CN114871581A - 一种激光焊接设备 - Google Patents

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陈国娟
刘荣伟
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Abstract

本发明公开了一种激光焊接设备，包括底板(14)，底板(14)上设有焊接机械手机构(15)，焊接机械手机构(15)的一侧设有变位底座(16)，变位底座(16)上设有夹具组件(17)；所述变位底座(16)包括设置于底板(14)上的支撑架(24)，支撑架(24)上设有转动连接的横向转动杆(25)，横向转动杆(25)的中部设有外连接套(26)，外连接套(26)的顶部设有固定连接的中底座(27)；本发明的焊接机械手具有多个活动关节，且变位底座可以灵活控制夹具组件的倾斜及转动，从而便于焊枪对被夹持车门上的复杂平面进行焊接，具有工作效率高的特点。

Description

一种激光焊接设备
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接设备。
背景技术
车门是为驾驶员和乘客提供出入车辆的通道，并隔绝车外干扰，在一定程度上减轻侧面撞击，保护乘员；在汽车制造过程中，需要对车门内的各部件进行焊接装配，首先需要对已成型的车门框架进行夹持固定；现阶段的焊接过程一般通过机械手实现，而现有的机械手活动关节少，自由度低，因此仅靠机械手自身的移动难以契合车门上复杂复杂的焊接面，焊接效果欠佳。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种激光焊接设备。本发明的变位底座可以灵活控制夹具组件的倾斜及转动，从而便于配合焊接机械手机构对被夹持车门上的复杂平面进行焊接，具有工作效率高的特点。
本发明的技术方案：一种激光焊接设备，包括底板，底板上设有焊接机械手机构，焊接机械手机构的一侧设有变位底座，变位底座上设有夹具组件；所述变位底座包括设置于底板上的支撑架，支撑架上设有转动连接的横向转动杆，横向转动杆的中部设有外连接套，外连接套的顶部设有固定连接的中底座，横向转动杆的端部设有从动齿轮，支撑架的底部设有第一驱动电机，第一驱动电机的输出端设有与从动齿轮相连的驱动齿轮；所述中底座的顶面上设有与其转动连接的上底座，中底座的中部设有圆形的齿轮传动腔，齿轮传动腔的边缘设有内齿；所述外连接套的底部设有固定连接的第二驱动电机，第二驱动电机的输出端设有输出轴，输出轴穿过外连接套与横向转动杆延伸至齿轮传动腔内；所述齿轮传动腔中部设有行星齿轮机构，行星齿轮机构包括设置于输出轴端部的太阳轮，太阳轮周围设有多个与其和内齿相啮合的行星轮，所述上底座底部与行星轮相连接，夹具组件设置于上底座的顶部。
上述的一种激光焊接设备中，所述焊接机械手机构包括设置于底板上的工作底座，工作底座上设有转动连接的转盘，转盘上设有竖向转动连接的第一转动臂，第一转动臂的上端设有竖向转动连接的第二转动臂，第二转动臂的端部设有横向转动连接的焊枪，第二转动臂的上侧设有位于焊枪上方的激光扫描传感器。
前述的一种激光焊接设备中，所述夹具组件包括与上底座相连的工作板，工作板上设有上下设置的车门窗框夹持组和车门内板夹持组，车门窗框夹持组与车门内板夹持组之间设有车门加强板夹持组；所述车门窗框夹持组、车门内板夹持组和车门加强板夹持组均包括多个夹持机构，夹持机构包括与工作板相连的夹具支架，夹具支架的上部设有对称设置的安装横板，两安装横板外侧的上部设有经转轴转动连接的夹持臂，两安装横板内侧的下部共同设有经转轴转动连接且开口朝下的C形作用件，C形作用件的内侧设有上端与其转动连接的压块，压块的下端与夹持臂经转轴转动连接，压块的下部与夹持臂顶面相贴合；所述夹持臂的端部设有夹持块，所述安装横板下方的夹具支架上设有与夹持块对应的下夹持板。
前述的一种激光焊接设备中，所述驱动齿轮和从动齿轮上共同设有V形传动带。
前述的一种激光焊接设备中，所述中底座上设有环形连接槽，上底座底部设有与环形连接槽相契合并滑动连接的环形连接块，所述行星齿轮机构位于环形连接槽的圆心位置。
前述的一种激光焊接设备中，所述环形连接槽的截面呈L形。
前述的一种激光焊接设备中，所述激光扫描传感器包括设置于第二转动臂上侧的安装杆，安装杆的端部设有底面敞开的安装外壳，安装外壳内设有朝下设置的激光器和摄像头，安装外壳的底部由外到内依次设有防溅板和滤光片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明包括底板，底板上设有焊接机械手机构，焊接机械手机构的一侧设有变位底座，变位底座上设有夹具组件；所述变位底座包括设置于底板上的支撑架，支撑架上设有转动连接的横向转动杆，横向转动杆的中部设有外连接套，外连接套的顶部设有固定连接的中底座，横向转动杆的端部设有从动齿轮，支撑架的底部设有第一驱动电机，第一驱动电机的输出端设有与从动齿轮相连的驱动齿轮；所述中底座的顶面上设有与其转动连接的上底座，中底座的中部设有圆形的齿轮传动腔，齿轮传动腔的边缘设有内齿；所述外连接套的底部设有固定连接的第二驱动电机，第二驱动电机的输出端设有输出轴，输出轴穿过外连接套与横向转动杆延伸至齿轮传动腔内；所述齿轮传动腔中部设有行星齿轮机构，行星齿轮机构包括设置于输出轴端部的太阳轮，太阳轮周围设有多个与其和内齿相啮合的行星轮，所述上底座底部与行星轮相连接；通过夹具组件将车门固定，启动第一驱动电机进行正反转，第一驱动电机通过从动齿轮带动驱动齿轮转动，进而通过横向转动杆带动外连接套转动，外连接套通过中底座以及上底座使夹具组件产生倾斜，启动第二驱动电机进行正反转，第二驱动电机通过输出轴带动太阳轮转动，进而通过行星轮带动上底座在中底座上稳定的转动，第一驱动电机和第二驱动电机相配合，可以使受夹持的车门向任意方向进行倾斜转动，从而可以配合焊接机械手机构对车门上的各复杂焊接面进行焊接，焊接效果佳，且过程中无需频繁卸下车门更换夹持位置，有效提升焊接速度。
2、本发明焊接机械手机构包括设置于底板上的工作底座，工作底座上设有转动连接的转盘，转盘上设有竖向转动连接的第一转动臂，第一转动臂的上端设有竖向转动连接的第二转动臂，第二转动臂的端部设有横向转动连接的焊枪，第二转动臂的上侧设有位于焊枪上方的激光扫描传感器；激光扫描传感器确定所需焊接的平面，通过可转动的焊枪、第二转动臂、第一转动臂和转盘形成多个自由度，从而可以灵活地在任意高度的平面上进行焊接，进一步提升对复杂焊接面的焊接效果。
3、本发明夹具组件包括与上底座相连的工作板，工作板上设有上下设置的车门窗框夹持组和车门内板夹持组，车门窗框夹持组与车门内板夹持组之间设有车门加强板夹持组；所述车门窗框夹持组、车门内板夹持组和车门加强板夹持组均包括多个夹持机构，使用时，将车门的窗框置于车门窗框夹持组上，位于车门下方的内板则置于车门内板夹持组上，同时确保车门中部的加强板置于车门加强板夹持组上，使得车门的各部分均受到可靠支撑，防止其受力变形，提升使用的可靠性；夹持机构包括与工作板相连的夹具支架，夹具支架的上部设有对称设置的安装横板，两安装横板外侧的上部设有经转轴转动连接的夹持臂，两安装横板内侧的下部共同设有经转轴转动连接且开口朝下的C形作用件，C形作用件的内侧设有上端与其转动连接的压块，压块的下端与夹持臂经转轴转动连接，压块的下部与夹持臂顶面相贴合；所述夹持臂的端部设有夹持块，所述安装横板下方的夹具支架上设有与夹持块对应的下夹持板，车门置于下夹持板上，向内扳动C形作用件，C形作用件带动压块运动，压块推动夹持臂进行转动，当夹持臂端部的夹持块与车门接触后配合下夹持板实现夹持，由于夹持臂的转动中心位于外侧，而C形作用件的转动中心位于内侧，因此夹持臂所受力作用至压块时，其作用力方向始终垂直于C形作用件的可转动方向，无法使C形作用件产生转动，只能维持当前角度，实现锁紧效果，固定可靠，回拉C形作用件即可快速接触锁定，使用便捷；相比与传统螺纹配合固定的方式，只需转动C形作用件即可，有效减少固定所需时间，进而提升生产效率。
4、本发明驱动齿轮和从动齿轮上共同设有V形传动带，通过带传动，有效提升传动的稳定性，进而确保焊接时的可靠性。
5、本发明激光扫描传感器包括设置于第二转动臂上侧的安装杆，安装杆的端部设有底面敞开的安装外壳，安装外壳内设有朝下设置的激光器和摄像头，安装外壳的底部由外到内依次设有防溅板和滤光片；激光发射器发射结构光并被摄像头接收，从而获取焊缝特征信息的图像，相较于直接通过视觉捕捉的方式，所获取的特征信息更为准确可靠；防溅板用于阻挡焊接过程中产生的焊渣进入安装外壳内部，滤光片则用于滤除环境光线而只允许激光通过，进一步提升图像获取的准确性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明焊接机械手机构的结构示意图；
图3是本发明变位底座的结构示意图；
图4是本发明行星齿轮机构的结构示意图；
图5是本发明上底座和下底座的结构示意图；
图6是本发明夹持机构的结构示意图；
图7是本发明激光扫描传感器的结构示意图。
附图中的标记为：1-底板；2-车门窗框夹持组；3-车门内板夹持组；4-车门加强板夹持组；5-夹持机构；6-夹具支架；7-安装横板；8-夹持臂；9-C形作用件；10-压块；12-夹持块；13-下夹持板；14-底板；15-焊接机械手机构；16-变位底座；17-夹具组件；18-工作底座；19-转盘；20-第一转动臂；21-第二转动臂；23-激光扫描传感器；24-支撑架；25-横向转动杆；26-外连接套；27-中底座；28-从动齿轮；29-第一驱动电机；30-驱动齿轮；31-上底座；32-齿轮传动腔；33-内齿；34-第二驱动电机；35-输出轴；36-行星齿轮机构；37-太阳轮；38-行星轮；39-驱动块；40-V形传动带；41-环形连接块；42-安装杆；43-安装外壳；44-激光器；45-摄像头；46-防溅板；47-滤光片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种激光焊接设备，如附图1所示，包括底板14，底板14上设有焊接机械手机构15，焊接机械手机构15的一侧设有变位底座16，变位底座16上设有夹具组件17；如附图2所示，所述焊接机械手机构15包括设置于底板14上的工作底座18，工作底座18上设有转动连接的转盘19，转盘19上设有竖向转动连接的第一转动臂20，第一转动臂20的上端设有竖向转动连接的第二转动臂21，第二转动臂21的端部设有横向转动连接的焊枪22，第二转动臂21的上侧设有位于焊枪22上方的激光扫描传感器23，所述转盘、第一转动臂、第二转动臂和焊枪均通过电机进行驱动；如附图3至附图5所示，所述变位底座16包括设置于底板14上的支撑架24，支撑架24上设有转动连接的横向转动杆25，横向转动杆25的中部设有外连接套26，外连接套26的顶部设有固定连接的中底座27，横向转动杆25的端部设有从动齿轮28，支撑架24的底部设有第一驱动电机29，第一驱动电机29的输出端设有与从动齿轮28相连的驱动齿轮30；所述中底座27的顶面上设有与其转动连接的上底座31，中底座27的中部设有圆形的齿轮传动腔32，齿轮传动腔32的边缘设有内齿33；所述外连接套26的底部设有固定连接的第二驱动电机34，第二驱动电机34的输出端设有输出轴35，输出轴35穿过外连接套26与横向转动杆25延伸至齿轮传动腔32内，横向转动杆的中部具有中空内腔，中空内腔的两侧设有贯通横向转动杆和外连接套的通孔，输出轴位于通孔内；所述齿轮传动腔32中部设有行星齿轮机构36，行星齿轮机构36包括设置于输出轴35端部的太阳轮37，太阳轮37周围设有多个与其和内齿33相啮合的行星轮38，所述上底座31底部与行星轮38相连接，夹具组件17设置于上底座31的顶部；如附图6所示，所述夹具组件17包括与上底座31相连的工作板1，工作板1上设有上下设置的车门窗框夹持组2和车门内板夹持组3，车门窗框夹持组2与车门内板夹持组3之间设有车门加强板夹持组4；所述车门窗框夹持组2、车门内板夹持组3和车门加强板夹持组4均包括多个夹持机构5，夹持机构5包括与工作板1相连的夹具支架6，夹具支架6的上部设有对称设置的安装横板7，两安装横板7外侧的上部设有经转轴转动连接的夹持臂8，两安装横板7内侧的下部共同设有经转轴转动连接且开口朝下的C形作用件9，C形作用件9的内侧设有上端与其转动连接的压块10，压块10的下端与夹持臂8经转轴转动连接，压块10的下部与夹持臂8顶面相贴合；所述夹持臂8的端部设有夹持块12，所述安装横板7下方的夹具支架6上设有与夹持块12对应的下夹持板13；所述驱动齿轮30和从动齿轮28上共同设有V形传动带39；所述中底座27上设有环形连接槽40，上底座31底部设有与环形连接槽40相契合并滑动连接的环形连接块41，所述行星齿轮机构36位于环形连接槽40的圆心位置；所述环形连接槽40的截面呈L形；如附图7所示，所述激光扫描传感器23包括设置于第二转动臂21上侧的安装杆42，安装杆42的端部设有底面敞开的安装外壳43，安装外壳43内设有朝下设置的激光器44和摄像头45，安装外壳43的底部由外到内依次设有防溅板46和滤光片47；所述底板上还设有与变位底座和焊接机械手机构相连的控制台和控制柜，便于使用者安全地操控。
工作原理：通过夹具组件将车门固定，激光扫描传感器确定所需焊接的平面，通过可转动的焊枪、第二转动臂、第一转动臂和转盘可以灵活的在任意高度的平面上进行焊接；启动第一驱动电机进行正反转，第一驱动电机通过从动齿轮带动驱动齿轮转动，进而通过横向转动杆带动外连接套转动，外连接套通过中底座以及上底座使夹具组件产生倾斜，启动第二驱动电机进行正反转，第二驱动电机通过输出轴带动太阳轮转动，进而通过行星轮带动上底座在中底座上稳定的转动，第一驱动电机和第二驱动电机相配合，可以使受夹持的车门向任意方向进行倾斜转动，从而可以进一步配合可灵活移动的焊枪对车门上的各复杂焊接面进行焊接，焊接效果佳，且过程中无需频繁卸下车门更换夹持位置，有效提升焊接速度。

Claims (7)

1.一种激光焊接设备，其特征在于：包括底板(14)，底板(14)上设有焊接机械手机构(15)，焊接机械手机构(15)的一侧设有变位底座(16)，变位底座(16)上设有夹具组件(17)；所述变位底座(16)包括设置于底板(14)上的支撑架(24)，支撑架(24)上设有转动连接的横向转动杆(25)，横向转动杆(25)的中部设有外连接套(26)，外连接套(26)的顶部设有固定连接的中底座(27)，横向转动杆(25)的端部设有从动齿轮(28)，支撑架(24)的底部设有第一驱动电机(29)，第一驱动电机(29)的输出端设有与从动齿轮(28)相连的驱动齿轮(30)；所述中底座(27)的顶面上设有与其转动连接的上底座(31)，中底座(27)的中部设有圆形的齿轮传动腔(32)，齿轮传动腔(32)的边缘设有内齿(33)；所述外连接套(26)的底部设有固定连接的第二驱动电机(34)，第二驱动电机(34)的输出端设有输出轴(35)，输出轴(35)穿过外连接套(26)与横向转动杆(25)延伸至齿轮传动腔(32)内；所述齿轮传动腔(32)中部设有行星齿轮机构(36)，行星齿轮机构(36)包括设置于输出轴(35)端部的太阳轮(37)，太阳轮(37)周围设有多个与其和内齿(33)相啮合的行星轮(38)，所述上底座(31)底部与行星轮(38)相连接，夹具组件(17)设置于上底座(31)的顶部。
2.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于：所述焊接机械手机构(15)包括设置于底板(14)上的工作底座(18)，工作底座(18)上设有转动连接的转盘(19)，转盘(19)上设有竖向转动连接的第一转动臂(20)，第一转动臂(20)的上端设有竖向转动连接的第二转动臂(21)，第二转动臂(21)的端部设有横向转动连接的焊枪(22)，第二转动臂(21)的上侧设有位于焊枪(22)上方的激光扫描传感器(23)。
3.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于：所述夹具组件(17)包括与上底座(31)相连的工作板(1)，工作板(1)上设有上下设置的车门窗框夹持组(2)和车门内板夹持组(3)，车门窗框夹持组(2)与车门内板夹持组(3)之间设有车门加强板夹持组(4)；所述车门窗框夹持组(2)、车门内板夹持组(3)和车门加强板夹持组(4)均包括多个夹持机构(5)，夹持机构(5)包括与工作板(1)相连的夹具支架(6)，夹具支架(6)的上部设有对称设置的安装横板(7)，两安装横板(7)外侧的上部设有经转轴转动连接的夹持臂(8)，两安装横板(7)内侧的下部共同设有经转轴转动连接且开口朝下的C形作用件(9)，C形作用件(9)的内侧设有上端与其转动连接的压块(10)，压块(10)的下端与夹持臂(8)经转轴转动连接，压块(10)的下部与夹持臂(8)顶面相贴合；所述夹持臂(8)的端部设有夹持块(12)，所述安装横板(7)下方的夹具支架(6)上设有与夹持块(12)对应的下夹持板(13)。
4.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于：所述驱动齿轮(30)和从动齿轮(28)上共同设有V形传动带(39)。
5.根据权利要求1所述的激光焊接设备，其特征在于：所述中底座(27)上设有环形连接槽(40)，上底座(31)底部设有与环形连接槽(40)相契合并滑动连接的环形连接块(41)，所述行星齿轮机构(36)位于环形连接槽(40)的圆心位置。
6.根据权利要求5所述的激光焊接设备，其特征在于：所述环形连接槽(40)的截面呈L形。
7.根据权利要求2所述的激光焊接设备，其特征在于：所述激光扫描传感器(23)包括设置于第二转动臂(21)上侧的安装杆(42)，安装杆(42)的端部设有底面敞开的安装外壳(43)，安装外壳(43)内设有朝下设置的激光器(44)和摄像头(45)，安装外壳(43)的底部由外到内依次设有防溅板(46)和滤光片(47)。
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