一体化焊接工作站及汽车生产线的制作方法

本发明涉及汽车制造装备的技术领域，尤其是涉及一种一体化焊接工作站及汽车生产线。

背景技术：

随着中国经济的快速发展和汽车行业的日趋成熟，汽车的需求发展趋势慢慢的从大批量生产转变为小批量、个性化定制生产。汽车厂商在平衡顾客需求和研发、生产成本的情况下，对生产线的混线生产能力要求越来越高。

目前，生产线常见的是同平台车型的共线生产，同平台车型由于有相同的车身定位、相似的生产工艺，使得生产线在设备、结构上相似，能够实现共线生产。由于跨平台车型在车身定位、生产工艺路线上的差异，导致夹具数量、工位数量、设备数量的不同，很难实现混线生产。若想实现跨平台多车型混线生产或在原有生产线上增加车型，无疑会大大增加汽车生产商在设备、人员、周期上的成本投入。

生产线目前一般将下车身总成定位和支撑压紧夹具固定在工位上，这种形式对于实现不同定位和生产工艺路线的混线生产有非常大的影响。如何在保证下车身总成焊接尺寸精度的情况下，实现混线生产，需要解决的问题为：1、下车身定位和支撑压紧夹具的快速切换；2、不同工艺路线的车型、设备通用性；3、工作站结构形式的可快速复制。

现有技术中的工作站存在以下问题：

1）场地占用问题，按照以往方案，一个车型需要单独设计一套下车身总成夹具，并且需要下车身补焊，需要占用焊接场地、焊接设备、补焊场地、补焊设备，若多个车型同时开发，则需要占用多个焊接场地和焊接设备；

2）车型切换，以往方案无法满足下车身定位和支撑压紧夹具的快速切换和安装；

3）成本问题，按照以往方案，若多个车型混线，由于焊接工艺不同，大部分通用焊钳无法通用，需要购买多把相同焊钳，夹具开发成本高且重复利用率低。

基于以上问题，提出一种一体化焊接工作站显得尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一体化焊接工作站及汽车生产线，以解决上述的至少一个问题。

本发明提供的一种一体化焊接工作站，包括：通用抓手库、焊钳库、机器人、通用地面定位装置、通用对接定位装置以及控制装置；

所述通用地面定位装置用于定位、安装带有下车身总成的下车身定位台车；

所述通用对接定位装置设置在靠近所述通用地面定位装置位置处，用于定位、安装与下车身总成相对应的定位抓手，所述定位抓手能够对下车身总成定位、抓取；

所述机器人设置在靠近所述通用抓手库、所述焊钳库以及所述通用对接定位装置的位置处；

在所述控制装置的控制作用下，所述机器人能够抓取所述定位抓手，并通过所述定位抓手对下车身总成定位或者抓取；并且，所述机器人还能够从所述焊钳库中抓取与下车身总成相对应的焊钳，并实现对下车身总成的焊接。

作为一种进一步的技术方案，所述通用地面定位装置包括两组相对设置的定位桩头框架，且两组所述定位桩头框架内侧设置有两条相对设置的导向槽，所述导向槽通过导向槽底座固定在地面上；

第一组所述定位桩头框架上且位于中部位置处，以及第二组所述定位桩头框架上且位于前、中、后部位置处均设置有台车支撑块；

第一组所述定位桩头框架上且位于前部位置处设置有台车主定位销，位于后部位置处设置有台车副定位销；

第二组所述定位桩头框架上且分别靠近前部、后部位置处分别设置有第一到位传感器；

第一组所述定位桩头框架上且靠近所述台车副定位销的位置处设置有气动快插结构。

作为一种进一步的技术方案，所述通用对接定位装置包括通用对接定位装置框架，所述通用对接定位装置框架包括四根呈矩形布置的框架立柱，每根所述框架立柱均固定在地面上；

每根所述框架立柱上分别设置有压紧气缸，且所述压紧气缸通过连接块与所述框架立柱连接；

位于对角处的其中两根所述框架立柱上设置有抓手支撑块，位于对角处的另两根所述框架立柱上设置有第一抓手定位销；

其中一根所述框架立柱上且靠近所述抓手定位销的位置处设置有第二到位传感器。

作为一种进一步的技术方案，所述通用抓手库设置为两组，分别位于工作站的左右侧围处；

所述机器人设置为两组，分别设置在两组所述通用抓手库内侧的两组安装座上；

所述焊钳库设置为两组，分别对应设置在两组所述安装座的前侧处；

两组所述安装座的后侧处分别对应设置有两组修磨器。

作为一种进一步的技术方案，所述通用抓手库包括钢构平台、抓手存放架和定位抓手；

所述钢构平台上设置有多组安装板，所述抓手存放架对应设置在所述安装板上，所述定位抓手安装在相对应的所述抓手存放架上；

所述钢构平台的侧围三面处分别设置有安全围栏。

作为一种进一步的技术方案，所述抓手存放架包括存放架框架，所述存放架框架上部设置有第二抓手定位销，所述存放框架的下部设置有限位槽；

所述存放架框架上且位于所述第二抓手定位销与所述限位槽之间的位置处设置有翻转气缸，用于翻转定位抓手。

作为一种进一步的技术方案，所述控制装置至少包括焊接电源柜、控制电源柜、机器人控制柜、焊接控制器以及主控制柜，用于控制所述机器人作业或者控制焊接过程。

作为一种进一步的技术方案，该一体化焊接工作站还包括安全围栏，所述安全围栏布置在工作站的外围处，用于将所述通用抓手库、所述焊钳库、所述机器人、所述通用地面定位装置以及所述通用定位装置包围在内侧，用于提高安全性。

作为一种进一步的技术方案，所述下车身定位台车上设置有安装结构，用于安装机舱总成、前地板总成以及后地板总成；

所述下车身定位台车能够与agv运输小车相匹配；

所述agv运输小车能够将所述下车身定位台车以及安装在所述下车身定位台车上的机舱总成、前地板总成和后地板总成输送到工作站中进行焊接。

本发明提供的一种汽车生产线包括所述的一体化焊接工作站。

与现有技术相比，本发明提供的一种一体化焊接工作站及汽车生产线所具有的技术优势为：

本发明提供的一种一体化焊接工作站，包括通用抓手库、焊钳库、机器人、通用地面定位装置、通用对接定位装置以及控制装置，其中，通用地面定位装置用于定位和安装带有下车身总成的下车身定位台车；通用对接定位装置设置在靠近通用地面定位装置位置处，该通用对接定位装置用于定位和安装与下车身总成相对应的定位抓手，而该定位抓手能够对下车身总成进行定位和抓取；机器人设置在靠近通用抓手库、焊钳库以及通用对接定位装置的位置处；在控制装置的控制作用下，机器人能够抓取定位抓手，并通过定位抓手对下车身总成进行定位或者抓取；并且，机器人还能够从焊钳库中抓取与下车身总成相对应的焊钳，并实现对下车身总成的焊接过程。

本发明中，定位抓手和焊钳均采用统一放置管理，即分别放置在通用抓手库和焊钳库中，而用于抓取的机器人则设置在靠近通用抓手库和焊钳库的位置处，当需要使用时，只需通过控制装置根据不同车型信息控制机器人抓取与车型相对应的定位抓手或者焊钳，以实现对下车身总成的抓取或者焊接。

由此，机器人属于通用设备，而定位抓手和焊钳属于随车型切换的元件，在焊接过程中，可以根据不同车型快速切换，从而有效解决了现有技术中无法满足下车身定位、支撑压紧夹具的快速切换和安装等问题；同时，由于不同车型的定位抓手或者焊钳分别采用集中管理，且机器人为通用设备，减少了工作站的场地占用面积，并且减少了设备数量，大大降低了制造成本。

另外，通用地面定位装置和通用对接定位装置同样属于通用设备，不同车型的下车身总成与下车身定位台车相匹配，而不同车型的下车身定位台车均能够与通用地面定位装置相匹配，由此，该通用地面定位装置同样能够满足与多种不同车型的下车身定位台车配合使用的要求，从而既能够实现不同车型和下车身定位台车的快速切换，又提高了设备的使用率，减少了设备数量，降低了成本，减少了占地面积。同样的，通用对接定位装置能够与不同车型下车身总成的定位抓手相匹配，由此，该通用对接定位装置能够满足与多种不同车型下车身总成的定位抓手相互配合使用的要求，从而同样实现了不同车型下车身总成的定位抓手的快速切换，提高了设备的使用率，减少了设备数量，降低了成本。

本发明提供的一种汽车生产线，包括上述一体化焊接工作站，由此，该汽车生产线所达到的技术优势包括上述一体化焊接工作站所达到的技术优势，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种一体化焊接工作站的轴侧图；

图2为本发明实施例提供的一种一体化焊接工作站中安全围栏内设备的场景图；

图3为本发明实施例提供的通用地面定位装置的立体示意图；

图4为本发明实施例提供的下车身定位台车在通用地面定位装置上定位的场景图；

图5为本发明实施例提供的通用对接定位装置的立体示意图；

图6为本发明实施例提供的定位抓手在通用对接定位装置上定位的场景图；

图7为本发明实施例提供的定位抓手定位压紧下车身总成的场景图；

图8为本发明实施例提供的通用抓手库的立体示意图；

图9为本发明实施例提供的抓手存放架的立体示意图；

图10为本发明实施例提供的定位抓手在抓手存放架上的场景图。

图标：100-通用抓手库；110-定位抓手；120-钢构平台；130-抓手存放架；131-存放架框架；132-第二抓手定位销；133-限位槽；200-焊钳库；300-机器人；400-通用地面定位装置；410-定位桩头框架；420-导向槽；430-台车支撑块；440-台车主定位销；450-台车副定位销；460-第一到位传感器；470-气动快插结构；500-通用对接定位装置；510-通用对接定位装置框架；520-框架立柱；530-压紧气缸；540-抓手支撑块；550-第一抓手定位销；560-第二到位传感器；600-安装座；700-修磨器；800-控制装置；900-下车身定位台车。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

具体结构如图1-图10所示。

本实施例提供的一种一体化焊接工作站，包括通用抓手库100、焊钳库200、机器人300、通用地面定位装置400、通用对接定位装置500以及控制装置800，其中，通用地面定位装置400用于定位和安装带有下车身总成的下车身定位台车900；通用对接定位装置500设置在靠近通用地面定位装置400位置处，该通用对接定位装置500用于定位和安装与下车身总成相对应的定位抓手110，而该定位抓手110能够对下车身总成进行定位和抓取；机器人300设置在靠近通用抓手库100、焊钳库200以及通用对接定位装置500的位置处；在控制装置800的控制作用下，机器人300能够抓取定位抓手110，并通过定位抓手110对下车身总成进行定位或者抓取；并且，机器人300还能够从焊钳库200中抓取与下车身总成相对应的焊钳，并实现对下车身总成的焊接过程。

本实施例中，定位抓手110和焊钳均采用统一放置管理，即分别放置在通用抓手库100和焊钳库200中，而用于抓取的机器人300则设置在靠近通用抓手库100和焊钳库200的位置处，当需要使用时，只需通过控制装置800根据不同车型信息控制机器人300抓取与车型相对应的定位抓手110或者焊钳，以实现对下车身总成的抓取或者焊接。

由此，机器人300属于通用设备，而定位抓手110和焊钳属于随车型切换的元件，在焊接过程中，可以根据不同车型快速切换，从而有效解决了现有技术中无法满足下车身定位、支撑压紧夹具的快速切换和安装等问题；同时，由于不同车型的定位抓手110或者焊钳分别采用集中管理，且机器人300为通用设备，减少了工作站的场地占用面积，并且减少了设备数量，大大降低了制造成本。

另外，通用地面定位装置400和通用对接定位装置500同样属于通用设备，不同车型的下车身总成与下车身定位台车900相匹配，而不同车型的下车身定位台车900均能够与通用地面定位装置400相匹配，由此，该通用地面定位装置400同样能够满足与多种不同车型的下车身定位台车900配合使用的要求，从而既能够实现不同车型和下车身定位台车900的快速切换，又提高了设备的使用率，减少了设备数量，降低了成本，减少了占地面积。同样的，通用对接定位装置500能够与不同车型下车身总成的定位抓手110相匹配，由此，该通用对接定位装置500能够满足与多种不同车型下车身总成的定位抓手110相互配合使用的要求，从而同样实现了不同车型下车身总成的定位抓手110的快速切换，提高了设备的使用率，减少了设备数量，降低了成本。

本实施例的可选技术方案中，通用地面定位装置400包括两组相对设置的定位桩头框架410，且两组定位桩头框架410内侧设置有两条相对设置的导向槽420，导向槽420通过导向槽420底座固定在地面上；第一组定位桩头框架410上且位于中部位置处，以及第二组定位桩头框架410上且位于前、中、后部位置处均设置有台车支撑块430；第一组定位桩头框架410上且位于前部位置处设置有台车主定位销440，位于后部位置处设置有台车副定位销450；第二组定位桩头框架410上且分别靠近前部、后部位置处分别设置有第一到位传感器460；第一组定位桩头框架410上且靠近台车副定位销450的位置处设置有气动快插结构470。

具体的，两组定位桩头框架410对称分布，且两条导向槽420对称分布在两组定位桩头框架410的内侧，下车身定位台车900能够沿着导向槽420移动到通用地面定位装置400上，并通过定位桩头框架410上的台车支撑块430进行支撑，而台车支撑块430设置为四组，分别设置在位于第一组定位桩头框架410中部位置处以及第二组定位桩头框架410的前、中、后部位置处；并且，在位于第一组定位桩头框架410前部、后部位置处分别设置主定位销和副定位销，用于实现下车身定位台车900的定位；由此，本实施例中，下车身定位台车900通过通用地面定位装置400上的6个支撑面和2个定位销实现了定位，定位结构通用化，定位精度高。

除此以外，在定位桩头框架410上还设置了第一到位传感器460和气动快插结构470，使得下车身定位台车900移动到通用地面定位装置400上时，当到达设定位置时，通过第一到位传感器460检测并发送到位信号，以便于使下车身定位台车900停止运动，提高了下车身定位台车900的定位精度；而当下车身定位台车900到达设定位置后，通过气动快插结构470进行锁定，以防止其移动。

本实施例的可选技术方案中，通用对接定位装置500包括通用对接定位装置框架510，通用对接定位装置框架510包括四根呈矩形布置的框架立柱520，每根框架立柱520均固定在地面上；每根框架立柱520上分别设置有压紧气缸530，且压紧气缸530通过连接块与框架立柱520连接；位于对角处的其中两根框架立柱520上设置有抓手支撑块540，位于对角处的另两根框架立柱520上设置有第一抓手定位销550；其中一根框架立柱520上且靠近抓手定位销的位置处设置有第二到位传感器560。

本实施例中，通过通用对接定位装置500实现对定位抓手110的定位和安装，以便于通过定位抓手110实现对下车身总成的精确定位，具体为：通用对接定位装置框架510包括四根框架立柱520，框架立柱520的底部通过地脚螺栓固定在地面上，顶部设置有压紧气缸530，压紧气缸530通过l形连接块固定在框架立柱520上，由此，当定位抓手110放置在通用对接定位装置500上时，通过压紧气缸530进行压紧，以防止定位抓手110移动。同时，在框架立柱520上还设置了抓手支撑块540和第一抓手定位销550，当定位抓手110放置在通用对接定位装置500上时，具体放置在抓手支撑块540上，然后通过第一抓手定位销550进行精确定位，以提高定位抓手110的定位精度。进一步的，为进一步提高定位抓手110的定位精度，在框架立柱520上还设置了第二到位传感器560，使得当定位抓手110到达设定位置时，第二到位传感器560发射到位信号，以使得定位抓手110停止移动。

本实施例中，通过通用对接定位装置500上的2个第一抓手定位销550、4个抓手支撑块540和第二到位传感器560实现对定位抓手110的精确定位，并通过4个压紧气缸530实现对定位抓手110的固定，从而大大提高了定位抓手110的定位精度，进一步提高了定位抓手110对下车身总成的定位精度。

本实施例的可选技术方案中，通用抓手库100设置为两组，分别位于工作站的左右侧围处；机器人300设置为两组，分别设置在两组通用抓手库100内侧的两组安装座600上；焊钳库200设置为两组，分别对应设置在两组安装座600的前侧处；两组安装座600的后侧处分别对应设置有两组修磨器700。

需要说明的是，为提高焊接效率以及满足焊接要求，本实施例中设置两组机器人300，相应的，设置两组通用抓手库100、两组焊钳库200，以及两组机器人300的安装座600；具体的，两组安装座600分别设置在通用地面定位装置400及通用对接定位装置500的两侧，两组机器人300分别设置在两组安装座600上，并能够沿着安装座600移动；通用抓手库100和焊钳库200分别设置在机器人300所达到的范围内。

具体的，机器人300能够抓取通用抓手库100中的定位抓手110，并通过定位抓手110实现对下车身总成的抓取或定位，同样的，机器人300还能够抓取焊钳库200中的焊钳，并实现对下车身总成的焊接过程。

进一步的，为提高焊缝质量，还设置了两组修磨器700，当需要修磨时，只需通过机器人300抓取修磨器700，从而完成对待焊接件或者焊接件的修磨过程。

本实施例的可选技术方案中，通用抓手库100包括钢构平台120、抓手存放架130和定位抓手110；钢构平台120上设置有多组安装板，抓手存放架130对应设置在安装板上，定位抓手110安装在相对应的抓手存放架130上；钢构平台120的侧围三面处分别设置有安全围栏。

本实施例的可选技术方案中，抓手存放架130包括存放架框架131，存放架框架131上部设置有第二抓手定位销132，存放框架的下部设置有限位槽133；存放架框架131上且位于第二抓手定位销132与限位槽133之间的位置处设置有翻转气缸，用于翻转定位抓手110。

本实施例中，通用抓手库100包括钢构平台120、抓手存放架130和定位抓手110，其中，钢构平台120采用二层结构，而抓手存放架130及定位抓手110均放置在二层处，使得定位抓手110设置在靠近机器人300的位置处；当需要对下车身总成进行定位或者抓取时，机器人300在控制装置800的作用下抓取与车型相对应的定位抓手110，以完成对下车身总成的定位或者抓取过程。

具体的，当定位抓手110放置在抓手存放架130上时，通过第二抓手定位销132进行定位，且定位抓手110的下部容置在限位槽133中，由此，通过第二抓手定位销132和限位槽133实现了对定位抓手110的放置。当机器人300需要从通用抓手库100中抓取定位抓手110时，首先通过翻转气缸将定位抓手110翻转，以便于机器人300抓取。

本实施例中，通过将与多种不同车型相对应的定位抓手110集中放置在二层钢构平台120上，便于机器人300抓取，同时减少了场地占用面积；另外，机器人300属于通用设备，能够快速切换定位抓手110，以满足不同的车型需求；并且，该抓手存放架130采用通用的定位结构，包括两个第二抓手定位销132，两个限位槽133和两个限位面实现了对定位抓手110的精确定位。

本实施例的可选技术方案中，控制装置800至少包括焊接电源柜、控制电源柜、机器人300控制柜、焊接控制器以及主控制柜，用于控制机器人300作业或者控制焊接过程。

本实施例的可选技术方案中，该一体化焊接工作站还包括安全围栏，安全围栏布置在工作站的外围处，用于将通用抓手库100、焊钳库200、机器人300、通用地面定位装置400以及通用定位装置包围在内侧，用于提高安全性。本实施例中，安全围栏采用铝型材+亚克力透明板材。进一步的，在安全围栏前后各设置安全移门，以便于agv运输小车携带下车身定位台车900及下车身总成进出工作站。

本实施例的可选技术方案中，下车身定位台车900上设置有安装结构，用于安装机舱总成、前地板总成以及后地板总成；下车身定位台车900能够与agv运输小车相匹配；agv运输小车能够将下车身定位台车900以及安装在下车身定位台车900上的机舱总成、前地板总成和后地板总成输送到工作站中进行焊接。

本实施例提供的工作站的具体工作流程为：

第一步：通过agv运输小车携带下车身定位台车900以及下车身总成中的机舱总成、前地板总成和后地板总成进入工作站，并将下车身定位台车900及下车身总成放置到通用地面定位装置400上；

第二步：rfid读写器读取机舱总成上的rfid标签，将车型信息传送给主控制柜（mcp柜）中的plc系统，并由plc系统传达给机器人300；

第三步：机器人300从通用抓手库100中抓取对应车型的定位抓手110，放置在机舱总成、前地板总成及后地板总成上，并实现定位，并且，定位抓手110通过通用对接定位装置500进行定位；

第四步：两侧的机器人300从焊钳库200中抓取焊钳，对下车身总成进行焊接；

第五步：其中一侧的机器人300通过定位抓手110抓起下车身总成及下车身定位台车900，将下车身定位台车900放置在agv运输小车上，退出工作站；

第六步：agv运输小车携带有风车机构的下车身定位台车900进入工作站，并将有风车机构的下车身定位台车900放置在通用地面定位装置400上；

第七步：另一侧的机器人300从焊钳库200中抓取焊钳继续焊接；

第八步：机器人300通过定位抓手110将焊接好的下车身总成放置到有风车机构的下车身定位台车900上；

第九步：其中一侧机器人300将定位抓手110回放至通用抓手库100中，另一侧的机器人300将焊钳回放至焊钳库200中；

第十步：agv运输小车携带有风车机构的下车身定位台车900和焊接好的下车身总成进入下一个工作站。

本实施例提供的一种汽车生产线，包括上述一体化焊接工作站，由此，该汽车生产线所达到的技术优势包括上述一体化焊接工作站所达到的技术优势，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。