CN116197515A - 一种超声波焊接工作站 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种超声波焊接工作站，包括取料机器人、上料机器人、校正装置、定位装置、超声波焊接装置和检测相机，能够自动抓取并焊接透镜与透镜支架，避免透镜附污产生印痕。并通过校正装置对透镜、透镜支架进行准确定位，通过定位装置对透镜支架和透镜进行定位和固定，保证了透镜支架与透镜之间准确对齐，使得焊接时不易出现段差、焊接不一致等现象。通过检测相机对焊接完成的透镜与透镜支架进行拍照并上传到后台进行视觉检测，能及时发现透镜焊接出现的裂痕。提高了生产效率，减少了人力消耗，保证了车灯透镜产品的质量。

Description

一种超声波焊接工作站

技术领域

本申请涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种超声波焊接工作站。

背景技术

车灯透镜是加装车辆在大灯总成内的聚光工具，其一般包括透镜和透镜支架，透镜和透镜支架通常采用热板焊的方式进行组装，需要人工手动上下料，上料之后需要人工自行检测，时常会出现装配不稳定，外观漏检等问题，导致所生产的车灯透镜产品质量不佳。

发明内容

本申请实施例提供一种超声波焊接工作站，用于焊接透镜和透镜支架，包括机架和工作台，所述工作台设置于所述机架的下方；所述工作台的顶面设有储料区和工作区，所述储料区和所述工作区分别靠近所述工作台的相对两侧；所述储料区设有若干个料盘，每个所述料盘上放置有若干个所述透镜和若干个所述透镜支架；

所述工作区设有上料机器人、校正装置、定位装置和超声波焊接装置，所述机架上设有取料机器人和检测相机，所述取料机器人位于所述料盘与所述校正装置之间，所述检测相机位于所述工作区的上方；

所述校正装置包括透镜校正机构和支架校正机构，所述透镜校正机构包括第一手指气缸和安装在所述第一手指气缸上的两个呈对称设置的校正板，所述第一手指气缸安装在所述工作台上，两个所述校正板可由所述第一手指气缸带动相互靠近或远离；

所述校正板的顶端具有两个呈对称设置的校正边，所述校正边的内壁面具有与所述透镜的外周面形状相贴合的第一贴合面和由所述第一贴合面边缘朝所述校正边的外壁延伸外扩的第一导向面；

所述支架校正机构包括第二手指气缸和安装在所述手指气缸上的两个呈对称设置的校正座，所述第二手指气缸安装在所述工作台上，两个所述校正座可由所述第二手指气缸带动相互靠近或远离；

所述校正座的侧端具有两个呈对称设置的校正架，所述校正架的内壁面具有与所述透镜支架的外周面形状相贴合的第二贴合面和由所述第二贴合面边缘朝所述校正架的外壁延伸外扩的第二导向面；

所述超声波焊接装置的下端设有一个所述定位装置，所述定位装置包括直线气缸、滑块和固定块，所述直线气缸安装在所述工作台上，所述滑块安装在所述直线气缸上，所述滑块可由所述直线气缸带动朝所述固定块相互靠近或远离。

本申请实施例提供的超声波焊接工作站，能够自动抓取并焊接透镜与透镜支架，避免透镜附污产生印痕，避免焊接时出现段差、焊接不一致等现象，及时发现透镜焊接出现的裂痕，提高生产效率，减少了人力消耗，保证车灯透镜产品的质量。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述取料机器人包括取料机械臂和取料夹具，所述取料机械臂倒挂安装在所述机架上，所述取料夹具安装在所述取料机械臂上；

所述取料夹具包括门型框架，所述门型框架的相对两侧各设有一个第三手指气缸，每个所述第三手指气缸的底端安装有两个呈对称设置的夹取板，两个所述夹取板可由所述第三手指气缸带动相互靠近或远离。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述夹取板的中部均具有朝远离另外一个所述夹取板的方向弯折的避让部。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述门型框架与所述第三手指气缸之间通过竖向设置的滑台气缸相连。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述上料机器人包括上料机械臂和上料夹具，所述上料机械臂安装在所述工作台上，所述上料夹具安装在所述上料机械臂上；

所述上料夹具包括安装座，所述安装座的底端设有第四手指气缸，所述第四手指气缸的底端安装有两个呈对称设置的夹料板，两个所述夹料板可由所述第四手指气缸带动相互靠近或远离。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述透镜的底端外周侧具有连接沿，所述连接沿上设有多个缺口；

所述透镜支架的顶端具有多个定位柱，多个所述定位柱与多个所述缺口的位置一一对应。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述透镜支架的顶端设有多个间隔且均匀分布设置的第一条状凸起。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述透镜的底端设有多个间隔且均匀分布设置的第二条状凸起。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述工作台上安装有热铆焊接设备，所述热铆焊接设备的下方设有一个所述定位装置。

在其中一种可能的实施方式中，本申请实施例提供的超声波焊接工作站，所述超声波焊接装置的焊接头的底端具有形状与所述焊接透镜外表面贴合的凹槽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的结构示意图一；

图2是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的结构示意图二；

图3是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的正视示意图；

图4是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的侧视示意图；

图5是图1中A处的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中校正装置的示意图；

图7是图1中B处的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中定位装置的示意图；

图9是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中焊接头的示意图；

图10是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中取料夹具的示意图；

图11是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中上料夹具的示意图；

图12是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中热铆焊接设备的示意图；

图13是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中透镜支架和透镜的示意图；

图14是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中透镜的示意图。

附图标记说明

10-取料机器人；

11-取料机械臂；

12-取料夹具；

121-门型框架；

122-第三手指气缸；

123-夹取板；

123-滑台气缸；

20-上料机器人；

21-上料机械臂；

22-上料夹具；

221-安装座；

222-第四手指气缸；

223-夹料板；

30-透镜校正机构；

31-第一手指气缸；

32-校正板；

321-校正边；

321a-第一贴合面；

321b-第一导向面；

40-支架校正机构；

41-第二手指气缸；

42-校正座；

421-校正架；

421a-第二贴合面；

421b-第二导向面；

50-定位装置；

51-直线气缸；

52-滑块；

53-固定块；

60-超声波焊接装置；

61-焊接头；

70-热铆焊接设备；

80-检测相机；

91-机架；

92-工作台；

93-料盘；

200-透镜；

210-缺口；

220-第二条状凸起；

300-透镜支架；

310-定位柱；

320-第一条状凸起。

具体实施方式

相关技术中，透镜和透镜支架通常采用热板焊的方式进行组装，需要人工手动上下料，上料之后需要人工自行检测，时常会出现装配不稳定，外观漏检等问题，主要包括：透镜焊接出现裂痕，太细的肉眼无法分辨；透镜与支架焊接出现段差，焊接不一致；透镜附污，有印痕。导致所生产的车灯透镜产品质量不佳。

基于此，本申请实施例提供一种超声波焊接工作站，通过取料机器人、上料机器人、校正装置、定位装置、超声波焊接装置和检测相机，能够自动抓取并焊接透镜与透镜支架，避免透镜附污产生印痕，避免焊接时出现段差、焊接不一致等现象，及时发现透镜焊接出现的裂痕，提高生产效率，减少了人力消耗，保证车灯透镜产品的质量。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的结构示意图一；图2是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的结构示意图二；图3是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的正视示意图；图4是本申请实施例提供的超声波焊接工作站的侧视示意图；图5是图1中A处的结构示意图；图6是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中校正装置的示意图；图7是图1中B处的结构示意图；图8是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中定位装置的示意图；图9是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中焊接头的示意图；图10是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中取料夹具的示意图；图11是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中上料夹具的示意图；图12是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中热铆焊接设备的示意图；图13是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中透镜支架和透镜的示意图；图14是本申请实施例提供的超声波焊接工作站中透镜的示意图。

参见图1-图8所示，本申请实施例提供一种超声波焊接工作站，包括机架91和工作台92，工作台92设置于机架91的下方，工作台92的顶面设有储料区和工作区，储料区和工作区分别靠近工作台92的相对两侧，储料区用于存放待焊接的焊接透镜200和透镜支架300，工作区用于定位、焊接以及检测。

储料区设有若干个料盘93，每个料盘93上放置有若干个透镜200和若干个透镜支架300。工作区设有上料机器人20、校正装置、定位装置50和超声波焊接装置60，机架91上设有取料机器人10和检测相机80，取料机器人10位于料盘93与校正装置之间，检测相机80位于工作区的上，检测相机80用于对焊接完成的工件进行拍照以便于质量的检测。

取料机器人10用于夹取料盘93上放置的透镜200和透镜支架300，并将夹取的透镜200和透镜支架300放置到校正装置中。

参见图5和图6所示，校正装置用于校正透镜200和透镜支架300的位置，从而便于上料机器人20准确夹取校正透镜200和透镜支架300，校正装置包括透镜校正机构30和支架校正机构40，其中：

透镜校正机构30包括第一手指气缸31和安装在第一手指气缸31上的两个呈对称设置的校正板32，第一手指气缸31安装在工作台92上，两个校正板32可由第一手指气缸31带动相互靠近或远离。校正板32的顶端具有两个呈对称设置的校正边321，校正边321的内壁面具有与透镜200的外周面形状相贴合的第一贴合面321a和由第一贴合面321a边缘朝校正边321的外壁延伸外扩的第一导向面321b，两个校正板32上的校正边321可围合形成贴合透镜200外缘的形状。

在使用时，控制第一手指气缸31将两个校正板32远离张开，将透镜200放置在两个校正板32上，两个校正板32上的校正边321均匀分布在透镜200的四周。然后，控制第一手指气缸31将两个校正板32靠近合拢，透镜200的外周边缘随着第一导向面321b的推动而与第一贴合面321a逐渐贴合，直至两个校正板32完全合拢，透镜200的外周边缘正好被卡合在校正边321内，从而实现透镜200的精准定位。

支架校正机构40包括第二手指气缸41和安装在手指气缸上的两个呈对称设置的校正座42，第二手指气缸41安装在工作台92上，两个校正座42可由第二手指气缸41带动相互靠近或远离。校正座42的侧端具有两个呈对称设置的校正架421，校正架421的内壁面具有与透镜支架300的外周面形状相贴合的第二贴合面421a和由第二贴合面421a边缘朝校正架421的外壁延伸外扩的第二导向面421b，两个校正座42上的校正架421可围合形成贴合透镜支架300外缘的形状。

在使用时，控制第二手指气缸41将两个校正座42远离张开，将透镜支架300放置在两个校正座42之间，使两个校正座42上的校正架421均匀分布在透镜支架300的四周。然后，控制第二手指气缸41将两个校正座42靠近合拢，透镜支架300的外周边缘随着第二导向面421b的推动而与第二贴合面421a逐渐贴合，直至两个校正座42完全合拢，透镜支架300的外周边缘正好被卡合在校正架421内，从而实现透镜支架300的精准定位。

上料机器人20用于夹取透镜校正机构30上放置的透镜200和支架校正机构40上放置的透镜支架300，并将夹取的透镜200和透镜支架300放置到定位装置50中，使透镜200放置在透镜支架300上。

参见图7和图8所示，超声波焊接装置60的下端设有一个定位装置50，定位装置50用于对透镜支架300进行调整定位并固定，定位装置50包括直线气缸51、滑块52和固定块53，直线气缸51安装在工作台92上，滑块52安装在直线气缸51上，滑块52可由直线气缸51带动朝固定块53相互靠近或远离。

在使用时，先通过上料机器人20夹取透镜支架300，并将透镜支架300放置在滑块52和固定块53之间，通过直线气缸51带动滑块52朝固定块53逐渐靠近并将透镜支架300夹持在滑块52和固定块53之间进行固定，然后通过上料机器人20夹取透镜200放置在透镜支架300上，使透镜200的下端与透镜支架300的顶端对齐，以便于后续超声波焊接。

工作过程为：将放置有透镜200以及透镜支架300的料盘93依次摆放在工作台92的储料区。通过取料机器人10从料盘93上夹取一个透镜200和一个透镜支架300，并将透镜200放置在透镜校正机构30的两个校正板32上，将透镜支架300放置在支架校正机构40的两个校正座42之间，通过启动第一手指气缸31和第二手指气缸41以分别合拢两个校正板32和两个校正座42，将透镜200的外周边缘卡合在校正边321内，实现透镜200的精准定位，将透镜支架300的外周边缘卡合在校正架421内，实现透镜支架300的精准定位。然后，通过上料机器人20夹取透镜支架300放置于定位装置50内进行定位和固定，再夹取透镜200放置在透镜支架300上，使透镜200的下端与透镜支架300的顶端对齐，将超声波焊接装置60的焊接头61下压至透镜200与透镜支架300的焊接区域，启动超声波焊接装置60，完成透镜200与透镜支架300的焊接。焊接完成的透镜200与透镜支架300通过检测相机80进行拍照并上传到后台进行视觉检测，判断是否焊接合格。

通过本申请实施例提供的超声波焊接工作站，能够自动抓取并焊接透镜200与透镜支架300，避免透镜200附污产生印痕。并通过校正装置对透镜200、透镜支架300进行准确定位，通过定位装置50对透镜支架300和透镜200进行定位和固定，保证了透镜支架300与透镜200之间准确对齐，使得焊接时不易出现段差、焊接不一致等现象。通过检测相机80对焊接完成的透镜200与透镜支架300进行拍照并上传到后台进行视觉检测，能及时发现透镜200焊接出现的裂痕。提高了生产效率，减少了人力消耗，保证了车灯透镜200产品的质量。

参见图10所示，本申请实施例中，取料机器人10包括取料机械臂11和取料夹具12，取料机械臂11倒挂安装在机架91上，取料夹具12安装在取料机械臂11上。取料夹具12包括门型框架121，门型框架121的相对两侧各设有一个第三手指气缸122，每个第三手指气缸122的底端安装有两个呈对称设置的夹取板123，两个夹取板123可由第三手指气缸122带动相互靠近或远离，从而夹取或松开物料。

具体地，夹取板123的中部均具有朝远离另外一个夹取板123的方向弯折的避让部。通过避让部扩大夹取板123下部空间，使得在夹取透镜200时夹取板123内侧不会触碰到透镜200表面，避免造成透镜200附污产生印痕。

门型框架121与第三手指气缸122之间通过竖向设置的滑台气缸123相连。由于透镜200与透镜支架300的高度是不一致的。因此，为了通过同时夹取透镜200和透镜支架300，可通过滑台气缸123调节夹取板123的高度位置，将一侧的第三手指气缸122调低夹取高度相对较低的透镜200，将另外一侧的第三手指气缸122调高夹取高度相对较高的透镜支架300。

参见图11所示，本申请实施例中，上料机器人20包括上料机械臂21和上料夹具22，上料机械臂21安装在工作台92上，上料夹具22安装在上料机械臂21上。上料夹具22包括安装座221，安装座221的底端设有第四手指气缸222，第四手指气缸222的底端安装有两个呈对称设置的夹料板223，两个夹料板223可由第四手指气缸222带动相互靠近或远离，从而夹取或松开物料。

参见图13和图14所示，为了方便透镜200与透镜支架300之间的定位，本申请实施例中，透镜200的底端外周侧具有连接沿，连接沿上设有多个缺口210，透镜支架300的顶端具有多个定位柱310，多个定位柱310与多个缺口210的位置一一对应。

当透镜支架300被定位装置50固定好后，将透镜200夹取放置在透镜支架300上，使透镜200的下端的连接沿与透镜支架300的顶端对齐，并使透镜支架300上的定位柱310一一对应插入到连接沿上的缺口210内，从而使透镜200能够准确的定位到透镜支架300上。

透镜支架300的顶端设有多个间隔且均匀分布设置的第一条状凸起320，透镜200的底端设有多个间隔且均匀分布设置的第二条状凸起220。超声波焊接装置60运行时将第一条状凸起320和第二条状凸起220融化，从而将透镜支架300与透镜200焊接。

参见图9所示，具体地，超声波焊接装置60的焊接头61的底端具有形状与焊接透镜200外表面贴合的凹槽。

参见图12所示，此外，工作台92上安装有热铆焊接设备70，热铆焊接设备70的下方设有一个定位装置50。在将透镜支架300与透镜200进行超声波焊接后，再移送到热铆焊接设备70的下方的定位装置50中，通过热铆焊接设备70将定位柱310融化并填充连接沿上的缺口210，从而进一步固定透镜支架300与透镜200。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超声波焊接工作站，用于焊接透镜和透镜支架，其特征在于，包括机架和工作台，所述工作台设置于所述机架的下方；所述工作台的顶面设有储料区和工作区，所述储料区和所述工作区分别靠近所述工作台的相对两侧；所述储料区设有若干个料盘，每个所述料盘上放置有若干个所述透镜和若干个所述透镜支架；

所述工作区设有上料机器人、校正装置、定位装置和超声波焊接装置，所述机架上设有取料机器人和检测相机，所述取料机器人位于所述料盘与所述校正装置之间，所述检测相机位于所述工作区的上方；

所述校正装置包括透镜校正机构和支架校正机构，所述透镜校正机构包括第一手指气缸和安装在所述第一手指气缸上的两个呈对称设置的校正板，所述第一手指气缸安装在所述工作台上，两个所述校正板可由所述第一手指气缸带动相互靠近或远离；

所述校正板的顶端具有两个呈对称设置的校正边，所述校正边的内壁面具有与所述透镜的外周面形状相贴合的第一贴合面和由所述第一贴合面边缘朝所述校正边的外壁延伸外扩的第一导向面；

所述支架校正机构包括第二手指气缸和安装在所述手指气缸上的两个呈对称设置的校正座，所述第二手指气缸安装在所述工作台上，两个所述校正座可由所述第二手指气缸带动相互靠近或远离；

所述校正座的侧端具有两个呈对称设置的校正架，所述校正架的内壁面具有与所述透镜支架的外周面形状相贴合的第二贴合面和由所述第二贴合面边缘朝所述校正架的外壁延伸外扩的第二导向面；

所述超声波焊接装置的下端设有一个所述定位装置，所述定位装置包括直线气缸、滑块和固定块，所述直线气缸安装在所述工作台上，所述滑块安装在所述直线气缸上，所述滑块可由所述直线气缸带动朝所述固定块相互靠近或远离。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述取料机器人包括取料机械臂和取料夹具，所述取料机械臂倒挂安装在所述机架上，所述取料夹具安装在所述取料机械臂上；

所述取料夹具包括门型框架，所述门型框架的相对两侧各设有一个第三手指气缸，每个所述第三手指气缸的底端安装有两个呈对称设置的夹取板，两个所述夹取板可由所述第三手指气缸带动相互靠近或远离。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述夹取板的中部均具有朝远离另外一个所述夹取板的方向弯折的避让部。

4.根据权利要求2所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述门型框架与所述第三手指气缸之间通过竖向设置的滑台气缸相连。

5.根据权利要求1所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述上料机器人包括上料机械臂和上料夹具，所述上料机械臂安装在所述工作台上，所述上料夹具安装在所述上料机械臂上；

所述上料夹具包括安装座，所述安装座的底端设有第四手指气缸，所述第四手指气缸的底端安装有两个呈对称设置的夹料板，两个所述夹料板可由所述第四手指气缸带动相互靠近或远离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述透镜的底端外周侧具有连接沿，所述连接沿上设有多个缺口；

所述透镜支架的顶端具有多个定位柱，多个所述定位柱与多个所述缺口的位置一一对应。

7.根据权利要求6所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述透镜支架的顶端设有多个间隔且均匀分布设置的第一条状凸起。

8.根据权利要求6所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述透镜的底端设有多个间隔且均匀分布设置的第二条状凸起。

9.根据权利要求6所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述工作台上安装有热铆焊接设备，所述热铆焊接设备的下方设有一个所述定位装置。

10.根据权利要求6所述的超声波焊接工作站，其特征在于，所述超声波焊接装置的焊接头的底端具有形状与所述焊接透镜外表面贴合的凹槽。

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