CN107471656A - 管路接头激光焊接机及焊接方法 - Google Patents

管路接头激光焊接机及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种管路接头激光焊接机，包括组装单元、输送单元、焊接单元、打标单元及控制单元；焊接单元，安装在激光焊接机架上方的中间位置；组装单元在临近夹具机构的一端设置有一工件放置部件；夹取机构，用于夹取、夹紧组装单元的工件放置部件上的工件；控制单元，被设置成控制夹取机构在夹取位置夹取工件，并且控制X轴驱动机构、Y轴驱动机构运动将工件运送到焊接位置以供焊接单元焊接；打标单元，设置在焊接单元上方，用于为工件打标。本发明提出的管路接头激光焊接机及焊接方法，采用激光焊接管件代替组装式管件，管件接头采用线上自动组装，组装完成后工件直接由输送单元送到焊接工位焊接，焊接完成后自动打标避免混淆，便捷、高效。

Description

管路接头激光焊接机及焊接方法
技术领域
本发明涉及激光焊接机领域，尤其涉及一种管路接头激光焊接机及焊接方法。
背景技术
目前汽车管路接头已步入塑料接头时代，现行的塑料管路接头为竹节式接头，塑料管靠压力套装在管件竹节的外面，在竹节与塑料管之间装有O型密封圈。管件与塑料管靠竹节与塑料管之间的压力和O型密封圈实现管路的密封。这种密封方式由于结构简单、制作方便，已基本取代金属管件接头大量应用于国五及以下车型的管路系统。但对于气密性和拉拔力要求更为苛刻的国标而言，仅靠管件竹节与塑料管之间的摩擦力和O型圈已不能满足要求；而且O型圈在组装过程中容易损伤，也是这种接头的一大隐患。
对此，国内外已有公司开发出激光焊接式的塑料管件，以代替组装式的塑料管件，但是管件一般采用线下人工组装，组装完成后上机焊接，这样在搬运的过程中，组装好的零件可能会发生松脱，需要人工二次组装浪费人力时间成本，另外也可能造成管件组装完成后再装夹到焊接机上时，管件的组装关系发生了改变，从而影响到管件的正确焊接。
另外，采用普通焊接头加反射镜组件旋转的方式焊接，由于反射镜组件要进行机械旋转，生产效率偏低，机械旋转部分较为复杂且对光路的稳定性有一定的影响，光路的调试繁琐复杂，对调试人员的要求较高。
再者，焊接完后的工件与未焊接的工件主要靠人工管控，容易混淆。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种管路接头激光焊接机及焊接方法。
为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种管路接头激光焊接机，安装在激光焊接机架上，用于管件接头激光焊接，包括组装单元、输送单元、焊接单元、打标单元及控制单元，其中：
所述输送单元包括X轴高精度模组、Y轴高精度模组、夹具机构、X轴驱动机构及Y轴驱动机构；
所述X轴高精度模组固定在激光焊接机架上方；所述Y轴高精度模组，与X轴驱动机构连接，位于X轴高精度模组上方且与X轴高精度模组垂直，并且被设置成沿着X轴高精度模组纵向方向移动；夹具机构，与Y轴驱动机构连接，位于Y轴高精度模组上方且与Y轴高精度模组垂直，并且被设置成沿着Y轴高精度模组纵向方向移动；
所述X轴驱动机构，与控制单元电连接，用于驱动Y轴高精度模组沿着X轴高精度模组纵向方向移动；
所述Y轴驱动机构，与控制单元电连接，用于驱动夹具机构沿着Y轴高精度模组纵向方向移动；
所述焊接单元，与控制单元电连接，安装在激光焊接机架上方的中间位置，并且被设置成其发出的激光光束朝向X轴高精度模组；
所述组装单元安装在激光焊接机架上方，组装单元在临近夹具机构的一端设置有一工件放置部件；
所述夹取机构，与控制单元电连接，用于夹取、夹紧组装单元的工件放置部件上的工件；
所述组装单元还设置有一按钮，与控制单元电连接，按钮用于工件组装完毕后发送信号至控制单元；
控制单元，被设置成响应于按钮发出信号，控制夹取机构在夹取位置夹取工件，并且控制X轴驱动机构、Y轴驱动机构运动将工件运送到焊接位置以供焊接单元焊接；
打标单元，设置在焊接单元上方，与控制单元电连接，用于为工件打标。
进一步的实施例中，所述夹取机构具有一固定夹具、一活动夹具及与一控制单元电连接的夹紧气缸，该夹紧气缸被设置成驱动活动夹具移动使其与固定夹具配合用于夹取、夹紧组装单元的工件放置部件上的工件。
进一步的实施例中，所述组装单元还具有与控制单元电连接的第一升降机构，与工件放置部件连接，受控制单元控制其升降带动工件放置部件升降。
进一步的实施例中，所述Y轴高精度模组还具有与控制单元电连接的第二升降机构，与夹具机构连接，受控制单元控制其升降带动夹具机构升降。
进一步的实施例中，所述组装单元、输送单元均为2组，分别设置在焊接单元的左右两侧。
根据本发明的改进，还提出一种管路接头激光焊接机的焊接方法，该方法包括：管路接头激光焊接机启动；
装完的工件放置在组装机构的工件放置部件上，按钮被按下；
控制单元控制夹取机构在夹取位置夹取工件；
控制单元控制X轴驱动机构、Y轴驱动机构运动将夹取机构夹取的工件运送到焊接位置；
焊接单元焊接工件。
进一步的实施例中，所述方法更加包括：
所述方法更加包括：
焊接单元焊接完成后，控制单元发送打标信号至打标单元。
进一步的实施例中，所述方法更加包括：
所述方法更加包括：
焊接单元焊接完成后，打标单元响应于打标信号为工件打标。
进一步的实施例中，
所述控制单元控制夹取机构在夹取位置夹取工件为：控制单元控制X轴驱动机构、Y轴驱动机构运动将夹取机构运送到夹取位置，并且控制夹紧气缸动作使活动夹具与固定夹具配合夹取并夹紧组装单元的工件放置部件上放置的工件。
进一步的实施例中，所述方法更加包括：
焊接单元焊接工件完成后，控制单元控制夹取机构回到夹取位置。
本发明提出的管路接头激光焊接机及焊接方法，采用激光焊接管件代替组装式管件，管件的连接强度更高，管件接头采用线上自动组装，组装完成后，夹具机构直接将管件插入夹具使管件和管同时夹住，完成二次装夹，以保证管件和管的同心度从而保证管件的正确焊接；然后将管件接头与夹具作为一个整体由输送单元送到焊接工位焊接，避免从组装完成到焊接过程中的管件位置关系改变，保证管件焊接质量，并且焊接完成后自动打标，用于区分已焊接工件和未焊接工件避免混淆，便捷、高效。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，在附图中：
图1为本发明较优实施例的管路接头激光焊接机的整体结构示意图。
图2为本发明较优实施例的管路接头激光焊接机的组装单元和输送单元的示意图。
图3为本发明较优实施例的管路接头激光焊接机的焊接单元的示意图。
图4为本发明较优实施例的管路接头激光焊接机的电控部分的示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合上述所附图式说明如下。
如图1至图4所示，根据本发明的较优实施例，一种管路接头激光焊接机，安装在激光焊接机架上，用于管件接头激光焊接，包括组装单元8、输送单元、焊接单元9、打标单元10及控制单元2。
输送单元包括X轴高精度模组3、Y轴高精度模组4、夹具机构7、X轴驱动机构5及Y轴驱动机构6。
X轴高精度模组3固定在激光焊接机架上方；Y轴高精度模组4，与X轴驱动机构5连接，位于X轴高精度模组3上方且与X轴高精度模组3垂直，并且被设置成沿着X轴高精度模组3纵向方向移动；夹具机构7，与Y轴驱动机构6连接，位于Y轴高精度模组4上方且与Y轴高精度模组4垂直，并且被设置成沿着Y轴高精度模组4纵向方向移动。如此，夹具机构7既能随着Y轴高精度模组4X轴高精度模组3纵向方向移动，又能沿着Y轴高精度模组4纵向方向移动。
应当理解的是，X轴高精度模组3、Y轴高精度模组4可以通过不同的方式构造或者未来开发的任何适当的结构来实现模组机构在水平方向上移动的功能。
X轴驱动机构5，与控制单元2电连接，用于驱动Y轴高精度模组4沿着X轴高精度模组3纵向方向移动；Y轴驱动机构6，与控制单元2电连接，用于驱动夹具机构7沿着Y轴高精度模组4纵向方向移动。如此，夹具机构7能够实现将工件从组装单元8夹取，并从夹取位置移动到焊接位置，然后焊接完后退回到组装单元8。应当理解的是，X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6是本领域所熟知的技术，根据本发明的公开可以使用现有的(比如伺服电机或者气缸等)，或者未来开发的任何适当的驱动机构。
焊接单元9，与控制单元2电连接，安装在激光焊接机架上方的中间位置，并且被设置成其发出的激光光束朝向X轴高精度模组3。
在本实施例中，如图3所示，该焊接单元9包括依次固定连接的同心的振镜、场镜、调节套筒及反射镜，用于发出环形光源的振镜发出的环形光源通过场镜聚焦；场镜，将振镜发出的环形光源聚焦成环形的入射光穿过调节套筒内部投射至反射镜上；调节套筒，连接在场镜和反射镜之间，能够来回伸缩用于调节场镜和反射镜之间的距离；反射镜，整体呈环形结构，环形的内壁为镜面，镜面呈圆锥形且朝向场镜，反射镜将场镜投射的环形入射光反射并且形成环形的反射光反射至反射镜中心的工件焊接区域，因此，工件只需要通过夹具机构7夹取并送至焊接单元9焊接，不需要旋转工件或旋转焊接单元9；采用振镜代替传统的焊接头和用环形反射镜代替3片反射镜组件结合的方式，将场镜和环形反射镜设计成一体式结构，可适用各种管件的焊接，生产效率高，光路部分没有运动部件，稳定可靠，调试简单方便，对调试操作人员的要求较低。
组装单元8安装在激光焊接机架上方，组装单元8在临近夹具机构7的一端设置有一工件放置部件8-1。
夹取机构，与控制单元2电连接，用于夹取、夹紧组装单元8的工件放置部件8-1上的工件。
组装单元8还设置有一按钮8-3，与控制单元2电连接，按钮8-3用于工件组装完毕后发送信号至控制单元2。
控制单元2，被设置成响应于按钮8-3发出信号，控制夹取机构在夹取位置夹取工件，并且控制X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6运动将工件运送到焊接位置以供焊接单元9焊接。
如此，工件(管件和管)在组装单元8组装完成后，操作人员按下组装单元8上的按钮8-3，控制单元2响应于按钮8-3发出信号，控制夹取机构在夹取位置夹取工件，夹具机构7将管件插入夹具使管件和管同时夹住，完成二次装夹，以保证管件和管的同心度确保后续的正确焊接；然后将管件接头与夹具作为一个整体由X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6运动运送到焊接位置以供焊接单元9焊接。正如背景技术所分析的，现有技术往往采用的是在线下组装的方式，然后运到焊接工位，由人工将组装好的待焊接工件放到焊接工位上去，这个搬运的过程可能导致组装好的待焊接工件错位需要二次组装，另外靠人工将组装好的待焊接工件放到焊接工位上去可能导致管件与管不同心；采用本发明公开的技术，工件完成组装后，夹取机构直接夹取工件完成二次装夹并通过输送单元直接送到焊接单元处焊接，整个过程实现了完全自动化，避免管件和管不同心导致焊接质量不可靠的情况发生。
打标单元10，设置在焊接单元9上方，与控制单元2电连接，用于为工件打标。正如背景技术所分析的，传统的焊接机焊接完成后就直接把工件从焊接机上下料，通过人工标示来区分已焊接工件和未焊接工件，采用本发明的打标方式，不需要人工标示，便可轻松区分已焊接工件和未焊接工件，避免混淆。
在一些优选的实施例中，如图2所示，夹取机构具有一固定夹具7-1、一活动夹具7-2及与一控制单元2电连接的夹紧气缸7-3，该夹紧气缸7-3被设置成驱动活动夹具7-2移动使其与固定夹具7-1配合用于夹取、夹紧组装单元8的工件放置部件8-1上的工件，完成二次装夹，以保证管件和管的同心度确保后续的正确焊接。
优选地，如图2所示，组装单元8还具有与控制单元2电连接的第一升降机构8-2，与工件放置部件8-1连接并且连接至一驱动部件，用于受驱动部件驱动其升降从而带动工件放置部件8-1升降。为了使整个焊接机的结构更紧凑，节省空间，当夹取机构在夹取位置夹取工件后，升降机构带动工件放置部件8-1下降，给X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6的运动让出足够的空间以使夹取机构能够7随着X轴驱动机构5、Y轴驱动机构同步移动到焊接单元。
优选地，如图2所示，Y轴高精度模组4还具有与控制单元2电连接的第二升降机构4-1，与夹具机构7连接，用于受控制单元2控制其升降带动夹具机构7升降。由于在某些实施例中，受空间限制夹具机构需要上、下移动以避免与其它机构在运动过程中发生干涉，采用本优选的方案，夹具机构7带动工件能够实现上、下移动。
优选地，如图1所示，组装单元8、输送单元均为2组，分别设置在焊接单元9的左右两侧。如此，左右工位的工件能够循环焊接，节省了时间成本和设备成本。
根据本发明的改进，如图1至图4所示，还提出一种管路接头激光焊接机的焊接方法，该方法包括：
管路接头激光焊接机启动；装完的工件放置在组装机构的工件放置部件8-1上，按钮8-3被按下；控制单元2控制夹取机构在夹取位置夹取工件；控制单元2控制X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6运动将夹取机构夹取的工件运送到焊接位置；焊接单元9焊接工件；控制单元2发送打标信号至打标单元10；打标单元10响应于打标信号为工件打标。
在一些实施例中，
控制单元2控制夹取机构在夹取位置夹取工件为：控制单元2控制X轴驱动机构5、Y轴驱动机构6运动将夹取机构运送到夹取位置，并且控制夹紧气缸7-3动作使活动夹具7-2与固定夹具7-1配合夹取并夹紧组装单元8的工件放置部件8-1上放置的工件，完成二次装夹，以保证管件和管的同心度确保后续的正确焊接。
在本实施例中，该方法更加包括：
焊接单元9焊接工件完成后，控制单元2控制夹取机构回到夹取位置，焊接打标好的工件由操作人员取下进入下一步工序；另一侧工位的焊接机工作，左右两侧工位循环焊接，便捷、高效。
本发明提出的管路接头激光焊接机及焊接方法，采用激光焊接管件代替组装式管件，管件的连接强度更高，管件接头采用线上自动组装，组装完成后，夹具机构直接将管件插入夹具使管件和管同时夹住，完成二次装夹，以保证管件和管的同心度从而保证管件的正确焊接；然后将管件接头与夹具作为一个整体由输送单元送到焊接工位焊接，避免从组装完成到焊接过程中的管件位置关系改变，保证管件焊接质量，并且焊接完成后自动打标，用于区分已焊接工件和未焊接工件避免混淆，便捷、高效。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种管路接头激光焊接机，安装在激光焊接机架上，用于管件接头激光焊接，其特征在于，包括组装单元(8)、输送单元、焊接单元(9)、打标单元(10)及控制单元(2)，其中：
所述输送单元包括X轴高精度模组(3)、Y轴高精度模组(4)、夹具机构(7)、X轴驱动机构(5)及Y轴驱动机构(6)；
所述X轴高精度模组(3)固定在激光焊接机架上方；所述Y轴高精度模组(4)，与X轴驱动机构(5)连接，位于X轴高精度模组(3)上方且与X轴高精度模组(3)垂直，并且被设置成沿着X轴高精度模组(3)纵向方向移动；夹具机构(7)，与Y轴驱动机构(6)连接，位于Y轴高精度模组(4)上方且与Y轴高精度模组(4)垂直，并且被设置成沿着Y轴高精度模组(4)纵向方向移动；
所述X轴驱动机构(5)，与控制单元(2)电连接，用于驱动Y轴高精度模组(4)沿着X轴高精度模组(3)纵向方向移动；
所述Y轴驱动机构(6)，与控制单元(2)电连接，用于驱动夹具机构(7)沿着Y轴高精度模组(4)纵向方向移动；
所述焊接单元(9)，与控制单元(2)电连接，安装在激光焊接机架上方的中间位置，并且被设置成其发出的激光光束朝向X轴高精度模组(3)；
所述组装单元(8)安装在激光焊接机架上方，组装单元(8)在临近夹具机构(7)的一端设置有一工件放置部件(8-1)；
所述夹取机构，与控制单元(2)电连接，用于夹取、夹紧组装单元(8)的工件放置部件(8-1)上的工件；
所述组装单元(8)还设置有一按钮(8-3)，与控制单元(2)电连接，按钮(8-3)用于工件组装完毕后发送信号至控制单元(2)；
控制单元(2)，被设置成响应于按钮(8-3)发出信号，控制夹取机构在夹取位置夹取工件，并且控制X轴驱动机构(5)、Y轴驱动机构(6)运动将工件运送到焊接位置以供焊接单元(9)焊接；
打标单元(10)，设置在焊接单元(9)上方，与控制单元(2)电连接，用于为工件打标。
2.根据权利要求1所述的管路接头激光焊接机，其特征在于，所述夹取机构具有一固定夹具(7-1)、一活动夹具(7-2)及与一控制单元(2)电连接的夹紧气缸(7-3)，该夹紧气缸(7-3)被设置成驱动活动夹具(7-2)移动使其与固定夹具(7-1)配合用于夹取、夹紧组装单元(8)的工件放置部件(8-1)上的工件。
3.根据权利要求1所述的管路接头激光焊接机，其特征在于，所述组装单元(8)还具有与控制单元(2)电连接的第一升降机构(8-2)，与工件放置部件(8-1)连接，受控制单元(2)控制其升降带动工件放置部件(8-1)升降。
4.根据权利要求1所述的管路接头激光焊接机，其特征在于，所述Y轴高精度模组(4)还具有与控制单元(2)电连接的第二升降机构(4-1)，与夹具机构(7)连接，受控制单元(2)控制其升降带动夹具机构(7)升降。
5.根据权利要求1所述的管路接头激光焊接机，其特征在于，所述组装单元(8)、输送单元均为2组，分别设置在焊接单元(9)的左右两侧。
6.一种管路接头激光焊接机的焊接方法，其特征在于，该方法包括：
管路接头激光焊接机启动；
装完的工件放置在组装机构的工件放置部件(8-1)上，按钮(8-3)被按下；
控制单元(2)控制夹取机构在夹取位置夹取工件；
控制单元(2)控制X轴驱动机构(5)、Y轴驱动机构(6)运动将夹取机构夹取的工件运送到焊接位置；
焊接单元(9)焊接工件。
7.根据权利要求6所述的管路接头激光焊接机的焊接方法，其特征在于，所述方法更加包括：
焊接单元(9)焊接完成后，控制单元(2)发送打标信号至打标单元(10)。
8.根据权利要求7所述的管路接头激光焊接机的焊接方法，其特征在于，所述方法更加包括：
焊接单元(9)焊接完成后，打标单元(10)响应于打标信号为工件打标。
9.根据权利要求6所述的管路接头激光焊接机的焊接方法，其特征在于，所述控制单元(2)控制夹取机构在夹取位置夹取工件为：控制单元(2)控制X轴驱动机构(5)、Y轴驱动机构(6)运动将夹取机构运送到夹取位置，并且控制夹紧气缸(7-3)动作使活动夹具(7-2)与固定夹具(7-1)配合夹取并夹紧组装单元(8)的工件放置部件(8-1)上放置的工件。
10.根据权利要求6所述的管路接头激光焊接机的焊接方法，其特征在于，所述方法更加包括：
焊接单元(9)焊接工件完成后，控制单元(2)控制夹取机构回到夹取位置。
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