一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统。

背景技术：

近年来，随着乘用车市场的不断发展，自动挡汽车呈现出快速增长的趋势，而作为汽车工业起步较晚、制造水平有待提高的中国汽车制造业，自动变速箱，尤其是6at及以上档位的自动变速箱主要被日本、欧美知名厂商垄断。而作为主流配置的at变速箱，液力变矩器作为其关键必要部件，市场需求呈现出快速增长态势，而经济型自动挡汽车常用的cvt自动变速箱也呈现出配置液力变矩器的趋势，因此液力变矩器在今后较长一段时间都将具有旺盛的需求。

液力变矩器是以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的形式之一。安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。

目前市场上存在的液力变矩器上盖与固定块的自动焊接场合，通常采用用一台工业机器人对固定块与上盖先焊接再进行螺孔及安装面精加工的方法，或预先精加工固定块采用两台工业机器人进行自动焊接。在先焊接再进行精加工的生产模式下，虽体现了安装螺孔位置度和垂直度精度高的优点，但生产效率低，制造成本高；对于先精加工固定块采用两台工业机器人进行焊接的模式下，受限于作业空间限制，仅具备两台工业机器人同时作业的条件，即实现了单个固定块的两侧对称焊接，虽然单个固定块处的变形得到控制，但是对于变矩器上盖整体而言，仍然存在上盖变形的问题，导致合格率欠佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统，以解决现有技术中变矩器上盖固定块非对称焊接后由于焊接应力的存在导致严重变形影响尺寸精度的问题。

本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统，包括：

底座；

设置在所述底座上的焊接机械手机架，包括横梁和立柱；

设置在所述横梁底部的一对焊接机械手，两个所述焊接机械手沿所述横梁的竖直中心面对称设置，两个所述焊接机械手均通过y1轴运动机构与所述横梁连接，所述y1轴运动机构控制两个所述焊接机械手沿与所述横梁长度方向垂直且与底座平行的方向相向或相离对称运动，每个所述焊接机械手均包括z1轴运动机构、x1轴运动机构、c1轴旋转机构、c2轴旋转机构和两个焊枪，所述z1轴运动机构控制两个所述焊枪沿与地面垂直的方向上下运动，所述第一x轴运动机构控制两个所述焊枪沿所述横梁的长度方向相向或相离运动，所述c1轴旋转机构和所述c2轴旋转机构控制所述焊枪沿与地面垂直的轴线旋转；

设置在所述焊接机械手下方的变位机，所述变位机包括第一行走架和装载平台，所述第一行走架上设置有c3轴旋转机构，所述c3轴旋转机构与所述装载平台之间设置有c4轴旋转机构，所述c3轴旋转机构控制所述装载平台沿与所述横梁的长度方向平行的轴线翻转，所述c4轴旋转机构控制所述装载平台沿与地面垂直的轴线旋转；

焊接系统，用于控制所述焊枪工作并为所述焊枪输送焊丝；

智能控制系统，用于控制所述焊接机械手、所述变位机、所述焊接系统联动工作。

优选地，所述变位机包括两个，沿所述横梁的长度方向分布，所述变位机的底部与所述底座之间设置有y2轴运动机构，所述y2轴运动机构控制所述变位机沿与所述横梁垂直的方向移动，所述焊接机械手与所述横梁之间设置有x2轴运动机构，所述x2轴运动机构控制所述焊接机械手在两个所述变位机之间往复移动。

优选地，还包括设置在所述焊接机械手机架后侧的取料装置，所述取料装置包括第二行走架和取料机械手，所述第二行走架的底部与所述底座之间设置有x3轴运动机构，所述x3轴运动机构控制所述行走架在两个所述变位机之间往复移动，所述取料机械手与所述第二行走架之间设置有用于控制所述取料机械手上下移动的z2轴运动机构。

优选地，所述取料机械手包括两个卡爪，两个所述卡爪与所述z2轴运动机构之间设置有x4轴运动机构，所述x4轴运动机构控制两个所述卡爪沿横梁的长度方向对称相向或相离运动。

优选地，所述装载平台包括操作平台和压紧平台，所述c4轴旋转机构与所述操作平台的底部连接，所述压紧平台设置在所述操作平台的顶部，所述压紧平台与所述c3轴运动机构之间设置有控制所述压紧平台上下移动的z3轴运动机构。

优选地，所述y1轴运动机构、所述x1轴运动机构、所述x4轴运动机构均包括第一丝杠螺母机构和第一驱动装置，所述第一丝杠螺母机构包括两个移动螺母，两个所述移动螺母以丝杠的中心对称设置且两个所述移动螺母的旋向相反，所述第一驱动装置与所述智能控制系统通信连接。

优选地，所述y1轴运动机构、所述x1轴运动机构、所述x4轴运动机构均包括两个第二丝杠螺母机构和两个第二驱动装置，两个所述第二丝杠螺母机构沿长度方向对称设置，两个所述第二驱动装置与所述智能控制系统通信连接。

优选地，所述x2轴运动机构、所述x3轴运动机构、所述y2轴运动机构、所述z1轴运动机构、所述z2轴运动机构、所述z3轴运动机构均包括第三丝杠机构和控制所述第三丝杠螺母机构工作的第三驱动装置，所述第三驱动装置与所述智能控制系统通信连接。

优选地，所述c1轴旋转机构、所述c2轴旋转机构，所述c3轴旋转机构、所述c4轴旋转机构均包括旋转轴和用于驱动所述旋转轴工作的第四驱动装置。

优选地，所述智能控制系统包括控制两个所述焊接机械手的cnc1控制单元和cnc2控制单元、用于控制所述取料装置的cnc3控制单元、用于控制所述变位机的cnc4控制单元、传感监测单元和plc总控单元。

本发明提供的一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统，其有益效果为：

本发明提供的一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统，包括底座、焊接机械手机架、一对焊接机械手、变位机、焊接系统和智能控制系统，焊接机械手机架包括横梁和立柱，立柱垂直的设置在底座上，横梁横跨在两个立柱的顶端，焊接机械手有两个，每个焊接机械手上设置两个焊枪，两个焊接机械手沿横梁长度方向上的竖直中心面对称设置，两个焊接机械手均通过y1轴运动机构与横梁连接，y1轴运动机构可以控制两个焊接机械手沿与横梁的长度方向垂直且与地面平行的方向相向或相离对称运动，每个焊接机械手均包括控制焊枪上下移动的z1轴运动机构、控制两个焊枪沿所述横梁的长度方向相向或相离运动的x1轴运动机构以及控制两个焊枪沿竖直轴线旋转的c1轴旋转机构和c2轴旋转机构；变位机设置在焊接机械手的下方，变位机包括第一行走架和装载平台，第一行走架上设置有c3轴旋转机构，c3轴旋转机构与装载平台之间设置有c4轴旋转机构，控制转载平台沿竖直轴线旋转；焊接系统用于控制焊枪工作并且为焊枪输送焊丝；智能控制系统用于协调各部分联合动作。主要工作过程如下：开启总电源，将工件朝下安装在装载平台上，工件包括变矩器上盖和设置在变矩器上盖上的六个固定块，六个固定块沿变矩器上盖的周向均匀分布，c3轴运动机构带动装载平台旋转180度，使变矩器上盖的顶部朝上，此时z1轴运动机构控制两对焊枪向下运动，使焊枪的底端运动到变矩器上盖上，y1轴运动机构控制两对焊枪沿与横梁垂直的方向运动，使两对焊枪分别与位于同一直径上的两个固定块靠近变矩器上盖中心一侧对正，焊接系统控制焊枪开始焊接，在焊接的过程中x1轴运动机构控制同一焊接机械手上的两个焊枪沿横梁的长度方向相离运动，当两个焊枪移动到对应固定块的两侧时，y1轴运动机构控制两对焊枪向相互远离的方向移动，最终形成u字形焊缝，然后c4轴运动机构控制装载平台旋转一定的角度，使下一对固定块到达焊接位，此时两对焊接机械手回复原位，再次执行上一步骤的焊接动作，直到将三对固定块焊接完成为止，本发明通过一个焊接机械手上的两个对称焊枪对固定块两侧对称焊接，通过两个对称设置的焊接机械手对变矩器上盖上的对称的固定块同时对称焊接可有效的降低变矩器上盖的变形问题，使加工完成的变矩器上盖尺寸更加精准。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例示出的用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统结构图；

图2是本发明实施例示出的焊接机械手结构图；

图3是本发明实施例示出的焊接机械手与焊接机械手机架连接图；

图4是本发明实施例示出的变位机结构图；

图5是本发明实施例示出的取料装置结构图。

图中：1、焊接机械手机架；2、焊接机械手；201、y1轴运动机构；202、z1轴运动机构；203、x1轴运动机构；204、c1轴旋转机构；205、c2轴旋转机构；206、焊枪；207、x2轴运动机构；3、变位机；301、第一行走架；302、操作平台；303、压紧平台；304、c3轴旋转机构；305、c4轴旋转机构；306、y2轴运动机构；307、z3轴运动机构；4、取料装置；401、第二行走架；402、取料机械手；403、x3轴运动机构；404、z2轴运动机构；405、x4轴运动机构。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

本说明书中提到的x轴为沿横梁的长度方向，y轴为沿与横梁的长度方向垂直且与地面平行的方向，z轴为与地面垂直的方向。

参看图1～图5，本发明提供的一种用于焊接液力变矩器上盖固定块的智能焊接系统，主要用于焊接变矩器上盖上的固定块，目的是实现对称焊接，减小因焊接引起的形变，使尺寸更加精准，该智能焊接系统包括底座、焊接机械手机架1、一对焊接机械手2、变位机3、焊接系统和智能控制系统。焊接机械手机架1设置在底座上，包括横梁和立柱，立柱可以包括两个，竖直的设置在底座上，横梁横跨两个立柱且其两端与立柱的顶部固定连接；一对焊接机械手2可以设置在横梁的底部，两个焊接机械手2沿横梁长度方向的竖直中心面对称设置，两个焊接机械手2均可以通过y1轴运动机构201与横梁的底部连接，y1轴运动机构201可以控制两个焊接机械手2沿与横梁垂直且与地面平行的方向相向或相离运动，两个焊接机械手2的运动沿横梁长度方向上的竖直中心面对称，每个焊接机械手2均包括z1轴运动机构202、x1轴运动机构203、c1轴旋转机构204、c2轴旋转机构205和两个焊枪206，z1轴运动机构202的固定部可以与y1轴运动机构201的滑动部固定连接且控制两个焊枪206沿与地面垂直的方向上下移动，x1轴运动机构203的固定部可以与z1轴的滑动部固定连接且控制两个焊枪206沿横梁的长度方向对称的相向或者相离运动，c1轴旋转机构204和c2轴旋转机构205分别与一个焊枪206连接且其固定部与x1轴运动机构203的滑动部固定连接，c1轴旋转机构204和c2轴旋转机构205均控制焊枪206沿与地面垂直的轴线旋转。变位机3设置在焊接机械手2的下方，变位机3包括第一行走架301和装载平台，第一行走架301上可以设置c3轴旋转机构304，c3轴旋转机构304可以沿与横梁长度方向平行的轴线旋转，c3轴旋转机构304与装载平台之间设置有c4轴旋转机构305，c4轴旋转机构305可以控制装载平台沿竖直方向的轴线旋转，装载平台在工作时水平。焊接系统用于控制焊枪206工作，为焊枪206提供电流并且为焊枪206提供焊丝。智能控制系统用于控制焊接机械手2、变位机3以及焊机系统联动工作。该液力变矩器上盖固定块智能焊接系统的工作过程：开启总电源，将工件朝下安装在装载平台上，工件包括变矩器上盖和设置在变矩器上盖上的六个固定块，六个固定块沿变矩器上盖的周向均匀分布，c3轴旋转机构304带动装载平台旋转180度，使变矩器上盖的顶部朝上，此时z1轴运动机构202控制两对焊枪206向下运动，使焊枪206的底端运动到变矩器上盖上，y1轴运动机构201控制两对焊枪206沿与横梁垂直的方向运动，使两对焊枪206分别与位于同一直径上的两个固定块靠近变矩器上盖中心一侧对正，焊接系统控制焊枪206开始焊接，在焊接的过程中x1轴运动机构203控制同一焊接机械手2上的两个焊枪206沿横梁的长度方向相离运动，当两个焊枪206移动到对应固定块的两侧时，y1轴运动机构201控制两对焊枪206向相互远离的方向移动，最终形成u字形焊缝，然后c4轴旋转机构305控制装载平台旋转一定的角度，使下一对固定块到达焊接位，此时两对焊接机械手2回复原位，再次执行上一步骤的焊接动作，直到将三对固定块焊接完成为止，本发明通过一个焊接机械手2上的两个对称焊枪206对固定块两侧对称焊接，通过两个对称设置的焊接机械手2对变矩器上盖上的对称的固定块同时对称焊接可有效的降低变矩器上盖的变形问题，使加工完成的变矩器上盖尺寸更加精准。

作为可选的实施方式，为提供工作效率可以在横梁下方设置两个变位机3，且两个变位机3沿横梁的长度方向设置，变位机3的底部与底座之间可以设置y2轴运动机构306，y2轴运动机构306可以控制变位机3沿与横梁垂直的方向前后移动，焊接机械手2的y1轴运动机构201与横梁之间可以设置x2轴运动机构207，x2轴运动机构207可以控制焊接机械手2沿横梁的长度方向在两个变位机3的上方往返移动，焊接过程如下：其中一个变位机3在y2轴运动机构306的控制下向横梁的前侧移动，装卡变矩器上盖和固定块，变位机3向横梁下方移动，移动到横梁的下方，焊接机械手2在x2轴运动机构207的控制下运动到该变位机3的上方，之后开始进行焊接动作，焊接动作在上一段已详细叙述，此处不再赘述，在焊接过程中，另一个变位机3向横梁的前侧运动，装卡变矩器上盖和固定块，装卡完毕后变位机3运动到横梁下方，在前一个变位机3上的工件焊接完毕后，焊接机械手2在x2轴运动机构207的控制下向另一个变位机3上方移动进行焊接，此时焊接完成的工件对应的变位机3向横梁的后方移动，取下工件，取下工件后该变位机3再次运动到横梁的前侧进行装卡，如此往复工作，可以大大增加工作的效率。

较佳的，可以在焊接机械手机架1的后侧设置取料装置4，取料装置4可以包括第二行走架401和取料机械手402，第二行走架401的底部与底座之间可以设置x3轴运动机构403，x3轴运动机构403可以控制第二行走架401沿与横梁的长度方向平行的方向在两个变位机3之间往复移动，取料机械手402与第二行走架401之间设置有用于控制取料机械手402上下移动的z2轴运动机构404，还可以在取料装置4一侧设置用于将焊接完成的工件运送到下一流程的输送装置，该输送装置可以为输送带机构，当工件焊接完成后，变位机3向焊接机械手机架1的后侧移动，取料装置4在x3轴运动机构403的控制下向对应的变位机3移动，通过z2轴运动机构404调整取料机械手402的高度将焊接完成的工件取下，在x3轴运动机构403的控制下，取料装置4将取下的工件输送到输送装置上运输到下一流程。

进一步的，上述的取料机械手402可以包括两个卡爪，两个卡爪与z2轴运动机构404之间可以设置x4轴运动机构，x4轴运动机构可以控制两个卡爪沿与横梁的长度方向平行的方向相向或者相离运动来实现卡爪的张合。

进一步的，上述的装载平台可以包括两部分，分别为操作平台302和压紧平台303，操作平台302用于放置变矩器上盖和固定块，操作平台302为一个圆盘，圆盘的底部中心与c4轴旋转机构305固定连接，c4轴旋转机构305可以带动操作平台302旋转，操作平台302的边缘沿其周向均匀的设置有六个贯通的安装孔，安装孔的底部设置有用于固定固定块的定位块，在装卡工件时，将六个固定块通过安装孔固定在定位块上，然后将变矩器上盖顶面朝下放置在操作平台302上，压紧平台303通过z3轴运动机构307与c3轴旋转机构304固定连接，压紧平台303与操作平台302同轴设置且位于操作平台302放置变矩器上盖的一侧，当工件放置完成后，压紧平台303在z3轴运动机构307的控制下向操作平台302移动，将工件压紧在操作平台302上。

实施中，上述的y1轴运动机构201、x1轴运动机构203、x4轴运动机构405均为双向的对称运动，所以可以为单伺服电机机械镜像运动机构，可以包括一套第一丝杠螺母机构和用于驱动第一丝杠螺母机构工作的第一驱动装置，丝杠螺母机构包括多种，例如螺母固定，丝杠旋转移动；丝杠旋转，螺母移动；螺母旋转，丝杠移动等，本发明优选的实施方式为丝杠由第一驱动装置带动旋转，螺母移动，该结构可以包括设置在两端的支撑板，丝杠的两端与支撑板旋转连接，在其中一端设置第一驱动装置，第一驱动装置可以为伺服电机，螺母可以不仅仅是螺母，可以理解为滑块，滑块的中心设置有与丝杠配合的螺纹，在两个支撑板之间可以设置滑轨，滑块靠近滑轨一侧设置有滑槽，滑轨滑槽配合连接，在伺服电机带动丝杠旋转的过程中，滑块沿滑轨做直线移动，为实现机械镜像，可以在丝杠上沿丝杠的中心对称的设置两个滑块，两个滑块内设置的螺纹旋向相反，当丝杠旋转时，两个滑块可以沿相反的方向运动，上述的伺服电机可以与智能控制系统通信连接，由智能控制系统控制伺服电机的工作。

可选的，为实现y1轴运动机构201、x1轴运动机构203、x4轴运动机构405的双向对称移动，可以采用电气同步镜像运动机构，上述的y1轴运动机构201、x1轴运动机构203、x4轴运动机构405均可以包括两套第二丝杠螺母机构和两个第二驱动装置，丝杠螺母装置在上一段中已详细叙述，此处不再赘述，第二丝杠螺母机构即为丝杠螺母机构，每个第二丝杠螺母机构均包括一个丝杠，一个滑块和一个第二驱动装置，第二驱动装置可以为伺服电机，两套第二丝杠螺母机构可以沿丝杠的轴向对称设置，两个伺服电机由智能控制系统协调控制，实现两个滑块镜像对称移动。

实施中，上述的x2轴运动机构207、x3轴运动机构403、y2轴运动机构306、z1轴运动机构202、z2轴运动机构404、z3轴运动机构307均可以包括第三丝杠螺母机构和第三驱动装置，第三丝杠螺母机构为上述的丝杠螺母机构，此处不再赘述，第三驱动装置可以为伺服电机，伺服电机与智能控制系统通信连接，为第三丝杠螺母机构提供动力。

可选的，上述的c1轴旋转机构204、c2轴旋转机构205、c3轴旋转机构304、c4轴旋转机构305均可以包括转轴和用于驱动转轴旋转的第四驱动装置，第四驱动装置可以为伺服电机，可以通过智能控制系统控制伺服电机的旋转以及转速。

较佳的，上述的智能控制系统包括cnc1控制单元、cnc2控制单元、cnc3控制单元、cnc4控制单元、传感检测单元和plc总控单元，cnc1控制单元和cnc2控制单元分别用来控制两个焊接机械手2，通过控制x1轴运动机构203、y1轴运动机构201、z1轴运动机构202、c1轴旋转机构204、c2轴旋转机构205的运动控制焊枪206的空间运动轨迹、焊枪206姿态以及工件的分度旋转及点位，cnc3控制单元通过控制x3轴运动机构403、z2轴运动机构404、x4轴运动机构405来控制取料机械手402的取件动作、放件动作以及将工件从变位机3运动到传送带装置的动作，传感检测单元可以用于检测个运动机构以及旋转机构的位置状态，以便plc对个运动机构进行逻辑应答控制，避免发生干涉和碰撞，以保证系统运动稳定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。