CN111300070B - 一种蜂窝夹层产品自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型蜂窝夹层产品自动焊接系统，包括：切料机构、输送机构、工件检测机构、翻转机构、焊接机构、定位机构、上料机构、成品检测机构和平台；其中，所述切料机构、所述输送机构、所述工件检测机构、所述翻转机构、所述焊接机构、所述定位机构和所述上料机构均设置于所述平台的上部；所述切料机构与所述输送机构相连接；所述工件检测机构设置于所述输送机构的上部；所述翻转机构用于翻转蜂窝的带材；所述上料机构用于将蜂窝的带材抓取并放置于定位机构的六方定位模块上；所述成品检测机构设置于所述平台的下部。本发明解决了传统手工焊接作业效率低，稳定性弱的问题，大幅度提高焊接效率和质量，确保各武器系统对产品的装配需求。

Description

一种蜂窝夹层产品自动焊接系统

技术领域

本发明属于武器系统蜂窝夹层产品焊接技术领域，尤其涉及一种新型蜂窝夹层产品自动焊接系统。

背景技术

如图1所示，蜂窝块常用材料为1Cr18Ni9Ti，单片工件产品尺寸为40mm ×20mm/45mm×20mm，厚0.05mm。产品成型尺寸为40mm×40mm/45mm ×45mm，为弹头各型号必备产品。该产品材料特殊，对定位和焊极有较高要求，定位不准确造成焊点位置不均不能满足使用条件，并且该材料厚度仅为0.05mm焊极材质不好和焊接电流不稳定容易造成焊点击穿产品，降低产品成型率。

现有的加工此类产品还采用传统点焊方式，手工裁剪3车间冲压成形的带材——焊接使用脚踏式单电极点焊机，手动夹持工件焊接——人工检测，校型产品。由于手动定位误差相对较大，易造成焊点位置不一，存在手工焊接压力控制不均造成焊点击穿的风险。并且武器系统产品生产需求量日益增多，蜂窝块产品加工逐渐变为整个生产链条的瓶颈工序，现有工艺方法无法满足厂内各型号对蜂窝块生产数量的需求。传统手工焊接作业效率低，稳定性弱的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型蜂窝夹层产品自动焊接系统，解决了传统手工焊接作业效率低，稳定性弱的问题，大幅度提高焊接效率和质量，确保各武器系统对产品的装配需求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种新型蜂窝夹层产品自动焊接系统，包括：切料机构、输送机构、工件检测机构、翻转机构、焊接机构、定位机构、上料机构、成品检测机构和平台；其中，所述切料机构、所述输送机构、所述工件检测机构、所述翻转机构、所述焊接机构、所述定位机构和所述上料机构均设置于所述平台的上部；所述切料机构与所述输送机构相连接；所述工件检测机构设置于所述输送机构的上部；所述翻转机构用于翻转蜂窝的带材；所述上料机构用于将蜂窝的带材抓取并放置于定位机构的六方定位模块上；所述成品检测机构设置于所述平台的下部。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述定位机构包括第一定位机构单元和第二定位机构单元，第一定位机构单元和第二定位机构单元为一样结构，所述第一定位机构单元和第二定位机构单元均包括支座、汽缸支架、第一汽缸、第二汽缸、六方定位模块、辅助推板、滑台和伺服电机；其中，支座设置于平台上，第一汽缸和第二汽缸均设置于所述汽缸支架上，第一汽缸位于第二汽缸的上部；所述汽缸支架与滑台相连接，滑台与支座相连，所述六方定位模块与第一汽缸相连接，所述辅助推板与所述第二汽缸相连接。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述切料机构包括切料汽缸、切料板、导柱、切料刀、定位模具、导向弹簧和置料台；其中，所述切料汽缸与所述支座相连，所述切料板通过所述导柱与所述置料台相连，所述切料刀固定在切料板所述上，所述定位模具与所述置料台相连，所述导向弹簧套设于导柱的外表面。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述输送机构包括转轴、输送带、限位板和驱动器；其中，所述驱动器固定在所述支座上，所述转轴通过所述限位板与所述输送带相连接。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述工件检测机构包括铝型材支架和激光头；其中，所述铝型材支架固定在所述支座上，所述激光头与所述铝型材支架相连。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述翻转机构包括翻转夹抓、旋转汽缸、顶升汽缸、汽缸支座和水平移动汽缸；其中，所述水平移动汽缸固定在所述支座上，所述顶升汽缸通过所述汽缸支座与所述水平移动汽缸相连，所述翻转夹抓与所述旋转汽缸相连接，所述旋转汽缸与所述顶升汽缸相连接。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述焊接机构包括焊接台、第一 X轴滑台、焊机、Y轴滑台、第一Z轴滑台、连接板和电机；其中，所述焊接台与所述成品检测机构相连接，所述第一X轴滑台固定在所述支座上，所述第一X轴滑台与所述连接板相连接，所述Y轴滑台与所述连接板相连接，所述第一Z轴滑台与所述Y轴滑台相连接，所述焊机与所述第一Z轴滑台相连，所述电机与第一X轴滑台相连接；第一X轴滑台与Y轴滑台相垂直，Y轴滑台与第一Z轴滑台相垂直。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，上料机构包括激光头、第二Z轴滑台、上料抓手、滑台连接板、第二X轴滑台和电机；其中，第二X轴滑台固定在支座上，第二Z轴滑台通过滑台连接板与第二X轴滑台相连接，上料抓手固定在第二Z轴滑台上，电机与第二X轴滑台相连接；第二Z轴滑台与第二 X轴滑台相垂直。

上述新型蜂窝夹层产品自动焊接系统中，所述成品检测机构包括汽缸连接板、下料汽缸、废品箱、激光头和下料块；其中，下料汽缸通过汽缸连接板固定在支座上，下料块与支座相连接，废品箱和激光头连接在支座上。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明将切料机构、输送机构、工件检测机构、翻转机构、焊接机构、定位机构、上料机构和成品检测机构够成了一套可实现全自动焊接的点焊系统，解决了传统手工焊接作业效率低，稳定性弱的问题，大幅度提高焊接效率和质量，确保各武器系统对产品的装配需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是现有技术的蜂窝块的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的新型蜂窝夹层产品自动焊接系统的一个示意图；

图3是本发明实施例提供的新型蜂窝夹层产品自动焊接系统的另一个示意图；

图4是本发明实施例提供的定位机构的一个示意图；

图5是本发明实施例提供的定位机构的另一个示意图；

图6是本发明实施例提供的定位机构的又一示意图；

图7是本发明实施例提供的切料机构的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的输送机构的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的工件检测机构的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的翻转机构的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的焊接机构的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的上料机构的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的成品检测机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图2是本发明实施例提供的新型蜂窝夹层产品自动焊接系统的一个示意图；

图3是本发明实施例提供的新型蜂窝夹层产品自动焊接系统的另一个示意图。如图2和图3所示，该新型蜂窝夹层产品自动焊接系统包括：切料机构1、输送机构2、工件检测机构3、翻转机构4、焊接机构5、定位机构6、上料机构7、成品检测机构8和平台9；其中，

所述切料机构1、所述输送机构2、所述工件检测机构3、所述翻转机构4、所述焊接机构5、所述定位机构6和所述上料机构7均设置于所述平台9的上部；所述切料机构1与所述输送机构2相连接；所述工件检测机构3设置于所述输送机构2的上部；所述翻转机构4用于翻转蜂窝的带材；所述上料机构7 用于将蜂窝的带材抓取并放置于定位机构6的六方定位模块上；所述成品检测机构8设置于所述平台9的下部。

该新型蜂窝夹层产品自动焊接系统工作原理如下：

1.工件下料：人工将带材放置在冲切机构上定位压紧，然后由气缸冲切成单片工件，并自动下落至传动带进行下一工序操作。

2.工件输送：第1片工件冲切至输送带上，经输送带向下一工位运送；

3.工件检测：工件运送至激光扫描器下方，系统对工件的形面和尺寸进行检测

4.工件调姿：(1)在输送皮带上，经激光扫描检测后，由翻转气爪对每隔一个工件进行翻转180°，保证工件在定位时波峰与波谷位置相对。(2)重复次工序，直到13片工件调整完毕。

5.自动上料：

(1)当工件输送至皮带尾部时，由气爪将工件抓取放置在第一组六方定位模块上定位；

(2)配套推板会将工件对夹，调整定位位置，保证焊接位置固定；

(3)另一组六方定位模块接取第2片工件并在第1片工件上方压紧；

(4)与此同时，当第1片工件运送至传动带尾部时，开始冲切第2片，向传动带送料并重复工序2，3，4，5；

6.自动焊接：

(1)工件定位夹紧后，焊机机头在第2片工件上执行自动平行焊操作。每次点2点，每条棱点3次，完成6点焊接；

(2)焊接完3条棱后(即18个焊点)，下方第一组六方定位模块撤出，移动至传动带尾部接取第3片工件，然后压紧在焊接好的第2片上方，执行第3 层焊接操作；

(4)依此循环，直到叠加到13片工件。

7.自动检测及下料：焊接完成后由滑台推送至成品检测区，合格产品经滑道送至成品箱，不合格产品被挡块推至废品箱。

图4是本发明实施例提供的定位机构的一个示意图；图5是本发明实施例提供的定位机构的另一个示意图；图6是本发明实施例提供的定位机构的又一示意图。如图4、图5和图6所示，该定位机构6包括第一定位机构单元和第二定位机构单元，第一定位机构单元和第二定位机构单元为一样结构，所述第一定位机构单元和第二定位机构单元均包括支座61、汽缸支架62、第一汽缸 63、第二汽缸632、六方定位模块64、辅助推板65、滑台66和伺服电机67；其中，

支座61设置于平台9上，第一汽缸63和第二汽缸632均设置于所述汽缸支架62上，第一汽缸63位于第二汽缸632的上部；所述汽缸支架62与滑台 66相连接，滑台66与支座61相连，所述六方定位模块64与第一汽缸63相连接，所述辅助推板65与所述第二汽缸632相连接。

六方定位模块的数量为两个，每个六方定位模块有7个与波纹板形面贴合的六边形插销。六方定位模块原料使用非金属材质，具有重量轻，强度高，并且可避免焊接时波纹板与定位工装粘连问题，工作可靠性高。该装置采用形面定位，辅助推板可在水平方向校正工件位置，因此在波纹板薄而软的情况下也能保证焊接位置准确。工作时，波纹板由输送带输送到气抓所示位置，同时六方定位模块到预定位置等待，气抓抓取第一片工件并放置在第一定位机构单元的六方定位模块上，然后第一定位机构单元回到焊接位置。气抓抓取第二片工件放置在第二定位机构单元的六方定位模块上，然后第二定位机构单元回位并压紧在第一定位机构单元上，同时辅助推板向中间夹紧校正波纹板位置，等待焊接。

工装由两组六方定位模块组成，每一组有七个六棱插销，材料为绝缘硬塑，以此可避免使用金属原料焊接时粘连产品情况。在定位工装间隙处有一组配套调整装置，工作时工件由气爪抓取放置在六棱插销上定位，为避免焊接时原料位置偏差，两组推板将原料夹紧定位，再由另一组六棱插销工装在上方压紧。此装置可交替进行接料，可大幅提高工作效率。接料支撑机构按照工件的外形进行制作，保证工件在焊接时位置的准确性。气缸驱动对位块可将每次来的工件定位至同一位置。接料支撑的升降由伺服滑台控制，使用光栅尺对位置进行检测，实现精确定位(定位精度为微米级)。每次工件叠加时，由检测装置对工件叠加后的位置进行检测，判断叠加后的位置是否满足焊接要求。每个动作和位置都配有检测装置进行实时检测，保证各工位的位置精度，

图7是本发明实施例提供的切料机构的结构示意图。如图7所示，该切料机构包括切料汽缸11、切料板12、导柱13、切料刀14、定位模具15、导向弹簧16和置料台17；其中，所述切料汽缸11与所述平台9相连，所述切料板12 通过所述导柱13与所述置料台17相连，所述切料刀14固定在切料板所述12 上，所述定位模具15与所述置料台17相连，所述导向弹簧16套设于导柱13 的外表面。

工作时，将带材放在定位模具15并自动压紧(余料在置物台上等待下一次冲切)，切料汽缸11冲压切料板12推动切料刀14切断带材。最后工件由冲切惯性力落到传动带送至检测工位。

如图8所示，输送机构2包括转轴21、输送带22、限位板23和驱动器24；其中，所述驱动器24固定在所述平台9上，所述转轴21通过所述限位板23 与所述输送带22相连接。切料后工件通过输送带22传动送至检测工位和上料工位。

如图9所示，工件检测机构3包括铝型材支架31和激光头32；其中，所述铝型材支架31固定在所述平台9上，所述激光头32与所述铝型材支架31 相连。

当工件与输送带送至检测工位下时，激光头32扫描工件外形，判断工件正反面和外形尺寸是否合格，并把检测结果发送给控制系统。

如图10所示，翻转机构4包括翻转夹抓41、旋转汽缸42、顶升汽缸43、汽缸支座44和水平移动汽缸45；其中，所述水平移动汽缸45固定在所述平台 9上，所述顶升汽缸43通过所述汽缸支座44与所述水平移动汽缸45相连，所述翻转夹抓41与所述旋转汽缸42相连接，所述旋转汽缸42与所述顶升汽缸 43相连接。

翻转机构可实现X、Y、Z，3轴移动和X轴翻转运动。工作时，将工件平稳放置在皮带上，走到检测工位时，由激光扫描装置判定工件尺寸外形是否符合焊接要求。翻转夹抓41将尺寸不合格的工件抓取置废料箱，对型面放置反向的工件翻转夹抓41抓取并旋转180°重新放置到皮带上输送。

如图11所示，焊接机构5包括焊接台51、第一X轴滑台52、焊机53、Y 轴滑台54、第一Z轴滑台55、连接板56和第一电机57；其中，所述焊接台 51与所述成品检测机构8相连接，所述第一X轴滑台52固定在所述平台9上，所述第一X轴滑台52与所述连接板56相连接，所述Y轴滑台54与所述连接板56相连接，所述第一Z轴滑台55与所述Y轴滑台54相连接，所述焊机53 与所述第一Z轴滑台55相连，所述第一电机57与第一X轴滑台52相连接；第一X轴滑台52与Y轴滑台54相垂直，Y轴滑台54与第一Z轴滑台55相垂直。

焊接方式采用平行电阻焊，平行电阻焊是一种新型点焊方式，具有双焊极，材料为锆铜，每次点焊2点。

工作时，工件放置在焊接台51上，焊机53的位置由三个滑台(52，54， 55)控制，使用光栅尺对位置进行检测，保证焊机精确定位。

如图12所示，上料机构7包括激光头71、第二Z轴滑台72、上料抓手73、滑台连接板74、第二X轴滑台75和第二电机76；其中，第二X轴滑台75固定在平台9上，第二Z轴滑台72通过滑台连接板74与第二X轴滑台75相连接，上料抓手73固定在第二Z轴滑台72上，第二电机76与第二X轴滑台75 相连接；第二Z轴滑台72与第二X轴滑台75相垂直。

工件输送至上料位置后，先有激光头71进行工件检测确认是否满足焊接要求，然后上料抓手73将工件抓取后通过第二Z轴滑台72和第二X轴滑台75 移动送至六方定位模块上。

如图13所示，成品检测机构8包括汽缸连接板81、下料汽缸82、废品箱 83、激光头84和下料块85；其中，下料汽缸82通过汽缸连接板81固定在平台9上，下料块85与平台9相连接，废品箱83和激光头84连接在平台9上。

产品焊接完成后下料汽缸82将焊接台51送至成品检测区，激光头84扫描判断产品层数和尺寸是否合格，合格的产品经下料块85推送至合格区，不合格产品将被下料块85推送至废品区。

焊接方式采用平行电阻焊，平行电阻焊是一种新型点焊方式，与传统点焊不同的是，平行焊具有双焊极，材料为锆铜，每次点焊2点。平行焊的优势在于节省机器内部布置空间，而且平行焊的双焊极自成回路，无需上下电极对接。焊接质量好，效率高。焊接机头的位置由三个伺服滑台控制，使用光栅尺对位置进行检测，保证焊接机头精确定位，焊点均布，焊接质量达标。

工艺流程为：(1)开始放置带材——(2)冲切工装压紧定位——(3)开始冲切工件——(4)工件下落至传动带——(5)运送至检测工位——(6)合格工件由气抓抓取上料——(7)#1焊接工装压紧定位——(8)气抓抓取下一片工件——(9)#2焊接工装压紧定位——(10)由辅助工装校正焊接位置—— (11)焊极压紧并开始焊接——(12)完成第一层焊接后，焊接工装抽出来，取第三片工件并压紧——(13)焊极压紧开始下一层焊接——(14)重复(12)、 (13)步操作，直到焊接完成。

与传统手工生产工艺相比，本文所提出的自动化点焊设备方案在产品质量、产品流程、生产效率和产能上有着巨大的优势。

在产品质量上：本设备使用先进可靠的双电极点焊技术，全过程自动化控制，输入输出电流稳定，焊点的牢固程度大大加强。焊接使用专用定位工装，摆脱手工焊接时焊点位置偏差较大等劣势，产品形面得以保证。

在产品流程上：原生产工艺需要将波纹板手工裁剪成单个工件，然后再进行手动定位、焊接。本设备具有自动冲切材料，上下料以及成品检测功能。能大幅度简化产品生产流程，保证正确性。

在生产效率和产能上：理论上本文所述的自动化点焊机完成一个13层 45mm×20mm工件焊接只需要4-5分钟，每天按8小时工作制计算，大约可产出100件左右。生产效率和产能远远超过手动焊接工艺。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种蜂窝夹层产品自动焊接系统，其特征在于包括：切料机构(1)、输送机构(2)、工件检测机构(3)、翻转机构(4)、焊接机构(5)、定位机构(6)、上料机构(7)、成品检测机构(8)和平台(9)；其中，

所述切料机构(1)、所述输送机构(2)、所述工件检测机构(3)、所述翻转机构(4)、所述焊接机构(5)、所述定位机构(6)和所述上料机构(7)均设置于所述平台(9)的上部；

所述切料机构(1)与所述输送机构(2)相连接；

所述工件检测机构(3)设置于所述输送机构(2)的上部；

所述翻转机构(4)用于翻转蜂窝的带材；

所述上料机构(7)用于将蜂窝的带材抓取并放置于定位机构(6)的六方定位模块上；

所述成品检测机构(8)设置于所述平台(9)的下部；

所述定位机构(6)包括第一定位机构单元和第二定位机构单元，第一定位机构单元和第二定位机构单元为一样结构，所述第一定位机构单元和第二定位机构单元均包括支座(61)、汽缸支架(62)、第一汽缸(63)、第二汽缸(632)、六方定位模块(64)、辅助推板(65)、滑台(66)和伺服电机(67)；其中，

支座(61)设置于平台(9)上，第一汽缸(63)和第二汽缸(632)均设置于所述汽缸支架(62)上，第一汽缸(63)位于第二汽缸(632)的上部；所述汽缸支架(62)与滑台(66)相连接，滑台(66)与支座(61)相连，所述六方定位模块(64)与第一汽缸(63)相连接，所述辅助推板(65)与所述第二汽缸(632)相连接，滑台(66)和伺服电机(67)相连接；

所述切料机构(1)包括切料汽缸(11)、切料板(12)、导柱(13)、切料刀(14)、定位模具(15)、导向弹簧(16)和置料台(17)；其中，

所述切料汽缸(11)与所述平台(9)相连，所述切料板(12)通过所述导柱(13)与所述置料台(17)相连，所述切料刀(14)固定在切料板（12）上，所述定位模具(15)与所述置料台(17)相连，所述导向弹簧(16)套设于导柱(13)的外表面；

所述输送机构(2)包括转轴(21)、输送带(22)、限位板(23)和驱动器(24)；其中，所述驱动器(24)固定在所述平台(9)上，所述转轴(21)通过所述限位板(23)与所述输送带(22)相连接；

所述工件检测机构(3)包括铝型材支架(31)和激光头(32)；其中，所述铝型材支架(31)固定在所述平台(9)上，所述激光头(32)与所述铝型材支架(31)相连；

所述翻转机构(4)包括翻转夹抓(41)、旋转汽缸(42)、顶升汽缸(43)、汽缸支座(44)和水平移动汽缸(45)；其中，

所述水平移动汽缸(45)固定在所述平台(9)上，所述顶升汽缸(43)通过所述汽缸支座(44)与所述水平移动汽缸(45)相连，所述翻转夹抓(41)与所述旋转汽缸(42)相连接，所述旋转汽缸(42)与所述顶升汽缸(43)相连接。

2.根据权利要求1所述的蜂窝夹层产品自动焊接系统，其特征在于：所述焊接机构(5)包括焊接台(51)、第一X轴滑台(52)、焊机(53)、Y轴滑台(54)、第一Z轴滑台(55)、连接板(56)和第一电机(57)；其中，

所述焊接台(51)与所述成品检测机构(8)相连接，所述第一X轴滑台(52)固定在所述平台(9)上，所述第一X轴滑台(52)与所述连接板(56)相连接，所述Y轴滑台(54)与所述连接板(56)相连接，所述第一Z轴滑台(55)与所述Y轴滑台(54)相连接，所述焊机(53)与所述第一Z轴滑台(55)相连，所述第一电机(57)与第一X轴滑台(52)相连接；第一X轴滑台(52)与Y轴滑台(54)相垂直，Y轴滑台(54)与第一Z轴滑台(55)相垂直。

3.根据权利要求1所述的蜂窝夹层产品自动焊接系统，其特征在于：上料机构(7)包括激光头(71)、第二Z轴滑台(72)、上料抓手(73)、滑台连接板(74)、第二X轴滑台(75)和第二电机(76)；其中，

第二X轴滑台(75)固定在平台(9)上，第二Z轴滑台(72)通过滑台连接板(74)与第二X轴滑台(75)相连接，上料抓手(73)固定在第二Z轴滑台(72)上，第二电机(76)与第二X轴滑台(75)相连接；第二Z轴滑台(72)与第二X轴滑台(75)相垂直。

4.根据权利要求1所述的蜂窝夹层产品自动焊接系统，其特征在于：所述成品检测机构(8)包括汽缸连接板(81)、下料汽缸(82)、废品箱(83)、激光头(84)和下料块(85)；其中，

下料汽缸(82)通过汽缸连接板(81)固定在平台(9)上，下料块(85)与平台(9)相连接，废品箱(83)和激光头(84)连接在平台(9)上。

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