白车身顶盖激光焊接压紧机构及激光焊接工装的制作方法

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种白车身顶盖激光焊接压紧机构及配置有该压紧机构的白车身顶盖激光焊接工装。

背景技术：

白车身顶盖焊接技术中，汽车主机厂为保证产品质量和技术先进性，大量车型均已采用激光焊接技术，以提高车身的外观质量和和结构强度。

白车身顶盖焊接为大尺寸、长行程、薄板结构件、多段曲线焊接，其基本技术指标为：焊缝质量满足整车外观与强度的要求、满足整车密封连接要求，满足便于操作和大批量工业化的要求等。在焊接过程中，存在以下技术难点：焊缝间隙控制、焊接热变形控制、多车型混流生产等。

根据产品定义需求，现行的激光焊接加工时，需用一个较大的机器人抓取顶盖压紧工装将顶盖预压在白车身上，这样往往会使顶盖在焊接过程中产生变形而影响焊接质量，通常的做法是再在白车身两侧增加b柱抱紧机构，这种压紧工装加上b柱抱紧机构的方式需针对每种车型制造一套与之匹配的夹具系统，在更换车型时需要将其它车型的夹具系统放置在激光焊接房内，不仅生产成本较高，而且需要占用较大的空间，这样对焊接车型的扩展数量产生了很大的限制。

根据产品定义需求，现行的激光焊接加工时，顶盖压紧工装和b柱抱紧机构压紧时机器人动作和气缸动作均需消耗一定的时间，这样使激光焊接工位所消耗的时间过长，不利于生产能力的提高。

此外，纵观现有白车身顶盖激光焊接的工装，如《激光顶盖焊接夹持机构》(cn103586614a)、《汽车顶盖压紧工装》(cn205290726u)均采用多组固定夹紧单元分段位夹紧的形式，此方式存在两大主要问题：1、由于工件在设计制造的固有误差，使得白车身顶盖与侧围夹紧时，整条焊缝的一致性难以保证，从而降低焊缝精度；2、由于需要设计制造多套夹紧单元，使得焊接工装成本增加。

技术实现要素：

本发明实施例涉及一种白车身顶盖激光焊接压紧机构及配置有该压紧机构的白车身顶盖激光焊接工装，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种白车身顶盖激光焊接压紧机构，包括：

用于与激光焊接头固定连接的安装板；

顶盖压紧单元，包括至少一个顶盖压紧随动件，各所述顶盖压紧随动件均与所述安装板连接，各所述顶盖压紧随动件沿焊接轨迹延伸方向依次设置，且均具有用于与顶盖上表面呈滚动摩擦接触的顶盖压紧面；

侧围压紧单元，包括至少一个顶板压紧随动件和至少一个侧板压紧随动件，各所述顶板压紧随动件及各所述侧板压紧随动件均与所述安装板连接，各所述顶板压紧随动件沿焊接轨迹延伸方向依次设置且均具有用于与上边梁顶板表面呈滚动摩擦接触的上梁面压紧面，各所述侧板压紧随动件沿焊接轨迹延伸方向依次设置且均具有用于与上边梁侧板表面呈滚动摩擦接触的侧梁面压紧面。

作为实施例之一，所述顶盖压紧单元包括多个所述顶盖压紧随动件以及使各所述顶盖压紧随动件自适应顶盖曲率变化的顶盖自适应结构。

作为实施例之一，所述顶盖自适应结构包括与所述安装板可转动连接的至少一个第一旋转轴，各所述第一旋转轴的轴向均为水平方向且均垂直于焊接轨迹延伸方向，每一所述第一旋转轴上安装有一个第一安装轴架，每一所述第一安装轴架上安装有多个所述顶盖压紧随动件。

作为实施例之一，所述顶板压紧随动件以及所述侧板压紧随动件均为多个，所述侧围压紧单元还包括侧围自适应结构，使各所述顶板压紧随动件及各所述侧板压紧随动件均能自适应上边梁的沿焊接轨迹延伸方向的曲率变化。

作为实施例之一，所述侧围自适应结构包括与所述安装板可转动连接的至少一个第二旋转轴，各所述第二旋转轴的轴向均垂直于焊接轨迹延伸方向，所述上边梁顶板与所述上边梁侧板通过过渡曲面连接，各所述第二旋转轴的轴向均平行于所述过渡曲面的切平面；每一所述第二旋转轴的一端安装有一个第二安装轴架，另一端安装有一个第三安装轴架，每一所述第二安装轴架上安装有多个所述顶板压紧随动件，每一所述第三安装轴架上安装有多个所述侧板压紧随动件。

作为实施例之一，该白车身顶盖激光焊接压紧机构还包括：

用于驱动各所述顶盖压紧随动件与顶盖上表面抵靠或远离顶盖上表面的第一驱动单元；

用于驱动各所述顶板压紧随动件及各所述侧板压紧随动件与上边梁接触或远离上边梁的第二驱动单元。

作为实施例之一，该白车身顶盖激光焊接压紧机构还包括压力控制单元，用于控制各随动件与白车身对应部位之间的压力。

作为实施例之一，所述第一驱动单元包括至少一个第一驱动件，每一所述第一驱动件与至少一个所述顶盖压紧随动件连接；

所述第二驱动单元包括至少一个第二驱动件，每一所述第二驱动件连接有至少一个所述顶板压紧随动件和至少一个所述侧板压紧随动件；

所述压力控制单元包括中央控制器、多个压力传感器及多个比例伺服阀，其中，每一所述第一驱动件连接有一个所述压力传感器及一个所述比例伺服阀，每一所述第二驱动件连接有一个所述压力传感器及一个所述比例伺服阀，各所述压力传感器均与所述中央控制器的输入端电连接，各所述比例伺服阀均与所述中央控制器的输出端电连接。

本发明实施例涉及一种白车身顶盖激光焊接工装，包括激光焊接头，包括压紧装置，所述压紧装置采用如上所述的白车身顶盖激光焊接压紧机构；其中，所述压紧装置的所述安装板与所述激光焊接头连接，所述压紧装置的所述顶盖压紧单元和所述压紧装置的所述侧围压紧单元分列于所述激光焊接头两侧。

作为实施例之一，该白车身顶盖激光焊接工装还包括预压紧装置，所述预压紧装置包括至少一组如上所述的白车身顶盖激光焊接压紧机构；其中，所述预压紧装置的各所述安装板均与所述激光焊接头连接，所述预压紧装置的各所述白车身顶盖激光焊接压紧机构沿所述激光焊接头的工作运行方向依次布置，且均位于所述激光焊接头的远离已焊接区的一侧。

本发明实施例至少具有如下有益效果：通过设置顶盖压紧单元和侧围压紧单元，该二者分列于相应位置处的焊缝两侧，顶盖压紧单元的各顶盖压紧随动件压紧在顶盖上，侧围压紧单元的各顶板压紧随动件及各侧板压紧随动件均压紧在白车身侧围的上边梁上，将相应位置处的顶盖和侧围间的焊缝控制在要求范围内，从而满足激光焊接对焊缝间隙的精度要求，保证顶盖的焊接质量。本实施例提供的压紧机构结构简单，适用于平面或带锥度的曲面的工件的拼装，可随激光焊接头运动而运动，电气设备少，响应速度快，提高白车身顶盖激光焊接精度及效率。

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它的附图。

图1为本发明实施例提供的白车身顶盖激光焊接压紧机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的白车身顶盖激光焊接压紧机构的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一旋转轴与顶盖压紧随动件的连接结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二旋转轴与顶板压紧随动件及侧板压紧随动件的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图4，本发明实施例涉及一种白车身顶盖激光焊接压紧机构，包括：

(1)用于与激光焊接头固定连接的安装板1；

(2)顶盖压紧单元6，包括至少一个顶盖压紧随动件603，各所述顶盖压紧随动件603均与所述安装板1连接，各所述顶盖压紧随动件603沿焊接轨迹延伸方向依次设置，且均具有用于与顶盖上表面呈滚动摩擦接触的顶盖压紧面；

(3)侧围压紧单元7，包括至少一个顶板压紧随动件704和至少一个侧板压紧随动件705，各所述顶板压紧随动件704及各所述侧板压紧随动件705均与所述安装板1连接，各所述顶板压紧随动件704沿焊接轨迹延伸方向依次设置且均具有用于与上边梁顶板表面呈滚动摩擦接触的上梁面压紧面，各所述侧板压紧随动件705沿焊接轨迹延伸方向依次设置且均具有用于与上边梁侧板表面呈滚动摩擦接触的侧梁面压紧面。

通过上述安装板1与激光焊接头固定连接，即实现本压紧机构与激光焊接头的随动连接，可跟随焊接头的运行轨迹而同步运动，保证在顶盖激光焊接过程中实时对顶盖及侧围进行压紧。上述的顶盖压紧随动件603、顶板压紧随动件704及侧板压紧随动件705均可转动设置，且与白车身的对应部位呈相切接触方式，安装板1随激光焊接头运动过程中，带动各随动件在白车身的对应部位上滚动，可降低各随动件与白车身的对应部位之间的摩擦力。上述的各随动件可以为滚轮、滚筒、滚动轴承等轮状随动件，则上述的顶盖压紧面、上梁面压紧面及侧梁面压紧面对应为环状弧面；各随动件也可以为滚珠等球状随动件，则上述的顶盖压紧面、上梁面压紧面及侧梁面压紧面对应为球面。

如图1和图2，由于上述的顶盖压紧单元6与侧围压紧单元7需分列于相应位置处的焊缝两侧，优选地，各顶盖压紧随动件603均安装在安装板1上，并于该安装板1上连接侧围侧固定板9(可通过中间连接板10连接)，各顶板压紧随动件704及各侧板压紧随动件705均安装在该侧围侧固定板9上。安装板1及侧围侧固定板9的结构及与激光焊接头的连接结构需满足相应的车型的顶盖焊接要求，以保证各随动件均能压紧在白车身的相应部位上；进一步优选地，在安装板1安装到激光焊接头上时，各顶盖压紧随动件603及各顶板压紧随动件704均优选为靠近激光焊接头设置，以不影响激光焊接头的焊接操作为准，以进一步提高压紧效果。本实施例中，顶盖压紧随动件603、顶板压紧随动件704及侧板压紧随动件705均优选为采用多个，以提高压紧效果；且沿焊接轨迹延伸方向，位于激光焊接头之前和之后的顶盖压紧随动件603的数量相同且对称布置，位于激光焊接头之前和之后的顶板压紧随动件704的数量相同且对称布置，位于激光焊接头之前和之后的侧板压紧随动件705的数量相同且对称布置。

一般地，白车身的上边梁呈回旋镖形，即包括顶板和侧板，顶板和侧板可视车型等实际情况采用不同的结构(如曲面结构或平面结构等，或顶板包括多段不同曲率的弧面段，侧板包括多段不同曲率的弧面段和平面段等)，顶板和侧板通过弧形过渡板连接，上述顶板与顶盖焊接，上述侧板则与白车身侧围其他部分(如a柱、b柱、c柱等)连接；一般地，上述上边梁为一体成型结构。上述的各侧板压紧随动件705可均抵靠在上边梁侧板的侧表面上(即该侧板的靠近车外的一侧表面)，也可均抵靠在上边梁侧板的下沿表面上；本实施例中，优选为采用各侧板压紧随动件705均抵靠在上边梁侧板的下沿表面的方式(即各侧板压紧随动件705的设置位置及角度相应配置，以便在各顶板压紧随动件704压紧在上边梁顶板上时，各侧板压紧随动件705的顶端可抵靠在上边梁侧板的下沿)，在各顶板压紧随动件704压紧在上边梁顶板上的情况下，各侧板压紧随动件705可一定程度上对上边梁提供顶托力，对上边梁或者说对白车身侧围的夹紧作用更佳。

上述的顶盖压紧单元6与侧围压紧单元7分列于相应位置处的焊缝两侧，顶盖压紧单元6的各顶盖压紧随动件603压紧在顶盖上，侧围压紧单元7的各顶板压紧随动件704及各侧板压紧随动件705均压紧在白车身侧围的上边梁上，将相应位置处的顶盖和侧围间的焊缝控制在要求范围内，从而满足激光焊接对焊缝间隙的精度要求，保证顶盖的焊接质量。本实施例提供的压紧机构结构简单，电气设备少，可随激光焊接头运动而运动，响应速度快，提高白车身顶盖激光焊接的效率。

进一步优化上述压紧机构的结构，上述顶盖压紧单元6包括多个所述顶盖压紧随动件603，由于沿焊接轨迹延伸方向，顶盖的曲率会发生变化(也即顶盖的弧度会发生变化)，因此，优选地，该顶盖压紧单元6还包括使各所述顶盖压紧随动件603自适应顶盖曲率变化的顶盖自适应结构，以避免顶盖压紧单元6随激光焊接头移动过程中，由于顶盖曲率的变化而导致前侧(即靠近未焊接一侧的)的顶盖压紧随动件603与顶盖之间产生“憋力”。如图1-图3，优选地，上述顶盖自适应结构包括与安装板1可转动连接的至少一个第一旋转轴601，各第一旋转轴601的轴向均为水平方向且均垂直于焊接轨迹延伸方向，每一第一旋转轴601上安装有一个第一安装轴架602，每一第一安装轴架602上安装有多个顶盖压紧随动件603；在顶盖压紧单元6随激光焊接头移动过程中，若遇到顶盖曲率发生变化，各顶盖压紧随动件603与顶盖之间的相对作用力可能会不同，相应的第一旋转轴601绕自身轴线旋转，每一安装轴架上的各顶盖压紧随动件603在竖直方向上的相对位置发生变化，从而调节各顶盖压紧随动件603与顶盖之间的相对作用力，以适应白车身顶盖的表面状况变化，保证顶盖激光焊接工作的顺畅进行。上述方式的顶盖自适应结构适用于采用滚轮式或滚珠式的顶盖压紧随动件603。如采用滚珠式的顶盖压紧随动件603，上述顶盖自适应结构还可以采取如下方式：各顶盖压紧随动件603与安装板1之间均采用球铰的方式连接，即顶盖自适应结构包括多个关节轴承，关节轴承的数量与顶盖压紧随动件603的数量相同且一一对应配置；各关节轴承的具体设置方式及与顶盖压紧随动件603及安装板1之间的连接方式是本领域技术人员根据现有技术易于得知的，此处从略。进一步地，如图1-图3，每个第一安装轴架602上优选为安装两个顶盖压紧随动件603，避免同一第一安装轴架602上的顶盖压紧随动件603的数量过多而影响上述顶盖自适应结构的自适应能力；同时，上述第一旋转轴601为两个，第一安装轴架602对应为两个，沿焊接轨迹延伸方向两个第一旋转轴601分别位于激光焊接头的前侧和后侧。

进一步优化上述压紧机构的结构，同样地，所述顶板压紧随动件704以及所述侧板压紧随动件705均为多个，所述侧围压紧单元7还包括侧围自适应结构，使各所述顶板压紧随动件704及各所述侧板压紧随动件705均能自适应上边梁的沿焊接轨迹延伸方向的曲率变化。如图1、图2和图4，作为实施例之一，所述侧围自适应结构包括与所述安装板1可转动连接的至少一个第二旋转轴701，各所述第二旋转轴701的轴向均垂直于焊接轨迹延伸方向，且均平行于所述上边梁顶板与所述上边梁侧板连接处的曲面(即上述的弧形过渡板)的切平面；每一所述第二旋转轴701的一端安装有一个第二安装轴架702，另一端安装有一个第三安装轴架703，每一所述第二安装轴架702上安装有多个所述顶板压紧随动件704，每一所述第三安装轴架703上安装有多个所述侧板压紧随动件705。上述各第二旋转轴701的轴向设置以满足对应的各顶板压紧随动件704与上边梁顶板之间以及对应的各侧板压紧随动件705与上边梁侧板之间具有最大的接触面积为宜，根据不同的车型可对应设置，这是本领域技术人员易于确定的。同样地，上述各顶板压紧随动件704与侧围侧固定板9之间以及各侧板压紧随动件705与侧围侧固定板9之间均可以采用球铰的方式连接，以满足上述的侧围自适应结构的功能要求即可，此处不再详述。

进一步优化上述压紧机构的结构，如图1和图2，该白车身顶盖激光焊接压紧机构还包括：用于驱动各所述顶盖压紧随动件603与顶盖上表面抵靠或远离顶盖上表面的第一驱动单元以及用于驱动各所述顶板压紧随动件704及各所述侧板压紧随动件705与上边梁接触或远离上边梁的第二驱动单元。上述第一驱动单元和第二驱动单元可进一步提高对白车身顶部及侧围压紧的控制。其中，所述第一驱动单元包括至少一个第一驱动件2，每一所述第一驱动件2与至少一个所述顶盖压紧随动件603连接；所述第二驱动单元包括至少一个第二驱动件8，每一所述第二驱动件8连接有至少一个所述顶板压紧随动件704和至少一个所述侧板压紧随动件705。对于上述的设置有第一旋转轴601及第二旋转轴701的结构，上述每一第一旋转轴601连接于一个第一驱动件2的输出端，可在该第一驱动件2的输出端设置一轴承座5，该第一旋转轴601即可转动安装于该轴承座5上；上述每一第二旋转轴701连接于一个第二驱动件8的输出端，可在该第二驱动件8的输出端设置一轴承座5，该第二旋转轴701即可转动安装于该轴承座5上。本实施例中，上述各第一驱动件2及各第二驱动件8均优选为采用气缸或液压缸等常用的驱动设备；进一步优选为在安装板1及侧围侧固定板9上设置防尘罩11，以保护各驱动件。

进一步地，该白车身顶盖激光焊接压紧机构还包括压力控制单元，用于控制各随动件与白车身对应部位之间的压力。上述控制各随动件与白车身对应部位之间的压力的方式可以采用自动化技术领域中常用的压力控制方式；以下列举一具体实施例：所述压力控制单元包括中央控制器、多个压力传感器4及多个比例伺服阀，其中，每一所述第一驱动件2连接有一个所述压力传感器4(可通过连接件3与该第一驱动件2连接)及一个所述比例伺服阀，每一所述第二驱动件8连接有一个所述压力传感器4(可通过连接件3与该第二驱动件8连接)及一个所述比例伺服阀，各所述压力传感器4均与所述中央控制器的输入端电连接，各所述比例伺服阀均与所述中央控制器的输出端电连接。上述各比例伺服阀与对应的驱动件之间的连接结构、各压力传感器4与中央控制器之间的电连接结构以及各比例伺服阀与中央控制器之间的电连接结构是本领域技术人员根据现有技术易于得知的，此处从略。各压力传感器4配合工作，检测该压紧机构作用到白车身顶盖和侧围的压力并将信号反馈至上述中央控制器中，信号经中央控制器转换后将控制信号输出到各比例伺服阀上，通过调节各伺服阀来控制各驱动件的输出力，从而完成本压紧机构的压力闭环控制。

实施例二

本发明实施例涉及一种白车身顶盖激光焊接工装，包括激光焊接头和压紧装置，该压紧装置优选为采用上述实施例一所提供的白车身顶盖激光焊接压紧机构；其中，所述压紧装置的所述安装板1与所述激光焊接头连接，所述压紧装置的所述顶盖压紧单元6和所述压紧装置的所述侧围压紧单元7分列于所述激光焊接头两侧。上述压紧装置对激光焊接头两侧的顶盖和侧围进行压紧，以保证焊缝大小的稳定。

进一步地，该白车身顶盖激光焊接工装还包括预压紧装置，所述预压紧装置优选为采用上述实施例一所提供的白车身顶盖激光焊接压紧机构；其中，所述预压紧装置的所述安装板1与所述激光焊接头连接，沿所述激光焊接头的工作运行方向，所述预压紧装置的所述顶盖压紧单元6和所述预压紧装置的所述侧围压紧单元7均位于所述激光焊接头前方且分列于所述激光焊接头的运行轨迹两侧。上述预压紧装置对激光焊接头前方的顶盖和侧围进行预压紧，以保证将焊缝控制在一定的范围内。

通过上述压紧装置与预压紧装置配合，对白车身顶盖和侧围的压紧效果较好，可满足激光焊接对焊缝间隙的精度要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。