CN113798650B - 一种自动换料的焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动换料的焊接装置及其焊接方法，送料部偏心转动连接在储料部上，各送料管道的出口可交替对应母材板件上的待焊区，各推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，通过对送料部的偏心转动设置，使得接料区能够对应不同的储料管道进行接料，推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，在送料部转动的过程中，使得推动部能够依次推动接料区的待焊物进入送料管道入口，进而在切换接料区接料和切换送料管道相对待焊区的位置后，能够使得推动部能够推动接料区上不同的待焊物进入相应的接料管道中，无需再进行多种待焊物进行焊接过程中，分别控制不同待焊物相应的输送管道进行位移，且能够快速完成对待焊物的切换。

Description

一种自动换料的焊接装置及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种自动换料的焊接装置及其焊接方法。

背景技术

常规电阻焊一般适用于薄板焊接，特种车身后背门常采用高强度钢板且板厚超过5mm，普通电阻焊存在技术瓶颈。人工焊接，效率低下，焊接效果易受环境影响，焊接精度一致性差。机器人焊接设备利用率不高，一次性投入价格昂贵，设备维护费用高，对操作编程人员要求高。便携式管板焊接设备需要大量调整工作，便携式主要通过人操作，这里指的大量调整需要人为控制，存在时间浪费，工作节拍不稳定。

专利文件CN103447674B公开了一种多规格螺柱的螺柱焊防错装置及方法，包括螺柱焊枪，螺柱焊枪的头部套有焊枪套，焊枪套与导向套配合，导向套装在螺柱焊工装上。将焊枪套套在螺柱焊枪的头部；将待焊接工件装在螺柱焊工装上；手持螺柱焊枪，将焊枪套套入导向套中；通过螺柱焊枪的焊接指示灯，确定螺柱焊枪是否放错。该多规格螺柱的螺柱焊防错装置，唯有在焊枪套套入正确的导向套时，螺柱焊才可顺利进行，该多规格螺柱的螺柱焊防错装置及方法杜绝了螺柱焊错的现象，实施方式简单易行，保证了产品的合格率。但是其需要各个导向套，不可避免的会导致整个装置的复杂化。

专利文件CN105598564B公开了一种实现T型焊钉全自动螺柱焊的装置，本发明公开了一种实现T型焊钉全自动螺柱焊的装置，其包括三轴运动平台、若干自动焊枪、若干自动送料机构、输送套有瓷环的T型焊钉的输送轨道及T型焊钉与瓷环的自动套接机构；通过三轴运动平台实现自动焊枪的上下、左右和前后运动；自动送料机构能做左右或前后运动，每一个自动送料机构的入料口均与输送套有瓷环的T型焊钉的输送轨道相连接，输送轨道的入料口连接在T型焊钉与瓷环的自动套接机构的输出轨道上。但是针对不同结构焊钉的焊接，则需要设置复杂的输送机构和定位功能，造成整个装置的成本增加，不便于使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动换料的焊接装置及其焊接方法，以解决上述现有技术存在的问题，送料部偏心转动连接在储料部上，各送料管道的出口可交替对应母材板件上的待焊区，各推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，推动部将接料区上相应的待焊物推入相应的送料管道入口中，能够快速完成对待焊物的切换，减少人工量且对操作人员的技能要求比较低、易上手操作，投入的成本也比较低，适合批量生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种自动换料的焊接装置，包括储料部、用于将待焊物扶正在母材板件上焊接的送料部，所述储料部和所述送料部中分别设有两适配不同待焊物的储料管道和送料管道，所述储料部和所述送料部由上而下间隔设置在所述母材板件上方，所述间隔的宽度与单个所述待焊物的高度相匹配，所述储料部靠近所述送料部的一侧设有所述储料管道的出口，所述送料部靠近所述储料部的一侧设有所述送料管道的入口、用于承接所述储料管道出口落料的接料区，各所述储料管道出口处均设有用于将所述待焊物推入所述送料管道入口的推动部，所述推动部可移动设置在所述间隔处；所述送料部偏心转动连接在所述储料部上，各所述送料管道的出口可交替对应所述母材板件上的待焊区，各所述推动部沿其移动方向依次对应所述接料区和各所述送料管道入口。

优选的，转动至所述待焊区的所述送料管道沿水平方向上位于两所述储料管道的出口之间，各所述推动部对称设置在相应所述储料管道的外侧。

优选的，所述送料部和所述母材板件之间设有焊接机构，各所述送料管道的出料口可交替靠近所述焊接机构。

优选的，所述焊接机构的焊口正对所述待焊物边缘，且绕所述待焊物圆周转动焊接，所述焊口的转动轴心与对应所述待焊区的送料管道的出口中心重合。

优选的，所述焊接机构转动连接在所述储料部上。

优选的，所述焊接机构上设有相对所述待焊物沿径向调节所述焊口位置的调节机构。

优选的，还包括用于调节所述储料部相对所述母材板件位置的位移机构，所述位移机构包括分别能够沿水平横向、水平纵向和竖直方向定位所述储料部的移动部。

优选的，还包括用于承载所述母材板件的工作平台、安装所述工作平台的设备底座，所述设备底座上设有用于调节所述工作平台角度的角度调节器。

还提供一种自动换料的焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：

储料：储料管道放入待焊物之前，将各推动部移动到相应的所述储料管道的出口处，并对所述储料管道的出口处进行封堵，防止待焊物从储料管道里流出，完成封堵后，将所述待焊物放置在相应的所述储料管道中；

定位：焊接待焊物之前，移动部对储料部沿水平横向、水平纵向和竖直方向进行调节，到达指定位置之后，储料部带送料部向下运动，直到待焊物下平面刚好挨到母材板件上平面；

放料：送料部转动，将相应的所述送料管道出口中心旋转到与焊口圆周运动的圆心相重合的位置处，推动部回收直到待焊物下落，然后推动部将待焊物向前推动落入到送料管道中，进而待焊物通过送料管道落入到母材板件上，随后所述推动部回收挡住所述储料管道；

焊接：焊口开始围绕待焊物旋转焊接，完成焊接工作；

优选的，在步骤定位中，角度调节器带动工作平台转动，将所述母材板件相对待焊物调平。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，储料部靠近送料部的一侧设有储料管道的出口，送料部靠近储料部的一侧设有送料管道的入口、用于承接储料管道出口落料的接料区，各储料管道出口处均设有用于将待焊物推入送料管道入口的推动部，推动部可移动设置在间隔处；送料部偏心转动连接在储料部上，各送料管道的出口可交替对应母材板件上的待焊区，各推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，通过对送料部的偏心转动设置，使得接料区能够对应不同的储料管道进行接料，进而推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，也就是说在送料部转动的过程中，使得推动部能够依次推动接料区的待焊物进入送料管道入口，进而在切换接料区接料和切换送料管道相对待焊区的位置后，能够使得推动部能够推动接料区上不同的待焊物进入相应的接料管道中，无需再进行多种待焊物进行焊接过程中，分别控制不同待焊物相应的输送管道进行位移，简化了整个结构，且能够快速完成对待焊物的切换，减少人工量且对操作人员的技能要求比较低。

第二，转动至待焊区的送料管道沿水平方向上位于两储料管道的出口之间，各推动部对称设置在相应储料管道的外侧，那么使得待焊区位置处的送料管道进行切换时，能够使得各推动部分别从两侧推动接料区上的待焊物，进入相应送料管道中，充分避免了两推动部在设置位置上产生干涉，保证了推动部移动的灵活性。

第三，焊接机构的焊口正对待焊物边缘，且绕待焊物圆周转动焊接，焊口的转动轴心与对应待焊区的送料管道的出口中心重合，使得送料部每次的转动，切换与储料管道的接料通路后，均能够使得送料管道的出口中心与焊口的转轴中心重合，那么能够保证焊接机构对待焊物的圆周焊，无需再对焊接机构的圆周运动进行调节，简化了整个装置的设置。

第四，焊接机构转动连接在储料部上，一方面无需再设置另外的用于安装焊接机构的装置，避免在对母材板件的放置造成影响，另一方面能够方便后续对储料部进行位置调节时，焊接机构能够随储料部一同移动，无需再对焊接机构进行精密的调节，保证了对待焊物的圆周焊效果。

第五，焊接机构上设有相对待焊物沿径向调节焊口位置的调节机构，调节机构能够根据不同待焊物的结构，对焊接机构进行微调，保证焊接机构的圆周焊适配不同结构大小的待焊物，增强了其的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为整体结构示意图；

图2为图1送料管道处的放大图；

图3为储料部和送料部的配合图；

图4为结构小的送料管道与电缸、接料区配合的示意图；

图5为结构大的送料管道与电缸、接料区配合的示意图；

其中，1-设备底座、2-Y轴、3-X轴、4-Z轴、5-焊接机构、6-送料管道、7-角度调节机构、8-储料管道、9-工作平台、10-螺柱、11-焊枪、12-电缸、13-储料管道出口、14-送料管道入口、15-储料部、16-送料部、17-接料区。

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。

本发明的目的是提供一种自动换料的焊接装置及其焊接方法，以解决上述现有技术存在的问题，送料部偏心转动连接在储料部上，各送料管道的出口可交替对应母材板件上的待焊区，各推动部沿其移动方向依次对应接料区和各送料管道入口，推动部将接料区上相应的待焊物推入相应的送料管道入口中，能够快速完成对待焊物的切换，减少人工量且对操作人员的技能要求比较低、易上手操作，投入的成本也比较低，适合批量生产。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示，本发明提供一种自动换料的焊接装置，包括储料部、用于将待焊物扶正在母材板件上焊接的送料部16，储料部15和送料部16中分别设有两适配不同待焊物的储料管道8和送料管道6，例如待焊物为螺柱10，那么在储料部15中设有两匹配不同直径螺柱10的储料通道，螺柱10叠落在储料通道中，依次朝下送出，同样送料部16中设有两匹配相应直径螺柱10的送料通道，或者储料管道8和送料管道6分别适配不同功能、种类的待焊物等，且优选的送料管道6的出口靠近母材板件，利用待焊物一部分限位于送料管道6的出口处，另一部分接触在母材板件上，以完成对待焊物的扶正，进而完成对待焊物的焊接，并且送料管道6和储料管道8均为竖直延伸的管道，以便于螺柱等待焊物进行滑落。而且，储料部15和送料部16由上而下间隔设置在母材板件上方，间隔的宽度与单个待焊物的高度相匹配，避免落料的过程中，同时将两个待焊物落下来，导致后续移动失效，储料部15靠近送料部16的一侧设有储料管道8的出口，送料部16靠近储料部15的一侧设有送料管道6的入口、用于承接储料管道出口13落料的接料区17，各储料管道出口13处均设有用于将待焊物推入送料管道入口14的推动部，优选的，推动部可以采用电缸12等，此电缸12可控制行程，内部是电机带动丝杠传动，优选的伸缩丝杆的端部设置推块，利用推块将待焊物推动，以移动其位置，推动部可移动设置在间隔处；送料部16偏心转动连接在储料部15上，各送料管道6的出口可交替对应母材板件上的待焊区，各推动部沿其移动方向依次对应接料区17和各送料管道入口14，通过对送料部16的偏心转动设置，优选的设置驱动送料部16转动的电机，电机整体安装在储料部15靠近送料部16的端面上，电机轴朝送来部延伸，并连接在送料部16相应的转动中心处，使得接料区17能够对应不同的储料管道8进行接料，进而推动部沿其移动方向依次对应接料区17和各送料管道入口14，也就是说在送料部16转动的过程中，使得推动部能够依次推动接料区17的待焊物进入送料管道入口14，进而在切换接料区17接料和切换送料管道6相对待焊区的位置后，能够使得推动部能够推动接料区17上不同的待焊物进入相应的接料管道中，无需再进行多种待焊物进行焊接过程中，分别控制不同待焊物相应的输送管道进行位移，简化了整个结构，且能够快速完成对待焊物的切换，减少人工量且对操作人员的技能要求比较低。

作为本发明另外优选的实施方式，各送料管道6沿同一圆周方向分布，且环绕在送料部16的自转轴心周围。其中，圆周方向为正圆，以保证各个送料管道6在转动时，其圆心位于同一正圆上，各个送料管道6的出料口能够在转换的过程中，且靠近焊接机构5的位置处，同处于同一圆心，以方便调节与焊接机构5的位置，即保证焊接机构5后续的相对移动，或者不动等，进而保证焊接机构5与螺柱10等待焊物之间的位置关系确定。

其中，转动至待焊区的送料管道6沿水平方向上位于两储料管道8的出口之间，各推动部对称设置在相应储料管道8的外侧，那么使得待焊区位置处的送料管道6进行切换时，能够使得各推动部分别从两侧推动接料区17上的待焊物，进入相应送料管道6中，充分避免了两推动部在设置位置上产生干涉，保证了推动部移动的灵活性。

进一步的，送料部16和母材板件之间设有焊接机构5，焊接机构5包括焊枪11，各送料管道6的出料口可交替靠近焊接机构5。进而通过切换送料管道6靠近焊接机构5，以使得焊接机构5能够对切换过来的待焊物进行焊接，仅仅需要对焊接机构5适应不通待焊物的结构，进行微调即可，极大的提高了焊接前调节的效率。而且常规电阻焊一般适用于薄板焊接，本申请中主要针对特种车身后背门的焊接，待焊物为焊接在其表面上的螺柱10等，特种车身后背门常采用高强度钢板且板厚超过5mm，普通电阻焊存在技术瓶颈，普通电阻焊对于这种高强度后板焊接存在焊接不牢固。所以本发明中采用填丝焊，通过将待焊物与母材板件之间的接触边缘进行焊接，使得待焊物与母材板件之间的连接更加牢固。

作为本发明优选的实施方式，焊接机构5的焊口正对待焊物边缘，且绕待焊物圆周转动焊接，焊口的转动轴心与对应待焊区的送料管道6的出口中心重合，使得送料部16每次的转动，切换与储料管道8的接料通路后，均能够使得送料管道6的出口中心与焊口的转轴中心重合，那么能够保证焊接机构5对待焊物的圆周焊，无需再对焊接机构5的圆周运动进行调节，简化了整个装置的设置。由于本发明中优选针对的是特种车身后背门与螺柱10之间的连接，通过焊机机构对螺柱10进行圆周焊，具体采用填丝焊能够绕螺柱10焊接一周可使螺柱10与车门焊接的更加牢固。

进一步的，焊接机构5转动连接在储料部15上，一方面无需再设置另外的用于安装焊接机构5的装置，避免在对母材板件的放置造成影响，另一方面能够方便后续对储料部15进行位置调节时，焊接机构5能够随储料部15一同移动，无需再对焊接机构5进行精密的调节，保证了对待焊物的圆周焊效果。

优选的，焊接机构5上设有相对待焊物沿径向调节焊口位置的调节机构，例如采用电机配合摆动臂的方式，利用摆动臂带动焊接机构5朝前或后移动，调节机构能够根据不同待焊物的结构，对焊接机构5进行微调，保证焊接机构5的圆周焊适配不同结构大小的待焊物，增强了其的适用性。

进一步的，还包括用于调节储料部15相对母材板件位置的位移机构，位移机构包括分别能够沿水平横向、水平纵向和竖直方向定位储料部15的移动部。优选的为方便对储料部15进行定位，优选的在设备底座1上建立坐标系以对储料部15进行精确的坐标调节，例如沿水平横向和水平纵向上建立X轴3和Y轴2的导轨，将移动部沿X轴3和Y轴2的导轨进行移动，沿竖直方向上建立Z轴4导轨，将移动部沿Z轴4导轨进行移动。优选的移动部采用导轨配合电机等方式，电机与控制装置电控连接，以实时调节其具体的位置。现有技术中，人工焊接，效率低下，焊接效果易受环境影响，焊接精度一致性差，而且机器人焊接设备利用率不高，一次性投入价格昂贵，设备维护费用高，对操作编程人员要求高，便携式管板焊接设备需要大量调整工作，存在时间浪费，工作节拍不稳定的情况，本发明中通过在设备底座1上建立坐标系，进行精确的坐标调节，而且结合焊接机构5的微调等，极大的提高了焊接效率，减少人工量且对操作人员的技能要求比较低、易上手操作，投入的成本也比较低，适合批量生产。

优选的，还包括用于承载母材板件的工作平台9、安装工作平台9的设备底座1，设备底座1上设有用于调节工作平台9角度的角度调节器，通过角度调节器的调节，使得工作平台9带动母材板件适配螺柱10，形成稳定的结合面，保证焊接强度。

还提供一种自动换料的焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：

储料：储料管道8放入待焊物之前，将各推动部移动到相应的储料管道8的出口处，并对储料管道8的出口处进行封堵，防止待焊物从储料管道8里流出，完成封堵后，将待焊物放置在相应的储料管道8中；定位：焊接待焊物之前，移动部对储料部15沿水平横向、水平纵向和竖直方向进行调节，到达指定位置之后，储料部15带送料部16向下运动，直到待焊物下平面刚好挨到母材板件上平面；放料：送料部16转动，将相应的送料管道6出口中心旋转到与焊口圆周运动的圆心相重合的位置处，推动部回收直到待焊物下落，然后推动部将待焊物向前推动落入到送料管道6中，进而待焊物通过送料管道6落入到母材板件上，随后推动部回收挡住储料管道8；焊接：焊口开始围绕待焊物旋转焊接，完成焊接工作；在步骤定位中，角度调节器带动工作平台9转动，将母材板件相对待焊物调平。

作为本发明优选的实施方式，在具体对特种车身后背门与螺柱10的连接中，螺柱10采用两个，而且储料管道8和送料管道6均设置两个，具体的，送料旋转轴旋转到两个送料管道6与两个储料管道8都不相同的位置，防止储料管道8里的螺柱10输送至送料管道6里。焊接第一螺柱10时，Y轴2，X轴3和Z轴4共同协作进行定位，到达指定位置之后，Z轴4向下运动到螺柱10下平面可以刚好挨到车身后背门的上平面，送料旋转轴旋转使相应的送料管道6和储料管道8相通。螺柱10通过送料管道6落到车身后背门上。焊接旋转轴旋转到与送料管道6最近位置，送料旋转轴带着焊接旋转轴一起旋转(因为焊接旋转轴是依附于送料旋转轴的，所以当焊接旋转轴的电机不工作，送料旋转轴转动会带动焊接旋转轴)实现焊接第一螺柱10完毕，进而焊接第二螺柱10，进行送料管道6的切换，在将第二螺柱10推至相应送料管道6中等。具体的在焊接斜面上的螺柱10时，角度调节机构7水平转动，带动平面转动，由将母材板件斜面转为平面。重复上述步骤，送料旋转轴旋转到送料管道6与储料管道8相通。螺柱10通过送料管道6落到车身后背门上。焊接旋转轴旋转到与送料管道6最近位置，送料旋转轴带着焊接旋转起旋转实现焊接。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，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或基本特征的情况下，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。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自动换料的焊接装置，其特征在于，包括储料部、用于将待焊物扶正在母材板件上焊接的送料部，所述储料部和所述送料部中分别设有两适配不同待焊物的储料管道和送料管道，所述储料部和所述送料部由上而下间隔设置在所述母材板件上方，所述间隔的宽度与单个所述待焊物的高度相匹配，所述储料部靠近所述送料部的一侧设有所述储料管道的出口，所述送料部靠近所述储料部的一侧设有所述送料管道的入口、用于承接所述储料管道出口落料的接料区，各所述储料管道出口处均设有用于将所述待焊物推入所述送料管道入口的推动部，所述推动部可移动设置在所述间隔处；所述送料部偏心转动连接在所述储料部上，各所述送料管道的出口可交替对应所述母材板件上的待焊区，各所述推动部沿其移动方向依次对应所述接料区和各所述送料管道入口。

2.根据权利要求1所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，转动至所述待焊区的所述送料管道沿水平方向上位于两所述储料管道的出口之间，各所述推动部对称设置在相应所述储料管道的外侧。

3.根据权利要求1或2所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，所述送料部和所述母材板件之间设有焊接机构，各所述送料管道的出料口可交替靠近所述焊接机构。

4.根据权利要求3所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，所述焊接机构的焊口正对所述待焊物边缘，且绕所述待焊物圆周转动焊接，所述焊口的转动轴心与对应所述待焊区的送料管道的出口中心重合。

5.根据权利要求4所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，所述焊接机构转动连接在所述储料部上。

6.根据权利要求5所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，所述焊接机构上设有相对所述待焊物沿径向调节所述焊口位置的调节机构。

7.根据权利要求3所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，还包括用于调节所述储料部相对所述母材板件位置的位移机构，所述位移机构包括分别能够沿水平横向、水平纵向和竖直方向定位所述储料部的移动部。

8.根据权利要求7所述的自动换料的焊接装置，其特征在于，还包括用于承载所述母材板件的工作平台、安装所述工作平台的设备底座，所述设备底座上设有用于调节所述工作平台角度的角度调节器。

9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述的自动换料的焊接装置进行焊接的方法，其特征在于，包括如下步骤：

储料：储料管道放入待焊物之前，将各推动部移动到相应的所述储料管道的出口处，并对所述储料管道的出口处进行封堵，防止待焊物从储料管道里流出，完成封堵后，将所述待焊物放置在相应的所述储料管道中；

定位：焊接待焊物之前，移动部对储料部沿水平横向、水平纵向和竖直方向进行调节，到达指定位置之后，储料部带送料部向下运动，直到待焊物下平面刚好挨到母材板件上平面；

放料：送料部转动，将相应的所述送料管道出口中心旋转到与焊口圆周运动的圆心相重合的位置处，推动部回收直到待焊物下落，然后推动部将待焊物向前推动落入到送料管道中，进而待焊物通过送料管道落入到母材板件上，随后所述推动部回收挡住所述储料管道；

焊接：焊口开始围绕待焊物旋转焊接，完成焊接工作。

10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，在步骤定位中，角度调节器带动工作平台转动，将所述母材板件相对待焊物调平。

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