一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统的制作方法

专利2022-05-09  93


本发明涉及机器人加工系统领域,具体是涉及一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统。



背景技术:

燃油箱,即燃油贮存装置,对耐腐蚀性要求高。在双工作压力时,在表压至少是0.03mpa时应密封。产生的过压力必须通过孔或安全阀自行减压。在弯道行驶、倾斜路面或受到冲击时燃油不应从加液的密封盖或压力平衡装置流出。燃油箱必须离开发动机安装,以免在出现交通事故时点燃燃油。

燃油箱一般设有两个出口,一个是我们直接可以看到的燃油加注口,一个是用来装入燃油泵和燃油计量装置的出口,燃油箱是个相对密闭的系统,油箱上通常设有通风装置,以防止随着油量的过度消耗而再箱内与大气的压力差的作用下变形。

燃油箱的密闭结构是通过板材焊接实现的,现有的燃油箱壳体外壁焊接方式采用智能焊接方式或人工焊接的方式,前者需要设定精密的移动路径才能实现焊接,技术要求高,后者加工效率低,劳动强度大。

缝焊是用一对滚盘电极代替点焊电极,与工件做相对运动,在滚轮连续或断续滚动并通以连续或断续电流脉冲时,形成一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的工艺方法。箱缝焊机适焊汽车油箱及低碳钢、不锈钢等材料的盆、桶、筒及密封薄壁容器的焊接。焊接过程毋须人员扶持工件,由油箱缝焊机自动循迹完成焊接,降低劳动强度,提高了产品质量和生产效率。

中国专利cn201921532156.9公开了燃油箱壳体焊接机器人柔性工作站,包括左侧板、右侧板和支撑板,左侧板和右侧板相互平行设置,左侧板和右侧板之间螺丝固定有支撑板,右侧板的一侧螺丝固定有一号电机和二号电机,一号电机的输出端穿过右侧板固定连接有右夹板,左侧板的一侧螺丝固定有气缸,气缸的输出端穿过左侧板连接有左夹板。

该柔性工作站无法对燃油箱两侧盖板进行缝焊。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,提供一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,本技术方案解决了侧盖板与箱体的自动焊接问题。

为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:

一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,包括有缝焊机器人,xyz向移动系统和转台系统,xyz向移动系统设置在缝焊机器人工作端一侧,转台系统设置在xyz向移动系统工作端,且转台系统工作端竖直朝上,还包括,固定支座,固定支座固定设置在转台系统顶端;旋转圈,旋转圈同轴转动设置在固定支座上,且旋转圈轴线水平;抵接杆,抵接杆至少有四个,抵接杆沿径向滑动设置在旋转圈上,抵接杆相对旋转圈可固定配合。

优选地,还包括有旋转驱动机构,旋转驱动机构包括,回转支承,旋转圈通过回转支承同轴转动设置在固定支座上;第一转动轴和第二转动轴,所述第一转动轴和第二转动轴与旋转圈同轴向转动设置在固定支座上,且第二转动轴位于固定支座底端一侧;齿轮,所述齿轮同轴固定设置在第一转动轴上,且所述齿轮与回转支承的转动圈啮合;伺服电机,所述伺服电机固定设置在固定支座上,且伺服电机输出轴与第二转动轴同轴固定连接;同步带,所述第一转动轴和第二转动轴通过同步带同步传动连接。

优选地,还包括有调距机构,固定支座有两个,调距机构包括,底板,所述底板固定设置在转台系统工作端;第一导轨,两个固定支座通过第一导轨相向或背向滑动设置在底板顶部;内螺纹固定耳,所述内螺纹固定耳同轴设置在两侧第一导轨底端,且内螺纹固定耳与第一导轨滑动方向同向;双向螺纹丝杆,所述双向螺纹丝杆水平转动设置在底板顶部,且两侧内螺纹固定耳分别与双向螺纹丝杆圆周面上两侧螺纹同轴拧接。

优选地,双向螺纹丝杆一端还同轴设置有直径大于其杆径的转动盘。

优选地,还包括有径向驱动机构,径向驱动机构包括,固定板,所述固定板沿径向固定设置在旋转圈的外圆周面上;单轴气缸和弹性架,所述单轴气缸输出轴沿旋转圈径向设置在固定板上,且单轴气缸输出轴通过弹性架与抵接杆弹性连接。

优选地,弹性架包括有,连接架,所述连接架与单轴气缸的输出轴固定连接;滑动架和固定销,所述滑动架通过固定销与连接架沿旋转圈径向滑动配合,抵接杆一端与抵接杆固定连接;弹簧,所述弹簧同轴套设在固定销上,且弹簧两端分别抵接在连接架和滑动架相对端。

优选地,弹性架还包括有第二导轨,滑动架通过第二导轨沿旋转圈径向滑动设置在固定板一侧。

优选地,还包括有橡胶垫,橡胶垫设置在抵接杆朝向旋转圈轴线端。

优选地,橡胶垫朝向旋转圈轴线端还等间距设置有凸条。

优选地,抵接杆外侧沿旋转圈径向等间距设置有用于观测其移动距离的刻度。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是:

1、本系统能够适应固定不同长度和体积的油箱,具体的,预先根据油箱长度调节固定支座之间距离,即转动双向螺纹丝杆,因其水平转动设置在底板顶部,且两侧内螺纹固定耳分别与双向螺纹丝杆圆周面上两侧螺纹同轴拧接,又因两个固定支座通过第一导轨相向或背向滑动设置在底板顶部,即使得两个固定支座之间相向或背向移动,进而便于适应缝焊;

2、本系统能够自动对油箱两侧盖板进行焊接,具体的,启动单轴气缸,使其输出轴通过弹性架沿旋转圈径向推动抵接杆,即能够使得抵接杆沿旋转圈径向抵接在油箱的外侧,根据观察刻度位置,使得油箱能够被固定在旋转圈正中位置,使得油箱能够被固定在旋转圈居中位置,弹性架能够将单轴气缸的刚性抵接力转为柔性抵接力,从而防止抵接杆沿旋转圈径向刚性挤压油箱,防止油箱变形;进行缝焊,启动xyz向移动系统、伺服电机,即启动伺服电机,使其输出轴带动第二转动轴同轴转动,而第一转动轴和第二转动轴通过同步带同步传动连接,使得第一转动轴在固定支座上同步转动,而齿轮同轴固定设置在第一转动轴上,且所述齿轮与回转支承的转动圈啮合,使得齿轮带动回转支承的转动圈在固定支座上同步转动,从而便于带动油箱相对固定支座同步转动,进而便于对油箱和侧盖板进行焊接;当油箱一侧盖板缝焊结束后,启动转台系统,使得油箱转动,使其另一侧朝向固定支座工作端,从而重复上述缝焊操作,从而完成缝焊任务,相比人工手持油箱进行缝焊,本系统工作效率更高。

附图说明

图1为燃油箱的立体分解图;

图2为本发明的立体图;

图3为本发明的正视图;

图4为本发明的侧视图;

图5为图4的d处局部放大图;

图6和图7为本发明的固定支座和旋转圈在两种不同视角下的立体图;

图8为本发明的旋转驱动机构的立体图;

图9为本发明的固定支座和旋转圈的立体分解图;

图10为本发明的俯视图。

图中标号为:

a-缝焊机器人;

b-xyz向移动系统;

c-转台系统;

1-固定支座;

2-旋转圈;

3-抵接杆;3a-刻度;

4-旋转驱动机构;4a-回转支承;4b-第一转动轴;4c-第二转动轴;4d-齿轮;4e-伺服电机;4f-同步带;

5-调距机构;5a-底板;5b-第一导轨;5c-内螺纹固定耳;5d-双向螺纹丝杆;5d1-转动盘;

6-径向驱动机构;6a-固定板;6b-单轴气缸;6c-弹性架;6c1-连接架;6c2-滑动架;6c3-固定销;6c4-弹簧;6c5-第二导轨;

7-橡胶垫;7a-凸条。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图2所示,一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,包括有缝焊机器人a,xyz向移动系统b和转台系统c,xyz向移动系统b设置在缝焊机器人a工作端一侧,转台系统c设置在xyz向移动系统b工作端,且转台系统c工作端竖直朝上,还包括,

固定支座1,固定支座1固定设置在转台系统c顶端;

旋转圈2,旋转圈2同轴转动设置在固定支座1上,且旋转圈2轴线水平;

抵接杆3,抵接杆3至少有四个,抵接杆3沿径向滑动设置在旋转圈2上,抵接杆3相对旋转圈2可固定配合。

缝焊是用一对滚盘电极代替点焊电极,与工件做相对运动,在滚轮连续或断续滚动并通以连续或断续电流脉冲时,形成一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的工艺方法,缝焊机器人a用于通过缝焊的方式将侧盖板焊接在油箱两侧,xyz向移动系统b为能够沿竖直方向和水平方向移动转台系统c的结构,从而当缝焊机器人a工作端固定不动时,便于引导侧盖板和油箱两侧待焊处移动,转台系统c用于水平旋转油箱,确保油箱一侧缝焊完成后,通过转台系统c水平回转,使得油箱另一侧沿沿轴向朝向缝焊机器人a工作端,进而便于连续缝焊,相比由人工手动托举和移动油箱进行焊接,本缝焊系统更加便捷和高效;

在固定油箱时,使得油箱两侧待焊部水平,使其水平穿过旋转圈2,进而使得抵接杆3沿旋转圈2径向同步抵接在油箱箱体外周,使得油箱相对旋转圈2固定,且其与旋转圈2相对同轴,转动旋转圈2,能够使其带动油箱相对固定支座1同轴转动,从而使得油箱待焊边能够始终位于缝焊机器人a工作端之间,从而启动缝焊机器人a、xyz向移动系统b和转动旋转圈2,使得侧盖板能够焊接在油箱箱体两侧。

如图4和图6所示,还包括有旋转驱动机构4,旋转驱动机构4包括,

回转支承4a,旋转圈2通过回转支承4a同轴转动设置在固定支座1上;

第一转动轴4b和第二转动轴4c,所述第一转动轴4b和第二转动轴4c与旋转圈2同轴向转动设置在固定支座1上,且第二转动轴4c位于固定支座1底端一侧;

齿轮4d,所述齿轮4d同轴固定设置在第一转动轴4b上,且所述齿轮4d与回转支承4a的转动圈啮合;

伺服电机4e,所述伺服电机4e固定设置在固定支座1上,且伺服电机4e输出轴与第二转动轴4c同轴固定连接;

同步带4f,所述第一转动轴4b和第二转动轴4c通过同步带4f同步传动连接。

通过旋转驱动机构4能够驱动旋转圈2在固定支座1上同步转动,进而能够转动油箱,从而便于缝焊,启动伺服电机4e,使其输出轴带动第二转动轴4c同轴转动,而第一转动轴4b和第二转动轴4c通过同步带4f同步传动连接,使得第一转动轴4b在固定支座1上同步转动,而齿轮4d同轴固定设置在第一转动轴4b上,且所述齿轮4d与回转支承4a的转动圈啮合,使得齿轮4d带动回转支承4a的转动圈在固定支座1上同步转动,从而便于带动油箱相对固定支座1同步转动,进而便于对油箱和侧盖板进行焊接。

如图4和图7所示,还包括有调距机构5,固定支座1有两个,调距机构5包括,

底板5a,所述底板5a固定设置在转台系统c工作端;

第一导轨5b,两个固定支座1通过第一导轨5b相向或背向滑动设置在底板5a顶部;

内螺纹固定耳5c,所述内螺纹固定耳5c同轴设置在两侧第一导轨5b底端,且内螺纹固定耳5c与第一导轨5b滑动方向同向;

双向螺纹丝杆5d,所述双向螺纹丝杆5d水平转动设置在底板5a顶部,且两侧内螺纹固定耳5c分别与双向螺纹丝杆5d圆周面上两侧螺纹同轴拧接。

调距机构5用于调节两个固定支座1之间相对距离,使得固定支座1上抵接杆3能够稳定夹持和固定油箱,转动双向螺纹丝杆5d,因其水平转动设置在底板5a顶部,且两侧内螺纹固定耳5c分别与双向螺纹丝杆5d圆周面上两侧螺纹同轴拧接,又因两个固定支座1通过第一导轨5b相向或背向滑动设置在底板5a顶部,即使得两个固定支座1之间相向或背向移动,从而便于根据油箱长度,调节其固定位置,进而便于适应缝焊。

如图7所示,双向螺纹丝杆5d一端还同轴设置有直径大于其杆径的转动盘5d1。

双向螺纹丝杆5d一端还同轴设置有直径大于其杆径的转动盘5d1,工作人员可通过转动转动盘5d1转动双向螺纹丝杆5d,从而便于调节固定支座1之间距离。

如图5和图8所示,还包括有径向驱动机构6,径向驱动机构6包括,

固定板6a,所述固定板6a沿径向固定设置在旋转圈2的外圆周面上;

单轴气缸6b和弹性架6c,所述单轴气缸6b输出轴沿旋转圈2径向设置在固定板6a上,且单轴气缸6b输出轴通过弹性架6c与抵接杆3弹性连接。

径向驱动机构6用于沿径向移动和固定抵接杆3,固定板6a用于固定安装单轴气缸6b,启动单轴气缸6b,使其输出轴通过弹性架6c沿旋转圈2径向推动抵接杆3,即能够使得抵接杆3沿旋转圈2径向抵接在油箱的外侧,使得油箱能够被固定在旋转圈2内,弹性架6c能够将单轴气缸6b的刚性抵接力转为柔性抵接力,从而防止抵接杆3沿旋转圈2径向刚性挤压油箱,防止油箱变形。

如图5和图8所示,弹性架6c包括有,

连接架6c1,所述连接架6c1与单轴气缸6b的输出轴固定连接;

滑动架6c2和固定销6c3,所述滑动架6c2通过固定销6c3与连接架6c1沿旋转圈2径向滑动配合,抵接杆3一端与抵接杆3固定连接;

弹簧6c4,所述弹簧6c4同轴套设在固定销6c3上,且弹簧6c4两端分别抵接在连接架6c1和滑动架6c2相对端。

启动单轴气缸6b,使其输出轴带动连接架6c1沿旋转圈2径向移动,而滑动架6c2通过固定销6c3与连接架6c1沿旋转圈2径向滑动配合,使得滑动架6c2带动抵接杆3沿旋转圈2径向移动,而弹簧6c4同轴套设在固定销6c3上,且弹簧6c4两端分别抵接在连接架6c1和滑动架6c2相对端,从而使得弹簧6c4受挤压发生形变,从而将连接架6c1刚性驱动力转为柔性驱动力,进而防止抵接杆3刚性抵压在油箱外侧,防止油箱受压变形。

如图5和图8所示,弹性架6c还包括有第二导轨6c5,滑动架6c2通过第二导轨6c5沿旋转圈2径向滑动设置在固定板6a一侧。

滑动架6c2通过第二导轨6c5沿旋转圈2径向滑动设置在固定板6a一侧,使得滑动架6c2能够沿旋转圈2径向稳定移动,从而便于提高结构稳定性。

如图8所示,还包括有橡胶垫7,橡胶垫7设置在抵接杆3朝向旋转圈2轴线端。

橡胶垫7设置在抵接杆3朝向旋转圈2轴线端,当抵接杆3沿旋转圈2通过橡胶垫7抵接在油箱外侧时,通过橡胶垫7能够防止油箱滑动,从而便于提高缝焊时油箱稳定性,进而提高缝焊精度。

如图8所示,橡胶垫7朝向旋转圈2轴线端还等间距设置有凸条7a。

橡胶垫7朝向旋转圈2轴线端还等间距设置有凸条7a,通过凸条7a能够增大橡胶垫7与油箱之间的摩擦力,能够防止在固定油箱时,油箱受缝焊作用力影响而发生移动,从而提高缝焊精度。

如图5所示,抵接杆3外侧沿旋转圈2径向等间距设置有用于观测其移动距离的刻度3a。

抵接杆3外侧沿旋转圈2径向等间距设置有用于观测其移动距离的刻度3a,从而便于根据观察刻度3a位置,使得油箱能够被固定在旋转圈2正中位置,从而便于缝焊。

本发明的工作原理:

本装置通过以下步骤实现本发明的功能,进而解决了本发明提出的技术问题:

步骤一,预先根据油箱长度调节固定支座1之间距离,即转动双向螺纹丝杆5d,因其水平转动设置在底板5a顶部,且两侧内螺纹固定耳5c分别与双向螺纹丝杆5d圆周面上两侧螺纹同轴拧接,又因两个固定支座1通过第一导轨5b相向或背向滑动设置在底板5a顶部,即使得两个固定支座1之间相向或背向移动,进而便于适应缝焊;

步骤二,启动单轴气缸6b,使其输出轴通过弹性架6c沿旋转圈2径向推动抵接杆3,即能够使得抵接杆3沿旋转圈2径向抵接在油箱的外侧,根据观察刻度3a位置,使得油箱能够被固定在旋转圈2正中位置,使得油箱能够被固定在旋转圈2居中位置,弹性架6c能够将单轴气缸6b的刚性抵接力转为柔性抵接力,从而防止抵接杆3沿旋转圈2径向刚性挤压油箱,防止油箱变形;

步骤三,进行缝焊,启动xyz向移动系统b、伺服电机4e,即启动伺服电机4e,使其输出轴带动第二转动轴4c同轴转动,而第一转动轴4b和第二转动轴4c通过同步带4f同步传动连接,使得第一转动轴4b在固定支座1上同步转动,而齿轮4d同轴固定设置在第一转动轴4b上,且所述齿轮4d与回转支承4a的转动圈啮合,使得齿轮4d带动回转支承4a的转动圈在固定支座1上同步转动,从而便于带动油箱相对固定支座1同步转动,进而便于对油箱和侧盖板进行焊接;

步骤四,当油箱一侧盖板缝焊结束后,启动转台系统c,使得油箱转动,使其另一侧朝向固定支座1工作端,从而重复上述缝焊操作,从而完成缝焊任务。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。


技术特征:

1.一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,包括有缝焊机器人(a),xyz向移动系统(b)和转台系统(c),xyz向移动系统(b)设置在缝焊机器人(a)工作端一侧,转台系统(c)设置在xyz向移动系统(b)工作端,且转台系统(c)工作端竖直朝上,其特征在于,还包括,

固定支座(1),固定支座(1)固定设置在转台系统(c)顶端;

旋转圈(2),旋转圈(2)同轴转动设置在固定支座(1)上,且旋转圈(2)轴线水平;

抵接杆(3),抵接杆(3)至少有四个,抵接杆(3)沿径向滑动设置在旋转圈(2)上,抵接杆(3)相对旋转圈(2)可固定配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,还包括有旋转驱动机构(4),旋转驱动机构(4)包括,

回转支承(4a),旋转圈(2)通过回转支承(4a)同轴转动设置在固定支座(1)上;

第一转动轴(4b)和第二转动轴(4c),所述第一转动轴(4b)和第二转动轴(4c)与旋转圈(2)同轴向转动设置在固定支座(1)上,且第二转动轴(4c)位于固定支座(1)底端一侧;

齿轮(4d),所述齿轮(4d)同轴固定设置在第一转动轴(4b)上,且所述齿轮(4d)与回转支承(4a)的转动圈啮合;

伺服电机(4e),所述伺服电机(4e)固定设置在固定支座(1)上,且伺服电机(4e)输出轴与第二转动轴(4c)同轴固定连接;

同步带(4f),所述第一转动轴(4b)和第二转动轴(4c)通过同步带(4f)同步传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,还包括有调距机构(5),固定支座(1)有两个,调距机构(5)包括,

底板(5a),所述底板(5a)固定设置在转台系统(c)工作端;

第一导轨(5b),两个固定支座(1)通过第一导轨(5b)相向或背向滑动设置在底板(5a)顶部;

内螺纹固定耳(5c),所述内螺纹固定耳(5c)同轴设置在两侧第一导轨(5b)底端,且内螺纹固定耳(5c)与第一导轨(5b)滑动方向同向;

双向螺纹丝杆(5d),所述双向螺纹丝杆(5d)水平转动设置在底板(5a)顶部,且两侧内螺纹固定耳(5c)分别与双向螺纹丝杆(5d)圆周面上两侧螺纹同轴拧接。

4.根据权利要求3所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,双向螺纹丝杆(5d)一端还同轴设置有直径大于其杆径的转动盘(5d1)。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,还包括有径向驱动机构(6),径向驱动机构(6)包括,

固定板(6a),所述固定板(6a)沿径向固定设置在旋转圈(2)的外圆周面上;

单轴气缸(6b)和弹性架(6c),所述单轴气缸(6b)输出轴沿旋转圈(2)径向设置在固定板(6a)上,且单轴气缸(6b)输出轴通过弹性架(6c)与抵接杆(3)弹性连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,弹性架(6c)包括有,

连接架(6c1),所述连接架(6c1)与单轴气缸(6b)的输出轴固定连接;

滑动架(6c2)和固定销(6c3),所述滑动架(6c2)通过固定销(6c3)与连接架(6c1)沿旋转圈(2)径向滑动配合,抵接杆(3)一端与抵接杆(3)固定连接;

弹簧(6c4),所述弹簧(6c4)同轴套设在固定销(6c3)上,且弹簧(6c4)两端分别抵接在连接架(6c1)和滑动架(6c2)相对端。

7.根据权利要求6所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,弹性架(6c)还包括有第二导轨(6c5),滑动架(6c2)通过第二导轨(6c5)沿旋转圈(2)径向滑动设置在固定板(6a)一侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,还包括有橡胶垫(7),橡胶垫(7)设置在抵接杆(3)朝向旋转圈(2)轴线端。

9.根据权利要求8所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,橡胶垫(7)朝向旋转圈(2)轴线端还等间距设置有凸条(7a)。

10.根据权利要求1所述的一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,其特征在于,抵接杆(3)外侧沿旋转圈(2)径向等间距设置有用于观测其移动距离的刻度(3a)。

技术总结
本发明涉及机器人加工系统领域,具体是涉及一种用于汽车燃油箱加工的缝焊机器人系统,包括有缝焊机器人,XYZ向移动系统和转台系统,XYZ向移动系统设置在缝焊机器人工作端一侧,转台系统设置在XYZ向移动系统工作端,且转台系统工作端竖直朝上,还包括,固定支座,固定支座固定设置在转台系统顶端;旋转圈,旋转圈同轴转动设置在固定支座上,且旋转圈轴线水平;抵接杆,抵接杆至少有四个,抵接杆沿径向滑动设置在旋转圈上,抵接杆相对旋转圈可固定配合,本系统能够适应固定不同长度和体积的油箱,且能够自动对油箱两侧盖板进行焊接,相比人工手持油箱进行缝焊,本系统工作效率更高。

技术研发人员:罗佳;孙亮;陈扬;李德;王林
受保护的技术使用者:池州职业技术学院
技术研发日:2021.04.16
技术公布日:2021.08.03

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