CN108296677B - 一种扇叶状焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扇叶状焊接装置。它包括工作台、电器柜、送料装置、下料装置和焊接装置，工作台上设送料装置、下料装置和焊接装置，工作台侧面设电器柜，电器柜上面设控制面板，电器柜内设主电源、控制主板和伺服驱动器，主电源、控制面板和伺服驱动器分别与控制主板通过数据线电连接；送料装置包括驱动装置和焊件装夹装置，驱动装置包括附加电机、减速器、电机固定板、联轴器、轴承底座、密封轴承、转轴、扇叶板和端盖，焊件装夹装置包括盖板和固定设在扇叶板上的环软塑胶，环软塑胶的顶部设盖板。它具有自动送料、自动定位和工作安全可靠的特点，能够放置任意形状的待焊件和极大程度上代替人工焊接，准确率高，从而提高工作效率。

Description

一种扇叶状焊接装置
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种焊接装置，尤其涉及一种扇叶状焊接装置。
背景技术
目前，自动化焊接生产线在现有技术中已经广泛应用，大大提高了焊接效率和准确率，同时，也保证了操作人员的安全。在中国发明专利说明书CN107378321A中公开了一种全自动焊接机，包括上料装置、焊接配件上料装置、焊接装置、下料装置和圆形的转盘，所述上料装置、焊接配件上料装置、焊接装置和下料装置均设置在转盘的旁侧，转盘顶部边缘设有若干个供物料套设的安放杆，所述下料装置包括有第三旋转装置、将安放杆上焊接完成的物料移送到旋转装置上的第二送料装置，第三旋转将竖直状态的物料旋转至水平状态，第三旋转装置包括有供物料插接的第二过渡杆，第三旋转装置的旁侧设置有将第二过渡杆上水平设置的物料取下的退料装置，管状物料焊接方式采用双行程的焊接方式，提高焊接效率，对焊接密度做到精确控制，管状物料准确的上料和下料方式，降低上料和下料的失误率。但是现有技术中的自动化焊接装置仍需人工将待焊工件工装至焊接工位，或者增加输送待焊工件的流水线，甚至需增加焊接件的放置与定位夹具，不能实现自动化焊接装置与焊接生产线一体化，造成资源浪费，而现有技术中的焊接装置存在的问题是待焊工件不能自动送料和自动定位与装夹。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题在于提供一种待焊工件能自动送料和自动定位的扇叶状焊接装置。它能够放置任意形状的待焊件和极大程度上代替人工焊接，准确率高，从而提高工作效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种扇叶状焊接装置。它包括工作台、电器柜、送料装置、下料装置和焊接装置，工作台上设送料装置、下料装置和焊接装置，工作台侧面设电器柜，电器柜上面设控制面板，电器柜内设主电源、控制主板和伺服驱动器，主电源、控制面板和伺服驱动器分别与控制主板通过数据线电连接；焊接装置包括五轴焊接机器人、设置在保护瓶内的焊接保护气(如CO2保护气)、送丝机、焊枪和焊接电源，五轴焊接机器人上设焊枪，五轴焊接机器人与伺服驱动器通过数据线电连接，且通过伺服驱动器运作，送丝机用于焊枪自动送丝，送丝机与控制主板相电连接，焊接电源的正极接电器柜的主电源，负极与工作台相连，焊接电源和送丝机通过通讯线相连；送料装置包括驱动装置和焊件装夹装置，驱动装置包括附加电机、减速器、电机固定板、联轴器、轴承底座、密封轴承、转轴、扇叶板和端盖，转轴上设扇叶板，转轴的顶部设有端盖，转轴通过密封轴承设轴承底座，轴承底座设在工作台上，转轴通过联轴器与减速器相连接，减速器与附加电机相连接，附加电机设在电机固定板上，电机固定板设在工作台上，附加电机用于提供驱动能源，附加电机与减速器相连用于提供转矩。焊件装夹装置包括盖板和固定设在扇叶板上的环软塑胶，环软塑胶的顶部设盖板，盖板最好是通过螺钉自下而上固定在扇叶板上。
所述端盖和转轴最好通过螺纹连接，扇叶板最好是通过6个M4X15的螺钉紧固在转轴上。
所述下料装置包括气缸支柱、气缸、冲头、导轨落料孔、扇形导轨和传感器，气缸支柱和扇形导轨设在工作台上，气缸支柱上设气缸，气缸上设冲头，传感器包括接近开关和探针，接近开关和导轨落料孔均设在扇形导轨的一端上，探针包括第一探针和第二探针，第一探针设在扇形导轨中间部位内侧的工作台上，第二探针设在扇形导轨另一端部位内侧的工作台上。
所述五轴焊接机器人包括X轴、Y轴、Z轴、第一R轴和第二R轴，X轴水平设在工作台上，X轴上垂直设Z轴，Z轴上垂直设Y轴，Y轴设第一R轴，第一R轴上设第二R轴，第二R轴上通过连接杆设焊枪。
所述冲头的行程距离最好为40mm，且冲头的初始位置距离扇形导轨上表面的距离最好是25mm。
本发明还提供了一种扇叶状焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：启动电器柜的主电源，在五轴机器人的示教器中预设焊接参数，焊接参数包括焊接速度、焊接时间、焊接路径等，扇叶板停留在第二探针处；
步骤2：五轴机器人焊接轨迹模拟运作，然后试焊，以检验五轴机器人焊接路径的精确性，同时检验气缸和附加电机延时启动时间的准时性；
步骤3：当上述2个步骤完成后，此时扇叶板与第二探针相靠近，第二探针反馈信号给控制主板，控制主板传出一个延时启动信号(延时时间可根据具体操作情况设定)，附加电机停止转动，然后人工将待焊接件放入环软塑胶内(注意待焊接件的底部与扇形导轨平面相接触，环软塑胶最好是如同海绵般，任意形状的焊件都可轻松放入，而且还能保证待焊接件焊接处在运动中位置不发生改变)，当达到延时时间后，附加电机启动；
步骤4：扇叶板随着转轴转动的角度开始运动，直到靠近第一探针时，第一探针反馈信号给控制主板和五轴的伺服驱动器，此时，控制主板再次发送延时启动信号，伺服驱动器反馈给五轴焊接机器人，五轴焊接机器人按照预先设定的轨迹焊接；当焊接结束后，焊枪在预设轨迹内复位，附加电机在达到延时启动时间后，继续转动；
步骤5：当扇叶板靠近接近开关时，此时附加电机停止运动，同时接近开关反馈信号给控制主板，控制主板再发出信号，该信号驱动气缸向下运动，气缸上的冲头也一起往下运动，从而将焊接后的焊接件顶出环软塑胶，然后气缸达到预设行程后便开始复位，复位结束后发出信号给控制主板，控制主板再传出信号给附加电机，该信号让附加电机反转运动；
步骤6：在返程中，会再次经过第一探针，该次延时启动时间设定为上次的一半；之后扇叶板运动到第二探针处，从而重复上述步骤1-5。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：由于采用了上述结构，使用时，扇叶板靠近第二探针，第二探针反馈信号给控制主板，控制主板传出一个延时启动信号(延时时间可根据具体操作情况设定)，附加电机停止转动，然后人工将焊接放入环软塑胶内(环软塑胶如同海绵般，任意形状的待焊件都可轻松放入，而且还能保证待焊件焊接处在运动中位置不发生改变)，当达到延时时间后，附加电机启动，在运动到第一探针时，第一探针反馈信号给控制主板和五轴的伺服驱动器，此时，控制主板再次发送延时启动信号，伺服驱动器反馈给五轴焊接机器人，五轴焊接机器人按照预先设定的轨迹焊接。当焊接结束后，焊枪在预设轨迹内复位，附加电机在达到延时启动时间后，继续转动，直到扇叶板靠近接近开关，此时附加电机停止运动，同时接近开关反馈信号给控制主板，控制主板再发出信号，该信号驱动气缸向下运动，气缸上的冲头也一起往下运动，从而将焊接后焊接件顶出环软塑胶，然后气缸达到预设行程后便开始复位，复位结束后发出信号给控制主板，控制主板再传出信号给附加电机，该信号让附加电机反转运动，在返程中，会再次经过第一探针，该次延时启动时间设定为上次的一半。它具有自动送料、自动定位和工作安全可靠的特点，能够放置任意形状的待焊件和极大程度上代替人工焊接，准确率高，从而提高工作效率。
附图说明
图1为本发明组成总体结构示意图；
图2为本发明的送料装置的驱动装置结构示意图；
图3为本发明的下料装置的焊件装夹装置结构示意图；
图4为本发明的下料装置与送料装置配合结构示意图；
图5为本发明的焊接装置结构示意图；
图中：100送料装置、101附加电机、102减速器、103电机固定板、104联轴器、105轴承底座、106密封轴承、107转轴、108扇叶板、109端盖、110盖板、111环软塑胶、200下料装置、201气缸支柱、202气缸、203冲头、204导轨落料孔、205扇形导轨、206第一探针、207第二探针和208接近开关，300焊接装置、301焊接电源、302X轴、303焊枪、304第二R轴、305第一R轴、306焊接保护气、307Z轴、308Y轴、309送丝机、400工作台和500电器柜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1至图5示出了本发明组成总体和各装置的结构示意图。如图1至图5所示，本发明提供了一种扇叶状焊接装置。它包括工作台400、电器柜500、送料装置100、下料装置200和焊接装置300，工作台400上设送料装置100、下料装置200和焊接装置300，工作台400侧面设电器柜500，电器柜500上面设控制面板，电器柜500内设主电源、控制主板和伺服驱动器，主电源、控制面板和伺服驱动器分别与控制主板通过数据线电连接；焊接装置300包括五轴焊接机器人、设置在保护瓶内的焊接保护气306(如CO2保护气)、送丝机309、焊枪303和焊接电源301，五轴焊接机器人上设焊枪303，五轴焊接机器人与伺服驱动器通过数据线电连接，且通过伺服驱动器运作，送丝机309用于焊枪303自动送丝，送丝机309与控制主板相电连接，焊接电源301的正极接电器柜500的主电源，负极与工作台400相连，焊接电源301和送丝机309通过通讯线相连；送料装置100包括驱动装置和焊件装夹装置，驱动装置包括附加电机101、减速器102、电机固定板103、联轴器104、轴承底座105、密封轴承106、转轴107、扇叶板108和端盖109，转轴107上设扇叶板108，转轴107的顶部设有端盖109，转轴107通过密封轴承106设轴承底座105，轴承底座105设在工作台400上，转轴107通过联轴器104与减速器102相连接，减速器102与附加电机101相连接，附加电机101设在电机固定板103上，电机固定板103设在工作台400上，附加电机101用于提供驱动能源，附加电机101与减速器102相连用于提供转矩。焊件装夹装置包括盖板110和固定设在扇叶板108上的环软塑胶111，环软塑胶111的顶部设盖板110，盖板110最好是通过螺钉自下而上固定在扇叶板108上。所述端盖109和转轴107最好通过螺纹连接，扇叶板108最好是通过6个M4X15的螺钉紧固在转轴107上。所述下料装置200包括气缸支柱201、气缸202、冲头203、导轨落料孔204、扇形导轨205和传感器，气缸支柱201和扇形导轨205设在工作台400上，气缸支柱201上设气缸202，气缸202上设冲头203，传感器包括接近开关208和探针，接近开关208和导轨落料孔204均设在扇形导轨205的一端上，探针包括第一探针206和第二探针207，第一探针206设在扇形导轨205中间部位内侧的工作台400上，第二探针207设在扇形导轨205另一端部位内侧的工作台400上。所述五轴焊接机器人包括X轴302、Y轴308、Z轴307、第一R轴305和第二R轴304，X轴302水平设在工作台400上，X轴302上垂直设Z轴307，Z轴307上垂直设Y轴308，Y轴308设第一R轴305，第一R轴305上设第二R轴304，第二R轴304上通过连接杆设焊枪303。所述冲头203的行程距离最好为40mm，且冲头203的初始位置距离扇形导轨205上表面的距离最好是25mm。
本发明还提供了一种扇叶状焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：
步骤1：启动电器柜500的主电源，在五轴机器人的示教器中预设焊接参数，焊接参数包括焊接速度、焊接时间和焊接路径等，扇叶板108停留在第二探针207处。
步骤2：五轴机器人焊接轨迹模拟运作，然后试焊，以检验五轴机器人焊接路径的精确性，同时检验气缸202和附加电机101延时启动时间的准时性。
步骤3：当上述2个步骤完成后，此时扇叶板108与第二探针207相靠近，第二探针207反馈信号给控制主板，控制主板传出一个延时启动信号(延时时间可根据具体操作情况设定)，附加电机101停止转动，然后人工将待焊接件放入环软塑胶111内(注意待焊接件的底部与扇形导轨205平面相接触，环软塑胶111最好是如同海绵般，任意形状的焊件都可轻松放入，而且还能保证待焊接件焊接处在运动中位置不发生改变)，当达到延时时间后，附加电机101启动。
步骤4：扇叶板108随着转轴107转动的角度开始运动，直到靠近第一探针206时，第一探针206反馈信号给控制主板和五轴的伺服驱动器，此时，控制主板再次发送延时启动信号，伺服驱动器反馈给五轴焊接机器人，五轴焊接机器人按照预先设定的轨迹焊接；当焊接结束后，焊枪303在预设轨迹内复位，附加电机101在达到延时启动时间后，继续转动。
步骤5：当扇叶板108靠近接近开关208时，此时附加电机101停止运动，同时接近开关208反馈信号给控制主板，控制主板再发出信号，该信号驱动气缸202向下运动，气缸202上的冲头203也一起往下运动，从而将焊接后的焊接件顶出环软塑胶111，然后气缸202达到预设行程后便开始复位，复位结束后发出信号给控制主板，控制主板再传出信号给附加电机101，该信号让附加电机101反转运动。
步骤6：在返程中，会再次经过第一探针206，该次延时启动时间设定为上次的一半；之后扇叶板108运动到第二探针207处，从而重复上述步骤1-5。
本发明工作原理为：
当扇叶板108靠近第二探针207，第二探针207反馈信号给控制主板，控制主板传出一个延时启动信号(延时时间可根据具体操作情况设定)，附加电机101停止转动，然后人工将焊接放入环软塑胶111内(环软塑胶111如同海绵般，任意形状的待焊件都可轻松放入，而且还能保证待焊件焊接处在运动中位置不发生改变)，当达到延时时间后，附加电机101启动，在运动到第一探针206时，第一探针206反馈信号给控制主板和五轴的伺服驱动器，此时，控制主板再次发送延时启动信号，伺服驱动器反馈给五轴焊接机器人，五轴焊接机器人按照预先设定的轨迹焊接。当焊接结束后，焊枪303在预设轨迹内复位，附加电机101在达到延时启动时间后，继续转动，直到扇叶板108靠近接近开关208，此时附加电机101停止运动，同时接近开关208反馈信号给控制主板，控制主板再发出信号，该信号驱动气缸202向下运动，气缸202上的冲头203也一起往下运动，从而将焊接后焊接件顶出环软塑胶111，然后气缸202达到预设行程后便开始复位，复位结束后发出信号给控制主板，控制主板再传出信号给附加电机101，该信号让附加电机101反转运动，在返程中，会再次经过第一探针206，该次延时启动时间设定为上次的一半。它具有自动送料、自动定位和工作安全可靠的特点，能够放置任意形状的待焊件和极大程度上代替人工焊接，准确率高，从而提高工作效率。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其做出种种变化。

Claims (6)

1.一种扇叶状焊接装置，它包括工作台(400)、电器柜(500)、送料装置(100)、下料装置(200)和焊接装置(300)，工作台(400)上设送料装置(100)、下料装置(200)和焊接装置(300)，工作台(400)侧面设电器柜(500)，电器柜(500)上面设控制面板，电器柜(500)内设主电源、控制主板和伺服驱动器，主电源、控制面板和伺服驱动器分别与控制主板通过数据线电连接；焊接装置(300)包括五轴焊接机器人、设置在保护瓶内的焊接保护气(306)、送丝机(309)、焊枪(303)和焊接电源(301)，五轴焊接机器人上设焊枪(303)，五轴焊接机器人与伺服驱动器通过数据线电连接，且通过伺服驱动器运作，送丝机(309)用于焊枪(303)自动送丝，送丝机(309)与控制主板相电连接，焊接电源(301)的正极接电器柜(500)的主电源，负极与工作台(400)相连，焊接电源(301)和送丝机(309)通过通讯线相连；其特征在于：所述送料装置(100)包括驱动装置和焊件装夹装置，驱动装置包括附加电机(101)、减速器(102)、电机固定板(103)、联轴器(104)、轴承底座(105)、密封轴承(106)、转轴(107)、扇叶板(108)和端盖(109)，转轴(107)上设扇叶板(108)，转轴(107)的顶部设有端盖(109)，转轴(107)通过密封轴承(106)设在轴承底座(105)上，轴承底座(105)设在工作台(400)上，转轴(107)通过联轴器(104)与减速器(102)相连接，减速器(102)与附加电机(101)相连接，附加电机(101)设在电机固定板(103)上，电机固定板(103)设在工作台(400)上，附加电机(101)用于提供驱动能源，附加电机(101)与减速器(102)相连用于提供转矩；焊件装夹装置包括盖板(110)和固定设在扇叶板(108)上的环软塑胶(111)，环软塑胶(111)的顶部设盖板(110)；所述下料装置(200)包括气缸支柱(201)、气缸(202)、冲头(203)、导轨落料孔(204)、扇形导轨(205)和传感器，气缸支柱(201)和扇形导轨(205)设在工作台(400)上，气缸支柱(201)上设气缸(202)，气缸(202)上设冲头(203)，传感器包括接近开关(208)和探针，接近开关(208)和导轨落料孔(204)均设在扇形导轨(205)的一端上，探针包括第一探针(206)和第二探针(207)，第一探针(206)设在扇形导轨(205)中间部位内侧的工作台(400)上，第二探针(207)设在扇形导轨(205)另一端部位内侧的工作台(400)上。
2.如权利要求1所述的扇叶状焊接装置，其特征在于：所述五轴焊接机器人包括X轴(302)、Y轴(308)、Z轴(307)、第一R轴(305)和第二R轴(304)，X轴(302)水平设在工作台(400)上，X轴(302)上垂直设Z轴(307)，Z轴(307)上垂直设Y轴(308)，Y轴(308)设第一R轴(305)，第一R轴(305)上设第二R轴(304)，第二R轴(304)上通过连接杆设焊枪(303)。
3.如权利要求1所述的扇叶状焊接装置，其特征在于：所述端盖(109)和转轴(107)通过螺纹连接，扇叶板(108)通过6个M4X15的螺钉紧固在转轴(107)上。
4.如权利要求1所述的扇叶状焊接装置，其特征在于：所述盖板(110)通过螺钉自下而上固定在扇叶板(108)上。
5.如权利要求1所述的扇叶状焊接装置，其特征在于：所述冲头(203)的行程距离为40mm，且冲头(203)的初始位置距离扇形导轨(205)上表面的距离为25mm。
6.如权利要求1至5中任一项所述的扇叶状焊接装置的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：启动电器柜(500)的主电源，在五轴机器人的示教器中预设焊接参数，焊接参数包括焊接速度、焊接时间和焊接路径，扇叶板(108)停留在第二探针(207)处；
步骤2：五轴机器人焊接轨迹模拟运作，然后试焊，以检验五轴机器人焊接路径的精确性，同时检验气缸(202)和附加电机(101)延时启动时间的准时性；
步骤3：当上述2个步骤完成后，此时扇叶板(108)与第二探针(207)相靠近，第二探针(207)反馈信号给控制主板，控制主板传出一个延时启动信号，附加电机(101)停止转动，然后人工将待焊接件放入环软塑胶(111)内，当达到延时时间后，附加电机(101)启动；
步骤4：扇叶板(108)随着转轴(107)转动的角度开始运动，直到靠近第一探针(206)时，第一探针(206)反馈信号给控制主板和五轴的伺服驱动器，此时，控制主板再次发送延时启动信号，伺服驱动器反馈给五轴焊接机器人，五轴焊接机器人按照预先设定的轨迹焊接；当焊接结束后，焊枪(303)在预设轨迹内复位，附加电机(101)在达到延时启动时间后，继续转动；
步骤5：当扇叶板(108)靠近接近开关(208)时，此时附加电机(101)停止运动，同时接近开关(208)反馈信号给控制主板，控制主板再发出信号，该信号驱动气缸(202)向下运动，气缸(202)上的冲头(203)也一起往下运动，从而将焊接后的焊接件顶出环软塑胶(111)，然后气缸(202)达到预设行程后便开始复位，复位结束后发出信号给控制主板，控制主板再传出信号给附加电机(101)，该信号让附加电机(101)反转运动；
步骤6：在返程中，会再次经过第一探针(206)，该次延时启动时间设定为上次的一半；之后扇叶板(108)运动到第二探针(207)处，从而重复上述步骤1-5。
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