专利名称：专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接机器人领域，具体涉及用于生产专用汽车的多品种、小批量非标零部件的机器人柔性焊接中心。
背景技术：
随着我国的经济建设的发展，对专用车辆的需求量逐渐增加，专用车辆的生产进入了一个快速发展的时期。专用车呈现出多品种、小批量的特点，是专用汽车行业市场需求的体现。这一特征大大区别于轿车和普通载货汽车。一般而言，厢式运输车、牵引半挂车等年需求量较大，达数万辆以上，自卸车可达几十万辆，大多数专用汽车的需求量仅数百辆至数千辆，有的甚至几辆或几十辆。众所周知，汽车生产中，零部件的制造精度和焊接质量是保证整车品质的基础。但是，我国目前的专用车辆零部件生产企业普遍规模较小，加工不同品种的零部件即配套不同的焊接夹具，生产周期长，效率低下，由于批量小，因此焊接夹具的利用率低，且生产质量靠人工控制，很难适应专用车产业的快速发展趋势。为了适应专用汽车的发展趋势，必然对加工装备提 出更高的要求。焊接作为现代机械制造中的一种重要工艺方法，也是专用汽车零部件制造中应用最为广泛的工艺之一。为了提高生产效率，提升专用汽车的制造质量，同时出于劳动强度的考虑，传统的手工焊、专机焊的焊接工艺已不能满足当今专用汽车生产的需求。近年来，汽车加工行业中采用了自动化程度较高的焊接专用机器人，目前的焊接自动装置有多点焊机、台式自动焊机和焊接机械手，这些装置结构复杂、动作简单、程序的灵活性较差、制造及维修的成本高，且只适用于某种特定产品的焊接，柔性化程度低，所以在单品种、大批量的汽车生产中适用。焊接技术与机器人的结合既能体现焊接加工的可靠性同时又充分实现焊接的高效性，高柔性的机器人焊接将是汽车焊接工艺的发展趋势。焊接机器人一般由焊接设备、工装夹具、传输系统和控制系统构成，整个机器人的柔性化程度取决于焊接设备的柔性化水平，工装夹具的柔性化是影响机器人柔性化程度的主要因素。在多品种、中小批量的专用汽车非标零部件生产模式中，要求焊机和夹具具有更好的柔性，适应产品多样化的焊接需求，以缩短生产准备时间、降低生产成本。现有运用于专用车生产中的焊接机器人提高了焊接的速度和焊接的质量，但是仍未解决传统的中小批量、多品种汽车零部件焊接中更换夹具频繁、耗时、耗人力的问题，且一套夹具仅用于小的批量生产后便被搁置，另外，更换夹具时机器人闲置，影响了机器人的生产效率。因此，改变专用车辆生产企业传统的生产模式，研制出能提高生产效率与质量、降低生产成本的生产装备，对提高企业的竞争力、促进产业升级具有重要意义。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，通过标准化的夹具库和柔性化的夹具更换技术，缩短安装、调整与拆卸夹具的时间，采用柔性夹具更换系统，使机器人焊接系统的可扩展性功能增强、应用范围更广，适应多品种、中小批量的汽车非标零部件生产模式。实现本发明目的的技术方案为:专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，包括焊接机器人、夹具库、工件库、智能叉车、控制系统、工作台、轨道和工件存储架，其特征在于:所述的焊接机器人末轴连接有数控焊机，并在所述控制系统的控制下，利用数控焊机进行焊接作业；夹具库用于存储夹具，位于轨道一侧，设置有多个不同系列的标准化焊接夹具，每个焊接夹具上设有射频识别标签，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性；工件库用于存储待焊接的工件，每个工件上设有射频识别标签，每个射频识别标签具有唯一性，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性；所述的智能叉车上设置有车载终端，车载终端包括数据采集器和射频识别器，数据采集器通过电缆连接至控制系统；位于轨道一端，可沿轨道移动，用于搬运和安放焊接工件；所述的工作台上设置有自动快换夹具的变位机构，所述的变位机构上设置有卡盘和自动锁紧装置，所述卡盘可调节直径大小以适用于不同尺寸的夹具；所述的控制系统接收上位计算机的排产信息，并控制焊接机器人、智能叉车和变位机构的动作，实现焊接夹具和工件的自动快换；所述的工件存储架设置于轨道的一侧，工件存储架与轨道之间的距离在叉车货叉的输送范围内。所述夹具库中不同 系列焊接夹具加工零部件的尺寸范围不同。与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果有:焊接夹具是汽车焊接生产线上的关键工艺设备，实施夹具标准化，增强了夹具的通用性，应用范围广，夹具利用率高，对于中小批量、多品种的汽车零部件生产现状，配套的费用低。传统的焊接方法中，需要人工搬运焊接工件，而汽车零部件较重，人工劳动强度高，本实用新型设置了智能叉车，减轻人工的劳动强度，并能适应机器人的高工作效率。本实用新型实现了夹具和工件的自动快换，节约夹具准备时间，减少工件的安装时间，缩短机械加工辅助时间，有效提高生产效率。无需增加准备时间且降低了人工误操作的可能性。
图1为本实用新型的结构主视图，图2为本实用新型的结构俯视图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型技术方案，下面结合本实用新型的结构和具体工作过程和附图加以详细的描述。首先对本实用新型的结构作以说明:[0026]专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，包括焊接机器人1、夹具库2、工件库3、智能叉车4、控制系统5、工作台6、轨道7和工件存储架8，其特征在于:所述的焊接机器人末轴连接有数控焊机9，并在所述控制系统的控制下，利用数控焊机进行焊接作业。传统的焊接方法中，需要人工搬运焊接工件，而汽车零部件较重，人工劳动强度高，本实用新型设置了智能叉车4，减轻人工的劳动强度，并能适应机器人的高工作效率。智能叉车可沿轨道7移动，用于搬运夹具和安放焊接工件。智能叉车4上设置有车载终端，车载终端包括数据采集器和射频识别器，数据采集器通过电缆连接至控制系统。现有的工业生产中，不同尺寸、形状的工件使用不同的夹具，对于小批量、多品种的汽车零部件生产，夹具的数量多，从而增加了设备成本。本实用新型设计了夹具库2，用于存储标准化的夹具，本实用新型的标准化夹具的设计是通过工件类型、形状及定位基准为基础，通过相似度计算，作出同系列产品的相似性模型，依靠软件设计出同系列通用的夹具，不同系列的工件对应于不同的夹具，多个系列的夹具构成了夹具库2。所述的夹具库2位于轨道7 —侧，存储有多个不同系列的标准化焊接夹具10，每个焊接夹具10上设有射频识别标签，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性。工件库3位于轨道7的一侧，用于存储待焊接的工件，每个工件上设有射频识别标签，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性。所述的工作台6上设置有自动快换夹具的变位机构11，所述的变位机构11上设置有卡盘和自动锁紧装置，所述卡盘可调节直径大小以适用于不同尺寸的夹具。所述的控制系统5接收上位计算机的排产信息，并控制焊接机器人1、智能叉车4和变位机构11的动作，实现焊接夹具和工件的自动快换。所述的工件存储架8设置于轨道7的一侧，工件存储架8与轨道7之间的距离在智能叉车货叉的输送范围 内。本实用新型的工作过程如下:控制系统根据所接收到的待生产车型指令，通过电缆将指令传输至智能叉车的数据采集器，数据采集器将采集到的数据传输至射频识别器，射频识别器通过对射焊接夹具上的射频识别标签A的信号使智能叉车的货叉与焊接夹具的位置进行对应定位并将焊接夹具搬运出夹具库；智能叉车沿着导轨将焊接夹具输送至变位机构，变位机构通过控制系统的指令，调整卡盘的直径适应待安装焊接夹具的尺寸，智能叉车将焊接夹具送至调整后的变位机构，卡盘通过气动动力将焊接夹具自动锁紧；智能叉车沿导轨移动至工件库，射频识别器通过对射工件上的射频识别标签B的信号使智能叉车的货叉与工件的位置进行对应定位并将工件搬离夹具库，根据定位基准安放至夹具上，夹具将工件固定；数控焊机根据预存的焊接路径对工件施焊，焊接完成后，卡盘和自动锁紧装置松开，智能叉车将焊接后的工件搬运并存放至工件架上，至此完成一个焊接周期。
权利要求1.专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，包括焊接机器人、夹具库、工件库、智能叉车、控制系统、工作台、轨道和工件存储架，其特征在于:所述的焊接机器人末轴连接有数控焊机，并在所述控制系统的控制下，利用数控焊机进行焊接作业； 夹具库用于存储夹具，位于轨道一侧，设置有多个不同系列的标准化焊接夹具，每个焊接夹具上设有射频识别标签，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性； 工件库用于存储待焊接的工件，每个工件上设有射频识别标签，每个射频识别标签具有唯一性，每个射频识别标签与射频识别器具有唯一对应性； 所述的智能叉车位于轨道一端，可沿轨道移动，用于搬运和安放焊接工件； 所述的工作台上设置有自动快换夹具的变位机构，所述的变位机构上设置有卡盘和自动锁紧装置，所述卡盘可调节直径大小以适用于不同尺寸的夹具； 所述的控制系统 接收上位计算机的排产信息，并控制焊接机器人、智能叉车和变位机构的动作，实现焊接夹具和工件的自动快换； 所述的工件存储架设置于轨道的一侧，工件存储架与轨道之间的距离在叉车货叉的输送范围内。
2.根据权利要求1所述的专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，其特征在于，所述的智能叉车上设置有车载终端，车载终端包括数据采集器和射频识别器，数据采集器通过电缆连接至控制系统。
3.根据权利要求1所述的专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，其特征在于，所述夹具库中不同系列焊接夹具加工零部件的尺寸范围不同。
专利摘要本实用新型提供一种专用车多品种非标零部件机器人柔性焊接系统，包括焊接机器人、夹具库、工件库、智能叉车、控制系统、工作台、轨道和工件存储架，其特征在于所述的焊接机器人末轴连接有数控焊机，并在所述控制系统的控制下，利用数控焊机进行焊接作业。实施夹具标准化，增强了夹具的通用性，应用范围广，夹具利用率高，对于中小批量、多品种的汽车零部件生产现状，配套的费用低；本实用新型设置了智能叉车，减轻人工的劳动强度，并能适应机器人的高工作效率；本实用新型实现了夹具和工件的自动快换，节约夹具准备时间，有效提高生产效率。
文档编号B23K37/047GK203140998SQ20122073285
公开日2013年8月21日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者郭履维 申请人:广州市聚维专用汽车零部件有限公司