CN112518107A - 新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备 - Google Patents

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曹义军
王庆云
刘彤
李明
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Abstract

本发明揭示了一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，整体设置于设备平台上，包括一套转盘组件以及一套焊接组件；转盘组件内包含有一个用于承载待产品的产品承托转盘，产品承托转盘上设置有准备工位及焊接工位，通过产品承托转盘沿水平方向的转动、产品在准备工位及焊接工位间往复运动；焊接组件的设置位置与焊接工位的位置匹配对应，焊接组件内包含有用于实现产品压紧固定的产品压板以及用于完成产品焊接作业的激光焊头。本发明以高精度、高集成式的优化布局，结合清晰、优异的机械运作逻辑，达到了对于永磁同步电机内定/转子产品焊接的稳定性及可靠性要求，保证了产品焊接效果，提升了产品良率及企业整体的加工效率。

Description

新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备
技术领域
本发明涉及一种焊接设备，尤其涉及一种针对新能源汽车电机中、永磁同步电机内定子产品自动焊接加工的多工位智能焊接设备，属于自动化加工领域。
背景技术
伴随着以电力和动力电池等为代表的清洁能源的普及，各类新能源技术开始出现并投入应用，随之而来的，是交通能源动力系统的变革逐步加快，新能源汽车开始走入大众视野。
就我国而言，近年来涌现出了诸多的新能源汽车企业，与新能源汽车相关的制造业也得到了长足的发展，但尽管如此，目前市场上对于新能源汽车配套零部件的缺口仍然十分巨大。结合这样的市场现状，如何进一步扩大自身的生产规模、提高生产效率，也就成为了现阶段困扰各生产企业的一大难题。
以新能源汽车中的一样核心部件，永磁同步电机为例，其主要由定子、转子和端盖等部件构成，且整个加工过程涉及到诸多环节。其中，对于最终成品质量有着直接影响的一大环节就是对其中定子产品的焊接加工。在现有技术中，用于定子产品的生产线一般采用单站设置的形式，加工件上下料主要依赖人工，对于产品的定位精度不足。同时受限于生产设备自动化程度低等原因，产品的焊接效果难以保证、产品良率偏低，不仅无法保证产品质量，而且生产效率也不能满足要求。另外，生产线单站设置的形式，也直接导致了生产布局的分散，整条焊接加工线的占地面积较大，给加工企业后续的规模扩大造成了困难、严重制约了加工企业的进一步发展。
综上所述，如何在保证对定子产品焊接效果及焊接效率有所提高的前提下，设计出一种结构更为紧凑、集成式的智能焊接设备，就成为了本领域内技术人员所亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种针对新能源汽车电机中、永磁同步电机内定子产品自动焊接加工的多工位智能焊接设备。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，整体设置于设备平台上，包括一套转盘组件以及一套焊接组件；所述转盘组件内包含有一个用于承载产品的产品承托转盘，所述产品承托转盘上设置有准备工位及焊接工位，通过所述产品承托转盘沿水平方向的转动、产品在所述准备工位及所述焊接工位间往复运动；所述焊接组件的设置位置与所述焊接工位的位置匹配对应，所述焊接组件内包含有用于实现产品压紧固定的产品压板以及用于完成产品焊接作业的激光焊头。
优选地，所述产品承托转盘上等间距设置有多个加工工位，多个所述加工工位中的一个为所述准备工位、另一个为所述焊接工位、其余为预留工位，所述准备工位与所述焊接工位二者间的夹角范围为90°~180°。
优选地，所述转盘组件还包括固定设置于所述设备平台上、用于带动所述产品承托转盘转动的转盘驱动电机，所述转盘驱动电机的输出轴固定连接于所述产品承托转盘的中心，所述产品承托转盘的下端面触接有多个用于辅助实现所述产品承托转盘平稳转动的导向支撑杆。
优选地，所述转盘组件还包括设置于所述准备工位内、用于将产品从外部移载上接下或将产品送入外部移载上的顶升接料支架，所述顶升接料支架与顶升气缸传动连接并由其带动实现沿垂直方向的运动。
优选地，所述转盘组件还包括设置于所述准备工位及所述焊接工位内、用于实现对产品预定位的胀套机构，所述胀套机构的设置位置与所述顶升接料支架的设置位置匹配对应，所述胀套机构内包括一个与产品中部镂空形状相一致的多瓣式定位胀套以及一个连接于所述多瓣式定位胀套下方、用于带动其胀紧或收缩的胀套驱动气缸。
优选地，所述转盘组件还包括设置于所述焊接工位内、用于实现对焊接加工中产品位置调整的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括一个固定设置于所述设备平台上的旋转驱动电机，所述旋转驱动电机的动力输出轴上连接有动力脱离套件；在所述动力脱离套件内动力脱离驱动气缸的作用下、所述旋转驱动电机的动力输出轴端部位置可沿垂直方向移动。
优选地，所述旋转驱动机构与所述胀套机构二者间借助传动机构实现动力传递，所述传动机构包括一根垂直设置于所述旋转驱动电机正上方的动力输入轴，所述动力输入轴的下端部与所述旋转驱动电机的动力输出轴的上端部匹配对应，所述动力输入轴上套设有一个传动主动轮，所述传动机构还包括一个固定连接于所述多瓣式定位胀套下方的胀套从动轮，所述传动主动轮与所述胀套从动轮的外周侧均开设有传动齿且所述传动主动轮与所述胀套从动轮二者间相互啮合。
优选地，所述动力输入轴的外周侧还固定设置有止转销，所述焊接工位内固定设置有与所述止转销相对应的限位槽；
当所述动力脱离驱动气缸收缩、所述动力输出轴与所述动力输入轴二者互不接触时，所述止转销嵌设于所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套无法转动；当所述动力脱离驱动气缸顶升、所述动力输出轴与所述动力输入轴二者相接触且所述动力输入轴被整体抬升时，所述止转销脱出所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套可转动。
优选地，所述焊接组件包括一个横跨设置于所述焊接工位一侧并与所述设备平台固定连接的组件连接支架，所述组件连接支架由两根垂直支架及一根水平支架构成，所述水平支架上固定设置有一台伺服电机，所述产品压板固定设置于所述伺服电机的输出轴上并于所述焊接工位内、所述多瓣式定位胀套的设置位置相匹配，在所述伺服电机的驱动下、所述产品压板可实现沿垂直方向的运动，两根所述垂直支架上分别设置有一个焊头驱动伺服模组，每个所述焊头驱动伺服模组均电性连接有一个激光焊头。
优选地，所述焊接组件内的两个所述激光焊头相对设置、二者分别设置于所述产品压板的两侧；所述多瓣式定位胀套与所述产品压板二者的外周侧均等间距设置有多个用于实现辅助焊接的焊接引弧及收弧部件，所述焊接引弧及收弧部件与所述激光焊头匹配对应。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提出了一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，以高精度、高集成式的优化布局，结合清晰、优异的机械运作逻辑，达到了对于永磁同步电机内定/转子产品焊接的稳定性及可靠性要求，保证了产品焊接效果，提升了产品良率及企业整体的加工效率。
同时，本发明在结构上的集成化设计，也在最大限度上地减小了焊接生产线整体的体积，节约了加工企业内的空间资源，为企业的扩大生产提供了可能。并且，在本发明的硬件结构中，还考虑到了后续可能存在的加工需求，设计有相应的预留工位，满足了加工企业进行工艺调整和增加产品类型的需求，从而进一步地扩大了本发明的应用场景。
此外，本发明还为其他同类型产品焊接生产加工过程中对应设备的设计和应用开拓了一种全新的思路，为同领域内的其他相关技术方案提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸和深度应用，整体前景广阔。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意图之一；
图3是本发明的局部结构示意图之二；
图4是本发明的局部结构示意图之三；
图5是本发明的局部结构示意图之四。
其中：1、产品承托转盘；2、产品压板；3、激光焊头；4、导向支撑杆；5、顶升接料支架；6、多瓣式定位胀套；7、胀套驱动气缸；8、旋转驱动电机；9、动力输入轴；10、传动主动轮；11、胀套从动轮；12、止转销；13、组件连接支架；14、伺服电机；15、焊头驱动伺服模组；16、动力脱离驱动气缸。
具体实施方式
如图1~图5所示，本发明揭示了一种针对新能源汽车电机中、永磁同步电机内定子产品自动焊接加工的多工位智能焊接设备，具体方案如下。
一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，整体设置于设备平台上，包括一套转盘组件以及一套焊接组件。所述转盘组件内包含有一个用于承载产品的产品承托转盘1，所述产品承托转盘1上设置有准备工位及焊接工位，通过所述产品承托转盘1沿水平方向的转动、产品在所述准备工位及所述焊接工位间往复运动。所述焊接组件的设置位置与所述焊接工位的位置匹配对应，所述焊接组件内包含有用于实现产品压紧固定的产品压板2以及用于完成产品焊接作业的激光焊头3。
所述产品承托转盘1上等间距设置有多个加工工位，多个所述加工工位中的一个为所述准备工位、另一个为所述焊接工位、其余为预留工位。
需要说明的是，考虑到上下料及焊接加工时的便捷性，所述准备工位与所述焊接工位二者间的夹角范围为90°~180°，在本实施例中，所述准备工位与所述焊接工位二者直接相对设置、夹角为180°。
所述转盘组件还包括固定设置于所述设备平台上、用于带动所述产品承托转盘1转动的转盘驱动电机，所述转盘驱动电机的输出轴固定连接于所述产品承托转盘1的中心，所述产品承托转盘1的下端面触接有多个用于辅助实现所述产品承托转盘1平稳转动的导向支撑杆4。
所述转盘组件还包括设置于所述准备工位内、用于将产品从外部移载上接下或将产品送入外部移载上的顶升接料支架5，所述顶升接料支架5与顶升气缸传动连接并由其带动实现沿垂直方向的运动。
所述转盘组件还包括设置于所述准备工位及所述焊接工位内、用于实现对产品预定位的胀套机构，所述胀套机构的设置位置与所述顶升接料支架5的设置位置匹配对应，所述胀套机构内包括一个与产品中部镂空形状相一致的多瓣式定位胀套6以及一个连接于所述多瓣式定位胀套6下方、用于带动其胀紧或收缩的胀套驱动气缸7。本实施例中的所述多瓣式定位胀套6优选为市面上较为常见的六瓣式定位胀套。
所述转盘组件还包括设置于所述焊接工位内、用于实现对焊接加工中产品位置调整的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括一个固定设置于所述设备平台上的旋转驱动电机8，所述旋转驱动电机8的动力输出轴上连接有动力脱离套件。在所述动力脱离套件内动力脱离驱动气缸16的作用下、所述旋转驱动电机8的动力输出轴端部位置可沿垂直方向移动。
所述旋转驱动机构与所述胀套机构二者间借助传动机构实现动力传递，所述传动机构不仅可以带动多瓣式定位胀套6的分步旋转，还可以实现对产品多位置的焊接需求，具体为，所述传动机构包括一根垂直设置于所述旋转驱动电机8正上方的动力输入轴9，所述动力输入轴9的下端部与所述旋转驱动电机8的动力输出轴的上端部匹配对应，所述动力输入轴9上套设有一个传动主动轮10，所述传动机构还包括一个固定连接于所述多瓣式定位胀套6下方的胀套从动轮11，所述传动主动轮10与所述胀套从动轮11的外周侧均开设有传动齿且所述传动主动轮10与所述胀套从动轮11二者间相互啮合。
为了防止焊接加工操作中产品位置的异常变化，所述动力输入轴9的外周侧还固定设置有止转销12，所述焊接工位内固定设置有与所述止转销12相对应的限位槽。
具体而言，当所述动力脱离驱动气缸16收缩、所述动力输出轴与所述动力输入轴9二者互不接触时，所述止转销12嵌设于所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套6无法转动。当所述动力脱离驱动气缸16顶升、所述动力输出轴与所述动力输入轴9二者相接触且所述动力输入轴9被整体抬升时，所述止转销12脱出所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套6可转动。
所述焊接组件包括一个横跨设置于所述焊接工位一侧并与所述设备平台固定连接的组件连接支架13，所述组件连接支架13由两根垂直支架及一根水平支架构成，所述水平支架上固定设置有一台伺服电机14，所述产品压板2固定设置于所述伺服电机14的输出轴上并于所述焊接工位内、所述多瓣式定位胀套6的设置位置相匹配，在所述伺服电机14的驱动下、所述产品压板2可实现沿垂直方向的运动并精准输出恒定压力。两根所述垂直支架上分别设置有一个焊头驱动伺服模组15，每个所述焊头驱动伺服模组15均电性连接有一个激光焊头3，此处所述焊头驱动伺服模组15的设置也保证了所述激光焊头3的焊接速度无级可调。
所述焊接组件内的两个所述激光焊头3相对设置、二者分别设置于所述产品压板2的两侧。所述多瓣式定位胀套6与所述产品压板2二者的外周侧均等间距设置有多个用于实现辅助焊接的焊接引弧及收弧部件，所述焊接引弧及收弧部件与所述激光焊头3匹配对应。
为进一步说明上述技术方案，以下简述本发明的运作流程：
S1、外部移载将产品从上一工序移至准备工位，放在顶升接料支架5上，所述顶升接料支架5随即下降，将产品放置于多瓣式定位胀套6上，胀套驱动气缸7带动所述多瓣式定位胀套6胀紧、实现对产品的预定位。
S2、产品承托转盘1转动180°，将产品移至焊接工位，胀套驱动气缸7带动所述多瓣式定位胀套6回缩，产品压板2下压，将产品压紧，随后胀套驱动气缸7再次带动所述多瓣式定位胀套6胀紧、使产品定位牢固。
S3、动力脱离驱动气缸16推动旋转驱动电机8的动力输出轴端部移动，使动力输出轴与动力输入轴9二者相接触且所述动力输入轴9被整体抬升，所述胀套驱动气缸7带动产品旋转至焊接原点，焊头驱动伺服模组15带动激光焊头3运动、完成产品焊接，随后所述焊头驱动伺服模组15带动所述激光焊头3复位，所述旋转驱动电机8驱动所述胀套驱动气缸7带动产品旋转至下一焊接位置，焊接下一焊缝。
S4、重复S3操作，直至完成产品的全部焊接作业。
S5、所述产品压板2复位，所述产品承托转盘1再次转动180°，将产品移回准备工位，所述胀套驱动气缸7带动所述多瓣式定位胀套6回缩，所述顶升接料支架5上升托出产品，随后外部移载将产品从准备工位移至下一工序。
综上所述，本发明提出了一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，以高精度、高集成式的优化布局，结合清晰、优异的机械运作逻辑，达到了对于永磁同步电机内定/转子产品焊接的稳定性及可靠性要求，保证了产品焊接效果，提升了产品良率及企业整体的加工效率。
同时，本发明在结构上的集成化设计，也在最大限度上地减小了焊接生产线整体的体积，节约了加工企业内的空间资源，为企业的扩大生产提供了可能。并且，在本发明的硬件结构中，还考虑到了后续可能存在的加工需求，设计有相应的预留工位，满足了加工企业进行工艺调整和增加产品类型的需求，从而进一步地扩大了本发明的应用场景。
此外，本发明还为其他同类型产品焊接生产加工过程中对应设备的设计和应用开拓了一种全新的思路，为同领域内的其他相关技术方案提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸和深度应用，整体前景广阔。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
最后，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，整体设置于设备平台上，其特征在于：包括一套转盘组件以及一套焊接组件；所述转盘组件内包含有一个用于承载产品的产品承托转盘（1），所述产品承托转盘（1）上设置有准备工位及焊接工位，通过所述产品承托转盘（1）沿水平方向的转动、产品在所述准备工位及所述焊接工位间往复运动；所述焊接组件的设置位置与所述焊接工位的位置匹配对应，所述焊接组件内包含有用于实现产品压紧固定的产品压板（2）以及用于完成产品焊接作业的激光焊头（3）。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述产品承托转盘（1）上等间距设置有多个加工工位，多个所述加工工位中的一个为所述准备工位、另一个为所述焊接工位、其余为预留工位，所述准备工位与所述焊接工位二者间的夹角范围为90°~180°。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述转盘组件还包括固定设置于所述设备平台上、用于带动所述产品承托转盘（1）转动的转盘驱动电机，所述转盘驱动电机的输出轴固定连接于所述产品承托转盘（1）的中心，所述产品承托转盘（1）的下端面触接有多个用于辅助实现所述产品承托转盘（1）平稳转动的导向支撑杆（4）。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述转盘组件还包括设置于所述准备工位内、用于将产品从外部移载上接下或将产品送入外部移载上的顶升接料支架（5），所述顶升接料支架（5）与顶升气缸传动连接并由其带动实现沿垂直方向的运动。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述转盘组件还包括设置于所述准备工位及所述焊接工位内、用于实现对产品预定位的胀套机构，所述胀套机构的设置位置与所述顶升接料支架（5）的设置位置匹配对应，所述胀套机构内包括一个与产品中部镂空形状相一致的多瓣式定位胀套（6）以及一个连接于所述多瓣式定位胀套（6）下方、用于带动其胀紧或收缩的胀套驱动气缸（7）。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述转盘组件还包括设置于所述焊接工位内、用于实现对焊接加工中产品位置调整的旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括一个固定设置于所述设备平台上的旋转驱动电机（8），所述旋转驱动电机（8）的动力输出轴上连接有动力脱离套件；在所述动力脱离套件内动力脱离驱动气缸（16）的作用下、所述旋转驱动电机（8）的动力输出轴端部位置可沿垂直方向移动。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述旋转驱动机构与所述胀套机构二者间借助传动机构实现动力传递，所述传动机构包括一根垂直设置于所述旋转驱动电机（8）正上方的动力输入轴（9），所述动力输入轴（9）的下端部与所述旋转驱动电机（8）的动力输出轴的上端部匹配对应，所述动力输入轴（9）上套设有一个传动主动轮（10），所述传动机构还包括一个固定连接于所述多瓣式定位胀套（6）下方的胀套从动轮（11），所述传动主动轮（10）与所述胀套从动轮（11）的外周侧均开设有传动齿且所述传动主动轮（10）与所述胀套从动轮（11）二者间相互啮合。
8.根据权利要求7所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述动力输入轴（9）的外周侧还固定设置有止转销（12），所述焊接工位内固定设置有与所述止转销（12）相对应的限位槽；
当所述动力脱离驱动气缸（16）收缩、所述动力输出轴与所述动力输入轴（9）二者互不接触时，所述止转销（12）嵌设于所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套（6）无法转动；当所述动力脱离驱动气缸（16）顶升、所述动力输出轴与所述动力输入轴（9）二者相接触且所述动力输入轴（9）被整体抬升时，所述止转销（12）脱出所述限位槽内、所述多瓣式定位胀套（6）可转动。
9.根据权利要求5所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述焊接组件包括一个横跨设置于所述焊接工位一侧并与所述设备平台固定连接的组件连接支架（13），所述组件连接支架（13）由两根垂直支架及一根水平支架构成，所述水平支架上固定设置有一台伺服电机（14），所述产品压板（2）固定设置于所述伺服电机（14）的输出轴上并于所述焊接工位内、所述多瓣式定位胀套（6）的设置位置相匹配，在所述伺服电机（14）的驱动下、所述产品压板（2）可实现沿垂直方向的运动，两根所述垂直支架上分别设置有一个焊头驱动伺服模组（15），每个所述焊头驱动伺服模组（15）均电性连接有一个激光焊头（3）。
10.根据权利要求9所述的新能源汽车电机定子多工位智能焊接设备，其特征在于：所述焊接组件内的两个所述激光焊头（3）相对设置、二者分别设置于所述产品压板（2）的两侧；所述多瓣式定位胀套（6）与所述产品压板（2）二者的外周侧均等间距设置有多个用于实现辅助焊接的焊接引弧及收弧部件，所述焊接引弧及收弧部件与所述激光焊头（3）匹配对应。
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