一种机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装

技术领域

本发明属于汽车燃油箱制造技术领域，具体涉及一种机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装。

背景技术

目前燃油箱油管焊接大多采用的是C02保护焊焊接，现有行业内通用方式是采用人工焊接或全自动焊焊接。人工焊接主要依靠人员技能焊接，具有以下缺点：一是产品质量不稳定，受人员技能、体力、心情等外在因素的影响，产品个体质量不稳定；二是职业健康风险高，因为焊接过程中人员直接接触弧光，会对人员身体健康造成伤害产生职业风险；三是人员作业安全性性低，因为人机未分离，容易夹伤、划伤和砸伤；四是员工技能依赖高，焊接完全依靠人工技能，对工厂管理产生危险。全自动焊接可以克服人工焊接的大多数缺点，但是由于受限于燃油箱和油管精度不高，无法使用机器人示教模式的焊接方式，只能采用感观相机对轨迹进行调整，此类方式具有以下缺点：一是费用较高，由于感观相机是轨迹的保证，并配合有数据处理系统，费用较高；二是采用此类方式一边采集数据一边调整轨迹，工作效率大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装，能够自动调整燃油箱和油管的焊接位置，实现了机器人示教模式的焊接方式。

本发明的一个方面提供一种机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装，包括：燃油箱定位单元、升降单元、油管定位单元、机器人焊接单元、底板和PLC控制器；

所述燃油箱定位单元放置在所述升降单元上，用于固定燃油箱；所述升降单元固定在所述底板上，能够带动所述燃油箱定位单元上下移动，从而调整油管与燃油箱的相对位置；所述油管定位单元固定在所述底板上，用于固定油管并检测油管与燃油箱的相对位置；所述机器人焊接单元用于对油管和燃油箱进行焊接；所述PLC控制器用于控制所述升降单元带动所述燃油箱定位单元上下移动；

所述油管定位单元包括精密激光位移传感器，所述精密激光位移传感器用于检测油管与燃油箱的接触处的两个接触点到预定焊接点的上下距离是否均符合预设值；不是均符合预设值的情况下，所述PLC控制器控制所述升降单元带动所述燃油箱定位单元上下移动，直到所述精密激光位移传感器检测到所述两个接触点到预定焊接点的上下距离均符合预设值。

优选地，所述两个接触点取在油管与燃油箱的接触处的两侧，并且对称取点。

优选地，所述油管定位单元还包括三角爪和气缸，所述气缸在所述PLC控制器的控制下，推动所述三角爪张开或夹紧油管。

优选地，所述三角爪的中心线与地面垂直，所述三角爪在夹紧油管的情况下，油管与所述三角爪同心，从而使油管的中心轴与地面垂直。

优选地，燃油箱定位单元包括分别用于对燃油箱的左侧、后侧、右侧和下侧进行定位的左扶手、靠背、右扶手和平衡托手。

优选地，所述靠背和所述平衡托手具有多个带弹簧的针，能够针对不同的燃油箱进行仿形固定。

优选地，所述左扶手和所述右扶手利用气缸夹紧和打开燃油箱。

优选地，升降单元包括伺服电机、螺杆升降机和丝杆，所述伺服电机通过所述丝杆进行传动，控制所述螺杆升降机对所述燃油箱定位单元进行上下移动。

优选地，所述螺杆升降机有四个，分别设置于所述底板的四个角上。

根据本发明上述方面的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装，能够能够对油管和燃油箱的焊接位置进行精确调整和控制，实现了低成本下机器人焊接油管，具有结构简单、合格率高、质量稳定等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明一种实施方式的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装的结构示意图。

图2是本发明一种实施方式的燃油箱定位单元和升降单元的结构示意图。

图3是本发明一种实施方式的油管定位单元的结构图。

图4是本发明一种实施方式的精密激光位移传感器的原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的实施方式提供一种机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装。图1是本发明一种实施方式的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装的结构示意图。如图1所示，本发明实施方式的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装包括燃油箱定位单元1、升降单元2、油管定位单元3、机器人焊接单元4、底板15和PLC控制器(可编程逻辑控制器)(图中未示出)。燃油箱定位单元1用于固定燃油箱本体，放置在升降单元2上；升降单元2固定在底板15上，能够带动燃油箱定位单元1上下移动，从而调整油管与燃油箱的相对位置；油管定位单元3固定在底板15上，通过后述的三角爪12和精密激光位移传感器14固定油管并检测油管与燃油箱的相对位置；机器人焊接单元4固定在地面上，用于对油管和燃油箱进行焊接；所述PLC控制器用于控制升降单元2带动燃油箱定位单元1上下移动。

以下对燃油箱定位单元1、升降单元2和油管定位单元3进行详细说明。

1.燃油箱定位单元

图2是本发明一种实施方式的燃油箱定位单元和升降单元的结构示意图。如图2所示，燃油箱定位单元1包括左扶手5、靠背6、右扶手7、平衡托手8四个部分，该四个部分均固定在底板15上，分别用于对燃油箱的左侧、后侧、右侧和下侧进行定位。靠背6和平衡托手8均具有多个带弹簧的针，并具有记忆功能，当带弹簧的针遇到大的压力时，会往后收缩，依靠带弹簧的针，能够针对不同的燃油箱进行仿形固定。左扶手5和右扶手7利用气缸夹紧和打开燃油箱。

2.升降单元

如图2所示，升降单元2包括伺服电机9、螺杆升降机10和丝杆11。伺服电机9通过丝杆11进行传动，控制螺杆升降机10对燃油箱定位单元1进行上下移动控制，移动距离取决于后述的精密激光位移传感器14和PLC控制器对油管与燃油箱的相对位置的检测和控制。优选地，螺杆升降机10有四个，分别设置于底板15的四个角上。

3.油管定位单元

图3是本发明一种实施方式的油管定位单元的结构图。如图3所示，油管定位单元3包括精密激光位移传感器14，精密激光位移传感器14的定位精度例如为0.1mm。

图4是本发明一种实施方式的精密激光位移传感器的原理图。如图4所示，传统的焊接中，由于定位和加工误差，会在期望焊接位置与实际焊接位置之间产生间隙“H”。为了使间隙“H”值尽量接近于“零”，需要保证焊接时燃油箱与油管相对位置正确。为此，在图4的实施例中，在油管17与燃油箱18的接触处取两个接触点A和B，该两个点取在油管17与燃油箱18的接触处的两侧，并且对称取点。在进行焊接操作之前，精密激光位移传感器14测量该两个接触点A和B到期望焊接位置处的预定焊接点(例如图中的C点和D点)的上下距离是否均符合预设值，并反馈给PLC控制器，只要其中一个上下距离不符合预设值时，PLC控制器控制升降单元2带动燃油箱定位单元1上下移动，直到检测到的两个距离均符合预设值，停止移动。该预设值可根据加工精度要求来确定。通过PLC控制器和精密激光位移传感器14对油管和燃油箱相对位置的检测和控制，能够有效提高焊接合格率和产品一致性。尤其是，通过取两个接触点并且使两个接触点与期望焊接位置的上下距离均符合要求，与取一个点的情况相比，能够进一步提高焊接精度。

在图3的实施例中，油管定位单元3还包括三角爪12、气缸13和手臂16。结合图1所示，油管定位单元3固定在底板15上，通过手臂16延伸到油管17上方，气缸13例如通过螺栓等连接件与三角爪12和手臂16连接，精密激光位移传感器14可以内嵌在气缸13与手臂16的连接件中。PLC控制器控制气缸13工作，推动三角爪12张开或夹紧油管。安装三角爪12时，使其中心线始终与地面垂直，夹紧油管17后，使油管17的中心轴与三角爪12的中心线一致，这样可始终保证油管17的中心轴与地面垂直，为燃油箱的位置确定和焊接轨迹提供依据，从而保证焊接质量。

本发明实施方式的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装的工作流程可以如下：

(1)将油管物料件放置在油管定位单元3的三角爪12上并夹紧；

(2)将燃油箱物料件放置在燃油箱定位单元1的平衡托手8上进行定位；

(3)升降单元2带动燃油箱定位单元1上升，直至精密激光位移传感器14读取的两个接触点A和B到预定焊接点的距离符合预设值，燃油箱定位单元1两侧的左扶手5和右扶手7同时进行夹紧；

(4)焊接机器人单元4开始进行焊接；

(5)焊接完成各单元回到初始位置；

(6)将燃油箱焊合件成品拿出至传输线上。

本发明实施方式的机器人示教模式下燃油箱焊接油管的工装可适用于燃油箱CO2保护焊焊接油管，是机器人示教模式下焊接方式的成功事例。本发明实施方式的工装能够对油管和燃油箱的焊接位置进行精确调整和控制，并在油管和燃油箱的位置固定后通过机器人焊接单元携带CO2保护焊焊机，按照预先设定焊接轨道，对工件进行焊接，实现了低成本下机器人焊接油管，具有结构简单、合格率高、质量稳定、柔性化好、职业健康风险低、人员作业安全性性高、员工技能依赖低等优点，为燃油箱自动化生产提供了技术储备。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。