CN111347144B - 全自动硬质合金刀具焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动硬质合金刀具焊接机，其是主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件分别安装在工作台上，控制组件通过支架安装在工作台的一侧，主轴组件的一侧安装送料组件，主轴组件另一侧安装落料组件，送料组件和落料组件之间设有传料组件且传料组件在主轴组件工作面，刀片传送组件的一端靠近主轴组件的工作面，另一端靠近刀片组件，主轴组件的工作面前面设置有定位组件和加热组件的感应线圈，焊丝组件的送丝端靠近加热组件的感应线圈，焊膏组件安装在刀片组件和加热组件之间。本发明将硬质合金刀具自送料上料到落料的整个过程完成全自动生产，降低人力成本及生产成本。

Description

全自动硬质合金刀具焊接机

技术领域

本发明涉及一种刀具的自动焊接机，特别是针对硬质合金刀具的一种全自动焊接机。

背景技术

硬质合金刀具顾名思义是采用硬质合金刀片作为刀具的切削刃，刀具刀体一般为钢材，因此通常采用高频感应焊接作为硬质合金刀具的主要焊接方式。

但现如今，硬质合金刀具的焊接基本上都以人工焊接为主，刀具焊接时间、焊接温度主要由操作工人手动控制，刀具焊接温度要求较为严格，因此对熟练度要求较高，容易因为焊接温度控制不当、焊接时间把握不准等问题导致刀片虚焊、脱焊、硬度大幅度降低等问题，进而影响刀具后续加工或成品品质。

人工焊接一般为两片合金依次焊接，焊接时间长，对刀具的热影响程度较大，生产效率也较为低下，提高产量只有延长工作时长，操作工人劳动强度大，久坐及眼睛长时间接触较强光源也易造成身体损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动硬质合金刀具焊接机，旨在为硬质合金刀具的焊接提供一种效率更高，焊接质量更好，刀具热影响更小、劳动强度更低的一种全自动刀具焊接设备。本设计装置集下料、刀体装夹、刀片装夹，焊膏涂抹，刀片焊接、焊丝输送、成品取料，成品落料整一个过程于一体，使得刀具的焊接温度和时间可控化，生产操作更加规范化，焊接品质得到很大程度上的保障与提升，也极大程度上降低了操作工人劳动强度，优化人力资源，降低人力成本。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种全自动硬质合金刀具焊接机包括主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件、控制组件、工作台。其中主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件分别安装在工作台上，控制组件通过支架安装在工作台的一侧，主轴组件的一侧安装送料组件，主轴组件另一侧安装落料组件，送料组件和落料组件之间设有传料组件且传料组件在主轴组件工作面，刀片传送组件的一端靠近主轴组件的工作面，另一端靠近刀片组件，主轴组件的工作面前面设置有定位组件和加热组件的感应线圈，焊丝组件的送丝端靠近加热组件的感应线圈，焊膏组件安装在刀片组件和加热组件之间。

主轴组件包括刀具Y轴移动电机、刀具旋转电机、弹性夹头开闭气缸、主轴、刀片固定瓷棒、弹性夹头；弹性夹头用于夹持固定刀体，弹性夹头开闭气缸可用于控制弹性夹头的张开和闭合，刀具Y轴移动电机控制刀具在刀柄夹持段与合金焊接段Y轴方向的移动，刀具旋转电机控制主轴转动，刀片固定瓷棒将刀片固定在刀体上，避免刀片掉落。

定位组件包括定位针Z轴移动气缸、定位针偏转气缸、定位针，定位针用于定位刀体角度，定位针Z轴移动气缸控制定位针上下移动，定位针偏转气缸控制定位针在上升过程中旋转一定角度避让刀体。

刀片传送组件包括刀片Y轴移动电机、刀片X轴移动电机、刀片Z轴移动电机、刀片夹持夹头；刀片Y轴移动电机带动刀片夹持夹头在Y轴方向移动，刀片X轴电机带动刀片夹持夹头在X轴方向移动，刀片Z轴移动电机带动刀片夹持夹头在Z轴方向移动。

传料组件包括夹头X轴移动电机、送料夹头、成品取料夹头；送料夹头和成品取料夹头采用钢体联结，组成一体结构，并在夹头X轴移动电机带动下在X轴方向同时移动。

送料组件包括料库槽、料库控制气缸、刀体推送气缸、送料槽、活塞杆；料库槽用于存储刀体，料库控制气缸控制料库槽的打开与关闭，使待焊刀体进入送料槽，刀体推送气缸推动活塞杆将待焊接刀体推至送料夹头。

落料组件包括落料夹头、落料夹头Y轴移动气缸；落料夹头Y轴移动气缸带动落料夹头在Y轴方向运动。

刀片组件包括刀片推送气缸、刀片存储槽、刀片推送杆；刀片存储槽可用于存储待焊刀片，刀片推送杆将刀片从存储槽推出，刀片推送气缸则控制刀片推送杆的前进与后退。

加热组件包括高频感应加热装置X轴移动气缸、高频感应加热装置、感应线圈；高频感应加热装置X轴移动气缸控制加热组件在X轴方向移动，高频感应加热设备使感应线圈内形成感应电流，加热线圈内刀体。

焊膏组件包括焊膏阀、焊膏罐；焊膏阀通过导管连接焊膏罐。

焊丝组件包括双向送丝电机、导管；双向送丝电机将焊丝通过导管传送。

控制组件包括触摸操作屏、控制系统，触摸操作屏连接控制系统，控制系统控制主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件和控制组件按照一定的工艺流程有序运行。

其中，送料组件可用于存储待焊接的刀体，刀体料库槽可一次性存储较多刀体，避免每次手动加料，否则一旦操作工人对其他设备进行上料时，就会造成生产停滞，影响生产效率。刀片组件能够自动完成刀片的夹取、焊膏涂抹、刀片移动、粘附刀体等一系列动作，整个过程流畅，定位准确，将刀片置于刀体合金位上。两片刀片粘附于刀体合金位上后均采用瓷棒加以固定，避免了合金的掉落，而双丝送丝装置，也让刀具一次完成两片合金的焊接，减少刀具焊接时间，传统人工焊接刀具刀体加热时间一般在18s～22s之间，而本设计新型全自动硬质合金刀具焊接机则仅仅只有3s～5s，提高生产效率，极大程度降低了对合金的热影响，保证合金硬度及焊接质量，提高刀具使用寿命。主轴组件可用于控制刀体的装夹，刀体的高频感应焊接，焊接成品的卸下，提高刀具生产安全性。落料组件可将焊接成品落于成品筐中，一次完成刀具焊接的所有步骤，更加自动智能化。

本发明具有的有益效果是：

本发明全自动硬质合金刀具焊接机将硬质合金刀具自送料上料到落料的整个过程完成全自动生产，更大程度上提高企业自动生产化程度，降低人力资源成本及生产成本。本发明全自动焊接装置的双向送丝和双片同时焊接设计，突破了传统硬质合金刀具的焊接需要两片刀片依次焊接，受热时间较长的问题，使得刀具合金一次焊接成型，避免了刀具长时间的加热或二次加热等问题。

附图说明

图1：为全自动硬质合金刀具焊接机的主视图；

图2：为全自动硬质合金刀具焊接机的结构示意图；

其中，附图标记：

主轴组件：A1-刀具Y轴移动电机；A2-刀具旋转电机；A3-弹性夹头开闭气缸；A4-主轴；A5、A6-刀片固定瓷棒；A7-弹性夹头；

定位组件：B1-定位针Z轴移动气缸；B2-定位针偏转气缸；B3-定位针；

刀片传送组件：C1-刀片Y轴移动电机；C2-刀片X轴移动电机；C3-刀片Z轴移动电机；C4-刀片夹持夹头；

传料组件：D1-夹头X轴移动电机；D2-送料夹头；D3-成品取料夹头；

送料组件：E1-料库槽，E2-料库控制气缸，E3-刀体推送气缸，E4-送料槽，E5-活塞杆；

落料组件：F1-落料夹头；F2-落料夹头Y轴移动气缸；

刀片组件：G1-刀片推送气缸；G2-刀片存储槽，G3-刀片推送杆；

加热组件：H1-高频感应加热装置X轴移动气缸；H2-高频感应加热装置；H3-感应线圈；

焊膏组件：I1-焊膏阀；I2-焊膏罐；

焊丝组件：J1-双向送丝电机；J2-导管。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。

如图2所示，以本发明全自动焊接机左下角建立坐标系，以左右方向为X轴方向，向左为-X轴方向，向右为+X轴方向；以前后方向为Y轴方向，向前为+Y轴方向，向后为-Y轴方向；以上下方向为Z轴方向，向上为+Z轴方向，向下为-Z轴方向。

E2为料库控制气缸，气缸出气，料库槽E1闸口打开，刀体进入送料槽E4，刀体推送气缸E3出气，将待焊接刀体推送至送料夹头D2。

其中，料库槽E1放置刀体，刀体需摆放一致，刀柄均朝向+Y轴方向，便于后续工序刀片的焊接；料库槽E1采用斜坡形式，当料库槽E1闸口打开后，在重力作用下刀体进入送料槽E4；刀体推送气缸E3出气，推动气缸活塞杆E5移动，活塞杆E5抵住刀体刀柄，将待焊接刀体推入送料夹头D2内。

送料夹头D2和成品取料夹头D3采用钢体联结，组成一体结构，在夹头X轴移动电机D1的带动下，同时在X轴方向移动。送料组件和落料组件相对于主轴A4对称分布，送料夹头D2和成品取料夹头D3的间距为送料槽E4和落料夹头F1间距的1/2。因此，当送料夹头D2移动至送料槽E4的中心位置夹取刀体时，成品取料夹头D3也正好位于主轴A4中线夹取焊接成品；当送料夹头D2移动至主轴A4中线传递刀体时，成品取料夹头D3也刚好位于落料夹头F1的Y轴对应位置。刀具焊接时，送料夹头D2和成品取料夹头D3对称位于主轴A4两侧，避免碰到主轴组件。

图2中所示为落料夹头F1原点位置，是落料夹头F1的复位点。落料夹头F1在接收了成品取料夹头D3传递过来的焊接成品后，落料夹头Y轴移动气缸F2进气，带动落料夹头F1前移至原点，落料夹头F1张开，将焊接成品落至筐中，完成焊接成品落料步骤。由于焊接完成后刀具处于高温状态，因此自动落料装置提高了焊接作业安全性。

高频感应加热装置H2可对置于感应线圈H3内的刀体进行加热，刀具加热均匀温度稳定，焊接效率高，与传统高周波电子管加热设备相比，降低电力消耗，减少电力负荷。高频感应加热装置X轴移动气缸H1带动加热组件在X轴方向进行移动，感应线圈H3移动至主轴A4的Y轴对应位置，对刀片进行焊接。

双向送丝电机J1控制焊丝的输送、回缩，双丝传送结构能够对刀具两刀片同时输送焊丝，避免刀具二次焊接，更大程度上避免了刀体与合金受热硬度降低。焊丝通过导管J2输送至刀体合金位。

焊膏罐I2可用于存储焊膏，通过焊膏阀I1将焊膏抽出，通过针管将其涂抹于刀片上。焊膏采用点涂方式，控制焊膏剂量，使刀片表面焊膏分布均匀。

刀片存储槽G2用于存储待焊刀片，放入刀片时需确保刀片摆放正确。刀片推送杆G3可将刀片从刀片存储槽G2推出，刀片推送气缸G1则控制刀片推送杆G3的前进与后退。

刀片传送组件主要完成的工序包括有接收刀片，涂抹焊膏以及将刀片与刀体焊接面结合这三个部分。刀片夹持夹头C4用于夹持刀片，C1、C2、C3分别控制刀片夹持夹头C4在Y轴、X轴、Z轴方向的移动。将刀片送至刀体焊接面上后，C2、C3、C1依次退至原点复位，避免碰到其他部件。复位步骤分别为：刀片X轴移动电机C2左移至丝杆最左端，刀片Z轴移动电机C3控制夹头下移至与刀片存储槽G2刀片出口位置高度一致，刀片Y轴移动电机C1带动刀片夹持夹头C4沿着-Y轴方向移动至与刀片推出口前后位置一致。

定位针B3用于定位刀体角度，定位针Z轴移动气缸B1控制定位针B3上下移动，定位针偏转气缸B2控制定位针B3在上升过程中旋转一定角度避让刀体。

主轴组件包括多个部件用于控制刀体移动。包括有：1)弹性夹头A7用于夹持固定刀体，带动刀体的移动和旋转。2)弹性夹头开闭气缸A3可用于控制弹性夹头A7的张开和闭合，当弹性夹头开闭气缸A3出气时，弹性夹头A7张开，成品取料夹头D3可夹取焊接成品，送料夹头D2可推送待焊刀体，当弹性夹头开闭气缸A3进气时，弹性夹头A7闭合，夹紧刀柄。3)刀具Y轴移动电机A1控制刀具在刀柄夹持段与合金焊接段Y轴方向的移动，在刀柄夹持段，用于待焊刀体与已焊刀体的替换，合金焊接段用于刀片的放置和焊接。4)刀具旋转电机A2控制刀体旋转，当定位针B3上升至旋转定位点后，可以通过刀体刀具旋转电机A2旋转刀体角度，寻找刀体定位点，刀片夹持夹头C4将第一刀片与刀体粘连后，再左旋转180°，第二刀片与刀体焊接面正好对应。由于旋转时会带动进送气管的旋转，导致多次焊接出气管缠绕，因此，单把刀具焊接完毕后，需要将刀具旋转电机A2右旋转至主轴A4复位。5)弹性夹头A7用于固定第一刀片和第二刀片，避免刀片掉落，而陶瓷材质的刀片固定瓷棒A5、A6使其在感应线圈内也不会出现发热情况，提高使用年限。

控制组件包括触摸操作屏以及控制系统，是整个全自动焊接机的控制中心，控制整个装置内各个组件之间配合运作，实现本发明全自动硬质合金刀具焊接机自动完成送料、落料，刀片传送，焊膏涂抹，刀具焊接等多个步骤。

本发明全自动硬质合金刀具焊接机运行工艺流程表包括如下：

由于各组件可以同时运行，因此下述工艺流程表根据各时间段进行阐述：

时间段1：启动—定位完成；

工作启动→料库控制气缸E2控制料库槽E1闸口打开，刀体进入送料槽E4→刀体推送气缸E3进气，推送刀体至送料夹头D2→送料夹头D2闭合，夹持刀体→夹头X轴移动电机D1将送料夹头D2向-X轴方向移动至主轴A4中线→刀具Y轴移动电机A1控制主轴A4向-Y方向移动至刀柄夹持段→刀体送料夹头D2将刀体推向弹性夹头A7，弹性夹头开闭气缸A3控制弹性夹头A7闭合夹持刀柄→刀具Y轴移动电机A1控制主轴组件向+Y轴方向移动至复位原点→夹头X轴移动电机D1控制送料夹头D2和成品取料夹头D3移动至主轴A4两侧→刀具Y轴移动电机A1控制主轴组件向-Y轴方向移动至合金焊接段→定位针偏转气缸B2控制定位针B3偏转一定角度，定位针Z轴移动气缸B1控制定位针B3上升至刀体旋转定位点→定位针B3恢复垂直，刀具旋转电机A2控制主轴A4旋转→当定位针B3刚好碰到合金位时，刀具旋转电机A2停止，完成刀体定位。

工作启动→刀片X轴移动电机C2控制刀片传送组件向+X方向移动至刀片夹持交换点→刀片推送气缸G1控制刀片推送杆G3将第一刀片推至刀片夹持夹头C4夹口→刀片夹持夹头C4闭合，夹持第一刀片→刀片Y轴移动电机将第一刀片向+Y方向移动至焊膏阀I1的Y轴对应位置，刀片Z轴移动电机C3将第一刀片上移至焊接涂抹点→刀片Y轴移动电机C1控制第一刀片向+Y轴方向匀速移动，焊膏阀I1进排气频动，焊膏断续排出涂抹。

时间段2：第一刀片定位—第一刀片固定完成；

刀片Y轴移动电机C1将第一刀片向+Y轴方向移动至与刀体Y轴一致→刀片X轴移动电机C2将第一刀片向+X轴方向移动至刀体下部→刀片Z轴移动电机C3将第一刀片上升至与刀体焊接平面结合→刀片固定瓷棒A5前推与第一刀片接触

时间段3：刀体旋转180°—第二刀片固定完成；

刀具旋转电机A2控制主轴A4向左旋转180°，控制刀体旋转。

刀具夹持刀片夹持夹头C4进气，夹头张开→刀片夹持夹头C4向原点复位，刀片X轴移动电机向-X轴方向移动至原点，刀片Z轴移动电机向-Z轴方向移动至原点，刀具Y轴移动电机向-Y轴方向移动至原点→刀片X轴移动电机C2控制刀片传送组件向+X方向移动至刀片夹持交换点→刀片推送气缸G1控制刀片推送杆G3将第二刀片推至刀片夹持夹头C4夹口→刀片夹持夹头C4闭合，夹持第二刀片→刀片Y轴移动电机将第二刀片向+Y轴方向移动至焊膏阀I1的Y轴对应位置，刀片Z轴移动电机C3将第二刀片上移至焊接涂抹点→刀片Y轴移动电机C1控制第二刀片向+Y轴方向匀速移动，焊膏阀I1进排气频动，焊膏断续排出涂抹→刀片Y轴移动电机C1将第二刀片向+Y轴方向移动至与刀体Y轴一致→刀片X轴移动电机C2将第二刀片向+X轴方向移动至刀体下部→刀片Z轴移动电机C3将第二刀片上升至与刀体焊接平面结合刀片固定瓷棒A6前推与第二刀片接触

时间段4：刀片焊接—焊接完成；

刀具Y轴移动电机A1控制主轴组件向-Y轴方向移动→高频感应加热装置X轴移动气缸H1控制加热组件向-X轴方向移动至主轴中线→刀具Y轴移动电机A1控制刀体在-Y轴和+Y轴方向快速移动，将刀体焊接部分往复穿过感应线圈H3→高频感应加热装置H2启动，感应线圈H3加热→双向送丝电机J1双向旋转，通过导管J2向焊接处输送焊丝→刀体焊接完毕，刀具Y轴移动电机A1控制主轴组件向+Y轴方向移动复位→夹头X轴移动电机D1控制成品取料夹头D3向+X轴方向移动至主轴中线，高频感应加热装置H2停止加热，高频感应加热装置X轴移动气缸H1控制加热组件向+X轴方向移动复位，双向送机电机停止送丝→刀具Y轴移动电机A1控制成品刀体向-Y轴方向移动至刀柄夹持段→夹头X轴移动电机D1控制送料夹头D2和成品取料夹头D3同步向+X轴方向移动，使成品取料夹头D3移动至主轴Y轴方向→送料夹头D2闭合夹持待焊刀体，成品取料夹头D3闭合夹持刚焊完的刀体→弹性夹头开闭气缸A3控制弹性夹头A7张开。

时间段5：主轴复位—下一个循环；

刀具Y轴移动电机控制主轴组件向+Y轴方向移动复位→刀具旋转电机A2控制主轴A4向旋转复位→等待下一循环开始；

送料夹头D2、成品取料夹头D3同步移动，成品取料夹头将焊接成品移至落料交换点→落料夹头Y轴移动气缸将落料夹头F1向-Y轴方向移动至刀柄夹持段→落料夹头F1闭合，夹持焊接成品→成品取料夹头D3打开→落料夹头Y轴移动气缸F2控制落料夹头F1向+Y轴方向复位→落料夹头张开，焊接成品掉落→保持。

Claims (9)

1.一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：包括主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件、控制组件、工作台；其中主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件分别安装在工作台上，控制组件通过支架安装在工作台的一侧，主轴组件的一侧安装送料组件，主轴组件另一侧安装落料组件，送料组件和落料组件之间设有传料组件且传料组件在主轴组件工作面，刀片传送组件的一端靠近主轴组件的工作面，另一端靠近刀片组件，主轴组件的工作面前面设置有定位组件和加热组件的感应线圈，焊丝组件的送丝端靠近加热组件的感应线圈，焊膏组件安装在刀片组件和加热组件之间；

主轴组件包括刀具Y轴移动电机、刀具旋转电机、弹性夹头开闭气缸、主轴、刀片固定瓷棒、弹性夹头；弹性夹头用于夹持固定刀体，弹性夹头开闭气缸可用于控制弹性夹头的张开和闭合，刀具Y轴移动电机控制刀具在刀柄夹持段与合金焊接段Y轴方向的移动，刀具旋转电机控制主轴转动，刀片固定瓷棒将刀片固定在刀体上，避免刀片掉落。

2.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：定位组件包括定位针Z轴移动气缸、定位针偏转气缸、定位针，定位针用于定位刀体角度，定位针Z轴移动气缸控制定位针上下移动，定位针偏转气缸控制定位针在上升过程中旋转一定角度避让刀体。

3.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：刀片传送组件包括刀片Y轴移动电机、刀片X轴移动电机、刀片Z轴移动电机、刀片夹持夹头；刀片Y轴移动电机带动刀片夹持夹头在Y轴方向移动，刀片X轴电机带动刀片夹持夹头在X轴方向移动，刀片Z轴移动电机带动刀片夹持夹头在Z轴方向移动。

4.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：传料组件包括夹头X轴移动电机、送料夹头、成品取料夹头；送料夹头和成品取料夹头采用钢体联结，组成一体结构，并在夹头X轴移动电机带动下在X轴方向同时移动。

5.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：送料组件包括料库槽、料库控制气缸、刀体推送气缸、送料槽、活塞杆；料库槽用于存储刀体，料库控制气缸控制料库槽的打开与关闭，使待焊刀体进入送料槽，刀体推送气缸推动活塞杆将待焊接刀体推至送料夹头。

6.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：落料组件包括落料夹头、落料夹头Y轴移动气缸；落料夹头Y轴移动气缸带动落料夹头在Y轴方向运动。

7.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：刀片组件包括刀片推送气缸、刀片存储槽、刀片推送杆；刀片存储槽可用于存储待焊刀片，刀片推送杆将刀片从存储槽推出，刀片推送气缸则控制刀片推送杆的前进与后退。

8.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：加热组件包括高频感应加热装置X轴移动气缸、高频感应加热装置、感应线圈；高频感应加热装置X轴移动气缸控制加热组件在X轴方向移动，高频感应加热设备使感应线圈内形成感应电流，加热线圈内刀；

焊膏组件包括焊膏阀、焊膏罐；焊膏阀通过导管连接焊膏罐；

焊丝组件包括双向送丝电机、导管；双向送丝电机将焊丝通过导管传送。

9.根据权利要求1所述的一种全自动硬质合金刀具焊接机，其特征在于：控制组件包括触摸操作屏、控制系统，触摸操作屏连接控制系统，控制系统控制主轴组件、定位组件、刀片传送组件、送料组件、传料组件、落料组件、刀片组件、加热组件、焊丝组件、焊膏组件和控制组件按照一定的工艺流程有序运行。

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