CN110116285A - 一种自动化的齿轮焊接机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化的齿轮焊接机构，包括机架、装置A、装置B、装置C和控制部，所述装置A包括水平驱动组件、竖直驱动组件、固定组件和焊枪，所述竖直驱动组件固定于第一平台上，水平驱动组件设于竖直驱动组件上，可上下滑动，固定组件设于水平驱动组件上，可水平滑动，焊枪设于固定组件上；所述装置B包括产品夹具和旋转组件，产品夹具部分位于第一平台上，旋转组件产品夹具下方；本发明相较于现有技术，实现了焊枪的前后上下移动和焊接齿轮在旋转工作台上的固定旋转，有效提升焊点的定位精度和重复精度，实现3D空间任意焊点准确定位，且具有灵活多样的焊接方式，同时支持点焊和拖焊，以适应各种高难度齿轮焊接作业。

Description

一种自动化的齿轮焊接机构

技术领域

本发明涉及自动焊接领域，尤其涉及一种齿轮的自动焊接机构。

背景技术

近20年来，随着数字化，自动化，计算机，机械设计技术的发展，以及对焊接质量的高度重视，自动焊接已发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。在现代工业生产中，焊接生产过程的机械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。

但对于齿轮工业领域，由于齿轮本身结构的精密，在齿轮的自动焊接领域依旧有巨大困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自动化的齿轮焊接机构。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种自动化的齿轮焊接机构，包括：

机架，所述机架内设有型腔A和型腔B，型腔A位于型腔B上方，型腔A与型腔B间为第一平台；

装置A，包括水平驱动组件、竖直驱动组件、固定组件和焊枪，所述竖直驱动组件固定于第一平台上，水平驱动组件设于竖直驱动组件上，可上下滑动，固定组件设于水平驱动组件上，可水平滑动，焊枪设于固定组件上；

装置B，包括产品夹具和旋转组件，产品夹具部分位于第一平台上，旋转组件产品夹具下方；

装置C，包括水箱、水泵和冷却管，所述水箱和水泵位于型腔B内，冷却管出口位于产品夹具上；

控制部，包括电控箱，用于控制装置A、装置B和装置C。

本发明相较于现有技术，实现了焊枪的前后上下移动和焊接齿轮在旋转工作台上的固定旋转，有效提升焊点的定位精度和重复精度，实现3D空间任意焊点准确定位，且具有灵活多样的焊接方式，同时支持点焊和拖焊(拉焊)，自动化齿轮焊接装置全部工艺参数可由客户自行设置，以适应各种高难度齿轮焊接作业。

进一步地，所述产品夹具包括第一气缸、第一夹具组件、第二夹具组件、旋转工作台和固定座，所述旋转工作台旋转平台和轴承，旋转平台设于轴承上，轴承固定于第一平台，所述旋转平台设有孔A，第一夹具组件穿过孔A，所述第一气缸位于第一夹具组件下端且与第一夹具组件连接，所述第二夹具组件固定于旋转工作台上，所述固定座顶部与轴承连接，所述固定座底部位于第一气缸下方，所述固定座底部还设有孔B。本发明中，第一夹具组件用于下压固定焊接圆盘，第二夹具用于圆盘和焊接轴的定位。

进一步地，所述第一夹具组件包括第一机械爪和第二机械爪，所述第一机械爪和第二机械爪穿过孔A且分别位于第二夹具组件两侧；所述第一机械爪分三节，自下而上的第一节和第二节通过旋转轴第一旋转轴连接，自下而上的第二节和第三节通过第二旋转轴连接；所述第二机械爪分三节，自下而上的第一节和第二节通过旋转轴第三旋转轴连接，自下而上的第二节和第三节通过第四旋转轴连接。本发明中，第一机械爪和第二机械爪都分三节，且相互间通过旋转轴连接，使得第一机械爪和第二机械爪任意一节可互相旋转。

进一步地，所述第二夹具组件包括第一定位轴、第二定位轴、第一定位块和弹簧块，所述第一定位块位于固定座上方且其内部有型腔C，所述弹簧块位于型腔C内，所述第一定位轴穿过弹簧块和第一定位块，所述第二定位轴穿过第一定位块，所述第一定位轴中心、弹簧块中心、第一定位块中心与孔A中心同轴。本发明中，第一定位轴用于固定焊接轴，第二定位轴用于定位焊接圆盘。

进一步地，所述第一气缸与第一夹具组件间还设有连接件，所述连接件包括第一连接块和第五旋转轴，第一连接块下端设有凹槽并用其卡住第一气缸螺栓，所述第五旋转轴穿过第一连接块、第一机械爪和第二机械爪。

进一步地，所述第一机械爪和第二机械爪可在第一气缸的作用下，第一机械爪的第三节和第二机械爪第三节向孔A中心旋转。

采用上述优选的方案，第一气缸对第一连接块施加竖直向上的作用力，使得第一机械爪的第一节、第二节、第三节和第二机械爪的第一节、第二节、第三节分别旋转，且第一机械爪的第三节和第二机械爪第三节向孔A中心旋转，从而对焊接圆盘产生向下的作用力，使得焊接圆盘固定，且在自动焊接的开始阶段，焊枪抵住焊接圆盘，旋转工作台带动焊接圆盘旋转，因弹簧块的作用，确保了焊接面处于同一水平面。

进一步地，所述旋转组件包括减速机、电机和旋转接头，所述减速机上端设有第二连接块，第二连接块通过孔B且与固定座连接，所述减速机下端设有第三连接块，第三连接块一侧设有凹槽；所述电机和减速机连接，所述旋转接头上端设有第四连接块，第四连接块与与第三连接块的凹槽配合连接。本发明设有电机和减速机，电机用于驱动旋转接头，并提供连续转和步进转两种模式；所述减速机用于降低输出转速、增大输出扭矩作用，使得焊接过程处于一个平稳缓速的状态，提高焊接效果。

进一步地，所述竖直驱动组件包括第一支撑架、第二气缸和第一滑块，所述第一支撑架固定与第一平台上，第二气缸设于第一支撑架上，下端连接有第一滑块；所述水平驱动组件包括第二支撑架、第三气缸和第二滑块，所述第二支撑架固定于第一滑块上，第三气缸和第二滑块间通过第一固定板连接，焊枪和第一固定板间通过锁紧块连接，焊枪套在锁紧块内。本发明通过所述竖直驱动组件和所述水平驱动组件使得焊枪能前后上下移动。

进一步地，所述固定座一侧还设有碳刷架，碳刷架上设有碳刷。本发明在焊接过程中，会产生焊接电流，焊接电流过大，则焊缝熔深大，焊道宽余高大，容易造成烧穿、咬边、夹钨、气孔、热裂纹等缺陷，且增加了金属飞溅导致浪费，还会导致焊缝及热影响区金属晶粒粗大，即热脆化，影响物理性能，而碳刷架能将多余的焊接电流引入至碳刷架上，从而得到更好的焊接效果。

进一步地，还设有感应块和感应开关，所述感应块设于固定座上，所述感应开关设于减速机上。本发明设有感应块能得到焊接圆盘旋转一周的信号，避免了已焊接部分再焊接。

附图说明

图1为本发明自动化的齿轮焊接机构的整体结构示意图。

图2为本发明自动化的齿轮焊接机构中的装置B的结构示意图。

图3为本发明自动化的齿轮焊接机构中的装置A的结构示意图。

图4为本发明自动化的齿轮焊接机构中的第一夹具组件的结构示意图。

图5为本发明自动化的齿轮焊接机构中的装置C的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-5和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制。

实施例一

如图1～5所示的一种自动化的齿轮焊接机构，包括：

机架1，所述机架1内设有型腔A和型腔B，型腔A位于型腔B上方，型腔A与型腔B间为第一平台11；

装置A，包括水平驱动组件21、竖直驱动组件22、固定组件23和焊枪24，所述竖直驱动组件22固定于第一平台11上，水平驱动组件21设于竖直驱动组件22上，可上下滑动，固定组件23设于水平驱动组件21上，可水平滑动，焊枪24设于固定组件23上；

装置B，包括产品夹具3和旋转组件4，产品夹具3部分位于第一平台11上，旋转组件4产品夹具3下方。

装置C，包括水箱51、水泵52和冷却管53，所述水箱51和水泵52位于型腔B内，冷却管53出口位于产品夹具3上；

控制部，包括电控箱6，用于控制装置A、装置B和装置C。

具体的，所述产品夹具3包括第一气缸31、第一夹具组件32、第二夹具组件33、旋转工作台34和固定座35，所述旋转工作台34包括旋转平台341和轴承342，旋转平台341设于轴承342上，轴承342固定于第一平台11，所述旋转平台341设有孔A，第一夹具组件32穿过孔A，所述第一气缸31位于第一夹具组件32下端且与第一夹具组件32连接，所述第二夹具组件33固定于旋转工作台34上，所述固定座35顶部与轴承342连接，所述固定座35底部位于第一气缸31下方，所述固定座35底部还设有孔B。

具体的，所述第一夹具组件32包括第一机械爪321和第二机械爪322，所述第一机械爪321和第二机械爪322穿过孔A且分别位于第二夹具组件33两侧；所述第一机械爪321分三节，自下而上的第一节和第二节通过旋转轴第一旋转轴323连接，自下而上的第二节和第三节通过第二旋转轴324连接；所述第二机械爪322分三节，自下而上的第一节和第二节通过旋转轴第三旋转轴325连接，自下而上的第二节和第三节通过第四旋转轴326连接。

具体的，所述第二夹具组件33包括第一定位轴331、第二定位轴332、第一定位块333和弹簧块334，所述第一定位块333位于固定座35上方且其内部有型腔C，所述弹簧块334位于型腔C内，所述第一定位轴331穿过弹簧块334和第一定位块333，所述第二定位轴332穿过第一定位块333，所述第一定位轴331中心、弹簧块334中心、第一定位块333中心与孔A中心同轴。

具体的，所述第一气缸31与第一夹具组件32间还设有连接件36，所述连接件36包括第一连接块361和第五旋转轴362，第一连接块361下端设有凹槽并用其卡住第一气缸31螺栓，所述第五旋转轴362穿过第一连接块361、第一机械爪321和第二机械爪322。

具体的，所述第一机械爪321和第二机械爪322可在第一气缸31的作用下，第一机械爪321的第三节和第二机械爪322第三节向孔A中心旋转。

具体的，所述旋转组件4包括减速机41、电机42和旋转接头43，所述减速机41上端设有第二连接块44，第二连接块44通过孔B且与固定座35连接，所述减速机41下端设有第三连接块45，第三连接块45一侧设有凹槽；所述电机42和减速机41连接，所述旋转接头43上端设有第四连接块46，第四连接块46与与第三连接块45的凹槽配合连接。

具体的，所述竖直驱动组件22包括第一支撑架221、第二气缸222和第一滑块223，所述第一支撑架221固定与第一平台11上，第二气缸222设于第一支撑架221上，下端连接有第一滑块223；所述水平驱动组件21包括第二支撑架211、第三气缸212和第二滑块213，所述第二支撑架211固定于第一滑块223上，第三气缸212和第二滑块213间通过第一固定板25连接，焊枪24和第一固定板25间通过锁紧块26连接，焊枪24套在锁紧块26内。

具体的，所述固定座35一侧还设有碳刷架71，碳刷架71上设有碳刷72。

具体的，还设有感应块81和感应开关82，所述感应块81设于固定座35上，所述感应开关82设于减速机41上。

综上所述，本实施例工作时，应先行设置全部工艺参数并将焊接圆盘和焊接轴放置于第一定位块333上，其中焊接圆盘通过第二定位轴332定位，焊接轴通过第一定位轴331定位，第一气缸31向上推动第一连接块361，第一连接块361向上滑动，由于第五旋转轴362穿过第一连接块361、第一机械爪321和第二机械爪322，该向上的推力，转化为对第一机械爪321和第二机械爪322的旋转作用力，且该作用力对于第一机械爪321，经过第二旋转轴324和第一旋转轴323后，使得第一机械爪321的第一节向孔A中心旋转，且该作用力对于第二机械爪322，经过第四旋转轴326和第三旋转轴325后，使得第二机械爪322的第一节向孔A中心旋转，使得第一机械爪321和第二机械爪322完成对焊接圆盘的固定。同时，第二气缸222推动第一滑块223向下滑动，从而带动水平驱动组件21向下滑动，第三气缸212推动第二滑块213向前滑动，从而带动向前移动，在第二气缸222与第三气缸212的共同作用下，焊枪24完成向前与向下的运动，并最终焊枪24口抵住焊接圆盘。之后，电机42设定为连续转，带动旋转接头43旋转，旋转接头43上侧第四连接块46卡住减速机41下端的第三连接块45凹槽，从而带动减速机41内部转机旋转，该转速经过减速机41后，输出转速降低、输出扭矩作用增大，使得传递至旋减速机41上端的第二连接块44的转速处于一个平稳缓速的状态，所述第二连接块44带动固定座35旋转，固定座35带动轴承342旋转，轴承342带动旋转平台341旋转，旋转平台341带动第一定位块333旋转，第一定位块333带动焊接圆盘和焊接轴旋转，因焊枪24口抵住焊接圆盘且弹簧块334位于焊接圆盘下端，且在第一机械爪321和第二机械爪322对旋转圆盘始终有向下的作用力，旋转一圈后，圆盘完全贴合第一定位块333上端面，从而确保能有更好的焊接效果。

在以上准备工作完成后，焊枪24采用连续焊模式，且焊枪24保持不动，焊接圆盘与焊接轴缓速且平稳旋转，在完成一圈旋转后，感应块81将此信号传递至电控箱6从而让焊枪24停止焊接，从而完成焊接。

在焊接过程中，有以下两个步骤同时进行，一是水泵52抽取水箱51中的水，然后经冷却管53后送至焊接，起冷却作用；二是焊接过程中所产生的多余的焊接电流，经碳刷72导流，从而得到合适的焊道，提高焊接效果。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，电机42还可提供步进转，从而该实施例还可完成自动点焊。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种自动化的齿轮焊接机构，包括：

机架（1），所述机架（1）内设有型腔A和型腔B，型腔A位于型腔B上方，型腔A与型腔B间为第一平台（11）；

装置A，包括水平驱动组件（21）、竖直驱动组件（22）、固定组件（23）和焊枪（24），所述竖直驱动组件（22）固定于第一平台（11）上，水平驱动组件（21）设于竖直驱动组件（22）上，可上下滑动，固定组件（23）设于水平驱动组件（21）上，可水平滑动，焊枪（24）设于固定组件（23）上；

装置B，包括产品夹具（3）和旋转组件（4），产品夹具（3）部分位于第一平台（11）上，旋转组件（4）产品夹具（3）下方；

装置C，包括水箱（51）、水泵（52）和冷却管（53），所述水箱（51）和水泵（52）位于型腔B内，冷却管（53）出口位于产品夹具（3）上；

控制部，包括电控箱（6），用于控制装置A、装置B和装置C。

2.根据权利要求1所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述产品夹具（3）包括第一气缸（31）、第一夹具组件（32）、第二夹具组件（33）、旋转工作台（34）和固定座（35），所述旋转工作台（34）包括旋转平台（341）和轴承（342），旋转平台（341）设于轴承（342）上，轴承（342）固定于第一平台（11），所述旋转平台（341）设有孔A，第一夹具组件（32）穿过孔A，所述第一气缸（31）位于第一夹具组件（32）下端且与第一夹具组件（32）连接，所述第二夹具组件（33）固定于旋转工作台（34）上，所述固定座（35）顶部与轴承（342）连接，所述固定座（35）底部位于第一气缸（31）下方，所述固定座（35）底部还设有孔B。

3.根据权利要求2所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述第一夹具组件（32）包括第一机械爪（321）和第二机械爪（322），所述第一机械爪（321）和第二机械爪（322）穿过孔A且分别位于第二夹具组件（33）两侧；所述第一机械爪（321）分三节，自下而上分为第一节、第二节和第三节，第一节和第二节通过第一旋转轴（323）连接，第二节和第三节通过第二旋转轴（324）连接；所述第二机械爪（322）分三节，自下而上分为第一节、第二节和第三节，第一节和第二节通过第三旋转轴（325）连接，第二节和第三节通过第四旋转轴（326）连接。

4.根据权利要求2所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述第二夹具组件（33）包括第一定位轴（331）、第二定位轴（332）、第一定位块（333）和弹簧块（334），所述第一定位块（333）位于固定座（35）上方且其内部有型腔C，所述弹簧块（334）位于型腔C内，所述第一定位轴（331）穿过弹簧块（334）和第一定位块（333），所述第二定位轴（332）穿过第一定位块（333），所述第一定位轴（331）中心、弹簧块（334）中心、第一定位块（333）中心与孔A中心同轴。

5.根据权利要求3所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述第一气缸（31）与第一夹具组件（32）间还设有连接件（36），所述连接件（36）包括第一连接块（361）和第五旋转轴（362），第一连接块（361）下端设有凹槽并用其卡住第一气缸（31）螺栓，所述第五旋转轴（362）穿过第一连接块（361）、第一机械爪（321）和第二机械爪（322）。

6.根据权利要求3所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述第一机械爪（321）和第二机械爪（322）可在第一气缸（31）的作用下，第一机械爪（321）的第三节和第二机械爪（322）第三节向孔A中心旋转。

7.根据权利要求2所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述旋转组件（4）包括减速机（41）、电机（42）和旋转接头（43），所述减速机（41）上端设有第二连接块（44），第二连接块（44）通过孔B且与固定座（35）连接，所述减速机（41）下端设有第三连接块（45），第三连接块（45）一侧设有凹槽；所述电机（42）和减速机（41）连接，所述旋转接头（43）上端设有第四连接块（46），第四连接块（46）与与第三连接块（45）的凹槽配合连接。

8.根据权利要求1所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述竖直驱动组件（22）包括第一支撑架（221）、第二气缸（222）和第一滑块（223），所述第一支撑架（221）固定与第一平台（11）上，第二气缸（222）设于第一支撑架（221）上，下端连接有第一滑块（223）；所述水平驱动组件（21）包括第二支撑架（211）、第三气缸（212）和第二滑块（213），所述第二支撑架（211）固定于第一滑块（223）上，第三气缸（212）和第二滑块（213）间通过第一固定板（25）连接，焊枪（24）和第一固定板（25）间通过锁紧块（26）连接，焊枪（24）套在锁紧块（26）内。

9.根据权利要求2所要求的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：所述固定座（35）一侧还设有碳刷架（71），碳刷架（71）上设有碳刷（72）。

10.根据权利要求2所述的一种自动化的齿轮焊接机构，其特征在于：还设有感应块（81）和感应开关（82），所述感应块（81）设于固定座（35）上，所述感应开关（82）设于减速机（41）上。