CN106271136B - 激光焊接工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光焊接工作站，包括工作平台；用于存放待焊接工件的储料系统；设置在所述工作平台上，用于压紧待焊接工件的至少两个焊接压紧台；用于将储料系统内的待焊接工件抓取到所述焊接压紧台上的至少一个机械臂组件；可在各个焊接压紧台的上方往复移动的激光焊接装置。采用本发明提供的激光焊接工作站，结构新颖，易于实现，自动化程度高，大大减小了工人的劳动强度，只需要一套激光焊接装置即可服务于多工位的激光焊接加工，大大缩短了激光焊接装置停机等待的时间，提高了激光焊接加工效率，从而降低了生产成本，具有极高的实用性。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种激光焊接工作站。
背景技术
激光焊接机是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。它是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，具有深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观，焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化等优点。
传统的激光焊接工作站的激光焊接装置都是固定设置在机架上，只能服务于一个焊接压紧台，而在焊接压紧台对待焊接工件进行定位等准备工作过程中，激光焊接装置处于停机待命的状态，因此，整个激光焊接工作站的激光焊接加工效率低，并迟迟得不到改善；并且，传统的激光焊接工作站自动化程度低，工人的劳动强度大，也严重影响了激光焊接工作站的激光焊接加工效率。解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种自动化程度高，激光焊接加工效率高的激光焊接工作站。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种激光焊接工作站，其要点在于，包括工作平台；储料系统，其用于存放待焊接工件；至少两个焊接压紧台，其设置在所述工作平台上，用于压紧待焊接工件；至少一个机械臂组件，其用于将储料系统内的待焊接工件抓取到所述焊接压紧台上；激光焊接装置，其可在各个焊接压紧台的上方往复移动。
采用以上结构，通过机械臂组件将储料装置内的待焊接工件抓取至各个焊接压紧台，各个焊接压紧台将待焊接工件进行压紧、定位，激光焊接装置移动到已准备定位好待焊接工件的焊接压紧台上方，对待焊接工件进行激光焊接加工；整套工作站结构新颖，自动化程度高，大大减小了工人的劳动强度，只需要一套激光焊接装置即可服务于多工位的激光焊接加工，大大缩短了激光焊接装置停机等待的时间，提高了激光焊接加工效率，从而降低了生产成本，具有极高的实用性。
作为优选：每个所述焊接压紧台包括焊接台本体和压紧机构，所述压紧机构包括设置在所述工作平台下部的第一伸缩气缸，该第一伸缩气缸的第一活塞杆穿过所述工作平台后连接有气动压块，该气动压块具有向外水平延伸的压板，该压板位于所述焊接台本体的正上方，在所述压板上设有至少一条上下贯穿的焊接槽，该焊接槽的延伸方向与所述压板的延伸方向一致。采用以上结构，可快速的将待焊接件在焊接台上进行压紧，使两者的焊接部位贴合，气缸控制压板准确的压住待焊接件的两个焊接贴合部位，确保两个焊接件之间不会发生相对移动，提高了焊接成品的焊接质量，保证了成品质量的稳定性，降低了废品发生率，降低了生产成本。
作为优选：在所述焊接台本体上设置有用于定位待焊接工件的定位销和限位块，在该焊接台本体上设置有用于定位所述压板的卡座，该卡座位于所述压板外端的正下方，所述卡座开口处的底部宽度与所述压板外端的宽度相同。采用以上结构，保证了焊接件两焊接部位贴合精准，大大提高了焊接成品的焊接质量。
作为优选：所述激光焊接装置包括线性模组和用于支撑该线性模组的支撑架，所述线性模组包括固定设置在所述支撑架上的滑槽，在该滑槽内设有丝杆以及与该丝杆螺纹配合的滑块，在所述滑槽的一端设有驱动所述丝杆转动的第一伺服电机，所述滑块嵌入所述滑槽内并可在丝杆的驱动下沿滑槽滑动，所述滑块具有向外延伸的外延部，在该外延部上安装有焊接组件。采用以上结构，通过线性模组带动焊接组件进行稳定的移动，即可实现准确轨迹的焊接，保证焊缝精准，大大提高了焊接成品的质量，降低了残次品率，同时一套焊接组件通过在线性模组的带动下移动即可服务于多工位的激光焊接加工，大大提高了激光焊接加工的效率。
作为优选：所述焊接组件包括激光光纤插口、激光激发口和振镜，所述激光光纤插口与激光激发口连通，所述激光激发口固设在振镜的偏振面上。采用以上结构，可通过振镜再次对焊接激光焊接扫描的路径进行预设，实现更多种轨迹或形状的焊接工序。
作为优选：所述储料系统包括至少两个储料装置，该储料装置包括底座，在该底座上设有可转动的旋转储料机构，该旋转储料机构包括转动盘、用于驱动该转动盘转动的旋转气缸以及设置在所述转动盘上的至少两个上部开口的储料盒，在每个储料盒内设置有可升降的物料托盘，在所述底座上设有用于驱动该物料托盘升降的升降机构。采用以上结构，其中一个储料盒通过物料托盘向焊接压紧台送料，同时工人可向其它的储料盒补充物料，当送料的储料盒内没有物料时，转动盘转动，将填装满物料的储料盒转至预备工位向焊接压紧台送料，工人继续向空的储料盒补充物料，大大缩短了激光焊接装置因储料系统填料造成停机的时间，降低了工人的劳动强度，提高了激光焊接加工的效率。
作为优选：所述升降机构包括设置在所述底座上的双导杆丝杆组以及驱动该双导杆丝杆组的步进电机，所述双导杆丝杆组包括升降块、设置在所述底座上的外框架以及均设置在该外框架上的丝杆和两根导杆，两根所述导杆位于丝杆的两侧，且三者相互平行，所述升降块在所述丝杆的驱动下可沿两根导杆升降，在该升降块上设有可带动所述物料托盘升降的举升块。采用以上结构，通过步进电机带动双导杆丝杆组中丝杆的转动，可准确控制物料托盘升降的高度。
作为优选：所述机械臂组件包括机械臂本体、旋转安装座、设置在该旋转安装座上并能够驱动所述机械臂本体升降的第二伸缩气缸、设置在所述工作平台上并能驱动所述旋转安装座转动的驱动机构，所述机械臂本体的一端与所述第二伸缩气缸的第二活塞杆固定连接，在该机械臂本体的另一端设置有向下的真空吸盘。采用以上结构，通过第二伸缩气缸和驱动机构使械臂本体能够转动和升降，并通过真空吸盘实现对待焊接工件的抓取。
作为优选：所述驱动机构包括第二伺服电机以及连接在该第二伺服电机和所述旋转安装座之间的减速器。采用以上结构，采用以上结构，第二伺服电机的输出轴经减速器减速后带动旋转安装座升降。
作为优选：在所述工作平台上设有成品传送带，在所述工作平台和储料系统的外侧设置有防护栅栏，在该防护栅栏上设置有三色灯。采用以上结构，通过机械臂本体将焊接完成的成品转移到传送带上，实现自动出料，同时通过设置防护栅栏保证了操作人员的安全性，并通过三色灯警示操作人员激光焊接工作站的工作状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的激光焊接工作站，结构新颖，易于实现，自动化程度高，大大减小了工人的劳动强度，只需要一套激光焊接装置即可进行多工位的激光焊接加工，大大缩短了激光焊接装置停机等待的时间，提高了激光焊接加工效率，从而降低了生产成本，具有极高的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1不带有防护栅栏的结构示意图；
图3为储料装置的结构示意图；
图4为图3的剖面结构示意图；
图5为工作平台的结构示意图；
图6为图5的剖面结构示意图；
图7为图5中A处的放大图；
图8为机械臂组件的结构示意图；
图9为激光焊接装置的结构示意图；
图10为图9的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
请参见图1和图2一种激光焊接工作站，包括工作平台1，在该工作平台1用于压紧待焊接工件的两个焊接压紧台2，在工作平台1旁设置有用于存放待焊接工件的储料系统，该储料系统包括四个储料装置3，四个储料装置3两两一组各配合一个焊接压紧台2，分别位于焊接压紧台2的左右两侧的工作平台1旁，每个所述储料装置3各配有一个机械臂组件4，该机械臂组件4均设置在所述工作平台1上，每个机械臂组件4用于从对应的一个储料装置3内将待焊接的工件抓取到焊接压紧台2上，每个焊接压紧台2将待焊接的两个工件同时压紧，激光焊接工作站还包括可在各个焊接压紧台2的上方往复移动的一个激光焊接装置6，该激光焊接装置6在两个焊接压紧台2的上方往复移动，交替不断地对两个焊接压紧台2的待焊接工件进行激光焊接加工，并在所述工作平台1上设有成品传送带5，机械臂组件4将激光焊接完成的成品工件抓取到该成品传送带5上输送到指定位置，实现自动出料。在所述工作平台1和储料系统的外侧设置有防护栅栏7，并在该防护栅栏7上设置有三色灯8，该三色灯8实时反应整个激光焊接工作站的工作状态。
请参见图5～图7，所述焊接压紧台2包括焊接台本体21和压紧机构22，该压紧机构22包括设置在所述工作平台1下部的第一伸缩气缸221，该第一伸缩气缸221的第一活塞杆221a穿过所述工作平台1后连接有气动压块222，该气动压块222具有向外水平延伸的压板223，该压板223位于所述焊接台本体21的正上方，在所述气动压块222和压板223的连接处设有用于喷射保护气体的喷气口224，该喷气口224的喷射方向与所述压板223的延伸方向一致，并在所述压板223上均设有两条上下贯穿且相互平行的焊接槽223a，该焊接槽223a的延伸方向与所述压板223的延伸方向一致，即焊接槽223a的延伸方向也与喷气口224的喷射方向一致，即便于加工制造，又使保护气体完全覆盖焊接槽223a，保护气体可保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射，并可使工件在焊接过程中免受氧化，同时驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。
请参见图7，在所述焊接台本体21上设置有用于定位待焊接工件的定位销211和限位块212，两片待焊接的工件置于焊接台本体21上时受定位销211和限位块212，不会出现滑动和位移，保证了两焊接件之间的焊接部位贴合精准，大大提高了焊接成品的焊接质量。在该焊接台本体21上设置有用于定位所述压板223的卡座213，该卡座213位于所述压板223外端的正下方，所述卡座213开口处的底部宽度与所述压板223外端的宽度相同，保证了对待焊接工件压紧限位的可靠性。
请参见图3和图4，所述储料装置3包括底座31，在该底座31上设有可转动的旋转储料机构32，该旋转储料机构32包括转动盘321、用于驱动该转动盘321转动的旋转气缸322以及设置在所述转动盘321上的,两个上部开口的储料盒323，两个储料盒323对称地设置在转动盘321上，并能够在旋转气缸322的驱动下快速互换位置。并在每个储料盒323内设置有可升降的物料托盘324，在所述底座31上设有用于驱动该物料托盘324升降的升降机构33。
请参见图3和图4，所述升降机构33包括设置在所述底座31上的双导杆丝杆组331以及驱动该双导杆丝杆组331的步进电机332；所述双导杆丝杆组331包括升降块331a、设置在所述底座31上的外框架331d以及均设置在该外框架331d上的丝杆331b和两根导杆331c，两根所述导杆331c位于丝杆331b的两侧，且三者相互平行，所述升降块331a在所述丝杆331b的带动下可沿两根导杆331c升降，在该升降块331a上设有可带动所述物料托盘324升降的举升块333。在所述步进电机332的输出轴332a上套设有第一皮带轮334，在所述丝杆331b上套设有第二皮带轮335，该第二皮带轮335和所述第一皮带轮334之间通过皮带336连接。
请参见图8，所述机械臂组件4包括机械臂本体41、旋转安装座45、设置在该旋转安装座45上并能够驱动所述机械臂本体41升降的第二伸缩气缸42、设置在所述工作平台1上并能驱动所述旋转安装座45转动的驱动机构43，该驱动机构43包括伺服电机431以及连接在该伺服电机431和所述旋转安装座45之间的减速器432。所述机械臂本体41的一端与所述第二伸缩气缸42的第二活塞杆固定连接，在该机械臂本体41的另一端设置有向下的真空吸盘44。机械臂本体41可在伺服电机431的驱动下转动，在第二伸缩气缸42的驱动下升降，并通过真空吸盘44抓取工件。
请参见图9和图10，所述激光焊接装置6包括线性模组62和用于支撑该线性模组62的支撑架61，所述线性模组62包括固定设置在所述支撑架61上的滑槽621，在该滑槽621内设有丝杆以及与该丝杆螺纹配合的滑块622，在所述滑槽621的一端设有驱动所述丝杆转动的第一伺服电机623，所述滑块622嵌入所述滑槽621内并可在丝杆的驱动下沿滑槽621滑动，所述滑块622具有向外延伸的外延部622a，在滑槽621的槽口上方设置有导向杆624，该导向杆624的轴线与滑槽621的轴线平行，滑块622的外延部622a套设在导向杆624，并可沿导向杆624滑动，即滑块以及滑块622的外延部622a在丝杆621的驱动下可沿滑槽621和导向杆624移动。在外延部622a上安装有焊接组件63，该焊接组件63包括激光光纤插口631、激光激发口632和振镜633，激光光纤插口631通过连接盘固定安装在滑块622的外延部622a上，所述激光光纤插口631与激光激发口632连通，所述激光激发口632固设在振镜633的偏振面上，可通过振镜633预设激光扫描路径，实现焊接轨迹的变化。
请参见图4、图6和图8，在机械臂本体41的真空吸盘44旁设置有第一物料探测器61a，该第一物料探测器61a用于检测真空吸盘44是否抓取有工件。在焊接台本体21上设置有两个第二物料探测器62a，该第二物料探测器62a用于检测焊接台本体21是否放置有两块待焊接的工件。在举升块333上设置有第三物料探测器63a，并在物料托盘324设有与该第三物料探测器63a相适应的通孔，该第三物料探测器63a用于检测储料盒323内是否还有待焊接工件。在储料盒323的上部设有第四物料探测器64，该第四物料探测器64用于检测是否将待焊接工件举升到待机械臂组件4抓取的位置。在所述外框架331d上设置有上止位光电传感器66和下止位光电传感器65，该上止位光电传感器66和下止位光电传感器65用于检测升降块331a是否到达上止位和下止位。在上止位光电传感器66和下止位光电传感器65之间的外框架331d上设置有预备位光电传感器67，该预备位光电传感器67用于检测升降块331a是否已将举升块333抬升至预备位置，使举升块333与装满待焊接工件的储料盒323内的物料托盘324刚好抵接。
本发明的工作过程如下：
首先将所有靠近工作平台1的储料盒323填装满待焊接工件，为其中一个焊接压紧台2服务的两个机械臂组件4各将一个待焊接的工件置入焊接压紧台2上，然后焊接压紧台2将两个待焊接的工件压紧，然后激光焊接装置6进行激光焊接加工，焊接加工完成后，焊接压紧台2不再限位焊接完成的成品，其中一个机械臂组件4将焊接完成的成品抓取到成品传送带5。在焊接压紧台2与焊接完成的成品分离以及机械臂组件4将焊接完成的成品抓取到成品传送带5的过程中，激光焊接装置6移动到在同一工作平台1的另外一个焊接压紧台2上方对其定位好的待焊接工件进行激光焊接加工。即两个焊接压紧台2交替压紧并定位好待焊接的工件，激光焊接装置6来回地对两个焊接压紧台2上的待焊接工件进行激光焊接加工，因此整个激光焊接工作站只需要激光焊接装置6即可，在大大节约制造成本的同时，依然保持极高的激光焊接加工效率，具有极高的实用性。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种激光焊接工作站，其特征在于，包括：
工作平台(1)；
储料系统，其用于存放待焊接工件；
至少两个焊接压紧台(2)，其设置在所述工作平台(1)上，用于压紧待焊接工件；
至少一个机械臂组件(4)，其用于将储料系统内的待焊接工件抓取到所述焊接压紧台(2)上；
激光焊接装置(6)，其可在各个焊接压紧台(2)的上方往复移动；
其中，所述储料系统包括至少两个储料装置(3)，该储料装置(3)包括底座(31)，在该底座(31)上设有可转动的旋转储料机构(32)，该旋转储料机构(32)包括转动盘(321)、用于驱动该转动盘(321)转动的旋转气缸(322)以及设置在所述转动盘(321)上的至少两个上部开口的储料盒(323)，在每个储料盒(323)内设置有可升降的物料托盘(324)，在所述底座(31)上设有用于驱动该物料托盘(324)升降的升降机构(33)；
所述升降机构(33)包括设置在所述底座(31)上的双导杆丝杆组(331)以及驱动该双导杆丝杆组(331)的步进电机(332)，所述双导杆丝杆组(331)包括升降块(331a)、设置在所述底座(31)上的外框架(331d)以及均设置在该外框架(331d)上的丝杆(331b)和两根导杆(331c)，两根所述导杆(331c)位于丝杆(331b)的两侧，且三者相互平行，所述升降块(331a)在所述丝杆(331b)的驱动下可沿两根导杆(331c)升降，在该升降块(331a)上设有可带动所述物料托盘(324)升降的举升块(333)。
2.根据权利要求1所述的激光焊接工作站，其特征在于：每个所述焊接压紧台(2)包括焊接台本体(21)和压紧机构(22)，所述压紧机构(22)包括设置在所述工作平台(1)下部的第一伸缩气缸(221)，该第一伸缩气缸(221)的第一活塞杆(221a)穿过所述工作平台(1)后连接有气动压块(222)，该气动压块(222)具有向外水平延伸的压板(223)，该压板(223)位于所述焊接台本体(21)的正上方，在所述压板(223)上设有至少一条上下贯穿的焊接槽(223a)。
3.根据权利要求2所述的激光焊接工作站，其特征在于：在所述焊接台本体(21)上设置有用于定位待焊接工件的定位销(211)和限位块(212)，在该焊接台本体(21)上设置有用于定位所述压板(223)的卡座(213)，该卡座(213)位于所述压板(223)外端的正下方，所述卡座(213)开口处的底部宽度与所述压板(223)外端的宽度相同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的激光焊接工作站，其特征在于：所述激光焊接装置(6)包括线性模组(62)和用于支撑该线性模组(62)的支撑架(61)，所述线性模组(62)包括固定设置在所述支撑架(61)上的滑槽(621)，在该滑槽(621)内设有丝杆以及与该丝杆螺纹配合的滑块(622)，在所述滑槽(621)的一端设有驱动所述丝杆转动的第一伺服电机(623)，所述滑块(622)嵌入所述滑槽(621)内并可在丝杆的驱动下沿滑槽(621)滑动，所述滑块(622)具有向外延伸的外延部(622a)，在该外延部(622a)上安装有焊接组件(63)。
5.根据权利要求4所述的激光焊接工作站，其特征在于：所述焊接组件(63)包括激光光纤插口(631)、激光激发口(632)和振镜(633)，所述激光光纤插口(631)与激光激发口(632)连通，所述激光激发口(632)固设在振镜(633)的偏振面上。
6.根据权利要求4所述的激光焊接工作站，其特征在于：所述机械臂组件(4)包括机械臂本体(41)、旋转安装座(45)、设置在该旋转安装座(45)上并能够驱动所述机械臂本体(41)升降的第二伸缩气缸(42)、设置在所述工作平台(1)上并能驱动所述旋转安装座(45)转动的驱动机构(43)，所述机械臂本体(41)的一端与所述第二伸缩气缸(42)的第二活塞杆固定连接，在该机械臂本体(41)的另一端设置有向下的真空吸盘(44)。
7.根据权利要求6所述的激光焊接工作站，其特征在于：所述驱动机构(43)包括第二伺服电机(431)以及连接在该第二伺服电机(431)和所述旋转安装座(45)之间的减速器(432)。
8.根据权利要求1所述的激光焊接工作站，其特征在于：在所述工作平台(1)上设有成品传送带(5)，在所述工作平台(1)和储料系统的外侧设置有防护栅栏(7)，在该防护栅栏(7)上设置有三色灯(8)。
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- 2016-10-21 CN CN201610919370.4A patent/CN106271136B/zh active Active
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| CN106271136A (zh) | 2017-01-04 |
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