CN204673144U - 一种车厢底板用自动焊接线及其自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车厢底板用自动焊接线及其自动焊接系统，自动焊接系统包括焊钳子系统、焊钳运动机构和控制子系统；焊钳子系统具有能够对车厢底板进行焊接的焊钳和当焊钳的焊头运动到车厢底板的预设焊点位置时控制焊钳进行焊接操作的焊接控制器；焊钳运动机构能够驱动焊钳依次运动到预设焊点位置，焊钳设置在焊钳运动机构上；控制子系统用于控制焊钳运动机构运动以驱使焊钳依次运动到预设焊点位置，其与焊钳运动机构连接。本实用新型采用焊钳实现焊接，设备成本较低且结构比较紧凑，能够降低车厢底板的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，满足加工场地较小的生产现场要求，而且焊钳运动比较灵活，还提高了车厢底板的焊接效率。

Description

一种车厢底板用自动焊接线及其自动焊接系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，更具体地说，涉及一种车厢底板用自动焊接线及其自动焊接系统。

背景技术

在汽车车厢加工过程中，需要在宽度为1570mm的车厢底板的5个横梁上焊接近300个焊点。横梁的翻边比较窄，人工拿着大焊钳(长度为1米左右)在边缘焊时较易出现焊接扭曲凹陷和毛刺等焊接缺陷，而且人工操作大焊钳不方便并且效率低下。生产车间常通过人工打磨解决上述焊接缺陷，但人工打磨会导致外观质量无法满足顾客需求、同时浪费打磨片打磨机，打磨产生的噪声还会影响工人的听力。

为了降低人员成本，避免资源浪费，解决焊接扭曲凹陷、毛刺质量问题和实现更大的产能目标，目前采用机器人自动焊接线实现自动焊接来代替人工焊接；该机器人自动焊接线由工位工装夹具、往复杆传送机构和点焊机器人系统三部分构成；其中，工位工装夹具用于对该工位的工件进行夹紧定位，往复杆传送机构用于工件的传送，点焊机器人系统用于对工件进行焊接作业；当焊接完成后，工位工装夹具打开，往复杆传送机构的往复杆将所有工位的工件托起到设定高度后通过往复杆传送机构的输送装置将工件传送到下一工位，传送到位后，往复杆下降，工件正确放在工位工装上，夹具夹紧，输送装置返回等待下一次输送，当返回到位后，点焊机器人系统开始焊接作业。

但是，上述点焊机器人系统的投资费用较大，成本较高，同时点焊机器人系统的机器人占用空间较大，不能适用于加工场地较小的生产现场，而且同样的空间(比如一个工位)最多只能放4台机器人，导致车厢底板的焊接效率较低。

综上所述，如何降低车厢底板的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，以满足加工场地较小的生产现场要求，提高车厢底板的焊接效率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种自动焊接系统，以降低车厢底板的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，从而满足加工场地较小的生产现场要求，提高车厢底板的焊接效率。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有上述自动焊接系统的车厢底板用自动焊接线。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自动焊接系统，包括：

焊钳子系统，所述焊钳子系统具有能够对车厢底板进行焊接的焊钳和当所述焊钳的焊头运动到所述车厢底板的预设焊点位置时控制所述焊钳进行焊接操作的焊接控制器；

能够驱动所述焊钳依次运动到预设焊点位置的焊钳运动机构，所述焊钳设置在所述焊钳运动机构上；

用于控制所述焊钳运动机构运动的控制子系统，所述控制子系统与所述焊钳运动机构连接。

优选的，上述自动焊接系统中，所述焊钳至少为两个。

优选的，上述自动焊接系统还包括防撞子系统，所述防撞子系统包括：

用于检测每个所述焊钳运动轨迹并发送轨迹信号的检测器；

能够控制所述焊钳运动机构停止运动的限位开关，所述限位开关设置在所述焊钳运动机构上；

接收所述轨迹信号的防撞控制器，当两个所述焊钳之间的距离小于预设最小距离时所述控制器控制所述限位开关动作。

优选的，上述自动焊接系统中，所述焊钳运动机构包括相互垂直的X向运动机构和Y向运动机构；

所述X向运动机构能够驱动所述焊钳在水平面内沿平行于所述车厢底板的运输方向的X向运动，所述Y向运动机构能够驱动所述焊钳在水平面内沿垂直于所述车厢底板的运输方向运动的Y向运动；

且所述Y向运动机构可沿X向移动地设置于所述X向运动机构上方，所述焊钳可沿Y向移动地设置于所述Y向运动机构上。

优选的，上述自动焊接系统中，所述Y向运动机构包括Y向直线滑轨，第一滚珠丝杠和第一伺服电机，

其中，所述第一滚珠丝杠的第一螺杆和所述第一伺服电机的转动轴线均沿Y向设置，所述第一伺服电机通过第一联轴器与所述第一螺杆连接，所述第一滚珠丝杠的第一螺母与所述Y向直线滑轨沿Y向滑动配合，且所述焊钳固定设置在所述第一螺母上；

所述X向运动机构包括X向直线滑轨，第二滚珠丝杠和第二伺服电机，

其中，所述第二滚珠丝杠的第二螺杆和所述第二伺服电机的转动轴线均沿X向设置，所述第二伺服电机通过第二联轴器与所述第二螺杆连接，且所述Y向直线滑轨固定设置在所述第二滚珠丝杠的第二螺母上，所述第二螺母通过所述Y向直线滑轨与所述X向直线滑轨沿X向滑动配合。

优选的，上述自动焊接系统中，所述焊钳子系统具体包括：

焊钳安装平台，所述X向运动机构设置在所述焊钳安装平台上，所述焊接控制器设置在所述焊钳安装平台远离所述车厢底板的侧面上；

设置于所述焊钳远离所述车厢底板一端的变压器，所述焊接控制器通过供电导线与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端通过铜带与所述焊钳的上下电极臂连接。

优选的，上述自动焊接系统中，所述供电导线依次穿过X向坦克链线槽和Y向坦克链线槽后与所述变压器的输入端连接，所述X向坦克链线槽设置在所述X向运动机构上；所述Y向坦克链线槽设置在所述Y向运动机构上。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的自动焊接系统包括焊钳子系统、焊钳运动机构和控制子系统；其中，焊钳子系统具有能够对车厢底板进行焊接的焊钳和当焊钳的焊头运动到车厢底板的预设焊点位置时控制焊钳进行焊接操作的焊接控制器；焊钳运动机构能够驱动焊钳依次运动到预设焊点位置，焊钳设置在焊钳运动机构上；控制子系统用于控制焊钳运动机构运动以驱使焊钳依次运动到预设焊点位置，控制子系统与焊钳运动机构连接。

应用时，本实用新型通过控制子系统控制焊钳运动机构运动，进而驱使焊钳依次运动到预设焊点位置，当焊钳的焊头运动到车厢底板的预设焊点位置时焊接控制器控制焊钳进行焊接操作，从而实现对车厢底板的自动焊接。

本实用新型采用焊钳实现焊接，设备成本较低，且结构比较紧凑，占用场地少，适合于对场地和成本要求较严格的生产现场；故，本实用新型的自动焊接系统能够降低车厢底板的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，从而满足加工场地较小的生产现场要求，而且焊钳运动比较灵活，还提高了车厢底板的焊接效率。

本实用新型还提供了一种车厢底板用自动焊接线，包括车厢底板工装定位夹具、往复杆传动系统和自动焊接系统；所述自动焊接系统为上述任一种自动焊接系统，由于上述自动焊接系统具有上述效果，具有上述自动焊接系统的车厢底板用自动焊接线具有同样的效果，故本文不再赘述。

优选的，上述车厢底板用自动焊接线中，所述自动焊接系统为四个，分别为第一自动焊接系统、第二自动焊接系统、第三自动焊接系统、第四自动焊接系统，所述第一自动焊接系统与所述第二自动焊接系统相对设置在车厢底板工装的第一工位两侧，两者均设置有3个所述焊钳；所述第三自动焊接系统与所述第四自动焊接系统相对设置在所述车厢底板工装的第二工位两侧，两者均设置有4个所述焊钳。

优选的，上述车厢底板用自动焊接线中，四个所述自动焊接系统共用一个控制子系统，且所述控制子系统为双CPU控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的自动焊接系统的俯视图；

图2是图1中A的局部放大结构图；

图3是本实用新型实施例提供的自动焊接系统的侧视图；

图4是本实用新型实施例提供的车厢底板用自动焊接线的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种自动焊接系统，能够降低车厢底板的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，从而满足加工场地较小的生产现场要求，还提高了车厢底板的焊接效率。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考附图1-3，本实用新型实施例提供的自动焊接系统包括焊钳子系统、焊钳运动机构和控制子系统；其中，焊钳子系统具有能够对车厢底板07进行焊接的焊钳10和当焊钳10的焊头运动到车厢底板07的预设焊点位置时控制焊钳10进行焊接操作的焊接控制器；焊钳运动机构能够驱动焊钳10依次运动到预设焊点位置，焊钳10设置在焊钳运动机构上；控制子系统用于控制焊钳运动机构运动以驱使焊钳10依次运动到预设焊点位置，控制子系统与焊钳运动机构连接。

应用时，本实用新型通过控制子系统控制焊钳运动机构运动，进而驱使焊钳10依次运动到预设焊点位置，当焊钳10的焊头运动到车厢底板07的预设焊点位置时焊接控制器控制焊钳10进行焊接操作，从而实现对车厢底板07的自动焊接。

本实用新型采用焊钳10实现焊接，设备成本较低，且结构比较紧凑，占用场地少，适合于对场地和成本要求较严格的生产现场；故，本实用新型的自动焊接系统能够降低车厢底板07的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，从而满足加工场地较小的生产现场要求，而且焊钳10运动比较灵活，还提高了车厢底板07的焊接效率。

此外，本实用新型的自动焊接系统结构比较精简，便于装配。

为了进一步提高焊接效率，本实用新型的自动焊接系统中，焊钳10至少为两个，具体的，在车厢底板07焊接工艺中，一个工位可以放6-8个焊钳10，分为两侧平均放置，这样一来，在焊接过程中，该6-8个焊钳10可以同时对车厢底板07的不同焊点进行焊接，从而节省了焊接时间。当然，根据不同的焊接工件需求以及生产现场的限制，自动焊接系统也可以仅设置一个焊钳10或者设置其他个数。

由于相邻两个焊钳10的运动轨迹存在交叉，两个焊钳10在运动的时候存在相撞的风险，因此，自动焊接系统还包括防撞子系统，防撞子系统包括用于检测每个焊钳10运动轨迹并发送轨迹信号的检测器；能够控制焊钳运动机构停止运动的限位开关，限位开关设置在焊钳运动机构上；接收轨迹信号的防撞控制器，当两个焊钳10之间的距离小于预设最小距离时控制器控制限位开关动作。本实用新型通过防撞子系统实现了相邻焊钳10的防撞技术。应用时，通过检测器对相邻两个焊钳10的运行轨迹进行检测；利用防撞控制器对上述两个焊钳10的运行轨迹做干涉判断，当两个焊钳10之间的距离小于预设最小距离(该预设最小距离为接近相撞的最小值)时，防撞控制器控制限位开关动作，使焊钳运动机构停止运动，从而切断焊钳10运行的条件，达到相邻两个焊钳10防撞的目的。

本实用新型也可以不设置防撞子系统，通过主动控制每个焊钳10的运动轨迹来达到同样的防撞效果，本实施例不再一一赘述。

如图1所示，优选的，焊钳运动机构包括相互垂直的X向运动机构和Y向运动机构；X向运动机构能够驱动焊钳10在水平面内沿平行于车厢底板07的运输方向的X向运动，Y向运动机构能够驱动焊钳10在水平面内沿垂直于车厢底板07的运输方向运动的Y向运动；且Y向运动机构可沿X向移动地设置于X向运动机构上方，焊钳10可沿Y向移动地设置于Y向运动机构上。本实用新型选择相垂直的两个运动机构形成焊钳运动机构，便于控制焊钳10的运动。

本实用新型对现场生产工件的结构和打点位置进行分析，得出在打点时焊钳10的动作为平面运动，利用上述X向运动机构和Y向运动机构的两轴运动机构即可完成焊钳10的移动。本实用新型的自动焊接系统，主要是由焊钳运动机构带动焊钳10在水平面内沿X、Y方向运动，当焊钳10运动到焊点位置时利用焊接控制器控制焊钳10进行打点，打点结束后利用焊钳运动机构控制焊钳10继续往下一焊点运动，打点，直到所有焊点都打完后返回远点原点位置等待下一次工作循环。可替换的，X向运动机构也可以沿Y向移动地设置于Y向运动机构上方，此时焊钳10可沿X向移动地设置于X向运动机构上。本实用新型以车厢底板07的运输方向为X向，便于焊钳运动机构的布置，当然也可以选择与车厢底板07的运输方向具有夹角的方向为X向。

进一步的技术方案中，如图1-3所示，Y向运动机构包括Y向直线滑轨6，第一滚珠丝杠7和第一伺服电机5，第一滚珠丝杠7的第一螺杆和第一伺服电机5的转动轴线均沿Y向设置，第一伺服电机5通过第一联轴器与第一螺杆连接，第一滚珠丝杠7的第一螺母与Y向直线滑轨6沿Y向滑动配合，且焊钳10固定设置在第一螺母上；

X向运动机构包括X向直线滑轨1，第二滚珠丝杠4和第二伺服电机3，第二滚珠丝杠4的第二螺杆和第二伺服电机3的转动轴线均沿X向设置，第二伺服电机3通过第二联轴器与第二螺杆连接，且Y向直线滑轨6固定设置在第二滚珠丝杠4的第二螺母上，第二螺母通过Y向直线滑轨6与X向直线滑轨1沿X向滑动配合。本实用新型的两向运动机构均由直线滑轨、滚珠丝杠和伺服电机组成，伺服电机通过联轴器和滚珠丝杠直连，带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠两侧的直线滑轨保证整该机构的平行运动，起到承重和导向的作用。本领域技术人员可以理解的是，上述Y向运动机构和X向运动机构还可以通过蜗轮蜗杆或者直线电机实现驱动焊钳10XY向的移动。

本实用新型具体的实施例中，焊钳子系统由焊钳安装平台11、焊钳10、变压器8和焊接控制器构成；其中，X向运动机构设置在焊钳安装平台11上，焊接控制器设置在焊钳安装平台11远离车厢底板07的侧面上；变压器8设置于焊钳10远离车厢底板07一端(即焊钳10的尾端)，焊接控制器通过供电导线与变压器8的输入端连接，变压器8的输出端通过铜带(软连接)与焊钳10的上下电极臂连接，形成一个焊接系统。本实施例中，焊钳10和变压器8设置于Y向运动机构上，由焊钳运动机构带动焊钳10在XY平面内运动。

优选的，上述供电导线依次穿过X向坦克链线槽2和Y向坦克链线槽9后与变压器8的输入端连接，X向坦克链线槽2设置在X向运动机构上；Y向坦克链线槽9设置在Y向运动机构上。上述焊接控制器的进线为用户电源端，出线通过X向坦克链线槽2和Y向坦克链线槽9接入到变压器8输入端。本实施例通过坦克链线槽对内置的往复运动的供电导线起到牵引和保护作用。可替换的，本实用新型还可以通过PVC线槽对供电导线进行保护。

如图4所示，本实用新型实施例还提供了一种车厢底板用自动焊接线，包括车厢底板工装定位夹具05、往复杆传动系统06和自动焊接系统；自动焊接系统为上述任一项实施例提供的自动焊接系统，能够降低车厢底板07的焊接投入成本，同时减小焊接设备的占用空间，从而满足加工场地较小的生产现场要求，还提高了车厢底板07的焊接效率，其优点是由自动焊接系统带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

需要说明的是，在本实用新型中，往复杆传动系统06是指利用齿轮齿条机械同步控制气动回路及连接各工位的往复杆实现生产线线体同时上升、下降并能前后输送工件的一种装置。

本实用新型通过往复杆传动系统06的往复杆实现产品零件如车厢底板07的自动输送(到下一工位)，往复杆传动系统06的接近开关感应确认零件到位状态，零件到位后车厢底板工装定位夹具05夹紧，自动焊接系统的焊钳10开始自动焊接。

本实用新型一具体的实施例中，自动焊接系统为四个，分别为第一自动焊接系统01、第二自动焊接系统02、第三自动焊接系统03、第四自动焊接系统04，第一自动焊接系统01与第二自动焊接系统02相对设置在车厢底板07工装的第一工位两侧，两者均设置有3个焊钳10；第三自动焊接系统03与第四自动焊接系统04相对设置在车厢底板07工装的第二工位两侧，两者均设置有4个焊钳10。本实用新型可以在生产现场空间不足(如长8米、宽6米的空间内)放置14把焊钳10，从而满足车厢底板07的焊接需求。

为了进一步优化上述技术方案，上述实施例提供的车厢底板用自动焊接线中，四个自动焊接系统共用一个控制子系统，且控制子系统为双CPU控制系统。在本实用新型中，双CPU控制系统是指一个PLC CPU主要控制生产线动作逻辑及焊点数据存储，另一个CPU(运动控制器)主要控制各伺服电机的动作，两个CPU进行实时通讯，实现焊钳10和线体的自动运行的一种控制装置。

具体的是实施例中，双CPU控制系统主要是由三菱Q06HCPU和Q173DSCPU组成，其中Q06HCPU为三菱高性能中大型PLC控制器，在该控制系统中主要用于程序的逻辑判断、执行与焊点位置数据的存储，Q173DSCPU为三菱高性能运动控制器，可同时驱动32个伺服轴(即伺服电机的转动轴)，实现32轴的联动，在该车厢底板用自动焊接线的控制子系统中能够同时对28个伺服轴进行同步控制，驱动14把焊钳10在XY方向运动，实现焊钳10自动焊接，大大提高了控制系统的控制集中性，在减少了控制系统的成本投入的要求下能很好的满足现场控制要求，为自动焊接技术的新典范。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自动焊接系统，其特征在于，包括：

焊钳子系统，所述焊钳子系统具有能够对车厢底板(07)进行焊接的焊钳(10)和当所述焊钳(10)的焊头运动到所述车厢底板(07)的预设焊点位置时控制所述焊钳(10)进行焊接操作的焊接控制器；

能够驱动所述焊钳(10)依次运动到预设焊点位置的焊钳运动机构，所述焊钳(10)设置在所述焊钳运动机构上；

用于控制所述焊钳运动机构运动的控制子系统，所述控制子系统与所述焊钳运动机构连接。

2.如权利要求1所述的自动焊接系统，其特征在于，所述焊钳(10)至少为两个。

3.如权利要求2所述的自动焊接系统，其特征在于，还包括防撞子系统，所述防撞子系统包括：

用于检测每个所述焊钳(10)运动轨迹并发送轨迹信号的检测器；

能够控制所述焊钳运动机构停止运动的限位开关，所述限位开关设置在所述焊钳运动机构上；

接收所述轨迹信号的防撞控制器，当两个所述焊钳(10)之间的距离小于预设最小距离时所述控制器控制所述限位开关动作。

4.如权利要求1所述的自动焊接系统，其特征在于，所述焊钳运动机构包括相互垂直的X向运动机构和Y向运动机构；

所述X向运动机构能够驱动所述焊钳(10)在水平面内沿平行于所述车厢底板(07)的运输方向的X向运动，所述Y向运动机构能够驱动所述焊钳(10)在水平面内沿垂直于所述车厢底板(07)的运输方向运动的Y向运动；

且所述Y向运动机构可沿X向移动地设置于所述X向运动机构上方，所述焊钳(10)可沿Y向移动地设置于所述Y向运动机构上。

5.如权利要求4所述的自动焊接系统，其特征在于，所述Y向运动机构包括Y向直线滑轨(6)，第一滚珠丝杠(7)和第一伺服电机(5)，

其中，所述第一滚珠丝杠(7)的第一螺杆和所述第一伺服电机(5)的转动轴线均沿Y向设置，所述第一伺服电机(5)通过第一联轴器与所述第一螺杆连接，所述第一滚珠丝杠(7)的第一螺母与所述Y向直线滑轨(6)沿Y向滑动配合，且所述焊钳(10)固定设置在所述第一螺母上；

所述X向运动机构包括X向直线滑轨(1)，第二滚珠丝杠(4)和第二伺服电机(3)，

其中，所述第二滚珠丝杠(4)的第二螺杆和所述第二伺服电机(3)的转动轴线均沿X向设置，所述第二伺服电机(3)通过第二联轴器与所述第二螺杆连接，且所述Y向直线滑轨(6)固定设置在所述第二滚珠丝杠(4)的第二螺母上，所述第二螺母通过所述Y向直线滑轨(6)与所述X向直线滑轨(1)沿X向滑动配合。

6.如权利要求5所述的自动焊接系统，其特征在于，所述焊钳子系统具体包括：

焊钳安装平台(11)，所述X向运动机构设置在所述焊钳安装平台(11)上，所述焊接控制器设置在所述焊钳安装平台(11)远离所述车厢底板(07)的侧面上；

设置于所述焊钳(10)远离所述车厢底板(07)一端的变压器(8)，所述焊接控制器通过供电导线与所述变压器(8)的输入端连接，所述变压器(8)的输出端通过铜带与所述焊钳(10)的上下电极臂连接。

7.如权利要求6所述的自动焊接系统，其特征在于，所述供电导线依次穿过X向坦克链线槽(2)和Y向坦克链线槽(9)后与所述变压器(8)的输入端连接，所述X向坦克链线槽(2)设置在所述X向运动机构上；所述Y向坦克链线槽(9)设置在所述Y向运动机构上。

8.一种车厢底板用自动焊接线，包括车厢底板工装定位夹具(05)、往复杆传动系统(06)和自动焊接系统；其特征在于，所述自动焊接系统为如权利要求1-7任一项所述的自动焊接系统。

9.如权利要求8所述的车厢底板用自动焊接线，其特征在于，所述自动焊接系统为四个，分别为第一自动焊接系统(01)、第二自动焊接系统(02)、第三自动焊接系统(03)、第四自动焊接系统(04)，所述第一自动焊接系统(01)与所述第二自动焊接系统(02)相对设置在车厢底板(07)工装的第一工位两侧，两者均设置有3个所述焊钳(10)；所述第三自动焊接系统(03)与所述第四自动焊接系统(04)相对设置在所述车厢底板(07)工装的第二工位两侧，两者均设置有4个所述焊钳(10)。

10.如权利要求9所述的车厢底板用自动焊接线，其特征在于，四个所述自动焊接系统共用一个控制子系统，且所述控制子系统为双CPU控制系统。