一种薄板弯弧件搭接连续焊接装置及实现方式的制作方法

本发明涉及汽车蒙皮焊接装置领域，尤其涉及一种薄板弧形件搭接连续焊接装置及其操作方法。

背景技术：

做为以机械加工为主的各类轻型、重型机械生产企业、集装箱行业均离不开钣金的各项生产活动，其中以薄板件加工的产量和数量最大。以汽车（轻型、乘用车、客车的外覆盖件）的生产为例，所用薄板（2.0mm以下）的数量占总车身的85%以上，所以解决薄板的加工工艺、生产方式成为汽车生产、制造的主要课题。

客车顶盖总成的结构是顶盖骨架总成的外面覆盖焊接一层成型的顶蒙皮，其材质为st12冷轧钢板，厚度为1.0mm，表面轻微涂防锈油。因顶蒙皮展开后宽度达到3.5米，长度6-13米，由于单张卷板宽度达不到3.5米，在宽度方向内能拼接实现。因此目前大部分的客车生产企业采用宽度为1.5米以下的钢板搭接焊合而成，一般采用3块（压弧带筋的左顶侧蒙皮，带筋的顶中蒙皮，压弧带筋的右顶侧蒙皮），中间有2条纵焊缝，其长度与蒙皮长度相同。

本搭接焊接结构的实现方式有4种：1.采用手工操作半自动co2气体保护焊（以下简称气保焊）焊枪，对焊缝进行满焊；2.采用大型龙门蒙皮点焊设备进行点焊；3.采用缝焊设备进行缝焊；4.焊接机器人焊接。

上述4种焊接工艺均有缺点：

1.采用手工操作气保焊工艺，优点是投入少，施工灵活，对顶蒙皮的位置精度及贴合度几乎没有要求，只要增加人员，就能提高效率，并能够边施工边检查，由于薄板在压弧、辊边成形过程中，其边缘起了波浪变形，搭接焊时必须压紧压实这2层蒙皮后才能焊接，而人工焊能轻易的解决这个问题。缺点是焊接质量不一致，对焊工的技能、体力、精力要求较高，缝焊高度、气孔、夹渣、焊穿现象时有发生，如检查不出来和及时修补，车顶就会漏雨进水，长时间焊接操作，加上作业环境差，工人的工作量变大，就会产生疲劳，焊接质量下降；焊工是特殊工种，受人力资源和作业环境的影响，以后的焊工越来越少，要求的工资越来越高，用工成本也高；生产工艺智能化程度低；

2.采用大型龙门蒙皮点焊设备进行点焊，点焊工艺是指将工件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用低电压、大电流、短时间，电阻热熔化电极加压部位母材金属，形成熔核焊点的一种焊接工艺，大型蒙皮点焊设备是指将点焊机设置在龙门框架上，龙门框架在地面设置的道轨上行走，点焊机点焊头点焊与抬起的时间、行走间距（40mm）与速度点焊头之间的距离均由1控制台控制，优点是能实现自动化，焊点均匀，焊接过程无需人工焊接操作。缺点是设备投资大（总价格约130余万元）；点焊质量不能被及时发现，如点焊头烧平、变形或电流不稳定，极容易产生焊接点不熔固或烧穿，如检查不出来和及时修补，车顶就会造成搭接焊分层脱开，外面的防护层一量失效，就会漏雨进水；由于点焊间距为40mm，中间未焊的空档必须采用能导电的点焊胶弥补，如点焊胶太厚，影响导电性，会造成点焊不实，如点焊胶太薄，影响密封性，这要求对操作者施工质量要求较高，同时，增加点焊胶每车车本（10米车约180元左右）；虽然点焊头的间距由控制系统控制，但没有焊缝跟踪系统，当顶中蒙皮的存放位置偏差5mm以上时，点焊头就会偏离焊缝，顶中蒙皮的一侧焊点距焊缝偏远，外边翘起，影响外观及密封，顶中蒙皮的另一侧是焊点压在焊缝上或只焊在顶侧蒙皮上，造成顶中蒙皮漏焊。

3.采用缝焊设备进行缝焊：缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。焊件装配成搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。优点是能实现连续焊接和自动化焊接，缺点是缝焊产生产较大的热量，必须采用冷却水对电极冷却，否则易将电极熔化。因冷却系统是开放的，不能闭环收集循环使用，大量的冷却水流到焊缝及钢板上，造成钢板生锈，流到工作现场的冷却水较多，会造成作业现场较脏；用电量较大，能耗较高；焊接质量同点焊相似，不能被及时发现，如焊轮电极烧平、变形或电流不稳定，极容易产生焊接点不熔固或烧穿，如检查不出来和及时修补，车顶就会造成搭接焊分层脱开。目前此工艺已逐渐消失，被其它工艺所替代。

4.焊接机器人焊接，优点是定位准确，焊接质量好，能全位置、自动化焊接；缺点是一次性投入较大，受客车长度的影响，所需轨道较长，且道轨的精度需要较高，总体成本较大（需要上千万的投资）。该工艺结合激光焊接、气保焊接在轻型车、乘用车及相关厚壁钢板或部件、小型板件上应用较多，但在较长的、弧形的板件上应用极少，没有在客车顶蒙皮应用的先例。

专利号为zl99224703.9的中国实用新型专利中公开了一种顶蒙皮自动点焊设备，其通过龙门设备与电阻焊的方式，将车顶蒙皮进行焊接。另外，龙门方式无法实现两条焊缝的独立焊接，两处电极均设置于龙门上，必须同时前进或后退，也不能解决由于顶中蒙皮放置不正带来的点焊位置偏离，造成蒙皮边缘翘起的问题。

专利号为zl201721082886.4的中国实用新型专利中公开了一种车身蒙皮自动焊接系统，其采用了两个独立的横梁，分别设置了一个焊接装置，可实现蒙皮的两侧分别焊接。另外，此方案只能针对车顶两侧的焊缝进行焊接，如需焊接顶中蒙皮，电极需采用悬臂结构伸出，如此则难以保证悬臂不会在重力作用下变形，也无法保证焊接过程中搭接的两层蒙皮紧密贴合。

上述专利中均采用了电阻焊的方式对车顶蒙皮进行焊接，由于电阻焊的特性，无法再焊接过程中实时发现焊接的质量问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种薄板弧形件搭接连续焊接装置及其操作方法，适用于汽车顶中蒙皮的自动化焊接，可实现焊接过程中的质量实时监测。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种薄板弧形件搭接连续焊接装置，包括机架、主梁、焊接小车与控制器，所述主梁设置在机架上，所述焊接小车与主梁水平滑动连接，所述焊接小车设置焊枪，所述焊枪设置焊缝检测装置，所述焊缝检测装置连接控制器，所述控制器连接焊接小车。焊枪采用气保焊方式进行焊接，焊缝检测装置通过对焊缝进行监测，即可实时发现焊接中出现的质量问题，并通过控制器进行调整。焊缝检测方式主要为检测焊缝的位置。

优选地，所述机架设置主滑台，所述主滑台与机架水平滑动连接，所述主梁与主滑台竖直滑动连接。主梁可移动，在焊接之前可调整主梁的所在位置，方便对顶盖总成的取放。

优选地，所述焊枪与焊接小车通过十字滑台连接，所述十字滑台的滑动方向均位于竖直平面内。焊接过程中主梁保持固定，焊枪根据焊缝检测装置的检测结果，通过十字滑台在焊接过程中随时调整位置。

优选地，所述主梁为框架结构。由于主梁长度较长，框架结构在减轻了重量的同时保持了一定的刚性，防止了焊接过程中主梁的轻微变形。

优选地，所述主梁为2个。2个主梁可同时分别进行焊接工作，加快了顶中蒙皮两侧的焊接效率。2个主梁可向同一侧运动，以方便顶盖总成的取放。

优选地，所述控制器控制主梁、焊接小车与焊枪的运动。主梁的移动使为了方便拿取工件，并根据不同工件的规格进行位置的调整，焊接小车的运动是为了保证焊接过程中焊枪的自动焊接路径，焊枪的运动是为了在焊接过程中实现实时调整，保证焊接质量。

优选地，所述焊缝检测装置为传感器或摄像头。可通过摄像头进行目测焊缝位置与焊枪的对正性，还可通过传感器检测，传感器优选激光位移传感器，激光位移传感器可精确的检测距离，通过对焊缝的尺寸与位置检测即可判断焊接质量如何。

优选地，还包括压紧装置，所述压紧装置设置在主梁底部。压紧装置用于使搭接的两层蒙皮紧密贴合，消除两层蒙皮间的缝隙。

优选地，所述压紧装置包括驱动部件与压紧部件，所述压紧部件与驱动部件连接。压紧装置可控制，在主梁位置固定后实现压紧作用。

优选地，所述驱动部件为气缸，压紧部件位于气缸下方。气缸反应速度快，压力易控制方便对蒙皮进行压紧。

优选地，所述压紧部件为板材，一侧与主梁铰接，铰接处与焊枪分布在气缸的两侧。压紧部件可转动，使气缸的压力能够分散，防止了压力过于集中，而将蒙皮压至变形的情况产生。

优选地，所述压紧装置沿主梁方向分布多个。当蒙皮形状不规则时，多个压紧装置可分别对蒙皮上高度不同的部位进行压紧。

一种薄板弧形件搭接连续焊接装置的操作方法，包括以下步骤：

a.主梁移至一侧，将要生产的顶盖骨架吊放在机架上，一侧紧靠定位，再分别将两侧侧蒙皮固定在顶盖骨架上，并采用手工分段焊接，再将顶中蒙皮对中放在骨架顶部中间，两端分别与顶盖骨架前后两端的顶纵梁固定焊接；

b.通过控制器，使主梁移动至焊接位置，并通过压紧装置压紧顶中蒙皮；

c.检查焊枪与焊接位置是否对应，如有偏差进行调整；

d.打开焊枪及焊接小车开关进行自动焊接，焊缝检测装置将检测到的数据传送至控制器，根据焊接过程中的偏差对焊枪位置进行调整；

e.焊接完成后，主梁、焊接小车与压紧装置复位，取出顶盖总成。

使用自动化方式实现顶中蒙皮的自动焊接，效率更高。

优选地，所述步骤d中使用自动或人工操作的方式对焊枪位置进行调整。调整方式可根据实际应用情况进行选择。

本发明具有以下有益效果：

1、气保焊方式搭配焊缝检测装置，可实现焊接过程中焊缝质量的实时监测，并通过焊缝的参数及时对焊枪做出调整；

2、横梁可移动，方便了工件的取放，也扩大了适用范围；

3、横梁可移动，可在每个横梁上均设置焊接小车，实现两条焊缝的独立焊接；

4、横梁可移动，焊枪不需采用悬臂结构也能改变焊接路径的位置，增加了整体强度，提高了焊接质量；

5、压紧装置可使搭接的两层蒙皮紧密贴合，消除两层蒙皮间的缝隙；

6、压紧装置还在压紧工件的同时，还起到一定的支撑作用，防止主梁在重力作用下产生轻微的变形，保证了焊缝质量的一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的结构示意图；

图2为主滑台安装示意图；

图3为焊接小车与主梁结构示意图；

图4为压紧装置非工作状态示意图；

图5为压紧装置工作状态示意图；

图6为顶盖总成结构示意图；

附图标记说明：

1-机架，2-主梁，3-焊接小车，4-控制器，5-主滑台，6-焊枪，7-十字滑台，8-焊缝检测装置，9-压紧装置，10-气缸，11-压紧板，12-顶盖总成，13-侧蒙皮，14-顶中蒙皮。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-图6所示，本发明实施例提供的一种薄板弧形件搭接连续焊接装置，包括机架1、主梁2、焊接小车3与控制器4。主梁2设置在机架1上，通过主滑台5与机架1连接，主滑台5与机架1水平滑动连接，主梁2与主滑台5竖直滑动连接。焊接小车3与主梁2水平滑动连接，焊接小车3上设置焊枪6，焊枪6与焊接小车3通过十字滑台7连接，焊枪6设置焊缝检测装置8，焊缝检测装置8为激光位移传感器。主梁2底部设置压紧装置9，压紧装置9包括气缸10与压紧板11，压紧板11一侧与主梁2铰接，位于气缸10下方。焊缝检测装置8连接控制器4，控制器4控制主梁2、焊接小车3与焊枪6的运动。

主梁2及设置在主梁2上的焊接小车3、焊枪6与压紧装置9均左右对称设置2组。焊接装置9在主梁2方向上分布多个。焊枪6位于压紧装置9外侧，铰接处位于压紧装置9远离焊枪6的一侧。

一种薄板弧形件搭接连续焊接装置的操作方法，包括以下步骤：

a.主梁2移至一侧，将要生产的顶盖骨架吊放在机架1上，一侧紧靠定位，再分别将两侧侧蒙皮13固定在顶盖骨架上，并采用手工分段焊接，再将顶中蒙皮14对中放在骨架顶部中间，两端分别与顶盖骨架前后两端的顶纵梁固定焊接；

b.通过控制器4，使主梁2移动至焊接位置，并通过压紧装置9压紧顶中蒙皮14；

c.检查焊枪6与焊接位置是否对应，如有偏差进行调整，可自动调整或人工手动调整；

d.打开焊枪6及焊接小车3开关进行自动焊接，焊缝检测装置8将检测到的数据传送至控制器4，根据焊接过程中的偏差对焊枪6位置进行调整；

e.焊接完成后，主梁2、焊接小车3与压紧装置9复位，取出顶盖总成12。

本发明工作原理如下：

工作前，首先将主梁2移至一侧，使顶盖骨架方便放置在机架1上，将顶盖骨架固定后，采用手工方式将侧蒙皮13焊接完成，然后放置顶中蒙皮14。顶中蒙皮14两端焊接固定，然后开始顶中蒙皮14的自动焊接。

根据焊缝的位置，主梁2移动至相应位置后停止不动。压紧装置9通过压紧板11将顶中蒙皮14压紧，消除侧蒙皮13与顶中蒙皮14间的缝隙。焊接小车3开始运动，焊枪6开始通过气保焊的方式自动焊接，跟随焊枪6移动的焊缝检测装置8通过检测焊缝的位置来判断焊接过程是否符合预设参数的要求，如果出现偏差，即使通过控制器4来控制焊枪6通过十字滑台7进行微调。最终焊接完成后，2个主梁2移至同一侧，将顶盖总成12取出。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。