一种白车身焊接设备及焊接方法与流程

本发明涉及汽车生产，更具体地，涉及一种白车身焊接设备及焊接方法。

背景技术：

1、汽车生产中，白车身的焊接需要经历多道工序，具体需要将地板总成、左右侧围、前后横梁、顶盖以及其它的必要部件焊接在一起，焊接过程中，需要各类夹具将各部件进行固定，为满足多车型的低成本生产，现有的地板总成焊接夹具均采用多车型共用的设计，在切换车型前，先对夹具的夹持组件的位置进行移动调整，然后再夹持新的车型，现有的夹具中，夹具的夹持组件一般依靠驱动电机进行移动，当夹持组件需要切换空间位置而非平面位置时，其x轴方向、y轴方向和z轴方向均需进行位置的调整，夹持组件上对应的x轴方向、y轴方向和z轴方向的驱动电机依次进行驱动，夹持组件依次进行三个方向的位置移动后方能完成空间位置的调整，夹具的调整时间较长，且由于三个方向的驱动电机均进行了驱动，而每个驱动电机的精度都是一定的，都存在一定的驱动误差，三个驱动电机依次进行驱动后，各个驱动电机存在的误差会相互影响或者相互叠加，会导致最终定位的位置与预设的位置误差过大，进而导致夹持位置与新车型存在偏差，夹具夹持精度不足，同时，各夹具的投入使用时间不同，损耗也不同，在实际使用时，各夹具出现的误差情况也各有差异，难以对夹具的夹持精度做出统一的精准的调控，出现精度问题时需要每个夹具单独进行维修调整，耗费人力。而目前由于汽车市场的规模日渐增大，汽车生产所用的焊接夹具也需要满足更多车型的共用需求，各类车型的尺寸差异更大，夹持组件所需移动的距离更长，移动后产生的误差更大，现有夹具已经无法满足使用需求。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术中焊接夹具进行车型切换时所需时间较长且各夹具误差情况均有差异，难以统一调整的缺陷，提供一种白车身焊接设备及焊接方法，缩短夹具切换的所需时间，且方便对所有夹具定位准确性进行统一把控。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种白车身焊接设备，包括：夹具和驱动装置，所述夹具包括支架、与所述支架连接的多个车身固定组件，所述车身固定组件包括与所述支架连接的第一移动组件、与所述第一移动组件的移动端连接的第二移动组件、与所述第二移动组件的移动端连接的第三移动组件、与所述第三移动组件的移动端连接的连接销和夹持组件、分别安装在所述第一移动组件、所述第二移动组件和所述第三移动组件上的锁定装置，所述驱动装置包括在任意方向均可进行直线运动的驱动组件和安装在所述驱动组件的移动端上的抓取组件；所述第一移动组件带动所述第二移动组件进行移动，所述第二移动组件带动所述第三移动组件进行移动，所述第一移动组件、所述第二移动组件和所述第三移动组件的运动方向均相互垂直，所述夹持组件用于夹持固定车身，所述驱动组件带动所述抓取组件进行移动，所述抓取组件用于抓取所述连接销且带动所述连接销在任意方向上进行移动。

3、夹具中，车身固定组件用于固定车身，为满足多车型共用，车身固定组件设置第一移动组件、第二移动组件和第三移动组件等移动组件供夹持组件移动使用，第一移动组件、第二移动组件和第三移动组件的移动方向分别在x轴方向、y轴方向和z轴方向进行移动；实际使用时，根据车型情况任意选择第一移动组件、第二移动组件和第三移动组件中的任意一组或任意多组移动组件进行组合使用，连接销和夹持组件则设置在位于移动末端的移动组件的移动端上，例如只设置第一移动组件时，则将连接销和夹持组件设置在第一移动组件的移动端上；设置第一移动组件和支架连接，第二移动组件和第一移动组件的移动端连接时，则将连接销和夹持组件设置在第二移动组件的移动端上。移动端指移动组件中的移动部件，例如移动组件采用导轨组件时，则移动端为导轨上的滑块。夹具上车身固定组件的数量设置也根据实际情况而定。锁定装置用于将各移动组件的移动端进行锁定，使夹持组件和车身保持稳定，锁定装置可选用导轨锁或者具有伸缩杆的锁，伸缩杆伸出卡住移动组件即可实现锁定。连接销用于与驱动装置连接，且连接销与夹持组件的距离相对固定，使驱动装置可以带动连接销和夹持组件在任意方向上做直线运动，连接销与驱动装置的连接需要保证在各方向均能稳定连接，具体可在各方向均分别设置连接销，驱动装置同时抓住全部方向的连接销后再进行移动，也可将连接销设为双向定位销，双向定位销可以实现多方位的固定。驱动装置中，驱动组件为可朝任意方向移动的驱动件，可选用三轴移动机构或者机械手等，抓取组件与连接销配套使用，用于抓取连接销。

4、优选的，还包括固定装置，所述夹具还包括与所述支架连接的多个固定销，所述固定装置夹持所述固定销进而使所述夹具保持静止。

5、为避免在驱动装置对夹持组件进行移动时夹具出现晃动的情况，在夹具的支架上设置多个固定销，用于使夹具整体保持固定不动。具体的，固定销的设置也需保证夹具在各个方向上均能保持稳定不动，优先选用双向定位销。固定装置用于在驱动装置工作时夹持住固定销，使车身保持静止。

6、优选的，所述夹具还包括与所述支架连接的接头组件，所述第一移动组件、所述第二移动组件和所述第三移动组件均为导轨组件，所述锁定装置为导轨锁，全部的所述锁定装置均分别与所述接头组件连接。

7、导轨组件具有较好的顺滑度，提升夹持组件的移动顺滑度，避免移动时发生卡顿；导轨锁用于锁定各移动组件的移动端，有多种设置方式，在此不过多赘述。具体的，选用气动型导轨锁，并设置接头组件与导轨锁连接，通过外接气源对所有导轨锁进行控制。

8、优选的，还包括视觉装置，所述夹具还包括安装在所述第三移动组件的移动端上的视觉定位件，所述视觉装置通过识别所述视觉定位件进而确认所述夹持组件的具体位置。

9、在夹持组件进行移动并被固定住后，使用视觉装置用于对夹持组件的位置进行复检，进一步保证夹持组件的定位准确性，提升定位精度。具体的，在第三移动组件的移动端上设置视觉定位件，视觉定位件随着夹持组件一起移动，通过识别视觉定位件的位置进而确定夹持组件的位置。

10、优选的，所述夹具还包括分别安装在所述第一移动组件的移动端上的第一定位件、安装在所述第二移动组件的移动端上的第二定位件、安装在所述第三移动组件的移动端上的第三定位件，所述第一定位件、所述第二定位件和所述第三定位件上均分别设有与自身运动方向相垂直的识别面。

11、第一定位件、第二定位件和第三定位件作用与上述的视觉定位件类似，均是用于显示各移动组件的移动端的具体位置，当识别装置出现视觉定位件识别困难或者无法识别的情况时，则依次识别第一定位件、第二定位件和第三定位件，进而确定夹持组件的所在位置。其中，识别面为平面，例如第一定位件随着第一移动组件在x轴方向上移动时，第一定位件上的识别面设置为与x轴方向垂直，在第一移动组件的运动方向上同时识别装置即可识别出识别面的位置，进而确认第一移动件的移动端的具体位置。

12、优选的，还包括用于循环运输所述夹具的输送装置，所述输送装置包括第一输送组件、分别设置于所述第一输送组件两端的升降组件、设置在所述升降组件上的第二输送组件、设置于所述第一输送组件下方的第三输送组件，所述第二输送组件两端分别与所述升降组件连接，所述驱动装置、所述固定装置和所述视觉装置均设置在所述第三输送组件旁。

13、使用输送装置来输送夹具，进一步的，驱动装置、固定装置和视觉装置均设置在第三输送组件旁，设置在第一运输组件的下方，夹具在第三运输组件上进行车型切换后，再升起到第一输送组件上进行焊接，焊接设备设置在第一输送组件旁，由于夹具的夹持组件的高度一般不高，驱动装置、固定装置和视觉装置可以设置较低，将之设置在第三移动组件旁，可以节省布置空间。

14、一种白车身焊接方法，包括以下步骤：

15、步骤一：空载的夹具移动到nc数控机械手旁并进行固定；

16、步骤二：nc数控机械手带动夹具上的夹持组件相对于夹具运动并移动到设定位置，通过锁定装置将夹持组件固定住，nc数控机械手复位，夹具完成定位；

17、步骤三：将车身装载到夹具上，夹持组件对车身进行夹持固定，夹具移动到后续的焊接工序；

18、步骤四：车身焊接结束后，夹持组件松开，取下车身后夹具复位，完成一次焊接工作。

19、具体的，上述方法中提到的夹具为具备车型切换的夹具，即夹具上设置的夹持组件可以在设定的空间范围内进行任意位置的移动，锁定装置用于锁定夹持组件使夹持组件整体保持固定，采用nc数控机械手来移动夹持组件，完成车型的切换，可使夹持组件在任意方向进行直线运动，缩短移动所需时间，也可使每个夹具的夹持组件的移动情况保持一致，避免各夹具间出现误差各异的情况。进一步的，移动组件可采用导轨组件，保证移动顺滑度，锁定装置可采用导轨锁。

20、优选的，在步骤二中，通过视觉装置先识别夹持组件的夹持位置，nc数控机械手再直接或间接抓取住夹持组件，在nc数控机械手复位后，视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置，并判断夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，则nc数控机械手再次带动夹持组件移动到设定位置，移动后视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，则发出警报，操作人员根据警报提示手动操作nc数控机械手将夹持组件移动到设定位置后，结束步骤二。

21、设置视觉装置对夹具的切换进行位置检查，提升夹持组件的定位精准性；当第一次检测到位置不对时，重复执行nc数控机械手移动夹持组件的动作，注意此时nc数控机械手移动的方式不可以通过距离来定位，需要通过终点坐标来定位，nc数控机械手带动夹持组件从任意位置移动到设定坐标，避免过量移动。

22、优选的，在步骤二中，在发出警报前，进入调整步骤，调整步骤中，视觉装置识别夹持组件的当前夹持位置，并计算出夹持组件的当前夹持位置与设定位置的距离差值，将距离差值传输给nc数控机械手，nc数控机械手根据距离差值带动夹持组件进行移动，结束调整步骤，视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，再发出警报。

23、调整步骤中，根据夹持组件当前位置坐标与设定坐标做比较，计算出两者的距离差值，再根据距离差值来移动夹持组件，提升nc数控机械手的纠错能力，也进一步保证夹持组件的位置的精准性。

24、优选的，在步骤二中，锁定装置先在水平方向上对夹持组件进行锁定，再在竖直方向上对夹持组件进行锁定。

25、水平方向指x轴方向和y轴方向，竖直方向指z轴方向，锁定装置先锁定x轴方向和y轴方向，再锁定z轴方向，使锁定过程更为稳定，进一步保证夹持组件的定位精准。

26、与现有技术相比，本发明有益效果是：

27、利用驱动装置抓取夹持组件并带动夹持组件进行移动，使夹持组件可以朝任意方向进行直线移动，夹具切换时间短，提升工作效率，同时，所有夹具的夹持组件均通过驱动装置进行移动，保证了各个夹具的夹持组件移动和定位的一致性，避免各夹具误差各异，便于对所有夹具进行工作过程管控，也提升夹持组件的定位精度，当出现误差问题时，对驱动装置进行维修调整即可解决，而不需要对每个夹具进行维修调整，降低了维修维护的难度和工作量。

技术特征：

1.一种白车身焊接设备，其特征在于，包括：夹具(1)和驱动装置(2)，所述夹具(1)包括支架(101)、与所述支架(101)连接的多个车身固定组件(102)，所述车身固定组件(102)包括与所述支架(101)连接的第一移动组件(103)、与所述第一移动组件(103)的移动端连接的第二移动组件(104)、与所述第二移动组件(104)的移动端连接的第三移动组件(105)、与所述第三移动组件(105)的移动端连接的连接销(106)和夹持组件(107)、分别安装在所述第一移动组件(103)、所述第二移动组件(104)和所述第三移动组件(105)上的锁定装置，所述驱动装置(2)包括在任意方向均可进行直线运动的驱动组件和安装在所述驱动组件的移动端上的抓取组件；

2.根据权利要求1所述的一种白车身焊接设备，其特征在于：还包括固定装置(3)，所述夹具(1)还包括与所述支架(101)连接的多个固定销(113)，所述固定装置(3)夹持所述固定销(113)进而使所述夹具(1)保持静止。

3.根据权利要求1所述的一种白车身焊接设备，其特征在于：所述夹具(1)还包括与所述支架(101)连接的接头组件(108)，所述第一移动组件(103)、所述第二移动组件(104)和所述第三移动组件(105)均为导轨组件，所述锁定装置为导轨锁，全部的所述锁定装置均分别与所述接头组件(108)连接。

4.根据权利要求1所述的一种白车身焊接设备，其特征在于：还包括视觉装置(4)，所述夹具(1)还包括安装在所述第三移动组件(105)的移动端上的视觉定位件(109)，所述视觉装置(4)通过识别所述视觉定位件(109)进而确认所述夹持组件(107)的具体位置。

5.根据权利要求4所述的一种白车身焊接设备，其特征在于：所述夹具(1)还包括分别安装在所述第一移动组件(103)的移动端上的第一定位件(110)、安装在所述第二移动组件(104)的移动端上的第二定位件(111)、安装在所述第三移动组件(105)的移动端上的第三定位件(112)，所述第一定位件(110)、所述第二定位件(111)和所述第三定位件(112)上均分别设有与自身运动方向相垂直的识别面(5)。

6.根据权利要求4所述的一种白车身焊接设备，其特征在于：还包括用于循环运输所述夹具(1)的输送装置(6)，所述输送装置(6)包括第一输送组件(601)、分别设置于所述第一输送组件(601)两端的升降组件(602)、设置在所述升降组件(602)上的第二输送组件(603)、设置于所述第一输送组件(601)下方的第三输送组件(604)，所述第二输送组件(603)两端分别与所述升降组件(602)连接，所述驱动装置(2)、所述固定装置(3)和所述视觉装置(4)均设置在所述第三输送组件(604)旁。

7.一种白车身焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种白车身焊接方法，其特征在于：在步骤二中，通过视觉装置先识别夹持组件的夹持位置，nc数控机械手再直接或间接抓取住夹持组件，在nc数控机械手复位后，视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置，并判断夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，则nc数控机械手再次带动夹持组件移动到设定位置，移动后视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，则发出警报，操作人员根据警报提示手动操作nc数控机械手将夹持组件移动到设定位置后，结束步骤二。

9.根据权利要求8所述的一种白车身焊接方法，其特征在于：在步骤二中，在发出警报前，进入调整步骤，调整步骤中，视觉装置识别夹持组件的当前夹持位置，并计算出夹持组件的当前夹持位置与设定位置的距离差值，将距离差值传输给nc数控机械手，nc数控机械手根据距离差值带动夹持组件进行移动，结束调整步骤，视觉装置再次识别夹持组件的夹持位置是否与设定位置一致，若识别结果一致，则夹具完成定位，结束步骤二；若识别结果不一致，再发出警报。

10.根据权利要求8或9所述的一种白车身焊接方法，其特征在于：在步骤二中，锁定装置先在水平方向上对夹持组件进行锁定，再在竖直方向上对夹持组件进行锁定。

技术总结
本发明涉及一种白车身焊接设备，包括：夹具和驱动装置，夹具包括支架和车身固定组件，车身固定组件包括第一移动组件、第二移动组件、第三移动组件、连接销、夹持组件、锁定装置，驱动装置包括驱动组件和抓取组件。还提供一种白车身焊接方法。驱动装置带动夹持组件朝任意方向进行直线移动，夹具切换时间短，提升工作效率，同时，所有夹具的夹持组件均通过驱动装置进行移动，保证了各个夹具的夹持组件移动和定位的一致性，避免各夹具误差各异，便于对所有夹具进行工作过程管控，也提升夹持组件的定位精度，当出现误差问题时，对驱动装置进行维修调整即可解决，而不需要对每个夹具进行维修调整，降低了维修维护的难度和工作量。

技术研发人员：肖遥,罗宇,马顺振,朱和义,徐劲松,郑智鸿,毛淦平
受保护的技术使用者：广汽乘用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23