CN113172327A - 基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法，包括第一支架、第二支架和互联网控制系统，所述第一支架两端的下表面对称设置有第一气缸，第一支架的上表面连接有第一滑轨，第一滑轨上活动连接有移动座，移动座的上表面与第二支架的一端固定连接，第一支架的侧壁上设置有第一丝杆。本发明提出的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法，设置有第一支架、第一气缸和第二支架，驱动模块控制焊接部件进行水平和垂直移动，能够实现多轴联动，进行三维定位，确定焊接的位置，且设置有第三驱动电机，第三驱动电机带动第二丝杆旋转，控制推动滑块移动位置，使用范围更广，灵活性更高。

Description

基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法
技术领域
本发明涉及超声波焊接技术领域，特别涉及基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法。
背景技术
超声波焊接，是一种通过超声波发生器将市电转换为高频电能，并通过换能器将高频电能转换为同等频率的机械运动，通过可以改变振幅的变杆装置传递至焊接头。焊接头将震动能量传递到焊接工件的结合部，振动能量被通过摩擦的方式转换为热能，实现工件的焊接。
现有的超声波焊接装置中，超声波发生装置与焊接装置分体设计，设备体积大，重量重，不易于集成，难以整合到自动化生产线中，在三维立体焊接中，需要多轴联动，以满足焊接点的变化，但是现有的多轴联动超声波焊接装置一般只能改变焊接点的位置，无法改变焊接点的方向，在具体使用中，无法根据待焊接物件的具体位置进行调节，尤其斜面和凹槽难以焊接到位。
发明内容
本发明的目的在于提供基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法，设置有第一支架、第一气缸和第二支架，驱动模块控制焊接部件进行水平和垂直移动，能够实现多轴联动，进行三维定位，确定焊接的位置，且设置有第三驱动电机，第三驱动电机带动第二丝杆旋转，控制推动滑块移动位置，推动滑块绕凸出柱旋转，能够带动焊接头转变方向，从而改变焊接切入点，适用于斜面和凹面的焊接，相比与垂直向下焊接的方式，使用范围更广，灵活性更高，再通过第二气缸精准控位，保证焊接的准确度，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，包括第一支架、第二支架和互联网控制系统，所述第一支架两端的下表面对称设置有第一气缸，第一支架的上表面连接有第一滑轨，第一滑轨上活动连接有移动座，移动座的上表面与第二支架的一端固定连接，第一支架的侧壁上设置有第一丝杆，第一丝杆贯穿移动座，并与移动座啮合，第一丝杆的一端设置有第一驱动电机，所述第二支架的上表面设置有齿条，齿条的两侧对称连接有第二滑轨，齿条上啮合有焊接支架，所述焊接支架的下表面对称设置有导向块，导向块的下端与第二滑轨活动连接，导向块之间设置有滚动齿轮，滚动齿轮的一端设置有第二驱动电机，焊接支架的一侧设置竖直导向板，竖直导向板上套接有控制横板，竖直导向板的上端设置有气缸板，气缸板的上表面设置有第二气缸，第二气缸的输出端贯穿气缸板，且第二气缸的输出端与控制横板的一端固定连接。
优选的，所述竖直导向板上开设有第一贯穿孔。
优选的，所述控制横板上开设有活动孔，活动孔与竖直导向板套接，控制横板的一端设置有第三驱动电机，控制横板一端的上表面开设有丝杆槽，丝杆槽内设置有第二丝杆，第二丝杆贯穿活动孔和第一贯穿孔，第二丝杆的一端与第三驱动电机固定连接，第二丝杆上啮合有焊接部件，丝杆槽中间位置的两侧对称连接有支撑架。
优选的，所述支撑架上开设有第二贯穿孔，支撑架的上端设置有限位板，限位板的下表面设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧的下端与焊接部件连接。
优选的，所述焊接部件包括推动滑块、旋转立架和焊接头，推动滑块的一端与旋转立架的一端铰接，推动滑块与第二丝杆啮合，旋转立架的另一端与焊接头连接。
优选的，所述旋转立架的侧壁上对称连接有凸出柱，凸出柱与第二贯穿孔活动连接，且凸出柱与缓冲弹簧的一端连接。
优选的，所述焊接头的上端设置有超声波焊接器。
优选的，所述互联网控制系统包括图像采集模块、驱动模块、控制模块和存储模块，控制模块分别与图像采集模块、驱动模块和存储模块电性连接。
优选的，所述驱动模块分别与第一气缸、第一驱动电机、第二驱动电机、第二气缸和第三驱动电机电性连接。
本发明要解决的另一技术问题是提供基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置的实施方法，包括如下步骤：
S1：将需要焊接的物件移动到第一支架和第二支架围成的区域内，图像采集模块对焊接的物件进行图像采集，并传送给控制模块，控制模块确定焊接点；
S2：控制模块将焊接点发送至驱动模块，驱动模块控制第一气缸、第一驱动电机和第二驱动电机工作，第一气缸可以调整整个焊接部件的上下位置，第一驱动电机和第二驱动电机可以带动整个焊接部件调整水平位置；
S3：驱动模块向第三驱动电机发布指令，第三驱动电机带动第二丝杆旋转，推动滑块在第二丝杆上移动位置，旋转立架发生旋转，带动焊接头转向，改变焊接头的角度；
S4：调整好角度后，第二气缸带动控制横板整体移动位置，精准定位到焊接点，实施焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法，设置有第一支架、第一气缸和第二支架，驱动模块控制焊接部件进行水平和垂直移动，能够实现多轴联动，进行三维定位，确定焊接的位置，且设置有第三驱动电机，第三驱动电机带动第二丝杆旋转，控制推动滑块移动位置，推动滑块绕凸出柱旋转，能够带动焊接头转变方向，从而改变焊接切入点，适用于斜面和凹面的焊接，相比与垂直向下焊接的方式，使用范围更广，灵活性更高，再通过第二气缸精准控位，保证焊接的准确度。
附图说明
图1为本发明的结整体构图；
图2为本发明的第一支架结构图；
图3为本发明的第二支架结构图；
图4为本发明的焊接支架安装结构图；
图5为本发明的焊接支架结构图；
图6为本发明的控制横板安装结构图；
图7为本发明的控制横板结构图；
图8为本发明的焊接部件结构图；
图9为本发明的互联网控制系统模块图。
图中：1、第一支架；11、第一气缸；12、第一滑轨；13、移动座；14、第一丝杆；15、第一驱动电机；2、第二支架；21、齿条；22、第二滑轨；3、互联网控制系统；31、图像采集模块；32、驱动模块；33、控制模块；34、存储模块；4、焊接支架；41、导向块；42、滚动齿轮；43、第二驱动电机；44、竖直导向板；441、第一贯穿孔；45、气缸板；46、第二气缸；5、控制横板；51、活动孔；52、第三驱动电机；53、丝杆槽；54、第二丝杆；55、支撑架；551、第二贯穿孔；552、缓冲弹簧；553、限位板；6、焊接部件；61、推动滑块；62、旋转立架；621、凸出柱；63、焊接头；631、超声波焊接器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，包括第一支架1、第二支架2和互联网控制系统3，第一支架1两端的下表面对称设置有第一气缸11，第一气缸11用于调整第一支架1的高度，第一支架1的上表面连接有第一滑轨12，第一滑轨12上活动连接有移动座13，移动座13的上表面与第二支架2的一端固定连接，第一支架1的侧壁上设置有第一丝杆14，第一丝杆14贯穿移动座13，并与移动座13啮合，第一丝杆14的一端设置有第一驱动电机15，第一驱动电机15带动第一丝杆14旋转，带动移动座13在第一滑轨12上移动，实现第二支架2整体移动。
请参阅图3-图5，第二支架2的上表面设置有齿条21，齿条21的两侧对称连接有第二滑轨22，齿条21上啮合有焊接支架4，焊接支架4的下表面对称设置有导向块41，导向块41的下端与第二滑轨22活动连接，导向块41之间设置有滚动齿轮42，滚动齿轮42的一端设置有第二驱动电机43，第二驱动电机43带动滚动齿轮42旋转，滚动齿轮42在齿条21上移动位置，带动焊接支架4位移，调整焊接支架4的水平位置，焊接支架4的一侧设置竖直导向板44，竖直导向板44上开设有第一贯穿孔441，竖直导向板44上套接有控制横板5，竖直导向板44的上端设置有气缸板45，气缸板45的上表面设置有第二气缸46，第二气缸46的输出端贯穿气缸板45，且第二气缸46的输出端与控制横板5的一端固定连接，第二气缸46带动控制横板5整体上下移动，用于精准定位。
请参阅图6-图7，控制横板5上开设有活动孔51，活动孔51与竖直导向板44套接，控制横板5在竖直导向板44上移动位置，控制横板5的一端设置有第三驱动电机52，控制横板5一端的上表面开设有丝杆槽53，丝杆槽53内设置有第二丝杆54，第二丝杆54贯穿活动孔51和第一贯穿孔441，第二丝杆54的一端与第三驱动电机52固定连接，第三驱动电机52带动第二丝杆54旋转，第二丝杆54上啮合有焊接部件6，焊接部件6在第二丝杆54的控制下移动位置，丝杆槽53中间位置的两侧对称连接有支撑架55，支撑架55上开设有第二贯穿孔551，支撑架55的上端设置有限位板553，限位板553的下表面设置有缓冲弹簧552，缓冲弹簧552的下端与焊接部件6连接，缓冲弹簧552对旋转立架62起到牵引作用，防止旋转立架62下降速度过快。
请参阅图8，焊接部件6包括推动滑块61、旋转立架62和焊接头63，推动滑块61的一端与旋转立架62的一端铰接，推动滑块61与第二丝杆54啮合，旋转立架62的另一端与焊接头63连接，旋转立架62的侧壁上对称连接有凸出柱621，凸出柱621与第二贯穿孔551活动连接，且凸出柱621与缓冲弹簧552的一端连接，焊接头63的上端设置有超声波焊接器631，推动滑块61推动旋转立架62旋转，焊接头63发生旋转，改变了焊接头63的焊接角度，能够适应斜面和凹槽的焊接。
请参阅图9，互联网控制系统3包括图像采集模块31、驱动模块32、控制模块33和存储模块34，控制模块33分别与图像采集模块31、驱动模块32和存储模块34电性连接，驱动模块32分别与第一气缸11、第一驱动电机15、第二驱动电机43、第二气缸46和第三驱动电机52电性连接，通过图像采集模块31采集焊接物件的焊接点，控制模块33向驱动模块32发送指令，控制第一气缸11、第一驱动电机15、第二驱动电机43、第二气缸46和第三驱动电机52工作，控制焊接头63调整位置。
为了更好的展现基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置的实施流程，本实施例现提出基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置的实施方法，包括以下步骤：
步骤一：将需要焊接的物件移动到第一支架1和第二支架2围成的区域内，图像采集模块31对焊接的物件进行图像采集，并传送给控制模块33，控制模块33确定焊接点；
步骤二：控制模块33将焊接点发送至驱动模块32，驱动模块32控制第一气缸11、第一驱动电机15和第二驱动电机43工作，第一气缸11可以调整整个焊接部件6的上下位置，第一驱动电机15和第二驱动电机43可以带动整个焊接部件6调整水平位置；
步骤三：驱动模块32向第三驱动电机52发布指令，第三驱动电机52带动第二丝杆54旋转，推动滑块61在第二丝杆54上移动位置，旋转立架62发生旋转，带动焊接头63转向，改变焊接头63的角度；
步骤四：调整好角度后，第二气缸46带动控制横板5整体移动位置，精准定位到焊接点，实施焊接。
综上所述：本基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置及其实施方法，设置有第一支架1、第一气缸11和第二支架2，驱动模块32控制焊接部件6进行水平和垂直移动，能够实现多轴联动，进行三维定位，确定焊接的位置，且设置有第三驱动电机52，第三驱动电机52带动第二丝杆54旋转，控制推动滑块61移动位置，推动滑块61绕凸出柱621旋转，能够带动焊接头63转变方向，从而改变焊接切入点，适用于斜面和凹面的焊接，相比与垂直向下焊接的方式，使用范围更广，灵活性更高，再通过第二气缸46精准控位，保证焊接的准确度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，包括第一支架(1)、第二支架(2)和互联网控制系统(3)，其特征在于：所述第一支架(1)两端的下表面对称设置有第一气缸(11)，第一支架(1)的上表面连接有第一滑轨(12)，第一滑轨(12)上活动连接有移动座(13)，移动座(13)的上表面与第二支架(2)的一端固定连接，第一支架(1)的侧壁上设置有第一丝杆(14)，第一丝杆(14)贯穿移动座(13)，并与移动座(13)啮合，第一丝杆(14)的一端设置有第一驱动电机(15)，所述第二支架(2)的上表面设置有齿条(21)，齿条(21)的两侧对称连接有第二滑轨(22)，齿条(21)上啮合有焊接支架(4)，所述焊接支架(4)的下表面对称设置有导向块(41)，导向块(41)的下端与第二滑轨(22)活动连接，导向块(41)之间设置有滚动齿轮(42)，滚动齿轮(42)的一端设置有第二驱动电机(43)，焊接支架(4)的一侧设置竖直导向板(44)，竖直导向板(44)上套接有控制横板(5)，竖直导向板(44)的上端设置有气缸板(45)，气缸板(45)的上表面设置有第二气缸(46)，第二气缸(46)的输出端贯穿气缸板(45)，且第二气缸(46)的输出端与控制横板(5)的一端固定连接。
2.如权利要求1所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述竖直导向板(44)上开设有第一贯穿孔(441)。
3.如权利要求2所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述控制横板(5)上开设有活动孔(51)，活动孔(51)与竖直导向板(44)套接，控制横板(5)的一端设置有第三驱动电机(52)，控制横板(5)一端的上表面开设有丝杆槽(53)，丝杆槽(53)内设置有第二丝杆(54)，第二丝杆(54)贯穿活动孔(51)和第一贯穿孔(441)，第二丝杆(54)的一端与第三驱动电机(52)固定连接，第二丝杆(54)上啮合有焊接部件(6)，丝杆槽(53)中间位置的两侧对称连接有支撑架(55)。
4.如权利要求3所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述支撑架(55)上开设有第二贯穿孔(551)，支撑架(55)的上端设置有限位板(553)，限位板(553)的下表面设置有缓冲弹簧(552)，缓冲弹簧(552)的下端与焊接部件(6)连接。
5.如权利要求4所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述焊接部件(6)包括推动滑块(61)、旋转立架(62)和焊接头(63)，推动滑块(61)的一端与旋转立架(62)的一端铰接，推动滑块(61)与第二丝杆(54)啮合，旋转立架(62)的另一端与焊接头(63)连接。
6.如权利要求5所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述旋转立架(62)的侧壁上对称连接有凸出柱(621)，凸出柱(621)与第二贯穿孔(551)活动连接，且凸出柱(621)与缓冲弹簧(552)的一端连接。
7.如权利要求6所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述焊接头(63)的上端设置有超声波焊接器(631)。
8.如权利要求7所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述互联网控制系统(3)包括图像采集模块(31)、驱动模块(32)、控制模块(33)和存储模块(34)，控制模块(33)分别与图像采集模块(31)、驱动模块(32)和存储模块(34)电性连接。
9.如权利要求8所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置，其特征在于：所述驱动模块(32)分别与第一气缸(11)、第一驱动电机(15)、第二驱动电机(43)、第二气缸(46)和第三驱动电机(52)电性连接。
10.一种如权利要求9所述的基于工业物联网的多轴联动超声波焊接装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将需要焊接的物件移动到第一支架(1)和第二支架(2)围成的区域内，图像采集模块(31)对焊接的物件进行图像采集，并传送给控制模块(33)，控制模块(33)确定焊接点；
S2：控制模块(33)将焊接点发送至驱动模块(32)，驱动模块(32)控制第一气缸(11)、第一驱动电机(15)和第二驱动电机(43)工作，第一气缸(11)可以调整整个焊接部件(6)的上下位置，第一驱动电机(15)和第二驱动电机(43)可以带动整个焊接部件(6)调整水平位置；
S3：驱动模块(32)向第三驱动电机(52)发布指令，第三驱动电机(52)带动第二丝杆(54)旋转，推动滑块(61)在第二丝杆(54)上移动位置，旋转立架(62)发生旋转，带动焊接头(63)转向，改变焊接头(63)的角度；
S4：调整好角度后，第二气缸(46)带动控制横板(5)整体移动位置，精准定位到焊接点，实施焊接。
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