CN108044265A - 三轴实时跟踪焊接结构 - Google Patents

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Abstract

一种三轴实时跟踪焊接结构，包括冷柜机体、压紧夹具和焊接组件，及与焊接组件配套的三轴实时跟踪装置；焊接组件包括X轴驱动组件、送丝装置和焊枪，X轴驱动组件驱动焊枪沿X轴往复移动；三轴实时跟踪装置包括支承框架、控制盒、Y轴驱动组件、Z轴驱动组件和激光跟踪模块；X轴驱动组件驱动三轴实时跟踪装置整体沿X轴往复移动；Y轴驱动组件连接Z轴驱动组件，并驱动Z轴驱动组件沿Y轴往复移动；Z轴驱动组件连接焊枪和激光跟踪模块，并同步驱动焊枪和激光跟踪模块沿Z轴往复移动；控制盒至少控制Y轴驱动组件和Z轴驱动组件。本发明具有全自动化、焊接节拍快、焊接效率高、节省人力、焊接精度高的特点。

Description

三轴实时跟踪焊接结构
技术领域
本发明涉及一种自动化冷柜焊接设备，特别涉及一种三轴实时跟踪焊接结构。
背景技术
目前冷柜焊接领域的专机焊接一般都是沿着固定的轨迹设置参数焊接，对焊接位置的定位、压紧以及焊接产品来料精度要求很高，另外焊接过程中变形量很大，这种变形会让原先设定的固定焊接轨迹会受热变化，导致焊接品质不良，尤其是焊接长又薄的板件，如：冷柜的侧板、顶板等部件。中国专利文献号CN203726026U于2014年7月23日公开了一种焊枪跟踪装置及焊枪机构，具体公开了：该焊枪跟踪装置设置于焊接设备上，所述焊接设备上设置有焊枪机构，所述焊枪跟踪装置包括一固定棒，所述固定棒的上端与所述焊枪机构相连，所述固定棒的下端设置有一跟踪轴承，所述焊枪机构对鹅背梁进行焊接时，所述跟踪轴承压在所述鹅背梁上；所述焊枪机构通过移动架设置在一集装箱鹅背梁焊接设备的导轨上，并沿导轨移动进行焊接；所述集装箱鹅背梁焊接设备用于将鹅背梁焊接到鹅面板上，所述焊枪机构上设置有上述的焊枪跟踪装置；该结构复杂，且操作麻烦，跟踪效果较差，性能不可靠。因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、全自动化、焊接节拍快、焊接效率高、节省人力、焊接精度高的三轴实时跟踪焊接结构，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种三轴实时跟踪焊接结构，包括冷柜机体、压紧夹具和焊接组件，压紧夹具和一组以上焊接组件分别设置于冷柜机体上，其中，焊接组件包括X轴驱动组件、送丝装置和焊枪，X轴驱动组件至少驱动焊枪在冷柜机体上沿X轴往复移动；其特征在于：还包括与焊接组件配套的三轴实时跟踪装置，该三轴实时跟踪装置包括支承框架、控制盒、Y轴驱动组件、Z轴驱动组件和激光跟踪模块；所述X轴驱动组件、送丝装置和Y轴驱动组件分别设置于支承框架上，X轴驱动组件驱动三轴实时跟踪装置整体沿X轴往复移动；所述Y轴驱动组件连接Z轴驱动组件，并驱动Z轴驱动组件沿Y轴往复移动；所述Z轴驱动组件连接焊枪和激光跟踪模块，并同步驱动焊枪和激光跟踪模块沿Z轴往复移动，激光跟踪模块的发射端位于焊枪的焊接端上方；所述控制盒至少控制Y轴驱动组件和Z轴驱动组件。
Y轴驱动组件的结构可以有以下方案：
方案一，所述Y轴驱动组件包括Y轴电机、同步带、Y轴滑块和两个以上同步轮；Y轴电机固定于支承框架上，各同步轮定位转动在支承框架上，Y轴电机的输出轴至少驱动连接一同步轮；同步带绕设于各同步轮上，且同步带连接Y轴滑块，Z轴驱动组件设置于Y轴滑块上。
方案二，所述Y轴驱动组件包括Y轴电机、Y轴滚珠丝杆和带螺孔的Y轴滑块，Y轴电机固定于支承框架上，且驱动Y轴滚珠丝杆相对支承框架定位转动，Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块螺接。
方案三，所述Y轴驱动组件包括Y轴气缸和Y轴滑块，Y轴气缸的缸体固定于支承框架上，Y轴气缸的杆体连接Y轴滑块，Z轴驱动组件设置于Y轴滑块上。
Z轴驱动组件的结构可以有以下方案：
方案1，所述Z轴驱动组件包括Z轴电机、Z轴滚珠丝杆和带螺孔的Z轴滑块，Z轴电机相对Y轴滑块固定设置，且驱动Z轴滚珠丝杆相对Y轴滑块定位转动，Z轴滚珠丝杆与Z轴滑块螺接，焊枪和激光跟踪模块分别连接Z轴滑块。
方案2，所述Z轴驱动组件包括Z轴气缸和Z轴滑块，Z轴气缸的缸体固定于支承框架上，Z轴气缸的杆体连接Z轴滑块，焊枪和激光跟踪模块(12)分别连接Z轴滑块。
所述X轴驱动组件包括X轴电机和齿轮，X轴电机固定于支承框架上，齿轮连接X轴电机的输出轴，冷柜机体或压紧夹具上设置有沿X轴延伸的X轴齿条，齿轮与X轴齿条相互啮合。
所述Z轴驱动组件通过一组调节组件连接焊枪和激光跟踪模块；该调节组件包括用于连接Z轴驱动组件的连杆，用于连接焊枪的第一连接块，及用于连接激光跟踪模块的第三连接块，第一连接块和/或第三连接块相对连杆调节式设置。
所述焊枪转动连接第一连接块，第一连接块上设有圆弧形的第一调节槽，焊枪在该第一调节槽范围内定位转动调节；所述激光跟踪模块固定于第三连接块上，第三连接块上设有条形槽，激光跟踪模块在该条形槽范围内沿Y轴定位滑动调节。
所述焊枪与第一连接块之间设置有L形块，该L形块一侧与第一连接块转动连接、另一侧与焊枪传动连接且设有圆弧形的第二调节槽，焊枪在该第二调节槽范围内定位转动调节。
本发明通过激光跟踪模块监控焊接位置的偏移情况，并通过设置X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件分别驱动焊枪沿X轴、Y轴和Z轴移动，根据激光跟踪模块的监控结果，控制盒通过控制不同驱动组件使焊枪实现位置补偿，以保证焊接质量和精度。对三轴实时跟踪的运用可以解决焊接产品来料精度不足，焊接过程中受热导致焊缝变化的问题，在焊接过程中，激光跟踪模块通过实时扫描焊缝进行监控，再由控制盒控制三轴，进而控制焊枪的焊接位置，保证焊接品质，提高焊接效率；本焊接过程可实现全自动化工作，工人只需进行开机操作，因此一名工人可以同时操作多台相关的焊接设备，大大降低了工人的劳动强度，减少投入的人力资源，降低人工成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例涉及的冷柜焊接设备的整机立体图。
图2为图1中A处的放大图。
图3和图4分别为本发明第一实施例中三轴实时跟踪装置不同方位的立体图。
图5为本发明第一实施例中三轴实时跟踪装置的局部结构立体图。
图6为本发明第一实施例中三轴实时跟踪装置的局部结构分解图。
图7为本发明第一实施例中三轴实时跟踪装置的局部结构侧视图。
图8为本发明第一实施例中三轴实时跟踪装置的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图1-图8，本三轴实时跟踪焊接结构，包括冷柜机体1、压紧夹具3和焊接组件，冷柜机体1沿X轴延伸，压紧夹具3和四组焊接组件分别设置于冷柜机体1上，四组焊接组件两两对称设置；其中，焊接组件包括X轴驱动组件6、送丝装置7和焊枪11，X轴驱动组件6驱动送丝装置7和焊枪11同步在冷柜机体1上沿X轴往复移动；具体是：冷柜机体1上设置有与焊接组件配套的三轴实时跟踪装置2，该三轴实时跟踪装置2包括支承框架、控制盒8、Y轴驱动组件9、Z轴驱动组件10和激光跟踪模块12；X轴驱动组件6、送丝装置7和Y轴驱动组件9分别设置于支承框架上，X轴驱动组件6驱动三轴实时跟踪装置2整体沿X轴往复移动；Y轴驱动组件9连接Z轴驱动组件10，并驱动Z轴驱动组件10沿Y轴往复移动；Z轴驱动组件10连接焊枪11和激光跟踪模块12，并同步驱动焊枪11和激光跟踪模块12沿Z轴往复移动；即X轴驱动组件6最终驱动驱动焊枪11和激光跟踪模块12沿X轴往复移动，Y轴驱动组件9最终驱动驱动焊枪11和激光跟踪模块12沿Y轴往复移动，Z轴驱动组件10最终驱动驱动焊枪11和激光跟踪模块12沿Z轴往复移动；激光跟踪模块12的发射端位于焊枪11的焊接端上方；控制盒8控制Y轴驱动组件9和Z轴驱动组件10。本结构通过对三轴实时跟踪的运用可以解决焊接产品来料精度不足，焊接过程中受热导致焊缝变化的问题，在焊接过程中，激光跟踪模块通过实时扫描焊缝进行监控，再由控制盒控制三轴，进而控制焊枪11的焊接位置，保证焊接品质，提高焊接效率；本焊接过程可实现全自动化工作，工人只需进行开机操作，因此一名工人可以同时操作多台相关的焊接设备，大大降低了工人的劳动强度，减少投入的人力资源，降低人工成本。
进一步说，Y轴驱动组件9包括Y轴电机9.1、同步带9.2、Y轴滑块9.3和两个以上同步轮；Y轴电机9.1固定于支承框架上，各同步轮定位转动在支承框架上，Y轴电机9.1的输出轴驱动连接任一同步轮；同步带9.2绕设于各同步轮上，且同步带9.2连接Y轴滑块9.3，Z轴驱动组件10设置于Y轴滑块9.3上。Y轴电机9.1工作驱动任一同步轮转动，从而带动同步带9.2运转，并带动Y轴滑块9.3沿Y轴滑动，进而驱动Z轴驱动组件10。为提高Y轴滑块9.3的滑动精度和顺畅度，Y轴滑块9.3与支承框架之间设置有Y轴导轨9.4。
进一步说，Z轴驱动组件10包括Z轴电机10.1、Z轴滚珠丝杆和带螺孔的Z轴滑块10.2，Z轴电机10.1相对Y轴滑块9.3固定设置，且驱动Z轴滚珠丝杆相对Y轴滑块9.3定位转动，Z轴滚珠丝杆与Z轴滑块10.2螺接，焊枪11和激光跟踪模块12分别连接Z轴滑块10.2。Z轴电机10.1工作驱动Z轴滚珠丝杆转动，在螺纹的作用下，Z轴滑块10.2相对沿Z轴升降，进而驱使焊枪11和激光跟踪模块12沿Z轴升降。
进一步说，X轴驱动组件6包括X轴电机6.1和齿轮6.2，X轴电机6.1固定于支承框架上，齿轮6.2连接X轴电机6.1的输出轴，冷柜机体1或压紧夹具3上设置有沿X轴延伸的X轴齿条4，齿轮6.2与X轴齿条4相互啮合。X轴电机6.1工作驱动齿轮6.2转动，在齿轮6.2与X轴齿条4的相互作用下，三轴实时跟踪装置2整体沿X轴滑动。为提高三轴实时跟踪装置2的滑动精度和顺畅度，支承框架与压紧夹具3之间设置有X轴导轨5。
进一步说，Z轴驱动组件10通过一组调节组件13连接焊枪11和激光跟踪模块12；该调节组件13包括用于连接Z轴驱动组件10的连杆13.1，用于连接焊枪11的第一连接块13.3，及用于连接激光跟踪模块12的第三连接块13.5，第一连接块13.3和第三连接块13.5相对连杆13.1调节式设置。通过调节组件13调节焊枪1的原点位置，可克服来料尺寸差异大或异常的情况，进一步提高焊接质量。
进一步说，焊枪11转动连接第一连接块13.3，第一连接块13.3上设有圆弧形的第一调节槽13.31，一紧固单元(通常为螺钉)穿过第一调节槽13.31相对连接焊枪11，使焊枪11在该第一调节槽13.31范围内定位转动调节；激光跟踪模块12固定于第三连接块13.5上，第三连接块13.5上设有条形槽13.51，另一紧固单元(通常为螺钉)穿过条形槽13.51与连杆13.1连接，使激光跟踪模块12在该条形槽13.51范围内沿Y轴定位滑动调节。
进一步说，焊枪11与第一连接块13.3之间设置有L形块13.4，该L形块13.4一侧与第一连接块13.3转动连接，上述一紧固单元穿过第一调节槽13.31后与L形块13.4连接；L形块13.4另一侧与焊枪11传动连接且设有圆弧形的第二调节槽13.41，又一紧固单元(通常为螺钉)穿过第二调节槽13.41后与焊枪11连接，使焊枪11在该第二调节槽13.41范围内定位转动调节。连杆13.1与第一连接块13.3之间通过中间部件13.2相连接。
第二实施例
本三轴实时跟踪焊接结构不同于第一实施例之处在于：Y轴驱动组件9包括Y轴电机9.1、Y轴滚珠丝杆和带螺孔的Y轴滑块9.3，Y轴电机9.1固定于支承框架上，且驱动Y轴滚珠丝杆相对支承框架定位转动，Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块9.3螺接。
其他未述部分同第一实施例，这里不再分析说明。
第三实施例
本三轴实时跟踪焊接结构不同于第一实施例之处在于：Y轴驱动组件9包括Y轴气缸和Y轴滑块9.3，Y轴气缸的缸体固定于支承框架上，Y轴气缸的杆体连接Y轴滑块9.3，Z轴驱动组件10设置于Y轴滑块9.3上。
其他未述部分同第一实施例，这里不再分析说明。
第四实施例
本三轴实时跟踪焊接结构不同于第一实施例之处在于：Z轴驱动组件10包括Z轴气缸和Z轴滑块10.2，Z轴气缸的缸体固定于支承框架上，Z轴气缸的杆体连接Z轴滑块10.2，焊枪11和激光跟踪模块12分别连接Z轴滑块10.2。
其他未述部分同第一实施例，这里不再分析说明。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种三轴实时跟踪焊接结构，包括冷柜机体(1)、压紧夹具(3)和焊接组件，压紧夹具(3)和一组以上焊接组件分别设置于冷柜机体(1)上，其中，焊接组件包括X轴驱动组件(6)、送丝装置(7)和焊枪(11)，X轴驱动组件(6)至少驱动焊枪(11)在冷柜机体(1)上沿X轴往复移动；其特征在于：还包括与焊接组件配套的三轴实时跟踪装置(2)，该三轴实时跟踪装置(2)包括支承框架、控制盒(8)、Y轴驱动组件(9)、Z轴驱动组件(10)和激光跟踪模块(12)；所述X轴驱动组件(6)、送丝装置(7)和Y轴驱动组件(9)分别设置于支承框架上，X轴驱动组件(6)驱动三轴实时跟踪装置(2)整体沿X轴往复移动；所述Y轴驱动组件(9)连接Z轴驱动组件(10)，并驱动Z轴驱动组件(10)沿Y轴往复移动；所述Z轴驱动组件(10)连接焊枪(11)和激光跟踪模块(12)，并同步驱动焊枪(11)和激光跟踪模块(12)沿Z轴往复移动，激光跟踪模块(12)的发射端位于焊枪(11)的焊接端上方；所述控制盒(8)至少控制Y轴驱动组件(9)和Z轴驱动组件(10)。
2.根据权利要求1所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Y轴驱动组件(9)包括Y轴电机(9.1)、同步带(9.2)、Y轴滑块(9.3)和两个以上同步轮；Y轴电机(9.1)固定于支承框架上，各同步轮定位转动在支承框架上，Y轴电机(9.1)的输出轴至少驱动连接一同步轮；同步带(9.2)绕设于各同步轮上，且同步带(9.2)连接Y轴滑块(9.3)，Z轴驱动组件(10)设置于Y轴滑块(9.3)上。
3.根据权利要求1所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Y轴驱动组件(9)包括Y轴电机(9.1)、Y轴滚珠丝杆和带螺孔的Y轴滑块(9.3)，Y轴电机(9.1)固定于支承框架上，且驱动Y轴滚珠丝杆相对支承框架定位转动，Y轴滚珠丝杆与Y轴滑块(9.3)螺接。
4.根据权利要求1所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Y轴驱动组件(9)包括Y轴气缸和Y轴滑块(9.3)，Y轴气缸的缸体固定于支承框架上，Y轴气缸的杆体连接Y轴滑块(9.3)，Z轴驱动组件(10)设置于Y轴滑块(9.3)上。
5.根据权利要求2-4任一项所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Z轴驱动组件(10)包括Z轴电机(10.1)、Z轴滚珠丝杆和带螺孔的Z轴滑块(10.2)，Z轴电机(10.1)相对Y轴滑块(9.3)固定设置，且驱动Z轴滚珠丝杆相对Y轴滑块(9.3)定位转动，Z轴滚珠丝杆与Z轴滑块(10.2)螺接，焊枪(11)和激光跟踪模块(12)分别连接Z轴滑块(10.2)。
6.根据权利要求2-4任一项所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Z轴驱动组件(10)包括Z轴气缸和Z轴滑块(10.2)，Z轴气缸的缸体固定于支承框架上，Z轴气缸的杆体连接Z轴滑块(10.2)，焊枪(11)和激光跟踪模块(12)分别连接Z轴滑块(10.2)。
7.根据权利要求1所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述X轴驱动组件(6)包括X轴电机(6.1)和齿轮(6.2)，X轴电机(6.1)固定于支承框架上，齿轮(6.2)连接X轴电机(6.1)的输出轴，冷柜机体(1)或压紧夹具(3)上设置有沿X轴延伸的X轴齿条(4)，齿轮(6.2)与X轴齿条(4)相互啮合。
8.根据权利要求1所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述Z轴驱动组件(10)通过一组调节组件(13)连接焊枪(11)和激光跟踪模块(12)；该调节组件(13)包括用于连接Z轴驱动组件(10)的连杆(13.1)，用于连接焊枪(11)的第一连接块(13.3)，及用于连接激光跟踪模块(12)的第三连接块(13.5)，第一连接块(13.3)和/或第三连接块(13.5)相对连杆(13.1)调节式设置。
9.根据权利要求8所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述焊枪(11)转动连接第一连接块(13.3)，第一连接块(13.3)上设有圆弧形的第一调节槽(13.31)，焊枪(11)在该第一调节槽(13.31)范围内定位转动调节；所述激光跟踪模块(12)固定于第三连接块(13.5)上，第三连接块(13.5)上设有条形槽(13.51)，激光跟踪模块(12)在该条形槽(13.51)范围内沿Y轴定位滑动调节。
10.根据权利要求9所述的三轴实时跟踪焊接结构，其特征在于：所述焊枪(11)与第一连接块(13.3)之间设置有L形块(13.4)，该L形块(13.4)一侧与第一连接块(13.3)转动连接、另一侧与焊枪(11)传动连接且设有圆弧形的第二调节槽(13.41)，焊枪(11)在该第二调节槽(13.41)范围内定位转动调节。
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