CN106363298A - 一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置，包括机架、基板、定位模具组件，以及安装在基板上的凸轮分割器组件、液压缸重压组件、复合焊接组件、工件顶出组件、自动下料组件和落料滑槽；所述定位模具组件由定位模具和多个均匀设置在定位模具周围的缓冲连接件组成；六个定位模具组件均匀安装在工作台上；液压缸重压组件、复合焊接组件、工件顶出组件、自动下料组件和落料滑槽依顺序布置在工作台的外围。本发明根据固定脚的受力状态而优化设计焊接结构，利用激光沿固定脚弧形曲面与筒形壳体外壁贴合区域的边沿轮廓缝焊，大大提高了固定脚承载力，焊接质量高，自动化程度高，工艺重复性好，焊接效率更高。
Description
技术领域
本发明属于激光加工领域，具体涉及一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置。
背景技术
根据场合需要，有些电机壳体的外壁上需要设置电机壳体固定脚，用于将电机安装在某一装置上。如图1所示，所述电机壳体包括筒形壳体2022，所述筒形壳体2022的外壁上均匀设置有三个固定脚2021，所述固定脚2021包括一弧形曲面和一连接平面，所述弧形曲面与筒形壳体2022的外壁完全贴合连接，所述连接平面用于与外部装置连接。由于固定脚2021与筒形壳体2022的连接面为曲面，因此其加工比较复杂。目前大多数电机壳体的固定脚焊接都采用电阻压焊，即固定脚的弧形曲面与筒形壳体外壁贴合装配后，利用1个或几个电阻压焊头作用于固定脚的弧形曲面选定位置，通以电流，利用电流流经二者接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，随后依次撤去电流和压力，使之形成金属结合焊点。但是，这种电阻压焊无法实现固定脚弧形曲面与筒形壳体外壁贴合区域的边沿轮廓缝焊，这使得固定脚的最大承载力受到限制，而且固定脚在服役过程中的受弯矩力使得固定脚与筒形壳体外壁的电阻压焊点容易产生裂纹、断裂现象；并且传统的固定脚电阻压焊一般是手工焊或半自动焊，生产效率低，人工操作无法保证电机壳体的质量，成品的一致性差，导致次品率高，生产成本高。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置，根据固定脚的受力状态而优化设计焊接结构，利用激光沿固定脚弧形曲面与筒形壳体外壁贴合区域的边沿轮廓缝焊，大大提高了固定脚承载力，焊接质量高，自动化程度高，工艺重复性好，焊接效率更高。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置，包括机架、基板、定位模具组件，以及安装在基板上的凸轮分割器组件、液压缸重压组件、复合焊接组件、工件顶出组件、自动下料组件和落料滑槽；
所述基板固定安装在机架上；所述定位模具组件由定位模具和多个均匀设置在定位模具周围的缓冲连接件组成，定位模具用于固定工件，所述缓冲连接件包括轴，以及套装在轴上的垫板、弹簧和轴套，所述缓冲连接件用于将定位模具安装在工作台上；
所述凸轮分割器组件包括工作台、凸轮分割器、从动同步轮、同步带、主动同步轮和减速电机，工作台为圆形，其通过法兰固定安装在凸轮分割器上，减速电机通过主动同步轮、同步带和从动同步轮驱动凸轮分割器；
六个定位模具组件均匀安装在工作台上；液压缸重压组件、复合焊接组件、工件顶出组件、自动下料组件和落料滑槽依顺序布置在工作台的外围；
所述液压缸重压组件包括第一液压油缸、第一匚形金属架、工字型轴安装法兰、三个工字型轴、三个重压螺栓和重压螺栓安装法兰，第一匚形金属架固定安装在基板上，第一液压油缸安装在第一匚形金属架的上臂上，三个工字型轴通过工字型轴安装法兰与第一液压油缸的动作端连接，三个重压螺栓通过重压螺栓安装法兰固定安装在第一匚形金属架的下臂上；所述重压螺栓与工字型轴的位置上下对应；
所述复合焊接组件包括X向电动模组、Y向电动模组、Z向电动模组、激光焊接头和三个电阻焊接组件；X向电动模组安装在工作台上，X向电动模组、Y向电动模组和Z向电动模组相互垂直，组成XYZ三轴运动系统；激光焊接头安装在Z向电动模组上，可由所述XYZ三轴运动系统带动做X、Y、Z三个方向的运动，实现直线及弧线焊接；
所述电阻焊接组件包括气缸安装架、气缸和电阻焊接头，气缸安装架安装在基板上，气缸安装在气缸安装架上，电阻焊接头安装在气缸的动作端；三个电阻焊接组件分别与三个固定脚对应排布，其复合焊接过程为逆时针方向，第一组电阻焊接头在气缸作用下与固定脚接触并实现电阻焊接；
所述工件顶出组件包括第二液压油缸、第二匚形金属架、压杆组件安装法兰、三个压杆组件、三个顶出螺钉和顶出螺钉安装法兰，第二匚形金属架安装在基板上，第二液压油缸安装在第二匚形金属架的上臂上；压杆组件通过压杆组件安装法兰与第二液压油缸的动作端连接，顶出螺钉与顶出螺钉安装法兰固定安装在第二匚形金属架的下臂上，压杆组件在第二液压油缸的作用下接触定位模具凹槽端面并下压，顶出螺钉与筒形壳体底部端面接触；
所述下料组件包括下料X向电动模组、连接滑块、下料Z向电动模组、L形安装架、三爪气缸和J形爪，下料X向电动模组安装在基板上，下料Z向电动模组通过连接滑块安装在下料X向电动模组上，三爪气缸与J形爪组成抓取结构，并通过L形安装架安装在下料Z向电动模组上。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明根据电机壳体固定脚在服役过程的受弯矩力状态，优化设计焊接结构，利用激光沿固定脚弧形曲面与筒形壳体外壁贴合区域的边沿轮廓缝焊，解决了传统电阻压焊固定脚在服役过程中的受弯矩力使得固定脚与筒形壳体外壁的电阻压焊点容易产生裂纹、断裂的缺陷，大大提高了固定脚的最大承载力。
2、本发明所述电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置主体采用六分度精密分割器驱动，六个装配工位设有相同的定位模具并安装固定在凸轮分割器工作台上，所述电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置包括5个工位：人工上料工位、液压缸重压工位、激光电阻自动化复合焊接工位、工件顶出工位、自动下料工位，依次分布在凸轮分割器工作台外围。这种自动化激光焊接装置相比传统电阻焊，自动化程度高，工艺重复性好，焊接效率更高。
3、本发明设计的自动化激光焊接装置结合了低成本电阻压焊和高质量激光缝焊两个焊接方式，在进行电机壳体与固定脚电阻焊的同时，激光对其边沿轮廓接触面进行快速焊接，弥补了单纯激光缝焊存在的焊接熔合面积过小而导致的承载力受限问题，实现了焊接成本与焊接质量的兼顾。
附图说明
图1为电机壳体的结构图；
图2是本发明所述自动化激光焊接装置的整体结构图；
图3为本发明所述自动化激光焊接装置的部分结构图；
图4为定位模具组件的结构图；
图5为凸轮分割器组件的结构图；
图6为液压缸重压组件的结构图；
图7为复合焊接组件的结构图；
图8为工件顶出组件的结构图；
图9为下料组件的结构图；
图中各标号的含义如下：
基板1、定位模具组件2、凸轮分割器组件3、液压缸重压组件4、复合焊接组件5、工件顶出组件6、下料组件7、落料滑槽8、机架9、定位模具201、工件202、垫板203、弹簧204、轴套205、轴206、工作台301、法兰302、凸轮分割器303、从动同步轮304、同步带305、主动同步轮306、减速电机307、第一液压油缸401、第一匚形金属架402、工字型轴安装法兰403、工字型轴404、重压螺栓405、重压螺栓安装法兰406、X向电动模组501、Y向电动模组502、Z向电动模组503、激光焊接头504、气缸安装架505、气缸506、电阻焊接头507、第二液压油缸601、第二匚形金属架602、压杆组件安装法兰603、压杆组件604、顶出螺钉605、顶出螺钉安装法兰606、下料X向电动模组701、连接滑块702、下料Z向电动模组703、L形安装架704、三爪气缸705、J形爪706、三色报警灯901、组态触摸屏902、铝型材903、地脚904、筒形壳体2022、固定脚2021。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-9所示，本发明提供了一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置，其主体采用六分度精密分割器驱动，凸轮分割器工作台上设置有六个装配工位，每个装配工位上均设有相同的定位模具；凸轮分割器工作台的外围依次设置有5个工位，分别为人工上料工位、液压缸重压工位、激光电阻复合焊接工位、工件顶出工位和自动下料工位。
所述电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置的具体结构包括机架9、基板1、定位模具组件2，以及安装在基板1上的凸轮分割器组件3、液压缸重压组件4、复合焊接组件5、工件顶出组件6、自动下料组件7和落料滑槽8。
所述基板1固定安装在机架9上；所述机架9由铝型材903搭建而成，其底部安装有地脚904。所述机架9上安装有三色报警灯901和组态触摸屏902。
所述定位模具组件2由定位模具201和多个均匀设置在定位模具201周围的缓冲连接件组成，定位模具201用于固定安装工件202，所述工件202是指图1中所述的电机壳体。所述缓冲连接件包括轴206，以及套装在轴206上的垫板203、弹簧204和轴套205，所述缓冲连接件用于将定位模具201安装在工作台301上。
所述凸轮分割器组件3包括工作台301、凸轮分割器303、从动同步轮304、同步带305、主动同步轮306和减速电机307，工作台301为圆形，其通过法兰302固定安装在凸轮分割器303上，减速电机307通过主动同步轮306、同步带305和从动同步轮304驱动凸轮分割器303。
六个定位模具组件2均匀安装在工作台301上。液压缸重压组件4、复合焊接组件5、工件顶出组件6、自动下料组件7和落料滑槽8依顺序布置在工作台301的外围。
所述液压缸重压组件4包括第一液压油缸401、第一匚形金属架402、工字型轴安装法兰403、三个工字型轴404、三个重压螺栓405和重压螺栓安装法兰406，第一匚形金属架402固定安装在基板1上，第一液压油缸401安装在第一匚形金属架402的上臂上，三个工字型轴404通过工字型轴安装法兰403与第一液压油缸401的动作端连接，三个重压螺栓405通过重压螺栓安装法兰406固定安装在第一匚形金属架402的下臂上。所述重压螺栓405与工字型轴404的位置上下对应。
在人工上料的基础上，工字型轴404在第一液压油缸401的作用下接触工件202的固定脚2021并下压，重压螺栓405与定位模具201凹槽面接触起支撑作用，同时由垫板203、弹簧204、轴套205和轴206组成的缓冲连接件用于缓冲释放多余的压力负载进而保护工作台301。
所述复合焊接组件5包括X向电动模组501、Y向电动模组502、Z向电动模组503、激光焊接头504和三个电阻焊接组件；X向电动模组501安装在工作台301上，X向电动模组501、Y向电动模组502和Z向电动模组503相互垂直，组成XYZ三轴运动系统；激光焊接头504安装在Z向电动模组503上，可由所述XYZ三轴运动系统带动做X、Y、Z三个方向的运动，实现直线及弧线焊接。
所述电阻焊接组件包括气缸安装架505、气缸506和电阻焊接头507，气缸安装架505安装在基板1上，气缸506安装在气缸安装架505上，电阻焊接头507安装在气缸506的动作端。三个电阻焊接组件分别与三个固定脚2021对应排布，其复合焊接过程为逆时针方向，第一组电阻焊接头507在气缸506作用下与固定脚2021接触并实现电阻焊接，与此同时激光焊接头504基于预先设置好的轨迹对筒形壳体2022与固定脚2021的接触面进行焊接，同理第二组、第三组。
所述工件顶出组件6包括第二液压油缸601、第二匚形金属架602、压杆组件安装法兰603、三个压杆组件604、三个顶出螺钉605和顶出螺钉安装法兰606，第二匚形金属架602安装在基板1上，第二液压油缸601安装在第二匚形金属架602的上臂上。压杆组件604通过压杆组件安装法兰603与第二液压油缸601的动作端连接，顶出螺钉605与顶出螺钉安装法兰606固定安装在第二匚形金属架602的下臂上，压杆组件604在第二液压油缸601的作用下接触定位模具201凹槽端面并下压，顶出螺钉605与筒形壳体2022底部端面接触，在第二液压油缸601持续作用下将工件顶出，同时由垫板203、弹簧204、轴套205、轴206依次组成缓冲连接组件用于缓冲释放多余的压力负载进而保护工作台301。
所述下料组件7包括下料X向电动模组701、连接滑块702、下料Z向电动模组703、L形安装架704、三爪气缸705和J形爪706，下料X向电动模组701安装在基板1上，下料Z向电动模组703通过连接滑块702安装在下料X向电动模组701上，三爪气缸705与J形爪706组成抓取结构，并通过L形安装架704安装在下料Z向电动模组703上。工件被抓取后，下料Z向电动模组703将工件上移至安全高度，下料X向电动模组701将工件移动至落料滑槽8上方并释放。
本发明所述电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置的工作过程如下：
首先，在人工上料工位采用人工方式在第一个定位模具201上装配筒形壳体2022和三个固定脚2021；
然后凸轮分割器组件3工作，使第二个定位模具201进入人工上料工位进行人工上料；此时，第一个定位模具201进入液压缸重压工位，工字型轴404在第一液压油缸401的作用下接触固定脚2021的端面并下压，重压螺栓405与定位模具201凹槽面接触起支撑作用，进而将固定脚2021压至焊接要求位置，并且固定脚2021端面与筒形壳体2022同时由缓冲连接件来缓冲释放多余的压力负载进而保护工作台301；之后第一液压油缸401复位；
接着凸轮分割器组件3工作，使第三个定位模具201进入人工上料工位进行人工上料；第二个定位模具201进入液压缸重压工位进行重压；此时，第一个定位模具201进入激光电阻复合焊接工位，电阻焊接组件有三组，分别与三个固定脚2021对应排布，其复合焊接过程为逆时针方向，第一组电阻焊接头507在气缸506的作用下与固定脚2021接触并实现电阻焊接，与此同时激光焊接头504基于预先设置好的轨迹对筒形壳体2022与固定脚2021的接触面进行焊接，同理进行第二组、第三组；
焊接完毕后，凸轮分割器组件3工作，使第四个定位模具201进入人工上料工位进行人工上料；第三个定位模具201进入液压缸重压工位进行重压，第二个定位模具201进入激光电阻复合焊接工位进行焊接。此时，第一个定位模具201进入工件顶出工位，压杆组件604在第二液压油缸601的作用下接触定位模具201凹槽端面并下压，顶出螺钉605与筒形壳体2022底部端面接触，在第二液压油缸601持续作用下将工件顶出，同时由垫板203、弹簧204、轴套205、轴206依次组成缓冲连接组件用于缓冲释放多余的压力负载进而保护工作台301。
之后，凸轮分割器组件3工作，使第五个定位模具201进入人工上料工位进行人工上料；第四个定位模具201进入液压缸重压工位进行重压，第三个定位模具201进入激光电阻复合焊接工位进行焊接，第二个定位模具201进入工件顶出工位。此时，第一个定位模具201进入工件下料工位，三爪气缸705与J形爪706组成抓取结构，按照预先设定的运动工序，工件被抓取后，下料Z向电动模组703将工件上移至安全高度，下料X向电动模组701将工件移动至落料滑槽8的上方并释放。
然后，凸轮分割器组件3工作，使第六个定位模具201进入人工上料工位进行人工上料，不断循环。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (1)
1.一种电机壳体固定脚的自动化激光焊接装置，其特征在于，包括机架(9)、基板(1)、定位模具组件(2)，以及安装在基板(1)上的凸轮分割器组件(3)、液压缸重压组件(4)、复合焊接组件(5)、工件顶出组件(6)、自动下料组件(7)和落料滑槽(8)；
所述基板(1)固定安装在机架(9)上；所述定位模具组件(2)由定位模具(201)和多个均匀设置在定位模具(201)周围的缓冲连接件组成，定位模具(201)用于固定工件(202)，所述缓冲连接件包括轴(206)，以及套装在轴(206)上的垫板(203)、弹簧(204)和轴套(205)，所述缓冲连接件用于将定位模具(201)安装在工作台(301)上；
所述凸轮分割器组件(3)包括工作台(301)、凸轮分割器(303)、从动同步轮(304)、同步带(305)、主动同步轮(306)和减速电机(307)，工作台(301)为圆形，其通过法兰(302)固定安装在凸轮分割器(303)上，减速电机(307)通过主动同步轮(306)、同步带(305)和从动同步轮(304)驱动凸轮分割器(303)；
六个定位模具组件(2)均匀安装在工作台(301)上；液压缸重压组件(4)、复合焊接组件(5)、工件顶出组件(6)、自动下料组件(7)和落料滑槽(8)依顺序布置在工作台(301)的外围。
所述液压缸重压组件(4)包括第一液压油缸(401)、第一匚形金属架(402)、工字型轴安装法兰(403)、三个工字型轴(404)、三个重压螺栓(405)和重压螺栓安装法兰(406)，第一匚形金属架(402)固定安装在基板(1)上，第一液压油缸(401)安装在第一匚形金属架(402)的上臂上，三个工字型轴(404)通过工字型轴安装法兰(403)与第一液压油缸(401)的动作端连接，三个重压螺栓(405)通过重压螺栓安装法兰(406)固定安装在第一匚形金属架(402)的下臂上；所述重压螺栓(405)与工字型轴(404)的位置上下对应；
所述复合焊接组件(5)包括X向电动模组(501)、Y向电动模组(502)、Z向电动模组(503)、激光焊接头(504)和三个电阻焊接组件；X向电动模组(501)安装在工作台(301)上，X向电动模组(501)、Y向电动模组(502)和Z向电动模组(503)相互垂直，组成XYZ三轴运动系统；激光焊接头(504)安装在Z向电动模组(503)上，可由所述XYZ三轴运动系统带动做X、Y、Z三个方向的运动，实现直线及弧线焊接；
所述电阻焊接组件包括气缸安装架(505)、气缸(506)和电阻焊接头(507)，气缸安装架(505)安装在基板(1)上，气缸(506)安装在气缸安装架(505)上，电阻焊接头(507)安装在气缸(506)的动作端；三个电阻焊接组件分别与三个固定脚(2021)对应排布，其复合焊接过程为逆时针方向，第一组电阻焊接头(507)在气缸(506)作用下与固定脚(2021)接触并实现电阻焊接；
所述工件顶出组件(6)包括第二液压油缸(601)、第二匚形金属架(602)、压杆组件安装法兰(603)、三个压杆组件(604)、三个顶出螺钉(605)和顶出螺钉安装法兰(606)，第二匚形金属架(602)安装在基板(1)上，第二液压油缸(601)安装在第二匚形金属架(602)的上臂上；压杆组件(604)通过压杆组件安装法兰(603)与第二液压油缸(601)的动作端连接，顶出螺钉(605)与顶出螺钉安装法兰(606)固定安装在第二匚形金属架(602)的下臂上，压杆组件(604)在第二液压油缸(601)的作用下接触定位模具(201)凹槽端面并下压，顶出螺钉(605)与筒形壳体(2022)底部端面接触；
所述下料组件(7)包括下料X向电动模组(701)、连接滑块(702)、下料Z向电动模组(703)、L形安装架(704)、三爪气缸(705)和J形爪(706)，下料X向电动模组(701)安装在基板(1)上，下料Z向电动模组(703)通过连接滑块(702)安装在下料X向电动模组(701)上，三爪气缸(705)与J形爪(706)组成抓取结构，并通过L形安装架(704)安装在下料Z向电动模组(703)上。
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