一种全自动点焊设备的制作方法
【专利摘要】一种全自动点焊设备，用于实现焊接全过程的自动化作业模式。它包括上料装置、工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置、固定框架和PLC系统，所述上料装置布置在固定框架的顶部，所述工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置均安装在固定框架底座上，所述落件及产品输送装置与工件定位夹紧及焊接装置配装，上料装置、工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置均由PLC系统控制。本发明具有占用空间小、自动化程度高、操作简单的特点，它不仅能改善操作人员工作条件、降低劳动强度；而且提高了焊接质量，保证了产品的一致性；同时也降低了设备投资成本，是一种适用于钣金类零部件焊接的自动化焊接设备。
【专利说明】一种全自动点焊设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接设备，尤其是一种全自动点焊设备，属于焊接【技术领域】。
【背景技术】
[0002]点焊是适用于钣金类零部件的一种焊接工艺，它通过焊接工件本体互相融合的形式实现接合，无需外加介质，具有接合迅速、强度可靠等特点，因此，点焊焊接工艺被广泛应用于汽车车身构件的焊装过程中。如附图1、图2所示的汽车顶盖前横梁总成1，它由上部制件1-1和下部制件1-2组成，上部制件1-1和下部制件1-2通过点焊工艺装配，其焊点1-3分布在汽车顶盖前横梁总成I的边缘部位。
[0003]目前，点焊焊接工艺过程一般通过人工或机器人操作完成，其中人工焊接方式存在操作者作业环境差、劳动强度大、工作效率低、工件焊接质量难以保证等缺陷；而采用机器人焊接虽然在焊接位置精度及产品一致性方面具有一定的优势，但也带来设备占地面积大、辅助装置多、开发费用高等问题。
[0004]针对上述问题，申请号为201110454722.0的中国专利申请文件中公开了一种四轴联动自动点焊机，其构成中包括平行移动机构、旋转机构、焊钳悬浮机构、焊钳和底座，所述底座为框架结构，所述平行移动机构安装在底座上，所述旋转机构与平行移动机构通过连接支架连接，所述焊钳悬浮机构与旋转机构固定连接，所述焊钳安装在焊钳悬浮机构上。该专利申请的技术方案虽然具有操作简单、安全可靠的特点，不仅可显著降低操作者劳动强度，而且降低了设备成本投入；但它没有涉及焊接工件的上、下料装置，只能完成焊机位置的自动化调整，不能实现整个焊接过程的自动化作业。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种自动化程度高、能改善操作人员工作条件、降低劳动强度、保证产品质量的全自动点焊设备。
[0006]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种全自动点焊设备，它包括上料装置、工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置、固定框架和PLC系统，所述上料装置布置在固定框架的顶部，所述工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置均安装在固定框架底座上，所述落件及产品输送装置与工件定位夹紧及焊接装置配装，上料装置、工件定位夹紧及焊接装置、落件及产品输送装置均由PLC系统控制。
[0007]上述全自动点焊设备，所述落件及产品输送装置包括落件机构和产品输送机构，所述产品输送机构包括一级输送单元、二级输送单元和三级输送单元，所述一级输送单元、二级输送单元和三级输送单元均采用输送带结构，其中三级输送单元主动轴由输送电机驱动，其从动轴为二级输送单元主动轴，所述二级输送单元从动轴为一级输送单元主动轴。
[0008]上述全自动点焊设备，所述落件机构包括平移单元、举升单元和产品支撑架，所述平移单元由平移气缸、平移滑轨、平移滑块和平移限位块组成，所述平移气缸安装在固定框架底座上，其伸缩臂与平移滑块固定连接，所述平移滑块与平移滑轨匹配，所述平移滑轨左右对称布置，平移滑轨及所述平移限位块均安装在固定框架底座上。
[0009]上述全自动点焊设备，所述举升单元由举升气缸、举升导向组件和举升限位柱组成，所述举升气缸固定在平移单元的平移滑块上，其伸缩臂与产品支撑架固定装配，所述举升导向组件左右对称布置，它们安装在所述平移滑块与产品支撑架之间，所述举升限位柱左右对称布置，它们与举升导向组件配装，其上端固定在产品支撑架上。
[0010]上述全自动点焊设备，所述产品支撑架为平底U型槽结构，其底面与举升气缸、举升导向组件及举升限位柱配装。
[0011]上述全自动点焊设备，所述上料装置包括下部制件吸盘式抓取机构、上部制件吸盘式抓取机构、工件抓取机构导向组件、工件抓取机构驱动组件、上部制件放置盒和下部制件放置盒，所述上部制件吸盘式抓取机构、下部制件吸盘式抓取机构左右布置，它们分别与上部制件放置盒和下部制件放置盒匹配，所述工件抓取机构导向组件、工件抓取机构驱动组件均包括与下部制件吸盘式抓取机构、上部制件吸盘式抓取机构匹配的两部分，它们安装在固定框架的顶部。
[0012]上述全自动点焊设备，所述工件定位夹紧及焊接装置包括焊机、焊机横向移动机构、焊机纵向移动机构、焊机升降机构、工作台和工件定位夹紧机构，所述焊机安装在焊机升降机构上，所述焊机升降机构固定在焊机纵向移动机构上面，所述焊机纵向移动机构固定在焊机横向移动机构上面，所述焊机横向移动机构固定在工作台上，所述工作台安装在固定框架底座上。
[0013]上述全自动点焊设备，所述工件定位夹紧机构包括夹紧气缸、夹具组件、定位销和工件定位机构固定座，所述夹紧气缸固定在工件定位机构固定座上，其伸缩臂与夹具组件装配，所述夹具组件上设有定位销，所述定位销与焊接工件匹配，所述工件定位机构固定座安装在固定框架底座上。
[0014]本发明具有占用空间小、自动化程度高、操作简单的特点，它通过PLC系统控制实现了工件抓取、工件定位夹紧、焊机位置调整、焊接、落件及产品输送等环节的自动化作业，特别是在落件及产品输送过程中，利用平移单元、举升单元和产品支撑架配合，将焊接完成后的产品与工件定位夹紧机构分离，再由产品输送机构中相互柔性衔接的三个输送单元运送至指定位置，保证了产品落件及输送的可靠性。本发明不仅能改善操作人员工作条件、降低劳动强度；而且提高了焊接质量，保证了产品的一致性；同时也降低了设备投资成本，是一种适用于钣金类零部件焊接的自动化焊接设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0016]图1是汽车顶盖前横梁总成示意图；
图2是汽车顶盖前横梁总成分解结构示意图；
图3是本发明结构示意图；
图4是上料装置意图；
图5是工件定位夹紧及焊接装置示意图；
图6是工件定位夹紧机构示意图； 图7是落件及产品输送装置示意图；
图8是落件机构示意图；
图9是广品输送机构不意图；
图10?图15是落件及产品输送过程示意图。
[0017]图中各标号清单为:1、汽车顶盖前横梁总成(即工件)，1-1、上部制件，1-2、下部制件，1-3、焊点，2、固定框架，3、上料装置，3-1、下部制件吸盘式抓取机构，3-2、上部制件吸盘式抓取机构，3-3、工件抓取机构导向组件，3-4、工件抓取机构驱动组件，3-5、上部制件放置盒，3-6、下部制件放置盒，4、工件定位夹紧及焊接装置，4-1、焊机，4-2、焊机升降机构，4-3、焊机纵向移动机构，4-4、焊机横向移动机构，4-5、工作台，4-6、工件定位夹紧机构，
4-6-1、夹紧气缸，4-6-2、夹具组件，4-6-3、定位销，4-6-4、工件定位夹紧机构固定座，5、落件及产品输送装置，5-1、落件机构，5-1-1、平移气缸，5-1-2、平移滑轨，5-1-3、平移滑块，
5-1-4、平移限位块，5-1-5、举升气缸，5-1-6、举升导向组件，5-1-7、举升限位柱，5-1-8、产品支撑架，5-2、产品输送机构，5-2-1、一级输送单元，5-2-2、二级输送单元，5-2-3、三级输送单兀，5-2-4、输送电机。
【具体实施方式】
[0018]参看图3，本发明包括上料装置3、工件定位夹紧及焊接装置4、落件及产品输送装置5、固定框架2和PLC系统，所述上料装置3布置在固定框架2的顶部，所述工件定位夹紧及焊接装置4、落件及产品输送装置5均安装在固定框架2的底座上，所述落件及产品输送装置5与工件定位夹紧及焊接装置4配装，上料装置3、工件定位夹紧及焊接装置4、落件及产品输送装置5均由PLC系统控制。
[0019]参看图4，本发明的上料装置3包括下部制件吸盘式抓取机构3-1、上部制件吸盘式抓取机构3-2、工件抓取机构导向组件3-3、工件抓取机构驱动组件3-4、上部制件放置盒3-5和下部制件放置盒3-6，所述上部制件吸盘式抓取机构3-2和下部制件吸盘式抓取机构
3-1左右布置，它们分别与上部制件放置盒3-5和下部制件放置盒3-6匹配，所述工件抓取机构导向组件3-3、工件抓取机构驱动组件3-4均包括与下部制件吸盘式抓取机构3-1、上部制件吸盘式抓取机构3-2匹配的两部分，它们安装在固定框架2的顶部。
[0020]参看图5、图6，本发明的工件定位夹紧及焊接装置4包括焊机4-1、焊机横向移动机构4-4、焊机纵向移动机构4-3、焊机升降机构4-2、工作台4-5和工件定位夹紧机构4_6，所述焊机4-1安装在焊机升降机构4-2上，所述焊机升降机构4-2固定在焊机纵向移动机构4-3上面，所述焊机纵向移动机构4-3固定在焊机横向移动机构4-4上面，所述焊机横向移动机构4-4固定在工作台4-5上，所述工作台4-5安装在固定框架2的底座上；所述工件定位夹紧机构4-6包括对称布置的两部分，其中每一部分均包括夹紧气缸4-6-1、夹具组件
4-6-2、定位销4-6-3和工件定位机构固定座4-6-4，所述夹紧气缸4_6_1固定在工件定位机构固定座4-6-4上，其伸缩臂与夹具组件4-6-2装配，所述夹具组件4-6-2上设有定位销4-6-3，所述定位销4-6-3分别与焊接工件I的上部制件1-1及下部制件1_2匹配，所述工件定位机构固定座4-6-4安装在固定框架2的底座上。
[0021]参看图7、图8，本发明的落件及产品输送装置5包括落件机构5-1和产品输送机构5-2，所述落件机构5-1包括平移单元、举升单元和产品支撑架5-1-8，所述平移单元由平移气缸5-1-1、平移滑轨5-1-2、平移滑块5-1-3和平移限位块5_1_4组成，所述平移气缸5-1-1安装在固定框架2底座上，其伸缩臂与平移滑块5-1-3固定连接，所述平移滑块5-1-3与平移滑轨5-1-2匹配，所述平移滑轨5-1-2左右对称布置，平移滑轨5_1_2及所述平移限位块5-1-4均安装在固定框架2的底座上；所述举升单元由举升气缸5-1-5、举升导向组件5-1-6和举升限位柱5-1-7组成，所述举升气缸5-1-5固定在平移单元的平移滑块5-1-3上，其伸缩臂与产品支撑架5-1-8固定装配，所述举升导向组件5-1-6左右对称布置，它们安装在所述平移滑块5-1-3与产品支撑架5-1-8之间，所述举升限位柱5-1-7左右对称布置，它们与举升导向组件5-1-6配装，其上端固定在产品支撑架5-1-8的底部；所述产品支撑架5-1-8为平底U型槽结构。
[0022]参看图9，本发明的产品输送机构5-2包括一级输送单元5-2-1、二级输送单元5-2-2和三级输送单元5-2-3，所述一级输送单元5-2-1、二级输送单元5_2_2和三级输送单元5-2-3均采用输送带结构，其中三级输送单元5-2-3的主动轴由输送电机5-2-4驱动，其从动轴为二级输送单元5-2-2的主动轴，所述二级输送单元5-2-2的从动轴为一级输送单元5-2-1的主动轴。
[0023]参看图4、图5、图6，下面以汽车顶盖前横梁总成I为例对本发明的上料及焊接工作过程进行描述:将上部制件1-1、下部制件1-2分别装入上部制件放置盒3-5、下部制件放置盒3-6中，它们放置于固定框架2的顶部；通过PLC系统控制，下部制件吸盘式抓取机构3-1由吸盘抓取下部制件1-2，并通过工件抓取驱动组件3-4、工件抓取导向组件3-3的配合将下部制件1-2放置到工件定位夹紧及焊接装置4的工件定位夹紧机构4-6上；然后上部制件吸盘式抓取机构3-2由吸盘抓取上部制件1-1，并通过工件抓取驱动组件3-4、工件抓取导向组件3-3的配合将上部制件1-1放置到下部制件1-2的对应位置上，这时，PLC系统控制工件定位夹紧机构动作，将上部制件1-1和下部制件1-2夹紧定位；然后焊机4-1在PLC系统控制下，通过焊机升降机构4-2、焊机纵向移动机构4-3和焊机横向移动机构的配合进行规定点数、规定位置的焊接。
[0024]参看图10?图15，以汽车顶盖前横梁总成I为例对本发明的落件及产品输送过程进行描述:焊接完成后，落件机构5-1的举升气缸5-1-5动作，使产品脱离工件定位夹紧机构4-6，当举升限位柱5-1-7到达极限位置后，平移气缸5-1-1将拖动举升单元在平移滑轨5-1-2上移动到预设位置(平移气缸5-1-1伸缩臂的极限点位置)，举升气缸5-1-5伸缩臂回缩，产品被放置于一级输送单兀5-2-1上；在输送电机驱动下,产品输送机构5-2运转,一级输送单元5-2-1将产品传送到二级输送单元5-2-2上，由二级输送单元5-2-2将产品传送到三级级输送单元5-2-3上；再由三级输送单元5-2-3将产品传送到指定位置处。
【权利要求】
1.一种全自动点焊设备，其特征是，它包括上料装置(3)、工件定位夹紧及焊接装置(4)、落件及产品输送装置(5)、固定框架(2)和PLC系统，所述上料装置(3)布置在固定框架(2)的顶部，所述工件定位夹紧及焊接装置(4)、落件及产品输送装置(5)均安装在固定框架(2)的底座上，所述落件及产品输送装置(5)与工件定位夹紧及焊接装置(4)配装，上料装置(3)、工件定位夹紧及焊接装置(4)、落件及产品输送装置(5)均由PLC系统控制。
2.根据权利要求1所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述落件及产品输送装置(5)包括落件机构(5-1)和产品输送机构(5-2),所述产品输送机构(5-2)包括一级输送单元(5-2-1 )、二级输送单元(5-2-2)和三级输送单元(5-2-3),所述一级输送单元(5-2-1),二级输送单元(5-2-2)和三级输送单元(5-2-3)均采用输送带结构，其中三级输送单元(5-2-3)的主动轴由输送电机(5-2-4)驱动，其从动轴为二级输送单元(5-2-2)的主动轴，所述二级输送单元(5-2-2)的从动轴为一级输送单元(5-2-1)的主动轴。
3.根据权利要求2所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述落件机构(5-1)包括平移单元、举升单元和产品支撑架(5-1-8)，所述平移单元由平移气缸(5-1-1)、平移滑轨(5-1-2)、平移滑块(5-1-3)和平移限位块(5-1-4)组成，所述平移气缸(5-1-1)安装在固定框架(2)底座上，其伸缩臂与平移滑块(5-1-3)固定连接，所述平移滑块(5-1-3)与平移滑轨(5-1-2)匹配，所述平移滑轨(5-1-2)左右对称布置，平移滑轨(5-1-2)及所述平移限位块(5-1-4)均安装在固定框架(2)的底座上。
4.根据权利要求2所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述举升单元由举升气缸(5-1-5)、举升导向组件(5-1-6)和举升限位柱(5-1-7)组成，所述举升气缸(5-1-5)固定在平移单元的平移滑块(5-1-3)上，其伸缩臂与产品支撑架(5-1-8)固定装配，所述举升导向组件(5-1-6)左右对称布置，它们安装在所述平移滑块(5-1-3)与产品支撑架(5-1-8)之间，所述举升限位柱(5-1-7)左右对称布置，它们与举升导向组件(5-1-6)配装，其上端固定在产品支撑架(5-1-8)上。
5.根据权利要求2所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述产品支撑架(5-1-8)为平底U型槽结构，其底面与举升气缸(5-1-5)、举升导向组件(5-1-6)和举升限位柱(5-1-7)配装。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述上料装置(3)包括下部制件吸盘式抓取机构(3-1)、上部制件吸盘式抓取机构(3-2)、工件抓取机构导向组件(3-3)、工件抓取机构驱动组件(3-4)、上部制件放置盒(3-5)和下部制件放置盒(3-6)，所述上部制件吸盘式抓取机构(3-2)和下部制件吸盘式抓取机构(3-1)左右布置，它们分别与上部制件放置盒(3-5)和下部制件放置盒(3-6)匹配，所述工件抓取机构导向组件(3-3)、工件抓取机构驱动组件(3-4)均包括与下部制件吸盘式抓取机构(3-1 )、上部制件吸盘式抓取机构(3-2)匹配的两部分，它们安装在固定框架(2)的顶部。
7.根据权利要求6所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述工件定位夹紧及焊接装置(4)包括焊机(4-1)、焊机横向移动机构(4-4)、焊机纵向移动机构(4-3)、焊机升降机构(4-2)、工作台(4-5)和工件定位夹紧机构(4-6)，所述焊机(4-1)安装在焊机升降机构(4-2)上，所述焊机升降机构(4-2)固定在焊机纵向移动机构(4-3)上面，所述焊机纵向移动机构(4-3)固定在焊机横向移动机构(4-4)上面，所述焊机横向移动机构(4-4)固定在工作台(4-5 )上，所述工作台(4-5 )安装在固定框架(2 )的底座上。
8.根据权利要求7所述的一种全自动点焊设备，其特征是，所述工件定位夹紧机构(4-6)包括夹紧气缸(4-6-1)、夹具组件(4-6-2)、定位销(4-6-3)和工件定位机构固定座(4-6-4)，所述夹紧气缸(4-6-1)固定在工件定位机构固定座(4-6-4)上，其伸缩臂与夹具组件(4-6-2 )装配，所述夹具组件(4-6-2 )上设有定位销(4-6-3 )，所述定位销(4-6-3 )与焊接工件(I)匹配，所述工件定位机`构固定座(4-6-4)安装在固定框架(2)的底座上。
【文档编号】B23K37/04GK103447721SQ201310387234
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】朱学民 申请人:长城汽车股份有限公司