CN107552957A - 一种圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统及方法，整个系统包括有激光焊接头、高精度分度旋转张紧夹具和卡盘，旋转张紧夹具包括有步进电机和张紧机构，在卡盘的旁边设有用于检测泵体与壳体位置偏差的CCD相机。本发明通过采用高精度分度旋转张紧夹具来固定壳体，然后通过卡盘将泵体装入壳体内，最后通过旋转壳体用激光焊接头完成焊接。解决了因冲孔带来的壳体易变形、刀具易磨损断裂、加工成本高等问题，极大地简化了装配操作过程，降低了加工成本。另外，采用固定激光焊接头，旋转壳体和泵体来完成焊接的方式，可以较大地提高焊接的精度。

Description

一种圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种用于圆形壳体与泵体之间的激光焊接系统(结构)及方法。

背景技术

在工业生产空调压缩机时，需将圆柱形壳体与泵体进行稳固装配，传统采用传统的装配方式为，首先在成型好的壳体上使用冲床打孔，然后将泵体放置在壳体里面，通过人工对准孔位；最后采用二氧化碳保护焊进行壳体与泵体的填充焊接以完成装配。然而，由于壳体材料硬度大、材料厚，刀具容易磨损甚至断裂，因而更换周期频繁，导致整个工序繁琐、费用高而且壳体次品率高，精度难以得到有效保证，经常需要二次处理，会极大地制约生产效率。另外，还存在冲压壳体易导致变形、装夹工序繁琐、灵活性差等缺点。因此，寻找一种精度更高、实用性更强、操作更简易的加工方式将是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、操作方便、加工精度高、不易造成壳体变形、生产成本更低的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，包括有激光焊接头、壳体固定装置及泵体固定装置，其特征在于：所述壳体固定装置为高精度分度旋转张紧夹具，旋转张紧夹具包括有步进电机和张紧机构，

张紧机构，用于实现收缩与张紧动作，压缩机的圆柱形壳体套于张紧机构上，通过张紧机构涨开以实现对壳体的紧固；激光焊接头悬于张紧机构的上方，并与固定后的壳体待焊接部位对齐；

步进电机，作为旋转动力提供机构，其传动轴连接张紧机构，通过步进电机的工作实现张紧机构带动壳体同步旋转；

所述泵体固定装置包括有可进行三维移动的卡盘，泵体通过卡盘卡紧，固定后的泵体通过卡盘的移动实现与壳体同轴心对齐；

在卡盘的旁边设有用于检测泵体与壳体位置偏差的CCD相机，在CCD相机的边上设有LED调节灯。

进一步地，所述张紧机构通过一连接环与步进电机连接形成旋转结构，而张紧机构包括有气阀、内涨装置和若干根涨套，内涨装置安装于一中心套中，并从中心套中伸出与涨套连接，各涨套均匀布置于中心套的外围且与中心套平行；在中心套内设置有无杆气缸，气阀通过进气通道和出气通道与无杆气缸对接形成气动张紧驱动结构，通过气阀使无杆气缸推动内涨装置张开，内涨装置推动涨套朝外张开以张紧固定壳体。

进一步地，所述中心套通过一后座盘安装固定并与气阀连接。

进一步地，卡盘安装于一Y轴移动系统上形成竖直升降移动结构，Y轴移动系统整体安装于一X轴移动系统上形成水平横向移动结构，而X轴移动系统整体跨装于Z轴移动系统上形成水平进退移动结构，Z轴移动系统则安装于一机架上；所述卡盘上设有若干用于卡紧泵体的卡爪。

进一步地，CCD相机与LED调节灯为上下对齐结构，两者共同安装于同一支架上，且两者一起朝向被固定壳体的中心轴，通过CCD相机及LED调节灯配合检测壳体位置偏差，然后通过卡盘的移动来修正位置。

进一步地，在张紧机构上安装有用于检测壳体的传感装置，在检测到壳体装入后才会启动内涨装置使涨套张紧壳体。

优选地，所述涨套的外表面为圆弧面，圆弧面为不易损伤壳体的内壁；涨套共设置有四个，均匀排布于中心套的外围，相邻的涨套构成90度夹角，这样能产生均匀的张力，确保壳体不会产生变形。

一种基于前述圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统的焊接方法，其特征在于：按以下步骤进行，

1)成型好的圆柱壳体通过配套机械手移至旋转涨紧夹具上；

2)传感装置感应到壳体到位后,电磁阀启动无杆气缸动作，通过内涨装置，将涨套顶起涨紧于壳体的内壁处，壳体固定定位的同轴度为±0.02mm，旋转定位精度为±0.3°；

3)泵体安装在卡盘的卡爪上，通过由CCD相机及LED调节灯构成的视觉系统检测壳体位置偏差，然后通过X轴移动系统和Y轴移动系统调整泵体的位置，确保泵体与壳体同轴心；

4)通过Z轴移动系统，带动泵体往前运动安装至壳体的对应位置，以确保装配精度；

5)经调校后的激光焊接头垂直于壳体的待加工表面位置，焊接过程中，旋转涨紧夹具带动壳体匀速转动360度，通过激光焊接头发射高能激光光束，使圆柱形壳体和泵体瞬间融化结合成一体；

6)焊接完成后旋转涨紧夹具返回原点，通过配套机械手自动下料。

本发明通过采用高精度分度旋转张紧夹具来固定壳体，然后通过卡盘将泵体装入壳体内，最后通过旋转壳体用激光焊接头完成焊接。整个系统和方法改变了传统采用冲床冲孔和二氧化碳保护焊的方式，从而可以避免因冲孔带来的壳体易变形、刀具易磨损断裂、加工成本高等问题，极大地简化了装配操作过程，降低了加工成本。另外，这种通过固定激光焊接头，旋转壳体和泵体来完成焊接的方式，也与传统激光焊接中采用固定工件，移动激光焊接头的方式不同，由于激光焊接头在移动过程中较容易产生位置偏差，因此本发明采用固定激光焊接头的方式可以较大地提高焊接的精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明旋转张紧夹具的立体结构图；

图3为本发明旋转张紧夹具的平面结构图；

图4为本发明上料机构的立体结构图；

图5为图4的局部放大图。

图中，1为激光焊接头，21为步进电机，22为张紧机构，221为气阀，222为内涨装置，223为中心套，224为涨套，225为后座盘，226为无杆气缸，227为传感装置，31为卡盘，32为机架，33为X轴移动系统，34为Y轴移动系统，35为Z轴移动系统，4为壳体，5为泵体，6为LED调节灯，7为CCD相机。

具体实施方式

本实施例中，参照图1、图2、图3和图5，所述圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，包括有激光焊接头1、壳体固定装置及泵体固定装置，所述壳体固定装置为高精度分度旋转张紧夹具，旋转张紧夹具包括有步进电机21和张紧机构22，

张紧机构22，用于实现收缩与张紧动作，压缩机的圆柱形壳体4套于张紧机构22上，通过张紧机构22涨开以实现对壳体4的紧固；激光焊接头1悬于张紧机构22的上方，并与固定后的壳体4的待焊接部位对齐；

步进电机21，作为旋转动力提供机构，其传动轴连接张紧机构22，通过步进电机21的工作实现张紧机构带动壳体4同步旋转；

所述泵体固定装置包括有可进行三维移动的卡盘31，泵体5通过卡盘31卡紧，固定后的泵体5通过卡盘31的移动实现与壳体4同轴心对齐；

在卡盘31的旁边设有用于检测泵体5与壳体4位置偏差的CCD相机7，在CCD相机7的边上设有LED调节灯6。

所述张紧机构22通过一连接环23与步进电机21连接形成旋转结构，而张紧机构22包括有气阀221、内涨装置222和若干根涨套224，内涨装置222安装于一中心套223中，并从中心套223中伸出与涨套224连接，各涨套224均匀布置于中心套223的外围且与中心套223平行；在中心套223内设置有无杆气缸226，气阀221通过进气通道和出气通道与无杆气缸226对接形成气动张紧驱动结构，通过气阀221使无杆气缸226推动内涨装置222张开，内涨装置222推动涨套224朝外张开以张紧固定壳体。

所述中心套223通过一后座盘225安装固定并与气阀221连接。

参照图4，卡盘31安装于一Y轴移动系统34上形成竖直升降移动结构，Y轴移动34系统整体安装于一X轴移动系统33上形成水平横向移动结构，而X轴移动33系统整体跨装于Z轴移动系统35上形成水平进退移动结构，Z轴移动系统35则安装于机架32上；卡盘31上设有若干用于卡紧泵体的卡爪。

CCD相机7与LED调节灯6为上下对齐结构，两者共同安装于同一支架上，且两者一起朝向被固定壳体4的中心轴，通过CCD相机7及LED调节灯6配合检测泵体5与壳体4的位置偏差，然后通过卡盘31的移动来修正泵体5的位置。

在张紧机构22上安装有用于检测壳体4的传感装置227，在检测到壳体4装入后才会启动内涨装置222使涨套224张紧壳体4。

参照图2，所述涨套224的外表面为圆弧面，圆弧面为不易损伤壳体4的内壁；涨套224共设置有四个，均匀排布于中心套223的外围，相邻的涨套224构成90度夹角，这样能产生均匀的张力，确保壳体4不会产生变形。

基于前述圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统的焊接方法，按以下步骤进行，

1)成型好的圆柱壳体4通过配套机械手移至旋转涨紧夹具上；

2)传感装置227感应到壳体4到位后,电磁阀启动无杆气缸226动作，通过内涨装置22，将涨套224顶起涨紧于壳体4的内壁处，壳体4固定定位的同轴度为±0.02mm，旋转定位精度为±0.3°；

3)泵体5安装在卡盘31的卡爪上，通过由CCD相机7及LED调节灯6构成的视觉系统检测壳体4位置偏差，然后通过X轴移动系统33和Y轴移动系统34调整泵体的位置，确保泵体5与壳体4同轴心；

4)通过Z轴移动系统35，带动泵体5往前运动安装至壳体4的对应位置，以确保装配精度；

5)经调校后的激光焊接头1垂直于壳体4的待加工表面位置，焊接过程中，旋转涨紧夹具带动壳体4匀速转动360度，通过激光焊接头1发射高能激光光束，使圆柱形壳体4和泵体5瞬间融化结合成一体；

6)焊接完成后旋转涨紧夹具返回原点，通过配套机械手自动下料。

上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，包括有激光焊接头、壳体固定装置及泵体固定装置，其特征在于：所述壳体固定装置为旋转张紧夹具，旋转张紧夹具包括有步进电机和张紧机构，

张紧机构，用于实现收缩与张紧动作，压缩机的圆柱形壳体套于张紧机构上，通过张紧机构涨开以实现对壳体的紧固；激光焊接头悬于张紧机构的上方，并与固定后的壳体待焊接部位对齐；

步进电机，作为旋转动力提供机构，其传动轴连接张紧机构，通过步进电机的工作实现张紧机构带动壳体同步旋转；

所述泵体固定装置包括有可进行三维移动的卡盘，泵体通过卡盘卡紧，固定后的泵体通过卡盘的移动实现与壳体同轴心对齐；

在卡盘的旁边设有用于检测泵体与壳体位置偏差的CCD相机，在CCD相机的边上设有LED调节灯。

2.根据权利要求1所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：所述张紧机构通过一连接环与步进电机连接形成旋转结构，而张紧机构包括有气阀、内涨装置和若干根涨套，内涨装置安装于一中心套中，并从中心套中伸出与涨套连接，各涨套均匀布置于中心套的外围且与中心套平行；在中心套内设置有无杆气缸，气阀通过进气通道和出气通道与无杆气缸对接形成气动张紧驱动结构，通过气阀使无杆气缸推动内涨装置张开，内涨装置推动涨套朝外张开以张紧固定壳体。

3.根据权利要求2所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：所述中心套通过一后座盘安装固定并与气阀连接。

4.根据权利要求3所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：卡盘安装于一Y轴移动系统上形成竖直升降移动结构，Y轴移动系统整体安装于一X轴移动系统上形成水平横向移动结构，而X轴移动系统整体跨装于Z轴移动系统上形成水平进退移动结构，Z轴移动系统则安装于一机架上；所述卡盘上设有若干用于卡紧泵体的卡爪。

5.根据权利要求4所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：CCD相机与LED调节灯为上下对齐结构，两者共同安装于同一支架上，且两者一起朝向被固定壳体的中心轴。

6.根据权利要求5所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：在张紧机构上安装有用于检测壳体的传感装置。

7.根据权利要求6所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统，其特征在于：所述涨套的外表面为圆弧面，涨套共设置有四个，均匀排布于中心套的外围，相邻的涨套构成90度夹角。

8.一种基于权利要求7所述的圆柱形压缩机壳体与泵体穿透焊接系统的焊接方法，其特征在于：按以下步骤进行，

1)成型好的圆柱壳体通过配套机械手移至旋转涨紧夹具上；

2)传感装置感应到壳体到位后,电磁阀启动无杆气缸动作，通过内涨装置，将涨套顶起涨紧于壳体的内壁处，壳体固定定位的同轴度为±0.02mm，旋转定位精度为±0.3°；

3)泵体安装在卡盘的卡爪上，通过由CCD相机及LED调节灯构成的视觉系统检测壳体位置偏差，然后通过X轴移动系统和Y轴移动系统调整泵体的位置，确保泵体与壳体同轴心；

4)通过Z轴移动系统，带动泵体往前运动安装至壳体的对应位置，以确保装配精度；

5)经调校后的激光焊接头垂直于壳体的待加工表面位置，焊接过程中，旋转涨紧夹具带动壳体匀速转动360度，通过激光焊接头发射高能激光光束，使圆柱形壳体和泵体瞬间融化结合成一体；

6)焊接完成后旋转涨紧夹具返回原点，通过配套机械手自动下料。