CN115070209B - 移料机构及焊接装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种移料机构及焊接装置，该移料机构包括主轴、滑块机构、第一凸轮连杆机构、第二凸轮连杆机构以及移料头。在主轴往复转动的过程中，滑块能够沿着导轨往复移动。在主轴往复移动的过程中，导轨能够随着主轴往复移动。这样，通过凸轮机构和连杆机构控制主轴的运动，移料机构能够完成水平动作和竖直动作，使得移料机构不易损坏并且具有较高的稳定性。

Description

移料机构及焊接装置

技术领域

本申请涉及焊接领域，更具体地涉及一种移料机构及焊接装置。

背景技术

3C行业中，机械焊接技术的使用极为普遍，焊接技术的先进与否将会直接影响产品的质量。实际生产中，微小金属片的焊接通常采用人工的方式摆放和组装金属片，容易出现焊接位置错误、焊接强度不够等问题，无法保证焊接的质量并且存在安全隐患。

现有的自动焊接装置通常由多个气动模组搭建而成，每个模组用于实现一个自由度的移料作业。例如，金属片的摆放和组装需要多个独立的模组相互配合才能完成，这使得自动焊接装置的稳定性较差。此外，气动模组容易损坏，这进一步降低了焊接装置的稳定性，并且使焊接装置具有较高的维护成本。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的目的在于提供一种移料机构及焊接装置，其能够克服上述背景技术中说明的缺点中的至少一个缺点。

为了实现上述目的，本申请采用如下的技术方案。

本申请提供了一种如下的移料机构，该移料机构包括：主轴，其能够绕着中心轴线往复转动和沿着所述中心轴线往复移动；滑块机构，其包括滑块和导轨，所述滑块安装于所述导轨并且与所述主轴传动联接，所述导轨在所述主轴的轴向上与所述主轴固定；第一凸轮连杆机构，其包括第一凸轮和第一连杆机构，所述第一凸轮通过所述第一连杆机构与所述主轴传动联接以驱动所述主轴往复转动；第二凸轮连杆机构，其包括第二凸轮和第二连杆机构，所述第二凸轮通过所述第二连杆机构与所述主轴传动联接以驱动所述主轴往复移动；移料头，其与所述滑块固定，用于载置和释放物料。其中，在所述主轴往复转动的过程中，所述滑块能够沿着所述导轨往复移动；在所述主轴往复移动的过程中，所述导轨能够随着所述主轴往复移动。

在一个可选的方案中，所述滑块机构的数量为多个，多个所述导轨在所述主轴的周向上间隔开地布置，并且每个所述导轨朝向所述主轴的径向外侧延伸。

在另一个可选的方案中，所述滑块机构还包括摇杆，所述摇杆在所述主轴的周向上与所述主轴固定，多个所述摇杆中的至少一部分摇杆形成为一体，所述主轴通过所述摇杆与所述滑块传动联接。

在另一个可选的方案中，还包括升降块，其与所述主轴固定，所述升降块开设有沿所述主轴的周向延伸并且朝向所述主轴的径向内侧凹陷的升降槽，所述第二连杆机构的从动件伸入所述升降槽并且抵靠所述升降槽的壁部。

在另一个可选的方案中，还包括升降盘，其套装于所述主轴，所述升降盘与所述主轴通过止推轴承连接，所述导轨与所述升降盘固定。

在另一个可选的方案中，所述第一凸轮为沟槽凸轮，所述第一连杆机构的主动件伸入所述第一凸轮的沟槽，使得所述第一连杆机构的主动件由所述第一凸轮的沟槽引导，并且/或者，所述第二凸轮为沟槽凸轮，所述第二连杆机构的主动件伸入所述第二凸轮的沟槽，使得所述第二连杆机构的主动件由所述第二凸轮的沟槽引导。

在另一个可选的方案中，所述第一凸轮与所述第二凸轮同轴地布置并且形成为一体，所述移料机构还包括动力源，所述动力源的输出端与所述第一凸轮和所述第二凸轮传动联接。

本申请还提供了一种如下的焊接装置，该焊接装置包括：输运机构，用于载置物料在多个工位间移动；压紧机构，用于抵靠所述物料；以及上述的移料机构。

在一个可选的方案中，所述输运机构包括凸轮分割器、分度盘、多个治具以及带传动机构，所述分度盘与所述凸轮分割器的输出端连接，所述多个治具安装于所述分度盘并且在所述分度盘的周向上均匀地布置，所述带传动机构的从动件与所述凸轮分割器的输入端连接，所述带传动机构的主动件与所述第一凸轮和/或所述第二凸轮传动联接。

在另一个可选的方案中，所述压紧机构包括压头和第三凸轮连杆机构，所述第三凸轮连杆机构的从动件与所述压头连接以驱动所述压头往复移动，所述第三凸轮连杆机构的主动件与所述第一凸轮和/或所述第二凸轮传动联接。

采用上述技术方案，通过凸轮机构和连杆机构控制主轴的运动，移料机构能够完成水平动作和竖直动作，使得移料机构不易损坏并且具有较高的稳定性。

附图说明

图1示出了根据本申请的一实施例的焊接装置的立体图。

图2示出了图1中的焊接装置的主视图。

图3示出了图1中的输运机构的立体图。

图4示出了图3中的凸轮分割器、分度盘以及多个治具的爆炸图。

图5示出了图1中的移料机构的立体图，其中省去了第三传动机构。

图6示出了图1中的移料机构的立体图，其中省去了第二传动机构。

图7示出了图1中的移料机构的立体图，其中省去了第二传动机构和第三传动机构。

图8示出了图5中的第一凸轮和第一摆杆的爆炸图。

图9示出了图6中的第二凸轮和第二摆杆的爆炸图。

图10示出了图1中的压紧机构的立体图。

图11示出了图1中的压紧机构的立体图，其中省去了第四传动机构。

图12示出了图5中的第一凸轮的从动件的位移曲线图。

图13示出了图6中的第二凸轮的从动件的位移曲线图。

图14示出了图10中的第三凸轮的从动件的位移曲线图。

附图标记说明

1 工作台；

2 驱动组件；21 电机；22 减速器；23 联轴器；24 驱动轴；25 编码器；

3 输运机构；31 凸轮分割器；32 分度盘；33 治具；34 第一传动机构；341 第一同步轮；342 第二同步轮；343 第一轴；344 第三同步轮；345 第四同步轮；346 张紧轮；

4 移料机构；41 主轴；42 升降盘；43 摇杆滑块机构；431 转盘；432 第一连杆；433 滑块；434 导轨；435 吸盘；436 限位销；44 第二传动机构；441 第一凸轮；442 第一摆杆；443 第二连杆；444 第一摆动块；45 第三传动机构；451 第二凸轮；452 第二摆杆；453第三连杆；454 第二摆动块；455 第三摆动块；456 升降块；457 导向块；

5 压紧机构；51 压头；52 第四传动机构；521 第三凸轮；522 第三摆杆；523 第四连杆；524 第四摆动块；525 第二轴；526 第五摆动块；527 第五连杆；

6 激光焊接机；

7 高度检测组件；

8 光学检测组件。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施例。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

在本申请中，“传动联接”是指两个部件能够联动地连接，这两个部件可以直接连接也可以经由其它部件间接连接。“移动”是指平动，“运动”包括平动和转动。“凸轮连杆机构”是指包括凸轮机构和连杆机构的组合机构。

图1至图14示出了根据本申请的一实施例的焊接装置，其能够实现金属片（物料的示例）的自动摆放、组装和焊接。

参照图1和图2，焊接装置可以包括工作台1、驱动组件2、输运机构3、移料机构4、压紧机构5、激光焊接机6、高度检测组件7以及光学检测组件8。其中，工作台1用于承载其它机构和组件，驱动组件2用于驱动输运机构3、移料机构4和压紧机构5。具体地，驱动组件2可以包括电机21（动力源的示例）、减速器22、联轴器23、驱动轴24以及编码器25。电机21可以与减速器22的输入端传动联接，减速器22的输出端可以通过联轴器23与驱动轴24的一端（图2中的左端）传动联接，使得驱动轴24能够在电机21的驱动下转动。驱动轴24的另一端（图2中的右端）可以与编码器25传动联接以测量驱动轴24的转速。

参照图3和图4，输运机构3可以包括凸轮分割器31、分度盘32、多个治具33以及第一传动机构34（带传动机构的示例）。其中，凸轮分割器31的输入端可以通过第一传动机构34与驱动轴24传动联接，凸轮分割器31的输出端可以与分度盘32固定。多个不同的工位可以在分度盘32的周向上间隔开地布置，多个治具33可以安装于分度盘32并且在分度盘32的周向上均匀地布置。这样，电机21能够驱动分度盘32转动，使得治具33在各工位间移动。

参照图3，第一传动机构34可以包括第一同步轮341、第一同步带（图中未示出）、第二同步轮342、第一轴343、第三同步轮344、第二同步带（图中未示出）、第四同步轮345以及张紧轮346。具体地，第一同步轮341可以套装于驱动轴24并且通过胀套与驱动轴24固定，第二同步轮342可以通过第一同步带与第一同步轮341传动联接。第二同步轮342和第三同步轮344可以套装于第一轴343并且均通过胀套与第一轴343固定，第四同步轮345可以通过第二同步带与第三同步轮344传动联接。第四同步轮345可以设置于凸轮分割器31的输入端。张紧轮346可以抵靠第一同步带以张紧第一同步带。

参照图5至图9，移料机构4可以包括主轴41、升降盘42、摇杆滑块机构43（滑块机构的示例）、吸盘435（移料头的示例）、限位销436、第二传动机构44（第一凸轮连杆机构的示例）以及第三传动机构45（第二凸轮连杆机构的示例）。其中，主轴41可以通过第二传动机构44与驱动轴24传动联接，使得电机21能够驱动主轴41在一定角度内往复转动。同时，主轴41还可以通过第三传动机构45与驱动轴24传动联接，使得电机21能够驱动主轴41沿主轴41的轴向往复移动。升降盘42可以套装于主轴41并且通过推力球轴承（止推轴承的示例）与主轴41连接，使得升降盘42仅能够随主轴41沿主轴41的轴向往复移动而不能随主轴41转动。摇杆滑块机构43可以包括转盘431（摇杆的示例）、第一连杆432、滑块433以及导轨434。转盘431可以套装于主轴41并且通过胀套与主轴41固定，滑块433可以通过第一连杆432与转盘431传动联接。导轨434可以与升降盘42固定并且朝向升降盘42的径向外侧延伸，滑块433可以安装于导轨434以沿导轨434移动。吸盘435可以与滑块433固定以随滑块433移动。

当主轴41在一定角度内往复转动时，转盘431可以随主轴41转动以驱动滑块433沿导轨434往复移动，吸盘435可以随滑块433水平移动。当主轴41沿其轴向往复移动时，升降盘42和导轨434可以一体地随主轴41移动以驱动滑块433沿主轴41的轴向往复移动，吸盘435可以随滑块433竖直移动。这样，通过凸轮机构和连杆机构控制主轴41的运动，移料机构4能够完成水平动作和竖直动作，使得移料机构4不易损坏并且具有较高的稳定性。

为了进一步对升降盘42进行限位，可以设置多个固定于凸轮分割器31的限位销436。具体地，四个限位销436可以与主轴41平行并且穿过升降盘42，升降盘42可以通过直线轴承套装于限位销436，使得升降盘42仅能够沿限位销436的轴向移动。

摇杆滑块机构43的数量可以为多个。例如，摇杆滑块机构43的数量可以为四个，转盘431的数量可以为两个。四个导轨434可以在分度盘32的周向上间隔开地布置，两个转盘431可以在主轴41的轴向上间隔开地布置。其中，四个摇杆滑块机构43中的三个可以共用一个转盘431，而余下的一个摇杆滑块机构43可以单独使用另一个转盘431。

移料机构4可以与输运机构3配合以组装金属片。具体地，主轴41可以穿过并垂直于分度盘32，使得升降盘42、转盘431和分度盘32平行且同轴地布置。当移料机构4执行水平动作时，吸盘435可以载置金属片在分度盘32的上方与分度盘32的径向外侧之间移动。当移料机构4执行竖直动作时，吸盘435可以载置金属片离开治具33，或者将金属片放置于治具33。

参照图5，第二传动机构44可以包括第一凸轮441和第一连杆机构，第一连杆机构可以包括第一摆杆442、第二连杆443、第一摆动块444。具体地，第一凸轮441可以套装于驱动轴24并且通过胀套与驱动轴24固定，第一摆杆442可以与第一凸轮441连接以作为第一凸轮441的从动件。第一摆杆442可以通过第二连杆443与第一摆动块444传动联接，第一摆动块444可以套装于主轴41并且通过胀套与主轴41固定。这样，电机21能够驱动主轴41在一定角度内往复转动。

参照图6，第三传动机构45可以包括第二凸轮451和第二连杆机构，第二连杆机构可以包括第二摆杆452、第三连杆453、第二摆动块454、第三摆动块455、升降块456以及导向块457。具体地，第二凸轮451可以套装于驱动轴24并且通过胀套与驱动轴24固定，第二摆杆452可以与第二凸轮451连接以作为第二凸轮451的从动件。第二摆杆452可以通过第三连杆453与第二摆动块454传动联接，第二摆动块454可以和第三摆动块455固定。第二摆动块454和第三摆动块455可以均套装于第一轴343并且能够围绕第一轴343自由地转动，使得第二摆动块454、第三摆动块455与第二同步轮342、第三同步轮344的转动互不干涉。升降块456可以形成为筒状结构，其可以套装于主轴41并且通过胀套与主轴41固定。升降块456的外周面可以开设有整周延伸的升降槽。第三摆动块455可以设置有滚轮，滚轮可以伸入升降槽并且抵靠升降槽的壁部。这样，电机21能够驱动主轴41沿其轴向往复移动。

为了对主轴41的转动角度进行限位，可以设置固定于工作台1的导向块457。具体地，导向块457可以形成有沿主轴41的轴向延伸的导向面，升降块456可以设置有用于与导向面配合的滚轮。当主轴41转动至预定角度时，滚轮可以抵靠导向面以限制主轴41的转动。此时，主轴41可以沿其轴向移动，滚轮可以相对于导向块457滚动。当然，导向块457不是必须的。

参照图8和图9，第一凸轮441和第二凸轮451可以为沟槽凸轮并且形成为一体。相应地，第一摆杆442和第二摆杆452可以设置有滚轮，滚轮可以伸入第一凸轮441和第二凸轮451的沟槽内并且分别抵靠第一凸轮441的中央凸轮部和第二凸轮451的中央凸轮部。由此，第一摆杆442能够被第一凸轮441的沟槽引导运动，第二摆杆452能够被第二凸轮451的沟槽引导运动。

参照图10和图11，压紧机构5可以包括压头51和第四传动机构52（第三凸轮连杆机构的示例）。其中，压头51可以位于多个工位中的一个工位并且通过直线轴承安装于工作台1。同时，压头51可以通过第四传动机构52与驱动轴24传动联接，使得压头51能够沿主轴41的轴向往复移动以抵靠治具33所载置的金属片。

参照图10，第四传动机构52可以包括第三凸轮521、第三摆杆522、第四连杆523、第四摆动块524、第二轴525、第五摆动块526和第五连杆527。具体地。第三凸轮521可以是盘形凸轮，其套装于驱动轴24并且通过胀套与驱动轴24固定，第三摆杆522可以通过滚轮抵靠第三凸轮521以作为第三凸轮521的从动件。第四摆动块524可以通过第四连杆523与第三摆杆522传动联接，第四摆动块524和第五摆动块526可以均套装于第二轴525并且通过胀套与第二轴525固定。压头51可以通过第五连杆527与第五摆动块526传动联接。这样，电机21能够驱动压头51沿主轴41的轴向往复移动。

参照图1，多个不同的工位可以按照工序在分度盘32的周向上依次布置。例如，当需要将第一金属片（图中未示出）与第二金属片（图中未示出）焊接为一体时，多个工位依次可以包括第一上料工位、第二上料工位、高度检测工位、焊接工位、光学检测工位、第一下料工位以及第二下料工位。

多个第一金属片可以存放于第一上料工位的附近并且位于分度盘32的径向外侧。四个摇杆滑块机构43中的第一个机构可以位于第一上料工位，用于将第一金属片放置于治具33。多个第二金属片可以存放于第二上料工位的附近并且位于分度盘32的径向外侧。四个摇杆滑块机构43中的第二个机构可以位于第二上料工位，用于将第二金属片放置于治具33。

高度检测组件7可以位于高度检测工位，用于在焊接前检测治具33上是否放置有第一金属片和第二金属片。具体地，高度检测组件7可以包括激光位移传感器。激光焊接机6和压头51可以均位于焊接工位。压头51能够抵靠第一金属片和第二金属片，使得第一金属片与第二金属片紧密贴合。待第一金属片与第二金属片紧密贴合后，激光焊接机6可以对准待焊接部位以焊接金属片。激光焊接机6可以与高度检测组件7配合。当高度检测组件7检测到治具33没有载置金属片时，激光焊接机6将不会启动。光学检测组件8可以位于光学检测工位，用于在焊接后检测焊缝的质量。具体地，光学检测组件8可以包括CCD相机、镜头和光源。

第一物料盒（图中未示出）可以位于第一下料工位的附近并且位于分度盘32的径向外侧。四个摇杆滑块机构43中的第三个机构可以位于第一下料工位，用于将焊缝质量不合格的金属片放置于第一物料盒。位于第一下料工位的吸盘435可以与光学检测工位配合。只有当光学检测工位检测到焊缝质量不合格的金属片时，位于第一下料工位的吸盘435才会启动以载置金属片。第二物料盒（图中未示出）可以位于第二下料工位的附近并且位于分度盘32的径向外侧。四个摇杆滑块机构43中的第四个机构可以位于第二下料工位，用于将合格的金属片放置于第二物料盒。

第一凸轮441、第二凸轮451和第三凸轮521可以具有特定的轮廓曲线，使得输运机构3、移料机构4和压紧机构5能够在电机21的统一驱动下井然有序地配合。例如，第一凸轮的第一摆杆442、第二凸轮的第二摆杆452和第三凸轮的第三摆杆522可以分别按照图12至图14所示出的曲线动作。其中，横坐标为驱动轴24的转动角度，单位为度。纵坐标为从动件与各凸轮基圆的外轮廓之间的距离，单位为毫米。相应地，输运机构3、移料机构4和压紧机构5可以按照表1所示出的时序动作。

表1

本申请至少具有以下优点：

（i）通过凸轮机构和连杆机构控制主轴41的运动，移料机构4能够完成水平动作和竖直动作，使得移料机构4不易损坏并且具有较高的稳定性。

（ii）第一凸轮441与第二凸轮451同轴地布置并且彼此固定，使得移料机构4能够在一个驱动源（电机21）的驱动下实现两个不同的动作（水平动作、竖直动作），进一步提升了移料机构4的稳定性。

（iii）输运机构3、移料机构4和压紧机构5能够由同一个驱动源驱动，使得焊接装置不易损坏并且具有较高的稳定性，降低了焊接装置的维护成本。

应当理解，上述实施例仅是示例性的，不用于限制本申请。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施例做出各种变型和改变，而不脱离本申请的范围。

应当理解，移料机构4不限于用于焊接装置，物料也不限于为金属片。移料机构4可以应用于本领域技术人员所熟知的任何可能的场景。

应当理解，移料头不限于为吸盘435。例如，其也可以具有爪状结构以夹持物料。

应当理解，主轴41也可以直接与驱动源传动联接。第二传动机构44和第三传动机构45不限于实施例所示出的方式，第二传动机构44和第三传动机构45可以包括任意可能的机构以实现相同的功能。

应当理解，当转盘431的数量为多个且多个摇杆滑块机构43中的至少一部分机构共用转盘431时，每个转盘431所对应的摇杆滑块机构43的数量可以是任意的。

应当理解，焊接装置不限于包括实施例所示出的工位，其可以具有更多数量的工位以具有更多的功能，或者具有更少数量的工位以具有更少的功能。例如，当需要将第一金属片、第二金属片以及第三金属片焊接为一体时，可以在第二上料工位的下游增加第三上料工位以将第三金属片放置于治具33。

Claims (10)

1.一种移料机构，其特征在于，包括：

主轴(41)，其能够绕着中心轴线往复转动和沿着所述中心轴线往复移动；

滑块机构，其包括摇杆、滑块(433)和导轨(434)，所述摇杆在所述主轴(41)的周向上与所述主轴(41)固定，所述滑块(433)安装于所述导轨(434)并且通过所述摇杆与所述主轴(41)传动联接，所述导轨(434)在所述主轴(41)的轴向上与所述主轴(41)固定；

第一凸轮连杆机构，其包括第一凸轮(441)和第一连杆机构，所述第一凸轮(441)通过所述第一连杆机构与所述主轴(41)传动联接以驱动所述主轴(41)往复转动；

第二凸轮连杆机构，其包括第二凸轮(451)和第二连杆机构，所述第二凸轮(451)通过所述第二连杆机构与所述主轴(41)传动联接以驱动所述主轴(41)往复移动；

移料头，其与所述滑块(433)固定，用于载置和释放物料，

其中，在所述主轴(41)往复转动的过程中，所述滑块(433)能够沿着所述导轨(434)往复移动；在所述主轴(41)往复移动的过程中，所述导轨(434)能够随着所述主轴(41)往复移动。

2.根据权利要求1所述的移料机构，其特征在于，所述滑块机构的数量为多个，多个所述导轨(434)在所述主轴(41)的周向上间隔开地布置，并且每个所述导轨(434)朝向所述主轴(41)的径向外侧延伸。

3.根据权利要求2所述的移料机构，其特征在于，多个所述摇杆中的至少一部分摇杆形成为一体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移料机构，其特征在于，还包括升降块(456)，其与所述主轴(41)固定，所述升降块(456)开设有沿所述主轴(41)的周向延伸并且朝向所述主轴(41)的径向内侧凹陷的升降槽，所述第二连杆机构的从动件伸入所述升降槽并且抵靠所述升降槽的壁部。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的移料机构，其特征在于，还包括升降盘(42)，其套装于所述主轴(41)，所述升降盘(42)与所述主轴(41)通过止推轴承连接，所述导轨(434)与所述升降盘(42)固定。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的移料机构，其特征在于，所述第一凸轮(441)为沟槽凸轮，所述第一连杆机构的主动件伸入所述第一凸轮(441)的沟槽，使得所述第一连杆机构的主动件由所述第一凸轮(441)的沟槽引导，并且/或者，所述第二凸轮(451)为沟槽凸轮，所述第二连杆机构的主动件伸入所述第二凸轮(451)的沟槽，使得所述第二连杆机构的主动件由所述第二凸轮(451)的沟槽引导。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的移料机构，其特征在于，所述第一凸轮(441)与所述第二凸轮(451)同轴地布置并且形成为一体，所述移料机构还包括动力源，所述动力源的输出端与所述第一凸轮(441)和所述第二凸轮(451)传动联接。

8.一种焊接装置，其特征在于，包括：

输运机构(3)，用于载置物料在多个工位间移动；

压紧机构(5)，用于抵靠所述物料；以及

权利要求1至7中任一项所述的移料机构(4)。

9.根据权利要求8所述的焊接装置，其特征在于，所述输运机构(3)包括凸轮分割器(31)、分度盘(32)、多个治具(33)以及带传动机构，所述分度盘(32)与所述凸轮分割器(31)的输出端连接，所述多个治具(33)安装于所述分度盘(32)并且在所述分度盘(32)的周向上均匀地布置，所述带传动机构的从动件与所述凸轮分割器(31)的输入端连接，所述带传动机构的主动件与所述第一凸轮(441)和/或所述第二凸轮(451)传动联接。

10.根据权利要求8或9所述的焊接装置，其特征在于，所述压紧机构(5)包括压头(51)和第三凸轮连杆机构，所述第三凸轮连杆机构的从动件与所述压头(51)连接以驱动所述压头(51)往复移动，所述第三凸轮连杆机构的主动件与所述第一凸轮(441)和/或所述第二凸轮(451)传动联接。

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