CN105772943A - 多工位激光焊接自动化成套装备 - Google Patents

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张育煌
余胜东
黄俊辉
王跃峰
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温州职业技术学院
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Abstract

本发明涉及一种自动化焊接设备,尤其涉及一种用于激光焊接的自动化加工设备。多工位激光焊接自动化成套装备,包括:工作台、阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手、芯轴、转盘、分割器;所述分割器固连于所述工作台,所述转盘固连于所述分割器的法兰盘上;在所述转盘的四周设置阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手。用于实现对铁片和阀座的全自动激光焊接作业,利用工业相机对各个工位做视觉检测,确保生产的有序进行。

Description

多工位激光焊接自动化成套装备
技术领域
[0001]本发明涉及一种自动化焊接设备,尤其涉及一种用于激光焊接的自动化加工设备。
背景技术
[0002]虽然现代的激光焊接设备在性能上获取了长足的进步,但是还停留在焊接功能上,由于焊接对象具有很大的差异性,系统化的全自动生产流程还并不够完整,需要根据工况定制开发,而制约激光焊接设备自动化发展的一个重要的因素就是要将全自动化成套技术和激光焊接技术的完美结合需要针对焊接对象做定身定做式的开发,而这种开发往往需要大量的技术集成和庞大的精力投入。激光焊接成套装备集成了光、机、电技术,随着科学技术的快速发展,高度数字化、自动化、智能化是其发展的重要方向,要求高速、高效来降低目标产品成本核算,同时兼具高柔性和灵活性,以适合目标产品的更新变化,并提高焊接质量及无人化焊接作业的需求。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种多工位激光焊接自动化成套装备,用于实现对铁片和阀座的全自动激光焊接作业,利用工业相机对各个工位做视觉检测,确保生产的有序进行。
[0004]首先描述本发明要实现的目的,将阀座和铁片通过激光焊接工艺实现冶金连接。
[0005]为实现上述目的,本发明公开了多工位激光焊接自动化成套装备,包括:工作台、阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手、夹具、转盘、分割器、电磁驱动机构;
[0006]所述分割器固连于所述工作台,所述转盘固连于所述分割器的法兰盘上;在所述转盘的四周设置阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手;
[0007]在所述转盘上等间距地设置所述夹具,所述夹具所对应的位置分别为:阀座上料工位、铁片上料工位、焊接工位、下料工位;所述夹具包括固连于所述转盘的夹具体、活动连接于所述夹具体的芯轴和第二同步带传动,所述第二同步带传动的第二从动轮固连于所述芯轴,所述第二同步带传动的第二主动轮活动连接于所述夹具体,在所述第二从动轮的下部固连电磁从动轮;在所述焊接工位的下部设置所述电磁驱动机构,所述电磁驱动机构固连于所述工作台,所述电磁驱动机构包括:电机、固连于所述电机的输出轴上的第一主动轮、固连于所述工作台上的支架、活动连接于所述支架上的第一从动轮、连接所述第一主动轮和第一从动轮的第一同步带传动,所述第一从动轮的上部固连电磁主动轮,所述电磁主动轮与所述电磁从动轮成同轴布置;
[0008]所述阀座上料机械手与所述阀座上料工位相匹配,所述铁片上料机械手和所述铁片上料工位相匹配,所述激光焊接机构和所述焊接工位相匹配,所述下料机械手和所述下料工位相匹配;
[0009]所述芯轴上设置用于于容纳所述阀座的安装孔,所述安装孔的下部设置有用于产生真空的真空通道。
[0010]优选地,本发明转盘式激光焊接自动化成套装备上固连有一号工业相机、二号工业相机、三号工业相机、所述一号工业相机与所述阀座上料工位相匹配,所述二号工业相机和所述铁片上料工位相匹配,所述三号工业相机和所述下料工位相匹配。
[0011] 优选地,所述阀座上料机械手包括:一号水平滑台气缸、一号竖直滑台气缸、手爪气缸、一号支架;所述一号支架固连于工作台,所述一号水平滑台气缸的气缸体固连于所述一号支架,所述一号竖直滑台气缸的气缸体固连于所述一号水平滑台气缸的滑块,所述手爪气缸的气缸体固连于所述一号竖直滑台气缸的滑块上。
[0012]优选地,所述铁片上料机械手包括二号水平滑台气缸、二号竖直滑台气缸、真空吸盘、二号支架;所述二号支架固连于工作台,所述二号水平滑台气缸的气缸体固连于所述二号支架,所述二号竖直滑台气缸的气缸体固连于所述二号水平滑台气缸的滑块,所述真空吸盘固连于所述二号竖直滑台气缸的滑块上。
[0013]优选地,所述激光焊接机构包括:激光头、Z轴滑台、Y轴滑台、X轴滑台;所述X轴滑台的底座固连于所述工作台上,所述Y轴滑台的底座固连于所述X轴滑台的滑块上,所述Z轴滑台的底座固连于所述Y轴滑台的滑块上,所述激光头固连于所述Z轴滑台的滑块上;所述Z轴滑台、Y轴滑台、χ轴滑台,两两垂直。
[0014]优选地,所述下料机械手和所述铁片上料机械手具有一样的机械结构。
[0015]和传统技术相比,本发明多工位激光焊接自动化成套装备具有以下积极作用和有益效果:
[0016]所述分割器固连于所述工作台,所述转盘固连于所述分割器的法兰盘上。所述分割器驱动所述转盘做等角度转动,使所述转盘每次转动九十度角度。在所述转盘上固连有四个所述夹具,所述夹具分别对应于四个位置:阀座上料工位、铁片上料工位、焊接工位、下料工位。所述阀座上料机械手与所述阀座上料工位相匹配,所述铁片上料机械手和所述铁片上料工位相匹配,所述激光焊接机构和所述焊接工位相匹配,所述下料机械手和所述下料工位相匹配。在所述阀座上料工位处,所述阀座上料机械手从传送带上夹持所述阀座,将所述阀座输送至所述安装孔内;在所述铁片上料工位处,所述铁片上料机械手从传送带上吸附所述铁片,将所述铁片输送至所述安装孔内、并位于所述阀座的上部;在所述焊接工位处,所述激光焊接机构将所述铁片和阀座实现激光焊接;在所述下料工位处,所述下料机械手吸附所述铁片和阀座离开所述安装孔,并输送至成品区。
[0017]所述电磁主动轮和所述电磁从动轮构成电磁离合器。
[0018]当所述夹具转至所述焊接工位处,所述电磁主动轮吸附所述电磁从动轮,电磁离合器处于接合状态。所述电磁主动轮、所述电磁从动轮及第二主动轮保持同步转动。所述第二主动轮通过所述第二同步带传动带动所述芯轴及固定于所述芯轴内部的所述阀座和铁片转动。所述阀座和铁片转动的时候,所述激光头在所述铁片上生成圆形的焊斑,完成所述阀座和铁片的焊接。
[0019]所述转盘每转动一次,将实现以下动作:所述夹具从所述阀座上料工位移动到所述铁片上料工位,所述夹具从所述铁片上料工位移动到所述焊接工位,所述夹具从所述焊接工位移动到所述下料工位,所述夹具从所述下料工位移动到所述阀座上料工位。
[0020]所述芯轴上设置用于于容纳所述阀座的安装孔,所述安装孔的下部设置有用于产生真空的真空通道。当所述阀座和铁片都位于所述安装孔后,所述真空通道连接真空栗,所述铁片在真空的吸附下紧贴于所述阀座上。利用真空吸附的原理实现所述铁片紧贴于所述阀座上,连接可靠、效率高、动作简单。
[0021]所述一号工业相机、二号工业相机、三号工业相机聚焦于所述安装孔中。所述一号工业相机与所述阀座上料工位相匹配,所述二号工业相机和所述铁片上料工位相匹配,所述三号工业相机和所述下料工位相匹配。所述一号工业相机用于检测所述安装孔内的所述阀座是否安装到位,所述二号工业相机用于检测安装孔内的所述铁片是否安装到位,所述三号工业相机用于检测所述安装孔内的所述阀座和铁片是否已经被所述下料机械手取出。
[0022]所述X轴滑台的底座固连于所述工作台上,所述Y轴滑台的底座固连于所述X轴滑台的滑块上,所述Z轴滑台的底座固连于所述Y轴滑台的滑块上,所述激光头固连于所述Z轴滑台的滑块上。利用所述X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台的三轴联动,可以对所述激光头的位置进行精密调节。
[0023]本发明转盘式激光焊接自动化成套装备利用所述阀座上料机械手、铁片上料机械手、下料机械手实现了对所述阀座和铁片的自动化上下料作业,利用所述激光焊接机构在所述铁片上产生出所需要的焊接轨迹。本发明转盘式激光焊接自动化成套装备将所述阀座和铁片实现焊接结合,无需人工参与,全自动化操作。利用三台工业相机对所述芯轴做检测,确保各个工位上的机械手动作到位,保证了自动化作业的有序进行。
[0024]通过以下的描述并结合附图,本发明多工位激光焊接自动化成套装备将变得更加清晰,这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
[0025]图1为要焊接的产品的结构示意图;
[0026]图2、3为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的结构示意图;
[0027]图4为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的激光焊接机构的结构示意图;
[0028]图5为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的阀座上料机械手的结构示意图;
[0029]图6为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的铁片上料机械手的结构示意图;
[0030]图7、8、9为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的转盘的结构示意图;
[0031]图10为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的电磁离合部位的结构示意图;
[0032]图11为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的芯轴的结构示意图。
[0033] I阀座、2铁片、3工作台、4一号工业相机、5阀座上料机械手、6阀座上料工位、7铁片上料工位、8焊接工位、9下料工位、1铁片上料机械手、11激光焊接机构、12下料机械手、13二号工业相机、14三号工业相机、15芯轴、16安装孔、17转盘、18分割器、19激光头、20Z轴滑台、21Y轴滑台、22X轴滑台、23—号水平滑台气缸、24—号竖直滑台气缸、25手爪气缸、26 二号水平滑台气缸、27 二号竖直滑台气缸、28真空吸盘、29 二号支架、30—号支架、31电磁从动轮、32第二同步带传动、33电磁主动轮、34第一同步带传动、35电机、36夹具体、37第二主动轮、38第二从动轮、39第一从动轮、40第一主动轮。
具体实施方式
[0034]现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述,本发明提供了一种多工位激光焊接自动化成套装备,工装均布于转盘上,由阀座上料机械手、铁片上料机械手实现上料,由激光焊接机构实现焊接作业,由下料机械手完成下料过程,全过程无需人工干预,实现了自动化作业;由工业相机采集产品的位置信息,防止生产过程中发生错误。
[0035]见图1,首先描述本发明要实现的目的,将阀座I和铁片2通过激光焊接工艺实现冶金连接。
[0036]图2、3为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的结构示意图,图4为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的激光焊接机构的结构示意图,图5为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的阀座上料机械手的结构示意图,图6为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的铁片上料机械手的结构示意图,图7、8、9为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的转盘的结构示意图,图10为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的电磁离合部位的结构示意图,图11为本发明多工位激光焊接自动化成套装备的芯轴的结构示意图。
[0037]本发明多工位激光焊接自动化成套装备,包括:工作台3、阀座上料机械手5、铁片上料机械手10、激光焊接机构11、下料机械手12、夹具、转盘17、分割器18、电磁驱动机构;
[0038] 所述分割器18固连于所述工作台3,所述转盘17固连于所述分割器18的法兰盘上;在所述转盘17的四周设置阀座上料机械手5、铁片上料机械手10、激光焊接机构11、下料机械手12;
[0039]在所述转盘17上等间距地设置所述夹具,所述夹具所对应的位置分别为:阀座上料工位6、铁片上料工位7、焊接工位8、下料工位9;所述夹具包括固连于所述转盘17的夹具体36、活动连接于所述夹具体36的芯轴15和第二同步带传动32,所述第二同步带传动32的第二从动轮38固连于所述芯轴15,所述第二同步带传动32的第二主动轮37活动连接于所述夹具体36,在所述第二从动轮37的下部固连电磁从动轮31;在所述焊接工位8的下部设置所述电磁驱动机构,所述电磁驱动机构固连于所述工作台3,所述电磁驱动机构包括:电机35、固连于所述电机35的输出轴上的第一主动轮40、固连于所述工作台3上的支架41、活动连接于所述支架41上的第一从动轮39、连接所述第一主动轮40和第一从动轮39的第一同步带传动34,所述第一从动轮39的上部固连电磁主动轮33,所述电磁主动轮33与所述电磁从动轮31成同轴布置;
[0040]所述阀座上料机械手5与所述阀座上料工位6相匹配,所述铁片上料机械手10和所述铁片上料工位7相匹配,所述激光焊接机构11和所述焊接工位8相匹配,所述下料机械手12和所述下料工位9相匹配;
[0041]所述芯轴15上设置用于于容纳所述阀座I的安装孔16,所述安装孔16的下部设置有用于产生真空的真空通道42。
[0042]更具体地,本发明多工位激光焊接自动化成套装备上固连有一号工业相机4、二号工业相机13、三号工业相机14、所述一号工业相机4与所述阀座上料工位6相匹配,所述二号工业相机13和所述铁片上料工位7相匹配,所述三号工业相机14和所述下料工位9相匹配。
[0043] 更具体地,所述阀座上料机械手5包括:一号水平滑台气缸23、一号竖直滑台气缸24、手爪气缸25、一号支架30;所述一号支架30固连于工作台3,所述一号水平滑台气缸23的气缸体固连于所述一号支架30,所述一号竖直滑台气缸24的气缸体固连于所述一号水平滑台气缸23的滑块,所述手爪气缸25的气缸体固连于所述一号竖直滑台气缸24的滑块上。
[0044]更具体地,所述铁片上料机械手10包括二号水平滑台气缸26、二号竖直滑台气缸27、真空吸盘28、二号支架29;所述二号支架29固连于工作台3,所述二号水平滑台气缸26的气缸体固连于所述二号支架29,所述二号竖直滑台气缸27的气缸体固连于所述二号水平滑台气缸26的滑块,所述真空吸盘28固连于所述二号竖直滑台气缸27的滑块上。
[0045] 更具体地,所述激光焊接机构11包括:激光头19、Z轴滑台20、Y轴滑台21、X轴滑台22;所述X轴滑台22的底座固连于所述工作台3上,所述Y轴滑台21的底座固连于所述X轴滑台22的滑块上,所述Z轴滑台20的底座固连于所述Y轴滑台21的滑块上,所述激光头19固连于所述Z轴滑台20的滑块上;所述Z轴滑台20、Y轴滑台21、X轴滑台22,两两垂直。
[0046]更具体地,所述下料机械手12和所述铁片上料机械手10具有一样的机械结构。
[0047]见图1至图8,接下来详细描述本发明多工位激光焊接自动化成套装备每个步骤的工作过程和工作原理:
[0048] 所述分割器18固连于所述工作台3,所述转盘17固连于所述分割器18的法兰盘上。所述分割器18驱动所述转盘17做等角度转动,使所述转盘17每次转动九十度角度。在所述转盘17上固连有四个所述夹具,所述夹具分别对应于四个位置:阀座上料工位6、铁片上料工位7、焊接工位8、下料工位9。所述阀座上料机械手5与所述阀座上料工位6相匹配,所述铁片上料机械手10和所述铁片上料工位7相匹配,所述激光焊接机构11和所述焊接工位8相匹配,所述下料机械手12和所述下料工位9相匹配。在所述阀座上料工位6处,所述阀座上料机械手5从传送带上夹持所述阀座I,将所述阀座I输送至所述安装孔16内;在所述铁片上料工位7处,所述铁片上料机械手10从传送带上吸附所述铁片2,将所述铁片2输送至所述安装孔16内、并位于所述阀座I的上部;在所述焊接工位8处,所述激光焊接机构11将所述铁片2和阀座I实现激光焊接;在所述下料工位9处,所述下料机械手12吸附所述铁片2和阀座I离开所述安装孔16,并输送至成品区。
[0049] 所述电磁主动轮33和所述电磁从动轮31构成电磁离合器。
[0050]当所述夹具转至所述焊接工位8处,所述电磁主动轮33吸附所述电磁从动轮31,电磁离合器处于接合状态。所述电磁主动轮33、所述电磁从动轮31及第二主动轮37保持同步转动。所述第二主动轮37通过所述第二同步带传动32带动所述芯轴15及固定于所述芯轴15内部的所述阀座I和铁片2转动。所述阀座I和铁片2转动的时候,所述激光头19在所述铁片2上生成圆形的焊斑,完成所述阀座I和铁片2的焊接。
[0051]所述转盘17每转动一次,将实现以下动作:所述夹具从所述阀座上料工位6移动到所述铁片上料工位7,所述夹具从所述铁片上料工位7移动到所述焊接工位8,所述夹具从所述焊接工位8移动到所述下料工位9,所述夹具从所述下料工位9移动到所述阀座上料工位
6o
[0052]所述芯轴15上设置用于于容纳所述阀座I的安装孔16,所述安装孔16的下部设置有用于产生真空的真空通道42。当所述阀座I和铁片2都位于所述安装孔16后,所述真空通道42连接真空栗,所述铁片2在真空的吸附下紧贴于所述阀座I上。利用真空吸附的原理实现所述铁片2紧贴于所述阀座I上,连接可靠、效率高、动作简单。
[0053] 所述一号工业相机4、二号工业相机13、三号工业相机14聚焦于所述安装孔16中。所述一号工业相机4与所述阀座上料工位6相匹配,所述二号工业相机13和所述铁片上料工位7相匹配,所述三号工业相机14和所述下料工位9相匹配。所述一号工业相机4用于检测所述安装孔16内的所述阀座I是否安装到位,所述二号工业相机13用于检测安装孔16内的所述铁片2是否安装到位,所述三号工业相机14用于检测所述安装孔16内的所述阀座I和铁片2是否已经被所述下料机械手12取出。
[0054]所述X轴滑台22的底座固连于所述工作台3上,所述Y轴滑台21的底座固连于所述X轴滑台22的滑块上,所述Z轴滑台20的底座固连于所述Y轴滑台21的滑块上,所述激光头19固连于所述Z轴滑台20的滑块上。利用所述X轴滑台22、Y轴滑台21、Z轴滑台20的三轴联动,可以对所述激光头19的位置进行精密调节。
[0055]本发明多工位激光焊接自动化成套装备利用所述阀座上料机械手5、铁片上料机械手10、下料机械手12实现了对所述阀座I和铁片2的自动化上下料作业,利用所述激光焊接机构11在所述铁片2上产生出所需要的焊接轨迹。本发明多工位激光焊接自动化成套装备将所述阀座I和铁片2实现焊接结合,无需人工参与,全自动化操作。利用三台工业相机对所述芯轴15做检测,确保各个工位上的机械手动作到位,保证了自动化作业的有序进行。
[0056]最后,应当指出,以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然,本发明不限于上述实施例,还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于组成如下:包括:工作台、阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手、夹具、转盘、分割器、电磁驱动机构; 所述分割器固连于所述工作台,所述转盘固连于所述分割器的法兰盘上;在所述转盘的四周设置阀座上料机械手、铁片上料机械手、激光焊接机构、下料机械手; 在所述转盘上等间距地设置所述夹具,所述夹具所对应的位置分别为:阀座上料工位、铁片上料工位、焊接工位、下料工位;所述夹具包括固连于所述转盘的夹具体、活动连接于所述夹具体的芯轴和第二同步带传动,所述第二同步带传动的第二从动轮固连于所述芯轴,所述第二同步带传动的第二主动轮活动连接于所述夹具体,在所述第二从动轮的下部固连电磁从动轮;在所述焊接工位的下部设置所述电磁驱动机构,所述电磁驱动机构固连于所述工作台,所述电磁驱动机构包括:电机、固连于所述电机的输出轴上的第一主动轮、固连于所述工作台上的支架、活动连接于所述支架上的第一从动轮、连接所述第一主动轮和第一从动轮的第一同步带传动,所述第一从动轮的上部固连电磁主动轮,所述电磁主动轮与所述电磁从动轮成同轴布置; 所述阀座上料机械手与所述阀座上料工位相匹配,所述铁片上料机械手和所述铁片上料工位相匹配,所述激光焊接机构和所述焊接工位相匹配,所述下料机械手和所述下料工位相匹配; 所述芯轴上设置用于于容纳所述阀座的安装孔,所述安装孔的下部设置有用于产生真空的真空通道。
2.根据权利要求1所述的多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于:本发明多工位激光焊接自动化成套装备上固连有一号工业相机、二号工业相机、三号工业相机、所述一号工业相机与所述阀座上料工位相匹配,所述二号工业相机和所述铁片上料工位相匹配,所述三号工业相机和所述下料工位相匹配。
3.根据权利要求1所述的多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于:所述阀座上料机械手包括:一号水平滑台气缸、一号竖直滑台气缸、手爪气缸、一号支架;所述一号支架固连于工作台,所述一号水平滑台气缸的气缸体固连于所述一号支架,所述一号竖直滑台气缸的气缸体固连于所述一号水平滑台气缸的滑块,所述手爪气缸的气缸体固连于所述一号竖直滑台气缸的滑块上。
4.根据权利要求1所述的多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于:所述铁片上料机械手包括二号水平滑台气缸、二号竖直滑台气缸、真空吸盘、二号支架;所述二号支架固连于工作台,所述二号水平滑台气缸的气缸体固连于所述二号支架,所述二号竖直滑台气缸的气缸体固连于所述二号水平滑台气缸的滑块,所述真空吸盘固连于所述二号竖直滑台气缸的滑块上。
5.根据权利要求1所述的多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于:所述激光焊接机构包括:激光头、Z轴滑台、Y轴滑台、X轴滑台;所述X轴滑台的底座固连于所述工作台上,所述Y轴滑台的底座固连于所述X轴滑台的滑块上,所述Z轴滑台的底座固连于所述Y轴滑台的滑块上,所述激光头固连于所述Z轴滑台的滑块上;所述Z轴滑台、Y轴滑台、X轴滑台,两两垂直。
6.根据权利要求1所述的多工位激光焊接自动化成套装备,其特征在于:所述下料机械手和所述铁片上料机械手具有一样的机械结构。
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