CN107442905B - 全自动铝框焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动铝框焊接系统，包括焊枪、焊机、载具、旋转分气块和控制系统。本发明提供一种全自动铝框焊接系统，可以通过载具的旋转来实现框架上不同焊点的切换焊接，较之现有技术，具有节省空间、降低成本、焊点切换高效稳定等优点；另，该载具上的载板的结构设计可以满足不同形状及尺寸框架的装夹，且只需将框条放置到大致位置，即可实现对框架拼接的自动定位，不需精准定位，降低操作难度，提高生产效率，自动化程度高，实现对不同尺寸的框条的拼接，通用性强，适用范围广；又且，焊枪同时设有气保焊与氩弧焊，先对框架的上表面气保焊，然后对框架的内侧氩弧焊，实现框架上表面和内侧的环缝焊接，焊接美观性佳且稳定性好。

Description

全自动铝框焊接系统

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，特别是涉及一种适用于焊接LED照明灯、液晶电视显示器、太阳能硅片或门窗等固定框的全自动焊接系统。

背景技术

目前LED照明灯、液晶电视显示器、太阳能硅片或门窗等设备所用的外部框架，框架一般是采用人工焊接或自动焊接的方式加工而成。

人工焊接框架时通常需要操作人员先将相邻框条完成拼接，再手持焊枪焊接铝条的连接处，操作人员焊接过程中稍有不慎就会损伤铝条，因此，人工焊接框架的技术技能要求较高，一般需要技术熟练的老师傅对新上任的操作人员进行一段时间的培训才能上岗，漫长的培训时间不能满足企业对于应聘人员立即上岗的需求；而且人工焊接过程中容易产生一些有毒物质，如：乙醛、松香酸、硫化物、异氰酸盐、氮氧化物等，并在空气中飞扬，这些有毒物质容易通过呼吸道侵入人的肝、肺、心血管及血液中，焊接过程中还会产生α、β、γ三种射线，这些放射性物质会少量积蓄的体内，因此，人工焊接过程中产生的有毒物质和放射性物质可能会危害操作人员的身体健康，造成操作人员一些职业病的发生。上述情况通常导致企业该岗位的操作人员紧缺，企业的产能吃紧。与此同时，人工焊接操作繁琐，工作效率低，无法满足企业相关产品的批量发展趋势；人工焊接产生的误差也较大，会造成产品质量不稳定。

因此，本案发明人以及其他业者都有发明过一些自动化焊接系统，一般是通过机械手或轨道控制焊枪的移动来实现框架的多个点位的焊接，这种切换焊点的方式不仅使机械手或轨道的结构复杂，占据空间大，使设备的体积和成本居高不下，而且效率低；同时，由于框架等的拼接只能人工完成，还是阻碍了自动化焊接设备的发展历程；另，由于夹具结构的限制，不适用于不同形状或尺寸的框架，普遍都是某种型号产品的专用焊接机，焊接不同的框架需要使用不同的焊接设备或更换与框架相匹配的夹具，通用性差，导致焊接效率降低、生产成本提高；再者，目前市面上的自动焊接设备，普遍采用单一的气保焊枪，虽然气保焊接使框架变形小，但存在焊点凸出的缺点，影响框架的组装，且美观性差。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种全自动铝框焊接系统，可以通过载具的旋转来实现框架上不同焊点的切换焊接，较之现有技术，具有节省空间、降低成本、焊点切换高效稳定等优点；另，该载具上的载板的结构设计可以满足不同形状及尺寸框架的装夹，且只需将框条放置到大致位置，即可实现对框架拼接的自动定位，不需精准定位，降低操作难度，提高生产效率，自动化程度高，实现对不同尺寸的框条的拼接，通用性强，适用范围广；又且，焊枪同时设有气保焊与氩弧焊，对框架的上表面先气保焊，然后对框架的内侧氩弧焊，实现框架上表面和内侧的环缝焊接，焊接美观性佳且稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种全自动铝框焊接系统，用于焊接框架，包括焊枪和焊机，所述框架包括多根首尾相拼的框条，还包括用于拼接框架的载具和控制系统；

所述载具连接有驱动载具水平转动的转动驱动机构；

所述载具的外周设有至少两个机械手，每一所述机械手皆连接有焊枪，所述焊枪包括至少一把气保焊枪和至少一把氩弧焊枪；所述气保焊枪和所述氩弧焊枪分别与所述焊机电连接；

所述载具包括载板，所述载板上设有多组拼接定位机构，每组拼接定位机构皆包括能够压紧相邻框条的压紧机构和推动相邻框条靠近的推动机构；

所述压紧机构包括气动肘夹,所述推动机构包括推动气缸和分别位于相邻框条连接处的内、外侧的内限位块和外限位块，所述推动气缸能够驱动内、外限位块相互靠近，以使内、外限位块夹紧相邻框条实现两相邻框条的连接处的紧密贴合；

还设有旋转分气块，所述旋转分气块设于所述载具的中心且所述旋转分气块的下端与所述转动驱动机构固定连接，所述旋转分气块包括多个位于下方的进气口与多个位于上方的出气口，所述进气口与所述出气口一一对应，所述出气口与所述气动肘夹一一相对应，所述出气口与所述气动肘夹相连接；

所述转动驱动机构、所述压紧机构、所述推动机构、所述机械手和所述焊机皆与所述控制系统电连接。

进一步地说，设有防护罩，所述防护罩上设有框架进出门，所述载具和所述焊枪皆位于所述防护罩内。

更进一步地说，所述框架进出门为电动门，所述电动门包括齿轮、皮带和电机，所述电动门固定连接于皮带，所述电机的输出轴与所述齿轮连接，所述电机驱动齿轮带动皮带滑动进而带动电动门开合。

进一步地说，所述机械手设有四个且分别连接两个气保焊枪和两个氩弧焊枪；两个所述氩弧焊枪位于靠近框架进出门的一侧，两个所述气保焊枪位于远离框架进出门的一侧。

进一步地说，所述载具的下方设有绝缘转盘，所述绝缘转盘的上端与所述载板固定连接，所述转动驱动机构包括驱动电机和凸轮分割器，所述绝缘转盘的中心与所述凸轮分割器的输出端连接，所述旋转分气块的下端穿过绝缘转盘且与凸轮分割器的输出端连接，所述凸轮分割器的输入端与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述控制系统电连接。

进一步地说，所述推动气缸位于所述载板的下方，所述内限位块连接于所述载板的上方，所述外限位块的上端位于所述载板的上方且下端穿过载板与所述推动气缸连接，所述推动气缸回拉外限位块的下端进而带动外限位块靠近两相邻框条并通过与内限位块夹紧实现两相邻框条的连接处的紧密贴合。

进一步地说，所述载板上设有多个定位孔，所述气动肘夹和所述推动气缸能够于任意所述定位孔处通过螺丝锁合于所述载板上。

进一步地说，所述压紧机构位于所述框架的内侧，将靠近框条的方向定义为前方，所述气动肘夹的前端设有一U型压板，所述U型压板的端部连接能够从上方压紧框条的压头螺丝，所述压头螺丝能够沿所述U型压板的两个端部前后移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述前后移动并固定的结构是:所述U型压板的两个端部皆设有第一调节长孔，所述压头螺丝能够穿过所述第一调节长孔并锁合固定于U型压板的两个端部。

进一步地说，所述载板上设有多根限位挡条，所述限位挡条用于限制框架位置的限位部位于所述框架的内侧和外侧两者中至少之一。

更进一步地说，所述限位挡条能够沿所述载板的上表面靠近或远离框条移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述靠近或远离框条移动并固定的结构是:所有所述限位挡条皆设有第二调节长孔，第二调节螺栓能够穿过所述第二调节长孔和所述载板的定位孔并将限位挡条固定于所述载板。

本发明的有益效果是：

一、本发明的载具在转动驱动机构的驱动下可自动转动，实现框架上不同焊点的切换焊接，较现有的通过机械手或轨道控制焊枪的移动来实现框架上多个点位的焊接技术而言，本发明具有结构精简，设备占据空间小，设备制造成本低，焊点切换效率高且稳定的优点；

二、本发明的载具具有能够压紧相邻框条的压紧机构和推动相邻框条靠近的推动机构，只需人工将框条放置于载板上即可，启动系统，在控制系统的控制下，首先推动机构的推动气缸通过推杆回拉外限位块进而带动两相邻的框条向内靠拢，之后气动肘夹的压头螺丝从上方将两相邻的框条压紧，然后推动机构退回并再次回拉外限位块向内运动并将框条与内限位块夹紧实现拼接，之后进行下游制程，最终实现相邻框条之间的固定连接，能有效固定和压紧框条，避免在下游制程中发生固定位置偏移的现象，保证焊接等的精度以及产品的稳定性；另自动化程度高，不需要精准对位，降低操作难度，提高生产效率；

三、本发明的旋转分气块设于载具中心且与转动驱动机构固定连接，转动驱动机构驱动载具与旋转分气块旋转；旋转分气块包括多个位于下方的进气口与多个位于上方的出气口，出气口与气动肘夹一一对应，出气口与气动肘夹相连接，当转动驱动机构驱动载具与旋转分气块旋转时，旋转分气块的出气口随转动驱动机构与载具同步旋转，同时进气口固定不动，因而，保证气缸的供气源，维持气缸的动作连续性；

四、本发明中同时设有气保焊枪与氩弧焊枪，且气保焊枪设于远离电动门的一侧而氩弧焊枪设于靠近电动门的一侧，焊接时，先对框架拼接处的上表面气保焊，再对框架拼接处的内侧氩弧焊，焊接美观性佳，且焊接件的稳定性好；将气保焊枪设于远离电动门的一侧，可避免气保焊接时火花飞溅，弄伤操作人员，安全性佳。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的载具的结构示意图一(正面)；

图3为本发明的载具的结构示意图二(背面)；

图4为本发明的拼接定位结构的结合示意图一；

图5为本发明的拼接定位结构的结合示意图二；

图6为本发明的载具的结构示意图三；

图7为本发明的机械手的结构示意图；

图8为本发明的旋转分气块的结构示意图；

图中各部分的附图标记如下：

防护罩1、焊枪2、载具3、载板31、定位孔311、限位挡条312、第二调节长孔3121、压紧机构32、气动肘夹321、U型压板323、第一调节长孔3231、推动机构33、推动气缸331、外限位块332、第二接触部3321、内限位块333、第一接触部3331、抬高基座3332、机械手4、旋转分气块5、进气口51、出气口52、绝缘转盘6、凸轮分割器7、框架8和驱动电机9。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的如“上、下、左、右”等用于指示方位或位置关系的词是基于附图所示的方位或位置关系，“内、外”是相对于各个零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用，因而不应构成对本发明保护范围的限制。

实施例：一种全自动铝框焊接系统，如图1-图8所示，用于焊接框架，包括焊枪2和焊机，所述框架8包括多根首尾相拼的框条，还包括用于拼接框架的载具3和控制系统；

所述载具连接有驱动载具水平转动的转动驱动机构；

所述载具的外周设有至少两个机械手4，每一所述机械手皆连接有焊枪，所述焊枪包括至少一把气保焊枪和至少一把氩弧焊枪；所述气保焊枪和所述氩弧焊枪分别与所述焊机电连接；

所述载具包括载板31，所述载板上设有多组拼接定位机构，每组拼接定位机构皆包括能够压紧相邻框条的压紧机构32和推动相邻框条靠近的推动机构33；

所述压紧机构32包括气动肘夹321,所述推动机构33包括推动气缸331和分别位于相邻框条连接处的内、外侧的内限位块333和外限位块332，所述推动气缸能够驱动内、外限位块相互靠近，以使内、外限位块夹紧相邻框条实现两相邻框条的连接处的紧密贴合；

还设有旋转分气块5，所述旋转分气块设于所述载具的中心且所述旋转分气块的下端与所述转动驱动机构固定连接，所述旋转分气块包括多个位于下方的进气口51与多个位于上方的出气口52，所述出气口与所述气动肘夹一一相对应，所述出气口与所述气动肘夹相连接；

所述转动驱动机构、所述压紧机构、所述推动机构、所述机械手和所述焊机皆与所述控制系统电连接。

设有防护罩，所述防护罩1上设有框架进出门，所述载具和所述焊枪皆位于所述防护罩内。

所述防护罩的顶部设有至少一个风机。

本实施例中，所述风机设有两个。

所述框架进出门为电动门，所述电动门包括齿轮、皮带和电机，所述电动门固定连接于皮带，所述电机的输出轴与所述齿轮连接，所述电机驱动齿轮带动皮带滑动进而带动电动门开合。

所述机械手设有四个且分别连接两个气保焊枪和两个氩弧焊枪；两个所述氩弧焊枪位于靠近框架进出门的一侧，两个所述气保焊枪位于远离框架进出门的一侧。

所述载具的下方设有绝缘转盘6，所述绝缘转盘的上端与所述载板固定连接，所述转动驱动机构包括驱动电机9和凸轮分割器7，所述绝缘转盘的中心与所述凸轮分割器的输出端连接，所述旋转分气块的下端穿过绝缘转盘且与凸轮分割器的输出端连接，所述凸轮分割器的输入端与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述控制系统电连接。

所述推动气缸位于所述载板的下方，所述内限位块连接于所述载板的上方，所述外限位块的上端位于所述载板的上方且下端穿过载板与所述推动气缸连接，所述推动气缸回拉外限位块的下端进而带动外限位块靠近两相邻框条并通过与内限位块夹紧实现两相邻框条的连接处的紧密贴合。

所述载板上设有多个定位孔311，所述气动肘夹和所述推动气缸能够于任意所述定位孔处通过螺丝锁合于所述载板上。

所述载板上设有多个定位孔，所述内限位块能够于任意所述定位孔处通过螺丝锁合于所述载板上。

所述压紧机构位于所述框架的内侧，将靠近框条的方向定义为前方，，所述气动肘夹的前端设有一U型压板323，所述U型压板的端部连接能够从上方压紧框条的压头螺丝，所述压头螺丝能够沿所述U型压板的两个端部前后移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述前后移动并固定的结构是:所述U型压板的两个端部皆设有第一调节长孔3231，所述压头螺丝能够穿过所述第一调节长孔并锁合固定于U型压板的两个端部。

所述内限位块333的前端具有与所述连接处的内侧相匹配的第一接触部3331，所述外限位块332的前端具有与所述连接处的外侧相匹配的第二接触部3321。

所述内限位块的第一接触部3331为与所述矩形框的直角相匹配的L型直角面，所述外限位块的第二接触部3321也为与所述矩形框的直角相匹配的L型直角面。

所述载板上设有多根限位挡条312，所述限位挡条位于所述框架的下方。

本实施例中，所述外限位块的底面设有用于所述外限位块移动的导轨(图未示意)，为了补偿导轨的高度，所述内限位块的前端设有用于与外限位块平齐的抬高基座。

所述限位挡条用于限制框架位置的限位部位于所述框架的内侧，所述限位部为限位柱，同时所述限位柱位于限位挡条的上侧且前端并向上延伸，此时框架位于限位挡条的上方。

且导轨的高度、限位挡条的高度和内限位块的抬高基座3332的高度一致，保证框架的平整度。

所述限位挡条的限位部也可以位于所述框架的外侧，但不限于此。

所述限位挡条能够沿所述载板的上表面靠近或远离框条移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述靠近或远离框条移动并固定的结构是:所有所述限位挡条皆设有第二调节长孔3121，第二调节螺栓能够穿过所述第二调节长孔和所述载板的定位孔并将限位挡条固定于所述载板。

所述第一调节长孔和所述第二调节长孔皆为腰形孔，但不限于此。

所述框架为矩形框，所述载板上设有四组拼接定位机构。

设有必须双手同时按下才能启动所述全自动铝框焊接系统的两个启动按钮，两个所述启动按钮与所述控制系统电连接。

本发明的工作原理或工作流程如下：

操作员将框架放置载板上，操作员双手同时按压电动门两侧的两个启动按钮，并保证载板及其上的框架、机械手及焊枪位于防护罩所构成的封闭空间内，之后，启动装置，在控制系统的控制下，首先推动机构的推动气缸通过驱动外限位块进而带动两相邻的框条向内靠拢，之后气动肘夹的压头螺丝从上方将两相邻的框条压紧，然后推动机构退回并再次驱动外限位块向内运动并将框条与内限位块夹紧实现拼接；机械手根据框架放置位置自行调整焊枪的前后、左右和上下的位置，使焊枪位于框架的连接处的上方，首先气保焊枪先行焊接框架的拼接处的上表面，然后旋转驱动机构驱动载板转动，再使氩弧焊枪焊接经过气保焊的框架拼接处的内侧，如此按照上述方式完成其余拼接处的上表面和内侧的焊接，全部焊接工作结束后，机械手回到初始位置，电动门自动打开，操作员取走产品。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种全自动铝框焊接系统，用于焊接框架，包括焊枪(2)和焊机，所述框架(8)包括多根首尾相拼的框条，其特征在于：还包括用于拼接框架的载具(3)和控制系统；

所述载具连接有驱动载具水平转动的转动驱动机构；

所述载具的外周设有至少两个机械手(4)，每一所述机械手皆连接有焊枪，所述焊枪包括至少一把气保焊枪和至少一把氩弧焊枪；所述气保焊枪和所述氩弧焊枪分别与所述焊机电连接；

所述载具包括载板(31)，所述载板上设有多组拼接定位机构，每组拼接定位机构皆包括能够压紧相邻框条的压紧机构(32)和推动相邻框条靠近的推动机构(33)；

所述压紧机构(32)包括气动肘夹(321),所述推动机构(33)包括推动气缸(331)和分别位于相邻框条连接处的内、外侧的内限位块(333)和外限位块(332)，所述推动气缸能够驱动内、外限位块相互靠近，以使内、外限位块夹紧相邻框条实现两相邻框条的连接处的紧密贴合；

还设有旋转分气块(5)，所述旋转分气块设于所述载具的中心且所述旋转分气块的下端与所述转动驱动机构固定连接，所述旋转分气块包括多个位于下方的进气口(51)与多个位于上方的出气口(52)，所述出气口与所述气动肘夹一一对应，所述出气口与所述气动肘夹相连接；

所述转动驱动机构、所述压紧机构、所述推动机构、所述机械手和所述焊机皆与所述控制系统电连接；

所述推动气缸位于所述载板的下方，所述内限位块连接于所述载板的上方，所述外限位块的上端位于所述载板的上方且下端穿过载板与所述推动气缸连接，所述推动气缸回拉外限位块的下端进而带动外限位块靠近两相邻框条的连接处并通过与内限位块夹紧实现两相邻框条的连接处的紧密贴合；

所述压紧机构位于所述框架的内侧，将靠近框条的方向定义为前方，所述气动肘夹的前端设有一U型压板(323)，所述U型压板的端部连接能够从上方压紧框条的压头螺丝，所述压头螺丝能够沿所述U型压板的两个端部前后移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述前后移动并固定的结构是:所述U型压板的两个端部皆设有第一调节长孔(3231)，所述压头螺丝能够穿过所述第一调节长孔并锁合固定于U型压板的两个端部。

2.根据权利要求1所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：设有防护罩，所述防护罩(1)上设有框架进出门，所述载具和所述焊枪皆位于所述防护罩内。

3.根据权利要求2所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述机械手设有四个且分别连接两个气保焊枪和两个氩弧焊枪；两个所述氩弧焊枪位于靠近框架进出门的一侧，两个所述气保焊枪位于远离框架进出门的一侧。

4.根据权利要求1所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述载具的下方设有绝缘转盘(6)，所述绝缘转盘的上端与所述载板固定连接，所述转动驱动机构包括驱动电机(9)和凸轮分割器(7)，所述绝缘转盘的中心与所述凸轮分割器的输出端连接，所述旋转分气块的下端穿过绝缘转盘且与凸轮分割器的输出端连接，所述凸轮分割器的输入端与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述控制系统电连接。

5.根据权利要求1所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述载板上设有多个定位孔(311)，所述气动肘夹和所述推动气缸能够于任意所述定位孔处通过螺丝锁合于所述载板上。

6.根据权利要求1所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述载板上设有多根限位挡条(312)，所述限位挡条用于限制框架位置的限位部位于所述框架的内侧和外侧两者中至少之一。

7.根据权利要求6所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述限位挡条能够沿所述载板的上表面靠近或远离框条移动并固定以适应不同长度的框条的拼接，且实现上述靠近或远离框条移动并固定的结构是:所有所述限位挡条皆设有第二调节长孔(3121)，第二调节螺栓能够穿过所述第二调节长孔和所述载板的定位孔并将限位挡条固定于所述载板。

8.根据权利要求2所述的全自动铝框焊接系统，其特征在于：所述框架进出门为电动门，所述电动门包括齿轮、皮带和电机，所述电动门固定连接于皮带，所述电机的输出轴与所述齿轮连接，所述电机驱动齿轮带动皮带滑动进而带动电动门开合。