CN114378434A - 用于高调器封口焊接的激光焊接系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统及方法，该激光焊接系统中控制装置控制机械手(1/2)动作自动从取件工位(T1)抓取零件，机械手(1/2)夹持零件至焊接工位，通过控制机械手(1/2)动作实现零件的封口焊接工艺，当焊接结束后机械手(1/2)带动零件离开焊接工位(H1/H2)，并将零件放置于放件工位(T2)；这样，零件可以通过机械手(1/2)夹持和定位，无需人工定位安装等操作，可以有效避免零件中途散落错位，并且降低人工操作难度，在焊接时通过控制机械手(1/2)的动作既能完成封焊工艺，提高激光焊机的工作效率，有效降低了生产成本。

Description

用于高调器封口焊接的激光焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统及方法。

背景技术

高调器包括锁紧机构和驱动机构，二者其中一者为圆柱体，另一者为圆形盖，通过封口焊形成一个整体。在焊接过程中需要保持锁紧机构和驱动机构的同轴度，以直径57.4mm的端面拼接为例，焊后工件同轴度不超过0.1mm，这就需要工件从被装配组合开始至焊接完成都必须保持高精度的定位及夹紧。

由于焊缝分布在工件的圆柱面上，要完成所有焊缝的焊接就需要工件相对于激光能同轴旋转、随动随止。如此焊夹设计的就比较复杂，对人员的装夹要求也高，劳动强度大，效率也低下。

因此，如何提高高调器封口焊接的效率，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种能够提高高调器封口焊接效率的激光焊接系统。

本发明提供一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统，包括激光焊机、取件工位、放件工位、机械手和控制装置；所述控制装置能够控制所述机械手自所述取件工位抓取待焊接零件移动至所述激光焊机的焊接工位，并控制所述机械手动作以配合所述激光焊机完成对所述待焊接零件的封口焊接工艺，然后控制所述机械手将焊接结束的零件放置于所述放件工位。

本发明提供的激光焊接系统中，控制装置控制机械手动作自动从取件工位抓取零件，机械手夹持零件至焊接工位，通过控制机械手动作实现零件的封口焊接工艺，当焊接结束后机械手带动零件离开焊接工位，并将零件放置于放件工位。

这样，零件可以通过机械手夹持和定位，无需人工定位安装等操作，可以有效避免零件中途散落错位，并且降低人工操作难度，在焊接时通过控制机械手的动作既能完成封焊工艺，提高激光焊机的工作效率，有效降低了生产成本。

可选的，所述激光焊机的焊接工位包括第一焊接工位和第二焊接工位，所述机械手包括第一机械手和第二机械手，分别与所述第一焊接工位和所述第二焊接工位一一对应，所述控制装置能够控制所述第一机械手和第二机械手按照预设顺序自所述取件工位进行取件和将焊接后的零件放置于所述放件工位。

可选的，所述激光焊机的焊接头仅包括一个，所述焊接头根据所述控制装置的控制指令往复移动于所述第一焊接工位和所述第二焊接工位。

可选的，所述取件工位为一个，所述放件工位为一个。

可选的，还包括输送线，至少能够将承装待焊接零件的托盘自上游工序运送至所述取件工位，并将取件后的所述托盘运送至所述放件工位。

可选的，所述取件工位和所述放件工位设置于所述输送线的上方，还包括第一顶升定位件和第二顶升定位件，所述第一顶升定位件和所述第二顶升定位件均包括气缸、支撑柱和定位销，所述第一顶升定位件用于将托盘往复运动于所述输送线和所述取件工位，并将所述托盘定位于所述取件工位；所述第二顶升定位件用于将托盘往复运动于所述输送线和所述放件工位，并将所述托盘定位于所述放件工位。

可选的，所述控制装置预存有以下控制策略：在所述第一机械手从托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位进行焊接过程，当所述第一机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述取件工位的托盘并流转至所述放件工位下方并控制所述第二顶升定位件将所述托盘顶升定位至所述放件工位，同时将下一托盘从上游工序流转至取件工位下方并控制所述第一顶升定位件顶升所述托盘并定位于所述取件工位，同时控制所述第二机械手将焊接完成的零件放置于位于所述放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位进行焊接工作。

可选的，所述机械手为六轴旋转机构，所述机械手的末端安装有执行器，用于夹持零件。

可选的，还包括转盘、滑台或者变位器其中一者或者几者，用于将承装待焊接零件的托盘自上游工序运送至所述取件工位，并将取件后的所述托盘运送至所述放件工位。

此外，本发明还提供一种用于高调器封口焊接的激光焊接方法，包括以下步骤：

取件步骤：控制机械手自取件工位抓取待焊接零件移动至激光焊机的焊接工位；

焊接步骤：控制机械手动作以配合激光焊机完成对待焊接零件的封口焊接工艺；

放件步骤：控制所述机械手将焊接结束的零件放置于放件工位。

可选的，机械手包括第一机械手和第二机械手，焊接工位包括第一焊接工位和第二焊接工位；该方法具体包括：

在所述第一机械手从位于取件工位的托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位进行焊接过程，当所述第一机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述取件工位的托盘并流转输送线相应位置后将托盘顶升定位至放件工位，同时将下一托盘从上游工序流转输送线相应位置后控制顶升定位至取件工位，同时控制所述第二机械手将焊接完成的零件放置于位于所述放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位进行焊接工作；

再控制所述第二机械手从所述取件工位的托盘上抓取零件并移动至第二焊接工位并等待进行焊接，当所述第二机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述放件工位的托盘下放至输送线以流转至下一工序，将位于取件工位的托盘下放至输送线以流转至放件工位下方后顶升定位至放件工位。当第一焊接工位焊接完成后焊接头移动至第二焊接工位，同时第一机械手将零件放置于位于所述放件工位的托盘上。

本发明所提供的激光焊接方法是以上述激光焊接系统为实施基础的，故该激光焊接方法也具有激光焊接系统的上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中用于高调器封口焊接的激光焊接系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中第一顶升定位件和第二顶升定位件的结构示意图；

图3为本发明一种实施例中用于高调器封口焊接的激光焊接方法。

1第一机械手；2第二机械手；3激光焊机；32传动链；33驱动部件；4输送线；71第一顶升定位件；72第二顶升定位件；721定位销；722支撑柱；723气缸；5控制装置；T1取件工位；T2放件工位；H1第一焊接工位；H2第二焊接工位；

100托盘。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明一种实施例中用于高调器封口焊接的激光焊接系统的结构示意图，图2为本发明一种实施例中第一顶升定位件和第二顶升定位件的结构示意图；图3为本发明一种实施例中用于高调器封口焊接的激光焊接方法。

本发明提供了一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统，该系统包括激光焊机3、取件工位T1、放件工位T2、机械手和控制装置5。

激光焊机3主要作用是对零部件提供激光焊接，激光焊机3的具体结构和工作原理本文不做具体介绍，仅介绍与本文发明点相关的结构。

取件工位为存放待焊接零件的位置，放件工位为存放已经焊接完成的零件的位置。本发明中取件工位和放件工位为具体位置，本文以取件工位和放件工位均为一个为例继续介绍技术方案和技术效果。

本发明中的控制装置5能够控制焊接系统中各执行件动作，例如控制机械手进行相应动作，控制激光焊机3进行焊接工作和进行相应动作。当然执行件不局限于上述的机械手和激光焊机3。

控制装置5至少能够控制机械手自取件工位抓取待焊接零件移动至激光焊机3的焊接工位，并控制机械手动作以配合激光焊机3完成对待焊接零件的封口焊接工艺，然后控制机械手将焊接结束的零件放置于放件工位。

对于高调器而言，高调器包括锁紧机构和驱动机构，二者其中一者为圆柱体，另一者为圆形盖，通过封口焊形成一个整体。封口焊接时圆形盖和圆柱体之间需要焊接一道以上环形缝，例如在一种具体产品中焊接三道或者四道环形缝。

机械手可以为六轴机器人关节机构，机械手的末端安装有执行器，该执行器能够夹持零件。当然，机械手还可以为五轴或者具有其他自由度的能够抓取零件的结构。

本发明提供的激光焊接系统中，控制装置5控制机械手动作自动从取件工位抓取零件，机械手夹持零件至焊接工位，通过控制机械手动作实现零件的封口焊接工艺，当焊接结束后机械手带动零件离开焊接工位，并将零件放置于放件工位。

这样，零件可以通过机械手夹持和定位，无需人工定位安装等操作，可以有效避免零件中途散落错位，并且降低人工操作难度，在焊接时通过控制机械手的动作既能完成封焊工艺，提高激光焊机3的工作效率，有效降低了生产成本。

在一种具体实施方式中，激光焊机3的焊接工位包括第一焊接工位H1和第二焊接工位H2，机械手包括第一机械手1和第二机械手2，分别与第一焊接工位H1和第二焊接工位H2一一对应，控制装置5能够控制第一机械手1和第二机械手2按照预设顺序自取件工位进行取件和将焊接后的零件放置于放件工位。

该实施方式中，第一机械手1和第二机械手2均能够自取件工位取件以及能够在放件工位放件，第一机械手1夹持的零件能够在第一焊接工位H1进行焊接，第二机械手2夹持的零件能够在第二焊接工位H2进行焊接，激光焊机3可以具有一个焊接头，交替焊接位于第一焊接工位H1和第二焊接工位H2的零件，这样可以兼顾空间占用小和效率高两方面。

当然激光焊机3也可以具有与焊接工位相对应的两个焊接头，第一焊接工位H1和第二焊接工位H2可以同时进行焊接工作，工作效率更高。

对于激光焊机3的焊接头仅包括一个的情形，焊接头根据控制装置5的控制指令往复移动于第一焊接工位H1和第二焊接工位H2，这样可以交替实现第一焊接工位H1和第二焊接工位H2上零件的焊接。焊接头往复移动可以通过很多方式实现，例如驱动部件33可以通过传动链32驱动焊接头相对焊机主体移动。驱动部件可以为电机。当然焊接头的驱动方式不局限于电机和链结构，还可以为其他结构，例如油缸驱动焊接头运动等等。

上述各实施例中，取件工位可以仅为一个，放件工位可以仅为一个。各机械手从同一个取件工位取件，将焊接后的零件放置于同一放件工位，这样上游工序的来件可以放置于同一位置，焊后的零件可以自同一位置输送至下一工序，便于输送线4的布置。

因高调器精密度要求比较高。通常在各工序中的传送是通过托盘100进行的，即高调器的待焊接部件及焊后部件放在托盘100中在各工序之间传送。

为了进一步实现激光焊接系统的自动化，上述各实施例还可以进一步包括输送线4，能够将承装待焊接零件的托盘100自上游工序运送至取件工位，并将取件后的托盘100运送至放件工位。输送线4可以根据各工序之间的相对位置灵活布置，图1仅示出输送线4的部分结构。

通过输送线4的设置进一步实现了零件从上一工序自动进入取件工位，以及自取件工位自动进入下游工序，无需人工操作，提高了整个系统的生产效率。

为了实现零件准确到达取件工位和放件工位，取件工位和所述放件工位设置于所述输送线的上方，还包括第一顶升定位件71和第二顶升定位件72，第一顶升定位件71和第二顶升定位件72均包括气缸723、支撑柱722和定位销721，第一顶升定位件71用于将托盘100往复运动于输送线和取件工位，并将托盘定位于取件工位；第二顶升定位件72用于将托盘100往复运动于输送线4和放件工位，并将托盘定位于放件工位。

除了输送线4之外，传送托盘的还可以包括转盘、滑台或者变位器其中一者或者几者，用于将承装待焊接零件的托盘自上游工序运送至取件工位，并将取件后的托盘运送至放件工位。

在一种具体的实施例中，控制装置5预存有以下控制策略：在第一机械手1从托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位H1进行焊接过程，当第一机械手1移动至安全避让区域后且输送线4其他工序全部完成时，将位于取件工位的托盘并流转至放件工位T2下方并控制第二顶升定位件72将托盘顶升定位至放件工位T2，同时将下一托盘从上游工序流转至取件工位下方并控制第一顶升定位件71顶升定位至取件工位T1，同时控制第二机械手2将焊接完成的零件放置于位于放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位H1进行焊接工作。

此外，本发明还提供了一种用于高调器封口焊接的激光焊接方法，包括以下步骤：

S1取件步骤：控制机械手自取件工位抓取待焊接零件移动至激光焊机3的焊接工位；

S2焊接步骤：控制机械手动作以配合激光焊机3完成对待焊接零件的封口焊接工艺；

S3放件步骤：控制机械手将焊接结束的零件放置于放件工位。

对于上文机械手包括第一机械手1和第二机械手2，焊接工位包括第一焊接工位H1和第二焊接工位H2；该方法具体还可以包括：

在第一机械手1从位于取件工位的托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位H1进行焊接过程，当第一机械手1移动至安全避让区域后且输送线4其他工序全部完成时，将位于取件工位的托盘流转至输送线4的相应位置(放件工位T2的正下方)后顶升定位至放件工位T2，同时将下一托盘从上游工序流转至输送线相应位置(可以是取件工位正下方)并顶升定位至取件工位，同时控制第二机械手2将焊接完成的零件放置于位于放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位H1进行焊接工作；

再控制第二机械手2从取件工位的托盘上抓取零件并移动至第二焊接工位H2并等待进行焊接，当第二机械手2移动至安全避让区域后且输送线4其他工序全部完成时，将位于放件工位的托盘下放至输送线4上以流转至下一工序，将位于取件工位的托盘下放至输送线4上并流转至放件工位T2下方并顶升定位至放件工位T2。当第一焊接工位H1焊接完成后焊接头移动至第二焊接工位H2，同时第一机械手1将零件放置于位于放件工位的托盘上。

在一种具体实施例中，系统随生产线自动启动，当第一托盘从上游工序流转至取件工位T1的正下方并利用第一顶升定位件71顶升定位只取件工位T1，第一机械手1从第一托盘上抓取工件并移动至第一焊接区域进行焊接；期间当第一机械手1移动至安全避让区域后且装配线除本工序外的其他装配和检测工序各自完成单工序内容并全部给总控PLC发送完成信号后，第一托盘下方至输送线4上并流转至放件工位T2正下方后被顶升定位至放件工位T2，同时第二托盘从上游工序流转至取件工位T1的正下方并顶升定位取件工位T1，此时第二机械手2将上个节拍焊接完成的工件放至第一托盘上，然后移动至第二托盘上抓取工件并移动至第二焊接区域等待并进行焊接，期间当第二机械手2移动至安全避让区域后且装配线其他工序全部完成时，第一托盘流转至下工序，第二托盘下放至输送线流转至放件工位T2正下方并顶升定位至放件工位T2，同时第三托盘从上工序流转至并顶升定位至取件工位T1。当第一焊接工位H1焊接完成后焊接头移动至第二焊接工位H2进行焊接，同时第一机械手1将焊后零件放置第二托盘，然后移动至第三托盘上进行抓取。按照以上步骤重复动作，进行连续不断焊接。

当然，零件在第一焊接区和第二焊接区焊接时，机械手的动作可以由控制装置5内部预设的具体模块进行控制，以完成封口焊接。

以上对本发明所提供的一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统及方法进行了详细介绍。本文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。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊机、取件工位、放件工位、机械手和控制装置；所述控制装置能够控制所述机械手自所述取件工位抓取待焊接零件移动至所述激光焊机的焊接工位，并控制所述机械手动作以配合所述激光焊机完成对所述待焊接零件的封口焊接工艺，然后控制所述机械手将焊接结束的零件放置于所述放件工位。

2.如权利要求1所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊机的焊接工位包括第一焊接工位和第二焊接工位，所述机械手包括第一机械手和第二机械手，分别与所述第一焊接工位和所述第二焊接工位一一对应，所述控制装置能够控制所述第一机械手和第二机械手按照预设顺序自所述取件工位进行取件和将焊接后的零件放置于所述放件工位。

3.如权利要求2所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊机的焊接头仅包括一个，所述焊接头根据所述控制装置的控制指令往复移动于所述第一焊接工位和所述第二焊接工位。

4.如权利要求3所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述取件工位为一个，所述放件工位为一个。

5.如权利要求2至4任一项所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，还包括输送线，至少能够将承装待焊接零件的托盘自上游工序运送至所述取件工位，并将取件后的所述托盘运送至所述放件工位。

6.如权利要求5所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述取件工位和所述放件工位设置于所述输送线的上方，还包括第一顶升定位件和第二顶升定位件，所述第一顶升定位件和所述第二顶升定位件均包括气缸、支撑柱和定位销，所述第一顶升定位件用于将托盘往复运动于所述输送线和所述取件工位，并将所述托盘定位于所述取件工位；所述第二顶升定位件用于将托盘往复运动于所述输送线和所述放件工位，并将所述托盘定位于所述放件工位。

7.如权利要求5所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述控制装置预存有以下控制策略：在所述第一机械手从托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位进行焊接过程，当所述第一机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述取件工位的托盘并流转至所述放件工位下方并控制所述第二顶升定位件将所述托盘顶升定位至所述放件工位，同时将下一托盘从上游工序流转至取件工位下方并控制所述第一顶升定位件顶升所述托盘并定位于所述取件工位，同时控制所述第二机械手将焊接完成的零件放置于位于所述放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位进行焊接工作。

8.如权利要求1至4任一项所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，所述机械手为六轴旋转机构，所述机械手的末端安装有执行器，用于夹持零件。

9.如权利要求2至4任一项所述的用于高调器封口焊接的激光焊接系统，其特征在于，还包括转盘、滑台或者变位器其中一者或者几者，用于将承装待焊接零件的托盘自上游工序运送至所述取件工位，并将取件后的所述托盘运送至所述放件工位。

10.一种用于高调器封口焊接的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

取件步骤：控制机械手自取件工位抓取待焊接零件移动至激光焊机的焊接工位；

焊接步骤：控制机械手动作以配合激光焊机完成对待焊接零件的封口焊接工艺；

放件步骤：控制所述机械手将焊接结束的零件放置于放件工位。

11.如权利要求10所述的用于高调器封口焊接的激光焊接方法，其特征在于，机械手包括第一机械手和第二机械手，焊接工位包括第一焊接工位和第二焊接工位；该方法具体包括：

在所述第一机械手从位于取件工位的托盘上抓取待焊接零件后移动至第一焊接工位进行焊接过程，当所述第一机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述取件工位的托盘并流转输送线相应位置后将托盘顶升定位至放件工位，同时将下一托盘从上游工序流转输送线相应位置后控制顶升定位至取件工位，同时控制所述第二机械手将焊接完成的零件放置于位于所述放件工位的托盘上，控制焊接头移动至第一焊接工位进行焊接工作；

再控制所述第二机械手从所述取件工位的托盘上抓取零件并移动至第二焊接工位并等待进行焊接，当所述第二机械手移动至安全避让区域后且输送线其他工序全部完成时，将位于所述放件工位的托盘下放至输送线以流转至下一工序，将位于取件工位的托盘下放至输送线以流转至放件工位下方后顶升定位至放件工位。当第一焊接工位焊接完成后焊接头移动至第二焊接工位，同时第一机械手将零件放置于位于所述放件工位的托盘上。

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