CN108031973A - 一种叶轮激光焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶轮激光焊接机，包括外壳、工作台、焊接机器人控制装置和焊接机器人，还包括第一工位装置、第二工位装置和第三工位装置；所述第一工位装置包括第一上料装置、第一回转气缸，第一传输装置、第一升降装置和第一压紧装置，所述第一上料装置通过第一传输装置进行传输，所述第二工位装置包括第二上料装置、第二回转气缸、第二传输装置、第二升降装置和第二压紧装置，所述第二上料装置通过第二传输装置进行传输，所述第三工位装置包括第三上料装置、第三回转气缸和第三传输装置。其特点在于：多工位一体化，避免因上料产生激光焊接工序中断，提高工作效率。

Description

一种叶轮激光焊接机

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，尤其是涉及一种叶轮激光焊接机。

背景技术

叶轮是水泵的重要零部件，它的尺寸及精度直接影响到水泵的水力性能的高低；不锈钢叶轮主要有两种结构形式：1、开式叶轮；2、闭式叶轮。闭式叶轮由于它具有高效率的特点，被广泛应用在长射程高、效率高的离心泵上。

不锈钢闭式叶轮是由前盖板、后盖板和叶片三部分组成。传统工艺一般由SUS304精铸而成，一些出水口尺寸较小与壁较薄的零件很难铸造，制造成本高，且生产效率低。叶轮制造目前采用不锈钢板经开料、冲压、拉伸然后再通过焊接的方法把前、后盖板及叶片焊成一体而成的一个完整的零件，从而解决因铸造工艺问题而实现不了的薄壁与出水口小尺寸的叶轮制造难题。

叶轮焊接应用比较普遍的焊接方法有氩弧焊、电阻焊和电容储能焊三种；然而随着激光加工技术的发展。激光焊接技术在汽车、造船等行业已得到成功的应用。激光焊接的加工方法应用在不锈钢叶轮的焊接已成为可能。

叶轮焊接与传统工艺相比具有焊接质量极好、焊接速度快、热输入量低、自动化程度高等优点。通过在水泵叶轮制造中的生产实际，结合激光加工技术的优势及加工方法，并通过对焊缝宏观相貌和金相组织的分析与焊接接头拉伸性能测试表明激光焊接可以获得成型良好的焊缝，焊缝组织细小，热影响区窄，接头 显微组织和力学性能优良，非常适合水泵叶轮的制造。同时激光束不受电磁干扰，无磁偏吹现象存在，适宜于磁性材料的焊接，焊接时不需要真空室，不产生X 射线，对人体危害较小，另外激光束的控制简单，易于实现自动化。特别在难熔材料，薄板金属焊接领域激光焊接更是显示出无法比拟的优越性。基于这些优点，激光焊接水泵叶轮被认为是最有前景的先进连接方式之一。

现有的激光焊接机具有以下问题：（1）装夹与更换工装冶具需要时间，这样激光焊接的工序就会中断；（2）没有定位的结构，仅通过对叶轮外周进行压紧的方式来实现固定，在焊接过程中有可能会发生偏移而导致焊接位置的不准确，从而使叶轮的返修率和不合格率比较高，因此有必要予以改进。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种叶轮激光焊接机，它具有多工位一体化，避免因上料产生激光焊接工序中断，提高工作效率的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种叶轮激光焊接机，包括外壳、工作台、焊接机器人控制装置和焊接机器人，还包括第一工位装置、第二工位装置和第三工位装置，所述第一工位装置包括第一上料装置、第一回转气缸，第一传输装置、第一升降装置和第一压紧装置，所述第一上料装置通过第一传输装置进行传输，所述第二工位装置包括第二上料装置、第二回转气缸、第二传输装置、第二升降装置和第二压紧装置，所述第二上料装置通过第二传输装置进行传输，所述第三工位装置包括第三上料装置、第三回转气缸和第三传输装置。

进一步地，所述第一上料装置包括从上而下依次相连的第一底座、第一主动回转装置、第一筒体和可活动的第一夹具，所述第一传输装置包括第一传输电机、第一丝杆、第一压缩管和第一导轨，所述第一升降装置包括第一升降气缸和第一升降杆，所述第一压紧装置包括第一压紧台，第一从动回转装置和第一上压模，所述第二上料装置包括从上而下依次相连的第二底座、第二主动回转装置和第二夹具，所述第二传输装置包括第二传输电机、第二丝杆、第二压缩管和第二导轨，所述第二升降装置包括第二升降气缸和第二升降杆，所述第二压紧装置包括第二压紧台，第二从动回转装置和第二上压模，所述第三上料装置包括从上而下依次相连的第三底座和第三主动回转装置，所述第三传输装置包括第三传输电机、第三丝杆、第三压缩管和第三导轨。

进一步地，所述第一底座、第二底座和第三底座均为带开口的箱体且箱体内形成空腔，所述第一底座底部设有配合第一导轨滑动且带卡槽的第一滑块，所述第一底座下方设有顶出气缸，所述第一夹具包括第一下压模和第一中压模；所述第二底座底部设有配合第二导轨滑动且带卡槽的第二滑块、所述第二夹具包括第二下压模，所述第三底座底部设有配合第三导轨滑动且带卡槽的第三滑块。

进一步地，所述第一下压模的盘面上设有若干分布成旋涡状的弧形定位块，每一个弧形定位块的内侧面设置有与叶轮的形状相适配的定位面；相邻两个弧形定位块之间形成容置槽； 所述第一中压模的盘面上镂空设置有呈圆形的通槽；所述通槽的中部设置有一呈圆形的锁紧块；所述锁紧块与通槽的侧壁之间设有若干分布成旋涡状，并与所述容置槽一一对应且相适配的弧形锁紧条；所述弧形锁紧条的一端与弧形锁紧条固定连接，另一端与通槽的侧壁固定连接；相邻两个锁紧块之间形成与所述弧形定位块一一对应且相适配的锁紧槽； 所述第一上压模的盘面上设有若干分布成旋涡状，并与所述弧形定位块上的定位面一一对应的引导槽；所述第一上压模的盘面上设有一呈圆形的压紧块；所述压紧块的圆心与多个引导槽的对称中心重合；所述引导槽延伸至压紧块内并贯穿压紧块。

进一步地，所述外壳上设有第一工位启动键、第二工位启动键和第三工位启动键。

进一步地，所述外壳前侧设有可升降的防护门。

进一步地，所述外壳底部设有支撑杆，所述支撑杆旁边设有可锁的万向轮。

进一步地，所述外壳上设有监控装置，所述监控装置为LED显示屏。

进一步地，所述外壳上设有置物架。

进一步地，所述外壳两侧设有可转动的门。

采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：本申请三个工位一体，这样可以有效避免因上料产生激光焊接工序的中断，提高工作效率；其中的第一夹具组件、第一上压膜、第二下压膜和第二上压膜均可拆卸，便于根据待焊叶轮尺寸的不同进行更换，更加的实用。

附图说明

图1是本发明三工位装置的结构示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明第一上料装置的结构示意图。

图4是本发明第二上料装置的结构示意图。

图5是本发明第三上料装置的结构示意图。

图6是本发明第一下压模的结构示意图。

图7是本发明第一中压模的结构示意图。

图8是本发明第一上压模的结构示意图。

图9是本发明的结构示意图。

图10是三个压缩管的连接结构示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例，见图1至图10所示：一种叶轮激光焊接机，包括外壳90、工作台40、焊接机器人控制装置60和焊接机器人70，其特征在于：还包括第一工位装置、第二工位装置和第三工位装置，其中第一工位装置包括第一上料装置、第一回转气缸，第一传输装置、第一升降装置和第一压紧装置，其中第一上料装置包括从上而下依次相连的第一底座101、第一主动回转装置102、第一筒体103和可活动的第一夹具104，其中第一底座101为带开口的箱体且箱体内形成空腔，其中第一底座101底部设有配合第一导轨121滑动且带卡槽的第一滑块1011，其中第一底座101下方设有顶出气缸105，其中第一夹具104包括第一下压模1041和第一中压模1042，其中第一下压模1041的盘面上设有若干分布成旋涡状的弧形定位块10411，每一个弧形定位块10411的内侧面设置有与叶轮的形状相适配的定位面104111；相邻两个弧形定位块10411之间形成容置槽10412；其中第一中压模1042的盘面上镂空设置有呈圆形的通槽10421；在通槽10421的中部设置有一呈圆形的锁紧块10422；其中锁紧块10422与通槽10421的侧壁之间设有若干分布成旋涡状，并与容置槽10412一一对应且相适配的弧形锁紧条10423；其中弧形锁紧条10423的一端与弧形锁紧条10423固定连接，另一端与通槽10421的侧壁固定连接；相邻两个锁紧块10422之间形成与弧形定位块10411一一对应且相适配的锁紧槽；其中第一上压模14的盘面上设有若干分布成旋涡状，并与弧形定位块10411上的定位面104111一一对应的引导槽1431；在第一上压模143的盘面上设有一呈圆形的压紧块1432；其中压紧块1432的圆心与多个引导槽1431的对称中心重合；其中引导槽1431延伸至压紧块1432内并贯穿压紧块1432；其中第一传输装置包括第一传输电机123、第一丝杆122、第一压缩管和第一导轨121，其中第一压缩管上开设有带螺纹的通孔用于与第一丝杆122螺纹连接，其中第一压缩管包括前第一压缩管151和后第一压缩管152，其中前第一压缩管151的后端与第一底座101相连，前端固定在工作台40上；其中后第一压缩管151的前端与第一底座101相连，后端固定在工作台40上；这样使得第一传输电机123带动第一丝杆122转动时，第一上料装置在前第一压缩管151和后第一压缩管152相互作用下进行传输。其中第一压紧装置包括第一压紧台141，第一从动回转装置142和第一上压模143，其中第一上料装置通过第一传输装置进行传输，采用上述结构的第一工位主要用于上盖板和叶片的焊接，在进行工作时，第一夹具104在顶出气缸105的作用下将第一中压模1042上浮3到5mm，便于将叶片紧贴于弧形定位块的定位面上，之后再下沉第一中压模1042使弧形锁紧条嵌入到容置槽内并与定位面配合将叶片牢牢的锁死；同时，锁紧块也能够卡入到由多个弧形定位块围绕而形成的区域内将叶片的端部锁死；之后再将上盖板放置在第一中压模1042上与叶片接触，接着按下第一工位启动键931，在第一传输装置的作用下将第一上料装置传输至第一压紧装置正下方，然后第一压紧装置在第一升降装置的作用下下降至第一上压模143与第一中压模1042接触，接着第一工位装置上的第一主动回转装置102在第一回转电机的作用下控制第一夹具104转动由于第一上压膜与第一夹具104组件扣合进而带动第一从动回转装置142转动，旋转到指定角度时焊接机器人控制装置60控制焊接机器人70沿着第一上压模143上的引导槽1431进行焊接工作，当焊接完成，第一压紧装置在第一升降装置的作用下上升至第一上压模143与第一中压模1042分离，接着在第一传输装置的传输作用下将第一上料装置传输回初始位置，接着顶出气缸105的作用下将焊接完成的半成品顶出，便于从夹具上取出；其中第二工位装置包括第二上料装置、第二回转气缸、第二传输装置、第二升降装置和第二压紧装置，其中第二上料装置包括从上而下依次相连的第二底座201、第二主动回转装置202和第二夹具203，其中第二底座201为带开口的箱体且箱体内形成空腔，其中第二底座201底部设有配合第二导轨221滑动且带卡槽的第二滑块205、其中第二夹具203包括带第二弧形引导槽的第二下压模，其中第二传输装置包括第二传输电机223、第二丝杆222、第二压缩管和第二导轨221，其中第二压缩管上开设有带螺纹的通孔用于与第二丝杆222螺纹连接，其中第二压缩管包括前第二压缩管251和后第一压缩管252，其中前第二压缩管251的后端与第二底座201相连，前端固定在工作台40上；其中后第二压缩管252的前端与第二底座201相连，后端固定在工作台40上；这样使得第二传输电机223带动第二丝杆222转动时，第二上料装置在前第二压缩管251和后第二压缩管252相互作用下进行传输。其中第二压紧装置包括第二压紧台241、第二从动回转装置242和第二上压模243，其中第二上料装置通过第二传输装置进行传输，其中第二压紧装置通过升降装置与第二上料装置卡接，采用上述结构的第二工位用于下盖板和第一工位完成的半成品进行焊接，在进行工作时，将第一工位完成的半成品放置到第二下压下上，接着放置下盖板，接着按下第二工位启动键932，在第二传输装置的作用下将第二上料装置进行传输，接着第二压紧装置在第二升降装置的作用下下降至第二上压模243与第二下压模接触，接着第二工位装置上的第二主动回转装置202在第二回转电机的作用下控制第一主动回转装置102转动进而带动第一从动回转装置142转动，旋转到指定角度时焊接机器人控制装置60控制焊接机器人70沿着第一上压模143上的第二引导槽进行焊接工作，当焊接完成，第二压紧装置在第二升降装置的作用下上升至第二上压模243与第二中压模分离，接着在第二传输装置的传输作用下将第二上料装置传输回初始位置，至此第二工位工作完成；其中第三工位装置包括第三上料装置、第三回转气缸和第三传输装置，中第三上料装置包括从上而下依次相连的第三底座301和第三主动回转装置302，其中第三底座301为带开口的箱体且箱体内形成空腔，其中第三底座301底部设有配合第三导轨321滑动且带卡槽的第三滑块305其中第三传输装置包括第三传输电机323、第三丝杆322、第三压缩管和第三导轨321；其中第三压缩管上开设有带螺纹的通孔用于与第三丝杆322螺纹连接，其中第三压缩管包括前第三压缩管351和后第三压缩管352，其中前第三压缩管351的后端与第三底座301相连，前端固定在工作台40上；其中后第三压缩管352的前端与第三底座301相连，后端固定在工作台40上；这样使得第三传输电机323带动第三丝杆322转动时，第三上料装置在前第三压缩管351和后第三压缩管352相互作用下进行传输。采用上述结构的第三工位用于将第二工位上的成品与轴套进行焊接，在进行工作时，将第二工位完成的成品取下放置在第三上料装置上，然后在第二工位完成的成品上放置轴套，其中轴套的中心轴线与成品的中心轴线在重合，再按下第三工位启动键933，在第三传输装置的作用下将第三上料装置传输至与第一压紧装置或第二压紧装置同一水平位置时第三工位装置上的第三主动回转装置置302在第三回转电机的作用下控制第三主动回转装置置302转动进而带动第三从动回转装置转动，便于焊接机器人控制装置60控制焊接机器人70进行焊接工作，当焊接完成，在第三传输装置的作用下将第三上料装置传输至初始位置，这种三工位为一体的结构避免了在进行上料操作时激光焊接工序的中断，提高了工作效率，并能在焊接过程中对叶片和上下盖板进行固定避免在工作过程中产生偏移使焊接出现误差导致返修率和不合格率的上升。其中外壳90前侧设有可升降的防护门91，使得焊接环境处于密封状态起到保护作用。其中外壳90底部设有支撑杆51避免外壳90底板被磨损，在支撑杆51旁边设有可锁的万向轮52便于整体在水平方向进行移动。其中外壳90上设有监控装置80，其中监控装置80为LED显示屏，这样便于观察焊接的整个过程。其中外壳90上设有置物架94，这样更好的对空间进行利用。其中外壳90两侧设有可转动的门92，这样当壳内设备需要进行维护时，便于维修人员进入进行维护。

Claims (10)

1.一种叶轮激光焊接机，包括外壳（90）、工作台（40）、焊接机器人控制装置（60）和焊接机器人（70），其特征在于：还包括第一工位装置、第二工位装置和第三工位装置，所述第一工位装置包括第一上料装置、第一回转气缸，第一传输装置、第一升降装置和第一压紧装置，所述第一上料装置通过第一传输装置进行传输，所述第二工位装置包括第二上料装置、第二回转气缸、第二传输装置、第二升降装置和第二压紧装置，所述第二上料装置通过第二传输装置进行传输，所述第三工位装置包括第三上料装置、第三回转气缸和第三传输装置。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述第一上料装置包括从上而下依次相连的第一底座（101）、第一主动回转装置（102）、第一筒体（103）和可活动的第一夹具（104），所述第一传输装置包括第一传输电机（123）、第一丝杆（122）、第一压缩管和第一导轨（121），所述第一升降装置包括第一升降气缸和第一升降杆（131），所述第一压紧装置包括第一压紧台（141），第一从动回转装置（142）和第一上压模（143），所述第二上料装置包括从上而下依次相连的第二底座（201）、第二主动回转装置（202）和第二夹具（203），所述第二传输装置包括第二传输电机（223）、第二丝杆（222）、第二压缩管和第二导轨（221），所述第二升降装置包括第二升降气缸和第二升降杆（231），所述第二压紧装置包括第二压紧台（241），第二从动回转装置（242）和第二上压模（243），所述第三上料装置包括从上而下依次相连的第三底座（301）和第三主动回转装置（302），所述第三传输装置包括第三传输电机（323）、第三丝杆（322）、第三压缩管和第三导轨（321）。

3.根据权利要求2所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述第一底座（101）、第二底座（201）和第三底座（301）均为带开口的箱体且箱体内形成空腔，所述第一底座（101）底部设有配合第一导轨（121）滑动且带卡槽的第一滑块（1011），所述第一底座（101）下方设有顶出气缸（105），所述第一夹具（104）包括第一下压模（1041）和第一中压模（1042）；所述第二底座（201）底部设有配合第二导轨（221）滑动且带卡槽的第二滑块（205）、所述第二夹具（203）包括带第二弧形引导槽的第二下压模，所述第三底座（301）底部设有配合第三导轨（321）滑动且带卡槽的第三滑块（305）。

4.根据权利要求2或3所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述第一下压模（1041）的盘面上设有若干分布成旋涡状的弧形定位块（10411），每一个弧形定位块（10411）的内侧面设置有与叶轮的形状相适配的定位面（104111）；相邻两个弧形定位块（10411）之间形成容置槽（10412）； 所述第一中压模（1042）的盘面上镂空设置有呈圆形的通槽（10421）；所述通槽（10421）的中部设置有一呈圆形的锁紧块（10422）；所述锁紧块（10422）与通槽（10421）的侧壁之间设有若干分布成旋涡状，并与所述容置槽（10412）一一对应且相适配的弧形锁紧条（10423）；所述弧形锁紧条（10423）的一端与弧形锁紧条（10423）固定连接，另一端与通槽（10421）的侧壁固定连接；相邻两个锁紧块（10422）之间形成与所述弧形定位块（10411）一一对应且相适配的锁紧槽； 所述第一上压模（143）的盘面上设有若干分布成旋涡状，并与所述弧形定位块（10411）上的定位面（104111）一一对应的引导槽（1431）；所述第一上压模（143）的盘面上设有一呈圆形的压紧块（1432）；所述压紧块（1432）的圆心与多个引导槽（1431）的对称中心重合；所述引导槽（1431）延伸至压紧块（1432）内并贯穿压紧块（1432）。

5.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）上设有第一工位启动键（931）、第二工位启动键（932）和第三工位启动键（933）。

6.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）前侧设有可升降的防护门（91）。

7.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）底部设有支撑杆（51），所述支撑杆（51）旁边设有可锁的万向轮（52）。

8.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）上设有监控装置（80），所述监控装置（80）为LED显示屏。

9.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）上设有置物架（94）。

10.根据权利要求1所述的一种叶轮激光焊接机，其特征在于：所述外壳（90）两侧设有可转动的门（92）。