CN111570958A - 一种精密焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密焊接机，包括焊接机电源、急停键、暂停键、启动键、指示灯、液晶显示器旋转支架、液晶显示器、工控电脑、焊头模组、CCD相机、远心镜头、光源和焊接机主体，焊接机电源位于焊接机主体前侧的下部，焊接机主体上部的前侧设置有触摸屏，并且触摸屏的左侧依次设置有启动键、暂停键和急停键，同时触摸屏后侧焊接机主体的上部螺栓固定有支撑板，支撑板前侧靠右设置有焊头模组，焊头模组下方焊接机主体平台上表面设置有X轴驱动装置和Y轴驱动装置，焊接机主体前方有移门带焊接机电源观察窗口。该精密焊接机，实现了精确定位，精细焊接，极小压力控制三大功效，填补了微型热压焊接领域的市场空白，实现精细热压焊的高度自动化。

Description

一种精密焊接机

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体为一种精密焊接机。

背景技术

精密焊接机应用于医疗和微电子等领域的微型焊接，目前根据慕尼黑展、医疗展、机械设备网站等渠道获得同类产品信息，其结构仅仅局限在手动脚踩焊接层面，而且是利用杠杆原理控制压力，压力无法精准控制也无法显示，即现有的精密焊接机，存在如下问题：

1)焊接工件粗大，无法实现精细焊接；

2)不具备定位功能，无法实现高度自动化；

3)压力不可控，焊接品质不可控；

4)焊接控制精度误差在毫米级别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密焊接机，以解决上述背景技术提出的目前市场上的精密焊接机存在焊接工件粗大，无法实现精细焊接，不具备定位功能，无法实现高度自动化，压力不可控，焊接品质不可控和焊接控制精度误差在毫米级别的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种精密焊接机，包括焊接机电源、急停键、暂停键、启动键、指示灯、液晶显示器旋转支架、液晶显示器和焊接机主体，所述焊接机电源位于焊接机主体前侧的下部，且焊接机主体上部的前侧设置有触摸屏，并且触摸屏的左侧依次设置有启动键、暂停键和急停键，同时触摸屏后侧焊接机主体的上部螺栓固定有支撑板，所述支撑板的前侧靠左设置有定位CCD相机、远心镜头和定位CCD相机光源，所述支撑板的前侧靠右设置有焊头模组，焊头模组固定在Z轴驱动装置上，焊头模组的刀头前下方通过螺丝固定有观察CCD相机光源，且焊接机主体的上端面的前侧设置有X轴驱动装置和Y轴驱动装置，并且Y轴驱动装置的上部设置有定制夹具，同时焊头模组的前侧设置有观察CCD相机固定板，所述观察CCD相机固定板通过螺丝与支撑板相连接，且观察CCD相机固定板前侧的右部固定有观察CCD相机，且观察CCD相机的下部设置有远心镜头，所述支撑板的上部螺栓固定有工控电脑，且工控电脑的后侧设置有指示灯，并且指示灯的右侧螺栓固定有液晶显示器固定板，同时液晶显示器固定板的前侧通过液晶显示器旋转支架与液晶显示器相连接，所述焊接机主体的左、右和后侧面均开设有U形散热窗口，焊接机主体前方有移门带焊接机电源观察窗口。

优选的，所述X轴驱动装置位于Y轴驱动装置的下方，且X轴驱动装置位于焊接机主体上端面的前侧。

优选的，所述定制夹具包括夹具放置槽、内底顶丝、手旋螺丝和顶紧块，夹具放置槽位于定制夹具的内部，内底顶丝位于夹具放置槽的底部，手旋螺丝位于定制夹具的前侧，顶紧块位于手旋螺丝的内端。

优选的，所述四个内底顶丝呈矩形排列在定制夹具的底部，且手旋螺丝贯穿夹具放置框的前端，并且手旋螺丝与顶紧块互为对应安装，同时顶紧块与夹具放置框的前部平行安装。

优选的，所述定位CCD相机光源位于定位CCD相机及远心镜头的正下方，且定位CCD相机光源位于X轴驱动装置和Y轴驱动装置左侧后上部。

优选的，所述观察CCD相机固定板包括调节孔和螺丝孔，且调节孔贯穿观察CCD相机固定板，并且螺丝孔位于观察CCD相机固定板的左右两侧。

优选的，所述定位CCD相机和观察CCD相机上均设置有远心镜头，且定位CCD相机位于支撑板的左上部前侧，观察CCD相机位于观察CCD相机固定板的右前部。

优选的，所述液晶显示器固定板采用螺栓的方式与支撑板的顶部相连接，且液晶显示器固定板为竖直安装。

优选的，所述液晶显示器的安装结构为旋转结构，且液晶显示器底部高于工控电脑的顶部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该精密焊接机，实现了精确定位，精细焊接，极小压力控制三大功效，填补了微型热压焊接领域的市场空白，实现精细热压焊的高度自动化。

1、利用定位CCD相机，把定位CCD相机的像素值与机械坐标对应起来，通过定位CCD相机拍照经过矩阵算法，把不同的产品定位偏移值丢给PLC和定位模组，由PLC、定位模组、伺服放大器、马达共同完成X轴驱动装置、Y轴驱动装置和Z轴驱动装置三个方向的精准定位，实现精细焊接的自动化过程，刀头宽130um，焊盘宽110um；

2、焊头模组下压的力度在称重压力传感器感应下，通过变送器把变化值采集给PLC，运用PLC算法，提取和控制每一个焊点压力，每一个焊点压力稳定控制在指定区间段，现已交付生产的设备中，实现了4-8g，10-14g，19-20g等多个区间段的稳定控制，小批量量产。

附图说明

图1为本发明一种精密焊接机的立体结构示意图；

图2为本发明一种精密焊接机的定制夹具立体结构示意图；

图3为本发明一种精密焊接机的定制夹具俯视结构示意图；

图4为本发明一种精密焊接机的观察CCD相机固定板结构示意图；

图5为本发明一种精密焊接机的流程结构示意图。

图中：1、焊接机电源；2、触摸屏；3、急停键；4、暂停键；5、启动键；6、X轴驱动装置；7、Y轴驱动装置；8、定制夹具；801、夹具放置槽；802、内底顶丝；803、手旋螺丝；804、顶紧块；9、定位CCD相机光源；10、观察CCD相机固定板；1001、调节孔；1002、螺丝孔；11、定位CCD相机；12、指示灯；13、液晶显示器固定板；14、液晶显示器旋转支架；15、液晶显示器；16、工控电脑；17、Z轴驱动装置；18、支撑板；19、观察CCD相机；20、焊头模组；21、远心镜头；22、U形散热窗口；23、焊接机主体。

具体实施方式

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种精密焊接机，包括焊接机电源1、急停键3、暂停键4、启动键5、指示灯12、液晶显示器旋转支架14、液晶显示器15和焊接机主体23，其特征在于：所述焊接机电源1位于焊接机主体23前侧的下部，且焊接机主体23上部的前侧设置有触摸屏2，并且触摸屏2的左侧依次设置有启动键5、暂停键4和急停键3，同时触摸屏2后侧焊接机主体23的上部螺栓固定有支撑板18，所述支撑板18的前侧靠左设置有定位CCD相机11、远心镜头21和定位CCD相机光源9，所述支撑板18的前侧靠右设置有焊头模组20，焊头模组20固定在Z轴驱动装置17上，焊头模组20的刀头前下方通过螺丝固定有观察CCD相机光源，且焊接机主体23的上端面的前侧设置有X轴驱动装置6和Y轴驱动装置7，并且Y轴驱动装置7的上部设置有定制夹具8，同时焊头模组20的前侧设置有观察CCD相机固定板10，所述观察CCD相机固定板10通过螺丝与支撑板18相连接，且观察CCD相机固定板10前侧的右部固定有观察CCD相机19，且观察CCD相机19的下部设置有远心镜头21，所述支撑板18的上部螺栓固定有工控电脑16，且工控电脑16的后侧设置有指示灯12，并且指示灯12的右侧螺栓固定有液晶显示器固定板13，同时液晶显示器固定板13的前侧通过液晶显示器旋转支架14与液晶显示器15相连接，所述焊接机主体的左、右和后侧面均开设有U形散热窗口22，焊接机主体前方有移门带焊接机电源1观察窗口。

本例的X轴驱动装置6位于Y轴驱动装置7的下方，且X轴驱动装置6位于焊接机主体23上端面的前侧，这样设置起到调节定制夹具8的位置，进而方便对定制夹具8上工件的精确焊接。

定制夹具8包括夹具放置槽801、内底顶丝802、手旋螺丝803和顶紧块804，且夹具放置槽801位于定制夹具8的内部，内底顶丝802位于夹具放置槽801的底部，手旋螺丝803位于定制夹具8的前侧，顶紧块804位于手旋螺丝的内端，这样设置可对工件进行稳定固定，有利于工件的稳定焊接。

四个内底顶丝802呈矩形排列在定制夹具8的底部，且手旋螺丝803贯穿夹具放置槽801的前端，并且手旋螺丝803与顶紧块804互为对应安装，同时顶紧块804与夹具放置槽801的前部平行安装，这样设置可对不同大小的工件进行夹紧固定，方便对不同尺寸工件的焊接操作。

定位CCD相机光源9位于定位CCD相机11及远心镜头21的正下方，且定位CCD相机光源9位于X轴驱动装置6和Y轴驱动装置7左侧后上部，这样设置可使定位CCD相机11更清晰的拍摄到工件的焊接情况，有利于对工件的精确焊接，提高焊接质量。

观察CCD相机固定板10包括调节孔1001和螺丝孔1002，且调节孔1001贯穿观察CCD相机固定板10，并且螺丝孔1002位于观察CCD相机固定板10的左右两侧，这样设置起到调节观察CCD相机19固定位置，有利于观察CCD相机19的固定安装。

定位CCD相机11和观察CCD相机19上均设置有远心镜头21，且定位CCD相机11位于支撑板18的左上部前侧，观察CCD相机19位于观察CCD相机固定板10的右前部，这样设置有利于定位CCD相机11和观察CCD相机19通过远心镜头21观察到放大后的工件表面，有利于对工件的焊接操作。

液晶显示器固定板13采用螺栓的方式与支撑板18的顶部相连接，且液晶显示器固定板13为竖直安装，这样设置起到对液晶显示器15的支撑，有利于操作者通过液晶显示器15观察焊接的情况。

液晶显示器15的安装结构为旋转结构，且液晶显示器15底部高于工控电脑16的顶部，这样设置可方便操作者调节液晶显示器15的角度，并可避免在转动液晶显示器15时，液晶显示器15的底部与工控电脑16发生碰撞，有利于液晶显示器15的转动。

工作原理：在使用该精密焊接机时，先将需要焊接的工件放在定制夹具8上夹具放置槽801的内部，并通过内底顶丝802调节工件在夹具放置槽801内部放置的高度，然后，用手旋紧两个手旋螺丝803，两个手旋螺丝803通过其内端的顶紧块804对工件进行顶紧，进而完成工件的夹紧工作，将液晶显示器15通过液晶显示器旋转支架14调节到合适位置；

然后，按下启动键5，焊接机主体23得电开启，焊接机电源1接通，此时，操作者通过触摸屏2设置焊接的参数，设置完毕后，按触摸屏2上操作按钮，定位CCD相机11及远心镜头21对定制夹具8上工件的2个特征点进行拍照，即对角线两个特征点各自拍照一次，把拍照位置发给工控电脑16，即利用特征点的偏移量和旋转角度计算出X、Y轴实际机械坐标偏移量，由工控电脑16把换算后的偏移量传送给PLC，PLC把偏移量给定位模组，定位模组把偏移数据给伺服放大器，伺服放大器驱动马达，马达带动X轴驱动装置6、Y轴驱动装置7和Z轴驱动装置17到指定位置，Z轴驱动装置17下压力度传递给称重压力传感器，称重压力传感器将变化数值传给变送器，然后由PLC换算变送器的值为压力值送给触摸屏，即利用焊头模组20机械调节Z轴驱动装置17下压的力度，通过采集Z轴驱动装置17的压力，由PLC和工控电脑16共同配合控制X轴驱动装置6、Y轴驱动装置7和Z轴驱动装置17的动作，实现定位和压力控制，焊头模组20上的刀头进入到第一个焊接点的位置，刀头下压，压力到达设定，由焊接机电源1提供的瞬间脉冲电流传导给刀头，在刀头处形成巨大的电流，把电流转化热能融化焊锡，实现焊接处融合的目的，焊源瞬间加热瞬间冷却，Z轴驱动装置17抬升刀头，运动到下一焊点，以此类推，当完成最后一个焊点后，PLC和工控电脑16共同配合控制刀头退出，以上便完成该精密焊接机的一系列操作，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种精密焊接机，包括焊接机电源(1)、急停键(3)、暂停键(4)、启动键(5)、指示灯(12)、液晶显示器旋转支架(14)、液晶显示器(15)和焊接机主体(23)，其特征在于：所述焊接机电源(1)位于焊接机主体(23)前侧的下部，且焊接机主体(23)上部的前侧设置有触摸屏(2)，并且触摸屏(2)的左侧依次设置有启动键(5)、暂停键(4)和急停键(3)，同时触摸屏(2)后侧焊接机主体(23)的上部螺栓固定有支撑板(18)，所述支撑板(18)的前侧靠左设置有定位CCD相机(11)、远心镜头(21)和定位CCD相机光源(9)，所述支撑板(18)的前侧靠右设置有焊头模组(20)，焊头模组(20)固定在Z轴驱动装置(17)上，焊头模组(20)的刀头前下方通过螺丝固定有观察CCD相机光源，且焊接机主体(23)的上端面的前侧设置有X轴驱动装置(6)和Y轴驱动装置(7)，并且Y轴驱动装置(7)的上部设置有定制夹具(8)，所述定制夹具(8)包括夹具放置槽(801)、内底顶丝(802)、手旋螺丝(803)和顶紧块(804)，夹具放置槽(801)且位于定制夹具(8)的内部，内底顶丝(802)位于夹具放置槽(801)的底部，手旋螺丝(803)位于定制夹具(8)的前侧，顶紧块(804)位于手旋螺丝(803)的内端，同时焊头模组(20)的前侧设置有观察CCD相机固定板(10)，所述观察CCD相机固定板(10)通过螺丝与支撑板(18)相连接，它还包括调节孔(1001)和螺丝孔(1002)，且调节孔(1001)贯穿观察CCD相机固定板(10)，并且螺丝孔(1002)位于观察CCD相机固定板(10)的左右两侧，且观察CCD相机固定板(10)前侧的右部固定有观察CCD相机(19)，且观察CCD相机(19)的下部设置有远心镜头(21)，所述支撑板(18)的上部螺栓固定有工控电脑(16)，且工控电脑(16)的后侧设置有指示灯(12)，并且指示灯(12)的右侧螺栓固定有液晶显示器固定板(13)，同时液晶显示器固定板(13)的前侧通过液晶显示器旋转支架(14)与液晶显示器(15)相连接，所述焊接机主体的左、右和后侧面均开设有U形散热窗口(22)，焊接机主体前方有移门带焊接机电源(1)观察窗口。

2.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述X轴驱动装置(6)位于Y轴驱动装置(7)的下方，且X轴驱动装置(6)位于焊接机主体(23)上端面的前侧。

3.根据权利要求3所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述四个内底顶丝(802)呈矩形排列在定制夹具(8)的底部，且手旋螺丝(803)贯穿夹具放置槽(801)的前端，并且手旋螺丝(803)与顶紧块(804)互为对应安装，同时顶紧块(804)与夹具放置槽(801)的前部平行安装。

4.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述定位CCD相机光源(9)位于定位CCD相机(11)及远心镜头(21)的正下方，且定位CCD相机光源(9)位于X轴驱动装置和Y轴驱动装置(7)左侧后上部。

5.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述定位CCD相机(11)和观察CCD相机(19)上均设置有远心镜头(21)，且定位CCD相机(11)位于支撑板(18)的左上部前侧，观察CCD相机(19)位于观察CCD相机固定板(10)的右前部。

6.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述液晶显示器固定板(13)采用螺栓的方式与支撑板(18)的顶部相连接，且液晶显示器固定板(13)为竖直安装。

7.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述液晶显示器(15)的安装结构为旋转结构，且液晶显示器(15)底部高于工控电脑(16)的顶部。

8.根据权利要求1所述的一种精密焊接机，其特征在于：所述的精密焊接机工作原理为：先将需要焊接的工件放在定制夹具(8)上夹具放置槽(801)的内部，并通过内底顶丝(802)调节工件在夹具放置槽(801)内部放置的高度，然后，用手旋紧两个手旋螺丝(803)，两个手旋螺丝(803)通过其内端的顶紧块(804)对工件进行顶紧，进而完成工件的夹紧工作，将液晶显示器(15)通过液晶显示器旋转支架(14)调节到合适位置；

然后，按下启动键(5)，焊接机主体(23)得电开启，焊接机电源(1)接通，此时，操作者通过触摸屏(2)设置焊接的参数，设置完毕后，按触摸屏(2)上操作按钮，定位CCD相机(11)及远心镜头(21)对定制夹具(8)上工件的2个特征点进行拍照，即对角线两个特征点各自拍照一次，把拍照位置发给工控电脑(16)，即利用特征点的偏移量和旋转角度计算出X、Y轴实际机械坐标偏移量，由工控电脑(16)把换算后的偏移量传送给PLC，PLC把偏移量给定位模组，定位模组把偏移数据给伺服放大器，伺服放大器驱动马达，马达带动X轴驱动装置(6)、Y轴驱动装置(7)和Z轴驱动装置(17)到指定位置，Z轴驱动装置(17)下压力度传递给称重压力传感器，称重压力传感器将变化数值传给变送器，然后由PLC换算变送器的值为压力值送给触摸屏，即利用焊头模组(20)机械调节Z轴驱动装置(17)下压的力度，通过采集Z轴驱动装置(17)的压力，由PLC和工控电脑(16)共同配合控制X轴驱动装置(6)、Y轴驱动装置(7)和Z轴驱动装置(17)的动作，实现定位和压力控制，焊头模组(20)上的刀头进入到第一个焊接点的位置，刀头下压，压力到达设定，由焊接机电源(1)提供的瞬间脉冲电流传导给刀头，在刀头处形成巨大的电流，把电流转化热能融化焊锡，实现焊接处融合的目的，焊源瞬间加热瞬间冷却，Z轴驱动装置(17)抬升刀头，运动到下一焊点，以此类推，当完成最后一个焊点后，PLC和工控电脑(16)共同配合控制刀头退出。

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