CN108326421A - 一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，包括机架、自动激光焊接机及工作台，工作台上设有进料工位、识别工位及焊接工位，设有自动送料装置、定时推料装置及焊缝压合装置，工作台一侧设有成品收集箱，视觉识别装置设于识别工位的上方，激光焊接装置设于焊接工位的上方，定时推料装置驱使管状工件在进料槽上做直线运动；识别移动装置驱使摄像机沿水平横向做直线运动以使摄像机往返于进料槽上的识别工位和焊接工位之间，视觉识别装置对管状工件焊接部的坐标进行识别并将该坐标发送给控制器，控制器控制激光焊接装置对管状工件焊接部进行焊接，全程均自动完成，提高生产效率，节省成本，提高焊接精度。

Description

一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机

技术领域

本发明属激光焊接机械设备领域，特别涉及一种自动激光焊接机。

背景技术

目前，对挤压成型的方形管或圆形管薄壁件的合口缝进行焊接的激光焊接机，多是采用手工送料和下料，焊接前的焊缝的合口也是通过人力配合机械逐个挤压，这种手工送料和下料以及挤压焊缝的方式，既生产效率低下，加工人力成本高，而且焊接精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题与不足，提供一种适合对挤压成型的方形管或圆形管薄壁件的合口缝的焊接，提高生产效率，节省人力，提高自动焊接精度的带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，包括机架、设置在机架上的自动激光焊接机及工作台，工作台上设有进料槽，进料槽包括进料工位、识别工位及焊接工位，自动激光焊接机包括设置在工作台上的传送装置、激光焊接装置及控制器，所述工作台上设有自动送料装置，自动送料装置前端一侧设有定时推料装置，焊接工位一侧设有焊缝压合装置，工作台一侧设有成品收集箱，所述机架上设有视觉识别装置，所述传送装置包括传送导轨及传送驱动器，所述视觉识别装置包括摄像机及识别移动装置，所述视觉识别装置设于识别工位的上方，所述激光焊接装置设于焊接工位的上方，所述定时推料装置驱使管状工件在进料槽上做直线运动；所述识别移动装置驱使摄像机沿水平横向做直线运动以使摄像机往返于进料槽上的识别工位和焊接工位之间，所述视觉识别装置对所显露出的管状工件焊接部的坐标进行识别并将该坐标发送给控制器，所述控制器控制激光焊接装置对管状工件焊接部进行焊接；

所述激光焊接装置包括激光发射头及与激光发射头相连的焊接移动装置，所述焊接移动装置驱使激光发射头沿水平横向做直线运动而使激光发射头往返于进料槽之间，所述焊接移动装置还驱使激光发射头沿竖直方向做直线运动而使激光发射头下移至管状工件焊接部进行焊接工作。

进一步地，所述焊缝压合装置可以包括设置在工作台一侧的轨道、活动安装在轨道上的顶块以及安装在顶块后部的气缸/油缸,所述气缸/油缸的活塞杆与顶块连接，所述气缸/油缸由控制器控制活塞杆伸长带动顶块挤压管状工件压合焊缝。

焊缝压合装置还可以包括设置在工作台一侧的轨道、活动安装在轨道上的小车、安装在小车上的伺服电机、设置在小车前端的顶块和及设置在轨道中间的齿条，齿条与伺服电机的输出齿轮齿接，伺服电机由控制器控制在轨道上进给使得顶块挤压管状工件压合焊缝。

进一步地，所述自动送料装置包括设置在工作台一侧的纵向送料槽及设置在纵向送料槽后部的气动送料装置，气动送料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向纵向送料槽上的管状工件推送。所述纵向送料槽包括固定安装在工作台上的纵向定位板。

进一步地，所述定时推料装置包括设置在工作台前部的横向定位板和设置在横向定位板靠近纵向定位板的一端的气动推料装置，推料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向进料工位上的管状工件推送。

进一步地，所述自动送料装置包括设置在工作台上的送料机架、辊轮、输送带、驱动电机、红外感应器及至少一根限位杆，所述辊轮位于送料机架上，所述驱动电机的输出端与辊轮连接，所述输送带套装在辊轮上，所述输送带两侧安装有高于输送带的档片，所述档片与输送带组成送料槽，所述限位杆位于送料槽内侧，所述档片上设有槽宽调节机构，限位杆与档片通过槽宽调节机构连接，所述红外感应器安装于档片的末端，当输送带将加工件输送到输送带末端时，红外感应器将自动送料装置的电源切断，输送带停止运行，然后采用三轴送料机械手将加管状工件取走放进料槽上，加工件被三轴送料机械手取走后，自动送料装置的电源重新接合，输送带继续运行。

所述槽宽调节机构包括调节件，所述调节件为矩形板件，所述调节件前端设有至少一个第一螺孔，所述第一螺孔左侧设有与第一螺孔等宽的长条形通孔，所述档片上设有至少一个第二螺孔，所述限位杆与档片上第二螺孔对应的位置上设有第三螺孔，所述调节件上的第一螺孔与限位杆第三螺孔相互对准，且上螺钉，所述调节件上的长条形通孔与档片上的第二螺孔相互对准，且上调节螺钉。

所述限位杆有两根，所述第一螺孔及长条形通孔分别有两个且相互平行，所述限位杆分别位于送料槽两内侧，所述限位杆与限位杆之间的距离通过调整档片与长条通孔的连接位置进行调节，限位杆与限位杆之间的距离从前端至末端逐渐变窄，末端之间的距离仅可通过一个加工件。

进一步地，设有焊接保护装置，所述焊接保护装置在焊接过程中提供氮气保护，所述焊接保护装置包括氮气输出管，所述氮气输出管与焊接移动装置相连，氮气输出管的输出头位于激光发射头的端部。

本发明在工作台上设置多个工位，采用视觉识别装置和控制器，由控制器控制实现自动送料、定时推料和焊缝压合，全程均自动完成，既提高生产效率，节省了人力成本，也提高自动焊接精度，适合焊接方形管或圆形管薄壁件的合口直缝的焊接。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例的结构示意图；

图3为本发明自动送料装置一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1所示为一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，包括机架、设置在机架上的自动激光焊接机及工作台1，工作台1上设有进料槽，进料槽包括进料工位、识别工位及焊接工位，自动激光焊接机包括设置在工作台1上的传送装置、激光焊接装置2及控制器，工作台1上设有自动送料装置3，自动送料装置3前端一侧设有定时推料装置4，焊接工位一侧设有焊缝压合装置5，工作台1一侧设有成品收集箱6，机架上设有视觉识别装置，传送装置包括传送导轨及传送驱动器，视觉识别装置包括摄像机8及识别移动装置，视觉识别装置设于识别工位的上方，激光焊接装置2设于焊接工位的上方，定时推料装置4驱使管状工件7在进料槽上做直线运动；识别移动装置驱使摄像机8沿水平横向做直线运动以使摄像机往返于进料槽上的识别工位和焊接工位之间，视觉识别装置对所显露出的管状工件7焊接部的坐标进行识别并将该坐标发送给控制器，控制器控制激光焊接装置2对管状工件7焊接部进行焊接；

激光焊接装置2包括激光发射头21及与激光发射头21相连的焊接移动装置，所述焊接移动装置驱使激光发射头21沿水平横向做直线运动而使激光发射头21往返于进料槽之间，所述焊接移动装置还驱使激光发射头21沿竖直方向做直线运动而使激光发射头21下移至管状工件7焊接部进行焊接工作。

焊缝压合装置5包括设置在工作台1一侧的轨道、活动安装在轨道上的

顶块以及安装在顶块后部的气缸/油缸,所述气缸/油缸的活塞杆与顶块连接，所述气缸/油缸由控制器控制活塞杆伸长带动顶块挤压管状工件7压合焊缝。

自动送料装置3包括设置在工作台1一侧的纵向送料槽及设置在纵向送料槽后部的气动送料装置，气动送料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向纵向送料槽上的管状工件7推送。纵向送料槽包括固定安装在工作台1上的纵向定位板11。还可以设置轨道30。

定时推料装置4包括设置在工作台1前部的横向定位板12和设置在横向定位板12靠近纵向定位板11的一端的气动推料装置，推料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向进料工位上的管状工件7推送。

实施例二：如图3所示，实施例一中的自动送料装置包括设置在工作台1上的送料机架31、辊轮32、输送带33、驱动电机34、红外感应器35及至少一根限位杆37，辊轮32位于送料机架31上，驱动电机34的输出端与辊轮32连接，输送带33套装在辊轮32上，输送带33两侧安装有高于输送带的档片38，档片38与输送带33组成送料槽，限位杆37位于送料槽内侧，档片38上设有槽宽调节机构，限位杆37与档片38通过槽宽调节机构连接，红外感应器35安装于档片38的末端，当输送带33将加工件输送到输送带33末端时，红外感应器将自动送料装置的电源切断，输送带33停止运行，然后采用三轴送料机械手将加管状工件7取走放进料槽上，加工件被三轴送料机械手取走后，自动送料装置3的电源重新接合，输送带33继续运行。

槽宽调节机构包括调节件36，调节件36为矩形板件，调节件36前端设有至少一个第一螺孔361，第一螺孔361左侧设有与第一螺孔361等宽的长条形通孔362，档片38上设有至少一个第二螺孔，限位杆37与档片38上第二螺孔对应的位置上设有第三螺孔，所述调节件36上的第一螺孔361与限位杆37第三螺孔相互对准，且上螺钉363，调节件361上的长条形通孔362与档片38上的第二螺孔相互对准，且上调节螺钉364。

限位杆37有两根，第一螺孔361及长条形通孔362分别有两个且相互平行，所述限位杆37分别位于送料槽两内侧，限位杆37与限位杆37之间的距离通过调整档片38与长条通孔362的连接位置进行调节，限位杆37与限位杆37之间的距离从前端至末端逐渐变窄，末端之间的距离仅可通过一个加工件。

上述实施例一和实施例二中，如图2所示，焊缝压合装置5还可以是包括设置在工作台1一侧的轨道51、活动安装在轨道51上的小车、安装在小车上的伺服电机、设置在小车前端的顶块和及设置在轨道中间的齿条，齿条与伺服电机的输出齿轮齿接，伺服电机由控制器控制在轨道51上进给使得顶块挤压管状工件7压合焊缝。

还可以设有焊接保护装置，焊接保护装置在焊接过程中提供氮气保护，焊接保护装置包括氮气输出管，氮气输出管与焊接移动装置相连，氮气输出管的输出头位于激光发射头21的端部。

焊接保护装置还可以包括烟尘收集罩及与烟尘收集罩相连的烟尘净化器，烟尘收集罩为喇叭形，烟尘收集罩安装于焊接移动装置上并位于焊接位的后上方。

焊接保护装置还可以包括安全光栅、安全门及与安全门相连的安全门驱动器，安全光栅安装于进料工位的下方以感应进料工位上是否有阻挡物存在，安全门安装于机架上，且安全门位于进料工位与识别工位之间，定时推料装置4把管状工件7推过安全门后，安全门驱动器驱使安全门下落以闭合。

焊接保护装置还可以包括启动传感器，进料工位的端部设有凹槽，启动传感器安设于凹槽内，启动传感器被触摸以使传送驱动器工作。

还可以设有焊缝跟踪系统，焊缝跟踪系统包括图像处理子系统和纠偏控制子系统，图像处理子系统包括摄像头。纠偏控制子系统包括控制器，控制器通过步进电机驱动器与步进电机相连，步进电机的输出轴上连接有末端执行器，摄像头与控制器相连。该自动激光焊接机可以实现对焊缝的高精度实时自动跟踪，满足自动焊接工艺的需要。自动激光焊接机对末端执行器的运动轨迹有严格的精度要求，空间位置焊接时的焊枪姿态在整个轨迹上都需要连续调整，有配套的控制单元，来克服因装配、变形等因素引起的位置和精度误差，实现高质量自动化焊接生产。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，包括机架、设置在机架上的自动激光焊接机及工作台（1），工作台（1）上设有进料槽，进料槽包括进料工位、识别工位及焊接工位，自动激光焊接机包括设置在工作台（1）上的传送装置、激光焊接装置（2）及控制器，其特征在于：所述工作台（1）上设有自动送料装置（3），自动送料装置（3）前端一侧设有定时推料装置（4），焊接工位一侧设有焊缝压合装置（5），工作台（1）一侧设有成品收集箱（6），所述机架上设有视觉识别装置，所述传送装置包括传送导轨及传送驱动器，所述视觉识别装置包括摄像机（8）及识别移动装置，所述视觉识别装置设于识别工位的上方，所述激光焊接装置（2）设于焊接工位的上方，所述定时推料装置（4）驱使管状工件（7）在进料槽上做直线运动；所述识别移动装置驱使摄像机沿水平横向做直线运动以使摄像机（8）往返于进料槽上的识别工位和焊接工位之间，所述视觉识别装置对所显露出的管状工件（7）焊接部的坐标进行识别并将该坐标发送给控制器，所述控制器控制激光焊接装置（2）对管状工件（7）焊接部进行焊接；

所述激光焊接装置（2）包括激光发射头（21）及与激光发射头（21）相连的焊接移动装置，所述焊接移动装置驱使激光发射头（21）沿水平横向做直线运动而使激光发射头（21）往返于进料槽之间，所述焊接移动装置还驱使激光发射头（21）沿竖直方向做直线运动而使激光发射头（21）下移至管状工件（7）焊接部进行焊接工作。

2.根据权利要求1所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述焊缝压合装置（5）包括设置在工作台（1）一侧的轨道（51）、活动安装在轨道（51）上的顶块（52）以及安装在顶块后部的气缸/油缸,所述气缸/油缸的活塞杆与顶块连接，所述气缸/油缸由控制器控制活塞杆伸长带动顶块挤压管状工件（7）压合焊缝。

3.根据权利要求1所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述焊缝压合装置（5）包括设置在工作台（1）一侧的轨道、活动安装在轨道上的小车、安装在小车上的伺服电机、设置在小车前端的顶块和及设置在轨道中间的齿条，齿条与伺服电机的输出齿轮齿接，伺服电机由控制器控制在轨道上进给使得顶块挤压管状工件（7）压合焊缝。

4.根据权利要求1或2或3所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述自动送料装置（3）包括设置在工作台（1）一侧的纵向送料槽及设置在纵向送料槽后部的气动送料装置，气动送料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向纵向送料槽上的管状工件（7）推送。

5.根据权利要求4所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述纵向送料槽包括固定安装在工作台（1）上的纵向定位板（11）。

6.根据权利要求1或2或3所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述定时推料装置（4）包括设置在工作台（1）前部的横向定位板（12）和设置在横向定位板（12）靠近纵向定位板（11）的一端的气动推料装置，推料装置包括气缸和设置在活塞杆上的顶块，气缸由控制器控制活塞杆上的顶块定时向进料工位上的管状工件（7）推送。

7.根据权利要求1或2或3所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述自动送料装置包括设置在工作台（1）上的送料机架（31）、辊轮（32）、输送带（33）、驱动电机（34）、红外感应器（35）及至少一根限位杆（37），所述辊轮（32）位于送料机架（31）上，所述驱动电机（34）的输出端与辊轮（32）连接，所述输送带（33）套装在辊轮（32）上，所述输送带（33）两侧安装有高于输送带的档片（38），所述档片（38）与输送带（33）组成送料槽，所述限位杆（37）位于送料槽内侧，所述档片（38）上设有槽宽调节机构，限位杆（37）与档片（38）通过槽宽调节机构连接，所述红外感应器（35）安装于档片（38）的末端，当输送带（33）将管状工件（7）输送到输送带（33）末端时，红外感应器将自动送料装置的电源切断，输送带（33）停止运行，然后采用三轴送料机械手将加管状工件（7）取走放进料槽上，管状工件（7）被三轴送料机械手取走后，自动送料装置（3）的电源重新接合，输送带（33）继续运行。

8.根据权利要求7所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述槽宽调节机构包括调节件（36），所述调节件（36）为矩形板件，所述调节件（36）前端设有至少一个第一螺孔（361），所述第一螺孔（361）左侧设有与第一螺孔（361）等宽的长条形通孔（362），所述档片（38）上设有至少一个第二螺孔，所述限位杆（37）与档片（38）上第二螺孔对应的位置上设有第三螺孔，所述调节件（36）上的第一螺孔（361）与限位杆（37）第三螺孔相互对准，且上螺钉（363），所述调节件（361）上的长条形通孔（362）与档片（38）上的第二螺孔相互对准，且上调节螺钉（364）。

9.根据权利要求8所述带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于：所述限位杆（37）有两根，所述第一螺孔（361）及长条形通孔（362）分别有两个且相互平行，所述限位杆（37）分别位于送料槽两内侧，所述限位杆（37）与限位杆（37）之间的距离通过调整档片（38）与长条通孔（362）的连接位置进行调节，限位杆（37）与限位杆（37）之间的距离从前端至末端逐渐变窄，末端之间的距离仅可通过一个加工件。

10.根据权利要求1所述的带有多工位工作台及视觉识别装置的激光焊接机，其特征在于，设有焊接保护装置，所述焊接保护装置在焊接过程中提供氮气保护，所述焊接保护装置包括氮气输出管，所述氮气输出管与焊接移动装置相连，氮气输出管的输出头位于激光发射头（21）的端部。