卡车车厢自动化焊接设备的制作方法

本发明属于制造装备技术领域，具体涉及卡车车厢自动化焊接设备。

背景技术：

卡车作为载货汽车，主要用于运送货物，装货的车厢一般由左侧板、右侧板、前板、顶板、车厢门以及车厢底盘组成，其车厢左侧板、右侧板、前板、顶板主要采用钢骨架焊接构成。现有常用的车厢由底板与肋板组成，肋板在水平面相互垂直布置，焊缝具有非连续性，但均为直线。车厢的焊接目前多采用人工手持焊钳方式焊接，自动化程度较低，工人劳动强度大，此外由于横梁翻边较窄，在边缘焊接时易造成焊接处扭曲凹陷和毛刺等缺陷，会严重影响车厢的外观质量。

卡车车厢肋板的焊接质量直接影响车厢的强度、刚度。对中小型企业而言，人工焊接依旧是现有的主要焊接形式，劳动强度大、工作环境恶劣、焊接效率较低，严重影响产品上线效率，焊接质量的好坏与工人技术的娴熟程度有直接关系，因此，对焊接操作人员的技术要求较高，如何解决车厢板焊接中由于工件拼接误差、定位精度低等造成偏焊、漏焊等缺陷问题，保证肋板焊接质量的精度和效率，确保实现一次定位、一次焊接，提高焊接质量，加快生产效率，同时将工人从车间的繁重工作中解放出来，实现以人为本的制造理念，是目前该领域需要解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供卡车车厢自动化焊接设备，解决了现有焊接设备拆装困难、定位精度低的问题。

本发明所采用的技术方案是，卡车车厢自动化焊接设备，包括设备主体，设备主体包括两个本体立柱，两个本体立柱上固定有本体横梁，本体横梁内设置有沿x方向的本体横梁丝杠和本体横梁光杆，本体横梁丝杠由设置在本体横梁外侧的横梁驱动电机驱动，本体横梁丝杠和本体横梁光杆上共同嵌套有一个能够沿本体横梁丝杠做x向平移运动的悬臂横梁，悬臂横梁垂直于本体横梁丝杠设置；悬臂横梁上设有y方向的悬臂梁驱动丝杠，悬臂横梁上部还嵌套有一个移动丝母座，移动丝母座嵌套在悬臂梁驱动丝杠上、能够沿悬臂梁驱动丝杠做y方向平移运动；移动丝母座的两侧分别为结构对称的z向导轨，z向导轨上部固定有z向电机，其中一侧z向导轨上设置有吸附手臂、另一侧z向导轨上设置有焊接手臂；悬臂横梁下方还设置有用于固定焊接物件的工作台；工作台的两个对角处还分别设置有测距传感器。

本发明的特点还在于，

吸附手臂包括内部中空的吸附手臂本体和设置在吸附手臂本体内的电磁铁旋转电机，吸附手臂本体通过固定在z向导轨上的滑动块与悬臂横梁连接，电磁铁旋转电机下面连接有交叉滚子轴承，交叉滚子轴承固定在吸附手臂本体内，交叉滚子轴承下端固定连接有法兰，法兰下面通过连接件相对设置有两个定位块，每个定位块内嵌有电磁铁。

焊接手臂包括焊接手臂主体和位于焊接手臂主体顶端的三个电机，焊接手臂主体通过固定在z向导轨上滑动块与悬臂横梁连接,焊接手臂主体的末端连接着三自由度手腕，三自由度手腕依靠三个电机分别带动、利用齿轮副传递动力；三自由度手腕末端通过法兰连接有焊枪。

工作台上设置有均匀分布的牛眼。

工作台上还开设有x向和y向的凹槽，凹槽内设置有长度可调的固定件。

固定件是具有收缩功能的电推杆。

本发明的有益效果是，本发明的卡车车厢自动化焊接设备的车厢板吸附手臂利用电磁铁的特性，实现对肋板的抓取，吸附手臂末端可以360°转动，实现对厢板的精准放置；焊接手臂末端为三自由度手腕，依靠手臂上的三个电机分别带动，利用齿轮副传递动力。焊枪通过法兰与手腕连接，实现直线、圆弧焊缝轨迹运动。

该设备具有以下优点：(1)结构简单紧凑；(2)刚性好；(3)数控编程简便；(4)可焊接不同规格车厢板；(5)装卸方便。这些优点使该焊接设备更易于制造装配和控制，其灵活性好，加工精度高，可以广泛应用于车辆制造行业。

附图说明

图1为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的总体结构示意图；

图2为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的横梁与悬臂梁连接关系结构图；

图3为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的吸附手臂与悬臂梁连接关系示意图；

图4为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的焊接手臂与悬臂梁连接关系示意图；

图5为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的焊接手臂结构示意图；

图6为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的焊枪模型示意图；

图7为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的底板放置位置图；

图8为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的吸附手臂抓取肋板状态图；

图9为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的焊接过程图；

图10为本发明的卡车车厢自动化焊接设备的制作的焊缝模型视图。

图中，2.吸附手臂，3.悬臂横梁，4.焊接手臂，5.焊接手臂本体，6.工作台，7.测距传感器，8.本体立柱，9.横梁驱动电机，10.本体横梁，11.本体横梁丝杠，12.本体横梁光杆，14.悬臂梁驱动丝杠，15.移动丝母座，16.z向电机，17.z向导轨，18.定位块，19.电磁铁，20.交叉滚子轴承，21.电磁铁旋转电机，22.吸附手臂本体，23.电机，24.三自由度手腕，25.焊枪，46.z向焊缝、47.x向焊缝、49.y向焊缝、48.xy平面内的过渡圆弧焊缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的卡车车厢自动化焊接设备，结构如图1所示，包括设备主体1，设备主体1包括两个本体立柱8，两个本体立柱8上固定有本体横梁10，如图2所示，本体横梁10内设置有沿x方向的本体横梁丝杠11和本体横梁光杆12，本体横梁丝杠11由设置在本体横梁10外侧的横梁驱动电机9驱动，本体横梁丝杠11和本体横梁光杆12上共同嵌套有一个能够沿本体横梁丝杠11做x向平移运动的悬臂横梁3，悬臂横梁3垂直于本体横梁丝杠11设置；悬臂横梁3上设有y方向的悬臂梁驱动丝杠14，悬臂横梁3上部还嵌套有一个移动丝母座15，移动丝母座15嵌套在悬臂梁驱动丝杠14上、能够沿悬臂梁驱动丝杠14做y方向平移运动；移动丝母座15的两侧分别为结构对称的z向导轨17，z向导轨17上部固定有z向电机16，其中一侧z向导轨17上设置有吸附手臂2、另一侧z向导轨17上设置有焊接手臂4；悬臂横梁3下方还设置有用于固定焊接物件的工作台6；工作台6的两个对角处还分别设置有测距传感器7。

如图3所示，吸附手臂2包括内部中空的吸附手臂本体22和设置在吸附手臂本体22内的电磁铁旋转电机21，吸附手臂本体22通过固定在z向导轨17上的滑动块与悬臂横梁3连接，电磁铁旋转电机21下面连接有交叉滚子轴承20，交叉滚子轴承20固定在吸附手臂本体22内，交叉滚子轴承20下端固定连接有法兰，法兰下面通过连接件相对设置有两个定位块18，每个定位块18内嵌有电磁铁19。

如图4和图5所示，焊接手臂4包括焊接手臂主体5和位于焊接手臂主体5顶端的三个电机23，焊接手臂主体5通过固定在z向导轨17上滑动块与悬臂横梁3连接,焊接手臂主体的末端连接着三自由度手腕24，三自由度手腕24依靠三个电机分别带动、利用齿轮副传递动力；三自由度手腕24末端通过法兰连接有焊枪25(如图6所示)。

工作台6上设置有均匀分布的牛眼。

工作台6上还开设有x向和y向的凹槽，凹槽内设置有长度可调的固定件。

固定件是具有收缩功能的电推杆。

沿工作台6的边缘位置还分别设置有x向、y向定位块b。

该装置采用数控系统控制整个焊接过程，所有的电机均由数控系统控制。

在工况条件下，该设备加工流程如下：

(1)车厢底板运动到工作台指定位置，与工作台上的x向、y向定位块b完全接触；

首先底板按照预先设定运动方向运动，当底板运动位置超过x向电推杆手爪，但未接触到x向定位块时，x向竖直推杆伸长，当电推杆手爪最高处超过底板上表面后，x向水平推杆收缩，将底板沿x向压紧至定位块，同理，y向电推杆运动原理相同，最终保证底板与工作台x向、y向定位块接触并夹紧，如图7所示。底板与工作台完全定位后，将肋板准确放置于数控系统给出的位置，从而保证焊接精度。

(2)吸附肋板；

当底板定位后，x向、y向测距传感器工作，根据测量结果计算出底板的长与宽，并将数据返回数控系统，系统根据预先设定好的程序，计算出肋板的放置位置。

针对不同尺寸的底板，根据底板的长与宽，以及厢板间隔与底板尺寸的对应关系，肋板位置也会有所不同。丝母座15在悬臂梁驱动丝杠14的传动下，实现吸附手臂与焊接手臂的x向移动，到达肋板放置的位置后，电磁铁旋转电机21运动，调整电磁铁位置，保证定位块18与肋板边沿重合，移动丝母座上与吸附手臂连接的直线模组的z向电机16运动，调整电磁铁19的z向高度，与肋板上表面接触，通电后，电磁铁吸附肋板，如图8所示，利用机床运动将肋板放置在已经规划好的位置，如图9所示。

(3)焊接肋板与底板；

肋板放置于指定位置后，吸附手臂沿z向上升，避免焊接手臂工作时与其他零件产生干涉。焊枪25沿设定的焊接路径到达焊缝位置，其中机床直线运动轴使焊枪达到指定位置，三自由度手腕24负责调整焊枪末端姿态。如图10所示为直焊缝拐角处焊缝模型，46为机床z向焊缝、47为x向焊缝、49为y向焊缝、48为xy平面内的过渡圆弧焊缝。在焊接47与49时，焊接手臂z向位置不变，在x轴，y轴电机的驱动下完成直焊缝的焊接，在焊接48时，需要三自由度手腕配合使用，与x、y轴电机联动用于调整焊枪姿态，进行圆弧焊缝焊接，焊接z向焊缝时，x,y轴位置不变，焊枪沿z轴运动。同理，可进行x、y向焊接，由此完成所有肋板的焊接，实现整个车厢的焊接工作，如图10所示。

本发明主要针对的车厢长为2200mm/2300mm，宽为1200mm/1500mm结构，配备该类型车厢的车辆大多属于工程运输车辆，用于运输建筑材料，如水泥、石头、渣土等，载重量大，因此保证车厢的强度、刚度要求对该种类型车辆的安全性能至关重要。