种用于车门内板总成的焊接装置。参照图1和图2，一种用于车门内板总成的焊接装置包括机械臂、安装在机械臂输出端上的安装台1和安装在安装台1上的激光焊接头11和焊丝送丝枪12，安装台1上转动安装有两个平行设置的检测轮2，检测轮2位于焊丝送丝枪12背离激光焊接头11的一侧。安装台1上沿检测轮2径向滑动设置有探针31，探针31位于两个检测轮2之间，两个检测轮2用于与待焊接焊件的焊缝两侧边相抵，且探针31自由端直径与标准装配间隙适配。

安装台1上设置有用于检测探针31伸出检测轮2外缘状态的检测机构，检测机构与焊丝送丝枪12控制连接；当检测机构检测到探针31检测端超出检测轮2外缘时，焊丝送丝枪12受控启动以将焊丝输送至缝宽超标的焊缝中。且安装台1上设置有用于随检测轮2旋转而驱使探针31沿检测轮2径向高速往复移动的随动机构。

这样设置后，当车门内板上的各车门内衬组装完成并进行固定后，可以启动机械臂，使得机械臂驱使安装台1带动激光焊接头11对待焊接焊件的焊缝处进行焊接。在此过程中，两个检测轮2在前分列焊缝两侧沿焊缝轮廓行走，通过随动机构可使探针31朝靠近焊缝的方向高速往复刺入和收回，当探针31无法刺入焊缝中时，代表焊件的装配间隙达标，此时激光焊接头11可以直接进行焊接；而当探针31刺入焊缝中时，探针31检测端超出检测轮2外缘并被检测机构检测到，此时焊件的装配间隙超标，焊丝送丝枪12受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由激光焊接头11进行焊接，可以有效确保车门内衬装配间隙不一致时的高质量焊接，对各车门内衬的装配间隙要求较底，能够合理控制车门总成的加工成本。

且通过高速往复移动的探针31对焊缝缝宽进行检测，焊接装置的设置成本较低，且能避免探针31卡死在焊缝中的现象发生，不会对激光焊接头11的正常移动造成干扰；并且通过探针31和检测机构的配合，可以无视光照、激光光影等外部环境影响，容错率更高，应用范围更为广泛。

而为了便于本申请适配不同的装配、焊接需求，参照图2和图3，在安装台1上固接有沿检测轮2径向设置的套管32，套管32中滑动设置有与探针31共轴线的检测杆33，随动机构用于驱使检测杆33在套管32中高速往复滑动，探针31可拆安装于检测杆33端部；具体的，探针31可以是螺接在检测杆33端部，也可以是旋转卡接在检测杆33端部。这样，可以通过更换不同的探针31来适配不同的使用需求，适配过程更为简便。

其中，参照图2和图3，上述的检测机构包括固接在检测杆33靠近安装台1一端的拨块41，拨块41与套管32之间固接有拉簧42，拉簧42一端与拨块41固接、另一端与套管32靠近安装台1的一端固接。套管32靠近安装台1的一侧安装有与焊丝送丝枪12控制连接的压力传感器43，拨块41上固接有与压力传感器43对应的压杆44；当探针31底端与检测轮2底端外缘平齐时，拉簧42处于被拉伸状态，且压杆44未与压力传感器43抵触；而当探针31刺入焊缝中时，压杆44与压力传感器43抵触。

由此可知，当检测轮2与焊缝两侧的焊件抵触时，检测杆33在拉簧42的弹性形变力作用下朝背离安装台1的方向移动，以形成探针31与焊件上焊缝的弹性抵接效果；当焊缝缝宽小于装配间隙要求时，探针31无法刺入焊缝中，压杆44无法与压力传感器43进行抵触，因此焊丝送丝枪12不工作。

而当焊缝缝宽大于装配间隙要求时，探针31检测端在拉簧42的作用下可以自由刺入焊缝中，使得压杆44与压力传感器43相抵，此时焊丝送丝枪12受控送丝，可将焊丝填入焊缝中；并且随着检测轮2的继续移动，随动机构驱使检测杆33带动探针31朝靠近安装台1的方向移动，以使探针31自焊缝中拔出，能有效避免探针31在焊缝中持续滑动而造成的卡死现象发生，可以有效确保探针31的持续、有效检测效果。

具体的，参照图2和图3，上述所称的随动机构包括同轴固接在检测轮2上的齿圈51，齿圈51的外圈接近检测轮2外缘，但以不影响检测轮2在焊件上的正常滚动为准；安装台1上转动安装有用于间歇推动探针31朝靠近安装台1的方向移动的凸轮52，凸轮52与检测杆33上的拨块41对应，且拨块41位于凸轮52上凸部522的旋转轨迹中，拨块41迎向凸轮52的凸部522旋转方向的一侧设置有导向斜面。

并且，参照图2和图3，凸轮52与齿圈51之间设置有用于增加凸轮52随动转速的提速组件；提速组件包括转动安装在安装台1上的主齿轮53，主齿轮53与凸轮52传动连接，具体可以是皮带传动或者同步带传动，亦或者是大齿轮与小齿轮的增速传动，比如大齿轮与主齿轮53同轴固接、小齿轮与凸轮52同轴固接，可以进一步实现增速效果；且主齿轮53与齿圈51啮合连接，主齿轮53齿数小于齿圈51齿数。

其中，齿圈51可以是齿部在外、也可以是齿部在内，齿圈51可以安装在检测轮2靠近探针31的一侧、也可以安装在检测轮2背离探针31的一侧，在本申请实施例中，为节省两个检测轮2之间的空间，以使两个检测轮2设置得更为紧凑病确保探针31的检测效果，参照图2和图3，将齿圈51安装于检测轮2背离探针31的一侧，且将齿圈51的齿部设置在外圈侧，如此可以将凸轮52布置在齿圈51的内圈侧。

或者在另一可行的实施例中，还可以进一步在检测轮2靠近探针31的一侧内凹形成容置腔21，以供凸轮52、提速组件等部件的安装，以使检测轮2与焊件的接触部尽可能贴近探针31。

这样，当检测轮2在焊件上滚动时，其带动齿圈51旋转，齿圈51旋转时可以带动与之啮合的主齿轮53旋转，由于主齿轮53齿数远小于齿圈51齿数，因此主齿轮53可以相较于齿圈51或检测轮2进行增速旋转，再借助主齿轮53与凸轮52间的同速传动或增速传动，使得凸轮52也可以进行高速旋转；这样，当凸轮52跟随检测轮2的滚动进行高速旋转时，凸轮52上的凸部522间歇推动拨块41朝靠近安装台1的方向移动，以将探针31自焊缝中拔出。由此便可以实现探针31在焊缝中的弹性刺入以及刚性拔出，即使探针31在移动过程中卡死在焊缝中，借助凸轮52的凸部522的抵推作用也可以将探针31自焊缝中拔出，不会对下一检测回合造成影响，使得本申请的焊接装置的容错率更高。

或者，在另一可行的实施例中，参照图3，凸轮52包括转动安装在安装台1上的轮轴521和固接于轮轴521弧面外周壁上的凸部522，轮轴521上设置有多个凸部522，比如在轮轴521上设置两个或三个凸部522，多个凸部522以轮轴521轴线呈等间距圆周阵列分布。这样，轮轴521在主齿轮53的带动下旋转一周可使多个凸部522对检测杆33上的拨块41进行多次抵推，也可以提高探针31往复移动的频率，且提升效率更为显著。

另外，为免检测轮2移动至焊缝拐弯部位或者其中一个检测轮2悬空时主齿轮53丧失动力，参照图2和图3，两个检测轮2上设置有齿圈51和主齿轮53，两个主齿轮53同轴固接，具体可以通过转轴531同轴固接，转轴531转动安装于安装台1上且位于检测轮2和安装台1之间，转轴531与凸轮52的轮轴521传动连接。这样，任意一个检测轮2旋转时，都可以带动转轴531旋转，进而带动凸轮52旋转。

本申请实施例公开还一种用于车门内板总成的焊接方法，基于上述的一种用于车门内板总成的焊接装置，包括以下步骤：

将各车门内衬与车门内板进行装配，并用夹具固定；

控制机械臂带动安装台1沿待焊接焊件的焊缝轨迹移动，由激光焊接头11进行焊接；

安装台1上的检测轮2沿焊缝轨迹移动时通过随动机构驱使探针31在焊缝中高速往复刺入和收回，当检测机构检测到探针31刺入焊缝中时，焊丝送丝枪12受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由激光焊接头11进行焊接。

本申请实施例一种用于车门内板总成的焊接装置的实施原理为：

机械臂驱使安装台1带动激光焊接头11对待焊接焊件的焊缝处进行焊接时，两个检测轮2在前分列焊缝两侧沿焊缝轮廓行走，通过随动机构可使探针31朝靠近焊缝的方向高速往复刺入和收回，当探针31无法刺入焊缝中时，代表焊件的装配间隙达标，此时激光焊接头11可以直接进行焊接；而当探针31刺入焊缝中时，探针31检测端超出检测轮2外缘并被检测机构检测到，此时焊件的装配间隙超标，焊丝送丝枪12受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由激光焊接头11进行焊接，可以有效确保车门内衬装配间隙不一致时的高质量焊接，对各车门内衬的装配间隙要求较底，能够合理控制车门总成的加工成本。

且通过高速往复移动的探针31对焊缝缝宽进行检测，焊接装置的设置成本较低，且能避免探针31卡死在焊缝中的现象发生，不会对激光焊接头11的正常移动造成干扰；并且通过探针31和检测机构的配合，可以无视光照、激光光影等外部环境影响，容错率更高，应用范围更为广泛。

除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于车门内板总成的焊接装置，包括机械臂、安装在机械臂输出端上的安装台（1）和安装在所述安装台（1）上的激光焊接头（11）和焊丝送丝枪（12），其特征在于，所述安装台（1）上转动安装有两个平行设置的检测轮（2），所述检测轮（2）位于所述焊丝送丝枪（12）背离所述激光焊接头（11）的一侧，所述安装台（1）上沿所述检测轮（2）径向滑动设置有探针（31），所述探针（31）位于两个所述检测轮（2）之间，两个所述检测轮（2）用于与待焊接焊件的焊缝两侧边相抵；

所述安装台（1）上设置有用于检测所述探针（31）伸出所述检测轮（2）外缘状态的检测机构，所述检测机构与所述焊丝送丝枪（12）控制连接；当所述检测机构检测到所述探针（31）检测端超出所述检测轮（2）外缘时，所述焊丝送丝枪（12）受控启动；

所述安装台（1）上设置有用于随所述检测轮（2）旋转而驱使所述探针（31）沿所述检测轮（2）径向高速往复移动的随动机构；控制所述机械臂带动所述安装台（1）沿待焊接焊件的焊缝轨迹移动，由所述激光焊接头（11）进行焊接，所述随动机构包括同轴固接在所述检测轮（2）上的齿圈（51），所述安装台（1）上转动安装有用于间歇推动所述探针（31）朝靠近所述安装台（1）的方向移动的凸轮（52），所述凸轮（52）与所述齿圈（51）之间设置有用于增加所述凸轮（52）随动转速的提速组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，所述安装台（1）上固接有沿所述检测轮（2）径向设置的套管（32），所述套管（32）中滑动设置有与所述探针（31）共轴线的检测杆（33），所述探针（31）可拆安装于所述检测杆（33）端部。

3.根据权利要求2所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，所述检测机构包括固接在所述检测杆（33）靠近所述安装台（1）一端的拨块（41），所述拨块（41）与所述套管（32）之间固接有拉簧（42），所述套管（32）靠近所述安装台（1）的一侧安装有与所述焊丝送丝枪（12）控制连接的压力传感器（43），所述拨块（41）上固接有与所述压力传感器（43）对应的压杆（44）；

当所述探针（31）底端与所述检测轮（2）底端外缘平齐时，所述拉簧（42）处于被拉伸状态，且所述压杆（44）未与所述压力传感器（43）抵触。

4.根据权利要求1所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，所述提速组件包括转动安装在所述安装台（1）上的主齿轮（53），所述主齿轮（53）与所述凸轮（52）传动连接，所述主齿轮（53）与所述齿圈（51）啮合连接，所述主齿轮（53）齿数小于所述齿圈（51）齿数。

5.根据权利要求4所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，两个所述检测轮（2）上均设置有所述齿圈（51）和所述主齿轮（53），两个所述主齿轮（53）同轴固接。

6.根据权利要求1所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，所述凸轮（52）包括转动安装在所述安装台（1）上的轮轴（521）和固接于所述轮轴（521）弧面外周壁上的凸部（522），所述轮轴（521）上设置有多个凸部（522）。

7.一种用于车门内板总成的焊接方法，基于如权利要求1-6任一项所述的一种用于车门内板总成的焊接装置，其特征在于，包括以下步骤：

将各车门内衬与车门内板进行装配，并用夹具固定；

控制所述机械臂带动所述安装台（1）沿待焊接焊件的焊缝轨迹移动，由所述激光焊接头（11）进行焊接；

所述安装台（1）上的所述检测轮（2）沿焊缝轨迹移动时通过所述随动机构驱使所述探针（31）在焊缝中高速往复刺入和收回，当所述检测机构检测到所述探针（31）刺入焊缝中时，所述焊丝送丝枪（12）受控启动向缝宽超标的焊缝中输送焊丝，并由所述激光焊接头（11）进行焊接。