纵梁自动合梁方法及设备与流程

本发明涉及商用汽车车架外梁（主梁）和内梁（衬梁）的组装，尤其涉及纵梁自动合梁方法及设备。

背景技术：

商用汽车车架的u形纵梁总成，许多是由u形外梁（主梁）和u形内梁（衬梁）组成。有时先对u形外梁和内梁预先冲孔。再对外梁和内梁进行组合，组合后要求相应孔对正。

有时先对平板外梁和平板内梁预先冲孔，再对平板对外梁和平板内梁进行组合，组合后要求相应孔对正。组合后的纵梁再进行后续加工。

为了实现自动合梁，现有技术“cn201310295062.5u形纵梁及衬梁自动定位合梁点焊的生产设备及加工方法”公开的合梁步骤如下：步骤1～4实现外梁端头定位；步骤5～8实现内梁（衬梁）端头定位；步骤9进料提取装置上的电磁铁吸提衬梁至ｕ形纵梁内侧进行合梁。以上方案一般情况下都能较好的使用,但申请人在生产实践中偶然发现纵梁合梁过程中出现无法合梁的情况，这时只能人工干预，但是费时费力，效果不好。

技术实现要素：

本申请提供一种纵梁自动合梁设备和方法，保证相应孔对正情况下把内梁顺利镶入外梁，解决现有技术的不足。

本发明所采用的技术方案是：一种纵梁自动合梁设备，它包括主合梁单元，主合梁单元包括主底座，在主底座上方安装固定至少两个导向座，导向座沿汽车纵梁长度方向间隔布置，每个导向座上设置一台主合梁压力机，主合梁压力机可沿固定在导向座上的直线导轨由主驱动装置驱动实现前后往复运动；在主底座上位于每台主合梁压力机的旁边沿纵梁长度方向安装一个主支撑架，所有主支撑架的顶面在一个平面上形成合梁平台；在主底座上固定至少两套插销装置，其位置可沿纵梁长度方向调整。

本方案的具体特点还有，主驱动装置包括固定在主底座上的主伺服电机和主减速机，在导向座上设置有齿轮，齿条固定在主合梁压力机底部，主减速机通过联轴器和传动轴驱动齿轮，各传动轴通过联轴器串联在一起，齿轮啮合齿条实现所有的主合梁压力机前后同步运动。

插销装置包括定位销、驱动定位销的驱动元件，定位销上部为锥面，锥面的下部为圆柱面。定位销的位置与纵梁中心线上预先冲的定位孔位置对应。在气缸的驱动下定位销上下运动，实现插入纵梁定位孔，对纵梁进行定位。

主底座上固定多个导向座，数量应根据纵梁的最大长度确定，沿汽车纵梁长度方向间隔布置。

主合梁压力机包括机身、设置于机身上的垂直导轨和垫板，在垂直导轨上设置有沿垂直导轨滑动的滑块，在机身顶部固定设置有固定板，在固定板上固定设置有油缸，油缸的活塞杆与滑块连接，滑块在活塞杆的带动下沿垂直导轨上下运动。在滑块的底面上固定设置有电磁铁，在油缸的驱动下滑块带动电磁铁上下运动。机身上方采用螺钉连接安装固定板。

油缸由比例阀驱动，实现多个滑块上下运动同步。

主合梁压力机的机身为c形结构，由左侧板、右侧板、顶板、工作台板、底板、立板、顶部连接板焊接组成。在左侧板和右侧板上加工矩形槽，垂直导轨通过螺钉固定在机身上的矩形槽处。垫板通过螺钉固定在机身的工作台板上。垫板的顶面与合梁平台顶面齐平。

还包括从合梁单元。从合梁单元包括从底座，从合梁压力机，从支撑架，升降台等组成。在主底座的右侧布置从底座，在从底座上安装直线导轨和升降台，升降台可沿直线导轨左右移动，自身能够升降，升降台上安装固定导向座，导向座上方设置从合梁压力机（从合梁压力机的结构同主合梁压力机），从合梁压力机可沿固定在导向座上的直线导轨前后运动（即垂直于纵梁长度方向运动）。在导向座上设置有齿轮，齿条固定在从合梁压力机底部，从伺服电机通过从减速机驱动齿轮，齿轮啮合齿条实现从合梁压力机前后运动。从伺服电机和主伺服电机进行同步控制，实现主合梁压力机和从合梁压力机在前后方向同步运动。从支撑架布置在从合梁压力机的旁边，固定在升降台上。从支撑架的顶面与合梁平台面高度差值等于弯梁落差h。从合梁压力机的垫板上面与从支撑架的顶面高度一致。合梁单元通过从合梁单元，即通过增加从合梁压力机、从支撑架、升降台等，就能够实现弯梁的合梁。如仅用于直梁合梁生产时，从合梁单元可以省去。

合梁压力机在y向的移动。也可以变更为由伺服电机，通过传动轴带动转向器和滚珠丝杠实现。

本发明还提供了一种纵梁自动合梁方法，它包括以下工艺步骤：

（1）电磁行吊将内梁吊至翻转定位装置，在翻转定位装置上内梁以开口朝上的姿态，由翻转定位装置完成内梁的边定位和端头定位。

（2）电磁行吊将内梁吊至合梁平台位置即合梁工位，插销装置插定位销到内梁上的定位孔，对内梁进行定位。

（3）合梁压力机（主合梁压力机和从合梁压力机统称为合梁压力机，以下同。）移动到合梁平台位置，然后合梁压力机的滑块带动电磁铁下降并压住内梁，电磁铁励磁吸住内梁，插销装置拔出定位销，合梁压力机的滑块同步上升，把内梁吊起；

（4）合梁压力机带着内梁同步后移，让开合梁平台位置。

（5）电磁行吊将外梁吊至翻转定位装置，在翻转定位装置上外梁以开口朝上的姿态，由翻转定位装置完成外梁的边定位和端头定位。翻转定位装置通过翻转动作使外梁开口朝上，（如来料开口朝上，则省略翻转动作），然后由翻转定位装置完成外梁的边定位和端头定位。

（6）电磁行吊将外梁吊至合梁平台，插销装置插定位销到外梁上的定位孔，对外梁进行定位。

（7）合梁压力机带着内梁同步移动，返回合梁平台位置即合梁工位。

（8）合梁压力机的滑块同步下降，将内梁压到外梁之中。电磁铁退磁，合梁压力机的滑块上升，合梁压力机让开合梁平台位置；同时插销装置拔出定位销，完成合梁。

本方案的有益效果是：用定位销先后对内梁和外梁进行定位，因每次只对一件梁进行定位，可以使定位销顺利插入。用同一副定位销先后对内梁和外梁进行定位，合梁压力机带着内梁返回到合梁平台位置，这就保证了内梁压入到外梁之前，内梁和外梁的定位孔与定位销已经对正。这样滑块同步下降就能把内梁顺利压入外梁。（若内梁和外梁定位孔不事先对正，合梁过程中，定位销需要对内梁进行导正，由于这个过程中u形外梁包围u形内梁，当u形内梁和u形外梁零间隙和存在尺寸和形状误差时，u形内梁和u形外梁之间存在较大的摩擦，合梁过程就不能顺利）。

各合梁压力机同步移动和合梁压力机的滑块同步升降，使合梁压力机带着内梁返回合梁平台位置时，能够保证内梁的定位孔与定位销对正。采用合梁压力机，能够保证合梁时提供足够的压紧力，即时当u形内梁和u形外梁零间隙和存在尺寸和形状误差时也能把u形内梁压到u形外梁中。合梁压力机的滑块同步下降，可以使内梁合入外梁时平稳下降，使合梁过程顺利。定位孔以及各孔之间的尺寸精度较高，保证定位孔对正就保证了其余对应孔对正。综上所述：通过该方法及设备可对内梁和外梁进行自动合梁，即时当u形内梁和u形外梁零间隙和存在尺寸和形状许用误差时也能顺利完成。组合后的纵梁为后续的点焊、铆接、塞焊工序做好准备。可进行直梁合梁和弯梁合梁。

附图说明

下面结合附图对本方案进一步说明。

图1是纵梁自动合梁设备平面布置示意图。图2是图1的a向视图。图3是机身结构示意图。图4是弯梁结构示意图。图5是合梁单元结构示意图。图6是图5中f处局部放大图。图7是图6的剖视图。图8是图5中g处局部放大图。图9是图1中e处局部放大图。

图中：1-电磁行吊；2-合梁单元；3-翻转定位装置；4-承料台；5-内梁截面；6-外梁截面；7-端头定位伺服电机；8-挡板；9-翻转臂；10-推杆；11-夹紧辊；12-辊筒；13-基准辊；14-驱动辊；15-行吊电磁铁；16-吊装横梁；101-左侧板；102-立板；103-底板；104-工作台板；105-矩形槽；106-右侧板；107-顶部连接板；108-顶板；201-主合梁压力机；202-主支撑架；203-传动轴；204-气缸；205-定位销；206-固定座；207-主伺服电机；208-齿条；209-齿轮；210-垫板；211-垂直导轨；212-机身；213-油缸；214-固定板；215-滑块；216-电磁铁；217-导向座；218-插销装置；219-主底座；220-直线导轨；221-主减速机；222-联轴器；223-升降台；224-从合梁压力机；225-从伺服电机；226-从减速机；227-从支撑架；228-从底座；229-挡圈；230-升降板；231-气缸杆；232-导柱；233-固定导向座；234-t型块。

具体实施方式

本发明所述x方向为图1所示水平横向方向，即纵梁长度方向；所述y方向为图1所示水平纵向方向。

本发明所述左、右、前、后定义如下：图1中图形的左边定义为左，图形的右边定义为右，图形的上边定义为后面，图形的下边定义为前面。

本发明所述外梁有时也称为主梁，内梁有时也称为衬梁。外梁和内梁可以u形截面形式，也可以是矩形截面形式（即平板形式）。

本发明所述合梁，用于u形梁时表示把u形内梁放入u形外梁中。用于平板形梁时表示把平板形内梁放到平板形外梁之上。内梁、外梁或内外梁的组合体有时也称作纵梁。

本发明所述主合梁压力机和从合梁压力机统称为合梁压力机。

本发明所述“将内梁压到外梁之中”是对u形纵梁而言，对平板形纵梁是指“将内梁放到外梁上”。

实施例1：如图1所示，纵梁自动合梁设备包括：电磁行吊1，翻转定位装置3，合梁单元2，承料台4。承料台4、翻转定位装置3、合梁单元2从前向后依次布置。合梁单元2包括主合梁单元和从合梁单元两部分，若仅用于直梁合梁生产，可以省略从合梁单元。

如图2所示，电磁行吊1在上方运行，用于纵梁的转运。电磁行吊1的吊装横梁能够在y方向运动，也能上下运动。吊装横梁16上安装多个行吊电磁铁15。

如图9所示，翻转定位装置3完成如下工作：对于开口朝上的纵梁，电磁行吊1直接吊到辊筒12上；对于开口朝下的纵梁，电磁行吊1先把纵梁吊到翻转定位装置3的翻转臂9上，翻转臂9将纵梁翻转180゜，使其开口朝上。翻转后，纵梁落到辊筒12上。

推杆10将纵梁推向基准辊13，完成纵梁的边定位。

夹紧辊11向驱动辊14方向移动，与驱动辊14一起夹紧纵梁，驱动辊14旋转，纵梁沿x方向运动，直到梁头到达挡板8（见图1），实现纵梁的端头定位。挡板8由端头定位伺服电机7（见图1）驱动，能够在x方向移动，调整到需要的位置。

如图5所示，主合梁单元包括主底座219，在主底座219上方安装固定至少两个导向座217，导向座217沿汽车纵梁长度方向间隔布置，每个导向座217上设置一台主合梁压力机201，主合梁压力机201可沿固定在导向座217上的直线导轨220由主驱动装置驱动实现前后往复运动（即在垂直于纵梁长度方向往复运动）。

在主底座219上位于每台主合梁压力机201的旁边（纵梁长度方向）安装1个主支撑架202，所有主支撑架202的顶面在一个平面上形成合梁平台。

结合如图8所示，图8中省略主支撑架202，主驱动装置包括固定在主底座219上的主伺服电机207和主减速机221，在导向座217上设置有齿轮209，齿条208固定在主合梁压力机201底部，主减速机221通过联轴器222和传动轴203驱动齿轮209，齿轮209啮合齿条208，各传动轴203通过联轴器222串联在一起，齿轮209啮合齿条208实现所有的主合梁压力机201前后同步运动。

如图5所示，在主底座219上固定至少两套插销装置218，其位置可沿纵梁长度方向调整。与纵梁中心线上预先冲的定位孔位置对应。

图6是图5中f处局部放大图（插销装置示意图）。图7是图6的剖视图（插销装置的剖视图）。如图6、7所示，插销装置218包括定位销205、气缸204（或油缸）、固定座206、挡圈229、升降板230、导柱232、固定导向座233、t型块234等组成。

固定座206通过t型块234固定在合梁单元的底座219上，固定导向座233通过螺栓安装固定在固定座206上方，构成一个框架。

升降板230上用螺钉和挡圈229固定安装两根导柱232，导柱232能够在固定导向座233的圆孔中上下滑动。气缸204固定在固定座206上，气缸杆231通过螺钉与升降板230固定。定位销205固定安装在升降板230上方。定位销205上部为锥面，锥面的下部为圆柱面。

插定位销205时，气缸204的气缸杆伸出，推动升降板230带动定位销205上升，由导柱232进行导向。

如图5所示，主底座219上固定多个导向座217，数量应根据纵梁的最大长度确定，沿汽车纵梁长度方向间隔布置。

主合梁压力机201包括机身212、设置于机身212上的垂直导轨211和垫板210，在垂直导轨211上设置有沿垂直导轨211滑动的滑块215，在机身212顶部固定设置有固定板214，在固定板214上固定设置有油缸213，油缸213的活塞杆与滑块215连接，滑块215在活塞杆的带动下沿垂直导轨211上下运动。在滑块215的底面上固定设置有电磁铁216，在油缸213的驱动下滑块215带动电磁铁216上下运动。机身212上方采用螺钉连接安装固定板214。

油缸213由比例阀驱动，实现多个滑块215上下运动同步。

如图3、5所示，主合梁压力机201的机身212为c形结构，由左侧板101、右侧板106、顶板108、工作台板104、底板103、立板102、顶部连接板107焊接组成。在左侧板101和右侧板106上加工矩形槽105，垂直导轨211通过螺钉固定在机身212上的矩形槽105处。垫板210通过螺钉固定在机身212的工作台板104上。垫板210的顶面与合梁平台顶面齐平。

如图5所示，从合梁单元包括从底座228，从合梁压力机224，从支撑架227，升降台223等组成。在主底座219的右侧布置从底座228，在从底座228上安装直线导轨和升降台223，升降台223可沿直线导轨左右移动，自身能够升降，升降台223上安装固定导向座217，导向座217上方设置从合梁压力机224（从合梁压力机224的结构同主合梁压力机201），从合梁压力机224可沿固定在导向座217上的直线导轨前后运动（即垂直于纵梁长度方向运动）。在导向座217上设置有齿轮，齿条固定在从合梁压力机224底部，从伺服电机225通过从减速机226驱动齿轮，齿轮啮合齿条实现从合梁压力机224前后运动。从伺服电机225和主伺服电机207进行同步控制，实现主合梁压力机201和从合梁压力机224在前后方向同步运动。

从支撑架227布置在从合梁压力机224的旁边，固定在升降台223上。从支撑架227的顶面与合梁平台面高度差值等于弯梁落差h（见图4）。

从合梁压力机224的垫板210上面与从支撑架227的顶面高度一致。

合梁单元通过从合梁单元，即通过增加从合梁压力机224、从支撑架227、升降台223等，就能够实现弯梁的合梁。如仅用于直梁合梁生产时，从合梁单元可以省去。

实施例2：一种纵梁自动合梁方法，它使用实施例1中的纵梁自动合梁设备并包括以下工艺步骤：

（1）电磁行吊1将内梁吊至翻转定位装置3，在翻转定位装置3上内梁以开口朝上的姿态，由翻转定位装置3完成内梁的边定位和端头定位；即翻转定位装置3通过翻转动作使内梁开口朝上，（如来料开口朝上，则省略翻转动作），然后由翻转定位装置3完成内梁的边定位和端头定位。如图9所示，翻转定位装置3完成如下工作：对于开口朝上的纵梁，电磁行吊1直接吊到辊筒12上；对于开口朝下的纵梁，电磁行吊1先把纵梁吊到翻转定位装置3的翻转臂9上，翻转臂9将纵梁翻转180゜，使其开口朝上。翻转后，纵梁落到辊筒12上。推杆10将纵梁推向基准辊13，完成纵梁的边定位。夹紧辊11向驱动辊14方向移动，与驱动辊14一起夹紧纵梁，驱动辊14旋转，纵梁沿x方向运动，直到梁头到达挡板8（见图1），实现纵梁的端头定位。挡板8由端头定位伺服电机7（见图1）驱动，能够在x方向移动，调整到需要的位置。

（2）电磁行吊1将内梁吊至合梁平台位置即合梁工位，插销装置218插定位销205到内梁上的定位孔，对内梁进行定位。

（3）合梁压力机（主合梁压力机和从合梁压力机统称为合梁压力机，以下同。）移动到合梁平台位置，然后合梁压力机的滑块215带动电磁铁216下降并压住内梁，电磁铁216励磁吸住内梁，插销装置218拔出定位销205，合梁压力机的滑块215同步上升，把内梁吊起。

（4）合梁压力机带着内梁同步后移，让开合梁平台位置。

（5）电磁行吊1将外梁吊至翻转定位装置3，在翻转定位装置3上外梁以开口朝上的姿态，由翻转定位装置3完成外梁的边定位和端头定位；即翻转定位装置3通过翻转动作使外梁开口朝上，（如来料开口朝上，则省略翻转动作），然后由翻转定位装置3完成外梁的边定位和端头定位。

（6）电磁行吊1将外梁吊至合梁平台，插销装置218插定位销205到外梁上的定位孔，对外梁进行定位。

（7）合梁压力机带着内梁同步移动，返回合梁平台位置即合梁工位。

（8）合梁压力机的滑块215同步下降，将内梁压到外梁之中。电磁铁216退磁，合梁压力机的滑块215上升，合梁压力机让开合梁平台位置；同时插销装置218拔出定位销205，完成合梁。