CN107984126A - 焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊接设备及焊接方法，该焊接设备包括传输机构、焊接机构以及提升机构；传输机构用于传输装夹治具，装夹治具可承载一个或多个工件；提升机构架设于传输机构两侧，当装夹治具传输至提升机构下方时，提升机构将装夹治具从传输机构提起，以便焊接机构对装夹治具上的工件进行焊接；并在工件焊接好后将装夹治具放回至传输机构。本发明的焊接设备中，提升机构将装夹治具从传输机构上提起，从而传输机构可以持续传输装夹治具，且不会影响焊接机构对装夹治具上的工件进行焊接，从而提高焊接效率，保障工件焊接质量。

Description

焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明属于零部件焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备及焊接方法。

背景技术

涡轮增压是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的技术，其目的是增加发动机的进气量，提高发动机的功率和扭矩，进而提高燃油的经济性和减少尾气排放。随着政府对汽车排放标准的日趋严格，涡轮增压器在乘用车市场的普及率越来越高，市场容量越来越大，无论传统汽车还是混合动力汽车对涡轮增压器的需求量越来越大。然而，目前的焊接设备性能较差，焊接速度慢、效率低，不能满足市场的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种能提高焊接速度快、效率高的焊接设备及焊接方法。

一种焊接设备，包括传输机构、焊接机构以及提升机构；所述传输机构用于传输装夹治具，所述装夹治具可承载一个或多个工件；所述提升机构架设于所述传输机构两侧，当装夹治具传输至所述提升机构下方时，所述提升机构将装夹治具从所述传输机构提起，以便所述焊接机构对所述装夹治具上的工件进行焊接；并在工件焊接好后将装夹治具放回至所述传输机构。

在其中一个实施例中，所述提升机构包括驱动组件和托架组件，所述驱动组件用于驱动所述托架组件上下运动，以使所述托架组件将装夹治具从所述传输机构上提起或将装夹治具放回至所述传输机构。

在其中一个实施例中，所述托架组件包括固定座、托板、夹紧件和伸缩气缸，所述托板通过所述固定座安装于所述驱动组件上，所述伸缩气缸设于所述托板上，所述夹紧件设于所述伸缩气缸的伸缩杆上，以在所述伸缩气缸的伸缩杆伸缩运动时，带动所述夹紧件相对所述托板上下运动而松开或夹持装夹治具。

在其中一个实施例中，所述提升机构包括夹紧组件，所述夹紧组件设于所述托架组件上并可上下夹持动作，以将工件夹持固定于装夹治具上。

在其中一个实施例中，所述夹紧组件包括压板和夹紧气缸，所述压板设置于所述夹紧气缸的伸缩杆上，以在所述夹紧气缸的驱动下相对装夹治具上下运动而松开或夹紧装夹治具上的工件。

在其中一个实施例中，所述传输机构包括安装架、输送轨道组件、返回轨道组件、第一升降台和第二升降台，所述输送轨道组件和所述返回轨道组件分别平行架设于所述安装架的上端和下端，所述第一升降台和第二升降台分别设置于所述输送轨道的两端，以在所述安装架的上端和下端往复运动，而使经所述输送轨道组件输出的装夹治具可以经所述返回轨道组件回传至所述输送轨道组件。

在其中一个实施例中，所述焊接机构包括激光焊接头、X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件，所述X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件分别用于驱动所述激光焊接头相对所述托架组件上的装夹治具沿X轴、Y轴和Z轴移动，以对装夹治具上的工件进行焊接。

在其中一个实施例中，所述Y轴移动组件安装于横梁上，所述横梁的一端与所述X轴移动组件相连，另一端通过滚轮滑设于沿X轴延伸的平衡滑轨上，所述滚轮通过偏心轴可转动地与所述横梁相连，以在所述滚轮相对所述横梁转动时对所述横梁进行调平。

在其中一个实施例中，所述装夹治具包括底板、仿形夹具和导向托块；所述仿形夹具可拆卸地安装于所述底板上并用于安装工件；所述导向托块设于所述底板的下方并将所述底板支承在所述传输机构上。

相应的，本发明还提供一种利用上述的焊接设备进行焊接的焊接方法，该方法包括步骤：

所述传输机构将承载有工件的装夹治具传输至所述提升机构下方；

所述提升机构从所述传输机构提起装夹治具；

所述焊接机构对装夹治具上的工件进行焊接；

待装夹治具上的工件焊接好后，所述提升机构将装夹治具放回至所述传输机构。

本发明提供的焊接设备及焊接方法，该焊接设备中，提升机构将装夹治具从传输机构上提起，从而传输机构可以持续传输装夹治具，且不会影响焊接机构对装夹治具上的工件进行焊接，从而提高焊接效率，保障工件焊接质量。

附图说明

图1为一实施方式提供的焊接设备的总装结构示意图；

图2为一实施方式提供的焊接设备的传输机构结构示意图；

图3为一实施方式提供的焊接设备的传输机构的局部结构示意图；

图4为一实施方式提供的焊接设备的焊接机构和提升机构安装示意图；

图5为一实施方式提供的焊接设备的焊接机构结构示意图；

图6为一实施方式提供的焊接设备的提升机构结构示意图；

图7为一实施方式提供的提升机构的托架组件结构示意图；

图8为图6中圆圈A部分结构的局部放大图；

图9为一实施方式提供的装夹治具结构示意图；

图10为图2中圆圈B部分结构的局部放大图。

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本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

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。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，一实施方式的一种焊接设备，可以用来对焊接汽车涡轮增压器零部件等工件进行焊接。该焊接设备包括传输机构100、焊接机构200以及提升机构300。传输机构100用于传输装夹治具400，装夹治具400可承载一个或多个工件；提升机构300架设于传输机构100两侧，当装夹治具400传输至提升机构300下方时，提升机构300将装夹治具400从传输机构100提起，以便焊接机构200对装夹治具400上的工件进行焊接；并在工件焊接好后将装夹治具400放回至传输机构100。

上述实施方式中，通过传输机构100可以持续传输装夹治具400，在装夹治具400传输到焊接工作位时，提升机构300将该载有工件的装夹治具400从传输机构100上提起，进而，在焊接机构200对提升机构300提起的工件进行焊接时，传输机构100不受影响，可以继续将载有工件的装夹治具400传输到相应工作位。等装夹治具400上的工件焊接完后，经提升机构300放回到传输机构100上时，传输机构100可以及时的将下一个装夹治具400移到焊接工作位，因此，在该焊接设备中，焊接机构200对工件进行焊接时，不会受传输机构100传输作业而影响精度，同时，在焊接的同时，传输机构100可以将带焊接的工件移到合适的位置进行待料，从而避免前后焊接工序不衔接而使焊接设备处于空闲状态，以提高自动化焊接效率。

结合图2和图3所示，传输机构100包括安装架110、输送轨道组件120、返回轨道组件130、第一升降台140和第二升降台150，输送轨道组件120和返回轨道组件130分别平行架设于安装架110的上端和下端，第一升降台140和第二升降台150分别设置于输送轨道的两端，以在安装架110的上端和下端往复运动，而使经输送轨道组件120输出的装夹治具400可以经返回轨道组件130回传至输送轨道组件120，进而可以使装夹治具400循环使用，从而节省装夹治具400存放空间，提高装夹治具400利用率。

具体的，在装夹治具400上的工件经焊接机构200焊接完毕后，提升机构300将装夹治具400放回到输送轨道组件120上，将已焊接的工件经输送轨道组件120输出。取走装夹治具400上的已焊接工件，装夹治具400经第一升降台140从安装架110的上端移动到安装架110的下端，使装夹治具400可以经处于安装架110的下端的返回轨道组件130输送到装载工件的一端。在第二升降台150的作用下，装载夹具被移动到安装架110的上端与输送轨道组件120齐平，以便将装载有工件的装夹治具400重新经输送轨道组件120向焊接工作位持续供给工件。

需要说明的是，上述的输送轨道组件120和返回轨道组件130可以是由驱动电机驱动皮带的方式进行传输，如图3所示，驱动电机170通过皮带180带动返回轨道组件130上的传送带移动，实现将装夹治具400返回到装载工件的一端。当然，输送轨道组件120和返回轨道组件130也可以是通过链条传动的方式实现传输。此外，第一升降台140和第二升降台150可以采用气缸实现驱动装夹治具400在安装架110的上端和下端之间运动，也可以通过电机-丝杆结构来实现；例如图3示出的一种升降台结构，第二升降台150具有升降气缸151以及在升降气缸151驱动下上下运动的托盘152，进而托盘152可以从输送轨道组件120上接收装夹治具400并降到与返回轨道组件130相对接的位置，以便将装夹治具400经过返回轨道组件130传回到装载工件的一端。相应的，第一升降台140可以采用与第二升降台150相同的结构，以分别在输送轨道组件120和返回轨道组件130的两端上下移动装夹治具400，实现装夹治具400在该焊接设备中循环利用，提高自动化作业效率以及装夹治具400利用率。

如图3和图10所示，可以在传输机构100的相应位置设置检测装置160，例如行程开关，用以检测装夹治具400是否处于焊接工作位，以便提升机构300将装夹治具400从传输机构100上提起，使得焊接机构200对装夹治具400上的工件进行焊接时，传输机构100可以持续传输装夹治具400到相应的工作位。

结合图1和图4所示，焊接机构200和提升机构300可以通过机架400架设在传输机构100传输装夹治具400的路径上，确切的说，提升机构300位于传输机构100的两侧位置，以将在传输机构100上提起或放置装夹治具400。焊接机构200设于传送机构上方，以在提升机构300将装夹治具400从传输机构100上提起后，对装夹治具400上所承载的工件进行焊接。

如图5所示，焊接机构200包括X轴移动组件210、Y轴移动组件220、Z轴移动组件230和激光焊接头240。X轴移动组件210、Y轴移动组件220和Z轴移动组件230分别用于驱动激光焊接头240相对托架组件320上的装夹治具400沿X轴、Y轴和Z轴移动，以对装夹治具400上的工件进行焊接。X轴移动组件210、Y轴移动组件220和Z轴移动组件230可以采用伺服电机驱动丝杆传动的方式实现激光焊接头240在X轴、Y轴和Z轴三个方向上的移动，适应焊接需要，采用丝杆传动的方式具有较为精准动控制焊接精度，当然，也可以采用直线电机作为X轴移动组件210、Y轴移动组件220和Z轴移动组件230的动力源，在此不再一一赘述。

需要说明的是，激光焊接头240通过光纤连接有激光器，激光器作为一种激光发射装置，利用电能转化为光能，并根据工作介质的不同发射出不同波长的激光，经光纤传导到激光焊接头240对工件进行焊接。当然，可以在焊接机构200的相应处设置冷水机，以便激光器和激光焊接头240提供恒温、恒流的冷却水，避免激光焊接过程中的高温影响激光器和焊接头的正常工作，提高焊接稳定性。

如图5所示，在一些实施方式中，激光焊接头240通过横梁250跨设在传输机构100上方。具体的，激光焊接头240设置在Z轴移动组件230上，Z轴移动组件230在Y轴移动组件220驱动下沿Y轴移动。在本实施方式中，Y轴移动组件220安装于横梁250上，横梁250的一端与X轴移动组件210相连，另一端通过滚轮270滑设于沿X轴延伸的平衡滑轨260上，滚轮270通过偏心轴280可转动地与横梁250相连，以在滚轮270相对横梁250转动时对横梁250进行调平。

结合图1、图4和图6所示，提升机构300包括驱动组件310和托架组件320，驱动组件310用于驱动托架组件320上下运动，以使托架组件320将装夹治具400从传输机构100上提起或将装夹治具400放回至传输机构100。需要说明的是，驱动组件310驱动托架组件320上下运动的行程范围内，会经过传输机构100传输装夹治具400的工作面，因此，在传输机构100将装夹治具400移到提升机构300的下方时，驱动组件310向上提起托架组件320便可以将装夹治具400从传输机构100上提起。相应的，在装夹治具400上的工件焊接完后，驱动组件310驱动托架组件320下降到低于传输机构100的工作面，便可以将装夹治具400放回到传输机构100上。

结合图7所示，托架组件320包括固定座321、托板322、夹紧件323和伸缩气缸324，托板322通过固定座321安装于驱动组件310上，伸缩气缸324设于托板322上，夹紧件323设于伸缩气缸324的伸缩杆上，以在伸缩气缸324的伸缩杆伸缩运动时，带动夹紧件323相对托板322上下运动而松开或夹持装夹治具400。

上述实施方式中，托板322上的伸缩气缸324可以驱动夹紧件323相对托板322上下运动，使得在驱动组件310驱动托板322向上运动而将装夹治具400从传输机构100上托起时，伸缩气缸324驱动夹紧件323向托板322靠近便可以将装夹治具400夹持固定住，从而避免装夹治具400从托板322上掉落或上下震荡影响焊接机构200对装夹治具400上的工件的焊接稳定性。相应的，在需要将装夹治具400从托板322上分离时，伸缩气缸324驱动夹紧件323远离托板322，以方便将装夹治具400放回到传输机构100上。

需要说明的是，夹紧件323包括连接块323a和调节螺栓323b，连接块323a横向连接在伸缩气缸324的伸缩杆上，调节螺栓323b沿竖直方向螺纹连接在连接块323a上；进而在伸缩气缸324的伸缩行程内，还可以通过调节螺栓323b调整夹紧装夹治具400的夹持厚度，以满足不同装夹治具400的夹紧需求。

上述实施方式中，驱动组件310包括设置于传输机构100两侧的升降电机311以及滑台312，相应的，将托架组件320中的托板322通过固定座321安装在滑台312上，进而升降电机311驱动滑台312上下运动，便可以实现托板322上下运动。需要说明的是，本实施方式中，升降电机311可以通过丝杆传动的方式驱动滑台312上下运动，也可以采用齿条啮合或皮带传动的方式实现滑台312的上下运动，在此不再一一赘述。

结合图6和图8所示，在一些实施方式中，提升机构300还包括夹紧组件330，夹紧组件330设于托架组件320上并可上下夹持动作。在托架组件320承托有装夹治具400时，由于装夹治具400被托架组件320承托住，夹紧组件330通过上下夹持动作便可以对装夹治具400上的工件进行夹持固定，使得工件可以稳定的固定在装夹治具400上，避免焊接时工件在装夹治具400上出现移位而导致焊接错位。

上述本实施方式中，夹紧组件330可以设置在托板322上，以在驱动组件310的驱动下，随托板322上下运动。

夹紧组件330包括压板331和夹紧气缸332，压板331设置于夹紧气缸332的伸缩杆上，以在夹紧气缸332的驱动下相对装夹治具400上下运动而松开或夹紧装夹治具400上的工件。需要说明的是，本实施方式中，夹紧气缸332通过气缸安装座334安装在托板322上，使得夹紧气缸332的伸缩杆伸缩运动时，压板331相对托板322上下运动，由于装夹治具400承托在托板322上，因而压板331相对托板322向下运动时，便可以将装夹治具400上的工件抵压在装夹治具400上而不会随设备的运行而晃动，从而确保焊接机构200可以对工件进行准确焊接，保障工件的焊接质量。

在一些实施方式中，压板331可以是通过调节板333安装在夹紧气缸332的伸缩杆上，这样，可以通过调节压板331在调节板333上的位置，适应不同规格工件的定位需要。需要说明的是，调节板333上可以设置多个高度不同的连接孔位333a，相应的，将压板331通过连接件安装在不同的连接孔位333a，便可以对压板331相对装夹治具400的高度进行调整，以便对不同规格工件实施夹持固定，提高夹紧组件330的通用性。

上述实施方式中，调节板333上还设有缓冲器335，以在压板331对装夹治具400上的工件进行夹持固定时，缓冲器335可以率先抵到装夹治具400上进行缓冲，防止下冲力度过大而压坏装夹治具400上的工件。相应的，缓冲器335可以是多个，分别设置在调节板333靠近装夹治具400四角的位置，以均衡对装夹治具400的冲击力。

结合图9所示，装夹治具400包括底板410、仿形夹具420和导向托块430。仿形夹具420可拆卸地安装于底板410上并用于安装工件；导向托块430设于底板410的下方并将底板410支承在传输机构100上。在本实施方式中，可以通过在底板410上安装不同的仿形夹具420适应不同工件的安装需要，以便焊接设备对不同类型的工件进行焊接，提高设备通用性。

此外，结合图7至图10所示，在一些实施方式中，可以在托板322和底板410上设置相应的定位导向结构，托板322托起装夹治具400时，可以通过该导向结构将底板410定位在托板322上。例如在托板322上设置导向销325，在底板410的相应位置设置定位套411，使得托板322向上提起装夹治具400时，托板322上的定位柱插入该定位套411内，从而防止装夹治具400相对托板322水平滑移。

需要说明的是，在一些实施方式中，该焊接机构200还包括用于控制传输机构100、焊接机构200和提升机构300等结构运动的控制装置。在本实施方式中，焊接机构200设有除尘净化器和空气压缩机；除尘净化器通过高温风管收集焊接产生的烟尘和空气中的粉尘，使悬浮在空气中的颗粒得到净化。空压机为焊接夹具、传输机构100和焊接头气帘等结构提供恒压、洁净的压缩空气，在此不再一一赘述。

相应的，本发明一实施方式还提供了一种利用上述的焊接设备进行焊接的焊接方法，该方法包括步骤：

传输机构100将承载有工件的装夹治具400传输至提升机构300下方；

提升机构300从传输机构100提起装夹治具400；

焊接机构200对装夹治具400上的工件进行焊接；

待装夹治具400上的工件焊接好后，提升机构300将装夹治具400放回至传输机构100。

在上述焊接方法中，由于提升机构300将装夹治具400从传输机构100上提起，从而传输机构100可以持续传输装夹治具400，且不会影响焊接机构200对装夹治具400上的工件进行焊接，从而提高焊接效率，保障工件焊接质量。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上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发明专利范围的限制。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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种焊接设备，其特征在于，包括传输机构、焊接机构以及提升机构；所述传输机构用于传输装夹治具，所述装夹治具可承载一个或多个工件；所述提升机构架设于所述传输机构两侧，当装夹治具传输至所述提升机构下方时，所述提升机构将装夹治具从所述传输机构提起，以便所述焊接机构对所述装夹治具上的工件进行焊接；并在工件焊接好后将装夹治具放回至所述传输机构。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述提升机构包括驱动组件和托架组件，所述驱动组件用于驱动所述托架组件上下运动，以使所述托架组件将装夹治具从所述传输机构上提起或将装夹治具放回至所述传输机构。

3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述托架组件包括固定座、托板、夹紧件和伸缩气缸，所述托板通过所述固定座安装于所述驱动组件上，所述伸缩气缸设于所述托板上，所述夹紧件设于所述伸缩气缸的伸缩杆上，以在所述伸缩气缸的伸缩杆伸缩运动时，带动所述夹紧件相对所述托板上下运动而松开或夹持装夹治具。

4.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述提升机构还包括夹紧组件，所述夹紧组件设于所述托架组件上并可上下夹持动作，以将工件夹持固定于装夹治具上。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述夹紧组件包括压板和夹紧气缸，所述压板设置于所述夹紧气缸的伸缩杆上，以在所述夹紧气缸的驱动下相对装夹治具上下运动而松开或夹紧装夹治具上的工件。

6.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述传输机构包括安装架、输送轨道组件、返回轨道组件、第一升降台和第二升降台，所述输送轨道组件和所述返回轨道组件分别平行架设于所述安装架的上端和下端，所述第一升降台和第二升降台分别设置于所述输送轨道的两端，以在所述安装架的上端和下端往复运动，而使经所述输送轨道组件输出的装夹治具可以经所述返回轨道组件回传至所述输送轨道组件。

7.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接机构包括激光焊接头、X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件，所述X轴移动组件、Y轴移动组件和Z轴移动组件分别用于驱动所述激光焊接头相对所述托架组件上的装夹治具沿X轴、Y轴和Z轴移动，以对装夹治具上的工件进行焊接。

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述Y轴移动组件安装于横梁上，所述横梁的一端与所述X轴移动组件相连，另一端通过滚轮滑设于沿X轴延伸的平衡滑轨上，所述滚轮通过偏心轴可转动地与所述横梁相连，以在所述滚轮相对所述横梁转动时对所述横梁进行调平。

9.根据权利要求1至8任一项所述的焊接设备，其特征在于，所述装夹治具包括底板、仿形夹具和导向托块；所述仿形夹具可拆卸地安装于所述底板上并用于安装工件；所述导向托块设于所述底板的下方并将所述底板支承在所述传输机构上。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述的焊接设备进行焊接的焊接方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

所述传输机构将承载有工件的装夹治具传输至所述提升机构下方；

所述提升机构从所述传输机构提起装夹治具；

所述焊接机构对装夹治具上的工件进行焊接；

待装夹治具上的工件焊接好后，所述提升机构将装夹治具放回至所述传输机构。