CN114029640A - 铸件外包覆件的焊接定位系统及激光焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铸件外包覆件的焊接定位系统及焊接设备，焊接定位系统包括位置变换单元和夹持单元，位置变换单元包括回转变位机构，回转变位机包括支座组件、驱动组件、连接底板和安装板，夹持单元固定在安装板上，驱动组件用于带动安装板和夹持单元旋转；夹持单元包括底板组件、第一侧板组件、第二侧板组件、上板组件、第一限位件以及第二限位件；底板组件、第一侧板组件、第二侧板组件和上板组件均包括导杆压紧组件和通孔。激光焊接设备包括激光焊接工位，激光焊接工位包括上述焊接定位系统、光学系统、焊接执行系统和控制系统；控制系统用于控制焊接定位系统、光学系统和焊接执行系统的工作状态。本发明的焊接定位系统及焊接设备焊接质量高。

Description

铸件外包覆件的焊接定位系统及激光焊接设备
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体涉及一种铸件外包覆件的焊接定位系统及激光焊接设备。
背景技术
发动机排气管铸件外包覆件是用来隔绝热量外溢，保护排气管铸件不生锈。发动机排气管铸件外包覆件的焊接作为一种新兴的工艺，是在发动机排气管管外包覆保温材料和不锈钢金属薄片进行焊接。因发动机排气管铸件形状复杂，外包覆保温材料和不锈钢薄片柔软装夹定位困难，在焊接时容易出现对外包覆保温材料和不锈钢薄片夹持不紧，造成焊点多、焊接成本高、焊接质量不稳定、容易出现焊接缺陷，无法满足批量生产要求等技术问题。目前多数采用人工的方式对铸件外包覆件进行焊接；这样造成焊接效率低、焊接质量依靠工人经验、容易出现焊接缺陷，无法有效提高焊接效率等技术问题。为有效提高生产效率，降低生产成本，提高焊接质量稳定性，现在亟需研发一种铸件外包覆件的焊接定位系统及激光焊接设备。
发明内容：
本发明目的是提供了一种铸件外包覆件的焊接定位系统及激光焊接设备，有效解决现有技术中人工焊接效率低、焊接质量不稳定、装夹定位困难等问题，显著提高生产效率，降低生产成本，提高焊接质量稳定性。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种铸件外包覆件的焊接定位系统，包括位置变换单元和夹持单元，所述位置变换单元包括回转变位机构，所述回转变位机包括支座组件、驱动组件、连接底板和安装板，所述支座组件设置在所述连接底板上，所述安装板的两端设置在所述支座组件上，所述夹持单元固定在所述安装板上，所述驱动组件固定在所述支座组件上、用于带动所述安装板和所述夹持单元旋转；所述夹持单元包括底板组件、第一侧板组件、第二侧板组件、上板组件、第一限位件以及第二限位件；所述底板组件包括底板以及安装在所述底板上的导杆压紧组件和定位销，所述第一限位件和所述第二限位件分别固定在所述底板的两端；所述上板组件包括上板和安装在所述上板的导杆压紧组件，所述第一侧板组件包括第一侧板和安装在所述第一侧板的导杆压紧组件，所述第二侧板组件包括第二侧板和安装在所述第二侧板的导杆压紧组件，所述底板、所述上板、所述第一侧板、所述第二侧板、所述第一限位件以及第二限位件围合形成具有容纳腔的立方体，所述底板、所述第一侧板和所述第二侧板上均开设有用于焊接的通孔。本方案中夹持单元通过定位销对铸件外包覆件工件进行定位，通过上板、底板、第一侧板和第二侧板上的导杆压紧组件对工件从各个方向进行压紧，保证对工件进行稳定可靠的夹紧，这样在铸件外包覆件焊接时包覆保温材料和不锈钢金属薄片之间不容易出现位移，从而保证焊接的稳定性和焊接质量的可靠性。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述导杆压紧组件包括压杆、弹簧和压紧块；所述底板、所述上板、所述第一侧板以及所述第二侧板均开设有连接孔和弹簧腔，所述连接孔与所述弹簧腔连通，所述弹簧腔内放置有所述弹簧，所述压杆的一端穿过所述连接孔和所述弹簧后与所述压紧块连接，所述压紧块置于所述容纳腔的内部，所述压紧块用于压紧放置在所述容纳腔内的工件表面。为适应铸件外包覆件的复杂外形，同工件接触的压紧块采用仿形设计，压紧块与工件接触的表面与工件的外形贴合，利用弹簧的弹力实现压紧块紧贴工件表面。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述弹簧的一端置于所述弹簧腔内、另一端紧贴所述压紧块的表面，当所述弹簧处于未压缩状态下时，所述压紧块与所述底板或所述上板或所述第一侧板或所述第二侧板之间存在间隙，所述压紧块在所述弹簧的弹力下压紧放置在所述容纳腔内的工件表面。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述连接孔内固定有中空的连接套管，所述压杆穿过所述连接套管且二者间隙配合。本实施例中采用铜套 703作为连接套管，这样能为压杆移动提供导向，避免压杆移动时歪斜。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述导杆压紧组件还包括螺母，所述螺母与所述压杆的远离所述压紧块的端部螺纹连接。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述底板、所述第一侧板、所述第二侧板和所述上板均设置有多组所述导杆压紧组件。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述夹持单元还包括用于带动所述第一侧板和所述第二侧板靠近或远离所述底板的侧板驱动组件，所述侧板驱动组件包括齿轮、两个齿条、两个导轨、两个滑块、两个L型连接件和动力气缸；所述齿轮的轴固定在所述底板上，两个所述齿条平行安装在所述齿轮的两侧，且两个所述齿条与所述齿轮啮合，所述导轨固定在所述底板的底面，所述滑块与所述导轨相互配合，两个所述L型连接件的水平部分别与两个所述滑块的底部固定连接、两个所述L型连接件的竖直部分别与所述第一侧板和所述第二侧板固定连接，两个所述齿条固定在所述L型连接件的水平部底面，所述动力气缸通过气缸连接块与所述L型连接件连接，所述动力气缸用于带动其中一个所述L型连接件水平移动。由于齿轮与两个齿条同时啮合，两个齿条的移动方向相反。当动力气缸带动其中一个L型连接件和齿条相移动时，与该L 型连接件固定连接的滑块沿着导轨移动且齿条带动齿轮转动，从而通过齿轮转动带动另一个齿条反向移动，使得另一个L型连接件反向移动。这样就实现了通过两个L型连接件分别带动第一侧板和第二侧板同时移动，实现第一侧板和第二侧板同时靠近或远离底板。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述侧板驱动组件的数量为两组，两组所述侧板驱动组件对称地设置于所述底板上。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，夹持单元还包括分别设置在所述第一位限位件或所述第二限位件旁侧的上板压紧组件，所述上板压紧组件包括气缸安装座、压紧气缸和压紧臂，所述气缸安装座固定在所述第一位限位件或所述第二限位件，所述压紧气缸固定在所述气缸安装座上，所述压紧臂的一端与所述压紧气缸的输出端连接，所述压紧臂的另一端在所述压紧气缸的作用下压紧所述上板。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述位置变换单元还包括直线驱动组件，所述直线驱动组件包括滑台底座、直线轨道、气缸组件，所述直线轨道设置在所述滑台底座的顶面，所述连接底板设置于所述直线轨道上，所述气缸组件用于带动所述连接底板沿着所述直线轨道移动。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述气缸组件包括气缸连接件、气缸、气缸安装座，所述气缸连接件一端安装在气缸上、另一端连接在所述连接底板上，所述气缸安装座安装在所述滑台底座上，所述气缸固定在所述气缸安装座上。两根直线轨道安装在滑台底座上，直线轨道上安装连接底板，通过气缸提供动力，在直线轨道的作用下驱动连接底板进行直线运动，对焊接工件进行上料位和焊接位的变换，方便人工操作。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述滑台底座下方安装有调节地脚，可用来调节滑台底座水平；所述直线驱动组件还包缓冲定位件，所述缓冲定位件安装在滑台底座的一侧，用来缓冲及准确定位连接底板。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述支座组件包括第一支座、第一连接法兰、第二支座、第二连接法兰、主动轴承座、从动轴承座、第一支座及第二支座安装在连接底板上，第一支座及第二支座上分别安装主动轴承座和从动轴承座；第一连接法兰安装在主动轴承座的轴承上，第二连接法兰安装在从动轴承座的轴承上，在第一连接法兰和第二连接法兰之间安装连接着安装板。在主动轴承座上安装有感应开关一及感应开关二，分别用于感应安装板的极限位置。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述驱动组件包括减速机、伺服电机，在主动轴承座上安装减速机，伺服电机安装在减速机上。在焊接过程中通过伺服电机及减速机转动，将动力传递到第一连接法兰上，在从动轴承座的配合下使安装板上的夹持单元进行周向位置变换，夹持单元的转动角度为 360°，配合焊接机械手完成焊接动作。
本发明还提供一种铸件外包覆件的激光焊接设备，包括用于对工件进行焊接的激光焊接工位，所述激光焊接工位包括如上所述的焊接定位系统、光学系统、焊接执行系统以及控制系统，所述焊接定位系统用于夹持定位待焊接的工件，所述光学系统包括通过传输光纤连接的激光发生器和激光焊接头；所述焊接执行系统包括焊接机械手和机器人底座，所述焊接机械手与所述激光焊接头连接并带动所述激光焊接头移动；所述控制系统用于控制所述焊接定位系统、光学系统和焊接执行系统的工作状态。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，还包括预装点焊工位和缓存输送线，所述预装点焊工位、缓存输送线和所述激光焊接工位按照工序依次排列，所述预装点焊工位用于对预装夹好的工件进行点焊固定，所述缓存输送线用于将所述预装点焊工位点焊固定好的工件转运至所述激光焊接工位，所述激光焊接工位用于对完成点焊后的工件进行焊接。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述预装点焊工位包括点焊机、预点焊平台、预点焊旋转轴、预点焊工装，所述预点焊旋转轴的底部固定在所述预点焊平台，所述预点焊工装的两端设置在所述预点焊旋转轴上，所述预点焊旋转轴用于带动所述预点焊工装转动；包括缓存输送带、输送线动力单元、输送线支架，所述缓存输送带设置在所述输送线支架上，所述输送线动力单元用于带动所述缓存输送带移动。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述预装点焊工位还包括预点焊置物台，用于放置待处理的铸件外包覆件。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述预点焊工装包括工装底板、两个侧板、两个端板以及顶板，两个所述端板固定在所述工装底板上，所述工装底板、两个侧板、两个端板以及顶板围合形成空心的箱体结构，所述工装底板上设置有固定销，所述工装底板、两个侧板以及顶板上均开设有供点焊的避让孔，两个所述侧板上均设置有导杆压紧组件，所述工装底板上还设置有两个侧板移动机构，两个所述侧板移动机构分别带动两个所述侧板在所述工装底板上移动。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述激光焊接工位还包括气路系统，所述气路系统包括气路管道和设置在所述气路管道上的电磁阀以及压力表，用于对所述焊接定位系统及所述光学系统提供所需的气体控制回路。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述激光焊接工位还包括安全防护系统，所述安全防护系统包括安全防护房，所述激光焊接头和所述焊接执行系统设置在所述安全防护房中，所述安全防护房开设有通道；所述焊接定位系统的滑台底座横跨所述通道，且所述滑台底座的一端设置在所述安全防护房内部、另一端设置在所述安全防护房的外部。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述焊接定位系统的数量为两套，两套所述焊接定位系统平行设置，所述激光焊接头位于两套所述焊接定位系统之间。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述激光焊接工位还包括冷却系统；所述冷却系统包括冷水机和冷却水管，所述冷水机通过冷却水管连接在所述激光发生器和激光焊接头上，冷却水对激光器和激光焊接头进行冷却降温。
在上述方案的基础上，在另一改进的方案中，所述激光焊接工位还包括除尘系统，所述除尘系统包括彼此连通的烟雾净化器和除尘管道，所述除尘管道设置在所述激光焊接工位的上方，用于收集焊接过程所产生的烟尘；烟雾净化器布置在安全防护房外面，通过除尘管道同安全防护房连接，并将除尘管道设置在激光焊接工位的上方，焊接过程产生的烟尘通过除尘管道收集至烟雾净化器中进行集中处理，再经过烟雾净化器排出。
采用本发明中铸件外包覆件的激光焊接设备进行焊接，主要包括以下步骤：
S1、在预装点焊工位放置工件，进行预点焊；
S2、将预点焊完成的工件放置到缓存输送线上，运至激光焊接工位；
S3、气缸组件带动连接底板和夹持单元移动至上料工位，将所述步骤S2中输送到位的工件放置到夹持单元的容纳腔中，气缸组件带动连接底板和夹持单元沿着直线轨道移动至焊接工位，激光焊接头对工件进行焊接；
S4、完成焊接后，气缸组件带动连接底板和夹持单元移动至上料工位，取下工件。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明的铸件外包覆件的焊接定位系统，采用专用夹持单元对铸件外包覆件进行固定定位，通过定位销对铸件外包覆件工件进行定位，通过上板、底板、第一侧板和第二侧板上的导杆压紧组件对工件从各个方向进行压紧，保证在焊接时包覆保温材料和不锈钢金属薄片之间不容易出现位移，从而保证焊接的稳定性和焊接质量的可靠性；通过位置变换单元带动夹持单元旋转，可以实现对工件的自动化焊接，有效解决现有技术中人工焊接效率低、焊接质量不稳定、装夹定位困难等问题，显著提高生产效率、降低生产成本、提高焊接质量稳定性。
本发明的铸件外包覆件的激光焊接设备，再由机械手带动激光焊接头进行激光焊接，通过预装点焊工位实现对待焊接工件进行预点焊，再通过缓存输送线运送至激光焊接工位进行自动化焊接，通过缓存输送线衔接了生产节拍有差异的预装点焊工位和激光焊接工位。整个激光焊接设备的自动化和智能化程度高，需要人工参与少，降低了工人劳动强度而且保证了焊接质量。
附图说明
图1为本发明一实施例中铸件外包覆件的焊接定位系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例的工件的夹持单元的主视图；
图3为图2中A处的剖视图，示意导杆压紧组件的结构；
图4为本发明另一实施例中工件的夹持单元的立体结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为图4中工件的夹持单元另一视角的结构示意图；
图7为图4中工件的夹持单元水平放置时的结构示意图；
图8为本发明一实施例中铸件外包覆件的焊接设备的结构示意图；
图9为本发明一实施例中预装点焊工位的结构示意图；
图10为本发明一实施例中预点焊工装的结构示意图；
图11为本发明一实施例中激光焊接工位的俯视图(安全防护房顶部打开示意内部结构)。
附图标记：
1-预装点焊工位 2-缓存输送线 3-激光焊接工位
1.1-点焊机 1.2-预点焊平台 1.3-预点焊置物台
1.5-预点焊旋转轴 1.6.1-工装底板 1.6.2-侧板
1.6.3-端板 1.6.4-顶板 2.1-缓存输送带
2.2-动力单元 2.3-输送线支架 3.1-光学系统
3.2-冷却系统 3.3-除尘系统 3.4-安全防护系统
3.5-气路系统 3.6-焊接执行系统 3.7-位置变换单元
3.8-控制系统 3.9-夹持单元 3.7.1.1-缓冲定位件
3.7.1.2-滑台底座 3.7.1.3-气缸组件 3.7.2.1-驱动组件
3.7.2.2-支座组件 3.7.2.3-连接底板 3.7.2.4-安装板
3.9.1-底板组件 3.9.2-侧板驱动组件 3.9.3-第一侧板组件
3.9.4-第一限位件 3.9.5-上板压紧组件 3.9.6-上板组件
3.9.7-第二限位件 3.9.8-第二侧板组件
101-底板 102-导杆压紧组件 103-定位销
201-齿轮 202-导轨 203-L型连接件
204-动力气缸 205-齿条 206-气缸连接块
207-滑块 301-第一侧板 501-气缸安装座
502-压紧气缸 503-压紧臂 601-上板
701-压杆 702-螺母 703-铜套
704-弹簧 705-压紧块
具体实施方式
以下提供本发明的优选实施例，以助于进一步理解本发明。本领域技术人员应了解到,本发明实施例的说明仅是示例性的，并不是为了限制本发明的方案。
参见附图1至附图7的示意，本发明一实施例中的铸件外包覆件的焊接定位系统，包括位置变换单元3.7和夹持单元3.9，位置变换单元3.7包括回转变位机构，回转变位机包括支座组件3.7.2.2、驱动组件3.7.2.1、连接底板3.7.2.3 和安装板3.7.2.4，支座组件3.7.2.2设置在连接底板3.7.2.3上，安装板 3.7.2.4的两端设置在支座组件3.7.2.2上，夹持单元3.9固定在安装板3.7.2.4 上，驱动组件3.7.2.1固定在支座组件3.7.2.2上、用于带动安装板3.7.2.4 和夹持单元3.9旋转；夹持单元3.9包括底板组件3.9.1、第一侧板组件3.9.3、第二侧板组件3.9.8、上板组件3.9.6、第一限位件3.9.4以及第二限位件3.9.7；底板组件3.9.1包括底板101以及安装在底板101上的导杆压紧组件102和定位销103，第一限位件3.9.4和第二限位件3.9.7分别固定在底板101的两端部；上板组件3.9.6包括上板601和安装在上板601的导杆压紧组件102，第一侧板组件3.9.3包括第一侧板301和安装在第一侧板301的导杆压紧组件102，第二侧板组件3.9.8包括第二侧板和安装在第二侧板的导杆压紧组件102，底板101、上板601、第一侧板301、第二侧板(图中未标注)、第一限位件3.9.4以及第二限位件3.9.7围合形成具有容纳腔的立方体，底板101、第一侧板301和第二侧板上均开设有用于焊接的通孔(图中未标注)。
本发明的铸件外包覆件的焊接定位系统，采用专用夹持单元对铸件外包覆件进行固定定位，通过定位销对铸件外包覆件工件进行定位，通过上板、底板、第一侧板和第二侧板上的导杆压紧组件对工件从各个方向进行压紧，保证在焊接时包覆保温材料和不锈钢金属薄片之间不容易出现位移，从而保证焊接的稳定性和焊接质量的可靠性；工件通过定位销和导杆压紧组件固定在容纳腔里面时，通过位置变换单元带动夹持单元旋转，焊枪通过通孔对工件进行焊接，实现了对工件的自动化焊接。由于发动机排气管铸件形状复杂，为了在焊接时保证外包覆保温材料和不锈钢薄片可靠地夹持固定，首先将工件放置到容纳腔里，然后通过底板上的定位销插入到工件上预留的定位孔实现工件的定位。通过设置侧板驱动组件，带动第一侧板和第二侧板靠近或远离底板，保证在焊接时第一侧板和第二侧板紧贴底板的侧边。由于底板组件、第一侧板组件、第二侧板组件和上板组件上均设置导杆压紧组件，再根据焊缝位置在每道焊缝的两侧布置对应的导杆压紧组件，通过导杆压紧组件对工件的表面进行多个方位的压紧。第一限位件和第二限位件，为适应铸件的复杂外形，同工件接触的导杆压紧组件的表面采用仿形设计，压紧工件的表面，保证外包覆保温材料和不锈钢薄片的每一道焊缝位置贴合，从而保证焊接的稳定性和焊接质量的可靠性。
参见附图2和附图3的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，导杆压紧组件102包括压杆701、弹簧704和压紧块705；底板101、上板601、第一侧板301以及第二侧板均开设有连接孔和弹簧腔，连接孔与弹簧腔连通，弹簧腔内放置有弹簧704，压杆701的一端穿过连接孔和弹簧704后与压紧块705连接，压紧块705置于容纳腔的内部，压紧块705用于压紧放置在容纳腔内的工件表面。为适应铸件外包覆件的复杂外形，同工件接触的压紧块采用仿形设计，压紧块与工件接触的表面与工件的外形贴合，利用弹簧的弹力实现压紧块紧贴工件表面。为适应铸件外包覆件的复杂外形，同工件接触的压紧块采用仿形设计，压紧块与工件接触的表面与工件的外形贴合，利用弹簧的弹力实现压紧块紧贴工件表面，保证工件在焊接过程中不位移。
参见附图3的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，弹簧704的一端置于弹簧腔内、另一端紧贴压紧块的表面，当弹簧处704于未压缩状态下时，压紧块705与底板101或上板601或第一侧板301或第二侧板之间存在间隙，压紧块705在弹簧704的弹力下压紧放置在容纳腔内的工件表面。这样设置，一方面导杆压紧组件可以自动适应一定尺寸范围内的工件，另一方面可以保证利用弹簧的伸缩尺寸将压紧块压紧在工件的表面。
参见附图3的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，连接孔内固定有中空的连接套管，压杆701穿过连接套管且二者间隙配合。本实施例中采用铜套作为连接套管，这样能为压杆701移动提供导向，避免压杆701 移动时歪斜。
参见附图3的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，导杆压紧组件102还包括螺母702，螺母702与压杆701的远离压紧块的端部螺纹连接。由于压杆701是穿过底板101或第一侧板301或第二侧板或底板101，并未固定连接，通过设置螺母702可以保证压杆701的位置相对固定。
参见附图4和附图5的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，底板101、第一侧板301、第二侧板和上板601均设置有多组导杆压紧组件102。这样可以保证放置在容纳腔里的工件从上下前后均被压紧，保证焊接时每道焊缝的位置都贴合，保证焊接质量。
参见附图2、附图4至附图7的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，夹持单元3.9还包括用于带动第一侧板301和第二侧板靠近或远离底板101的侧板驱动组件3.9.2，侧板驱动组件3.9.2包括齿轮201、两个齿条205、两个导轨202、两个滑块207、两个L型连接件203和动力气缸204；齿轮201的轴固定在底板101上，两个齿条205平行安装在齿轮201的两侧，且两个齿条205与齿轮201啮合，导轨202固定在底板101的底面，滑块207与导轨202相互配合，两个L型连接件203的水平部分别与两个滑块207的底部固定连接、两个L型连接件203的竖直部分别与第一侧板301和第二侧板固定连接，两个齿条205固定在L型连接件203的水平部底面，动力气缸204通过气缸连接块206与L型连接件203连接，动力气缸204用于带动其中一个L 型连接件203水平移动。由于齿轮201与两个齿条205同时啮合，两个齿条205 的移动方向相反。当动力气缸204带动其中一个L型连接件203和齿条205相移动时，与该L型连接件203固定连接的滑块207沿着导轨202移动且齿条205 带动齿轮201转动，从而通过齿轮201转动带动另一个齿条205反向移动，使得另一个L型连接件203反向移动。这样就实现了通过两个L型连接件203分别带动第一侧板301和第二侧板同时移动，实现第一侧板301和第二侧板同时靠近或远离底板101。
参见附图6和附图7的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，侧板驱动组件3.9.2的数量为两组，两组侧板驱动组件3.9.2对称地设置于底板101上。这样设置，第一侧板301和第二侧板均与两组侧板驱动组件 3.9.2连接，可以保证第一侧板301和第二侧板的两端同时靠近或远离底板101。当动力气缸204带动第一侧板301和第二侧板紧贴底板101时，第一侧板301 和第二侧板的两端紧贴在第一限位件3.9.4以及第二限位件3.9.7上。这样在动力气缸204的作用下，第一侧板301和第二侧板与底板101、上板601之间形成紧贴的带容纳腔的立方体结构。
参见附图4至附图7的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，夹持单元3.9还包括分别设置在第一位限位件3.9.4或第二限位件3.9.7 旁侧的上板压紧组件3.9.5，上板压紧组件3.9.5包括气缸安装座501、压紧气缸502和压紧臂503，气缸安装座501固定在第一位限位件3.9.4或第二限位件 3.9.7，压紧气缸502固定在气缸安装座501上，压紧臂503的一端与压紧气缸 502的输出端连接，压紧臂503的另一端在压紧气缸502的作用下压紧上板。本实施例中在第一位限位件3.9.4和第二限位件3.9.7旁侧均设置有上板压紧组件3.9.5，这样可以更为可靠的将上板601压紧，避免在夹持单元3.9旋转的过程中，上板601出现松动。通过设置上板压紧组件3.9.5，实现将上板601的两端可靠的压紧在第一限位件3.9.4以及第二限位件3.9.7上。当需要在容纳腔内放置或取出工件时，压紧气缸502的输出端带动压紧臂503打开，取下上板 601，再将工件放入或取出。当需要压紧工件时，将上板601搁置在第一限位件 3.9.4以及第二限位件3.9.7上，再启动压紧气缸502带动压紧臂503压紧上板 601。
参见附图1的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，位置变换单元3.7还包括直线驱动组件3.7.2.1，直线驱动组件3.7.2.1包括滑台底座3.7.1.2、直线轨道(图中未标号)、气缸组件3.7.1.3，直线轨道设置在滑台底座3.7.1.2的顶面，连接底板3.7.2.3设置于直线轨道上，气缸组件 3.7.1.3用于带动连接底板3.7.2.3沿着直线轨道移动。
参见附图1的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，气缸组件3.7.1.3包括气缸连接件、气缸、气缸座，气缸连接件一端安装在气缸上、另一端连接在连接底板3.7.2.3上，气缸座安装在滑台底座3.7.1.2上，气缸固定在气缸座上。两根直线轨道安装在滑台底座3.7.1.2上，直线轨道上安装连接底板3.7.2.3，通过气缸提供动力，在直线轨道的作用下驱动连接底板 3.7.2.3进行直线运动，对焊接工件进行上料位和焊接位的变换，方便人工操作。
参见附图1的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，滑台底座3.7.1.2下方安装有调节地脚，可用来调节滑台底座3.7.1.2水平；直线驱动组件3.7.2.1还包缓冲定位件3.7.1.1；缓冲定位件3.7.1.1安装在滑台底座3.7.1.2的一侧，用来缓冲及准确定位连接底板3.7.2.3。滑台底座3.7.1.2 具有一定长度，夹持单元3.9移动至一端时处于上料工序，夹持单元3.9移动至另一端时处于焊接工序。其中缓冲定位件3.7.1.1设置在焊接工序的一端，这样当直线驱动组件3.7.2.1带动夹持单元3.9移动至焊接工序时，缓冲定位件3.7.1.1能避免回转变位机构的位移超过焊接工序，确保夹持单元3.9移动到位，提高精确度。
参见附图1的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，支座组件3.7.2.2包括第一支座、第一连接法兰、第二支座、第二连接法兰、主动轴承座、从动轴承座、第一支座及第二支座安装在连接底板3.7.2.3上，第一支座及第二支座上分别安装主动轴承座和从动轴承座；第一连接法兰安装在主动轴承座的轴承上，第二连接法兰安装在从动轴承座的轴承上，在第一连接法兰和第二连接法兰之间安装连接着安装板3.7.2.4。在主动轴承座上安装有感应开关一及感应开关二，分别用于感应安装板旋转时的极限位置。
参见附图1的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，驱动组件3.7.2.1包括减速机、伺服电机，在主动轴承座上安装减速机，伺服电机安装在减速机上。在焊接过程中通过伺服电机及减速机转动，将动力传递到第一连接法兰上，在从动轴承座的配合下使安装板3.7.2.4上的夹持单元3.9 行周向位置变换(夹持单元的转动角度为360°)，配合焊接机械手完成焊接动作。
参见附图8至附图11的示意，本发明还提供一种铸件外包覆件的激光焊接设备，包括用于对工件进行焊接的激光焊接工位3，激光焊接工位3包括如上的焊接定位系统、光学系统3.1、焊接执行系统3.6以及控制系统3.8，焊接定位系统用于夹持定位待焊接的工件，光学系统3.1包括通过传输光纤连接的激光发生器和激光焊接头；焊接执行系统3.6包括焊接机械手和机器人底座，焊接机械手与激光焊接头连接并带动激光焊接头移动；控制系统3.8用于控制焊接定位系统、光学系统3.1和焊接执行系统3.6的工作状态。激光发生器产生的能量经过传输光纤输送至激光焊接头，由激光焊接头对激光进行准直和聚焦后发射出，作用在工件上产生热量，使工件产生局部熔化，让工件重新黏合在一起从而实现激光焊接。通过焊接机械手接收位置指令，带激光焊接头按控制系统3.8编制好的程序进行移动，到达不同的焊接位置进行焊接，自动化和智能化程度高。
参见附图8和附图9的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，还包括预装点焊工位1和缓存输送线2，预装点焊工位1、缓存输送线2 和激光焊接工位3按照工序依次排列，预装点焊工位1用于对预装夹好的工件进行点焊固定，缓存输送线2用于将预装点焊工位1点焊固定好的工件转运至激光焊接工位3，激光焊接工位3用于对完成点焊后的工件进行焊接。本实施例中的焊接设备，将发动机排气管铸件外包覆保温材料和不锈钢薄片通过预装工位进行定位，人工点焊进行固定，有效解决装夹定位困难的问题；通过缓存输送线2对工件进行缓存和输送，有效减少了人员的操作强度，降低了搬运的时间，提高了生产效率；采用夹持单元3.9对工件进行夹紧，通过弹簧柔性压紧，保证压紧点的贴合性，提高焊接的质量，保障焊接的稳定性；采用位置变换单元3.7自动变化固定在夹持单元3.9中的工件的位置，焊接机械手带动激光焊接头自动焊接的方式大大提升了效率。夹持单元3.9上配备有工件检测开关，只有感应到有工件时才能进行出光焊接，防止设备在无工件的情况下误操作导致工装的损坏，提高设备的安全性和可靠性。
参见附图8至附图10的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，预装点焊工位1包括点焊机1.1、预点焊平台1.2、预点焊旋转轴1.5、预点焊工装，预点焊旋转轴1.5的底部固定在预点焊平台1.2，预点焊工装的两端设置在预点焊旋转轴1.5上，预点焊旋转轴1.5用于带动预点焊工装转动；包括缓存输送带2.1、动力单元2.2、输送线支架2.3，缓存输送带2.1设置在输送线支架2.3上，动力单元2.2用于带动缓存输送带2.1移动。继续参见附图8的示意，在本实施例中，预装点焊工位1位于设备最前端，缓存输送线2 在预装点焊工位1之后，激光焊接工位3之前；预点焊平台1.2上放置预点焊置物台1.3和预点焊旋转轴1.5，预点焊旋转轴1.5带动预点焊工装旋转，从而方便人工对固定在预点焊工装内部的工件的不同面依次进行焊接。其中预点焊旋转轴1.5在靠近人员操作侧，其上有预点焊工装，预装点焊置物台上放置所需使用的外包覆保温材料、不锈钢薄片、粘接胶水等物料；点焊机1.1放置在预点焊平台1.2旁。操作过程为先用预点焊工装对铸件进行外包覆保温材料和不锈钢薄片进行预装夹固定，由于外包覆保温材料和不锈钢薄片同铸件之间没有定位孔固定连接，采用胶粘的方式先预定位置，再使用工装夹持固定。其中铸件外贴合外包覆保温材料，再将不锈钢薄片放置在最外层将铸件及外包覆保温材料进行覆盖，外包覆保温材料在铸件及不锈钢薄片的夹层内。夹持完成后再进行人工点焊，人工点焊时将不锈钢薄片同铸件直接点焊固定，其作用为对预装夹好的工件进行点焊固定，防止外包覆保温材料及不锈钢薄片发生移位；点焊完成后再将预装点焊工装松开，取出工件，人工将工件放置到缓存属性线上。缓存输送线2为皮带输送线，皮带上设置有放置隔板，间隔放置工件，防止输送过程中工件出现碰撞导致损伤；输送线端部设置有按钮开关，可对输送线进行控制，可根据需要进行启停，方便取放件。由于预装点焊工位1的节拍和激光焊接工位3的节拍不一致，中间采用缓存输送可以提高整体的生产效率，降低操作人员的劳动强度。
参见附图10的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，预点焊工装包括工装底板1.6.1、两个侧板1.6.2、两个端板1.6.3以及顶板1.6.4，两个端板1.6.3固定在工装底板1.6.1上，工装底板1.6.1、两个侧板1.6.2、两个端板1.6.3以及顶板1.6.4围合形成空心的箱体结构，工装底板1.6.1上设置有固定销，工装底板1.6.1、两个侧板1.6.2以及顶板1.6.4上均开设有供点焊的避让孔，两个侧板1.6.2上均设置有导杆压紧组件，工装底板1.6.1上还设置有两个侧板1.6.2移动机构，两个侧板1.6.2移动机构分别带动两个侧板1.6.2在工装底板1.6.1上移动。预点焊工装中的导杆压紧组件与夹持单元 3.9中的导杆压紧组件102结构相同，在此不再进行赘述。侧板1.6.2移动机构为带导杆的气缸，两个带导杆的气缸的分别带动两个侧板1.6.2移动，此工作原理为现有技术，在此不进行赘述。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，激光焊接工位3还包括气路系统3.5，气路系统3.5包括气路管道和设置在气路管道上的电磁阀以及压力表，用于对焊接定位系统及光学系统3.1提供所需的气体控制回路。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，激光焊接工位3还包括安全防护系统3.4，安全防护系统3.4包括安全防护房，激光焊接头和焊接执行系统3.6设置在安全防护房中，安全防护房开设有通道；焊接定位系统的滑台底座3.7.1.2横跨通道，且滑台底座3.7.1.2的一端设置在安全防护房内部、另一端设置在安全防护房的外部。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，安全防护系统3.4还包括设置在安全防护房外部的安全门锁、设置在安全防护房内部的安全光栅、报警灯、监控系统组成。通过安全防护房对焊接过程中产生的激光进行隔绝，保护人体不受激光的伤害，安全门锁安装在安全防护房门上，焊接机械手动作时，安全门锁需要上锁，保障操作人员不会在焊接机械手运动范围内，当安全门锁打开时焊接机械手停止动作，位置变换单元3.7的两侧的安全防护房上安装有安全光栅，保障上料人员安全，报警灯安装在安全防护房顶上，当系统出现故障时报警灯启动，提醒操作人员及时处理，防护玻璃安装在安全防护房门上，方便人员观察安全防护房内部的情况，监控系统可以方便观察到安全防护房内部的情况，发生故障时可以通过监控回放查找设备故障原因。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，控制系统3.8采用PLC进行逻辑控制，由控制系统3.8串联各个环节，控制光学系统3.1、冷却系统3.2、除尘系统3.3、安全防护系统3.4、气路系统3.5、焊接执行系统3.6、位置变换单元3.7的有序动作，提高设备运行效率，保障各部件之间的稳定运行。
参见附图1、附图8和附图11的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，焊接定位系统的数量为两套，两套焊接定位系统平行设置，激光焊接头位于两套焊接定位系统之间。采用两套焊接定位系统交替使用，一套处于上料工序时，另一套处于焊接工序，这样提高了整个焊接设备的使用效率，使激光焊接和人工上料同时进行，减少等待时间。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，激光焊接工位3还包括冷却系统3.2；冷却系统3.2包括冷水机和冷却水管，冷水机通过冷却水管连接在激光发生器和激光焊接头上，冷却水对激光器和激光焊接头进行冷却降温。
参见附图8的示意，在上述实施例的基础上，在另一改进的实施例中，激光焊接工位3还包括除尘系统3.3，除尘系统3.3包括彼此连通的烟雾净化器和除尘管道，除尘管道设置在激光焊接工位3的上方，用于收集焊接过程所产生的烟尘；烟雾净化器布置在安全防护房外面，通过除尘管道同安全防护房连接，并将除尘管道设置在激光焊接工位3的上方，焊接过程产生的烟尘通过除尘管道收集至烟雾净化器中进行集中处理，再经过烟雾净化器排出，大大降低了环境的污染。
参见附图1至附图11，采用本发明中铸件外包覆件的激光焊接设备进行焊接，主要包括以下步骤：
S1、在预装点焊工位1放置工件，进行预点焊；
S2、将预点焊完成的工件放置到缓存输送线2上，运至激光焊接工位3；
S3、气缸组件3.7.1.3带动连接底板3.7.2.3和夹持单元3.9移动至上料工位，将步骤S2中输送到位的工件放置到夹持单元3.9的容纳腔中，气缸组件 3.7.1.3带动连接底板3.7.2.3和夹持单元3.9沿着直线轨道移动至焊接工位，激光焊接头对工件进行焊接；
S4、完成焊接后，气缸组件3.7.1.3带动连接底板3.7.2.3和夹持单元3.9 移动至上料工位，取下工件。
结合附图1至附图11，简要介绍本发明的焊接设备的实施过程：人工在预装点焊工位1将铸件外包覆件包覆到铸件上，点焊工位上进行预点焊进行位置固定；然后工件流经缓存输送线2，再由人工将工件上至夹持单元3.9上进行装夹固定；然后位置变换单元3.7中的夹持单元3.9进入焊接区域，焊接执行系统 3.6中的焊接机械手带动激光焊接头移动到焊接位置开始进行依次焊接，期间位置变换单位对工件的姿态进行调整，从而方便激光焊接头对工件上的不同面进行焊接，焊接完成后人工下料取件。为提高运行效率，采用两套相同的工件位置变换单元3.7，交替进入焊接区域，保证焊接和上料同时进行，减少等待时间。整个过程中控制系统3.8串联各个环节，控制光学系统3.1、冷却系统3.2、焊接执行系统3.6、工件位置变换单元3.7、除尘系统3.3、安全防护系统3.4有序动作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或等同替换，但以上变更、修改或等同替换，均在本申请的待授权或待批准之权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铸件外包覆件的焊接定位系统，其特征在于，包括位置变换单元和夹持单元，所述位置变换单元包括回转变位机构，所述回转变位机包括支座组件、驱动组件、连接底板和安装板，所述支座组件设置在所述连接底板上，所述安装板的两端设置在所述支座组件上，所述夹持单元固定在所述安装板上，所述驱动组件固定在所述支座组件上、用于带动所述安装板和所述夹持单元旋转；所述夹持单元包括底板组件、第一侧板组件、第二侧板组件、上板组件、第一限位件以及第二限位件；所述底板组件包括底板以及安装在所述底板上的导杆压紧组件和定位销，所述第一限位件和所述第二限位件分别固定在所述底板的两端；所述上板组件包括上板和安装在所述上板的导杆压紧组件，所述第一侧板组件包括第一侧板和安装在所述第一侧板的导杆压紧组件，所述第二侧板组件包括第二侧板和安装在所述第二侧板的导杆压紧组件，所述底板、所述上板、所述第一侧板、所述第二侧板、所述第一限位件以及第二限位件围合形成具有容纳腔的立方体，所述底板、所述第一侧板和所述第二侧板上均开设有用于焊接的通孔。
2.根据权利要求1所述的铸件外包覆件的焊接定位系统，其特征在于，所述导杆压紧组件包括压杆、弹簧和压紧块；所述底板、所述上板、所述第一侧板以及所述第二侧板均开设有连接孔和弹簧腔，所述连接孔与所述弹簧腔连通，所述弹簧腔内放置有所述弹簧，所述压杆的一端穿过所述连接孔和所述弹簧后与所述压紧块连接，所述压紧块置于所述容纳腔的内部，所述压紧块用于压紧放置在所述容纳腔内的工件表面。
3.根据权利要求2所述的铸件外包覆件的焊接定位系统，其特征在于，所述夹持单元还包括用于带动所述第一侧板和所述第二侧板靠近或远离所述底板的侧板驱动组件，所述侧板驱动组件包括齿轮、两个齿条、两个导轨、两个滑块、两个L型连接件和动力气缸；所述齿轮的轴固定在所述底板上，两个所述齿条平行安装在所述齿轮的两侧，且两个所述齿条与所述齿轮啮合，所述导轨固定在所述底板的底面，所述滑块与所述导轨相互配合，两个所述L型连接件的水平部分别与两个所述滑块的底部固定连接、两个所述L型连接件的竖直部分别与所述第一侧板和所述第二侧板固定连接，两个所述齿条固定在所述L型连接件的水平部底面，所述动力气缸通过气缸连接块与所述L型连接件连接，所述动力气缸用于带动其中一个所述L型连接件水平移动。
4.根据权利要求3所述的铸件外包覆件的焊接定位系统，其特征在于，所述位置变换单元还包括直线驱动组件，所述直线驱动组件包括滑台底座、直线轨道、气缸组件，所述直线轨道设置在所述滑台底座的顶面，所述连接底板设置于所述直线轨道上，所述气缸组件用于带动所述连接底板沿着所述直线轨道移动。
5.一种铸件外包覆件的激光焊接设备，包括用于对工件进行焊接的激光焊接工位，其特征在于，所述激光焊接工位包括如权利要求1-4任意一项所述的焊接定位系统、光学系统、焊接执行系统以及控制系统，所述焊接定位系统用于夹持定位待焊接的工件，所述光学系统包括通过传输光纤连接的激光发生器和激光焊接头；所述焊接执行系统包括焊接机械手和机器人底座，所述焊接机械手与所述激光焊接头连接并带动所述激光焊接头移动；所述控制系统用于控制所述焊接定位系统、光学系统和焊接执行系统的工作状态。
6.根据权利要求5所述的铸件外包覆件的激光焊接设备，其特征在于，还包括预装点焊工位和缓存输送线，所述预装点焊工位、缓存输送线和所述激光焊接工位按照工序依次排列，所述预装点焊工位用于对预装夹好的工件进行点焊固定，所述缓存输送线用于将所述预装点焊工位点焊固定好的工件转运至所述激光焊接工位，所述激光焊接工位用于对完成点焊后的工件进行焊接。
7.根据权利要求6所述的铸件外包覆件的激光焊接设备，其特征在于，所述预装点焊工位包括点焊机、预点焊平台、预点焊旋转轴、预点焊工装，所述预点焊旋转轴的底部固定在所述预点焊平台，所述预点焊工装的两端设置在所述预点焊旋转轴上，所述预点焊旋转轴用于带动所述预点焊工装转动；包括缓存输送带、输送线动力单元、输送线支架，所述缓存输送带设置在所述输送线支架上，所述输送线动力单元用于带动所述缓存输送带移动。
8.根据权利要求7所述的铸件外包覆件的激光焊接设备，其特征在于，所述预点焊工装包括工装底板、两个侧板、两个端板以及顶板，两个所述端板固定在所述工装底板上，所述工装底板、两个侧板、两个端板以及顶板围合形成空心的箱体结构，所述工装底板上设置有固定销，所述工装底板、两个侧板以及顶板上均开设有供点焊的避让孔，两个所述侧板上均设置有导杆压紧组件，所述工装底板上还设置有两个侧板移动机构，两个所述侧板移动机构分别带动两个所述侧板在所述工装底板上移动。
9.根据权利要求8所述的铸件外包覆件的激光焊接设备，其特征在于，所述激光焊接工位还包括安全防护系统，所述安全防护系统包括安全防护房，所述激光焊接头和所述焊接执行系统设置在所述安全防护房中，所述安全防护房开设有通道；所述焊接定位系统的滑台底座横跨所述通道，且所述滑台底座的一端设置在所述安全防护房内部、另一端设置在所述安全防护房的外部。
10.根据权利要求8所述的铸件外包覆件的激光焊接设备，其特征在于，所述焊接定位系统的数量为两套，两套所述焊接定位系统平行设置，所述激光焊接头位于两套所述焊接定位系统之间。
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