CN107627012A - 自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种自动焊接装置，包括机架，所述机架上设有：回转夹具，用于装夹工件并实现所述工件的圆周运动；焊接机构，用于焊接所述工件；进给机构，用于实现所述焊接机构的往复直线运动，所述往复直线运动的路径与所述圆周运动的中心轴平行。本发明提供的自动焊接装置提高了焊接加工的自动化程度，具有效率高、良品率理想的优点。

Description

自动焊接装置

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体地来说，是一种自动焊接装置。

背景技术

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接具有成形方便、生产成本低、适应性强等优点，被广泛应用于工业制造的各个领域。

按一般的分类方法，焊接可分为熔焊、压焊、钎焊等三大类型。在传统的生产方式中，无论哪种焊接方法，多仍依靠人工进行操作。人工操作的方式存在诸多弊端。

例如，人工焊接依赖操作者的经验，使焊接质量良莠不齐，难以保证生产良率。又如，工人的焊接速度存在较低的上限，使生产效率十分低下。再如，为了满足大量增加的焊接需求，需要增加人手，使人工成本大幅增加。此外，焊接过程还会损害操作者的身体健康。可见，焊接生产自动化程度低的现状已成为制约行业发展的桎梏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种自动焊接装置，可自动完成焊接工作，无需人手操作而解放人力负担。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种自动焊接装置，包括机架，所述机架上设有：

回转夹具，用于装夹工件并实现所述工件的圆周运动；

焊接机构，用于焊接所述工件；

进给机构，用于实现所述焊接机构的往复直线运动，所述往复直线运动的路径与所述圆周运动的中心轴平行。

作为上述技术方案的改进，所述工件包括第一工件与至少一个需焊接于所述第一工件的第二工件，所述回转夹具包括夹具本体与驱动所述夹具本体旋转的第一驱动源，所述夹具本体包括固定端与复数个顶紧端，所述固定端用于固定第一工件，所述固定端与任一所述顶紧端之间装夹一个第二工件，所述顶紧端用于使所述第二工件顶紧于所述第一工件上。

作为上述技术方案的进一步改进，复数个所述顶紧端沿同一分布圆周环布，所述固定端位于所述分布圆周的内部，所述分布圆周的中心轴与所述圆周运动的中心轴平行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述顶紧端包括顶紧支座与弹性元件，所述顶紧支座设于所述夹具本体上，所述弹性元件一端与所述顶紧支座连接，另一端作用于所述第二工件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述回转夹具还包括轴向紧固机构，用于限制所述工件沿所述圆周运动的轴向的移动自动度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述焊接机构包括焊枪安装件与至少一个焊枪，所述焊枪安装件与所述进给机构连接，所述焊枪安装于所述焊枪安装件上。

作为上述技术方案的进一步改进，复数个所述焊枪沿同一分布圆周环布，所述分布圆周的中心轴与所述圆周运动的中心轴平行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述焊枪连接有电焊机与用于提供保护气体的气源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述进给机构包括固定底座与可直线运动地保持于所述固定底座上的直线运动件，所述固定底座与所述机架连接，所述直线运动件与所述焊接机构连接，所述直线运动件连接有用于驱动其直线运动的第二驱动源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述自动焊接装置还包括送丝机构，用于向所述焊接机构输送焊丝。

本发明的有益效果是：

在机架上设置回转夹具、焊接机构与进给机构，回转夹具驱动装夹于其上的工件旋转而与焊接机构对位，进给机构驱动焊接机构往复直线运动而与工件对位，使焊接机构可自动对工件的焊接部进行焊接，操作人员仅需进行工件装夹，避免了人工焊接的诸多弊端，提高了焊接加工的自动化程度，具有效率高、良品率理想的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的自动焊接装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的自动焊接装置的局部示意图。

主要元件符号说明：

1000-自动焊接装置，0100-机架，0200-回转夹具，0210-夹具本体，0211-固定端，0212-顶紧端，0212a-顶紧支座，0212b-弹性元件，0220-第一驱动源，0230-轴向紧固机构，0300-焊接机构，0310-焊枪安装件，0320-焊枪，0330-电焊机，0340-气源，0341-输气管，0350-姿态调整组，0400-进给机构，0410-固定底座，0420-直线运动件，0430-第二驱动源，0500-送丝机构，0510-送丝机，0520-焊丝盘，2000-待焊接工件，2100-第一工件，2200-第二工件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对自动焊接装置进行更全面的描述。附图中给出了自动焊接装置的优选实施例。但是，自动焊接装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对自动焊接装置的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在自动焊接装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～2，本实施例提供一种自动焊接装置1000，该自动焊接装置1000包括机架0100，机架0100上设有回转夹具0200、焊接机构0300与进给机构0400，用于实现工件之间的自动焊接。以下对自动焊接装置1000的主要结构进行详细说明。

回转夹具0200，顾名思义，是一种具有回转运动能力的夹具。换言之，一方面，回转夹具0200具有夹具本体0210，用于装夹待焊接工件2000；另一方面，回转夹具0200具有用于驱动夹具本体0210旋转的第一驱动源0220，使待焊接工件2000得以实现圆周运动，以便与焊接机构0300进行对位。其中，第一驱动源0220可以是旋转电机、液压马达等结构，直接驱动夹具本体0210做圆周运动，进而带动待焊接工件2000实现圆周运动。

在一次焊接中，待焊接工件2000包括至少两个机械结构上尚处于分离的工件。当待焊接工件2000装夹于夹具本体0210上时，尚处分离的工件实现初步的定位对接，对接部即为焊接机构0300的作用部。夹具本体0210可采用多种结构，以实现工件之间的对位与夹紧。

请结合参阅图2，优选地，待焊接工件2000包括第一工件2100与至少一个需焊接于第一工件2100的第二工件2200。其中，多个第二工件2200均焊接于第一工件2100上，形成环布结构。例如，在三星脚、四星脚、五星脚等类似结构下，第一工件2100为中心管，第二工件2200为多个自第一工件2100向外散布的弯管。应当理解，多个第二工件2200之间可具有不同的结构与尺寸。

相应地，夹具本体0210包括固定端0211与复数个顶紧端0212。固定端0211用于固定第一工件2100，固定端0211与任一顶紧端0212之间装夹一个第二工件2200，顶紧端0212用于使第二工件2200顶紧于第一工件2100上。其中，固定端0211的结构多种多样，包括固定轴、固定孔或夹爪等类型。补充说明的是，顶紧端0212的数量与第二工件2200的数量一致，以实现对应装夹。

例如，五星脚的中心管套接于固定端0211上，弯管则装夹于固定端0211与顶紧端0212之间，弯管远离顶紧端0212的一端紧贴于中心管的外表面上，以备焊接。可见地，由于五星脚具有五个弯管，顶紧端0212的数量亦为五个，用以对应地实现装夹。

其中，固定端0211与复数个顶紧端0212之间的位置关系，可依第一工件2100与第二工件2200之间的实际位置决定，包括圆周分布、多边形分布等不同类型。优选地，复数个顶紧端0212沿同一分布圆周环布，可均匀或非均匀地分布。固定端0211位于该分布圆周的内部，以形成第二工件2200环绕第一工件2100分布的结构。同时，该分布圆周的中心轴与回转夹具0200的圆周运动的中心轴平行，以保证焊接部始终处于焊接机构0300的作用范围。

进一步地，固定端0211位于该分布圆周的中心。相应地，该分布圆周的中心轴与回转夹具0200的圆周运动的中心轴重合。在一个示范性的实施例中，复数个顶紧端0212在该分布圆周上均匀分布，使第一工件2100与第二工件2200焊接而成的工件具有均匀结构。

顶紧端0212可采用多种结构，如直线轴承、伸缩缸等方式实现可动顶紧。优选地，顶紧端0212包括顶紧支座0212a与弹性元件0212b，顶紧支座0212a设于夹具本体0210上，弹性元件0212b一端与顶紧支座0212a连接，另一端作用于第二工件2200。通过弹性元件0212b的弹性变形，夹具本体0210可装夹不同尺寸的第二工件2200。其中，弹性元件0212b包括弹性金属、弹簧等类型。

优选地，回转夹具0200还包括轴向紧固机构0230，用于限制工件沿回转夹具0200的圆周运动的轴向的移动自动度。换言之，在轴向紧固机构0230的约束下，工件无法沿回转夹具0200的圆周运动的轴向运动，避免发生松脱或轴向窜动。在一个示范性的实施例中，轴向紧固机构0230可采用顶紧弹簧、锁紧螺母等形式实现。

焊接机构0300用于焊接待焊接工件2000。换言之，焊接机构0300用于对焊接部施以高温，使待焊接工件2000的焊接部与焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却后即形成材料之间的连接。

优选地，焊接机构0300包括焊枪安装件0310与至少一个焊枪0320。其中，焊枪安装件0310与进给机构0400连接，可在进给机构0400的驱动下实现往复直线运动，该往复直线运动的路径与回转夹具0200的圆周运动的中心轴平行。焊枪0320安装于焊枪安装件0310上，可随焊枪安装件0310实现直线进给，接近或远离待焊接工件2000。

焊枪0320指向待焊接工件2000，实现加热焊接。在具有复数个焊枪0320的结构下，每一焊枪0320可分别作用于不同的焊接部，同时完成对多个工件的焊接加工。即如前述的五星脚工件中，每一焊枪0320分别实现第一工件2100与一个第二工件2200的焊接，一次性完成五星脚的焊接加工，具有很高的加工效率。换言之，优选地，焊枪0320的数量与第二工件2200的数量相等，保证同步加工。

复数个焊枪0320的分布规律依实际需要而定，可采用如圆周分布、多边形分布等不同的分布形式。优选地，复数个焊枪0320沿同一分布圆周环布，该分布圆周的中心轴与回转夹具0200的圆周运动的中心轴平行，保证焊枪0320的作用方向对准待焊接工件2000。

在一个示范性的实施例中，复数个焊枪0320沿该分布圆周均匀分布，且分布圆周的中心轴与回转夹具0200的圆周运动的中心轴重合，使由第一工件2100与第二工件2200焊接而成的工件具有均匀结构。

其中，焊枪0320依实际焊接方式连接有相应的驱动设备。在一个示范性的实施例中，焊接方式为气体保护焊，焊枪0320连接有电焊机0330与用于提供保护气体的气源0340。电焊机0330为焊枪0320提供电源，通过电弧放电所产生用于焊接的热量。气源0340用于提供保护气体，从而对电弧与焊接区提供保护。气源0340的形式十分多样，包括气瓶、气泵等类型，并通过输气管0341而向焊枪0320输送保护气体。其中，保护气体包括惰性气体、富Ar和氧化性气体。示范性地，保护气体为CO₂。

优选地，焊接机构0300还包括姿态调整组0350，用于对焊枪0320于焊枪安装件0310上的位置与角度的调整。姿态调整组0350可采用旋转调节、螺旋调节、滑动调节等方式实现。

如前所述，自动焊接装置1000设有进给机构0400，用于实现焊接机构0300的往复直线运动。其中，该往复直线运动的路径与圆周运动的中心轴平行，用以实现焊接机构0300特别是焊枪0320的直线进给。

优选地，进给机构0400包括固定底座0410与可直线运动地保持于固定底座0410上的直线运动件0420。其中，固定底座0410与机架0100连接，用于支撑直线运动件0420。在一个示范性的实施例中，固定底座0410上设有直线导轨，直线运动件0420为直线轴承，从而实现二者之间的往复直线运动。

直线运动件0420与焊接机构0300连接，且直线运动件0420连接有用于驱动其直线运动的第二驱动源0430。在第二驱动源0430的驱动下，直线运动件0420与焊接机构0300同步地直线运动。其中，第二驱动源0430可以是旋转电机、直线电机、液压马达、伸缩缸等结构。

在一个示范性的实施例中，直线运动件0420包括丝杠螺母，第二驱动源0430包括滚珠丝杠，丝杠螺母可螺旋旋转地保持于滚珠丝杠上，以丝杠传动方式驱动直线运动件0420。

优选地，自动焊接装置1000还包括送丝机构0500，用于向焊接机构0300输送焊丝。焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料，是焊接不可或缺的材料。送丝机构0500根据焊接的需要自动输送焊丝，从而保证焊接机构0300所需的焊丝用量。同时，自动送丝可保证焊丝用量均匀、稳定且精确，保证焊缝质量的一致性与焊接生产效率。

送丝机构0500可采用多种构造，优选地，送丝机构0500包括送丝机0510与可旋转运动的焊丝盘0520。其中，焊丝盘0520表面缠绕焊丝，送丝机0510用于将焊丝盘0520上的焊丝输送至焊接机构0300。

在一个示范性的实施例中，送丝机0510包括相互连接的送丝管与送丝嘴。送丝管与焊丝盘0520连接而自焊丝盘0520持续抽丝，送丝嘴与焊枪0320连接而将焊丝送入焊枪0320内。随送丝机0510的抽丝动作，焊丝盘0520持续旋转而放丝，保证焊丝的抽送效率与工作平稳。

以下以五星脚的焊接为例，简要介绍自动焊接装置1000的工作过程。在此应用中，顶紧端0212与焊枪0320的数量均为5个。

第一步，将中心管套接于固定端0211，同时将弯管一一装夹于固定端0211与对应的顶紧端0212之间，使弯管被顶紧于中心管的外壁，形成理想的焊接区。进给机构0400驱动各个焊枪0320下移至焊接位置，使焊枪0320与焊接区一一对位。

第二步，焊机开始工作，气源0340送气的同时，送丝机0510自动送丝，使焊枪0320引弧。焊枪0320在进给机构0400驱动下按预设进给速度上下移动，回转夹具0200带动中心管与弯管以预设转速同步旋转，使焊枪0320的电弧逐渐扫过中心管与每一弯管的焊接区(即连接部)，形成马鞍形焊缝使中心管与每一弯管于上半部焊接固定，焊枪0320随即息弧。

第三步，将上半部完成焊接而得到的过程产品翻转后在此装夹，中心管仍然套接于固定端0211，弯管仍然由固定端0211与顶紧端0212紧固。重复第二步完成中心管与每一弯管的焊接区下半部的焊接，最终完成五星脚的焊接。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动焊接装置，包括机架，其特征在于，所述机架上设有：

回转夹具，用于装夹工件并实现所述工件的圆周运动；

焊接机构，用于焊接所述工件；

进给机构，用于实现所述焊接机构的往复直线运动，所述往复直线运动的路径与所述圆周运动的中心轴平行。

2.根据权利要求1所述的自动焊接装置，其特征在于，所述工件包括第一工件与至少一个需焊接于所述第一工件的第二工件，所述回转夹具包括夹具本体与驱动所述夹具本体旋转的第一驱动源，所述夹具本体包括固定端与复数个顶紧端，所述固定端用于固定第一工件，所述固定端与任一所述顶紧端之间装夹一个第二工件，所述顶紧端用于使所述第二工件顶紧于所述第一工件上。

3.根据权利要求2所述的自动焊接装置，其特征在于，复数个所述顶紧端沿同一分布圆周环布，所述固定端位于所述分布圆周的内部，所述分布圆周的中心轴与所述圆周运动的中心轴平行。

4.根据权利要求2所述的自动焊接装置，其特征在于，所述顶紧端包括顶紧支座与弹性元件，所述顶紧支座设于所述夹具本体上，所述弹性元件一端与所述顶紧支座连接，另一端作用于所述第二工件。

5.根据权利要求2所述的自动焊接装置，其特征在于，所述回转夹具还包括轴向紧固机构，用于限制所述工件沿所述圆周运动的轴向的移动自动度。

6.根据权利要求1所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊接机构包括焊枪安装件与至少一个焊枪，所述焊枪安装件与所述进给机构连接，所述焊枪安装于所述焊枪安装件上。

7.根据权利要求6所述的自动焊接装置，其特征在于，复数个所述焊枪沿同一分布圆周环布，所述分布圆周的中心轴与所述圆周运动的中心轴平行。

8.根据权利要求6所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊枪连接有电焊机与用于提供保护气体的气源。

9.根据权利要求1所述的自动焊接装置，其特征在于，所述进给机构包括固定底座与可直线运动地保持于所述固定底座上的直线运动件，所述固定底座与所述机架连接，所述直线运动件与所述焊接机构连接，所述直线运动件连接有用于驱动其直线运动的第二驱动源。

10.根据权利要求1所述的自动焊接装置，其特征在于，其还包括送丝机构，用于向所述焊接机构输送焊丝。