CN111136214B - 一种蜡模焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜡模焊接系统，包括叶轮模输送机构、导壳模输送机构、回转工作台、蜡模夹具、导壳模夹持机构、移动装置、焊接液喷涂机构、定位顶紧机构和叶轮模上料机构。叶轮模上料机构能够实现叶轮模由叶轮模输送机构向蜡模夹具的柔性推入。蜡模夹具实现对叶轮模的准确、完全夹持。焊接液喷涂机构的雾化喷嘴形成的雾状焊接液有利于焊接液的均匀涂覆。定位顶紧机构实现叶轮模的定位顶紧。本系统能够实现多个工位的机械化、连续化焊接，消除人工操作的随机性，生产工艺稳定，提高了生产效率和工艺品质，降低生产成本，同时避免人与刺激性胶水的接触。通过模块化设计，结构紧凑，对空间要求小，空间利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工业机器人领域，具体是一种蜡模焊接系统。
背景技术
蜡模是用来形成铸件型腔的模具，要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，蜡模本身就应该具有较高的尺寸精度和表面光洁度。
在蜡模的加工中，两个或多个蜡模零件的连接方式主要是焊接。蜡模焊接是指当所需要铸造的零件结构较为复杂时，在单一蜡模零件难以制造的情况下，采取两个或多个蜡模零件进行焊接组合的方式来形成铸造零件的外形结构。在蜡模的焊接中，是用类似于胶水的焊接液涂覆于蜡模表面，将多个蜡模零件焊接在一起。
由于蜡模的形状一般比较复杂，现有的蜡模焊接工艺为人工焊接，需要4-5个工位，每个工位需要1个工人负责，进行流水化作业，所需工人数量较多，且工艺较为复杂、工艺流程多，导致焊接效率和焊接质量难以保障。
随着加工自动化的发展，各种焊接自动化系统已经得到发展，但是在蜡模焊接领域，由于蜡模具有易碎、熔点低等特点而且一般蜡模的形状都较为复杂、生产批量较小，因而导致目前缺少完整的蜡模焊接系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种蜡模焊接系统。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种蜡模焊接系统，其特征在于该系统包括叶轮模输送机构、导壳模输送机构、回转工作台、蜡模夹具、导壳模夹持机构、移动装置、焊接液喷涂机构、定位顶紧机构和叶轮模上料机构；
所述回转工作台的机架放置于地面上，内部设置有电机，电机的输出端与回转工作台的旋转面固定连接，带动回转工作台的旋转面转动；至少两个蜡模夹具均布于回转工作台的旋转面的上表面；每个蜡模夹具的下方均设置有一个定位顶紧机构，与蜡模夹具配合，用于将落入蜡模夹具中的叶轮模顶紧定位；
所述叶轮模输送机构设置于地面上，末端与蜡模夹具中的一个连接，用于叶轮模的输送；叶轮模上料机构设置于地面上，位于叶轮模输送机构和蜡模夹具之间，用于将叶轮模推送进入蜡模夹具中；
所述导壳模输送机构设置于地面上，用于导壳模的输送；壳模输送机构的末端设置有挡板，用于阻挡传送到导壳模输送机构末端的导壳模，便于导壳模夹持机构抓取；所述移动装置放置于地面上，位于导壳模输送机构后方；导壳模夹持机构安装于移动装置上，移动装置带动导壳模夹持机构移动，使得导壳模夹持机构运动到导壳模输送机构处来抓取导壳模；使用时，焊接液喷涂机构位于导壳模夹持机构下方，内部装有焊接液，能够将雾化后的焊接液均匀喷涂于导壳模上。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)本系统采用合理的机构组成和结构设计，能够实现多个工位的机械化、连续化焊接，消除人工操作的随机性，生产工艺稳定，提高了生产效率和工艺品质，降低生产成本，同时避免人与刺激性胶水的接触。通过模块化设计，结构紧凑，对空间要求小，空间利用率高。
(2)叶轮模上料机构能够实现叶轮模由叶轮模输送机构向蜡模夹具的柔性推入，避免了人工接触，并能实现叶轮模的准确、完全推入。
(3)蜡模夹具的结构设计在实现对叶轮模的准确、完全夹持的同时，还实现了夹持中的叶轮模的叶片与导壳模的焊接，设计巧妙。
(4)焊接液喷涂机构的雾化喷嘴形成的雾状焊接液有利于焊接液的均匀涂覆，既节约了成本又提高了焊接质量。设置了焊接液蒸汽的冷凝回流器，不仅节约了成本还减少了气体污染以及有毒气体的排放。
(5)定位顶紧机构实现叶轮模定位顶紧的同时，不会对蜡模造成损伤。同时，在导壳模和叶轮模的焊接工位，定位顶紧机构的软弹簧被压缩以免蜡模被压坏，可获得更高的焊接质量。
(6)本系统针对采用熔模铸造法生产的金属叶轮零件，由于其结构、形状复杂，所以在制备蜡模的过程中，将蜡模零件拆分为导壳模和叶轮模两个部分，再采用自动化焊接的方式将两者合为一体，以供熔模铸造工艺使用。
附图说明
图1为本发明一种实施例的整体结构主视示意图。
图2为本发明一种实施例的整体结构俯视示意图。
图3为本发明一种实施例的蜡模夹具的俯视示意图。
图4为本发明一种实施例的焊接液喷涂机构示意图。
图5为本发明一种实施例的定位顶紧机构示意图。
图6为本发明一种实施例的叶轮模上料机构的主视示意图。
图7为本发明一种实施例的叶轮模上料机构的左视示意图。
图8为本发明一种实施例的导壳模示意图。
图9为本发明一种实施例的叶轮模示意图。
图中：1、叶轮模输送机构；2、导壳模输送机构；3、回转工作台；4、蜡模夹具；5、蜡模成品下料机构；6、导壳模夹持机构；7、移动装置；8、焊接液喷涂机构；9、定位顶紧机构；10、电机；11、叶轮模上料机构；12、导壳模；13、叶轮模；1301、叶片；1302、帽状部分；1303、柱状部分。
101、叶轮模传送带；102、叶轮模输送滑道；201、导壳模传送带；202、导壳模输送滑道；401、夹具底板；402、前仿形块；403、后仿形块；
801、焊接液蠕动泵；802、焊接液保温箱；803、软管；804、雾化喷嘴；805、气体压缩泵；806、冷凝回流器；807、硬管；
901、定位顶丝顶针；902、定位顶丝外壳；903、软弹簧；904、气缸；905、架体；
1101、底座；1102、竖直导向杆；1103、限位块；1104、水平导向杆；1105、水平复位弹簧；1106、竖直复位弹簧；1107、竖直滑动块；1108、直角转接接头；1109、横连接杆；1110、辅助定位板；1111、竖直连接杆；1112、水平板；1113、拉手。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种蜡模焊接系统(简称系统，参见图1-7)，其特征在于该系统包括叶轮模输送机构1、导壳模输送机构2、回转工作台3、蜡模夹具4、蜡模成品下料机构5、导壳模夹持机构6、移动装置7、焊接液喷涂机构8、定位顶紧机构9、电机10、叶轮模上料机构11；
所述回转工作台3的机架放置于地面上，内部设置有电机10，电机10的输出端与回转工作台3的旋转面固定连接，带动回转工作台3的旋转面转动；至少两个蜡模夹具4均布于回转工作台3的旋转面的上表面(本实施例是四个蜡模夹具4均匀固定于回转工作台3的旋转面的上表面，相互之间相差90°)；每个蜡模夹具4的下方均设置有一个定位顶紧机构9，与蜡模夹具4配合，用于将落入蜡模夹具4中的叶轮模13顶紧定位；
所述叶轮模输送机构1设置于地面上，末端与蜡模夹具4中的一个连接，用于叶轮模13的输送；叶轮模上料机构11设置于地面上，位于叶轮模输送机构1和蜡模夹具4之间，用于将叶轮模13推送进入蜡模夹具4中；蜡模成品下料机构5设置于回转工作台3的机架上，位于回转工作台3的旋转面的上部，与蜡模夹具4中的另一个对应，用于将蜡模成品推出到下一工位；
所述导壳模输送机构2设置于地面上，用于导壳模12的输送；壳模输送机构2的末端设置有挡板，用于阻挡传送到导壳模输送机构2末端的导壳模12，便于导壳模夹持机构6抓取；所述移动装置7放置于地面上，位于导壳模输送机构2后方；导壳模夹持机构6安装于移动装置7上，移动装置7带动导壳模夹持机构6向所需方向移动，使得导壳模夹持机构6运动到导壳模输送机构2处(可以是末端挡板处)来抓取导壳模12；使用时，焊接液喷涂机构8位于导壳模夹持机构6下方，内部装有高温焊接液，能够将雾化后的焊接液均匀喷涂于导壳模夹持机构6夹持的导壳模12上。
优选地，所述叶轮模输送机构1包括叶轮模传送带101和叶轮模输送滑道102；叶轮模传送带101设置于地面上，末端与叶轮模输送滑道102的一端连接；叶轮模输送滑道102的另一端与蜡模夹具4中的一个连接。叶轮模输送滑道102与叶轮模13的柱状部分1303相匹配。叶轮模传送带101可自动启停。
优选地，导壳模输送机构2包括导壳模传送带201和导壳模输送滑道202；导壳模传送带201设置于地面上，末端与导壳模输送滑道202的一端连接；导壳模输送滑道202的另一端设置有挡板，用于阻挡沿导壳模输送滑道202下滑到末端的导壳模12，便于导壳模夹持机构6抓取。导壳模传送带201可自动启停。
优选地，蜡模夹具4包括夹具底板401和仿形块402；夹具底板401固定在回转工作台3的旋转面的上表面；夹具底板401开有通槽，通槽与叶轮模输送机构1的叶轮模输送滑道102连接并且尺寸相匹配，用于将叶轮模13的柱状部分1303由叶轮模输送滑道102中移动到夹具底板401的通槽中；仿形块402固定在夹具底板401上，位于夹具底板401的通槽的外侧；仿形块402内部的形状与叶轮模13的帽状部分1302相匹配；仿形块402无顶盖，叶轮模13的叶片1301从仿形块402的顶部伸出到仿形块402外部，实现将叶轮模13置于蜡模夹具4内部。
优选地，蜡模成品下料机构5采用电动推杆。
优选地，导壳模夹持机构6采用气动柔性机械手爪。
优选地，所述移动装置7包括z方向移动机构以及x方向移动机构或y方向移动机构两个中的至少一个，均采用丝杠导轨滑台结构；
优选地，所述焊接液喷涂机构8包括焊接液蠕动泵801、焊接液保温箱802、软管803、雾化喷嘴804、气体压缩泵805、冷凝回流器806和硬管807；
焊接液蠕动泵801两端通过软管803分别与焊接液保温箱802和硬管807的一端密封连接；硬管807穿过焊接液保温箱802并固定其上，末端与雾化喷嘴804螺纹密封连接；雾化喷嘴804正对导壳模夹持机构6夹持的导壳模12；气体压缩泵805两端通过软管803分别与焊接液保温箱802和冷凝回流器806的一端密封连接；冷凝回流器806的另一端通过软管803与焊接液保温箱802密封连接；焊接液保温箱802内部装有高温焊接液。硬管807采用PVC管。冷凝回流器806为冷凝管。
焊接液蠕动泵801将焊接液保温箱802中的高温焊接液抽吸出来，经雾化喷嘴804将焊接液雾化喷出完成焊接液的均匀喷涂；高温焊接液经加热蒸发，焊接液蒸汽被气体压缩泵805抽吸至冷凝回流器806中，经过冷凝后蒸汽变为液体回流焊接液保温箱802中。
优选地，所述定位顶紧机构9包括定位顶丝顶针901、定位顶丝外壳902、软弹簧903、气缸904和架体905；所述架体905固定于回转工作台3的机架上，气缸904固定在架体905上；定位顶丝外壳902与气缸904的缸轴固定连接；定位顶丝外壳902上部具有通孔；定位顶丝顶针901卡装在定位顶丝外壳902内部，与定位顶丝外壳902间隙配合，且端部从定位顶丝外壳902的通孔伸出到定位顶丝外壳902的外部，能够与位于蜡模夹具4中的叶轮模13的柱状部分1303接触；所述软弹簧903布设于定位顶丝顶针901和定位顶丝壳体902之间且三者的轴线重合。
优选地，所述叶轮模上料机构11包括底座1101、竖直导向杆1102、限位块1103、水平导向杆1104、水平复位弹簧1105、竖直复位弹簧1106、竖直滑动块1107、直角转接接头1108、横连接杆1109、辅助定位板1110、竖直连接杆1111和水平板1112；
所述底座1101设置于地面上；水平板1112固定于底座1101上；竖直导向杆1102的两端分别固定于底座1101和水平板1112上；竖直滑动块1107嵌套于竖直导向杆1102外侧，与竖直导向杆1102间隙配合连接，能够沿竖直导向杆1102上下滑动；竖直复位弹簧1106嵌套于竖直导向杆1102外侧，一端与底座1101固定连接或者接触，另一端与竖直滑动块1107固定连接或者接触；水平板1112开有通槽，竖直连接杆1111上固定有限位块1103，限位块1103和竖直滑动块1107的尺寸大于水平板1112的通槽，用于对竖直连接杆1111限位；竖直连接杆1111的一端开有通孔，此端穿过水平板1112的通槽，另一端通过直角转接接头1108与横连接杆1109螺纹连接；所述辅助定位板1110固定于横连接杆1109上；辅助定位板1110位于叶轮模输送机构1的叶轮模输送滑道102和蜡模夹具4之间，辅助定位板1110能够与蜡模夹具4的边缘贴合进而完成对叶轮模13的辅助定位；水平导向杆1104的一端穿过竖直连接杆1111的开孔端的通孔，与竖直滑动块1107螺纹连接；水平复位弹簧1105嵌套于水平导向杆1104的外侧，一端与水平导向杆1104的另一端固定连接或者接触，另一端与竖直连接杆1111的开孔端固定连接或者接触。
优选地，限位块1103上设置有拉手1113，用于人手握持；辅助定位板1110上具有开孔，开孔形状与叶轮模输送滑道102的形状匹配。辅助定位板1110上设置有缓冲垫，实现与叶轮模13的柔性接触。
叶轮模13由叶片1301、上窄下宽的帽状部分1302和柱状部分1303组成；帽状部分1302的顶部设置有叶片1301，帽状部分1302的底部设置有柱状部分1303；柱状部分1303的尺寸与叶轮模输送滑道102和夹具底板401的通槽相匹配；叶轮模13的帽状部分1302与仿形块402内部的形状相匹配；叶轮模13的叶片1301从仿形块402的顶部伸出到仿形块402外部。
优选地，辅助定位板1110和蜡模夹具4上均可设置有触点式开关。
本发明的工作原理和工作流程是：
本实施例中，具有四个蜡模夹具4，即分别对应焊接过程中的四个工位：叶轮模上料工位、导壳模12与叶轮模13的焊接工位、焊接冷却工位、成品下料工位，四个工位间隔90°。
开始工作，叶轮模传送带101和导壳模传送带201运行；叶轮模13由上一工位(料箱)加载到叶轮模传送带101上，随叶轮模传送带101前进到达叶轮模输送滑道102后，沿叶轮模输送滑道102下滑，滑动停止后未能准确到达蜡模夹具4中，由操作人员下压拉手1113使辅助定位板1110下降进而与叶轮模13接触，此时竖直复位弹簧1106被压缩；随后沿水平板1112的通槽滑动拉手1113，使叶轮模13在辅助定位板1110的作用下将叶轮模13送入蜡模夹具4中(叶轮模13的帽状部分1302位于夹具底板401的通槽中，叶轮模13的帽状部分1302位于仿形块402内部，叶轮模13的叶片1301位于仿形块402外部)，此时水平复位弹簧1105被压缩。然后，当滑动座1103沿水平板1112的通槽滑动至辅助定位板1110和蜡模夹具4上的触点式开关接通(或操作人员观察到叶轮模13完全置于蜡模夹具4中，或者辅助定位板1110与蜡模夹具4的边缘贴合)时，气缸904带动定位顶丝外壳902向上移动，定位顶丝顶针901顶住抵住叶轮模13的柱状部分1303的开口后，继续上移使定位顶丝顶针901相对于定位顶丝外壳902向下移动进而压缩软弹簧903，通过软弹簧903的弹簧力实现叶轮模13的定位顶紧，完成叶轮模13的上料工艺过程。
操作人员松开拉手1113后，被压缩的竖直复位弹簧1106和水平复位弹簧1105回弹，恢复至初始位置。随后电机10带动回转工作台3的旋转面旋转，进而带动叶轮模上料工位的蜡模夹具4(即夹持有叶轮模13的蜡模夹具)旋转到导壳模12与叶轮模13的焊接工位。
导壳模12由上一工位(料箱)加载到导壳模传送带201上，随导壳模传送带201前进到达导壳模输送滑道202后，沿导壳模输送滑道202下滑，直至导壳模输送滑道202的末端被挡板挡住；移动装置7带动导壳模夹持机构6移动至导壳模12处并柔性夹持住导壳模12后，再带动导壳模夹持机构6移动至雾化喷嘴804的正上方；雾化喷嘴804喷出雾状焊接液均匀喷涂在导壳模12上。喷涂完成后，移动装置7带动导壳模夹持机构6上升，移动装置7将导壳模夹持机构6移动到位于导壳模12与叶轮模13的焊接工位的夹持有叶轮模13的蜡模夹具4的上方，正对焊接工位的叶轮模13；移动装置7带动导壳模夹持机构6下降，将喷涂有焊接液的导壳模12放置于叶轮模13露在蜡模夹具4外部的叶片1301上，按压加固后完成蜡模焊接。按压加固过程中，软弹簧903被压缩以免蜡模被压坏，可以获得更高的焊接质量。
焊接完成后，蜡模成品随回转工作台3旋转至焊接冷却工位完成冷却，继续旋转至成品下料工位。位于成品下料工位的蜡模成品被蜡模成品下料机构5推出蜡模夹具4完成成品下料，进而完成整个焊接过程。同时，下一循环的拼接过程已经完成至焊接工位，依次循环工作。回转工作台3旋转依次完成叶轮模13上料、导壳模12与叶轮模13的焊接、焊接冷却以及成品下料四个过程。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (8)
1.一种蜡模焊接系统，其特征在于该系统包括叶轮模输送机构、导壳模输送机构、回转工作台、蜡模夹具、导壳模夹持机构、移动装置、焊接液喷涂机构、定位顶紧机构和叶轮模上料机构；
所述回转工作台的机架放置于地面上，内部设置有电机，电机的输出端与回转工作台的旋转面固定连接，带动回转工作台的旋转面转动；至少两个蜡模夹具均布于回转工作台的旋转面的上表面；每个蜡模夹具的下方均设置有一个定位顶紧机构，与蜡模夹具配合，用于将落入蜡模夹具中的叶轮模顶紧定位；
所述叶轮模输送机构设置于地面上，末端与蜡模夹具中的一个连接，用于叶轮模的输送；叶轮模上料机构设置于地面上，位于叶轮模输送机构和蜡模夹具之间，用于将叶轮模推送进入蜡模夹具中；
所述导壳模输送机构设置于地面上，用于导壳模的输送；导壳模输送机构的末端设置有挡板，用于阻挡传送到导壳模输送机构末端的导壳模，便于导壳模夹持机构抓取；所述移动装置放置于地面上，位于导壳模输送机构后方；导壳模夹持机构安装于移动装置上，移动装置带动导壳模夹持机构移动，使得导壳模夹持机构运动到导壳模输送机构处来抓取导壳模；使用时，焊接液喷涂机构位于导壳模夹持机构下方，内部装有焊接液，能够将雾化后的焊接液均匀喷涂于导壳模上；
所述叶轮模上料机构包括底座、竖直导向杆、限位块、水平导向杆、水平复位弹簧、竖直复位弹簧、竖直滑动块、直角转接接头、横连接杆、辅助定位板、竖直连接杆和水平板；
所述底座设置于地面上；水平板固定于底座上；竖直导向杆的两端分别固定于底座和水平板上；竖直滑动块嵌套于竖直导向杆外侧，与竖直导向杆间隙配合，能够沿竖直导向杆滑动；竖直复位弹簧嵌套于竖直导向杆外侧，一端与底座连接或接触，另一端与竖直滑动块连接或接触；水平板开有通槽，竖直连接杆上固定有限位块，限位块和竖直滑动块的尺寸大于水平板的通槽，用于对竖直连接杆限位；竖直连接杆的一端开有通孔，此端穿过水平板的通槽，另一端通过直角转接接头与横连接杆连接；所述辅助定位板固定于横连接杆上；辅助定位板位于叶轮模输送机构的叶轮模输送滑道和蜡模夹具之间，辅助定位板能够与蜡模夹具的边缘贴合进而完成对叶轮模的辅助定位；水平导向杆的一端穿过竖直连接杆的开孔端的通孔，与竖直滑动块连接；水平复位弹簧嵌套于水平导向杆的外侧，一端与水平导向杆的另一端连接或接触，另一端与竖直连接杆的开孔端连接或接触；
所述蜡模夹具包括夹具底板和仿形块；夹具底板固定在回转工作台的旋转面的上表面；夹具底板开有通槽，通槽与叶轮模输送机构的叶轮模输送滑道连接并且尺寸相匹配，用于将叶轮模的柱状部分由叶轮模输送滑道中移动到夹具底板的通槽中；仿形块固定在夹具底板上，位于夹具底板的通槽的外侧；仿形块内部的形状与叶轮模的帽状部分相匹配；仿形块无顶盖，叶轮模的叶片从仿形块的顶部伸出到仿形块外部，实现将叶轮模置于蜡模夹具内部。
2.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于该系统还包括蜡模成品下料机构；所述蜡模成品下料机构设置于回转工作台的机架上，位于回转工作台的旋转面的上部，与蜡模夹具中的另一个对应，用于将蜡模成品推出到下一工位。
3.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于所述叶轮模输送机构包括叶轮模传送带和叶轮模输送滑道；叶轮模传送带设置于地面上，末端与叶轮模输送滑道的一端连接；叶轮模输送滑道的另一端与蜡模夹具中的一个连接。
4.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于限位块上设置有拉手，用于人手握持；辅助定位板上具有开孔，开孔形状与叶轮模输送机构的叶轮模输送滑道的形状匹配。
5.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于所述定位顶紧机构包括定位顶丝顶针、定位顶丝外壳、软弹簧、气缸和架体；所述架体固定于回转工作台的机架上，气缸固定在架体上；定位顶丝外壳与气缸的缸轴固定连接；定位顶丝外壳上部具有通孔；定位顶丝顶针卡装在定位顶丝外壳内部，与定位顶丝外壳间隙配合，且端部从定位顶丝外壳的通孔伸出到定位顶丝外壳的外部，能够与位于蜡模夹具中的叶轮模接触；所述软弹簧布设于定位顶丝顶针和定位顶丝外壳之间。
6.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于导壳模输送机构包括导壳模传送带和导壳模输送滑道；导壳模传送带设置于地面上，末端与导壳模输送滑道的一端连接；导壳模输送滑道的另一端设置有挡板，用于阻挡沿导壳模输送滑道下滑到末端的导壳模，便于导壳模夹持机构抓取。
7.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于所述移动装置包括z方向移动机构以及x方向移动机构或y方向移动机构两个中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的蜡模焊接系统，其特征在于所述焊接液喷涂机构包括焊接液蠕动泵、焊接液保温箱、软管、雾化喷嘴、气体压缩泵、冷凝回流器和硬管；
焊接液蠕动泵两端通过软管分别与焊接液保温箱和硬管的一端密封连接；硬管穿过焊接液保温箱并固定其上，末端与雾化喷嘴密封连接；气体压缩泵两端通过软管分别与焊接液保温箱和冷凝回流器的一端密封连接；冷凝回流器的另一端通过软管与焊接液保温箱密封连接；焊接液保温箱内部装有焊接液。
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