适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统及方法与流程

1.本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统及方法。


背景技术：

2.钢铝复合材料车身是汽车车身轻量化主要的实施路径,其连接技术相比传统的单一点焊工艺复杂很多,单一总成可能涉及钢点焊、铝点焊、自冲铆接、热熔自攻丝、无铆连接等多种连接工艺。
3.目前，在小批量、新车型车身试制中，各工艺一般为独立的工作站，涉及多工艺的总成需要频繁在几个工作站中周转。同时连接生产线建设一般采用传统线体工艺设备两边对称布局的形式，线体建设难度大，开发周期长，设备布局复杂，投入成本高等劣势，不适用于小批量、新车型试制等节拍要求不高的生产需求。
4.轻量化车身试制中，一般将点焊、自冲铆接、热熔自攻丝、无铆连接等连接工艺分别建立连接工作站，产品制造过程中，涉及相关工艺时，将对应的产品和工装移入相应工作站进行连接工作。这就导致某一总成涉及多种工艺的时候，需要多次进出各个工作站，连接效率极低，费人费力。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的总成连接过程中需要频繁的在不同工艺工作站进行切换，降低了设备的投资费用和提高了连接过程的效率等问题，本发明提供了适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统及方法，该系统将多种连接工艺集成到一个系统中，各工艺通过机器人自动切换，通过连接系统布局、夹具快速切换装置、工艺自动选择和程序快速切换模式，实现了铝车身各总成多种连接工艺的自动化试制，大大的节省了夹具和零件的定位、切换、运转过程，提高了效率。
6.本发明通过如下技术方案实现：
7.适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，包括轻量化连接系统及夹具快速切换装置；所述轻量化连接系统包括机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、控制柜13及程序选型屏14；所述机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、程序选型屏14均与控制柜13电性连接；所述机器人1安装在机器人七轴2上，整体布置在连接系统的中部，两侧分别布置有多个小型旋转工作平台9及多个大型旋转工作平台10，用于放置各种尺寸的总成夹具，所述小型旋转工作平台9及大型旋转工作平台10上均布置有夹具快速切换装置，用于实现不同车型不同总成夹具的快速切换；多个所述大型旋转工作平台10之间布置有焊钳及工具枪。
8.进一步地，所述夹具快速切换装置包括电伺服旋转平台20、柔性工作平台21、定位销22、定位销台23、柔性夹具基板24、定位夹具25及气动定位销26；所述电伺服旋转平台20上通过螺纹连接柔性工作平台21，柔性工作平台21均布螺纹销孔，定位销22和定位销台23
通过螺纹安装在柔性工作平台21上，定位销22和定位销台23对柔性夹具基板24进行销孔定位和支撑面定位，定位夹具25通过螺纹连接到柔性夹具基板24上。
9.进一步地，所述电伺服旋转平台20上安装有气动定位销26，所述柔性工作平台21上均布组孔，安装在电伺服旋转平台20上的气动定位销26通过插入柔性工作平台21上的组孔，实现对夹具的定位。
10.进一步地，所述焊钳包括spr铆钳3、铝点焊钳5及钢点焊钳6；所述工具枪包括fds拧紧枪4及无铆连接枪7。
11.进一步地，所述铝车身连接系统还包括安全围栏8，所述安全围栏8布置在整个铝车身连接系统的外围，用于将整个工作区域与外界隔离。
12.进一步地，所述安全围栏8上设置有安全门11，所述安全门11与大型旋转工作平台10对向设置。
13.进一步地，所述安全围栏8上设置有安全光栅12，所述安全光栅12与小型旋转工作平台9对向设置。
14.进一步地，所述安全围栏8的转角处布置控制柜13，所述安全门11和安全光栅12与plc系统连接。
15.另一方面，本发明还提供了上述适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统的使用方法，具体包括如下步骤：
16.s1：针对不同的项目对应的各个工位，建立不同总成的连接程序数据库；
17.s2：操作人员根据工艺文件，在程序选型屏上选择相应的主连接程序，连接程序自动判断工艺类型从而选择对应的工艺程序；
18.s3：确认整个连接系统各个工位的工作状态；当工作状态为开始时，控制器控制给机器人执行相应操作；当工作状态为等待时,则进行等待直至工作状态为开始；
19.s4：机器人完成相应工作后，确认工序是否完成，如果未完成，则重复上述工艺工序，直至全部完成；
20.s5：当所有工序完成时，确认是否需要旋转工装，如果为需要旋转，则在程序选型屏上选择相应的主连接程序，否则整个工作完成。
21.与现有技术相比，本发明的优点如下：
22.本发明的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统及方法，该系统将多种连接工艺集成到一个系统中，各工艺通过机器人自动切换，通过连接系统布局、夹具快速切换装置、工艺自动选择和程序快速切换模式，实现了铝车身各总成多种连接工艺的自动化试制，大大的节省了夹具和零件的定位、切换、运转过程，提高了效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
24.图1为本发明的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统的结构示意图；
25.图2为夹具快速切换装置的结构示意图；
26.图3为本发明的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统的使用方法的流
程示意图；
27.图中：机器人1、机器人七轴2、spr铆钳3、fds拧紧枪4、铝点焊钳5、钢点焊钳6、无铆连接枪7、安全围栏8、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、安全门11、安全光栅12、控制柜13、程序选型屏14、电伺服旋转平台20、柔性工作平台21、定位销22、定位销台23、柔性夹具基板24、定位夹具25及气动定位销26。
具体实施方式
28.为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
32.实施例1
33.本实施例提供了适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，包括轻量化连接系统及夹具快速切换装置；所述轻量化连接系统包括机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、控制柜13及程序选型屏14；所述机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、程序选型屏14均与控制柜13电性连接；所述机器人1安装在机器人七轴2上，整体布置在连接系统的中部，两侧分别布置有多个小型旋转工作平台9及多个大型旋转工作平台10，用于放置各种尺寸的总成夹具，所述小型旋转工作平台9及大型旋转工作平台10上均布置有夹具快速切换装置，用于实现不同车型不同总成夹具的快速切换；多个所述大型旋转工作平台10之间布置有焊钳及工具枪。
34.本实施例将轻量化工艺的总成夹具快速装配到工作站内，并将总成零件装夹到夹具上，操作人员选择对应连接程序，机器人即可通过切换装置选择对应的工艺设变进行连接工艺操作，直至完成全部连接工作，操作人员将零件取出并完成该总成试制工作。
35.实施例2
36.本实施例提供了适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，包括轻量化连接系统及夹具快速切换装置；如图1所示，所述轻量化连接系统包括机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、控制柜13及程序选型屏14；所述机器人1、机器人七轴2、小型旋转工作平台9、大型旋转工作平台10、程序选型屏14均与控制柜13电性连接；所述机器人1安装在机器人七轴2上，整体布置在连接系统的中部，两侧分别布置有多个小型旋转工作平台9及多个大型旋转工作平台10，用于放置各种尺寸的总成夹具，所述小型旋转工作平台9及大型旋转工作平台10上均布置有夹具快速切换装置，用于实现不同车型不同总成夹具的快速切换；
37.在本实施例中，所述机器人1螺栓连接在长度17米机器人七轴2上，机器人1在机器人七轴2上行走，工作范围完全覆盖一侧4个小型选装工位和另一侧2个大型旋转工位，以及对10种工具的抓取；机器人1通过换枪结构进行抓取4把spr铆钳3、1把fds拧紧枪4、2把铝点焊钳5、2把钢点焊钳6、1把无铆连接枪7，在六个工位上实现5种轻量化工艺应用；六个旋转工作台可以进行360度旋转，机器人1可以实现各个位置无死角的连接工作；
38.如图2所示，详细介绍夹具快速切换装置的结构，所述夹具快速切换装置包括电伺服旋转平台20、柔性工作平台21、定位销22、定位销台23、柔性夹具基板24、定位夹具25及气动定位销26；所述电伺服旋转平台20上通过螺纹连接柔性工作平台21，柔性工作平台21均布螺纹销孔，定位销22和定位销台23通过螺纹安装在柔性工作平台21上，定位销22和定位销台23对柔性夹具基板24进行销孔定位和支撑面定位，定位夹具25通过螺纹连接到柔性夹具基板24上。
39.所述电伺服旋转平台20上安装有气动定位销26，所述柔性工作平台21上均布组孔，安装在电伺服旋转平台20上的气动定位销26通过插入柔性工作平台21上的组孔，实现对夹具的定位。
40.如图2所示，下面详细介绍夹具快速切换装置的实施方式：
41.定位夹具25通过螺纹连接到柔性夹具基板24后，形成夹具快速切换装置可切换部分；电伺服旋转平台20上通过螺纹连接柔性工作平台21，形成夹具快速切换装置固定部分；
42.根据定位夹具25的尺寸，合理布置并安装定位销22和定位销台23在柔性工作平台21上；可切换部分通过定位销22和定位销台23与固定部分连接，可切换部分尺寸可大可小，针对其大小来调整定位销22和定位销台23在柔性工作平台21组孔上的位置，实现对不同尺寸的夹具的快速定位；
43.当电伺服旋转平台20旋转并带动柔性工作平台21一同旋转时，同时也带动夹具的旋转，实现了夹具的旋转；当旋转至工作位置时，安装在电伺服旋转平台上的气动定位销26插入柔性工作平台21定位孔实现对夹具进行自动定位。
44.当更换夹具时，只需要调整定位销22和定位销台23的位置，重新对可切换部分进行定位，即可实现夹具的快速切换。
45.在本实施例中，所述铝车身连接系统还包括安全围栏8，所述安全围栏8布置在整个铝车身连接系统的外围，用于将整个工作区域与外界隔离。
46.所述安全围栏8上设置有安全门11，所述安全门11与大型旋转工作平台10对向设置。所述安全围栏8上设置有安全光栅12，所述安全光栅12与小型旋转工作平台9对向设置；人员只在安全门11和安全光栅12处可以进入场地内部进行操作，安全门11和安全光栅12与
plc系统连接，人员进入设备自动停止；
47.在本实施例中，所述机器人1、机器人七轴2及其他电器件，统一由plc系统进行控制的方式，整个工作站的使用方法，都集合于plc内，通过控制每个工位的程序选型屏14，完成对工作站的使用。程序选型屏14安装在安全围栏8外部，分别布置在2处安全门11和4处安全光栅12右手侧；通过对程序选型屏14操作，实现对连接工艺的自动选择，以及对不同总成的连接程序的快速切换，程序选型屏14将指令发送给plc系统，系统通过判断各工位的状态，判断是否执行操作。
48.本实施例的上述铝车身连接系统的连接程序的工艺选择与切换：
49.操作人员通过安全光栅12后将零件安装到定位夹具25上，同时确保夹具正确夹紧；
50.操作人员通过安全光栅12返回安全围栏8外侧，并在操作选型屏上对安全光栅12进行复位；
51.确认该工位为安装状态后，在操作选型屏上进行连接程序的的选择，并按下启动按钮，此时plc系统锁定，不允许在操作选型屏选择新的程序；
52.plc端对操作选型屏输入的选项进行工艺类型程序对应，同时确认各工位信号，只有所有工位信号为完成时，将输出程序对应点位给机器人，机器人执行相应操作；机器人每连接完成当前点位对应程序，plc端清除当前点位信息；
53.当机器人工作完成后，操作者确认是否完成全部工作，如果未全部完成，则旋转转台，并重新在操作选型屏上进行连接程序的的选择，系统执行新的程序；
54.所有工作结束后，操作人员通过安全光栅12后将零件安装从定位夹具25上取出，同时安装新的零件，整个工作站重新执行上述工作；
55.整个过程的程序的工艺选择与切换，都是在操作选型屏上进行的。当更换不同的产品和工装时，只需要在操作选型屏上选择对应的程序即可，可以迅速实现程序的切换。
56.实施例3
57.如图3所示，为本实施例提供的上述实施例所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统的使用方法的流程示意图，所述使用方法具体包括如下步骤：
58.s1：针对不同的项目对应的各个工位，建立不同总成的连接程序数据库；
59.s2：操作人员根据工艺文件，在程序选型屏上选择相应的主连接程序，连接程序自动判断工艺类型从而选择对应的工艺程序；
60.s3：确认整个连接系统各个工位的工作状态；当工作状态为开始时，控制器控制给机器人执行相应操作；当工作状态为等待时,则进行等待直至工作状态为开始；
61.s4：机器人完成相应工作后，确认工序是否完成，如果未完成，则重复上述工艺工序，直至全部完成；
62.s5：当所有工序完成时，确认是否需要旋转工装，如果为需要旋转，则在程序选型屏上选择相应的主连接程序，否则整个工作完成。
63.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
64.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛
盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
65.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，包括轻量化连接系统及夹具快速切换装置；所述轻量化连接系统包括机器人(1)、机器人七轴(2)、小型旋转工作平台(9)、大型旋转工作平台(10)、控制柜(13)及程序选型屏(14)；所述机器人(1)、机器人七轴(2)、小型旋转工作平台(9)、大型旋转工作平台(10)、程序选型屏(14)均与控制柜(13)电性连接；所述机器人(1)安装在机器人七轴(2)上，整体布置在连接系统的中部，两侧分别布置有多个小型旋转工作平台(9)及多个大型旋转工作平台(10)，用于放置各种尺寸的总成夹具，所述小型旋转工作平台(9)及大型旋转工作平台(10)上均布置有夹具快速切换装置，用于实现不同车型不同总成夹具的快速切换；多个所述大型旋转工作平台(10)之间布置有焊钳及工具枪。2.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述夹具快速切换装置包括电伺服旋转平台(20)、柔性工作平台(21)、定位销(22)、定位销台(23)、柔性夹具基板(24)、定位夹具(25)及气动定位销(26)；所述电伺服旋转平台(20)上通过螺纹连接柔性工作平台(21)，柔性工作平台21均布螺纹销孔，定位销(22)和定位销台(23)通过螺纹安装在柔性工作平台(21)上，定位销(22)和定位销台(23)对柔性夹具基板(24)进行销孔定位和支撑面定位，定位夹具(25)通过螺纹连接到柔性夹具基板(24)上。3.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述电伺服旋转平台(20)上安装有气动定位销(26)，所述柔性工作平台(21)上均布组孔，安装在电伺服旋转平台(20)上的气动定位销(26)通过插入柔性工作平台(21)上的组孔，实现对夹具的定位。4.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述焊钳包括spr铆钳(3)、铝点焊钳(5)及钢点焊钳(6)；所述工具枪包括fds拧紧枪(4)及无铆连接枪(7)。5.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述铝车身连接系统还包括安全围栏(8)，所述安全围栏(8)布置在整个铝车身连接系统的外围，用于将整个工作区域与外界隔离。6.如权利要求5所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述安全围栏(8)上设置有安全门(11)，所述安全门(11)与大型旋转工作平台(10)对向设置。7.如权利要求5所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述安全围栏(8)上设置有安全光栅(12)，所述安全光栅(12)与小型旋转工作平台(9)对向设置。8.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统，其特征在于，所述安全围栏(8)的转角处布置控制柜(13)，所述安全门(11)和安全光栅(12)与plc系统连接。9.如权利要求1所述的适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统的使用方法，具体包括如下步骤：s1：针对不同的项目对应的各个工位，建立不同总成的连接程序数据库；s2：操作人员根据工艺文件，在程序选型屏上选择相应的主连接程序，连接程序自动判断工艺类型从而选择对应的工艺程序；
s3：确认整个连接系统各个工位的工作状态；当工作状态为开始时，控制器控制给机器人执行相应操作；当工作状态为等待时,则进行等待直至工作状态为开始；s4：机器人完成相应工作后，确认工序是否完成，如果未完成，则重复上述工艺工序，直至全部完成；s5：当所有工序完成时，确认是否需要旋转工装，如果为需要旋转，则在程序选型屏上选择相应的主连接程序，否则整个工作完成。

技术总结
本发明公开了适用于多种连接工艺的高柔性的铝车身连接系统及方法，属于汽车制造技术领域，所述系统包括轻量化连接系统及夹具快速切换装置；轻量化连接系统包括机器人、机器人七轴、小型旋转工作平台、大型旋转工作平台、控制柜及程序选型屏；机器人安装在机器人七轴上，两侧分别布置有多个小型旋转工作平台及多个大型旋转工作平台，其上均布置有夹具快速切换装置；该系统将多种连接工艺集成到一个系统中，各工艺通过机器人自动切换，通过连接系统布局、夹具快速切换装置、工艺自动选择和程序快速切换模式，实现了铝车身各总成多种连接工艺的自动化试制，大大的节省了夹具和零件的定位、切换、运转过程，提高了效率。提高了效率。提高了效率。


技术研发人员：宋磊 郑生虎 王建生 宋昊 衣广鹏 秦亚涛 林子杨
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/13