CN114178646B - 一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，包括多工位转盘机械结构、电气控制系统、燃气流量控制系统、六轴机器人控制加热火枪和自动送丝机构，其特征在于设置有：柔性夹紧定位装置，包括底部滚轮部件、前端自动挡块部件、尾部可调节到合适弹力的柔性夹紧部件、中上部挡杆部件、防护盖板、反光板、前后滑块上下齿条调节紧固机构和锥形定位芯棒；相机检测装置，可智能检知焊接管位置的细小差异，使六轴机器人响应自动调整加热位置；及温度检测系统，检知工件初始温度，自动确定加热时间的微调。本发明实现了多款铝质微通道直列平板型热交换器的铜铝自动化火焰钎焊，可替代人工作业、提高生产效率，而且应用于该类产品的焊接质量稳定性得到提高。

Description

一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机

技术领域

本发明涉及自动火焰钎焊机领域，具体涉及一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机。

背景技术

随着空调领域对性能的要求不断提高，铝质微通道直列平板型热交换器因其传热效率高、节省原材料、紧凑轻巧等优点逐渐成为发展趋势。铝质微通道直列平板型热交换器生产过程中一个十分重要的工序是铝基座和铜管的铜铝钎焊工艺，钎焊的质量对换热器的换热性能有很重要的影响。钎焊工艺因参数、工艺状态多且装配过程一致性差等导致工艺的一致性很差，经常出现工艺控制问题。

CN104858528A公开了一种焊接设备，包括有转盘的定位工装系统、多轴机器人驱动的焊枪、送丝单元、和控制系统，工件固定后，焊枪对其进行加热，启动送丝单元向焊枪送丝开始焊接，焊接完成后停止送丝。

CN110773833A公开了一种汽车空调换热器自动火焰钎焊机，包括设备框架、空气控制系统、燃气控制系统、焊枪系统和PLC控制系统，在设定的时间PLC控制系统控制焊枪位置的调节及气体流量完成自动焊接。

CN213916563U公开了一种多工位分歧管钎焊机，包括布置于圆周上的上料工位、焊接工位及下料工位，钎焊装置包括用于将焊丝送到环形焊缝处的填丝机构和用于向环形焊缝处喷射火焰的焊头机构，填丝机构设有导向驱动系统、焊丝盘、送丝机及导丝管，将焊丝送到分歧管环形焊缝的其中一点，焊丝融化后自动流转一圈，实现分歧管环形焊缝的自动焊接。

铝质微通道直列平板型热交换器的铜铝焊接中，由于铜与铝的物理、化学性能差异很大，焊接难度大。此外，由于焊料填充区域铝管厚度薄，并且铝材散热快，局部温度高易烧损铝材，对火头大小控制的稳定性要求更高。用现有技术开发的自动化火焰钎焊机，对这类微通道直列平板型热交换器进行铜铝焊接试用的结果是实现不了自动化焊接，要么焊丝不融化，要么铝基座烧损的现象经常发生，焊接质量达不到要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题是：根据铝质微通道直列平板型热交换器中铜铝焊接工艺的特殊性，提供一种用于该类产品的焊接质量稳定性及生产效率提高的自动化火焰钎焊机。

经过长期反复的试验和深入研究，申请人发现：传统自动化火焰钎焊机用于微通道直列平板型热交换器的铜铝焊接时焊接质量达不到要求的主要原因在于加热位置和加热时间的准确性不够。工件定位不准确、不稳定，工件尺寸和位置的细小差异，以及工件初始温度的微小差异，都会导致焊接质量达不到要求。

本发明提供一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，包括多工位转盘机械结构、电气控制系统、燃气流量控制系统、六轴机器人控制加热火枪和自动送丝系统，其特征在于设置有：

--柔性夹紧定位装置，包括底部滚轮部件、前端自动挡块部件、尾部可调节到合适弹力的柔性夹紧部件、中上部挡杆部件、防护盖板、反光板、前后滑块上下齿条调节紧固机构和锥形定位芯棒；

--相机检测装置，可智能检知焊接管位置的细小差异，使六轴机器人响应自动调整加热位置；及

--温度检测系统，检知工件初始温度，自动确定加热时间的微调。

一种优选实施方案中，自动送丝机构为柔性送丝系统，设置有检测焊丝是否融化的光电开关，有焊丝不融化时控制送丝电机暂停转动送丝直到焊丝融化再转动送丝。

一种优选实施方案中，多工位转盘机械结构为六工位转盘机械结构，包括上料工位、检知工位、焊接工位、冷却工位和下料工位，设置有柔性工装夹具部件。

进一步地，一种优选实施方案中，上料工位设置有涂焊膏机构。

进一步地，一种优选实施方案中，检知工位设置有用于检测防护板有无到位的检测部件和用于检测工件有无的检测部件，电气控制系统根据防护板有无和工件有无的检测结果选择是否可进行焊接作业。

进一步地，一种优选实施方案中，还设置有焊丝头剪切部件。

进一步地，一种优选实施方案中，冷却工位设置有气冷部件。

进一步地，一种优选实施方案中，柔性夹紧部件适合宽度300毫米-600毫米的工件定位。

本发明实现了多款铝质微通道直列平板型热交换器的铜铝自动化火焰钎焊，可替代人工作业、提高生产效率，而且应用于该类产品的焊接质量稳定性得到提高。本发明通过柔性夹紧定位装置、相机检测装置、温度检测系统与控制系统的配合，确保上下料方便且工件定位准确稳定，保证加热火枪精确位置加热，保证了关键参数加热位置和加热时间准确，工件加热均匀，焊接渗透良好，提高了焊接合格率和硬钎焊品质，一次合格率达到99％以上。

附图说明

图1为本发明六工位自动化火焰钎焊专机的整体图。

图2为焊接工位的局部放大图。

图3为柔性夹紧定位装置的示意图。

附图标记：1、预上件工装，2、操作箱，3、防护板有无到位检测部件，4、工件有无检测部件，5、相机检测装置，6、温度检测部件，7和12、柔性送丝部件，8和13、焊丝头剪切部件，9、燃气流量控制箱，10、电控箱，11、六轴机器人，14加热火枪部件，15、第一冷却部件，16、第二冷却部件，17、六工位转盘，18、预下料工装，19、滚轮部件，20、自动挡块部件，21、柔性夹紧部件，22、挡杆部件，23、防护盖板，24、反光板，25、调节紧固机构，26、工件铝换热器，27、工件铜管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例进行详细描述。

本发明实施例的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，为六工位转盘式自动火焰钎焊机，包括上料工位、检知工位、焊接工位、两个冷却工位和下料工位。

在上料工位，可将预上件工装1上的工件推入到位，盖上防护盖，在焊接处涂上焊膏。操作箱2可采用带按钮触摸屏的操作箱，可实现多款机种参数保存，快捷选用，操作方便。

在检知工位，设置有防护板有无到位检测部件3和工件有无检测部件4。若检知到防护板到位且有工件，则为焊接工位可焊接作业预先作出选择；若无工件或防护盖没有盖到位，则为焊接工位不可焊接作业预先作出选择。目的是避免空烧焊接误动作和保护工件不烧损。

在焊接工位，设置有电气控制系统、燃气流量控制系统、六轴机器人控制加热火枪和自动送丝机构。燃气流量控制系统包括燃气流量控制箱9，为加热火枪部件14提供可控可调并且燃气流量值稳定的火焰。电气控制系统包括电控箱10，与触摸屏操作箱2通讯，用于控制六轴机器人11、燃气流量控制箱9、自动送丝机构等以控制专机运行动作。六轴机器人11快速控制加热火枪部件14的位置，示教器可快速选择已保存的机种动作程序。自动送丝机构为工件焊接提供定量焊丝并配合加热火枪部件14及时融化焊丝实现工件焊接。焊接工位设置有相机检测装置5，用于测量焊接点位置的微小差距，六轴机器人响应自动微调到合适的加热位置。焊接工位设置有温度检测部件6，检测工件焊接处初始温度值，控制加热时间的自动微调。

在优选的实施方案中，自动送丝机构包括焊丝头剪切部件8、13，送丝完成后，送丝嘴回到初始位置，剪切部件剪去焊丝头。从而保证每次送丝的焊丝质量，保证每次焊丝长度一致和送丝位置尽量不偏差。

在另一优选的实施方案中，自动送丝机构包括柔性送丝部件7、12，设置有检测焊丝是否融化的光电开关，有焊丝不融化时控制送丝电机暂停转动送丝直到焊丝融化再转动送丝。从而保证每次送丝的位置准确，保证焊丝定量融化在预定的焊接点位置。

在两个冷却工位，分别设置有第一冷却部件15和第二冷却部件16。加快冷却使工件温度低于50度，不但适合该类工件火焰钎焊的冷却工艺，也保证了操作员下料时不烫伤。

在下料工位，打开工装防护盖，将工件推出到预下料工装18，实现预下料过渡。

六工位转盘17实现转盘上六套工装依次间隙定时精确转动一个工位，即60度。

转盘17上合适位置均布6套柔性夹紧定位装置。参见图3，柔性夹紧定位装置包括底部滚轮部件19、前端自动挡块部件20、尾部可调节到合适弹力的柔性夹紧部件21、中上部挡杆部件22、防护盖板23、反光板24、前后滑块上下齿条调节紧固机构25和锥形定位芯棒。挡杆部件22可上下方便调整，适合工件高度600毫米到1800毫米。防护盖板23向右转动到位，可保护工件该部位避免加热焊接时烧伤。锥形定位芯棒下降定位焊接工件铜管27。反光板24便于光电检测器智能识别该防护盖有没有盖到位，若未到位，则该工件在焊接工位不进行加热焊接工作，避免因失误没盖防护盖造成工件烧伤。前后滑块上下齿条调节紧固机构25使柔性夹紧部件21前后在一定范围内可调，这样可适合宽度300毫米-600毫米的工件定位。该套工装可适合宽度300毫米-600毫米并且高度600毫米-1800毫米范围内多款直列平板型空调热交器，上下料方便且定位准确稳定。

在焊接工位的火焰加热钎焊作业流程如下：温度检测部件6快速检测出工件铜管的初始温度，确定铜管加热位置加热时间的增减。位置相机检测部件5检测焊接点前后位置偏差，六轴机器人11参考位置相机检测部件5检测到的位置偏差精确快速移动加热火枪部件14到准确的加热位置，前后小幅度摆动，使铜管用设定的强火数值在规定的时间内较均匀加热。达到加热时间后，六轴机器人11把加热火枪部件14快速移动到铝基座的加热位置，加热火枪部件14前后小幅度摆动，使铝基座用设定的强火数值在规定的时间内较均匀加热。铝基座加热时间完成，火焰切换成较小火焰，同时六轴机器人11快速移动14加热火枪部件到焊料填充处附近，加热火枪部件14前后小幅度摆动，以设定的摆幅、火焰大小和时间进行加热。完成加热后，2套柔性定长送丝部件7和12的送丝气缸动作到前端，使送丝嘴到焊接点合适位置；送丝嘴到位开关信号使送丝电机以一定速度送丝直到完成规定的焊丝长度停止；期间有焊丝不融化，对应的光电开关触动ON态，对应送丝电机立即暂停转动送丝，直到对应的光电开关OFF态，对应送丝电机立即又转动送丝。送丝完成后，送丝嘴回到初始位置，对应的剪切部件8和12动作一次剪去焊头。加热火枪部件14再加热微小一段设定时间使焊料渗透合适后，六轴机器人11把加热火枪部件14快速移动到初始位置。完成焊接工位的焊接流程后，六工位转盘17等待规定时间，使焊接区有规定时间的自然冷却之后，转盘转动一个工位。使预先自然冷却的工件在冷却工位被第一冷却部件15继续加快冷却。然后用第二冷却部件继续加快冷却使工件温度低于50度，不但适合该类工件火焰钎焊的冷却工艺，也保证了操作员下料时不烫伤。

本发明为多款直列平板型空调热交器铜管和铝基座铜铝焊接提供了先进的自动化火焰钎焊专机，替代了人工焊接方式，减少了人工焊接不良的浪费，焊接质量稳定性得到提高。上下料方便且工件定位准确稳定，保证了关键参数加热位置和加热时间的准确控制，工件加热均匀，焊接渗透良好，提高了焊接合格率和硬钎焊品质，一次合格率达到99％以上。实现了保质保量批量生产的经济效益，为空调行业新兴微通道领域开拓了一款新型自动化装备。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，包括多工位转盘机械结构、电气控制系统、燃气流量控制系统、六轴机器人控制加热火枪和自动送丝系统，其特征在于设置有：

--柔性夹紧定位装置，包括底部滚轮部件(19)、前端自动挡块部件(20)、尾部可调节到合适弹力的柔性夹紧部件(21)、中上部挡杆部件(22)、防护盖板(23)、反光板(24)、前后滑块上下齿条调节紧固机构(25)和锥形定位芯棒，所述锥形定位芯棒下降定位焊接工件铜管(27)，所述前后滑块上下齿条调节紧固机构(25)使所述柔性夹紧部件(21)前后在一定范围内可调，适合宽度300毫米-600毫米的工件定位，所述防护盖板(23)向右转动到位，可保护工件该部位避免加热焊接时烧伤，所述反光板(24)便于识别防护盖板有没有盖到位；

--相机检测装置，可智能检知焊接点位置的细小差异，使六轴机器人响应自动调整加热位置；及

--温度检测系统，检知工件初始温度，自动确定加热时间的微调。

2.根据权利要求1所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：自动送丝系统为柔性送丝系统，设置有检测焊丝是否融化的光电开关，有焊丝不融化时控制送丝电机暂停转动送丝直到焊丝融化再转动送丝。

3.根据权利要求1或2所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：多工位转盘机械结构为六工位转盘机械结构，包括上料工位、检知工位、焊接工位、冷却工位和下料工位，设置有柔性工装夹具部件。

4.根据权利要求3所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：上料工位设置有涂焊膏机构。

5.根据权利要求3所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：检知工位设置有用于检测防护盖板有无到位的检测部件和用于检测工件有无的检测部件，电气控制系统根据防护盖板有无和工件有无的检测结果选择是否可进行焊接作业。

6.根据权利要求3所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：还设置有焊丝头剪切部件。

7.根据权利要求3所述的用于微通道换热器铜铝焊接的自动火焰钎焊机，其特征在于：冷却工位设置有气冷部件。