CN112621047A - 一种自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化焊接设备，包括机架、x导轨、x滑移架、x驱动机构、y导轨、y滑移架、y驱动机构、z导轨、z滑移架、z驱动机构以及焊头，x驱动机构包括x电机、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一滑块以及第一气缸，y驱动机构包括y电机、第三齿条、第四齿条、第三齿轮、第四齿轮、第二滑块以及第二气缸。采用上述方案，提供一种x驱动机构中第一气缸控制第一滑块的滑移调节相同x电机输出不同x方向的行程速率，y驱动机构中第二气缸控制第二滑块的滑移调节相同y电机输出不同y方向的行程速率，从而适配不同精度需求的焊接的一种自动化焊接设备。

Description

一种自动化焊接设备

技术领域

本发明涉及一种自动化焊接设备。

背景技术

焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。

早期的焊接方式采用人工手持焊头的方式进行人工焊接，而随着自动化的发展，逐渐的出现了自动化焊接机等设备而采用自动化控制焊头进行焊接，使得焊接效率得到提高、焊接精度得到提升、焊接安全性得到保证等。

其中，现有的自动化焊接机采用x、y、z三维驱动焊头的方式而进行焊接，而常见的驱动方式为丝杆、螺母驱动或者齿轮、齿条驱动或者气缸驱动等。

但是，现有的自动化焊接机对焊头驱动均只具备单一精度的驱动，即x、y、z的行程速率恒定，因此，无法完成对精度要求较低的焊接区域快速焊接加工而提高焊接效率，对精度要求较高的焊接区域缓速焊接加工而增强焊接质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种x驱动机构中第一气缸控制第一滑块的滑移调节相同x电机输出不同x方向的行程速率，y驱动机构中第二气缸控制第二滑块的滑移调节相同y电机输出不同y方向的行程速率，从而适配不同精度需求的焊接的一种自动化焊接设备。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括机架、x导轨、x滑移架、x驱动机构、y导轨、y滑移架、y驱动机构、z导轨、z滑移架、z驱动机构以及焊头，所述x导轨固定设置于机架，所述x滑移架滑移设置于x导轨，所述y导轨固定设置于x滑移架，所述y滑移架滑移设置于y导轨，所述z导轨固定设置于y滑移架，所述z滑移架滑移设置于z导轨，所述焊头固定安装于z滑移架，所述x驱动机构包括x电机、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一滑块以及第一气缸，所述第一齿条与第二齿条的长度方向沿x导轨的轨道方向，且第一齿条与第二齿条沿y导轨的轨道方向排列设置，以及第一齿条的卡齿与第二齿条的卡齿呈相向设置，所述第一滑块沿y导轨的轨道方向滑移设置于x滑移架，所诉第一气缸安装于x滑移架，并用于驱动第一滑块滑移，所述第一齿轮与第二齿轮分别转动安装于第一滑块，并相互啮合，且第一齿轮与第二齿轮的模数不同，所述第一齿轮与第二齿轮位于第一齿条与第二齿条之间，且第一齿轮位于第二齿轮朝向第一齿条侧、第二齿轮位于第一齿轮朝向第二齿条侧，所述x电机安装于第一滑块，并用于驱动第一齿轮转动，所述y驱动机构包括y电机、第三齿条、第四齿条、第三齿轮、第四齿轮、第二滑块以及第二气缸，所述第三齿条与第四齿条的长度方向沿y导轨的轨道方向，且第三齿条与第四齿条沿x导轨的轨道方向排列设置，以及第三齿条的卡齿与第四齿条的卡齿呈相向设置，所述第二滑块沿x导轨的轨道方向滑移设置于y滑移架，所诉第二气缸安装于y滑移架，并用于驱动第二滑块滑移，所述第三齿轮与第四齿轮分别转动安装于第二滑块，并相互啮合，且第三齿轮与第四齿轮的模数不同，所述第三齿轮与第四齿轮位于第三齿条与第四齿条之间，且第三齿轮位于第四齿轮朝向第三齿条侧、第四齿轮位于第三齿轮朝向第四齿条侧，所述y电机安装于第二滑块，并用于驱动第三齿轮转动，所述z驱动机构用于驱动z滑移架滑移。

通过采用上述技术方案，1.x滑移架在x导轨上受x驱动机构的驱动而实现焊头的x方向位置调整，y滑移架在y导轨上受y驱动机构的驱动而实现焊头的y方向位置调整，z滑移架在z导轨上手z驱动机构的驱动而实现焊头的z方向位置调整，从而实现焊头三向驱动进行焊接；2.现有的焊接通常为x、y为待焊物的长宽，而z为待焊物的厚度方向，因此，厚度方向一般不参与焊接而主要对长宽两个维度进行焊接，从而在设置多精度滑移焊接控制中，只对x、y两个方向进行多精度控制，从而只对x驱动机构与y驱动机构进行了该井；3.x驱动机构采用相同的x电机实现输入转速保持稳定，并通过第一气缸控制第一滑块的滑移而实现将第一齿轮与第一齿条啮合进行传动或者将第二齿轮与第二齿条啮合进行传动，其中，由于第一齿轮与第二齿轮的模数不同，从而实现x方向的传动速率不同而在x方向焊接加工时产生高速传动提高焊接效率以及低速传动实现高精度的焊接；4.y驱动机构采用相同的y电机实现输入转速保持稳定，并通过第二气缸控制第二滑块的滑移而实现将第三齿轮与第三齿条啮合进行传动或者将第四齿轮与第四齿条啮合进行传动，其中，由于第三齿轮与第四齿轮的模数不同，从而实现y方向的传动速率不同而在y方向焊接加工时产生高速传动提高焊接效率以及低速传动实现高精度的焊接。

本发明进一步设置为：所述x导轨的轨道长度大于y导轨的轨道长度，所述y导轨的轨道长度大于z导轨的轨道长度。

通过采用上述技术方案，x导轨的轨道长度、y导轨的轨道长度以及z导轨的轨道依次缩短，实现x导轨、y导轨以及z导轨的承载作用力最小化而提高传动的流畅性。

本发明进一步设置为：所述x导轨、x滑移架以及x驱动机构的数量均为两件，且各x导轨、x滑移架以及x驱动机构分别设置于y导轨的轨道方向两侧。

通过采用上述技术方案，由于x导轨置于机架上而通过机架得到稳定支撑，而y导轨则采用对称的两组x导轨、x滑移架以及x驱动机构进行更加稳定的支撑，最后由于z导轨的行程与承载质量最小，便可单一支撑实现稳定传动，整体结构更加的合理化。

本发明进一步设置为：所述z驱动机构包括z气缸，所述z气缸固定设置于z导轨，且z气缸的输出轴与z滑移架固定连接。

通过采用上述技术方案，由于z导轨的轨道长度较短，因此，可采用z气缸便可高精度控制传动，使得结构更加的合理化。

本发明进一步设置为：所述焊头上端固定设置于z滑移架，所述焊头下端设置有焊接端，所述焊头外周包裹设置有轴向沿竖向的金属波纹管，所述金属波纹管上端设置有固定端，所述z滑移架设置有贴合固定端上侧的上端定位面，所述上端定位面朝下凸出设置有安装柱，所述安装柱外周螺纹连接有位于固定端下侧的夹紧螺母，所述夹紧螺母上端设置有贴合固定端下侧的下端定位面，所述z滑移架上设置有排气管，所述排气管设置有与金属波纹管内周连通的吸气端。

通过采用上述技术方案，1.由于焊接工艺在工作过程中会产生大量的有毒白烟，因此，在z滑移架上设置排气管的方式对焊接产生的有毒白烟进行第一时间的吸收收集处理，且排气管与焊头均随z滑移架实现同步运动，保证排气管吸收的有效性；2.为了更加充分的进行有毒白烟的吸收，在焊头外周采用金属波纹管的方式进行包裹，使得焊接产生的白烟主要集中于金属波纹管内，且吸气端与金属波纹管内侧连通，便可实现高效吸收，另外，由于本设备采用自动化编程的方式控制运动，因此，金属波纹管遮挡焊头并不会对焊接的位置产生偏差；3.由于焊接过程中将会对周边飞溅大量的焊料废渣，因此，金属波纹管在经过使用后将会附着焊料废渣，而金属波纹管采用z滑移架的上端定位面与夹紧螺母的下端定位面实现可拆卸的夹持固定，从而便于金属波纹管的更换而防止残留的焊接废渣对焊接的影响。

本发明进一步设置为：所述固定端与安装柱呈环形设置，且焊头位于安装柱的内环侧，固定端位于安装柱的外环侧，所述下端定位面的形状大小与固定端的下侧相适配。

通过采用上述技术方案，固定端与安装柱均环绕焊头的外周，因此，上端定位面与下端定位面对固定端的夹持为环绕焊头的周向设置，从而使得夹持受力更加的均匀有效。

本发明进一步设置为：所述固定端的内周与安装柱的外周形状大小相适配。

通过采用上述技术方案，固定端的内周与安装柱的外周形状大小相适配，从而通过安装柱的外周面对固定端的径向进行限位，从而防止固定端的窜动而带动整体金属波纹管的易位，造成对焊头的干扰。

本发明进一步设置为：所述机架位于焊头下端设置有呈网格状的放置架，所述机架位于放置架下端设置有冷却槽。

通过采用上述技术方案，放置架的设置，实现了待焊物的放置，而冷却槽的设置，则通过内置冷却水等方式使得焊接掉落了高温焊料废渣迅速冷却，防止损坏机架。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的装配图；

图2为本发明具体实施方式中去除机架、x导轨、x滑移架以及x驱动机构的装配图；

图3为图1中A的放大图；

图4为本发明具体实施方式中x电机、第一齿轮、第二齿轮第一滑块以及第一气缸的装配图；

图5为本发明具体实施方式中y电机、第三齿轮、第四齿轮第二滑块以及第二气缸的装配图；

图6为本发明具体实施方式中z导轨、z滑移架、z驱动机构、焊头以及金属波纹管的装配图；

图7为本发明具体实施方式中z导轨、z滑移架、z驱动机构、焊头以及金属波纹管的部分剖视图；

图8为图7中B的放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1-图3，本发明公开了一种自动化焊接设备，包括机架1、x导轨11、x滑移架12、x驱动机构2、y导轨13、y滑移架14、y驱动机构3、z导轨15、z滑移架16、z驱动机构4以及焊头5，x导轨11由两条长条状的轨道条组成，且x导轨11的轨道条通过螺栓等方式固定安装于机架1上，并沿左右方向且延伸设置，x滑移架12通过卡接于x导轨11的各轨道条上而实现滑移安装于x导轨11，y导轨13由一块板体与两道轨道条组成，y导轨13的板体通过螺栓等方式固定安装于x滑移架12，而实现随x滑移架12的滑移同步运动，而y导轨13的两道轨道条通过螺栓等方式固定安装于y导轨13的板体上，并沿前后方向延伸设置，y滑移架14通过卡接于y导轨13的各轨道条上而实现滑移安装于y导轨13，z导轨15包括一块板体与两道轨道条，z导轨15的板体通过螺栓等方式固定安装于y滑移架14，而实现随y滑移架14的滑移同步运动，而z导轨15的两道轨道条通过螺栓等方式固定安装于z导轨15的板体上，并沿上下方向延伸设置，z滑移架16通过卡接于z导轨15的各轨道条上而实现滑移安装于z导轨15，焊头5通过螺栓等方式固定安装于z滑移架16，实现随z滑移架16的滑移同步运动，此外，x驱动机构2用于驱动x滑移架12沿左右方向滑移，y驱动机构3用于驱动y滑移架14沿前后方向滑移，Z驱动机构4用于驱动z滑移架16沿上下方向滑移，因此，x滑移架12在x导轨11上受x驱动机构2的驱动而实现焊头5的x方向位置调整，y滑移架14在y导轨13上受y驱动机构3的驱动而实现焊头5的y方向位置调整，z滑移架16在z导轨15上手z驱动机构4的驱动而实现焊头5的z方向位置调整，从而实现焊头5三向驱动进行焊接。

此外，本实施例中机架1位于焊头5下端设置有呈网格状的放置架17，使得待焊物置于放置架17，此外，机架1位于放置架17下端设置有冷却槽18，使得通过在冷却槽18内置冷却水等方式使得焊接掉落了高温焊料废渣迅速冷却，防止损坏机架1。

结合图4所示，本实施例中的x驱动机构2包括x电机21、第一齿条22、第二齿条23、第一齿轮24、第二齿轮25、第一滑块26以及第一气缸27，第一齿条22与第二齿条23采用螺栓等方式固定安装于机架1上，此外，第一齿条22与第二齿条23的长度方向沿左右方向延伸，且第一齿条22与第二齿条23沿前后方向排列设置，以及第一齿条22的卡齿与第二齿条23的卡齿呈相向设置，此外，x滑移架12上采用开设沿前后方向的槽道，使得第一滑块26卡接于x滑移架12的槽道内而实现沿前后方向滑移设置于x滑移架12，第一气缸27采用螺栓等方式固定安装于x滑移架12，且第一气缸27的输出轴采用螺纹连接的方式固定连接第一滑块26而带动第一滑块26进行滑移，第一齿轮24与第二齿轮25分别采用穿设于圆柱杆的方式而转动安装于第一滑块26，并相互啮合，且第一齿轮24与第二齿轮25的模数不同，此外，第一齿轮24与第二齿轮25位于第一齿条22与第二齿条23之间，且第一齿轮24位于第二齿轮25朝向第一齿条22侧、第二齿轮25位于第一齿轮24朝向第二齿条23侧，而X电机21通过螺栓等方式固定安装于第一滑块26，且x电机21的输出轴采用联轴器等方式与第一齿轮24连接来带动第一齿轮24的转动。

结合图5所示，本实施例中的y驱动机构3包括y电机31、第三齿条32、第四齿条33、第三齿轮34、第四齿轮35、第二滑块36以及第二气缸37，第三齿条32与第四齿条33采用螺栓等方式固定安装于y导轨13的板体上，此外，第三齿条32与第四齿条33的长度方向沿前后方向延伸，且第三齿条32与第四齿条33沿左右方向排列设置，以及第三齿条32的卡齿与第四齿条33的卡齿呈相向设置，此外，y滑移架14上采用开设沿左右方向的槽道，使得第二滑块36卡接于y滑移架14的槽道内而实现沿左右方向滑移设置于y滑移架14，第二气缸37采用螺栓等方式固定安装于y滑移架14，且第二气缸37的输出轴采用螺纹连接的方式固定连接第二滑块36而带动第二滑块36进行滑移，第三齿轮34与第四齿轮35分别采用穿设于圆柱杆的方式而转动安装于第二滑块36，并相互啮合，且第三齿轮34与第四齿轮35的模数不同，此外，第三齿轮34与第四齿轮35位于第三齿条32与第四齿条33之间，且第三齿轮34位于第四齿轮35朝向第三齿条32侧、第四齿轮35位于第三齿轮34朝向第四齿条33侧，而y电机31通过螺栓等方式固定安装于第二滑块36，且y电机31的输出轴采用联轴器等方式与第三齿轮34连接来带动第三齿轮34的转动。

结合图6所示，本实施例中的z驱动机构4采用z气缸41，z气缸41通过螺栓等方式固定安装于z导轨15，且z气缸41的输出轴与z滑移架16采用螺纹连接等方式固定连接。

因此，x驱动机构2采用相同的x电机21实现输入转速保持稳定，并通过第一气缸27控制第一滑块26的滑移而实现将第一齿轮24与第一齿条22啮合进行传动或者将第二齿轮25与第二齿条23啮合进行传动，其中，由于第一齿轮24与第二齿轮25的模数不同，从而实现x方向的传动速率不同而在x方向焊接加工时产生高速传动提高焊接效率以及低速传动实现高精度的焊接，同理，y驱动机构3采用相同的y电机31实现输入转速保持稳定，并通过第二气缸37控制第二滑块36的滑移而实现将第三齿轮34与第三齿条32啮合进行传动或者将第四齿轮35与第四齿条33啮合进行传动，其中，由于第三齿轮34与第四齿轮35的模数不同，从而实现y方向的传动速率不同而在y方向焊接加工时产生高速传动提高焊接效率以及低速传动实现高精度的焊接，采用，由于焊接通常为x、y为待焊物的长宽，而z为待焊物的厚度方向，因此，厚度方向一般不参与焊接而主要对长宽两个维度进行焊接，从而在设置多精度滑移焊接控制中，只对x、y两个方向进行多精度控制，从而只对x驱动机构2与y驱动机构3进行了改进，而z导轨15的轨道长度较短，因此，可采用Z气缸41便可高精度控制传动，使得结构更加的合理化。

优选的，本实施例中的x导轨11的轨道长度大于y导轨13的轨道长度，y导轨13的轨道长度大于z导轨15的轨道长度，因此，实现x导轨11、y导轨13以及z导轨15的承载作用力最小化而提高传动的流畅性。

优选的，本实施例中的x导轨11、x滑移架12以及x驱动机构2的数量均为两件，且各x导轨11、x滑移架12以及x驱动机构2分别设置于y导轨13的轨道方向两侧，用于更加稳定的实现支撑而保证工作的顺畅性。

结合图7-图8所示，本实施例中的焊头5上端固定设置于z滑移架16，焊头5下端设置有焊接端51，使得通过下端的焊接端51朝下运动而更加便捷的进行焊接，此外，焊头5外周包裹设置有轴向沿竖向的金属波纹管6，且金属波纹管6上端一体成型有固定端61，z滑移架16的下端表面设置有贴合固定端61上侧的上端定位面161，而上端定位面161朝下凸出设置有安装柱162，安装柱162外周螺纹连接有位于固定端61下侧的夹紧螺母7，且夹紧螺母7上端设置有贴合固定端61下侧的下端定位面71，使得通过上端定位面161与下端定位面71的夹持而将固定端61有效夹持固定，从而实现金属波纹管6与z滑移架16的固定连接，此外，z滑移架16上通过穿设的方式设置有排气管8，且排气管8上端贯穿至z滑移架16侧用于与抽风设备连接，而排气管8下端贯穿至金属波纹管6上侧设置作为与金属波纹管6内周连通的吸气端81，因此，z滑移架16上的排气管8可对焊接产生的有毒白烟进行第一时间的吸收收集处理，且排气管8与焊头5均随z滑移架16实现同步运动，保证排气管8吸收的有效性，此外，在焊头5外周采用金属波纹管6的方式进行包裹，使得焊接产生的白烟主要集中于金属波纹管6内，且吸气端81与金属波纹管6内侧连通，便可实现高效吸收，此外，金属波纹管6采用z滑移架16的上端定位面161与夹紧螺母7的下端定位面71实现可拆卸的夹持固定，从而便于金属波纹管6的更换而防止残留的焊接废渣对焊接的影响。

优选的，本实施例中的固定端61与安装柱162呈环形设置，且焊头5位于安装柱162的内环侧，固定端61位于安装柱162的外环侧，以及下端定位面71的形状大小与固定端61的下侧相适配，因此，上端定位面161与下端定位面71对固定端61的夹持为环绕焊头5的周向设置，从而使得夹持受力更加的均匀有效。

优选的，本实施例中的固定端61的内周与安装柱162的外周形状大小相适配，使得通过安装柱162的外周面对固定端61的径向进行限位，从而防止固定端61的窜动而带动整体金属波纹管6的易位，造成对焊头5的干扰。

Claims (8)

1.一种自动化焊接设备，其特征在于：包括机架、x导轨、x滑移架、x驱动机构、y导轨、y滑移架、y驱动机构、z导轨、z滑移架、z驱动机构以及焊头，所述x导轨固定设置于机架，所述x滑移架滑移设置于x导轨，所述y导轨固定设置于x滑移架，所述y滑移架滑移设置于y导轨，所述z导轨固定设置于y滑移架，所述z滑移架滑移设置于z导轨，所述焊头固定安装于z滑移架，所述x驱动机构包括x电机、第一齿条、第二齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一滑块以及第一气缸，所述第一齿条与第二齿条的长度方向沿x导轨的轨道方向，且第一齿条与第二齿条沿y导轨的轨道方向排列设置，以及第一齿条的卡齿与第二齿条的卡齿呈相向设置，所述第一滑块沿y导轨的轨道方向滑移设置于x滑移架，所诉第一气缸安装于x滑移架，并用于驱动第一滑块滑移，所述第一齿轮与第二齿轮分别转动安装于第一滑块，并相互啮合，且第一齿轮与第二齿轮的模数不同，所述第一齿轮与第二齿轮位于第一齿条与第二齿条之间，且第一齿轮位于第二齿轮朝向第一齿条侧、第二齿轮位于第一齿轮朝向第二齿条侧，所述x电机安装于第一滑块，并用于驱动第一齿轮转动，所述y驱动机构包括y电机、第三齿条、第四齿条、第三齿轮、第四齿轮、第二滑块以及第二气缸，所述第三齿条与第四齿条的长度方向沿y导轨的轨道方向，且第三齿条与第四齿条沿x导轨的轨道方向排列设置，以及第三齿条的卡齿与第四齿条的卡齿呈相向设置，所述第二滑块沿x导轨的轨道方向滑移设置于y滑移架，所诉第二气缸安装于y滑移架，并用于驱动第二滑块滑移，所述第三齿轮与第四齿轮分别转动安装于第二滑块，并相互啮合，且第三齿轮与第四齿轮的模数不同，所述第三齿轮与第四齿轮位于第三齿条与第四齿条之间，且第三齿轮位于第四齿轮朝向第三齿条侧、第四齿轮位于第三齿轮朝向第四齿条侧，所述y电机安装于第二滑块，并用于驱动第三齿轮转动，所述z驱动机构用于驱动z滑移架滑移。

2.根据权利要求1所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述x导轨的轨道长度大于y导轨的轨道长度，所述y导轨的轨道长度大于z导轨的轨道长度。

3.根据权利要求2所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述x导轨、x滑移架以及x驱动机构的数量均为两件，且各x导轨、x滑移架以及x驱动机构分别设置于y导轨的轨道方向两侧。

4.根据权利要求2所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述z驱动机构包括z气缸，所述z气缸固定设置于z导轨，且z气缸的输出轴与z滑移架固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述焊头上端固定设置于z滑移架，所述焊头下端设置有焊接端，所述焊头外周包裹设置有轴向沿竖向的金属波纹管，所述金属波纹管上端设置有固定端，所述z滑移架设置有贴合固定端上侧的上端定位面，所述上端定位面朝下凸出设置有安装柱，所述安装柱外周螺纹连接有位于固定端下侧的夹紧螺母，所述夹紧螺母上端设置有贴合固定端下侧的下端定位面，所述z滑移架上设置有排气管，所述排气管设置有与金属波纹管内周连通的吸气端。

6.根据权利要求5所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述固定端与安装柱呈环形设置，且焊头位于安装柱的内环侧，固定端位于安装柱的外环侧，所述下端定位面的形状大小与固定端的下侧相适配。

7.根据权利要求6所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述固定端的内周与安装柱的外周形状大小相适配。

8.根据权利要求1所述的一种自动化焊接设备，其特征在于：所述机架位于焊头下端设置有呈网格状的放置架，所述机架位于放置架下端设置有冷却槽。

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