CN112705837B - 一种四轴六工位电热管焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轴六工位电热管焊接设备，该设备包括机身、传动组件、焊接组件和转盘组件，其中，机身，包括支架、设置于支架上的电气柜；传动组件，设置于支架上，包括驱动单元、运动单元和设置于运动单元上的转动单元；焊接组件，与传动组件相连，包括与转动单元连接的夹持单元、与夹持单元连接的焊枪件；以及，转盘组件，设置于支架上，包括转盘和设置于转盘上的固定单元；本发明能够应用于薄壁管焊接，提高加工效率，采用的激光焊是将激光束聚焦到工件表面，让材料熔化冷却后形成连接焊缝，具有与工件非接触的特点，很容易实现自动化生产，同时自动化设备可避免人工误操作，既稳定了产品，又提高了设备使用运转率。

Description

一种四轴六工位电热管焊接设备

技术领域

本发明涉及加工设备的技术领域，尤其涉及一种四轴六工位电热管焊接设备。

背景技术

随着人力资源的日益紧张，自动化生产线可以实现无人操作或者少量人工操作，极大地降低了人工成本。同时自动化设备可避免人工误操作，既稳定了产品，又提高了设备使用运转率。激光焊是将激光束聚焦到工件表面，让材料熔化冷却后形成连接焊缝，具有与工件非接触的特点，很容易实现自动化生产。

目前激光焊在某些生产行业采用了自动化生产线，如铿电池极耳的激光自动焊接，通过十分巧妙的机构实现了自动上、下料，自动来料检测，自动转位焊接等工序，极大提高了生产效率及产品优良率。

工业生产和应用领域里，电热管被广泛采用，经常会有大量电热管需要焊接。由于电热管是薄壁管，为了保证焊接处的质量，必须提高焊接精度。

当前市场使用的电热管都是薄壁管，壁厚1～2mm，人工焊精度低且费用昂贵，容易将管壁破坏。当前存在大批中小型的薄壁管加工企业，市场已存在的薄壁管焊接机器一台机器卖10万左右，很多中小企业价格无法接受。市场的电焊机都是非标产品，研究前景广阔。努力发展具有自主知识产权的多工位自动化焊接技术对于我国薄壁管件的发展有着极其重要的意义。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有四轴六工位电热管焊接设备存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种四轴六工位电热管焊接设备，其能够应用于薄壁管焊接，造价更低，适用于广大企业，可以方便完成焊接，大幅度减少了复合材料的制造工序，提高加工效率，采用的激光焊是将激光束聚焦到工件表面，让材料熔化冷却后形成连接焊缝，具有与工件非接触的特点，很容易实现自动化生产，同时自动化设备可避免人工误操作，既稳定了产品，又提高了设备使用运转率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种四轴六工位电热管焊接设备，包括机身、传动组件、焊接组件和转盘组件，其中，机身，包括支架、设置于所述支架上的电气柜；传动组件，设置于所述支架上，包括驱动单元、运动单元和设置于所述运动单元上的转动单元；焊接组件，与所述传动组件相连，包括与所述转动单元连接的夹持单元、与所述夹持单元连接的焊枪件；以及，转盘组件，设置于所述支架上，包括转盘和设置于所述转盘上的固定单元。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述驱动单元包括设置于所述支架上的第一电机、设置于所述传动组件上的第二电机、设置于所述焊枪件内的第三电机和设置于所述支架内的第四电机。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述运动单元包括与所述第一电机输出轴连接的机械臂和设置于所述机械臂上的第二电机。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述转动单元包括圆盘、开设在所述圆盘上的回形孔、与所述圆盘固定连接的圆杆、固定设置于所述回形孔上下两侧的限位杆、对称设置于所述限位杆上下两端的固定圆环；所述圆盘与第二电机输出轴固定连接；所述回形孔周围设置有侧壁；所述圆杆穿过所述回形孔；所述限位杆与回形孔上下侧壁固定连接，且其穿过所述固定圆环；所述固定圆环固定于所述机械臂上。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述夹持单元包括与所述回形孔转动连接的连动杆、与所述连动杆铰接的固定杆和与所述连动杆远离所述回形孔的一端固定连接的卡爪所述固定杆另一端与所述机械臂铰接。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述焊枪件包括设置于所述卡爪内的第三电机、与所述卡爪固定连接的焊枪支架、固定于所述焊枪支架远离所述卡爪一端上的夹枪板、设置于所述焊枪支架和夹枪板之间的焊枪和设置于所述焊枪一侧上的激光扫描器。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述转盘上均匀开设有六个通孔，所述通孔内设置有电热管，所述第四电机输出轴与所述转盘固定连接。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述固定单元与通孔一一对应，包括均匀设置于所述转盘上的气缸、与所述气缸输出轴固定连接的垫片、设置于所述转盘圆心与所述通孔圆心相连的延长线上的停止垫片；所述通孔内设置有电热管。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述驱动单元通过所述电气柜控制。

作为本发明所述四轴六工位电热管焊接设备的一种优选方案，其中：所述第一电机驱动所述机械臂的工作范围为±45°。

本发明的有益效果：

本发明中的四轴六工位电热管焊接设备能够应用于薄壁管焊接，造价更低，适用于广大企业，可以方便完成焊接，大幅度减少了复合材料的制造工序，提高加工效率，采用的激光焊是将激光束聚焦到工件表面，让材料熔化冷却后形成连接焊缝，具有与工件非接触的特点，很容易实现自动化生产，同时自动化设备可避免人工误操作，既稳定了产品，又提高了设备使用运转率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明四轴六工位电热管焊接设备的整体结构示意图。

图2为本发明四轴六工位电热管焊接设备的传动组件和焊接组件侧视图。

图3为本发明四轴六工位电热管焊接设备的传动组件和焊接组件结构示意图。

图4为本发明四轴六工位电热管焊接设备的转动单元结构示意图。

图5为本发明四轴六工位电热管焊接设备的转盘组件结构示意图。

图6为本发明四轴六工位电热管焊接设备的固定单元俯视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种四轴六工位电热管焊接设备，此设备包括机身100、传动组件200、焊接组件300和转盘组件400，其中，机身100，包括支架101、设置于支架101上的电气柜102；

传动组件200，设置于支架101上，包括驱动单元201、运动单元202和设置于运动单元202上的转动单元203；

焊接组件300，与传动组件200相连，包括与转动单元203连接的夹持单元301、与夹持单元301连接的焊枪件302；以及，

转盘组件400，设置于支架101上，包括转盘401和设置于转盘401上的固定单元402。

其中，机身100作为整个装置的总体框架，为整个装置提供较好的稳定性，在工作时能够提供更平稳的工作环境，传动组件200用于控制焊接组件300的摆动，以此来控制焊枪件302的转动角度，焊接组件300用于将焊枪件302与传动组件200连接在一起，为整个装置提供焊接功能，转盘组件400装载待焊接的电热管402d，并在焊接过程中交换电热管402d位置，不断将焊接好的电热管402d换下，再将未焊接的电热管402d转至焊接组件300下，接受焊接，直至所有待焊接的电热管402d全部焊接完成。

驱动单元201为整个装置提供动力基础，运动单元202可以为机械臂202a 运动提供动力，并将活动范围控制在±45°，为焊枪件302提供基础的活动范围，转动单元203能够将第二电机201b输出圆周运动转换成直线运动，控制夹持单元301上下运动，从而最终实现焊枪的运动。

夹持单元301连接转动单元203，中间通过一固定杆301b连接到机械臂 202a上，末端通过卡爪301c夹持第三电机201c。当前端运动时，通过固定杆 301b支撑作用，实现末端夹持第三电机201c运动。

焊枪件302用于对电热管402d进行焊接工作，通过夹持单元301进行姿态调整，作用类似于膝盖关节，转动活动范围能够达到±45°，焊枪件302在焊接同时能够对焊缝进行实时三维扫描，并实时反馈控制系统实现焊缝跟踪焊接。

转盘401用于装载电热管402d，并在焊接过程中不断转动，将焊接好的电热管402d换上，顶替上未焊接的电热管402d，固定单元402对电热管402d进行夹持，防止焊接过程中产生震动或晃动，提高设备运作时的稳定性和正确率。

实施例2

参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：驱动单元201包括设置于支架101上的第一电机201a、设置于传动组件200上的第二电机201b、设置于焊枪件302内的第三电机201c和设置于支架101内的第四电机201d。

运动单元202包括与第一电机201a输出轴连接的机械臂202a和设置于机械臂202a上的第二电机201b。

转动单元203包括圆盘203a、开设在圆盘203a上的回形孔203b、与圆盘 203a固定连接的圆杆203c、固定设置于回形孔203b上下两侧的限位杆203d、对称设置于限位杆203d上下两端的固定圆环203e；

圆盘203a与第二电机201b输出轴固定连接；回形孔203b周围设置有侧壁；圆杆203c穿过回形孔203b；限位杆203d与回形孔203b上下侧壁固定连接，且其穿过固定圆环203e；固定圆环203e固定于机械臂202a上。

夹持单元301包括与回形孔203b转动连接的连动杆301a、与连动杆301a 铰接的固定杆301b和与连动杆301a远离回形孔203b的一端固定连接的卡爪 301c；固定杆301b另一端与机械臂202a铰接。

焊枪件302包括设置于卡爪301c内的第三电机201c、与卡爪301c固定连接的焊枪支架302a、固定于焊枪支架302a远离卡爪301c一端上的夹枪板302b、设置于焊枪支架302a和夹枪板302b之间的焊枪302c和设置于焊枪302c一侧上的激光扫描器302d。

转盘401上均匀开设有六个通孔401a，第四电机201d输出轴与转盘401 固定连接。

固定单元402与通孔401a一一对应，包括均匀设置于转盘401上的气缸 402a、与气缸402a输出轴固定连接的垫片402b、设置于转盘401圆心与通孔 401a圆心相连的延长线上的停止垫片402c；通孔401a内设置有电热管402d。

驱动单元201通过电气柜102控制。第一电机201a驱动机械臂202a的工作范围为±45°。

相较于实施例1，进一步的，运动单元202内部设置有第一电机201a，第一电机201a设置在支架101内部，输出端连接在机械臂202a上，通过电气柜 102控制第一电机201a运动，根据不同的生产焊接需要，第一电机201a驱动旋转机械臂202a的工作范围为±45°。机械臂202a通过定制加工，上端是一倾斜板，焊接在机械臂202a主体机构上；倾斜板上有用于连接第一电机201a 装夹的支架。机械臂202a两侧分别是第二电机201b和转动单元203，左侧固定有第二电机201b，右侧转动单元203用于连接夹持单元301。

进一步的，转动单元203能够将第二电机201b输出圆周运动转换成直线运动，控制夹持单元301上下运动，从而最终实现焊枪件302的运动。转动单元203通过圆盘203a连接第二电机201b，圆盘203a上固定连接一圆杆203c，圆杆203c穿过回形孔203b。回形孔203b上下分别连接有一根限位杆203d，限位杆203d穿过通过螺栓连接在机械臂202a上的固定圆环203e，能够穿过固定圆环203e上下移动。回形孔203b末端连接夹持单元301。当圆盘203a转动时，圆杆203c在回形孔203b能够实现移动，从而控制回形孔203b的直线移动，最终实现夹持单元301的直线运动。

进一步的，夹持单元301包括连动杆301a、固定杆301b和卡爪301c，连动杆301a能够使整个夹持单元301运动，固定杆301b支撑连动杆301a，卡爪 301c与连动杆301a连接并装夹第三电机201c。连动杆301a前端连接回形孔 203b，连动杆301a在不同位置开了安装孔，与固定杆301b铰接，固定杆301b 另一端连接到机械臂202a上；连动杆301a末端连接卡爪301c。当前端运动时，通过中间固定杆301b支撑作用，实现末端上下移动第三电机201c。

进一步的，焊枪件302中焊枪302c连接在焊枪支架302a上，焊枪支架302a 一端与夹枪板302b活动连接，夹枪板302b可与焊枪支架302a相对转动从而实现对焊枪302c倾角的调整，焊枪支架302a另一端通过夹持单元301与转动单元203连接，焊枪302c在转动单元203的控制下转动，其作用类似于膝盖关节，转动范围有±45°，从而实现焊枪302c姿态的调整。焊枪支架302a与夹枪板 302b通过螺母活动连接，可以根据实际需要拆卸更换焊枪302c。

作为优选，为了焊接过程准确和焊接精度的准确性，在焊枪302c一侧安装激光扫描器302d，用于对焊缝进行实时三维扫描，并实时反馈控制系统实现焊缝跟踪焊接监测主要包括以下几个步骤：

(1)激光扫描器302d上的传感器会检测到焊缝状态，将信号传输到控制面板。

(2)控制面板会根据传输信号，实时反馈调节焊枪302c位置，对焊接问题位置重新进行焊接。

进一步的，转盘401上沿圆周均匀分布安装有六个固定单元402，均布有六个工位，且六个固定单元402对应六个通孔401a，六个通孔401a都可以装夹相关的电热管402d，转盘401下方安装第四电机201d并与其输出轴固定连接，通过电气柜102控制，实现转盘401旋转，焊接不同的工位。

进一步的，固定单元402，通过末端带有垫片402b的气缸402a进行夹持固定，在通孔401a外围设置有停止垫片402c，停止垫片402c通过螺栓固定在转盘401上，所有气缸402a通过统一的控制机构进行控制，启动气缸402a时，能够将电热管402d夹持固定在通孔401a内，当加工完成一周后，断开气缸402a，取下焊接完成管重新进行装夹焊接。

其余结构与实施例1的结构相同。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明 技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：包括，

机身（100），包括支架（101）、设置于所述支架（101）上的电气柜（102）；

传动组件（200），设置于所述支架（101）上，包括驱动单元（201）、运动单元（202）和设置于所述运动单元（202）上的转动单元（203）；

焊接组件（300），与所述传动组件（200）相连，包括与所述转动单元（203）连接的夹持单元（301）、与所述夹持单元（301）连接的焊枪件（302）；以及，

转盘组件（400），设置于所述支架（101）上，包括转盘（401）和设置于所述转盘（401）上的固定单元（402）;

所述驱动单元（201）包括设置于所述支架（101）上的第一电机（201a）、设置于所述传动组件（200）上的第二电机（201b）、设置于所述焊枪件（302）内的第三电机（201c）和设置于所述支架（101）内的第四电机（201d）; 所述运动单元（202）包括与所述第一电机（201a）输出轴连接的机械臂（202a）; 所述转动单元（203）包括圆盘（203a）、开设在所述圆盘（203a）上的回形孔（203b）、与所述圆盘（203a）固定连接的圆杆（203c）、固定设置于所述回形孔（203b）上下两侧的限位杆（203d）、对称设置于所述限位杆（203d）上下两端的固定圆环（203e）；所述圆盘（203a）与第二电机（201b）输出轴固定连接；所述回形孔（203b）周围设置有侧壁；所述圆杆（203c）穿过所述回形孔（203b）；所述限位杆（203d）与回形孔（203b）上下侧壁固定连接，且其穿过所述固定圆环（203e）；所述固定圆环（203e）固定于所述机械臂（202a）上。

2.如权利要求1所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述夹持单元（301）包括与所述回形孔（203b）转动连接的连动杆（301a）、与所述连动杆（301a）铰接的固定杆（301b）和与所述连动杆（301a）远离所述回形孔（203b）的一端固定连接的卡爪（301c）；所述固定杆（301b）另一端与所述机械臂（202a）铰接。

3.如权利要求2所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述焊枪件（302）包括设置于所述卡爪（301c）内的第三电机（201c）、与所述卡爪（301c）固定连接的焊枪支架（302a）、固定于所述焊枪支架（302a）远离所述卡爪（301c）一端上的夹枪板（302b）、设置于所述焊枪支架（302a）和夹枪板（302b）之间的焊枪（302c）和设置于所述焊枪（302c）一侧上的激光扫描器（302d）。

4.如权利要求3所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述转盘（401）上均匀开设有六个通孔（401a），所述第四电机（201d）输出轴与所述转盘（401）固定连接。

5.如权利要求4所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述固定单元（402）与通孔（401a）一一对应，包括均匀设置于所述转盘（401）上的气缸（402a）、与所述气缸（402a）输出轴固定连接的垫片（402b）、设置于所述转盘（401）圆心与所述通孔（401a）圆心相连的延长线上的停止垫片（402c）；所述通孔（401a）内设置有电热管（402d）。

6.如权利要求1或2所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述驱动单元（201）通过所述电气柜（102）控制。

7.如权利要求1所述的四轴六工位电热管焊接设备，其特征在于：所述第一电机（201a）驱动所述机械臂（202a）的工作范围为±45°。

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