CN102528353A - 一种全自动多工位焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动多工位焊接系统，主要包括转盘及传动装置、触桥储存及上料装置、触头上料及送料装置、焊接机头及出料部分，所述的转盘及传动装置按照同心八等分四工位圆环形内外分度，多工位依据焊接件的焊接工位双数设置，外转盘沿圆周上表面均匀设置有八组机械手总成，八个工位外侧依次对应设置有两套触桥储存及上料装置、两套触头上料及送料装置、两套焊接机头、两套出料器；每套触桥储存及上料装置与当前工位上的下机械手配合设置；每套触头上料及送料装置包括触头上料时的正反面识别分拣装置、焊料滴液装置、触头交叉推进装置。本发明的全自动多工位焊接系统，实现多工位多套设备同时全自动焊装成型同步操作。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，涉及一种全自动多工位焊接系统。
背景技术
现有高低压触头与导电件的焊接大多采用非自动化的碳棒机、高频机、次高频机、中频及工频机等各种电源类型的焊接系统，进行单机手工或单机半自动焊接。现有的单工位手动操作的焊接系统焊接的产品一致性差，关键焊接尺寸难以保证，使焊接质量波动大，效率低；半自动焊接系统的银点或触头定位性差，存在翘边、触头偏移、触头叠加、焊接塌陷、表面不光滑、融合性差、变色、组件变形等质量问题。
为了实现自动化焊接，需要研究焊接件至少在两件的转盘式自动焊接系统，其中最大的要点是围绕转盘设置各类多个自动上料、焊接件(触头、双金片等)正反面、规格、型号识别分拣、分隔、暂存、分料、输送、工件定向、换向、定位夹紧、装配、焊接、出料的机构作为研究对象。到目前为止还未有成功的全自动多工位焊接系统，现有设备主要存在以下缺陷：
1)应用公知的振盘、真空吸笔或吸盘来实现被焊件的上料，铜银触头、触头、双金片等实现上料时经常产生歪斜和错位不良发生率0.6％-0.9％、转位发生0.3％-0.5％的掉料不良，1.5％的卡料、不到位的现象无法避免、在遇到多折弯型、例如Z字型铜触板或触桥时更是无法实现准确送料和上料。
2)转盘作为实现多工位切换、换向，机械手作为工件的抓取、分隔与暂存，都是公知技术。现有的机械手只能抓取和定位规则零件，对于多折弯，不规则零件不能实现定位夹紧，特别是已公开的一种转盘上设置多个汽缸推动齿轮齿条，带动夹头松夹工件的多个机械手进行工件的定位夹紧和装配，经常出现机械手间断性打不开、缺料、夹不紧料，少触头的单件不良发生率在1.75％-0.5％，这种机械手更换频繁，故障率高，费用高、效率低。
3)现有的触点或触头大多有正反面要求，正反面是指焊接面有复焊层或镀层，有麻点、网纹或条纹要求(同样双金片有不同规格、主动和被动弯曲层面)，焊接面一个需要是区分，改善焊接性、使焊接变得容易。现有技术全部采用目测肉眼识别和手工分拣正反面的表面，效率低，单纯借用红外线检测识别高低压行业中的触头、触头的焊接面，识别准确率仅能达到75％-85％，特别对于具有含碳量的触头、双金片更是无法识别，鉴于以上原因使得自动识别和自动分拣无法实现。焊接面另一个需要是进行钎焊时，覆焊层先浸泡于钎剂中，清除焊层的氧化物和异物；目前，触头或触头的焊剂焊料都是采用人工涂覆、料槽浸泡人工上料，没有自动涂覆和上料机构。
4)现有振盘运行不停，连续振动和旋转，导轨磨损快，故障多、寿命短。
现有的单工位手动操作或半自动操作两个焊件的组装，在遇到多件被焊物件，目前未有全自动电阻焊接系统；特别遇到高低压触头触桥(双金)焊接件为多件，每件要求使用钎料焊接时，更是由于被焊件太多，使自动化焊接的设想难以实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种全自动多工位焊接系统，解决了现有技术中没有用于高低压触头(双金片)与导电件的自动识别、分拣、上出料、涂覆焊料的全自动电阻焊接系统的不足。
本发明所采用的技术方案是，一种全自动多工位焊接系统，主要包括转盘及传动装置、触桥储存及上料装置、触头上料及送料装置、焊接机头及出料部分，
所述的转盘及传动装置同心安装在底座上，转盘及传动装置按照八等分四工位圆环形内外分度设置，包括外转盘和内圆盘，内圆盘轴心安装有开闭器a，外转盘沿圆周上表面均匀设置有八组机械手总成，开闭器a上的八个顶杆分别与八等分位上的每个机械手总成中的上机械手触动配合，在八个机械手总成工位外侧依次对应设置有两个触桥上料工位、两个触头上料工位、两个焊接工位、两个出料工位；两个触桥上料工位分别设置有一套触桥储存及上料装置、两个触头上料工位分别设置有一套触头上料及送料装置、两个焊接工位分别安装有一套焊接机头、两个出料工位分别安装有一套出料器；
所述的每套触桥储存及上料装置安装在底座上，并对中相应工位的机械手总成的夹口中心线，每套触桥储存及上料装置包括固定在底座上围绕外转盘依次设置的触桥平振和触桥振盘、以及一套触桥移栽器组成，触桥移栽器的压杆、定位板及触桥平振与当前对应工位上的一组下机械手松夹配合设置；
每套触头上料及送料装置包括触头上料时的正反面识别分拣装置、焊料滴液装置、触头交叉推进装置，正反面识别分拣装置位于触头螺旋进料道上，每套正反面识别分拣装置的出口与一套触头交叉推进装置联通，每套触头交叉推进装置的旁边设置有焊料滴液装置；
开闭器a通过连杆分别与每个机械手总成中的上机械手触动配合，在底座上两套触桥储存及上料装置的对应位置固定安装有一个与下机械手配合接触的开闭器b，在底座上两套出料器的对应位置固定安装有一个与下机械手对应配合接触的开闭器c；
每套焊接机头包括一个上焊头和一个下焊头。
本发明的有益效果是，能够自动上出料、自动识别触头、触头的覆焊层面、正反面、触头(双金片)的规格和弯曲面的自动分拣及自动涂覆焊剂焊料，杂乱无章的高低压触头(双金片)与导电件倒入振盘或料抖中，在振动作用下沿着圆周螺旋轨道(输料槽)定向排序输送到顶端上，进入摄像头和识别控制器、吹气器(或者料道上的档块、档条、缺口)的自动选料和分料，分隔出的不合格品选向掉落在振盘或料抖中重新排序，合格零件的经过平振输送集中暂存，振盘两端上料的传感器检测满料时，振盘停止工作，料不满则重复前面的工作，平振上的触桥(导电件)经过上料装置中的移栽器，实施换向到转盘上的下机械手定位夹紧后转位，触头的上料位(或经过焊剂焊料涂覆位)进行焊料的涂覆，此后在交叉推进装置作用下触头放在触桥上实施装配；上下机械手同时定位夹紧后，转盘顺次转到焊接工位配合，实施自动焊接，焊头侧面的夹紧装置旁边设置有传感器，可检测上机械手夹紧的位置有无触头，对上焊接头有无焊接件、触头的粘接、漏焊、触头偏移、触头叠加、焊接塌陷、焊接面变色等不良现象的检测；转到出料工位进行自动出料，焊接成品在分料器作用下实施分料，良品和不良品进入不同料箱中实现分离和储存。
本发明装置实现了被焊接零件的快速输送、定向、自动识别、分拣、分隔、暂存、分料、换向、定位夹紧、自动焊料的涂覆、装配及焊接过程中的全自动操作，实现了不同工序、多工位、多焊件的多功能自动化焊接，焊接质量稳定可靠、设备成本低、占用场地小、焊接效率高；自动送料机构的间歇式送料，延长了机构寿命、节能、达到全自动化电阻焊接的目的，适用于各种类型中小型零件的全自动高速焊接系统，尤其适用于汽车、电器等零部件的电阻焊、激光焊、超声波焊、搅拌摩擦焊或感应焊五种焊接方式。
附图说明
图1是本发明的全自动多工位焊接系统的立面结构示意图；
图2是本发明的全自动多工位焊接系统的俯视结构示意图；
图3是图2中的焊接机头40到触桥上料工位18的A-A直线抛切面的示意图；
图4是图3中的开闭器a48的局部放大示意图；
图5是图4中的内转盘与开闭器a48的连接结构俯视图；
图6是本发明全自动多工位焊接系统中的机械手总成的结构示意图；
图7是本发明的机械手总成中的上、下机械手的结构示意图，a是上机械手的结构示意图，b是下机械手的结构示意图；
图8是机械手总成中的中间板与底板上安装方条块的俯视结构图；
图9是机械手总成中的摆板的结构示意图，a是俯视图，b是立面图；
图10是机械手总成中的上(下)夹紧器的结构示意图，a是俯视图，b是立面图；
图11是本发明系统中的正反面识别分拣装置的结构示意图，a是b的局部放大示意图；
图12是本发明系统中的焊料滴液装置结构示意图，a是正视结构图，b是左视结构图；
图13是本发明系统中的触头交叉推进装置的结构示意图；
图14是本发明系统中的触桥储存及上料装置中的移栽器的结构示意图。
图中，1.触桥振盘a，2.触桥平振a，3.触桥振盘b，4.触桥平振b，(1-4还同时表示触桥送料工位)，5.触头振盘a，6.触头平振a，7.触头振盘b，8.触头平振b(5-8还同时表示触头送料工位)，9.推手器a，(10.推手器b，11.推手器c，12.推手器d，(9-12还同时表示触头上料工位)，13-14焊料滴液工位，15.正反面识别分拣装置，17-18.触桥上料工位，23-30.机械手工位，31-38.顶杆工位，40.焊接机头，41.出料器，42.触桥储存及上料装置，44.触头上料及送料装置，45.滴液移栽器，46.焊料滴液装置，47.机械手总成，48.开闭器a，49.开闭器b，50.触桥移栽器，51.转盘及传动装置，52.开闭器c，53.底座，54.分料道，55.不良料箱，56.良品料箱，57.上固定架，58.下固定架，59.识别控制器，60.汽缸活塞杆，61.定位滑板，62.上焊头，63.下焊头，64.杆头，65.螺杆，70.吹气器，71.感应器，73.传感器，74.夹紧装置，75.圆形轮，76.步进电机，79.摄像头，80.防散光金属圆筒，81.聚光灯，82.支柱，83.上杆，84.下杆，85.料道段，86.缺口，87.调整旋钮，88.气阀，90.阀芯，91.旋转汽缸，92.针孔阀芯，98.感应器a，99.感应器b；
100.上机械手，1001.上夹子，1002.中间板，1003.盖板，1004.固定柱，1005.滑柱，1006.方槽，1007.上夹紧器，1008.摆板，1009.张合弹簧，1010.触动弹簧，1011.圆柱，1012.工艺槽，1013.方条块，1014.方桥，1015.沉孔通孔，1016.安装孔，1017.安装槽，1023.螺纹孔A，1024.螺纹孔B；
200.下机械手，2001.下夹子，2002.底板，2007.下夹紧器；
902.L型支板，903.T型连接杆，904.限位板，905.推杆，906.直线轨道，909.十字轨道；
4601.移栽气缸，4602.L型板件，4603.焊液管，4604.软管，4605.滑动副，4608.针管，4609.人字型架，4610.双滑杆，4611.滑杆，4612.活塞，4613.放气塞，4614.针管套组；
4801.旋转汽缸，4802.转盘，4803.铰接轴，4804.连杆，4805.导向滑块，4806.顶杆；
5001.T型压杆，5002.活塞杆，5003.汽缸，5004.支撑板，5006.定位板，5007.U型支架，5008.顶板，5009.检测器，5010.固定板，5011.轴承座，50012.推手器定位器，50013.触桥起降器，50014.L型支板，50015.转轴，50016.斜坡，50017.底板，50018.轴承；
5101.立轴，5102.内圆盘，5103.外转盘，5104.分割器，5105.输出轴；
10021.前端螺纹孔；10022.安装槽，10023.通孔，10024.后端沉孔，10025.开口台阶，K1-K2-K3.三个让位口，10071.夹板，10072.主体，10074.后端螺纹孔。
具体实施方式
本发明是一种全自动多工位焊接系统，主要技术方案在于：转盘及传动装置51(包括开闭器)、平振两端设置传感器检测工件及料满振盘停止工作，料不满振盘继续工作的方式、机械手总成、触桥储存及上料装置、触头上料及送料装置(包括触头上料时的正反面识别分拣装置、焊料滴液装置、触头交叉推进装置)、出料部分。
参照图1、图2、图3，在底座53上安装有一个转盘及传动装置51，转盘及传动装置51按照八等分四工位圆环形内外分度设置，包括外转盘5103和内圆盘5102，内圆盘5102轴心安装有开闭器a48，即内圆盘5102轴心安装有旋转汽缸4801，旋转汽缸4801的上方同轴安装有开闭器a48的其它部件，外转盘5103沿圆周上表面均匀设置有八组机械手总成47，各个机械手总成47位置见图2中的23-30工位，开闭器a48通过旋转汽缸4801与连杆机构中的八个顶杆4806(八个顶杆4806位置见图5中的31-38工位)连接，每个顶杆4806分别与八等分位上的每个机械手总成47中的上机械手100触动配合，在八个机械手总成47工位外侧依次对应设置有两个触桥上料工位18/17(包括部件序号1-4组成，对应安装在28/27工位外侧)、两个触头上料工位(包括部件序号5-8和部件序号9-12组成，对应安装在触头上料工位26/25外侧)、两个焊接工位(对应于24/23工位外侧上下方)、两个出料工位(对应于30/29工位外侧下方)；两个触桥上料工位分别设置有一套触桥储存及上料装置42、两个触头上料工位分别设置有一套触头上料及送料装置44、两个焊接工位分别安装有一套焊接机头40、两个出料工位分别安装有一套出料器41。其中的每套焊接机头40均通过一套滑动轴承副组成的U形的上固定架57和下固定架58支撑，每套触头上料及送料装置44的上料路线上设置有一套正反面识别分拣装置15，每套正反面识别分拣装置15的出口与一套触头交叉推进装置联通，每套触头交叉推进装置的旁边设置有焊料滴液装置46(14/13工位)；
八组机械手总成47均包括一个上机械手100和一个下机械手200，八个工位依次均布在机械手总成47转动轨迹形成的圆周平面上，在底座53上两套触桥储存及上料装置42的对应位置固定安装有一个与下机械手配合接触的开闭器b49，在底座53上两套出料器41的对应位置固定安装有一个与下机械手对应配合接触的开闭器c52。
参照图2，两套触桥储存及上料装置42分别安装在底座53上的18/17工位上，并对中28/27工位的机械手总成47的夹口中心线，第一套触桥储存及上料装置42包括固定在底座53上围绕外转盘5103依次设置的触桥平振a2和触桥振盘a1、以及一套触桥移栽器50组成，第二套触桥储存及上料装置42包括固定在底座53上围绕外转盘5103依次设置的触桥平振b4和触桥振盘b3、以及另一套触桥移栽器50组成；每套触桥移栽器50的压杆5001、定位板5006及触桥平振a2与当前对应工位上的一组下机械手200配合设置，实现松夹操作。
参照图2，两套触头上料及送料装置44固定在底座53上，并对中安装在外转盘5103的机械手总成47(26/25工位)夹口中心线，两个触头上料及送料装置44进口之外分别设置有触头振盘a5和触头振盘b7，触头振盘a5和触头振盘b7的出口分别设置有一套正反面识别分拣装置15；
触头振盘a5的出口与触头平振a6联通，触头振盘b7的出口与触头平振b8联通，触头平振a6和触头平振b8的出口分别与一套触头交叉推进装置连接，每套触头交叉推进装置的出口与一套焊料滴液装置46连接(位于14/13工位上方)。触头反面可设置为麻点、条纹、网纹、波浪等图像，或者将光面设置为反面进行识别。
如图3，转盘及传动装置51的结构是，在底座53上固定有立轴5101，立轴5101上端通过轴承机构安装有外转盘5103，外转盘5103能绕立轴5101转动，在外转盘5103上沿圆周均匀安装有八组机械手总成47，外转盘5103通过步进传动机构与分割器5104传动连接，分割器5104的输出轴5105与步进电机76传动连接；外转盘5103的上表面轴心凹槽中设置有内圆盘5102，内圆盘5102固定在立轴5101上，内圆盘5102上同心安装有开闭器a48。
内圆盘5102不动，步进电机76通过皮带传动带动输出轴5105以及分割器5104，分割器5104与轴承传动副通过圆形轮75传动，固定安装在外转盘5103上的并与外转盘5103的转动中心同心的圆形轮75传动连接，即支承机构包括形成在外转盘5103上的第一环形支承面、固定在底座53上的具有第二环形支承面的支承座和至少3个滚动体，第一环形支承面和第二环形支承面分别与立轴5101的轴线垂直，各滚动体分别与第一环形支承面、第二环形支承面滚动配合。
步进电机76间歇驱动，并且它的每一步驱动使外传盘5103在八工位时设置为分度角90°～330°，或在四工位时设置分度角120°～330°，每次停歇使外传盘5103上的八个机械手总成47准确地停留在两套触桥储存及上料装置42(28/27工位)、两个触头上料及送料装置44(26/25工位)、两个焊接机头40(24/23工位)以及两个出料器41(30/29工位)的对应工位上。
八个机械手总成47下方的外传盘5103设置有滑槽，其中安装有螺杆65，螺杆65能够沿外传盘5103设置的该滑槽沿径向滑动，滑动到外端位置时螺杆65上端用于触动下机械手200的下夹紧器2007，实现下夹子的松开操作；滑动到内端位置时螺杆65上端接触不上下机械手200的下夹紧器2007，实现下夹子的夹紧操作。
参照图1、图3，每套焊接机头40包括一个上焊头62和一个下焊头63，上焊头62安装在焊接工位(24/23)的上固定架57上，且位于24/23工位的上机械手100上方，所述的上焊头62包括一个上电极，该上电极在焊接时向下移动接触并对触头工料施加向下的压力和导入电能；下焊头63安装在焊接工位(24/23)的下固定架58上，且位于24/23工位的下机械手200的下方，所述的下焊头63包括一个下电极，该下电极在焊接时向上移动接触并对触板工料施加向上的压力和导入电能。
每个焊接机头40还包括固定在底座53上的一个检测器5009及一个夹紧装置74，夹紧装置74旁边设置有传感器73，用于检测上机械手夹紧的位置有无触头、上焊接头有无焊接件触头等的粘接，漏焊等的检测，检测器5009安装在焊接工位(24/23)的上机械手100位置的上面，夹紧装置74安装在焊接工位(24/23)的上机械手100位置的外侧。该夹紧装置74通过移动顶块在焊接操作时向内推动触桥施加压力，以限制触桥工料位移及变形，保证焊接时的固定牢靠。
两个出料器41固定在底座53上，位于出料工位(30/29)的下机械手200下方，每个出料器41设置有旋转汽缸B91及人字型分料道54，分料道54下方分别设置有良品料箱56和不良料箱55，分料道54中的识别器通过控制装置与旋转汽缸B91连接，控制旋转汽缸B91的动作，沿着分料道54分别进入良品料箱56和不良料箱55，实施对焊接成品的良品和不良的自动分选。
参照图4，开闭器a48的结构是，包括安装在内圆盘5102上的旋转汽缸4801，旋转汽缸4801的输出轴通过转盘4802上的八个铰接轴4803分别与八个连杆4804套接，八个连杆4804分别通过自己的径向移动的导向滑块4805与顶杆4806连接，八个顶杆4806工作状态时分别与对应的一组机械手总成47中的上夹紧器1007作触动动作。每套铰接轴4803、连杆4804导向滑块4805与顶杆4806组成一套连杆机构。
参照图6、图7，每个机械手总成47的结构是，包括设置在盖板1003和中间板1002之间的上机械手100，以及设置在中间板1002和底板2002之间的下机械手200，盖板1003和中间板1002通过两组固定柱1004固连，中间板1002和底板2002通过另外两组固定柱1004固连。上机械手100的上夹子1001用于夹持触头，下机械手200的下夹子2001用于夹持触桥。
参照图7、图8、图9、图10，上机械手100的结构是，包括位于纵向两侧边的一对方桥1014，该对方桥1014之间的空腔中安装有上夹紧器1007和一对套装在固定柱1004上(固定柱1004中间配有螺纹孔A1023用于与底板或中间板固定)的摆板1008，上夹紧器1007能够沿一对方桥1014内沿纵向滑动，每个摆板1008能够绕固定柱1004摆动，每个摆板1008前端固定连接有上夹子1001的一边夹子，每个摆板1008后端设置有滑柱1005，每个摆板1008外侧与每侧的方桥1014之间安装有一个张合弹簧1009，上夹紧器1007前端两边的两个夹板10071与滑柱1005接触连接，上夹紧器1007中间的方空中设置有方块1006，方块1006与中间板1002固定连接，方块1006与上夹紧器1007后端圆柱1011之间设置有触动弹簧1010，上夹紧器1007通过方条块1013在工作状态时与顶杆4806接触连接。中间板1002设置有工艺槽1012。
如图7b所示，下机械手200与上机械手100的结构大部分一致，下夹紧器2007与上夹紧器1007结构一致，区别仅仅是下夹子2001与上夹子1001的形状有所不同，下夹子2001为短直夹子，下夹子2001分别开有半开口水平直槽或半开口倾斜斜直槽，半开口水平直槽用于夹持规则形状零件，半开口倾斜斜直槽用于夹持不规则形状零件，尤其适用于多折弯形状零件；上夹子1001通过弯把伸到下夹子2001的上方和前方，下夹子2001与上夹子1001的夹持轴线同轴。
参照图8，盖板1003、中间板1002及底板2002上同时设有多个对应的安装孔1016、工艺槽1012，盖板1003、中间板1002、底板2002上同时与方桥1014上同时设有沉孔通孔1015(方桥1014配有与沉孔通孔1015同轴心的多个螺纹孔B1024，用于与底板或中间板通过螺栓固定)、工艺槽1012、安装槽1017；安装槽1017作为张合弹簧1009的安装座，前端的一对安装孔1016用于安装两个固定柱1004，后端的安装孔1016用于安装方块1006(中间设置有一个螺纹孔用于与底板或中间板通过螺栓固定)，工艺槽1012用于下夹子2001中的下夹紧器2007朝下固定的螺杆65移动的空间槽，沉孔通孔1015用于螺丝将机械手总成47整体固定在外转盘5103上。
参照图9，摆板1008的前端螺纹孔10021与上夹子1001后端沉孔通过螺钉固定连接；摆板1008的外边设置有安装槽10022，用于安装张合弹簧1009；摆板1008设置有通孔10023，用于安装固定柱1004，摆板1008的后端沉孔10024用于安装滑柱1005，摆板1008后端及两侧分别加工有让位口(K1-K2-K3)，夹板10071让位口下面开有触动一对滑柱1005的开口台阶10025，缺口部分用于夹紧器1007的夹板10071伸进。
参照图10，上夹紧器1007的主体10072前端的两端分别设有下台阶状的三角型的夹板10071，夹板10071下台阶高度与滑柱1005台阶高度相配合；主体10072中间开有方槽1006，方槽1006中焊接有圆柱1011；主体10072后端设置有后端螺纹孔10074，主要考虑与下机械手的夹紧器设计配套，用于下机械手200下表面的螺杆的安装。
上夹紧器1007的动作输入件是开闭器a48，旋转汽缸4801动作，依次带动铰接轴4803、连杆4804、滑块4805使得顶杆4806触动方条块1013，上夹紧器1007直线滑动推动摆板1008上的滑柱1005向内偏移，使两个上夹子1001围绕固定柱1004作松开动作。在旋转汽缸4801不工作时，顶杆4806缩回零位，方条块1013不受力，触动弹簧1010伸展，上夹紧器1007退回后端；这时张合弹簧1009动作使上夹子1001执行夹紧动作，实现上机械手100对触头的夹紧操作。
参照图3，下夹紧器2007的动作输入件是开闭器c52或开闭器b49，开闭器b49和开闭器c52分别固定安装在底座53上对应触桥储存及上料装置(17/18工位)、出料器(30/29工位)，且位于外转盘5103的下方。开闭器c52及开闭器b49上的汽缸活塞杆60有触动动作时，带动杆头64推动螺杆65使下夹紧器2007径向向外移动，控制下夹子2001执行松开动作。在汽缸活塞杆60无触动动作时，触动弹簧1010动作，下夹紧器2007退回原位，这时张合弹簧1009动作使下夹子2001执行夹紧动作，实现下机械手200对触桥的上出料操作或出料器的松开操作。
参照图11，两套正反面识别分拣装置15结构一致，每套结构是，围绕触头振盘a5和触头振盘b7上层外沿分别设置有螺旋轨道，螺旋轨道的侧面和上方分别设置有吹气器70，同时在底座53对应位置设置有针对触头的感应器71，料道段85中开有三处缺口86，每处缺口86设置有一气阀88，气阀88设置有电动控制的阀芯90，阀芯90内设置有针孔阀芯92，气阀88通过调整旋钮87和气源连接。调整旋钮87调节气量的大小，使足够的气通过气阀88中阀芯90的针孔阀芯92吹落反面触头。在触头振盘a5和触头振盘b7外侧的底座53上分别固定有支柱82，支柱82上水平安装有上杆83和下杆84，上杆83固定位置距离触头振盘a5和触头振盘b7最上层料道距离为80-130mm，下杆84固定位置距离触头振盘a5和触头振盘b7最上层料道距离为60-30mm，上杆83上安装有摄像头79和感应器71，下杆84上安装有防散光金属圆筒80和聚光灯81。
感应器71感应触头进入摄像头79的拍摄范围，防散光金属圆筒80和聚光灯81配合调整拍摄光线条件，同时对向下方工位上的触头，摄像头79将拍摄到的图片转化成数据信号传输到工控机或PC机上的识别控制器59，与标准触头表面的纹路或色差、颜色进行对比，判断触头表面是否合格，正面的触头继续旋转到平振料道到达上夹口；反之，对表面不合格的触头发出控制信号，吹气器70自动吹气将不合格触头吹出，飞落到触头振盘a5和触头振盘b7中重新排序，等待新的正反面触头检测。
参照图2和图12，两套焊料滴液装置46结构一致，分别位于图2所示的14/13工位，分别固定安装在推手器(b10/d12)外侧的底座53上表面，每个焊料滴液装置46在底座53上方对应安装有一个滴液移栽器45，滴液移栽器45用于推动焊料滴液装置46移动到触桥上面，实现滴注焊料，焊料滴液装置46朝向下机械手200的端头设置有定位滑板61；
焊料滴液装置46结构是，包括一个移栽气缸4601，移栽气缸4601活塞杆与滑杆4611同轴连接，滑杆4611通过人字型架4609与双滑杆4610连接，双滑杆4610上套装有滑动副4605，滑动副4605上安装有L型板件4602，L型板件4602伸出段装有软管4604，滑动副4605上固定安装有针管套组4614，针管套组4614中的焊液管4603中充装有液体焊料，焊液管4603上端设置有活塞4612和放气塞4613，焊液管4603下端装有针管4608；软管4604与针管套组4614活塞4612上端的进口连接，针管套组4614通过卡扣固定。
移栽气缸4601能够执行直线移动，滑杆4611、人字型架4609、双滑杆4610组成移栽副，将焊液管4603平移至需要滴注的触桥正上方，当焊液管4603装满液体焊料时，确认焊液管内气压、针管4608和时间间隔设定正确，当触头在推杆905作用下推移时，开闭器a48打开机械手上夹子100，焊液管4603中的液体焊料从针管4608向触桥滴注；当设置的滴注时间完毕，移栽气缸4601缩回，焊料滴液装置46退回原位后，触头在推杆905作用下被推到触桥上，上夹子100同时夹紧触头。
参照图2和图13，触头交叉推进装置的结构是，包括十字轨道909，十字轨道909的纵向A1通道与触头平振a6或触头平振b8的出口接通，十字轨道909的A1通道与横向A2通道交叉，十字轨道909出口安装在与上机械手100底边下机械手200夹紧中的触桥顶边平齐料道位置，A2通道的出口与对应的上机械手100的上夹子1001位置相对，十字轨道909的纵横轨道分别安装有一个推杆905，每个推杆905外端依次连接有T型连接杆903、推手器(a9/b10)或推手器(c11/d12)，推手器(a9/b10)或推手器(c11/d12)分别穿过固定在底座53上的L型支板902，纵向的直槽卡口906处分别设置有感应器a98(另一个工位此处为感应器b99)，推杆905中间段设置有限位板904，限位板904后端与T型连接杆903上的凸肩卡位连接。推杆905前端设为圆弧状、方块型、或直方口顶端。
推手器(a9/b10)或推手器(c11/d12)提供触头直线移动力，两个工位触头分别通过触头平振a6和触头平振b8上料道振送到各自的十字轨道909中，两个感应器(98/99)分别检测到触头后，推手器(a9/b10)将卡在推架直槽卡口906中的触头送到轨道的十字交叉处，推手器(a9/b10)或推手器(c11/d12)将卡在卡口中的触头横向推出轨道906外，这时上机械手100早已打开，下机械手200中的触桥在夹紧的状态下，待触头送进上机械手100夹子中后，上机械手100夹紧触头，推手器(9/11)及推手器(10/12)分别退回原位，依次循环进行下一个触头的送料。
参照图14，该触桥移栽器50结构是，在底板50017前后端分别固定有U型支架5007和L型支板50014，在U型支架5007上端的转轴50015上铰接有T型压杆5001，T型压杆5001上端固定有顶板5008，T型压杆5001下端为台阶状的推手器定位器50012；推手器定位器50012能够水平推进的是触桥等焊接部件；
L型支板50014的内侧固定安装有汽缸5003，汽缸5003的活塞杆5002上端头的支撑板5004上表面安装有固定板5010和定位板5006，固定板5010和定位板5006之间安装有触桥起降器50013，触桥起降器50013能够垂直升降；汽缸5003内侧设置有可执行上下直线滑动的槽，该槽中的轴承座5011上安装有轴承50018，轴承50018与T型压杆5001下端的斜面50016压紧接触，向T型压杆5001下端斜坡50016下端提供压紧力。
活塞杆5002的伸张直线推动支撑板5004上升，使触桥起降器50013在检测器5009检测过程中，触桥平振2a(或触桥平振b4)上料道振送到有触桥时动作，无料时不动作；顶板5008围绕转轴50015摆动水平并推压定位触桥，同时固定板5010、定位板5006升降作触动动作。
顶板5008与定位板5006的侧面间隙等于触桥厚度，两者上安装面等高，顶板5008前端设有圆弧端与触桥过渡圆角吻合，顶板5008与定位板5006相对的形状与触桥的接触面形状相吻合。
触桥起降器50013与推手器定位器50012通过底板50017上的四个过孔固定在底座53上及下机械手200夹口下方和外转盘5103外侧。在触桥平振2a(触桥平振b4)上的料道触桥振送到定位板5006上的定位面时，检测器5009检测到信号，汽缸5003推动定位板5006上升，轴承50018压在压杆5001下端斜坡50016上，压杆5001围绕转轴50015顺时针转动使顶板5008直线推进使触桥推到位。
本发明装置的工作过程是：杂乱无章的高低压触头与导电件倒入振盘或料抖中，在振动作用下沿着圆周螺旋轨道(输料槽)定向排序输送到顶端上，并进入摄像头和识别控制器、吹气器(或者料道上的档块、档条、缺口)等组成的自动选料和分拣单元，分辩出的不合格品选向掉落在振盘或料抖中重新排序，合格的零件经过平振输送集中暂存，振盘两端上料的传感器检测满料时，振盘停止工作，料不满就重复前面的工作，平振上的触桥经过上料装置中的移栽器，实施换向到转盘上的下机械手定位夹紧后转位，触头的上料位(或经过焊剂焊料涂覆位)进行焊料的涂覆，此后在交叉推进装置作用下触头放在触桥上实施装配，在上下机械手的定位夹紧后，转盘顺次转到焊接工位、出料工位配合，实施自动焊接和自动出料，焊接工位的焊头侧面夹紧装置74旁边设置有传感器73，能够检测上机械手夹紧的位置有无触头、上焊接头有无焊接件触头等的粘接、漏焊、触头偏移、触头叠加、焊接塌陷、焊接面变色等不良的检测，焊接成品在分料器作用下实施分料，良品和不良品在不同料箱中实现分离和储存。
本发明各个部分的详细相互配合过程是：
将触头倒入触头上料及送料装置44中的触头振盘a5(和/或触头振盘b7)内，将触桥装入触桥储存及上料装置42中的触桥振盘a1(和/或触桥振盘b3)内，焊料滴液装置46中充装好液体焊料，触头自动识别分料系统调整正常，开启水电气，触头和触桥分别通过螺旋式振盘旋转排序，触桥通过触桥储存及上料装置位(17/18)被下机械手200夹紧；触头在经过触头振盘c5(和/或触头振盘d7)上层外沿螺旋料道处侧面和上方时，摄像头79开始摄像并将拍摄到的图片转化成数据信号传输到工控机的识别控制器59进行对比分析，如判定当前触头的面为反面，工控机发出一个吹气的信号，吹气器70动作，料道段85外层设置的阀芯90吹出气体，将判别出的不合格面的触头吹出料道，飞落到螺旋式振盘中进行重新排序，重新进行检测。检测和吹气分拣装置共设置有三道，第一道未正确检测和分拣的，到第二道检测和分拣，第二道未正确检测和分拣的，到第三道检测和分拣，每道经过的触头为正面时，摄像图像的面为光面或正面，则识别控制器59不发出吹气的信号，触头顺利通过进入下一工位，到达两对触头上料及送料装置44中的推手器(9/11)和推手器(10/12)处；
通过步进电机间歇驱动分割器使外转盘转动设计的分度角90°～330，每次停歇使两个机械手总成47准确地停留在触头上料位的25/26工位，此时焊料滴液装置46启动移到触桥上面滴液后，触头被触头上料及送料装置44推移到触桥上面，26/25工位的机械手上夹子100夹住触头，步进电机驱动分割器使外转盘转动设计的分度角90°～330°，使该两个机械手总成47分别准确地停留在焊接机头40处进行焊接，焊接完成后外转盘再转动设计的分度角90°～330°，该两个机械手总成47在出料器41工位处，这时候上、下机械手同时松开，焊接好的组件掉进分料道54进行检测，如果是良品直接进良品箱56中，如果是不良品，则旋转汽缸B91将良品箱56料道关闭，不良料道打开，不良品进入不良品箱55中。
本发明的全自动多工位焊接系统，包括两种典型实施方式，一个是可以按照四工位单套设备操作，也可以按照八工位两套设备同时并行操作，也可以按照多工位多套设备同时并行操作(具体使用凸轮分度多工位的分度角90°～330°与外装盘设计等同对应工位，多工位依据焊接件的焊接工位双数设置)，圆环形的外转盘上面设置有八个均布在外转盘外圆周边上的机械手总成47，开闭器a48同时与八个上机械手100触动配合松夹触头、两组开闭器b49和两组开闭器c52分别与当前位置的下机械手200触动配合松夹触桥，通过步进电机间歇驱动分割器使外转盘转动分度角90°～330°，每次停歇使各个机械手总成47分别准确地停留在相应工位上，通过对触头的识别、焊料滴液及上下焊头焊接移动接触，对触头触桥工料施加的压力和导入电能实现焊接成型。采用本发明设备进行焊接，操作简单、成本低廉、全自动、实现四工位(或八工位)多工位多套设备同时同步操作的一次全自动焊装成型，生产效率高，尤其适用于汽车、电器等零部件的电阻、激光焊、超声波、搅拌摩擦焊、或感应焊接。
Claims (10)
1.一种全自动多工位焊接系统，其特征在于：主要包括转盘及传动装置(51)、触桥储存及上料装置(42)、触头上料及送料装置(44)、焊接机头(40)及出料部分，
所述的转盘及传动装置(51)同心安装在底座(53)上，转盘及传动装置(51)按照八等分四工位圆环形内外分度设置，包括外转盘(5103)和内圆盘(5102)，内圆盘(5102)轴心安装有开闭器a(48)，外转盘(5103)沿圆周上表面均匀设置有八组机械手总成(47)，开闭器a(48)上的八个顶杆分别与八等分位上的每个机械手总成(47)中的上机械手(100)触动配合，在八个机械手总成(47)工位外侧依次对应设置有两个触桥上料工位、两个触头上料工位、两个焊接工位、两个出料工位；两个触桥上料工位分别设置有一套触桥储存及上料装置(42)、两个触头上料工位分别设置有一套触头上料及送料装置(44)、两个焊接工位分别安装有一套焊接机头(40)、两个出料工位分别安装有一套出料器(41)；
所述的每套触桥储存及上料装置(42)安装在底座(53)上，并对中相应工位的机械手总成(47)的夹口中心线，每套触桥储存及上料装置(42)包括固定在底座(53)上围绕外转盘(5103)依次设置的触桥平振和触桥振盘、以及一套触桥移栽器(50)组成，触桥移栽器(50)的压杆(5001)、定位板(5006)及触桥平振与当前对应工位上的一组下机械手(200)松夹配合设置；
每套触头上料及送料装置(44)包括触头上料时的正反面识别分拣装置(15)、焊料滴液装置(46)、触头交叉推进装置，正反面识别分拣装置(15)位于触头螺旋进料道上，每套正反面识别分拣装置(15)的出口与一套触头交叉推进装置联通，每套触头交叉推进装置的旁边设置有焊料滴液装置(46)；
开闭器a(48)通过连杆分别与每个机械手总成(47)中的上机械手(100)触动配合，在底座(53)上两套触桥储存及上料装置(42)的对应位置固定安装有一个与下机械手配合接触的开闭器b(49)，在底座(53)上两套出料器(41)的对应位置固定安装有一个与下机械手对应配合接触的开闭器c(52)；
每套焊接机头(40)包括一个上焊头(62)和一个下焊头(63)。
2.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的转盘及传动装置(51)的具体结构是，在底座(53)上固定有立轴(5101)，立轴(5101)上端通过轴承机构安装有外转盘(5103)，外转盘(5103)能绕立轴(5101)转动，在外转盘(5103)上沿圆周均匀安装有八组机械手总成(47)，外转盘(5103)通过传动机构与分割器(5104)传动连接，分割器(5104)的输出轴(5105)与步进电机(76)传动连接；外转盘(5103)的上表面轴心凹槽中设置有内圆盘(5102)，内圆盘(5102)固定在立轴(5101)上，内圆盘(5102)上同心安装有开闭器a(48)。
3.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的机械手总成(47)具体结构是，包括设置在盖板(1003)和中间板(1002)之间的上机械手(100)，以及设置在中间板(1002)和底板(2002)之间的下机械手(200)，盖板(1003)和中间板(1002)通过两组固定柱(1004)固连，中间板(1002)和底板(2002)通过另外两组固定柱(1004)固连；
上机械手(100)的结构是，包括位于纵向两侧边的一对方桥(1014)，该对方桥(1014)之间的空腔中安装有上夹紧器(1007)和一对套装在固定柱(1004)上的摆板(1008)，上夹紧器(1007)能够沿一对方桥(1014)内沿纵向滑动，每个摆板(1008)能够绕固定柱(1004)摆动，每个摆板(1008)前端固定连接有上夹子(1001)的一边夹子，每个摆板(1008)后端设置有滑柱(1005)，每个摆板(1008)外侧与每侧的方桥(1014)之间安装有一个张合弹簧(1009)，上夹紧器(1007)前端两边的两个夹板(10071)与滑柱(1005)接触连接，上夹紧器(1007)中间的方空中设置有方块(1006)，方块(1006)与中间板(1002)固定连接，方块(1006)与上夹紧器(1007)后端圆柱(1011)之间设置有触动弹簧(1010)，上夹紧器(1007)通过方条块(1013)在工作状态时与顶杆(4806)接触连接；
下机械手(200)与上机械手(100)的结构大部分一致，区别仅仅是下夹子(2001)与上夹子(1001)的形状有所不同，下夹子(2001)为短直夹子，上夹子(1001)通过弯把伸到下夹子(2001)的前方，下夹子(2001)与上夹子(1001)的夹持轴线同轴。
4.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的开闭器a(48)结构是，包括安装在内圆盘(5102)上的旋转汽缸(4801)，旋转汽缸(4801)的输出轴通过转盘(4802)上的八个铰接轴(4803)分别与八个连杆(4804)套接，八个连杆(4804)分别通过自己的径向移动的导向滑块(4805)与顶杆(4806)连接，八个顶杆(4806)工作状态时分别与对应的一组机械手总成(47)中的上夹紧器(1007)触动连接。
5.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的上焊头(62)安装在焊接工位的上固定架(57)上，且位于该工位的上机械手(100)上方，下焊头(63)安装在该工位的下固定架(58)上；
所述的每套焊接机头(40)还包括固定在底座(53)上的一个检测器(5009)及一个夹紧装置(74)。
6.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的出料器(41)结构是，每个出料器(41)固定在底座(53)上，位于出料工位对应的下机械手(200)下方，出料器(41)设置有旋转汽缸B(91)及人字型分料道(54)，分料道(54)下方分别设置有良品料箱(56)和不良料箱(55)，分料道(54)中的识别器通过控制装置与旋转汽缸B(91)连接。
7.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的正反面识别分拣装置(15)结构是，围绕一组触头振盘上层外沿分别设置有螺旋轨道，螺旋轨道的侧面和上方分别设置有吹气器(70)，同时在底座(53)对应位置设置有针对触头的感应器(71)，料道段(85)中开有三处缺口(86)，每处缺口(86)设置有一气阀(88)，气阀(88)设置有电动控制的阀芯(90)，阀芯(90)内设置有针孔阀芯(92)，气阀(88)通过调整旋钮(87)和气源连接；
在该组触头振盘外侧的底座(53)上分别固定有支柱(82)，支柱(82)上水平安装有上杆(83)和下杆(84)，上杆(83)上安装有摄像头(79)和感应器(71)，下杆(84)上安装有防散光金属圆筒(80)和聚光灯(81)。
8.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的每个焊料滴液装置(46)在底座(53)下方对应安装有一个滴液移栽器(45)，焊料滴液装置(46)朝向下机械手(200)的端头设置有定位滑板(61)；
焊料滴液装置(46)结构是，包括一个移栽气缸(4601)，移栽气缸(4601)活塞杆与滑杆(4611)同轴连接，滑杆(4611)通过人字型架(4609)与双滑杆(4610)连接，双滑杆(4610)上套装有滑动副(4605)，滑动副(4605)上安装有L型板件(4602)，L型板件(4602)伸出段装有软管(4604)，滑动副(4605)上固定安装有针管套组(4614)，针管套组(4614)中的焊液管(4603)中充装有液体焊料，焊液管(4603)上端设置有活塞(4612)和放气塞(4613)，焊液管(4603)下端装有针管(4608)；软管(4604)与针管套组(4614)活塞(4612)上端的进口连接。
9.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的触头交叉推进装置结构是，包括十字轨道(909)，十字轨道(909)的纵向A1通道与一组触头平振的出口接通，十字轨道(909)的A1通道与横向A2通道交叉，十字轨道(909)出口安装在与上机械手(100)底边下机械手(200)夹紧中的触桥顶边平齐料道位置，A2通道的出口与对应的上机械手(100)的上夹子(1001)位置相对，十字轨道(909)的纵横轨道分别安装有一个推杆(905)，每个推杆(905)外端依次连接有T型连接杆(903)、推手器，每个推手器分别穿过固定在底座(53)上的L型支板(902)，纵向的直槽卡口(906)处设置有一个感应器，推杆(905)中间段设置有限位板(904)，限位板(904)后端与T型连接杆(903)上的凸肩卡位连接。
10.根据权利要求1所述的全自动多工位焊接系统，其特征在于：所述的触桥储存及上料装置(42)中的触桥移栽器(50)结构是，在底板(50017)前后端分别固定有U型支架(5007)和L型支板(50014)，在U型支架(5007)上端的转轴(50015)上铰接有T型压杆(5001)，T型压杆(5001)上端固定有顶板(5008)，T型压杆(5001)下端为台阶状的推手器定位器(50012)；
L型支板(50014)的内侧固定安装有汽缸(5003)，汽缸(5003)的活塞杆(5002)上端头的支撑板(5004)上表面安装有固定板(5010)和定位板(5006)，固定板(5010)和定位板(5006)之间安装有触桥起降器(50013)；汽缸(5003)内侧设置有可执行上下直线滑动的槽，该槽中的轴承座(5011)上安装有轴承(50018)，轴承(50018)与T型压杆(5001)下端的斜面(50016)压紧接触。
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