CN112122809A - 多轴焊接装置及焊头高度补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种多轴焊接装置及焊头高度补偿方法，多轴焊接装置包含一治具平台、一枢摆装置、一滑动装置、一焊接装置以及一焊头研磨装置。枢摆装置可带动治具平台倾斜及枢摆。滑动装置可带动治具平台位移。焊接装置包含至少一焊头。治具平台可供置放工件，并带动工件位移、倾斜及枢摆，焊接装置则可带动焊头位移及枢摆，令焊头于一焊接过程中始终垂直于工件的一焊接面。焊头研磨装置可依据一研磨量即时对焊头进行研磨及高度补偿。由此，可整合焊接作业及研磨作业于同一设备中，可提升作业效率及减少制造成本。

Description

多轴焊接装置及焊头高度补偿方法

技术领域

本发明涉及一种多轴焊接装置及焊头高度补偿方法。具体而言，本发明尤其涉及一种可即时进行焊头研磨及高度补偿的多轴焊接装置及焊头高度补偿方法。

背景技术

一般汽车门窗的框架，经由将多个构件焊接而构成。举例而言，请参照图1及图2。图1示出一种汽车门窗的框架的结构示意图；图2示出图1中的汽车门窗的框架的组合示意图。图1中，汽车门窗的框架，是由一第一框杆101与一第二框杆102焊接而组成。第一框杆101及第二框杆102呈弯弧状以顺应汽车门窗的造型结构。通常，第一框杆101具有呈弯弧状的一外侧面101a，第二框杆102具有呈弯弧状的一内侧面102a。并且，第一框杆101的外侧面101a及第二框杆102的内侧面102a可通过电极E1、E2进行焊接。外侧面101a或内侧面102a可能各自具有不同的倾斜度，且于外侧面101a或内侧面102a上的不同部位亦可能具有不同的倾斜度。

市面上已出现一种多轴点焊机，其在一底座上安装有一工件，且在工件上方设有一可进行位移的焊枪组，并在工件一侧亦设置有其余焊枪组。然而，受限于其机构设计，其仅适用于加工点单纯的应用，且其使用的焊枪数量多、设备庞大且成本高。上述的焊接设备并无法满足此种特殊工件的加工应用。再者，焊枪组的焊头经过一段时间的焊接作业后，会产生耗损，因此必须将其耗损的部分研磨移除。公知需待整体焊接作业完成后，再使用额外的研磨设备对焊头进行研磨，此造成作业时间的耗费及操作上的不便利。

因此，目前市场上仍缺乏可简易操作、结构简单、成本低廉，且可即时进行焊头研磨修整的焊接设备。

发明内容

本发明的一目的在提供一种多轴焊接装置及其焊头高度补偿方法，其通过整合设置的一焊头研磨装置，可于焊头磨损时，即时进行焊头研磨及焊头高度补偿，以确保焊接作业的正确执行。

于一实施方式中，本发明提供一种多轴焊接装置，其包含一治具平台、一枢摆装置、一滑动装置、一焊接装置、一焊头研磨装置以及一机架。多轴焊接装置是用以焊接一工件。治具平台是用以置放及固定工件。枢摆装置带动治具平台倾斜及枢摆。滑动装置带动治具平台位移。焊接装置包含至少一焊头。焊头研磨装置用以对焊头进行研磨。治具平台、枢摆装置、滑动装置、焊接装置及焊头研磨装置整合安装于机架上且彼此耦合连动。其中，治具平台通过滑动装置带动工件位移至对应焊头的位置，并通过枢摆装置带动工件相对焊头倾斜及枢摆，焊接装置带动焊头相对工件位移及枢摆，令焊头于一焊接过程中始终垂直于工件的一焊接面，焊头研磨装置于焊接过程中或焊接过程结束后，位移至对应焊头的位置，并依据一研磨量即时对焊头进行研磨及高度补偿。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，焊头的数量可为两个，分别为一第一焊头及一第二焊头。第一焊头及第二焊头共线地设置，且第一焊头及第二焊头可相对位移至工件的焊接面的两侧。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，滑动装置包含一第一滑轨组以及一第二滑轨组。第一滑轨组可带动治具平台沿一第一轴向位移。第二滑轨组可带动治具平台沿一第二轴向位移。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，第一滑轨组包含一第一驱动件及一第一螺杆，第一驱动件可驱动第一螺杆转动。第二滑轨组包含一第二驱动件及一第二螺杆，第二驱动件可驱动第二螺杆转动。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，枢摆装置包含一枢摆件以及一齿轮。枢摆件的一侧呈一弧状并包含一第一齿部。齿轮包含一第二齿部。其中齿轮转动并通过其第二齿部耦合带动枢摆件的第一齿部，令枢摆件枢摆。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，焊接装置包含一驱动组件，驱动组件带动焊头位移。

于上述实施方式的多轴焊接装置中，焊头研磨装置还包含一驱动件、一本体、一伸缩件以及一旋转刀片。伸缩件可伸缩地设置于本体上。驱动件可带动伸缩件伸缩。旋转刀片设置于伸缩件的一端。于一使用状态时，伸缩件带动旋转刀片伸出至焊头的位置。

于另一实施方式中，本发明提供一种焊头高度补偿方法，其包含：移动一焊头研磨装置至一焊头的位置；检测焊头相对焊头研磨装置的一初始高度；以焊头研磨装置对焊头进行研磨，并计算一研磨量；以及以研磨量补偿焊头相对焊头研磨装置的初始高度。

于上述实施方式的焊头高度补偿方法中，以焊头研磨装置对焊头进行研磨包含一粗磨步骤及一细磨步骤。

于上述实施方式的焊头高度补偿方法中，还包含：以补偿后的初始高度反馈计算焊头相对焊头研磨装置的一预设安全距离。

本发明的有益效果在于，通过整合设置的一焊头研磨装置，可于焊头磨损时，即时进行焊头研磨及焊头高度补偿，以确保焊接作业的正确执行。

附图说明

图1示出一种汽车门窗的框架的结构示意图；

图2示出图1中的汽车门窗的框架的组合示意图；

图3示出依据本发明一实施例的多轴焊接装置的立体示意图；

图4示出图3中的多轴焊接装置的部分结构示意图；

图5示出图3中的治具平台的结构示意图；

图6示出图3中的枢摆装置的一第一使用状态示意图；

图7示出图3中的枢摆装置的一第二使用状态示意图；

图8示出图3中的焊头研磨装置的结构示意图；

图9示出图8中的焊头研磨装置于一初始状态的示意图；

图10示出图8中的焊头研磨装置于一使用状态的示意图；

图11示出依据本发明另一实施例的焊头高度补偿方法的流程示意图；以及

图12示出图11的焊头高度补偿方法的细部步骤分解示意图。

附图标记如下：

100 工件

241a 第一驱动件

101 第一框杆

241b 第一螺杆

101a 外侧面

242 第二滑轨组

102 第二框杆

242a 第二驱动件

102a 内侧面

242b 第二螺杆

200 多轴焊接装置

250 焊接装置

210 机架

251 第一焊头

220 治具平台

252 第二焊头

221 夹具

253 驱动组件

230 枢摆装置

260 焊头研磨装置

231 枢摆件

261 本体

231a 第一齿部

262 伸缩件

232 齿轮

263 旋转刀片

232a 第二齿部

264 驱动件

240 滑动装置

270 感测器

241 第一滑轨组

E1、E2 电极

S101、S102、S103、S104 步骤

d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7 距离

具体实施方式

于下列的描述中，将参照所附附图说明本发明的具体实施例。许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，这些实务上的细节不应该用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出之；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示之。

请参照图3至图5。图3示出依据本发明一实施例的多轴焊接装置200的立体示意图。图4示出图3中的多轴焊接装置200的部分结构示意图。图5示出图3中的治具平台220的结构示意图。

一实施例中，本发明的多轴焊接装置200包含一机架210、一治具平台220、一枢摆装置230、一滑动装置240、一焊接装置250以及一焊头研磨装置260。治具平台220、枢摆装置230、滑动装置240、焊接装置250以及焊头研磨装置260整合安装于机架210上，且彼此耦合连动。治具平台220用以置放并固定一工件100。治具平台220上可设一夹具221以夹持工件100。枢摆装置230用以带动治具平台220倾斜及枢摆。滑动装置240用以带动治具平台220位移。换言之，工件可通过治具平台220的带动而倾斜、枢摆或位移，以达到正确的焊接位置。焊接装置250包含至少一焊头。本实施例中，将以两个焊头，即一第一焊头251及一第二焊头252说明之。焊接装置250并通过一驱动组件253带动第一焊头251及第二焊头252相对上下位移及枢摆。第一焊头251及第二焊头252共线地设置。焊头研磨装置260可对第一焊头251及第二焊头252进行研磨及高度补偿。

需提及本发明中的多轴焊接装置200，同时将焊接装置250以及焊头研磨装置260共同整合设置于同一机架210上，解决公知将焊头研磨作业与焊接作业于不同设备分开进行，导致耗费工时长及焊头研磨不准确的问题。

滑动装置240包含一第一滑轨组241以及一第二滑轨组242。第一滑轨组241可带动治具平台220沿一第一轴向位移。第二滑轨组242可带动治具平台220沿一第二轴向位移。于一实施例中，第一滑轨组241可包含一第一驱动件241a及一第一螺杆241b，第一驱动件241a可驱动第一螺杆241b转动。第二滑轨组242可包含一第二驱动件242a及一第二螺杆242b，第二驱动件242a可驱动第二螺杆242b转动。第一驱动件241a及第二驱动件242a可使用例如马达等可提供转动的设备。第一螺杆241b及第二螺杆242b转动时，可带动治具平台220位移至所需位置。

图6示出图3中的枢摆装置230的一第一使用状态示意图；图7示出图3中的枢摆装置230的一第二使用状态示意图。

枢摆装置230包含一枢摆件231以及一齿轮232。枢摆件231的一侧呈一弧状并包含一第一齿部231a。齿轮232包含一第二齿部232a。第一齿部231a可啮合第二齿部232a。当齿轮232转动时，可通过其第二齿部232a带动枢摆件231的第一齿部231a，令枢摆件231沿其一侧的弧状产生枢摆。由此，枢摆装置230可带动治具平台220倾斜及枢摆，进而带动置放于治具平台220上的工件100倾斜及枢摆。

图8示出图3中的焊头研磨装置260的结构示意图；图9示出图8中的焊头研磨装置260于一初始状态的示意图；图10示出图8中的焊头研磨装置260于一使用状态的示意图。

焊头研磨装置260包含一本体261、一伸缩件262以及一旋转刀片263。伸缩件262可伸缩地设置于本体261上。旋转刀片263设置于伸缩件262的一端。焊头研磨装置260更装设有一驱动件264以带动伸缩件262伸缩。于一初始状态时，伸缩件262内缩于本体261而未伸出。于一使用状态时，伸缩件262带动旋转刀片263伸出至第一焊头251及第二焊头252的位置以进行对第一焊头251及第二焊头252的研磨修整。当使用第一焊头251及第二焊头252进行焊接作业时，因第一焊头251及第二焊头252本身的前端为带电的电极头，经过一段时间使用之后，电极头将产生耗损现象，使焊接作业无法正确执行。因此，通过旋转刀片263对第一焊头251及第二焊头252的前端进行研磨，去除耗损的部分，使焊接作业得以正确执行。同时，因研磨是以物理方式去除第一焊头251及第二焊头252前端的部分材质，此将使第一焊头251及第二焊头252的长度减少，因此需依据一研磨量对第一焊头251及第二焊头252进行高度补偿动作。

为使焊接作业正确执行，于工件100的一焊接过程中，治具平台220可带动工件100位移、倾斜及枢摆，同时焊接装置250亦可带动第一焊头251及第二焊头252位移及枢摆，由此令第一焊头251及第二焊头252始终垂直于工件100的一焊接面。

以下段落将说明对第一焊头251及第二焊头252进行研磨及焊头高度补偿的步骤。第一焊头251及第二焊头252共线地设置，且相对上下位移对工件100进行焊接作业。也就是说，第一焊头251及第二焊头252对称地分置于工件100需焊接部位的上下两侧。当焊接作业进行时，第一焊头251向下位移，而第二焊头252向上位移对工件100的两个焊接面进行焊接作业，其作动对称。因此，于以下实施例中，将以单侧的焊头(例如：第一焊头251)为例说明研磨及焊头高度补偿的步骤，第二焊头252可类推之。

请参照图11。图11示出依据本发明另一实施例的焊头高度补偿方法的流程示意图。

于一实施例中，本发明所提供的焊头补偿方法包含一步骤S101、一步骤S102、一步骤S103以及一步骤S104。步骤S101移动一焊头研磨装置至一焊头的位置；步骤S102检测焊头相对焊头研磨装置的一初始高度；步骤S103是以焊头研磨装置对焊头进行研磨，并计算一研磨量；步骤S104是以研磨量补偿焊头相对焊头研磨装置的初始高度。

请参照图12。图12示出图11的焊头高度补偿方法的细部步骤分解示意图。请一并参照图9至图11。当第一焊头251使用一段时间后，因耗损而需要进行研磨修整。此时，焊头研磨装置260中的伸缩件262由本体261伸出，将其前端的旋转刀片263移动至第一焊头251位置。此时，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d1，为一预设安全距离。接续，第一焊头251向下持续朝旋转刀片263移动，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d2，第一焊头251此时尚未接触到感测器270。接续，第一焊头251向下持续朝旋转刀片263移动，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d3。此时，第一焊头251接触到感测器270，纪录其初始高度。接续，第一焊头251向下持续朝旋转刀片263移动，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d4。接续，第一焊头251向下持续朝旋转刀片263移动，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d5。此时，第一焊头251已接触旋转刀片263，开始进行粗磨步骤。接续，第一焊头251向下持续移动至粗磨步骤结束，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d6。接续，第一焊头251向下持续移动开始细磨步骤。细磨步骤结束后，第一焊头251与旋转刀片263的距离为d7。此时，可计算一研磨量，通过研磨量可补偿第一焊头251相对旋转刀片263的初始高度，由此，可以补偿后的初始高度反馈计算第一焊头251相对焊头研磨装置260(或旋转刀片263)的一预设安全距离。因在对第一焊头251研磨的过程中，将使第一焊头251前端的材质被研磨移除掉，使第一焊头251的长度减少，若不对其高度进行补偿，将影响之后对第一焊头251的研磨作业或之后的焊接作业无法正确执行。图12中，旋转刀片263亦可用以对第二焊头252进行研磨，当第一焊头251向下移动进行研磨时，第二焊头252则向上移动进行研磨，其作动机制及原理类似于第一焊头251，不再赘述。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定为准。

Claims (10)

1.一种多轴焊接装置，其用以焊接一工件，其特征在于，该多轴焊接装置包含：

一治具平台，其用以置放及固定该工件；

一枢摆装置，其带动该治具平台倾斜及枢摆；

一滑动装置，其带动该治具平台位移；

一焊接装置，其包含至少一焊头；

一焊头研磨装置，其用以对该焊头进行研磨；以及

一机架，其中该治具平台、该枢摆装置、该滑动装置、该焊接装置及该焊头研磨装置整合安装于该机架上且彼此耦合连动；

其中，该治具平台通过该滑动装置带动该工件位移至对应该焊头的位置，并通过该枢摆装置带动该工件相对该焊头倾斜及枢摆，该焊接装置带动该焊头相对该工件位移及枢摆，令该焊头于一焊接过程中始终垂直于该工件的一焊接面，该焊头研磨装置于该焊接过程中或该焊接过程结束后，位移至对应该焊头的位置，并依据一研磨量即时对该焊头进行研磨及高度补偿。

2.如权利要求1所述的多轴焊接装置，其中该焊头的数量为两个，分别为一第一焊头及一第二焊头，该第一焊头及该第二焊头共线地设置，且该第一焊头及该第二焊头可相对位移至该工件的该焊接面的两侧。

3.如权利要求1所述的多轴焊接装置，其中该滑动装置包含：

一第一滑轨组，其带动该治具平台沿一第一轴向位移；以及

一第二滑轨组，其带动该治具平台沿一第二轴向位移。

4.如权利要求3所述的多轴焊接装置，其中该第一滑轨组包含一第一驱动件及一第一螺杆，该第一驱动件驱动该第一螺杆转动，该第二滑轨组包含一第二驱动件及一第二螺杆，该第二驱动件驱动该第二螺杆转动。

5.如权利要求1所述的多轴焊接装置，其中该枢摆装置包含：

一枢摆件，其一侧呈一弧状并包含一第一齿部；以及

一齿轮，其包含一第二齿部；

其中该齿轮转动并通过该第二齿部耦合带动该枢摆件的该第一齿部，令该枢摆件枢摆。

6.如权利要求1所述的多轴焊接装置，其中该焊接装置包含一驱动组件，该驱动组件带动该焊头位移。

7.如权利要求1所述的多轴焊接装置，其中该焊头研磨装置还包含一驱动件、一本体、一伸缩件以及一旋转刀片，该伸缩件可伸缩地设置于该本体上，该驱动件带动该伸缩件伸缩，该旋转刀片设置于该伸缩件的一端，于一使用状态时，该伸缩件带动该旋转刀片伸出至该焊头的位置。

8.一种焊头高度补偿方法，其特征在于，包含：

移动一焊头研磨装置至一焊头的位置；

检测该焊头相对该焊头研磨装置的一初始高度；

以该焊头研磨装置对该焊头进行研磨，并计算一研磨量；以及

以该研磨量补偿该焊头相对该焊头研磨装置的该初始高度。

9.如权利要求8所述的焊头高度补偿方法，其中以该焊头研磨装置对该焊头进行研磨包含一粗磨步骤及一细磨步骤。

10.如权利要求8所述的焊头高度补偿方法，还包含：

以补偿后的该初始高度反馈计算该焊头相对该焊头研磨装置的一预设安全距离。

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