一种汽车座架焊接装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种汽车座架焊接装置及其工作方法。


背景技术：

2.随着汽车制造业的发展，机器人自动焊接越来越受到大家的青睐。机器人焊接在连续焊接的过程中，采用二氧化碳气体保护电弧焊，保护气体是采用co2 ar的混合气体。由于二氧化碳气体的热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断，因此容易产生焊渣。焊渣会吸附在焊枪的喷嘴和导电嘴上，随着焊接时间的加长，焊渣越来越多，会堵塞焊枪气体的流通，焊渣也可能与熔池发生短路，影响电弧的稳定性和焊接工件的焊缝质量；焊丝前端经常出现结球现象，影响起弧的成功率。现有清焊丝设备是利用高速旋转的铰刀刮除焊枪上的焊渣，易出现崩刀现象，耽误了大量的焊接工时，采用铰刀进行焊渣刮除后，会对白金套和导电嘴产生损伤或松动，需要频繁更换及松紧度调整，在剪丝完成后需要将焊枪抬起，移到清枪位置后再将焊枪落下，喷防飞溅液时同样需要抬枪、落枪，影响整体清枪时间，效率低；同时现有清枪剪丝装置中，在焊枪夹紧后，需要调整焊点焊位置，例如：工件自身不可预知的配合误差、工件装夹不到位导致焊缝位置尺寸变化、上工序焊接过程中工件受热导致工件变形等问题，都会不同程度造成弧焊机器人枪头撞击停止，造成焊枪t轴偏移；造成需要对焊接工件焊道路径进行重新调整，严重影响产能、人员工时延长，因此多种问题在自动焊接工艺过程中迫切需求改善。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种汽车座架焊接装置及其工作方法，该装置采用激光清理焊渣，免去了铰刀刮除过程中的各种问题，并给出了一种切实可行的焊接方法与定位方法。
4.本发明的技术方案在于：一种汽车座架焊接装置，包括焊接机器手与座椅固定装置，所述焊接机器手的末端设置有焊枪，所述焊接机器手的旁侧设置有用于清洗焊枪的激光清洗装置，所述座椅固定装置包括翻转机，所述翻转机上设置有用于固定座椅的工装台。
5.进一步地，所述激光清洗装置包括清洗柱，所述清洗柱上设置有第一除锈头与第二除锈头，所述除锈头的下方设置有光学复位装置，所述清洗柱的旁侧设置有激光光源，所述清洗柱内设置有与激光光源相连通的真空传输管，真空传输管内设置有反射镜，真空传输管的末端设置有聚焦器，所述聚焦器分别与第一除锈头与第二除锈头相连接。
6.进一步地，所述光学复位装置包括固定支架，所述固定支架上设置有两个光纤感应器，分别对应光轴x与光轴y，所述固定支架上设置有复位原点。
7.进一步地，所述除锈头的上方一侧设置有挡片，另一侧设置有限位机构，所述限位机构上设置有光学传感器。
8.进一步地，所述工装台包括台板，所述台板的两端设置有用于与翻转机相连的连
接耳，所述台板上设置有多个固定夹具，所述固定夹具包括固定气缸与设置于固定气缸推杆末端的固定柱，固定夹具相互配合通过交叉互锁固定汽车座架。
9.进一步地，所述台板的后侧设置有定位架，所述定位架上等距离设置有多个定位凹块，所述定位架上还设置有一对用于固定汽车座架的带阀转角缸，所述带阀转角缸的推杆末端设置有固定杆。
10.进一步地，所述定位架的下方设置有中部固定组件，所述定位架的左侧设置有端部固定组件，所述中部固定组件包括中部固定气缸，所述中部固定气缸的推杆末端设置有第一仿形固定爪，所述第一仿形固定爪的旁侧设置有第一感应开关，所述端部固定组件包括端部固定气缸，所述端部固定气缸的推杆末端设置有仿形固定块，所述仿形固定块上设置有穿行孔，所述穿行孔内插设有固定销，所述固定销旁侧设置有第二感应开关。
11.进一步地，所述翻转机上设置有控制器与显示屏，所述翻转机的翻转轴上设置有双工位，每一工位上均设置有工装台，工位之间设置有避免电弧射线侵害的防护屏。
12.一种汽车座架焊接装置的使用方法，包括以下步骤：（1）设定参数：混合气体配比：氩气与二氧化碳比例为ar18%～24%：co282%～76%；气体流量11～16 l/min；焊丝采用∮1.2mm，焊丝伸出长度14.6mm；引弧设置电流160a、速度80cm/分；断弧设置电流130a、机器人停止时间0.1秒、焊丝黏着间隙时间0.2秒；再引弧设置电流130a、速度100cm/分；激光清洗装置设置为：激光功率：50w、脉冲频率50～250khz、电源：220v，50/60hz，焊接8次枪头进行自动清洗；（2）工件装夹：
①
将汽车座架的脚架扣在台板上，第二感应开关检测脚架安装到位，显示屏输出相应信号，端部固定组件与各个固定夹具交叉互锁固定脚架，固定销在第二感应开关的控制下插入脚架；
②
将汽车座架的中横管总成、两个铰链支撑架、两个弹簧总成安装在脚架上，第一感应开关检测各零部件安装到位，显示屏输出相应信号，利用定位凹块、中部固定组件以及带阀转角缸实现定位夹紧；
③
翻转机转过一定角度，将工装台送入工位，焊接机器手开始焊接座架，翻转机上设置有两套工装台，可进行轮番交替装夹；（3）激光清洗：焊接机器手将焊接8次后的焊枪运行至清洗柱处，光学传感器锁定焊枪，激光光源启动，激光光源将激光通过真空传输管反射至各聚焦器，通过第一除锈头与第二除锈头进行光照除锈，焊枪同步进行逆向旋转，第一除锈头用于清洗焊枪白金套内壁纵深5mm
‑
15mm，第二除锈头用于清洗焊枪导电嘴外缘纵深5mm
‑
18mm，一段时间后激光器停止，焊枪复位后顺向旋转，挡片与限位机构避免激光光束外泄；（4）焊枪校正：焊枪枪头移动至固定支架上方，两个光纤感应器的发射端发射光轴x和光轴y，并利用对应的接受端接受光轴；令焊丝自焊枪枪头中探出，通过移动焊枪使得焊丝缓慢移动，在移动过程中，焊丝遮挡光轴，确保x轴与y轴的受光量一直低于20%，并且光钎感应器持续输出信号；如果发生偏差，受光量大于20%，就要调整机器手的x轴或y轴，使焊丝能够在向x轴或y轴移动的线路上，保持遮挡住光束，从而使机器手坐标系的xy轴与固定支架坐标系的xy轴方向一致；检测完毕后焊枪枪头返回复位原点校正完成，继续进行焊接。
13.与现有技术相比较，本发明具有以下优点：1、通过采用激光清洗装置对吸附在焊枪的白金套和导电嘴上的焊渣进行清除，表面焊渣污染物吸收激光能量后，或汽化挥发，或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力，使其脱离物体表面，进而达到清洗的目的；
2、通过采用光学复位装置用于焊接枪头原点复位，设置两个光纤感应器，使其分别对应光轴x和光轴y，然后通过对发射端和接收端的微调，使光学感应器的受光量在100%
‑
80%的区间之内，该装置可在纠正过程中随时检测焊枪尖端点，纠正由于焊枪碰撞等原因而导致的机器人轨迹偏差；3、采用感应式夹具控制，通过感应开关检测工件安装情况，确认其是否安装到位，并利用控制器与显示屏进行电控。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图；图2为激光清洗装置结构示意图；图3为激光清洗装置的剖视图示意图；图4为工装台的结构示意图；图5为焊接机器手示意图；图6为汽车座架安装在工装台上的结构示意图；图7为座椅固定装置示意图；图中：1
‑
焊接机器手，2
‑
焊枪，3
‑
翻转机，4
‑
工装台，5
‑
清洗柱，6
‑
第一除锈头，7
‑
第二除锈头，8
‑
激光光源，9
‑
真空传输管，10
‑
反射镜，11
‑
聚焦器，12
‑
固定支架，13
‑
防护屏，14
‑
复位原点，15
‑
挡片，16
‑
限位机构，17
‑
光学传感器，18
‑
台板，19
‑
连接耳，20
‑
固定气缸，21
‑
固定柱，22
‑
定位架，23
‑
定位凹块，24
‑
带阀转角缸，25
‑
固定杆，26
‑
中部固定气缸，27
‑
第一仿形固定爪，28
‑
第一感应开关，29
‑
端部固定气缸，30
‑
仿形固定块，31
‑
固定销，32
‑
第二感应开关，33
‑
脚架，34
‑
中横管总成，35
‑
铰链支撑架，36
‑
弹簧总成。
具体实施方式
15.为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
16.参考图1
‑
图7。
17.在本发明一较佳实施例中：一种汽车座架焊接装置，包括焊接机器手与座椅固定装置，所述焊接机器手的末端设置有焊枪，所述焊接机器手的旁侧设置有用于清洗焊枪的激光清洗装置，所述座椅固定装置包括翻转机，所述翻转机上设置有用于固定座椅的工装台。
18.在本实施例中，所述激光清洗装置包括清洗柱，所述清洗柱上设置有第一除锈头与第二除锈头，两个除锈头分别清洗焊枪枪头的不同部位，所述除锈头的下方设置有光学复位装置，所述清洗柱的旁侧设置有激光光源，所述清洗柱内设置有与激光光源相连通的真空传输管，真空传输管内设置有反射镜，真空传输管的末端设置有聚焦器，所述聚焦器分别与第一除锈头与第二除锈头相连接，激光波长采用1064nm的红外光，激光器发射的光束被导电嘴内焊渣所吸收大能量后、形成急剧膨胀的等离子体产生冲击波，冲击波使焊渣变成碎片并被剔除。
19.在本实施例中，所述光学复位装置包括固定支架，所述固定支架上设置有两个光纤感应器，光纤感应器包括发射端与接收端，分别对应光轴x与光轴y，通过检测光线的遮
挡，实现定位，所述固定支架上设置有复位原点。
20.在本实施例中，所述除锈头的上方一侧设置有挡片，另一侧设置有限位机构，以避免激光光束外泄，所述限位机构上设置有光学传感器，用以检测焊枪位置。
21.在本实施例中，所述工装台包括台板，所述台板的两端设置有用于与翻转机相连的连接耳，所述台板上设置有多个固定夹具，所述固定夹具包括固定气缸与设置于固定气缸推杆末端的固定柱，固定柱与汽车座椅相接触的面上采用仿形设计，与汽车座椅的外表面相贴合，固定夹具相互配合通过交叉互锁固定汽车座架。
22.在本实施例中，所述台板的后侧设置有定位架，所述定位架上等距离设置有多个定位凹块，所述定位架上还设置有一对用于固定汽车座架的带阀转角缸，所述带阀转角缸的推杆末端设置有固定杆。
23.在本实施例中，所述定位架的下方设置有中部固定组件，所述定位架的左侧设置有端部固定组件，所述中部固定组件包括中部固定气缸，所述中部固定气缸的推杆末端设置有第一仿形固定爪，所述第一仿形固定爪的旁侧设置有第一感应开关，所述端部固定组件包括端部固定气缸，所述端部固定气缸的推杆末端设置有仿形固定块，所述仿形固定块上设置有穿行孔，所述穿行孔内插设有固定销，所述固定销旁侧设置有第二感应开关。
24.在本实施例中，所述翻转机上设置有控制器与显示屏，所述翻转机的翻转轴上设置有双工位，每一工位上均设置有工装台，工位之间设置有避免电弧射线侵害的防护屏。
25.一种汽车座架焊接装置的使用方法，包括以下步骤：（1）设定参数：混合气体配比：氩气与二氧化碳比例为ar18%～24%：co282%～76%；气体流量11～16 l/min；焊丝采用∮1.2mm，焊丝伸出长度14.6mm；引弧设置电流160a、速度80cm/分；断弧设置电流130a、机器人停止时间0.1秒、焊丝黏着间隙时间0.2秒；再引弧设置电流130a、速度100cm/分；激光清洗装置设置为：激光功率：50w、脉冲频率50～250khz、电源：220v，50/60hz，焊接8次枪头进行自动清洗；（2）工件装夹：
①
将汽车座架的脚架扣在台板上，第二感应开关检测脚架安装到位，显示屏输出相应信号，端部固定组件与各个固定夹具交叉互锁固定脚架，固定销在第二感应开关的控制下插入脚架；
②
将汽车座架的中横管总成、两个铰链支撑架、两个弹簧总成安装在脚架上，第一感应开关检测各零部件安装到位，显示屏输出相应信号，利用定位凹块、中部固定组件以及带阀转角缸实现定位夹紧；
③
翻转机转过一定角度，将工装台送入工位，焊接机器手开始焊接座架，翻转机上设置有两套工装台，可进行轮番交替装夹；（3）激光清洗：焊接机器手将焊接8次后的焊枪运行至清洗柱处，光学传感器锁定焊枪，激光光源启动，激光光源将激光通过真空传输管反射至各聚焦器，通过第一除锈头与第二除锈头进行光照除锈，焊枪同步进行逆向旋转，第一除锈头用于清洗焊枪白金套内壁纵深5mm
‑
15mm，第二除锈头用于清洗焊枪导电嘴外缘纵深5mm
‑
18mm，一段时间后激光器停止，焊枪复位后顺向旋转，挡片与限位机构避免激光光束外泄；（4）焊枪校正：焊枪枪头移动至固定支架上方，两个光纤感应器的发射端发射光轴x和光轴y，并利用对应的接受端接受光轴；令焊丝自焊枪枪头中探出，通过移动焊枪使得焊丝缓慢移动，在移动过程中，焊丝遮挡光轴，确保x轴与y轴的受光量一直低于20%，并且光钎感应器持续输出信号；如果发生偏差，受光量大于20%，就要调整机器手的x轴或y轴，使焊丝能够在向x轴或y轴移动的线路上，保持遮挡住光束，从而使机器手坐标系的xy轴与固定支
架坐标系的xy轴方向一致；检测完毕后焊枪枪头返回复位原点校正完成，继续进行焊接。
26.以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的汽车座架焊接装置及其工作方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。