CN112427802A

CN112427802A - 一种激光自动焊接装置

Info

Publication number: CN112427802A
Application number: CN201910781581.XA
Authority: CN
Inventors: 张朝林; 武迪; 肖辉; 张仁杰; 张浩军; 尚云平; 陈雪; 王芳; 高梦娜; 王平
Original assignee: Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Hangpeng Chemical Power Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-03-02

Abstract

一种激光自动焊接装置，包括设于工作台上的焊接工位、检测工位；焊接工位包括设于工作台上的旋转卡盘、固定装置以及用于固定焊接头的焊接头固定装置；旋转卡盘包括一个旋转底座，旋转底座上端呈120º设有3个气动的焊接卡爪，焊接卡爪通过气管连接有高压气体，旋转底座下方安装有一个伺服电机一；检测工位包括一转盘、设于转盘外周上的视觉检测装置，转盘上沿圆周方向均匀分布有4个以上的通孔，转盘底部轴心接有一伺服电机二；视觉检测装置包括一竖直固定板、连接于固定板上端的用于视觉检测的相机，相机位于转盘上的通孔正上方；还包括一设于工作台用于转运焊接后产品的机械臂；降低了操作人员强度及生产成本，提高待焊接产品质量。

Description

一种激光自动焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光自动焊接装置。

背景技术

汽车安全气囊由传感器、气体发生器及气囊等部分组成，是为乘客提供保护的一种安全系统，其中，气体发生器是安全气囊中核心功能性部件，是一种快速产气装置，可使气囊在短时间内膨胀展开。在发生器的生产过程中，需要将多种火药分装在上下金属壳体中，后将上下壳体通过焊接形成一体；焊接质量及强度直接决定气囊是否能够安全快速的展开。

传统的焊接方式中，常采用激光焊接，人工焊接且通过目测方式检查焊接表面质量，焊接深度需挑选过程待焊接产品破坏性切割进行检测而获得；传统焊接方式生产效率低，人工检查焊接质量无法保证准确性，易造成成本浪费或不合格待焊接产品流出。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种激光自动焊接装置，可实现快速自动对发生器待焊接产品的夹取、移动及焊接，焊接过程中对焊接质量进行检测，焊后有效将焊接表面烟尘擦拭去除,全过程自动化，无需人员操作。

一种激光自动焊接装置，包括设于工作台上的焊接工位、检测工位；

所述焊接工位包括设于工作台上的旋转卡盘、固定装置以及用于固定焊接头的焊接头固定装置；焊接头固定装置包括由相互之间滑动连接的X向滑台、Y向滑台和Z向滑台构成三轴滑台，Z向滑台上竖直连接有一个偏转轴，所述偏转轴底部连接有焊接头；旋转卡盘包括一个旋转底座，旋转底座上端呈120º设有3个气动的焊接卡爪，焊接卡爪通过气管连接有高压气体，所述旋转底座下方安装有一个伺服电机一；固定装置包括一个L型安装架，所述L型安装架底板垂直安装有一个第一升降气缸，所述L型安装架竖直的平板上竖直的设置有一个滑台，所述滑台与支架滑动连接，所述支架为一个倒L型，所述支架底部与第一升降气缸支撑杆连接，所述支架另一顶点底部固定安装有一个轴承，所述轴承中心点与旋转卡盘中心点位于同一直线上；

所述检测工位包括一转盘、设于转盘外周上的视觉检测装置，转盘上沿圆周方向均匀分布有4个以上的通孔，该通孔内安装有定位座，所述转盘底部轴心接有一伺服电机二；视觉检测装置包括一竖直固定板、连接于固定板上端的用于视觉检测的相机，相机位于转盘上的通孔正上方；

还包括一设于工作台用于转运焊接后产品的机械臂，所述机械臂顶部底端连接有两个弧度与待焊接产品相同圆弧形抓手。

所述转盘外周上还设一擦拭装置，擦拭装置包括第二升降气缸，所述第二升降气缸垂直安装于工作台上，所述第二升降气缸上端与固定连接板一端固定连接，所述固定连接板另一端底部呈90º安装有四个毛刷，所述固定连接板上端安装有一个电机。

偏转轴底部连有一用于检测焊接深度的深度传感器。

所述机械臂一侧的工作台上垂直设有一个用于收集不合格品的废品收集站，所述废品收集站包括一个与工作台在同一水平面的传输带，所述传输带上端设置有托盘，所述传输带远离工作台一侧设置有一组滑槽，所述托盘两侧设置有升降气缸，且远离所述滑槽一侧的升降气缸行程大于另一侧的升降气缸。

所述三轴滑台的X向滑台在平行于工作台面的平面内沿X向移动，Y向滑台在平行于工作台面的平面内垂直于X向滑台方向移动，Z向滑台在垂直于工作台面内面上下移动。

所述焊接卡爪靠近旋转底座一侧为台阶结构，且所述台阶侧面为弧形结构。

所述工作台上靠近焊接头处设置有一用于吸附焊接过程中产生烟尘的除尘装置。

所述转盘上沿圆周方向均匀分布有4个通孔。

还包括一个用于控制三轴滑台、偏转轴、旋转卡盘、固定装置、机械臂、转盘及视觉检测装置工作的控制系统。

本发明的有益效果是，与现有技术相比本发明可实现快速自动对发生器待焊接产品的夹取、移动及焊接，焊接过程中对焊接质量进行检测，焊后有效将焊接表面烟尘擦拭去除；该焊接装置，极大的降低了操作人员强度及生产成本，提高待焊接产品质量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为待焊接产品的俯视图；

图4为本发明旋转卡盘的结构示意图；

图5为本发明旋转卡盘夹紧待焊接待焊接产品的结构示意图；

图6为本发明固定装置的结构示意图；

图7为本发明擦拭装置的结构示意图；

图8为本发明机械臂的结构示意图；

图9为本发明废品收集站的结构示意图；

图中： 100、工作台，110、三轴滑台，120、偏转轴，130、深度传感器，140、焊接头，150、固定装置，151、第一升降气缸，152、轴承，153、支架，160、旋转卡盘，161、旋转底座，162、焊接卡爪，170、机械臂，171、抓手，180、废品收集站，181、托盘，182、传输带，183、滑槽，190、转盘，200、视觉检测装置，210、擦拭装置，211、第二升降气缸，212、毛刷，213、电机，214、固定连接板，220、除尘装置，230、保护罩，240、控制系统，250、待焊接产品。

具体实施方式

现在结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。

根据图1、图2所示，在工作台100面一端设置有一个三轴滑台110，三轴滑台110由相互之间滑动连接X向滑台、Y向滑台和Z向滑台构成，X向滑台在平行于工作台100面的平面内沿X向移动，Y向滑台在平行于工作台100面的平面内垂直于X向滑台方向移动，Z向滑台在垂直于工作台100面内面上下移动，Z向滑台上平行连接有一个偏转轴120，偏转轴120底部连接有焊接头140、深度传感器130，焊接头140用于发射激光并焊接产品；深度传感器130可检测焊接深度，焊接深度对于焊接性能是一项至关重要的因素，通过焊接过程辐射检测每件焊接产品的焊接深度，无需通过破坏性切割对产品进行检测；在焊接头140下方的工作台100上安装有一个圆形的旋转卡盘160；旋转卡盘160一侧的工作台100上设置有一个固定装置150，固定装置150包括一个轴承152，轴承152中心点与旋转卡盘160中心点位于同一直线上；工作台100另一端上平行设置有一个机械臂170和一个转盘190，机械臂170选用爱普生四轴机械手LS3，该机械手具有精度高，速度快，运行稳定的特点，最大负载3kg，机械臂170底端连接有两个抓手171，抓手171为圆弧形，弧度与待焊接产品250相同，一个用于抓取焊接完的产品，一个用于抓取未焊接的产品，提高上下料的效率，抓手采用高强度的铝合金定制，强度高，耐高温，且不会划伤工件表面，机械臂170一侧的工作台100上垂直连接有一个废品收集站180，主要用于收集不合格产品放置滑槽中；转盘190上边缘一圈均匀分布有4个以上的通孔，所述通孔内安装有定位座，转盘190底部轴心连接有伺服电机，转盘190通过下部伺服电机工作带动转盘顺时针方向旋转，通过伺服电机的精准控制，沿着所述转盘190外周的工作台100上还设置有视觉检测装置200、擦拭装置210，视觉检测装置200包括竖直固定板、安装于固定板上的相机及辅助光源，相机位于转盘定位座正上方，通过对焊接后产品进行拍照并进行质量检测，可分析判断焊接是否存在凹坑，焊缝是否同心等质量问题；工作台100上靠近焊接头140设置有一个除尘装置220，除尘装置220可以吸附焊接过程中产生烟尘；

还包括一个用于控制三轴滑台110、偏转轴120、旋转卡盘160、固定装置150、机械臂170、转盘190、视觉检测装置200及擦拭装置210工作的控制系统240，控制系统240采用德国西门子PLC控制，保障设备的顺畅运行及安全。

图3所示，为待焊接产品250的俯视图。

根据图4、图5所示，旋转卡盘160安装于工作台100上，焊接头140下方，由旋转底座161、焊接卡爪162组成，焊接卡爪162在旋转底座161上端呈120º分布，焊接卡爪162通过气管连接有高压气体，焊接卡爪162靠近旋转底座161一侧为台阶结构，且台阶侧面为弧形结构，焊接卡爪162正常状态下处于张开状态；当所述待焊接产品250放入旋转卡盘160中后，焊接卡爪162通入高压气体使卡爪收拢及闭合；将待焊接产品250夹紧。

根据图6所示，固定装置150包括一个L型安装架，L型安装架底板垂直安装有一个第一升降气缸151，L型安装架竖直的平板上竖直的设置有一个滑台，滑台与支架153滑动连接，支架153为一个倒L型，支架153底部与第一升降气缸151支撑杆连接，支架153另一定点底部固定安装有一个轴承152，轴承152中心点与旋转卡盘160中心点位于同一直线上，轴承152可随着待焊接产品250旋转，通过压紧待焊接产品250可防止待焊接产品250偏斜，提高焊接精度。

根据图7所示，擦拭装置210安装于工作台100上，包括第二升降气缸211、毛刷212、电机213、固定连接板214组成，用于对焊接后焊缝烟尘擦拭，保证焊接表面无杂质，第二升降气缸211垂直安装于工作台100上，第二升降气缸211上端与固定连接板214一端固定连接，固定连接板214另一端底部呈90º安装有四个毛刷212，所述固定连接板214上端安装有一个电机213。

根据图8所示，机械臂170选用爱普生四轴机械手LS3，该机械手具有精度高，速度快，运行稳定的特点，最大负载3kg，机械臂170底端连接有两个抓手171，抓手171为圆弧形，弧度与待焊接产品250相同，一个用于抓取焊接完的产品，一个用于抓取未焊接的产品，提高上下料的效率，抓手采用高强度的铝合金定制，强度高，耐高温，且不会划伤工件表面。

根据图9所示，废品收集站180用于收集过程不合格品，同合格品进行区分，防止混料，不合格产品通过机器臂170夹取至废品收集站180的托盘181上，传输带182带动托盘181从工作台100方向移至滑槽183方向，托盘181两端设置有升降气缸，且远离所述滑槽183一侧的升降气缸行程大于另一侧的升降气缸，通过升降气缸将托盘181内的不合格品在重力作用下由托盘181滑向滑槽183内，最终完成卸料。

本设备工作时，由操作人员通过控制系统240对设备进行开机，上一工位将待焊接产品250运至指定位置后，控制系统240发信号给机械臂170，机械臂170自动夹取待焊接产品250后放置旋转卡盘160中，160内的激光传感器一感应到待焊接产品250到位后，发信号给控制系统240，然后控制高压气体通入使焊接卡爪162收拢产品夹紧，同时控制固定装置150下压，轴承压紧产品，同时，三轴滑台110及偏转轴120调整位置，旋转底座161开始顺时针旋转，焊接头140出光焊接，深度传感器130同步检测焊接深度，旋转卡盘160旋转角度360°，激光形成圆环；焊接结束后，固定装置150上升，焊接卡爪162打开，机械臂170自动夹取焊接后产品并放置转盘190定位座内，转盘190对应定位座下方的激光传感器感二应到焊接后产品到位后转盘190顺时针旋转，首先产品旋转至擦拭装置210，当擦拭装置210处的激光传感器感三应到焊接后产品到位后，升降气缸211下降，毛刷212接触产品后，电机213工作，带动毛刷212对产品焊接烟尘进行擦拭；擦拭结束后，转盘190继续顺时针旋转，产品旋转至视觉检测装置200，当视觉检测装置200视觉检测装置激光传感器四感应到焊接后产品到位后，相机通过对焊接后产品进行拍照并进行质量检测，同时将结果传输至控制系统240；视觉检测结束后，转盘190继续顺时针旋转，机器人夹取将检测后产品取出，焊接废品将剔除至废品箱。此焊接流程循环工作，无需人员操作。

可实现快速自动对发生器待焊接产品的夹取、移动及焊接，焊接过程中对焊接质量进行检测，焊后有效将焊接表面烟尘擦拭去除；该焊接装置，极大的降低了操作人员强度及生产成本，提高待焊接产品质量。

Claims

1.一种激光自动焊接装置，其特征在于：包括设于工作台（100）上的焊接工位、检测工位；

所述焊接工位包括设于工作台（100）上的旋转卡盘（160）、固定装置（150）以及用于固定焊接头（140）的焊接头固定装置；焊接头固定装置包括由相互之间滑动连接的X向滑台、Y向滑台和Z向滑台构成三轴滑台（110），Z向滑台上竖直连接有一个偏转轴（120），所述偏转轴（120）底部连接有焊接头（140）；旋转卡盘（160）包括一个旋转底座（161），旋转底座（161）上端呈120º设有3个气动的焊接卡爪（162），焊接卡爪（162）通过气管连接有高压气体，所述旋转底座（161）下方安装有一个伺服电机一；固定装置（150）包括一个L型安装架，所述L型安装架底板垂直安装有一个第一升降气缸（151），所述L型安装架竖直的平板上竖直的设置有一个滑台，所述滑台与支架（153）滑动连接，所述支架（153）为一个倒L型，所述支架（153）底部与第一升降气缸（151）支撑杆连接，所述支架（153）另一顶点底部固定安装有一个轴承（152），所述轴承（152）中心点与旋转卡盘（160）中心点位于同一直线上；

所述检测工位包括一转盘（190）、设于转盘（190）外周上的视觉检测装置（200），转盘（190）上沿圆周方向均匀分布有4个以上的通孔，该通孔内安装有定位座，所述转盘（190）底部轴心接有一伺服电机二；视觉检测装置（200）包括一竖直固定板、连接于固定板上端的用于视觉检测的相机，相机位于转盘（190）上的通孔正上方；

还包括一设于工作台（100）用于转运焊接后产品的机械臂（170），所述机械臂（170）顶部底端连接有两个弧度与待焊接产品（250）相同圆弧形抓手（171）。

2.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述转盘（190）外周上还设一擦拭装置（210），擦拭装置（210）包括第二升降气缸（211），所述第二升降气缸（211）垂直安装于工作台（100）上，所述第二升降气缸（211）上端与固定连接板（214）一端固定连接，所述固定连接板（214）另一端底部呈90º安装有四个毛刷（212），所述固定连接板（214）上端安装有一个电机（213）。

3.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：偏转轴（120）底部连有一用于检测焊接深度的深度传感器（130）。

4.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述机械臂（170）一侧的工作台（100）上垂直设有一个用于收集不合格品的废品收集站（180），所述废品收集站（180）包括一个与工作台（100）在同一水平面的传输带（182），所述传输带（182）上端设置有托盘（181），所述传输带（182）远离工作台（100）一侧设置有一组滑槽（183），所述托盘（181）两侧设置有升降气缸，且远离所述滑槽（183）一侧的升降气缸行程大于另一侧的升降气缸。

5.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述三轴滑台（110）的X向滑台在平行于工作台（100）面的平面内沿X向移动，Y向滑台在平行于工作台（100）面的平面内垂直于X向滑台方向移动，Z向滑台在垂直于工作台（100）面内面上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述焊接卡爪（162）靠近旋转底座（161）一侧为台阶结构，且所述台阶侧面为弧形结构。

7.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述工作台（100）上靠近焊接头（140）处设置有一用于吸附焊接过程中产生烟尘的除尘装置（220）。

8.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：所述转盘（190）上沿圆周方向均匀分布有4个通孔。

9.根据权利要求1所述的一种激光自动焊接装置，其特征在于：还包括一个用于控制三轴滑台（110）、偏转轴（120）、旋转卡盘（160）、固定装置（150）、机械臂（170）、转盘（190）及视觉检测装置（200）工作的控制系统（240）。