CN113857725A - 一种铝合金油箱环缝自动焊接专机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，包括整体底座、工件回转夹紧组件、工件托架、整体移动组件、移动执行组件和焊接托架，所述整体底座包括整体底座和固定架，所述整体底座上装有用于夹装油箱的工件回转夹紧组件，所述固定架上装有整体移动组件，所述整体移动组件上装有多个移动执行组件，每个移动执行组件上装有一个焊接机头，每个所述焊接机头均与激光跟踪系统相连接。本申请能够准确控制设备的各种动作及焊接轨迹，同时配置焊缝激光跟踪系统，从而减少焊接过程中的人工调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接专机，具体为一种铝合金油箱环缝自动焊接专机。
背景技术
油箱是汽车辆上非常重要的部件，如果其使用中产生轻微泄漏将会对使用者造成极大的危险。因此为了保证油箱的可靠性和安全性，对其质量要求非常严格。油箱中的铝合金油箱是通过将两端端盖与筒体连接焊接在一起来形成油箱整体结构的。现有的焊接机在焊接时，无法精准控制轨迹，影响了焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，包括整体底座、工件回转夹紧组件、工件托架、整体移动组件、移动执行组件和焊接托架，所述整体底座包括整体底座和固定架，所述整体底座上装有用于夹装油箱的工件回转夹紧组件，所述固定架上装有整体移动组件，所述整体移动组件上装有多个移动执行组件，每个移动执行组件上装有一个焊接机头，每个所述焊接机头均与激光跟踪系统相连接。
进一步地，所述工件回转夹紧组件包括固定回转箱体和可调回转箱体，固定回转箱体固定在整体底座上，可调回转箱体安装在整体底座上的第一滑轨上，所述可调回转箱体底部与驱动其在第一滑轨上来回移动的丝杠组件相连接。
进一步地，每个回转箱体上装有一个工件夹紧组件，所述回转箱体内装有驱动工件夹紧组件的电机，所述油箱被夹紧安装在两个工件夹紧组件之间。
进一步地，所述油箱下方设置有工件托架，所述工件托架用于支撑油箱。
进一步地，所述整体移动组件包括支撑板，所述支撑板固定在固定架上，所述支撑板上装有第四滑轨，所述第四滑轨上装有移动架，所述移动架前端固定有安装板一，所述安装板一上装有第二滑轨，所述第二滑轨上装有升降横梁，所述安装板一上装有用于升降横梁在第二滑轨上移动的驱动组件一。
进一步地，所述升降横梁上装有第三滑轨，所述第三滑轨上装有四个移动执行组件。
进一步地，每个移动执行组件装有一个手动调整组件，所述手动调整组件包括齿轮和齿条，所述移动执行组件通过螺纹安装有滑块，所述移动执行组件通过手轮驱动转动。
进一步地，所述移动执行组件包括Y轴移动组件和Z轴移动组件，所述Y轴移动组件和Z轴移动组件均由伺服电机、精密行星减速机、丝杠组件和直线导轨组成。
进一步地，所述激光跟踪系统包括激光传感器和控制器，激光传感器由点激光和线激光焊缝跟踪传感器集成，焊缝跟踪传感器对焊缝水平方向进行跟踪补偿，点激光进行高度方向进行补偿，控制器包括正运动四轴控制器、触摸屏以及可选手动补偿按钮盒。
本发明的优点在于：本发明适用于各种形状，例如方形、圆形、D型铝合金油箱两端封头与筒体、筒体与筒体连接时产生的封闭式异型多环缝(最多4道)的自动焊接工作。该专机采用卧式机床结构，专机机头采用垂直式多机头配置，焊接形式采用三轴数控系统控制焊枪行走轨迹Y轴(前后运动)、Z轴(上下运动)及工件旋转R轴间的相互协调运动，实现规则及不规则焊缝轨迹的联动插补，与激光跟踪系统结合实现焊枪与焊缝轨迹的匹配实现无人监控式的自动焊接。焊接完成后，工件及焊枪由伺服电机带动返回到起焊点，从而保证每次焊件的一致性工艺要求。本申请能够准确控制设备的各种动作及焊接轨迹，同时配置焊缝激光跟踪系统，从而减少焊接过程中的人工调整。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的激光跟踪系统的结构示意图。
附图标记：1整体底座，2第一滑轨，4回转箱体，5工件夹紧组件，6工件托架，7丝杠组件，8固定回转箱体，9固定架，10支撑板，11移动架，12安装板一，13驱动组件一，14升降横梁，15第三滑轨，16移动执行组件，17焊接机头，18油箱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
如图1-2所示，一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，包括整体底座、工件回转夹紧组件、工件托架6、整体移动组件、移动执行组件16和焊接托架，所述整体底座包括整体底座1和固定架9，所述整体底座1上装有用于夹装油箱18的工件回转夹紧组件，所述固定架9上装有整体移动组件，所述整体移动组件上装有四个移动执行组件16，每个移动执行组件16上装有一个焊接机头17，每个所述焊接机头17均与激光跟踪系统相连接。
整体底座主要是由优质型钢及钢板焊接而成，采用框架式整体拼接结构，内部相应位置增加加强筋，焊缝采用角焊缝形式，使其焊接强度高且焊缝成型美观，从而保证其足够的使用刚性及强度。经退火喷砂消除焊接应力，从而可以保证其长久使用的稳定性。
所述工件回转夹紧组件包括固定回转箱体8和可调回转箱体4，固定回转箱体固定在整体底座1上，可调回转箱体4安装在整体底座1上的第一滑轨2上，所述可调回转箱体4底部与驱动其在第一滑轨2上来回移动的丝杠组件7相连接。
每个回转箱体4上装有一个工件夹紧组件5，所述回转箱体4内装有驱动工件夹紧组件5的电机，所述油箱18被夹紧安装在两个工件夹紧组件5之间。
工件夹紧组件5由端盖定位工装和尾箱伺服移动两部分组成；端盖定位工装分别安装在固定头箱及可调尾箱上。为了适应工件长度的多样性，尾箱采用电动可调整式结构，以满足工件长度不同的要求。尾箱行走采用重型直线导轨进行导向，采用伺服电机及精密行星减速机作为尾箱调整的动力机构，通过丝杠组件进行动力的传递从而使尾箱进行位置的移动并对端盖与筒体进行夹紧，移动速度可以根据现场需求设定，空行程快速移动，靠近工件时可慢速移动进行夹紧，为操作人员预留反应时间。
端盖定位工装选用高强度铝板及铝块，可以保证其定位夹紧时的强度，经过数控中心一次加工成型，可以保证其对端盖定位的准确性。采用高强度铝合金结构，减轻定位机构的整体重量，方便操作人员的对工装的快速更换。
该端盖定位工装主要由工装基座及定位块构成，配合真空吸盘通过负压对端盖进行吸紧定位，针对不同型号的端盖配置专门的定位机构。更换工件时，通过转接基座的定位止口及快速锁紧机构对端盖定位工装进行快速更换，保证其现场生产效率。
端盖定位工装采用两种定位方式：一种定位端盖的四个角，该工装对工装基座定位孔及定位块要求加工精度高，装配过程需要样件进行试装调整修整才能达到正常工作状态。由于该定位工装定位块采用后期调整后锁紧销住的方式进行装配，定位块安装固定位置牢固可靠，稳定性高，可以保证长久使用的定位精度，且对操作人员的要求也相对较低。但是由于定位块无法调整，需要一对一的定位工装且如果由于工件端盖加工稳定性不高，容易造成定位不准，且由于长期使用，后期定位块的维护成本也高；第二种是定位端盖的四条大R弧边，采用柔性可调整式结构，现场直接安装调试即可达到正常使用状态，此工装调试简单，适应性较强，且可以适应多种相似类型工件的定位工作，但是该工装结构复杂，前期装配较麻烦，且由于适应性强就过多需要人工进行干预，对操作人员的技能水平要求较高，且由于经常调整，会造成相应的定位磨损，长久使用影响定位精度，但是由于为调整式结构，相对维护成本较低。
回转箱体4采用优质钢板焊接而成，采用框架结构拼接而成，内部关键位置增加加强筋及加强环，焊缝采用角焊缝形式，采用机器人进行自动化焊接，可以保证其稳定的焊接质量及强度，且焊缝成型美观大方。经退火喷砂处理消除焊接应力，可以保证其长度使用的稳定性，采用龙门加工中心，一次加工成型，可以保证箱体的安装尺寸及相应部件安装位置的相对尺寸及要求。回转箱体4是进行工件回转的主要机构，并配合焊枪的前后运动(Y轴)及上下运动(Z轴)从而实现三轴的协调联动。回转动力机构主要由伺服电机、RV-C减速器、空心主轴等主要零部件构成，RV-C型中空减速机作为动力机构，可以保证工件回转的稳定性及定位的高精度，且可以更方便的穿过回转中心布置将相应的气管及线缆。工件每次焊接完后由系统自动找回原点，以保证每次焊件一致性的焊接工艺要求。为保证主尾箱回转的一致性，采用主尾箱双驱模式，从而保证最佳的焊接质量及效果。
所述油箱18下方设置有工件托架6，所述工件托架6下方装有进退组件，所述工件托架6用于支撑油箱18。工件托架6选用优质钢板焊接而成，采用框架式结构，关键位置增加加强筋，可以保证其使用的高强度及刚性，焊缝采用角焊缝形式，焊接强度高，焊缝成型美观大方。焊接完成后，经退火喷砂处理消除焊接应力，可以保证其使用的稳定性。采用数控加工中心一次加工成型，可以保证其安装的尺寸及精度要求。选用气动方式作为其升降的动力机构，由直线导轨及滑座进行导向，可以对工件进行托起及下降操作。工件放置通过相应的定位块进行定位，更换工件时，通过更换相应定位块，从而保证工件托起时与夹紧工装的同心度要求一致。为方便装卸工件，添加气动推出机构，可以将工件的定位机构推出至焊接接区域外，方便操作人员对工件的装卸工作，降低操作难度。
所述整体移动组件包括支撑板10，所述支撑板10固定在固定架9上，所述支撑板10上装有第四滑轨，所述第四滑轨上装有移动架11，所述移动架11前端固定有安装板一12，所述安装板一12上装有第二滑轨，所述第二滑轨上装有升降横梁14，所述安装板一12上装有用于升降横梁14在第二滑轨上移动的驱动组件一13。
所述升降横梁14上装有第三滑轨15，所述第三滑轨15上装有四个移动执行组件16。
每个移动执行组件16装有一个手动调整组件，所述手动调整组件包括齿轮和齿条，所述移动执行组件16通过螺纹安装有滑块，所述移动执行组件16通过手轮驱动转动。
所述移动执行组件16包括Y轴移动组件和Z轴移动组件，所述Y轴移动组件和Z轴移动组件均由伺服电机、精密行星减速机、丝杠组件和直线导轨组成。可带动焊枪进行前后、上下的行走，由数控系统控制与工件旋转轴(R轴)协调联动实现工件的焊接。焊枪与各自对应焊缝的位置均采用激光跟踪的方式进行上下、左右方向的微调。当焊枪由于工件更换需进行大范围的调整时，调整整个焊枪的相对位置。焊枪夹紧机构采用垂直相交的锁紧机构对焊枪进行角度的调整，可以对焊枪进行前后、左右焊接角度的手动调整，可以保证焊枪以最佳的焊接角度对工件进行焊接，从而实现最佳的焊接质量及效果。调整处带有角度标尺，方便更换产品时对角度大小的调整及确认。
所述激光跟踪系统包括激光传感器和控制器，激光传感器由点激光和线激光焊缝跟踪传感器集成，焊缝跟踪传感器对焊缝水平方向进行跟踪补偿，点激光进行高度方向进行补偿，控制器包括正运动四轴控制器、7寸触摸屏以及可选手动补偿按钮盒。
本申请还装有焊接机负(﹣)极弹性导电机构，焊接机负(﹣)极弹性导电机构由于工件为铝合金材质，对表面质量要求较高，工件表面不能出现划痕。根据此要求，我公司通过研究测试，采用固定弹性接触式碳刷机构进行负极导电。该机构由单作用气缸及材质较软导电良好石墨碳刷组成，工件夹紧后由单作用气缸推动石墨碳刷接触到端盖外表面，碳刷位置相对定位工装固定即相对端盖也是固定，同步进行回转，所以不存在接触式相对摩擦过程，可以确保端盖表面不会出现划痕。为防止由于端盖表面存在弧度从而导致接触不良，造成导电不好，碳刷采用球头式安装方式，即碳刷可根据工件表面的角度在气缸推进接触的过程进行相应的自适应调整，从而确保尽可能大的接触面积。为保证导电的稳定想，采用单侧4套气动弹性碳刷接触机构，从而可以保证焊接的稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：包括整体底座(1)、工件回转夹紧组件、工件托架(6)、整体移动组件、移动执行组件(16)和焊接托架，所述整体底座包括整体底座(1)和固定架(9)，所述整体底座(1)上装有用于夹装油箱(18)的工件回转夹紧组件，所述固定架(9)上装有整体移动组件，所述整体移动组件上装有多个移动执行组件(16)，每个移动执行组件(16)上装有一个焊接机头(17)，每个所述焊接机头(17)均与激光跟踪系统相连接。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述工件回转夹紧组件包括固定回转箱体(8)和可调回转箱体(4)，固定回转箱体固定在整体底座(1)上，可调回转箱体(4)安装在整体底座(1)上的第一滑轨(2)上，所述可调回转箱体(4)底部与驱动其在第一滑轨(2)上来回移动的丝杠组件(7)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：每个回转箱体(4)上装有一个工件夹紧组件(5)，所述回转箱体(4)内装有驱动工件夹紧组件(5)的电机，所述油箱(18)被夹紧安装在两个工件夹紧组件(5)之间。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述油箱(18)下方设置有工件托架(6)，所述工件托架(6)下方装有进退组件，所述工件托架(6)用于支撑油箱(18)。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述整体移动组件包括支撑板(10)，所述支撑板(10)固定在固定架(9)上，所述支撑板(10)上装有第四滑轨，所述第四滑轨上装有移动架(11)，所述移动架(11)前端固定有安装板一(12)，所述安装板一(12)上装有第二滑轨，所述第二滑轨上装有升降横梁(14)，所述安装板一(12)上装有用于升降横梁(14)在第二滑轨上移动的驱动组件一(13)。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述升降横梁(14)上装有第三滑轨(15)，所述第三滑轨(15)上装有四个移动执行组件(16)。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：每个移动执行组件(16)装有一个手动调整组件，所述手动调整组件包括齿轮和齿条，所述移动执行组件(16)通过螺纹安装有滑块，所述移动执行组件(16)通过手轮驱动转动。
8.根据权利要求6所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述移动执行组件(16)包括Y轴移动组件和Z轴移动组件，所述Y轴移动组件和Z轴移动组件均由伺服电机、精密行星减速机、丝杠组件和直线导轨组成。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金油箱环缝自动焊接专机，其特征在于：所述激光跟踪系统包括激光传感器和控制器，激光传感器由点激光和线激光焊缝跟踪传感器集成，焊缝跟踪传感器对焊缝水平方向进行跟踪补偿，点激光进行高度方向进行补偿，控制器包括正运动四轴控制器、触摸屏以及可选手动补偿按钮盒。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20211231 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |