一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化焊装生产领域，尤其涉及一种可重构的自动化柔性焊装生产平台及其运转方法，能实现焊装生产线的重构，满足不同种类小总成在同一条生产线上完成自动化焊装的要求。
【背景技术】
[0002]柔性焊装生产线是随着机器人焊接技术的快速发展，自动化生产线高速可靠的运行要求，以及产品更新换代越来越快的现状而逐渐兴起的，它很好地满足了现代化生产高效可靠，根据市场需求快速调整生产任务的快速响应性，使生产更好的贴合市场需求。
[0003]当前国内外柔性焊装焊装生产线基本都运用于大型整车生产线上，满足对两三种车型的柔性生产，主要采用的是动态识别车型然后更换相应的工装实现对不同车型的定位焊接，由于是大型整车件体积比较庞大，一般采用流水线式的单线生产模式，占用空间比较大。而针对小总成零件的焊接装配，由于零件本身体积小、焊点少，难以在大型生产线上实现机器人的自动焊接，因此大部分整车生产厂还是采用工人手工焊接的方式，手工焊接方式增加人力成本，而且焊接质量会随着工人工作时长，班次的不同出现波动，无法保证产品质量的稳定性，难以满足现代化工厂高速生产，精细制造的要求。
[0004]针对小总成零件的自动化焊接要求，现在已经出现了几种自动化机器人焊接平台，主要有雪橇往复式焊装平台，旋转回转焊装平台。布置方式采用机器人岛的形式，将多个焊装平台围绕在机器人的周围，一个机器人负责多个焊装平台的焊装任务。机器人岛的形式一定程度上满足了小总成自动化焊接生产的焊接质量需求，但是由于每个焊装平台都要至少需要有一个工人同时完成上下料的要求，所以工人数量依然很多，而且上下料处于一个位置，并且周围还有好几个同样需要上下料的焊装平台，对物料的运输与存放带来了很大压力，物流比较复杂。因此，本领域的技术人员致力于开发一种可重构的自动化柔性焊装生产平台。
【发明内容】
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在小总成的情况下，优化焊装平台的上下流程，以减少工人数量，保证生产速度和质量。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种可重构的自动化柔性焊装生产平台，包括生产线主体(1)、举升机构(2)、传送机构(3)、随行平台(4)、焊接机器人(30)、夹具库(32)、夹具转运小车(33)、生产平台控制中心(34)，夹具类型识别器(35)，线体控制系统(36)、线体单元电子控制单元(37)、举升机构电子控制单元(38)，其中随行平台(4)可在线体上流转，随行夹具位于随行平台(4)上，举升机构(2)位于线体两端，焊接机器人(30)位于线体焊装工位两侧，焊接机器人电子控制单元(31)控制焊接机器人的运动以及所持焊枪的焊接动作，夹具转运小车(33)负责随行平台(4)上的随行夹具的更换，夹具库(32)存储生产不同种类总成的随行夹具，线体控制系统(36)与生产线主体(1)的各个线体单元电子控制单元(37)相连，通过线体单元电子控制单元(37)控制传送电机(22)，生产平台控制中心(34)与线体控制系统(36)和举升机构电子控制单兀(38)相连。
[0007]进一步地，所述生产线主体(1)为上下两层结构，包括可重构的四个生产线单元(9)，分为上料工位(5)、第一焊装工位(6)、第二焊装工位(7)、下料工位(8)四部分，生产线单元(9)之间通过电气和信号接口、螺栓接头连接，每个生产线单元(9)由传递马达(22)独立驱动，生产线单元(9)被配置为能重新组合以及与生产线重构；生产线单元(9)由刚性框架结构、位于框架结构上下两层的导轨和框架结构内的传送机构(3)组成；传送机构(3)包括传递马达(22)和限位装置(23)，传递马达(22)带动摩擦轮(24)驱动随行平台(4)水平移动，随行平台(4)的限位由两个夹紧装置(25)和一个定位销(26)组成，随行平台(4)的限位被配置为保证随行平台(4)在每个工位的定位精度。
[0008]进一步地，所述随行平台(4)包括夹具托盘(27)、两个夹紧随行端口(28)以及定位接口(29)，其中随行平台(4)与随行夹具的夹具基座通过螺栓定位连接。
[0009]进一步地，所述随行夹具包括夹具基座、定位装置、夹紧装置以及与随行平台(4)相连的电气接口，其中夹具基座采用镂空结构，并通过螺栓定位连接方式与随行平台(4)相连，定位装置由定位销与定位块组成，夹紧装置由驱动气缸、自锁夹头和压块组成，气缸驱动自锁夹头被配置为对零件的夹紧。
[0010]进一步地，所述举升机构(2)包括举升支撑框架(10)、举升驱动机构(11)和举升传递机构(12)，其中举升支撑框架(10)由刚性支撑(13)、随行平台限位模块(14)和举升限位模块(15)组成；举升驱动机构(11)包括举升驱动马达(16)、与马达(16)同轴的水平方向链轮链条组(17)、垂直方向的同轴双链轮链条组(18)，举升驱动马达(16)带动同轴水平链轮组(17)转动，驱动垂直方向的同轴双链轮组(18)转动；举升传递机构(12)包括举升传递马达(19)、与马达相连的主动摩擦轮(20)、以及从动摩擦轮(21)，举升传递马达
(19)带动主摩擦轮(20)转动，在从动摩擦轮(21)的辅助定位下带动随行平台(4)水平移动。
[0011]本发明还提供了一种可重构的自动化柔性焊装生产平台运转方法，举升机构(2)上的夹具托盘(27)均位于最高位处，上料端举升机(2)、上料工位(5)处、第一焊装工位
(6)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处均有一副随行夹具待流转，当上料工位(5)处工人上完料，同时焊装工位处机器人(30)完成焊接任务以及下料工位(8)处下完料，上料工人接通上料端线体控制系统(36)，对随行平台和随行夹具给电给气，随后导轨上的限位装置(23)松开，传递马达(22)启动，通过传递马达(22)带动摩擦轮(24)转动，依靠摩擦力将料上料工位(5)处、第一焊装工位￠)、第二焊装工位(7)与下料工位(8)处的随行平台
(4)和随行夹具流转到下一工位，同时举升机构(2)上的传递马达(22)也同时启动，将其上的随行平台(4)和随行夹具流转到上料工位(5)处，随后导轨上的限位装置(23)在夹紧装置(25)和定位销(26)的作用下，对随行平台(4)的阻挡并定位到正确工位处，到达正确位置后驱动摩擦轮(24)的传递马达(22)停止；在焊装生产线(1)上层的流转过程中，下料工位端(8)的随行平台(4)将流转到下料端举升机(2)上、上料端举升机(2)的随行平台(4)流转到上料工位(5)处，然后下料端举升机(2)带着随行平台(4)降下至焊装生产线(1)下层、上料端举升机(2)的导轨平台降下至焊装生产线(1)下层，下层上的传递马达
(22)启动，将位于下层的随行平台(4)运送到上料端举升机(2)的上，同时下料端的举升机(2)的上的随行平台(4)离开举升机(2)的运动到下层待流转，而后，上料端举升机(2)的将随行夹具举升到顶端等待，下料端举升机构(2)回到顶端等待。
[0012]进一步地，当随行夹具运转到下料端举升机(2)的上，工人将随行平台(4)与随行夹具连接的螺栓松开，然后夹具转运小车将下料举升机(2)的上的随行夹具举起，运送到夹具库中，并夹具库中新的随行夹具运到下料端举升机(2)上，工人将新的随行夹具与随行平台(4)定位在一起；随后下料端举升机(2)将新的随行夹具送到生产线下层并回到顶端，然后传递马达(22)启动，带动摩擦轮(24)转动。
[0013]进一步地，当需要增加焊接机器人时，将线体下料端的举升机构(2)后移，加入一个生产线单元(9)，通过电气和信号接口与焊装生产线主体(1)的电气信号连接，通过螺栓接头(17)与生产线主体(1)的定位连接。
[0014]进一步地，整线运行策略和机器人协同焊接策略包括:第一步，生产平台控制中心(34)根据生产线结构以及焊接任务设计出线体生产节拍，制定线体随行夹具流转策略、驱动导轮的传送电机(22)控制策略、举升机构(2)的控制策略；第二步，制定出焊接机器人
(30)的控制策略，随后生产平台控制中心(34)通过线体控制系统(36)控制驱动导轮的传送电机(22)和举升机构电子控制单元(38)控制举升机构(2);第三步，生产平台控制中心(34)将制定出的焊接机器人控制策略传至焊装机器人电子控制单元(31)，通过焊装机器人电子控制单元(31)对焊装机器人(30)运行轨迹以及焊接动作的控制。
[0015]进一步地，当线体(1)完成结构重构后，如图2所示，焊接生产线进入一个焊装节拍的初始状态，此时，上料工位(5)，第一焊装工位￠)，第二焊装工位(6)和下料工位(8)处均有一副随行平台(4)并处于夹紧定位状态，另有一副随行平台(4)位于线体下层待流转，当工人装完料后，生产平台控制中心(34)收到装料完成指令(40)、从焊装机器人返回的焊装完成信号(42)以及夹具类型识别器获得的夹具类型信号(39)，生产平台控制中心
(34)首先向生产平台控制中心(34)发送线体运行信号(44)，生产平台控制中心(34)随即向各个线体单元电子控制单元(37)发送随行平台流转指令(46)，线体单元电子控制单元
(37)依据随行平台流转指令(46)，生成生产线单