CN107116801B - 一种贯流风叶自动焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种贯流风叶自动焊接机，包括上料单元、传送定位单元、焊接机单元、下料单元和自动控制电路；上料单元包括料框输送皮带、提框组件、三轴机械手，三轴机械手上设有中节抓取组件；传送定位单元设有中节输送皮带、双皮带组件、移位组件、吸取组件、定位组件、定位视觉组件；焊接机单元包括焊接机、旋转定位组件、焊接视觉组件；下料单元包括成品抓取组件、升降托架、机械手、翻转夹爪组件和料仓。本发明针对现有的料框结构实现中节的自动上料，散件的自动定位和成品的自动下料，在一定程度上降低了工人的劳动强度，提高贯流风叶的生产效率和质量。

Description

一种贯流风叶自动焊接机

技术领域

本发明涉及贯流风叶超声波焊接的技术领域，特别涉及一种贯流风叶自动焊接机。

背景技术

贯流风叶由于结构紧凑、风量大、噪音低等特点，现在已经广泛应用在空调、对流扇、风帘机等空气交换设备中，由轴盖、多个中节、端盖(有些文献中，统称轴盖、中节、端盖为散件)注塑成型后，采用超声波焊接而成。

传统的贯流风叶制造行业都是将注塑好的散件产品，采用人工焊接而成。在风叶的焊接过程中，为了保证产品的质量，需要将每一节散件按照一定顺序，通过肉眼识别标记圆对位插入到前一个散件中，然而对位的标记圆很小，容易产生视觉疲劳，降低焊接的准确性。人工焊接风叶普遍存在焊接效率低，焊接产品不稳定的情况。另外，贯流风叶在焊接过程中会产生刺耳的噪声，这种噪声容易引起人疲劳、头疼、恶心等症状，对人体的听觉伤害较大。而随着国家对劳动者健康保护的法律设立越来越健全，企业在采用传统的人工焊接方式将会面临触犯国家法律的风险。

近年来由于生活水平的提高，空调需求量剧增，贯流风叶的需求量也随之迅速上升。订单的大量增加也给制造工厂带来巨大挑战，这就要求制造工厂能够快速、稳定的制造出大量的合格产品来满足客户需求。

随着人工成本的上升，现在的企业普遍面临订单剧增、招工困难的窘境。越来越多的企业已经开始追求智能化、自动化生产。由于贯流风叶在焊接过程中定位精度要求高，产品夹持困难，产品规格型号众多等特点，目前国内外这种类似的自动焊接机还鲜有焊接质量稳定、效率高的自动焊接机出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种贯流风叶自动焊接机，包括上料单元、传送定位单元、焊接机单元、下料单元和自动控制电路。针对现有的料框结构实现中节的自动上料，散件的自动定位和成品的自动下料，在一定程度上降低了工人的劳动强度，提高贯流风叶的生产效率和质量。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种贯流风叶自动焊接机，包括上料单元、传送定位单元、焊接机单元、下料单元和自动控制电路；

所述上料单元包括料框输送皮带、提框组件、三轴机械手，所述提框组件设置在所述料框输送皮带的外侧，所述提框组件包括两个叉架、两组叉架导轨和两组链条传动机构，所述三轴机械手设置在所述提框组件的上方，所述三轴机械手上设有中节抓取组件；所述中节抓取组件包括中节抓取基座，所述中节抓取基座顶部设置一个伺服电机，所述中节抓取基座中部设置冂形驱动架，所述伺服电机通过滚珠丝杠与所述冂形驱动架驱动连接；所述中节抓取基座下部设置两个可摆动的抓持体，所述抓持体头部设置夹板，所述抓持体尾部设置摆动臂，所述冂形驱动架通过连杆与所述摆动臂驱动连接；

所述传送定位单元设有中节输送皮带和双皮带组件，所述中节输送皮带的输出端设置移位组件，所述双皮带组件的输出端设置吸取组件，所述移位组件和所述吸取组件之间设置定位组件，所述移位组件包括移位气缸、滑台气缸、导轨，所述滑台气缸安装在所述导轨上，所述移位气缸的活塞杆与所述滑台气缸固定连接，所述滑台气缸上固定有气缸夹爪；所述吸取组件包括二轴机械手，该二轴机械手上设有吸盘；所述定位组件设有定位台，所述定位台的周围设有多个定位爪，所述定位台的下方设置定位气缸，所述定位爪与所述定位气缸驱动连接；所述定位组件的上方设有定位视觉组件，所述定位视觉组件包括工业相机和光源；

所述焊接机单元包括焊接机、旋转定位组件、焊接视觉组件，所述旋转定位组件设有二轴机械手，该二轴机械手上设有回转气缸夹爪；所述焊接视觉组件包括工业相机和光源，该工业相机和光源分别倾斜设置在所述焊接机的托盘两侧的斜上方；

所述下料单元包括成品抓取组件、升降托架、机械手、翻转夹爪组件和料仓，所述成品抓取组件包括成品抓取机座，所述成品抓取机座上设有水平导轨，所述水平导轨上对称设置左抓持体和右抓持体，所述水平导轨的一侧平行设有双向调节杠，所述双向调节杠的一端设置左旋滚珠丝杆，所述双向调节杠的另一端设置右旋滚珠丝杆，所述左抓持体通过丝母与所述左旋滚珠丝杆连接，所述右抓持体通过丝母与所述右旋滚珠丝杆连接，所述双向调节杠与驱动机构动力连接；所述升降托架安装在所述机械手上，所述升降托架上设有导板，所述翻转夹爪组件铰接在所述升降托架上，所述翻转夹爪组件包括翻转气缸、调节螺杆、夹紧气缸和夹爪片。

进一步的，所述滚珠丝杠包括螺杆、螺母，所述螺杆通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述螺母固定在所述冂形驱动架上。

进一步的，所述冂形驱动架上设置抓持组件轴，所述连杆的一端铰接在所述抓持组件轴上，所述连杆的另一端与所述摆动臂铰接。

进一步的，所述中节抓取基座两侧设置定位孔，所述抓持组件轴的两端安装在所述定位孔中。

进一步的，两个所述抓持体之间设置平压组件，所述平压组件包括固定座、弹性压条，所述弹性压条通过压条导杆与所述固定座连接，所述压条导杆上套装弹簧。

进一步的，所述固定座通过凵形连接件与所述中节抓取基座固定安装。

进一步的，所述滚珠丝杠包括螺杆、螺母，所述螺杆通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述螺母固定在所述冂形驱动架上。

进一步的，所述冂形驱动架上设置抓持组件轴，所述连杆的一端铰接在所述抓持组件轴上，所述连杆的另一端与所述摆动臂铰接。

进一步的，所述中节抓取基座两侧设置定位孔，所述抓持组件轴的两端安装在所述定位孔中。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明可以在一定程度上降低焊接人员的劳动强度，提高贯流风叶的生产效率和生产的稳定性。

2、根据现有的标准A5料框开发了相应的上料方式，目前，这种上料方式在其他自动化的设备上是没有的。这种上料方式在很大程度上保留了原有的操作习惯，既可以节约大量的成本，又可以降低设备在推广过程中的难度。

3、本发明在最大程度上利用了现有的焊接机，并进行自动化改造，比起重新设计焊接机或者自动化焊接结构，能够在成本控制方面有着明显的优势。

4、开发了新型视觉对位系统，将相机和光源倾斜安装，这种视觉对位系统比起现有的相机和光源移动安装方式，在保证焊接精度的同时，能够大大的提升焊接效率。

5、开发了自动存储的下料单元，可自动存储大量的成品贯流风叶，在人工收料时能够大大降低劳动强度，也为同一设备上生产不同的产品提供了可能性。

6、采用模块化设计，每个单元都能单独工作，既能提供设备的适应性，也为设备的后续升级预留出了便利性。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是上料单元的结构示意图；

图3是XY平台的结构示意图；

图4是提框组件的结构示意图；

图5是Z轴组件的结构示意图；

图6是中节抓取组件的结构示意图；

图7是中节抓取组件的抓取示意图；

图8是传送定位单元的结构示意图；

图9是移位组件的结构示意图；

图10是吸取组件的结构示意图；

图11是定位组件的结构示意图；

图12是焊接机单元的结构示意图；

图13是焊接机的结构示意图；

图14是旋转定位组件的结构示意图；

图15是回转气缸夹爪的结构示意图；

图16是焊接视觉组件的结构示意图；

图17是视觉组件的工作原理图；

图18是下料单元的结构示意图；

图19是成品抓取组件的安装示意图；

图20是翻转夹爪组件的结构示意图；

图21是升降托架的结构示意图；

图22是成品抓取组件的结构示意图；

图23是成品抓取组件的立体图。

具体实施方式

实施例一：

为方便理解本发明的具体实施方式，首先简单介绍贯流风叶产品的具体结构。通常情况下，贯流风叶由三部分组成：若干个中节、一个轴盖、一个端盖。中节由中节圆盘、风叶、熔胶叶片通过注塑机注塑成型，中节圆盘上端注塑有凹槽，下端注塑有圆弧形风叶，风叶末端留有熔胶叶片。轴盖由一个塑料圆盘和一根镀铬轴嵌套而成，实际生产中轴盖包括有普通的轴盖和风叶轴盖。端盖由一个铝套和一个塑料圆盘嵌套而成，实际生产中端盖包括铝套长台阶在贯流风叶内部的普通端盖(内修)、长台阶在贯流风叶外部的外修端盖以及内修和外修风叶端盖。在中节、轴盖、端盖三个部件圆盘都注塑有一个或多个标记圆，方便焊接时对位。贯流风叶的结构可以参照实用新型专利ZL201520348387.X中公开的内容进行理解，此处不再详细描述。

在焊接过程中，首先将轴盖有熔胶凹槽的面朝上放置在焊接托盘上；然后每次取一个中节，将熔胶凹槽面也朝上，将中节标记圆对准轴盖标记圆，再将中节的熔胶叶片插入到轴盖的熔胶凹槽中；焊接好若干中节后，将端盖有熔胶凸台一面朝下，对好标记圆，放置在中节上，并完成焊接，就可以完成了一个完整贯流风叶产品的焊接。

参见图1，本发明的一种贯流风叶自动焊接机，包括上料单元1、传送定位单元2、焊接机单元3、下料单元4和自动控制电路。本发明整体结构采用模块化设计，将上料单元1、传送定位单元2、焊接机单元3、下料单元4四个模块顺序集成到一起，组成一台速度快、精度高的贯流风叶自动焊接机。这四个模块中每一个都具有独立的功能和控制系统，能够独立成为一台单独运行的机器。这种设计方式能够大大提高机器的适应性，为后续的机器连接注塑机等上下游设备提供方便。本发明为了有效利用空间，提高工作效率，将中节、轴盖、端盖分开上料。

为了更清晰的阐述本发明的工作过程，接下来对本发明的每一个单元的工作过程进行阐述。

通常情况下，贯流风叶是由轴盖、中节、端盖焊接而成，其中轴盖和端盖都只有一件，而中节会有多件，所以中节能否快速、准确的上料是整台设备工作的瓶颈之一。为了解决上述瓶颈，本发明设计了上料单元1。本发明的上料单元1在成本允许的情况下，可以采用机器人自动上料方式，效果更佳。

参见图2，所述上料单元1包括机架5，机架上设置料框输送皮带7、提框组件6、三轴机械手，所述提框组件设置在所述料框输送皮带的外侧，所述三轴机械手设置在所述提框组件的上方。将装满中节的料框11搬运到上料单元1的料框输送皮带7上，启动料框输送皮带7，料框输送皮带采用两组皮带传动机构，由电机驱动，皮带传动机构的结构属于现有技术。

参见图4，所述提框组件包括两个叉架、两组叉架导轨15和两组链条传动机构16，叉架在链条传动机构16的带动下可以沿叉架导轨15运动，链条传动机构由电机19驱动。叉架的下部有两个叉臂，一个叉臂上设有检测挡板18，另一个叉臂上相对设有气缸压紧组件17。料框输送皮带7将A5料框11输送到提框组件6上，当A5料框11完全接触到提框组件6后端的检测挡板18时，气缸压紧组件17会立即动作夹紧整个料框，然后A5料框11会被提框组件6提升到上限位，并保持在上限位。提框组件采用两组叉架导轨和两组链条传动机构的对称结构，既可以保证料框在上升过程中能够平稳运行，又能够让料框在取料过程保持不变形。链条传动机构的结构属于现有技术。

参见图3，三轴机械手设有XY平台8，XY平台的X轴采用高性能的机械手14侧卧式安装，Y轴采用双同步带12加导轨13的方式驱动，机械手14由双同步带12驱动沿导轨13运动，保证XY平台8高速运动过程中的平稳性。Z轴组件10安装在X轴机械手14上。机械手的工作原理是伺服电机带动丝杠转动，驱动丝杠上的丝母运动，从而控制固定在丝母上的Z轴组件进行轴向运动。也可以采用气缸、步进电机驱动的机械手，机械手属于现有技术。所述三轴机械手上设有中节抓取组件9，中节抓取组件可以在XYZ的空间内移动，对料框内的中节依次进行抓取。由于A5料框11本身深度达到了480mm，中节被抓取出来后需要在Z轴方向上离开料框20mm，防止没有夹好的中节在XY平台移动过程中会有可能撞击料框，加上中节本身高度通常在70mm左右，所以Z轴的运动行程将大于570mm。如果中节抓取组件9直接安装在普通机械手上，将会产生一个很长悬臂结构，会造成Z轴运动效率低和刚性不足的后果。针对这个不足，将本发明的Z轴组件10设计成机械手21加气缸22的结构，如图5所示。当抓取A5料框11中的上面的三层或者四层物料时，机械手21上下运动；当机械手21抓取靠近料框底面的两层物料时，在机械手21保持下运动的过程中，气缸22完成向下运动的动作，反之，在机械手21上升过程中，气缸22已经完成向上的动作，将中节抓出料框。中节抓取组件9安装在气缸臂板20上，由气缸22驱动上下运动。

参见图6，所述中节抓取组件包括中节抓取基座82，所述中节抓取基座顶部设置一个伺服电机81，所述中节抓取基座中部设置冂形驱动架85，所述伺服电机通过滚珠丝杠84与所述冂形驱动架驱动连接；所述中节抓取基座下部设置两个可摆动的抓持体，所述抓持体头部设置夹板93，所述抓持体尾部设置摆动臂90，所述冂形驱动架通过连杆87、88与所述摆动臂驱动连接。

参见图6，伺服电机固定在中节抓取基座82的顶部，中节抓取基座顶板上开设有供伺服电机输出轴通过的轴孔，滚珠丝杠84包括螺杆、螺母，螺杆通过联轴器83与伺服电机的输出轴连接，螺母固定在冂形驱动架85上，或者螺母与冂形驱动架加工成一体，伺服电机驱动冂形驱动架在中节抓取基座内往复滑动。

中节抓取基座82的前后两侧各固定一块面板89，两块面板的上部通过螺栓固定在中节抓取基座的下部，面板的下部设有两个轴孔，摆动臂90中部的铰轴82与轴孔转动连接，两个摆动臂转动安装在两块面板之间。所述冂形驱动架85上设置抓持组件轴86，所述连杆87、88的一端铰接在所述抓持组件轴上，所述连杆的另一端通过销轴91与所述摆动臂铰接。其中，左连杆87为叉形，左连杆87的两个叉臂铰接在所述抓持组件轴上，右连杆88的一端位于左连杆87的两个叉臂之间。

参见图6，所述中节抓取基座两侧的面板上设置定位孔100，所述抓持组件轴86的两端安装在所述定位孔中。定位孔为竖向的长孔，用于限制冂形驱动架85的滑动方向和滑动距离。

参见图6、图7，在抓取过程开始时，先使整个抓取装置下降，伺服电机81通过联轴器83驱动滚珠丝杠84转动，冂形驱动架85向上滑动，通过左连杆87、右连杆88带动摆动臂90绕铰轴92转动，从而实现两个抓持体张开。将安装在摆动臂90上的两块夹板93伸入到两个中节99内，然后通过伺服电机81关闭反向驱动两个抓持体进行抓取，一次抓取两件中节产品。夹板93是由薄钢板制成，并根据具体的产品设计一定的折弯。折弯既要能伸入到中节的圆孔中，又要能够在打开时不妨碍中节的摆放，整个抓取机构采用伺服电机驱动，调节产品的夹紧程度，并能适应多种不同产品的夹持。

参见图6，两个所述抓持体之间设置平压组件，所述平压组件包括固定座95、弹性压条96，所述弹性压条通过压条导杆98与所述固定座连接，所述压条导杆上套装弹簧97。

参见图6，所述固定座95通过凵形连接件94与所述中节抓取基座82固定安装。凵形连接件由底板和两块连接板组成，底板与固定座连接，两块连接板上设有连接长孔，分别通过螺栓与中节抓取基座两侧的两块面板连接。

参见图6、图7，在抓取过程开始时，为了防止抓取过程中被抓的中节影响周围零件的位置，先使整个抓取装置下降，使弹性压条96压在中节上，通过弹簧97变形，对中节施加一定的预压力，让被抓取的中节保持基本水平。伺服电机81通过联轴器83驱动滚珠丝杠84转动，冂形驱动架85向上滑动，通过左连杆87、右连杆88带动摆动臂90绕铰轴92转动，从而实现两个抓持体张开。将安装在摆动臂90上的两块夹板93伸入到两个中节99内，然后通过伺服电机81关闭反向驱动两个抓持体进行抓取，一次抓取两件中节产品。夹板93是由薄钢板制成，并根据具体的产品设计一定的折弯。折弯既要能伸入到中节的圆孔中，又要能够在打开时不妨碍中节的摆放，整个抓取机构采用伺服电机驱动，调节产品的夹紧程度，并能适应多种不同产品的夹持。

被抓取上来的中节被放置在传送定位单元的中节输送皮带25上。当料框中所有中节被抓取完成后，提框组件6会自动下降到下限位并触发料框输送皮带电机，将料框送至上料单元1的另一端，与此同时可以输送另一满料的中节料框到提框组件6上，进入下一轮中节抓取。料框输送皮带另一端的料框人工取走即可。

参见图8、图9、图10、图11，所述传送定位单元设有机架23，机架上设有中节输送皮带25和双皮带组件24，所述中节输送皮带的输出端设置移位组件26，所述双皮带组件的输出端设置吸取组件27，所述移位组件和所述吸取组件之间设置定位组件28，所述移位组件包括移位气缸33、滑台气缸36、导轨，所述滑台气缸安装在所述导轨上，所述移位气缸的活塞杆与所述滑台气缸固定连接，所述滑台气缸上固定有气缸夹爪38；所述吸取组件包括二轴机械手，该二轴机械手上设有吸盘41；所述定位组件设有定位台44，所述定位台的周围设有多个定位爪43，所述定位台的下方设置定位气缸，所述定位爪与所述定位气缸驱动连接；所述定位组件的上方设有定位视觉组件，所述定位视觉组件包括工业相机30和光源32。

参见图8、图9、图10、图11，传送定位单元2主要是对轴盖、端盖进行上料，工作过程是依次抓取定位轴盖、若干个中节、端盖，并将轴盖、中节和端盖输送到定位组件28夹紧，并进行视觉定位。轴盖和端盖主结构基本相似，上料方式也是一样的。本发明采用人工将轴盖和端盖按顺序摆放在双皮带组件24上，轴盖和端盖也可以采用机器人上料方式，效果更佳。双皮带组件24将轴盖和端盖输送到前端的V型块29处，进行初步定位。轴盖和端盖到位后，双皮带组件24会停止运动。此时，吸取组件27会被移动到初定位好的轴盖或端盖的正上方，然后吸取一个轴盖或端盖，放置在定位组件28的定位台44上，定位组件28在检测到中节后，定位组件28中的四爪定位气缸会产生动作，驱使调整块45通过定位爪43将中节夹紧进行定位。四爪定位气缸具有定位精度高，安装方便等特点，并能大大降低设计和调试成本。定位组件28上方的定位视觉组件的作用是将被夹紧的轴盖或端盖进行拍照并确定标记圆的位置，为后续的中节焊接提供基准点。完成视觉处理后，焊接机单元3的旋转定位组件47会将轴盖或端盖抓走。中节的定位原理与轴盖、端盖类似，上料单元1抓取到中节输送皮带25上的中节会被传送到中节输送皮带25的另一端，中节输送皮带上的V型块31会挡住中节，进行初定位。中节到位后，中节输送皮带25会停止运动，移位组件26中的滑台气缸36会下降，当滑台气缸36到位后，夹爪气缸37使气缸夹爪38将一个中节夹住，随后滑台气缸36立即复位，移位气缸33将整个抓取组件推到定位组件28上方，到位后滑台气缸36下降，夹爪气缸37松开，将中节放置在定位组件28的定位台44上。在定位组件28将夹紧中节，定位视觉组件对中节进行拍照，确定标记圆的位置，以便在焊接过程中进行对位。本发明通过调节能够适应产品直径变化范围为90-105mm，高度能够适应60-70mm。在这个尺寸范围内变化，只需要调整定位组件上的调整块45的位置即可适应尺寸变化。中节高度变化通常范围60-70mm，只要调整移位组件上滑台气缸的高低；端盖风叶高度小于80mm，只需要调节V1轴机械手39的伺服电机40控制吸盘41的高低。考虑中节高度尺寸变化范围通常都在60-80mm之间，调节方式采用燕尾槽调节结构。调节时，先要松掉气缸安装板35内部的无头螺丝，然后旋转上方的调节螺丝34，当滑台气缸36被移动到需要的高度时，拧紧无头螺丝。这种结构能够实现一定距离内的各种高度精密调节，并且在能够在运动过程中保持高刚性，非常适合在高速运动并且有冲击的场合。

参见图12、图14、图16，所述焊接机单元包括焊接机46、旋转定位组件47、焊接视觉组件，所述旋转定位组件设有二轴机械手，该二轴机械手由机械手56和机械手57组装而成，回转气缸夹爪58安装在机械手57上；所述焊接视觉组件包括工业相机48和光源49，该工业相机和光源分别倾斜设置在所述焊接机的托盘54两侧的斜上方。

参见图12，焊接机单元主要功能是对中节、轴盖和端盖进行对位和焊接。焊接机46采用现有市场上的标准焊接机。旋转定位组件47主要功能就是将定位组件上确定了标记圆位置的轴盖、中节、端盖抓取出来，并以焊接视觉组件得出的标记圆角度为基准，将中节或者端盖旋转一定角度，使两个标记圆重合。参见图17，视觉定位工作原理：θ1为传送定位单元中定位视觉组件确定的标记圆角度，θ2为焊接后由焊接视觉组件确定的标记圆角度，当α＝|θ1-θ2|≤180°时，顺时针旋转α角；当α＝|θ1-θ2|≥180°时，逆时针旋转360°-α角。参见图13、图14、图15，焊接机46的焊接头54与定位的四根摆杆52a、52b、52c、52d间距有限，通常小于200mm，为了提高焊接机46自动焊接的适应性和效率，回转气缸夹爪58必须尽量小巧，灵活。旋转定位组件47通过底座55安装在焊接机46的上，由机械手56、机械手57、回转气缸夹爪58组成。回转气缸夹爪58是由一套伺服电机60驱动的同步轮结构以及夹抓气缸50和夹抓片51组成。工作过程如下：焊接机46自动调整到准备状态，摆杆52a、52b处于松弛状态，托盘53运行到上限位，机械手56会将机械手57及回转气缸夹爪58移动到传送定位单元2的定位组件28的中间位置，机械手57驱动回转气缸夹爪58下降，抓取一个轴盖后，将回转气缸夹爪58上升一定的高度，然后机械手56会将机械手57、回转气缸夹爪58和抓取到产品移动四根摆杆52a、52b、52c、52d中间，并将轴盖放置在托盘53上，在回转气缸夹爪58移到定位组件28的过程中，摆杆52a、52b会被关闭，将轴盖加紧，焊接视觉组件对轴盖进行拍照，确定标记圆的角度，此后摆杆52a、52b打开至松弛位置；然后机械手56会将机械手57和回转气缸夹爪58又一次移动到定位组件28的中间位置，抓取一个中节，在返回到四根摆杆的中心位置过程中，完成中节角度的旋转，将中节的标记圆旋转到和轴盖的标记圆同一位置，插到轴盖上；托盘53下降一个中节位置，摆杆52a、52b关闭，焊接头54会下降到中节的上表面位置对中节进行焊接，重复上述循环若干次即可完成所有中节的焊接；最后，回转气缸夹爪58会继续运行一个循环并完成端盖的焊接。在完成一个贯流风叶产品的焊接之后，摆杆52a、52b会自动打开，以便下料单元4将风叶成品抓取出来。产品的直径发生变化时，只需要更换夹抓片51即可；当产品高度发生变化时，修改机械手57在高度方向上的参数就能够适应。在不更换零件的情况能够适应的直径尺寸为90到100mm，高度尺寸为60到80mm。

参见图16，由于焊接机46本身结构和尺寸的限制，本发明通过焊接视觉组件确定标记圆的位置时，将焊接视觉组件的工业相机和光源分别倾斜设置在所述焊接机的托盘54两侧的斜上方，光源49发出的光线经过风叶半成品62的漫反射进入到工业相机48，达到拍摄的目的。焊接视觉组件的特点是每次焊接动作会少一次启停，效率高。

参见图18、图19、图20、图21，所述下料单元包括成品抓取组件65、升降托架66、机械手、翻转夹爪组件67和料仓68，所述升降托架66安装在机械手上，所述升降托架上设有导板73，所述翻转夹爪组件67铰接在所述升降托架66上。主要功能是将焊接好的贯流风叶成品从焊接机单元3中抓取出来，并存放在料仓68中。其工作过程如下：当焊接机46在进行超声波焊接时，下料单元4会自动调整到准备状态，此时机械手中的无杆气缸70处于伸出状态，三轴气缸69处于缩回状态，成品抓取组件65处于打开状态；翻转夹爪组件67由翻转气缸74、调节螺杆75、夹紧气缸76、夹抓片77等零件组成，在准备状态时，翻转气缸74和夹紧气缸76都处于缩回状态，并且升降托架66将翻转夹爪组件67保持在一个能稳定抓住成品贯流风叶又不会产生干涉的位置；当焊接机单元3完成一个成品贯流风叶的焊接时，焊接机46的外摆杆52a、52b会自动打开，这时安装在三轴气缸69的成品抓取组件伸出到焊接机46内部，成品抓取组件自动关闭，夹持住成品贯流风叶，进而托盘53会自动下降一定的距离以避开轴盖上的镀铬轴，然后三轴气缸69和无杆气缸70同时缩回到位；翻转夹爪组件67的夹紧气缸76会自动闭合夹持住成品贯流风叶，翻转气缸74将使夹紧气缸76、夹抓片77等逆时针转动90度，到位后夹紧气缸76会自动打开，成品贯流风叶会沿着安装在型材72上的导板73滚入料仓68中。

参见图22、图23，所述成品抓取组件包括成品抓取机座105，所述成品抓取机座上设有水平导轨107，所述水平导轨上对称设置左抓持体和右抓持体，所述水平导轨的一侧平行设有双向调节杠，所述双向调节杠的一端设置左旋滚珠丝杆119，所述双向调节杠的另一端设置右旋滚珠丝杆，所述左抓持体通过丝母109与所述左旋滚珠丝杆连接，所述右抓持体通过丝母110与所述右旋滚珠丝杆连接，所述双向调节杠与驱动机构动力连接；所述机座的中部设置产品接触臂113。

参见图22、图23，所述成品抓取机座105的两端设置支撑板106，两块支撑板106之间沿竖直方向固定两根水平导轨107，两根水平导轨之间平行设置双向调节杠，双向调节杠的两端通过轴承112与两块支撑板106安装。产品接触臂113设有轴孔，轴孔内安装轴承111，双向调节杠的中部通过轴承111与产品接触臂连接。

常见的夹爪机构都是采用气缸作为动力源，然后配上相应的机械零部件组装而成的。用气缸作为动力源虽然结构简单，但是夹紧力不能做到比较准确的控制，并且在更换产品时需要配置相应的机械零件来重新配套调试安装。这样既增加了产品损坏的风险，也加重了调试人员的工作负担，不便于产品的智能化生产。

参见图22，所述驱动机构包括伺服电机101、主动同步轮103、从动同步轮116、同步齿形带104，所述从动同步轮116固定在所述双向调节杠上。伺服电机101通过电机安装架102与成品抓取机座固定安装，主动同步轮固定在所述伺服电机的输出轴上。使用伺服电机、同步带驱动左、右旋滚珠丝杆，实现对成品的夹持和夹紧力度的控制。

参见图22，所述左抓持体由第一滑座114和左夹板115组成，所述第一滑座通过直线轴承108与所述水平导轨107连接，所述右抓持体由第二滑座和右夹板组成，所述第二滑座通过直线轴承与所述水平导轨连接。右抓持体与左抓持体的结构相同，方向相反。

参见图22，所述左夹板115设置外翻边118，所述右夹板设置外翻边。左、右夹板是由薄钢板制成，外翻边可以增强左、右夹板的刚性。

参见图22、图23，在抓取过程开始时，伺服电机101带动主动同步轮103正向转动，通过同步齿形带104带动从动同步轮116转动，双向调节杠随从动同步轮转动，驱动两个抓持体沿水平导轨同步向两侧移动，从而实现两个抓持体张开。然后，整个抓取装置向成品117方向移动，当产品接触臂113的前端面接触到成品117时停止移动；伺服电机101带动主动同步轮反向转动，通过同步齿形带104带动从动同步轮116转动，双向调节杠随从动同步轮转动，驱动两个抓持体沿水平导轨向中间移动，从而完成了整个抓取动作。

Claims (4)

1.一种贯流风叶自动焊接机，其特征在于：包括上料单元、传送定位单元、焊接机单元、下料单元和自动控制电路；

所述上料单元包括料框输送皮带、提框组件、三轴机械手，所述提框组件设置在所述料框输送皮带的外侧，所述提框组件包括两个叉架、两组叉架导轨和两组链条传动机构，所述三轴机械手设置在所述提框组件的上方，所述三轴机械手设有XY平台，所述XY平台的X轴机械手为侧卧式安装，Y轴为双同步带加导轨驱动，Z轴组件安装在X轴机械手上，Z轴组件为机械手加气缸，所述三轴机械手上设有中节抓取组件；所述中节抓取组件包括中节抓取基座，所述中节抓取基座顶部设置一个伺服电机，所述中节抓取基座中部设置冂形驱动架，所述伺服电机通过滚珠丝杠与所述冂形驱动架驱动连接；所述中节抓取基座下部设置两个可摆动的抓持体，所述抓持体头部设置夹板，所述抓持体尾部设置摆动臂，所述冂形驱动架通过连杆与所述摆动臂驱动连接；两个所述抓持体之间设置平压组件，所述平压组件包括固定座、弹性压条，所述弹性压条通过压条导杆与所述固定座连接，所述压条导杆上套装弹簧，所述固定座通过凵形连接件与所述中节抓取基座固定安装；

所述传送定位单元设有中节输送皮带和双皮带组件，所述中节输送皮带的输出端设置移位组件，所述双皮带组件的输出端设置吸取组件，所述移位组件和所述吸取组件之间设置定位组件，所述移位组件包括移位气缸、滑台气缸、导轨，所述滑台气缸安装在所述导轨上，所述移位气缸的活塞杆与所述滑台气缸固定连接，所述滑台气缸上固定有气缸夹爪；所述吸取组件包括二轴机械手，该二轴机械手上设有吸盘；所述定位组件设有定位台，所述定位台的周围设有多个定位爪，所述定位台的下方设置定位气缸，所述定位爪与所述定位气缸驱动连接；所述定位组件的上方设有定位视觉组件，所述定位视觉组件包括工业相机和光源；

所述焊接机单元包括焊接机、旋转定位组件、焊接视觉组件，所述旋转定位组件设有二轴机械手，该二轴机械手上设有回转气缸夹爪；所述焊接视觉组件包括工业相机和光源，该工业相机和光源分别倾斜设置在所述焊接机的托盘两侧的斜上方；

所述下料单元包括成品抓取组件、升降托架、机械手、翻转夹爪组件和料仓，所述成品抓取组件包括成品抓取机座，所述成品抓取机座上设有水平导轨，所述水平导轨上对称设置左抓持体和右抓持体，所述水平导轨的一侧平行设有双向调节杠，所述双向调节杠的一端设置左旋滚珠丝杆，所述双向调节杠的另一端设置右旋滚珠丝杆，所述左抓持体通过丝母与所述左旋滚珠丝杆连接，所述右抓持体通过丝母与所述右旋滚珠丝杆连接，所述双向调节杠与驱动机构动力连接；所述升降托架安装在所述机械手上，所述升降托架上设有导板，所述翻转夹爪组件铰接在所述升降托架上，所述翻转夹爪组件包括翻转气缸、调节螺杆、夹紧气缸和夹爪片。

2.根据权利要求1所述的贯流风叶自动焊接机，其特征在于：所述滚珠丝杠包括螺杆、螺母，所述螺杆通过联轴器与所述伺服电机的输出轴连接，所述螺母固定在所述冂形驱动架上。

3.根据权利要求2所述的贯流风叶自动焊接机，其特征在于：所述冂形驱动架上设置抓持组件轴，所述连杆的一端铰接在所述抓持组件轴上，所述连杆的另一端与所述摆动臂铰接。

4.根据权利要求3所述的贯流风叶自动焊接机，其特征在于：所述中节抓取基座两侧设置定位孔，所述抓持组件轴的两端安装在所述定位孔中。

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