一种自行车后三脚架机器人焊接系统的制作方法

本发明涉及自行车焊接装配领域，具体涉及一种自行车后三脚架机器人焊接系统。

背景技术：

自行车三角架是整个自行车的骨架，如果自行车的三角架的强度和刚度不够的话，自行车容易散架，自行车三角架是起决定性作用的一个零件。自行车载重多少是一个判断自行车优劣的重要指标，而决定自行车的载重大小的又是三角架，因此，三角架的最大承载量需要满足三角架的力学强度和刚度。同时为保证整车的外观美观，焊缝的成型及外观极为重要。焊接是自行车三角架制作的一个重要工序。

专利cn204524579u公布了一种焊接工作站，工作站包括机器人系统、焊接系统、两个变位机底座、支撑座和三角架焊接夹具；所述支撑座连接两个变位机底座，所述机器人系统包括机器人本体、机器人外部轴及控制系统，所述机器人本体设置在支撑座中间位置；所述变位机底座上都设置有三角架焊接夹具。本发明一种自行车前三角架机器人焊接工作站，该工作站结构简单、稳定，提高了焊接质量,保证自行车前三角架均一性，提高了生产效率。

但是，该焊接工作站需要操作人员在两个工位之间来回走动以固定三脚架，加大了人工的操作强度，且工位之间的切换属于无用功，降低了焊接的工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述焊接工作站由于工位切换导致操作人员工作强度大、焊接效率低、焊接烟尘及弧光对人体危害、以及操作人工安全的问题，本发明提供一种可自动切换焊接工位的自行车后三脚架机器人焊接系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种自行车后三脚架机器人焊接系统，包括底座，所述底座上设有工位切换变位机，所述工位切换变位机两侧分别连接有双轴变位机，所述双轴变位机均连接有后三脚架焊接夹具，所述底座上位于其中一个后三角架焊接夹具一侧设有焊接机器人，所述底座一侧设有用于控制焊接机器人、工位切换回转变位机和双轴变位机的机器人控制柜。

进一步的，所述后三角架焊接夹具包括工位底座，所述工位底座上分别设有用于定位后三脚架锁片的锁片定位机构、用于定位后三脚架上叉管的上叉管定位机构、用于定位后三脚架后叉片的后叉片压紧机构、用于定位后三脚架下叉管的下叉管定位机构、用于定位后三脚架立管的立管定位压紧机构、用于定位后三脚架五通管的五通定位机构，所述五通定位机构两侧设有定位销，所述定位销和后叉片压紧机构内设有水冷回路。

进一步的，所述工位切换回转变位机中央设有挡板。

进一步的，两个双轴变位机以及大回转变位机均能与机器人联动，总轴数达到11轴。

进一步的，所述工位底座一侧设有多个气动控制阀a、所述锁片定位机构、下叉管定位机构、立管定位机构上均设有气缸，所述气缸与气动控制阀a连接。

进一步的，所述水冷回路为1条或多条。

进一步的，所述工位底座上设有气动平移机构，所述锁片定位机构、上叉管定位机构、后叉片压紧机构、下叉管定位机构均位于气动平移机构上，所述气动平移机构连接有气动控制阀b。

进一步的，所述定位销和后叉片压紧机构的材质为紫铜。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用双工位设计，依靠回转变位机切换双轴变位机工位，实现了工位的切换，降低了操作人员操作两个工位上的后三角架焊接夹具对后三脚架夹紧时的来回走动时间，减小工人劳动强度。同时，一个操作人员在不走动的情况下可以操作两台焊接系统，大大节省了人工成本。双工位设计，一个工位焊接的同时，另一个工位装夹工件，两个工位之间互不影响，极大的提高了机器人设备的使用效率，设备利用率达到90％以上。同时操作人员装、卸工件，不在焊接位置，避免了焊接烟尘、弧光对操作人员的伤害，也大大提高人员操作的安全性。

2、焊接夹具通过快速定位安装机构，安装在双轴变位机上，双轴变位机可以机器人协调联动，使得机器人始终保持在最佳的焊接姿态，特别是管件之间的相贯线焊缝，其焊缝外观美观，融深更深，焊接零飞溅。

3、本发明的后三脚架焊接夹具采用水冷回路设计，在焊接夹具与后三脚架接触的位置通过水冷的方式迅速带走焊接中产生的热量，避免了夹具上积累的热量再传递到下一件工件上从而影响其焊接质量，保障了产品外观质量及焊接融深，使点合格率达到95％以上，保证了产品批量生产的合格率，设备使用率达到90％以上，确保了设备24h不间断生产的稳定性。同时使客户生产成本降低了20％，产能提高了40％。

4、本发明的后三脚架夹具通过变换锁片定位机构、上叉管定位机构、后叉片压紧机构、下叉管定位机构、立管定位压紧机构、五通定位机构的位置，能适应多种车型的生产，提高了设备的利用率，降低了企业的硬件成本。

5、本发明自行车焊接机器人系统，突破铝合金车架自动化生产的瓶颈，通过冷却夹具将热量积累降低到最低，加上机器人与变位机任意姿态协调焊接，再通过焊接工艺的调整优化，使得其完全替代铝合金车架必须手工氩弧焊才能完成的焊接工艺。焊缝美观及焊接质量以及产品质量的稳定性均优于手工氩弧焊。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明后三脚架焊接夹具的结构图；

图3是本发明自行车后三脚架的结构图；

图4是本发明的俯视图；

图中标记：1、焊接机器人；2、底座；3、工位切换回转变位机；4、前三角架焊接夹具；5、双轴变位机；6、挡板；7、机器人控制柜；4-1、后叉片压紧机构；4-2、上叉管定位机构；4-3、锁片定位机构；4-4、立管定位压紧机构；4-5、五通定位机构；4-6、定位销；4-7、下叉管定位机构；4-8、气动控制阀a；4-9、气动平移机构；4-10、工位底座；4-11、气动控制阀b；201、五通管；202、立管；203、下叉管；204、锁片；205、上叉管；206、叉片。

具体实施方式

下面结合图1～4对本发明作详细说明。

实施例一：

如图1、4所示，一种自行车后三脚架机器人焊接系统，包括底座2，所述底座2上设有工位切换变位机3，所述工位切换变位机3两侧分别连接有双轴变位机5，所述双轴变位机5均连接有后三脚架焊接夹具4，所述底座2上位于其中一个后三角架焊接夹具4一侧设有焊接机器人1，所述底座2一侧设有用于控制焊接机器人1、工位切换回转变位机3和双轴变位机5的机器人控制柜7。

本实施例的焊接系统采用双工位设计，通过才开机器人控制柜7，依靠工位切换回转变位机3切换双轴变位机5，实现了工位的切换，降低了操作人员操作两个工位上的后三角架焊接夹具对后三脚架夹紧时的来回走动时间，减小工人劳动强度。同时，一个操作人员在不走动的情况下可以操作两台焊接系统，大大节省了人工成本。双工位设计，一个工位焊接的同时，另一个工位装夹工件，两个工位之间互不影响，极大的提高了机器人设备的使用效率，设备利用率达到90％以上，同时操作人员装、卸工件，不在焊接位置，避免了焊接烟尘、弧光对操作人员的伤害，也大大提高人员操作的安全性。焊接夹具通过快速定位安装机构，安装在双轴变位机上，双轴变位机可以机器人协调联动，使得机器人始终保持在最佳的焊接姿态，特别是管件之间的相贯线焊缝，其焊缝外观美观，融深更深，焊接零飞溅。

实施例二：

如图2～3所示，实施例一中的后三角架焊接夹具包括工位底座4-10，所述工位底座4-10上分别设有用于定位后三脚架锁片204的锁片定位机构4-3、用于定位后三脚架上叉管205的上叉管定位机构4-2、用于定位后三脚架后叉片206的后叉片压紧机构4-1、用于定位后三脚架下叉管203的下叉管定位机构4-7、用于定位后三脚架立管202的立管定位压紧机构4-4、用于定位后三脚架五通管201的五通定位机构4-5，所述五通定位机构4-5两侧设有定位销4-6，所述定位销4-6和后叉片压紧机构4-1内设有水冷回路。

水冷回路的材质均为散热性好的紫铜，在其上面加工进水和出水孔，配上外部冷却水箱，形成冷却水回路。

在自行车后三脚架与焊接夹具接触的五通定位机构4-5和后叉片压紧机构4-1设有水冷结构，在后三脚架焊接过程中，通过水冷的方式迅速带走焊接中产生的热量，避免了夹具上积累的热量再传递到下一件工件上从而影响其焊接质量，保障了产品外观质量及焊接融深，使点合格率达到95％以上，保证了产品批量生产的合格率，设备使用率达到90％以上，确保了设备24h不间断生产的稳定性。同时使客户生产成本降低了20％，产能提高了40％。

实施例三：

工位切换回转变位机3中央设有挡板6，能有效防止弧光和烟尘污染。

实施例四：

实施例二中的工位底座4-10一侧设有多个气动控制阀a4-8、所述锁片定位机构4-3、下叉管定位机构4-7、立管定位机构4-4上均设有气缸，所述气缸与气动控制阀a4-8连接，由气动控制阀控制所有机构运动，气缸夹紧力大夹紧快速，一定程度上可减小工件焊接变形，提升了工件装卸的效率。，

实施例五：

实施例二中的水冷回路为1条或多条，优选的，使用多条水冷回路，可以在不降低夹具的强度的前提下，加速热量的传输，避免热量的积累。

实施例六：

实施例二中的工位底座4-10上设有气动平移机构4-9，所述锁片定位机构4-9、上叉管定位机构4-2、后叉片压紧机构4-1、下叉管定位机构4-7均位于气动平移机构4-9上，所述气动平移机构4-9连接有气动控制阀b4-11，能快速、精准的固定工件，进一步提高焊接的效率。各机构结构简单定位精准，并有效缩短装取工件时间。

底座4-10上设有锁片定位机构4-3、上叉管定位机构4-2、后叉片压紧机构4-1、下叉管定位机构4-7、立管定位压紧机构4-4、五通定位机构4-5，经过简单调整，便可适用于其他多种车型的生产，简单便捷，适用范围广。

实施例七：

实施例二中的定位销4-6和后叉片压紧机构4-1的材质为紫铜，并经过cnc加工成型，与工件贴合紧密，以达到最佳冷却效果，提升了热传导效率，从而提升了水冷却效率。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。