CN116511774B - 多工位全自动焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全自动焊接技术领域，具体涉及多工位全自动焊接装置及其焊接方法，包括焊接机器手和夹持座，还包括固定座，支撑盘通过驱动轴转动安装在固定座上，且固定座上设有固定套，固定套上交错安装有扇形齿轮一和扇形齿轮二，支撑盘上设有上料、焊接一、焊接二和下料四个工位，夹持座，设有四组并环形分布在支撑盘上与四个工位相对应，且夹持座与支撑盘转动连接，夹持座底部设有与扇形齿轮一配合的齿圈一以及与扇形齿轮二配合的齿圈二，夹持座上滑动安装有夹持板以及电磁铁，固定套上设有固定盘。本发明可以自动上料和下料，无需频繁更换工件位置，可以减少工件移动时歪斜和错位不良发生率、转位发生的掉料不良率，提高加工效率。

Description

多工位全自动焊接装置及其焊接方法

技术领域

本发明涉及全自动焊接技术领域，具体涉及多工位全自动焊接装置及其焊接方法。

背景技术

焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。

为了提高焊接的质量、缩短焊接时间，越来越多的企业采用焊接机械手配合自动移料装置进行焊接，可以将焊接工件自动上料并转移至不同的工位，大多采用人工操作的方法将工件放入夹持装置中，由焊头对工件进行熔接、焊接，焊接后在采用人工将工件取出完成一次操作。

但是由于部分工件需要围绕着周面进行焊接，而工件需要固定后焊接来提高焊接的精度，焊接机器手不方便围绕着工件进行焊接，例如矩形通风管，目前的焊接方式不仅占用了许多劳力、工作效率低、另一方面通过机械手将工件移动至不同工位时，会产生0.6％-0.9％的歪斜和错位不良发生率、转位发生0.3％-0.5％的掉料不良，1.5％的卡料、不到位的现象无法避免，从而降低了加工效率。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了多工位全自动焊接装置及其焊接方法，能够有效解决现有技术需频繁更换工件位置，自动化程度低，工件移动时产生歪斜和错位不良发生率、转位发生的掉料不良率，加工效率不够高的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供多工位全自动焊接装置，包括焊接机器手和夹持座，还包括：

固定座，用于安装焊接机器手以及驱动夹持座移动至不同工位配合焊接机器手对工件进行焊接，支撑盘通过驱动轴转动安装在固定座上，且固定座上设有套设在驱动轴上的固定套，所述固定套上交错安装有用于调节夹持座角度的扇形齿轮一和扇形齿轮二，所述支撑盘上设有上料、焊接一、焊接二和下料四个工位，焊接机器手设有两组并分别位于焊接一工位和焊接二工位；

夹持座，设有四组并环形分布在支撑盘上与四个工位相对应，且夹持座与支撑盘转动连接，所述夹持座底部设有与扇形齿轮一配合的齿圈一以及与扇形齿轮二配合的齿圈二，所述夹持座上滑动安装有夹持板以及驱动夹持板移动的电磁铁，所述固定套上设有用于给电磁铁通电的固定盘。

进一步地，所述夹持座和支撑盘之间设有用于夹持座与扇形齿轮一以及扇形齿轮二脱离时恢复初始状态的复位组件一。

进一步地，所述扇形齿轮一位于上料工位和焊接一工位之间，所述扇形齿轮一与齿圈一的直径比为1:2，用于调节夹持座在朝向焊接一工位移动时转动45°，所述扇形齿轮二位于焊接一工位和焊接二工位之间，扇形齿轮二与齿圈二的直径比为1:4，用于调节夹持座在朝向焊接二工位移动时转动180°。

进一步地，所述夹持板与夹持座之间设有弹性件，夹持板靠近电磁铁的一侧设有导磁金属块，固定盘上设有弧形导电槽，且导电槽位于下料工位和上料工位之间，所述夹持座上设有与电磁铁连接并伸向导电槽的导电柱。

进一步地，所述固定套位于上料工位一侧竖直滑动安装有载物台，载物台底部设有滑台一，固定座上滑动安装有与滑台一配合的滑台二，且滑台二与固定座之间设有复位组件二，所述驱动轴上设有用于循环拨动滑台二的拨动板。

进一步地，所述固定套上设有充气囊，所述固定盘上设有与充气囊排气端连通的弧形分气腔，所述支撑盘上设有朝向工件的吹气件，且吹气件的进气端与固定盘相贴。

进一步地，所述充气囊位于载物台移动轨迹的上方，充气囊外围设有防护罩，且充气囊上的进气口和出气口均设有单向阀，所述弧形分气腔设有四组并环形阵列分布在固定盘上，且相邻弧形分气腔之间的间隙大于等于吹气件进气端的口径，吹气件的数目为四组并环形阵列分布在支撑盘上并朝向工件。

多工位全自动焊接装置的焊接方法，所述自动焊接装置的焊接方法应用于上述任一项所述自动焊接装置，所述焊接方法包括如下步骤：

S1、固定座上的驱动轴转动90°来带动拨动板转动并推动滑台二，载物台在滑台一与滑台二配合下将工件推送至夹持座内，此时夹持座上的导电柱与导电槽脱离取消对电磁铁的通电，夹持板在弹性件的作用下复位将工件夹持固定；

S2、驱动轴继续转动90°，上料工位、焊接一工位、焊接二工位和下料工位沿着顺时针移动一个工位，上料工位向焊接一工位转移时，夹持座上的齿圈一与固定盘上的扇形齿轮一配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座转动45°，将工件的拐角处朝向焊接机器手并进行焊接；

S3、上料工位向焊接一工位转移同时，焊接一工位向焊接二工位转移，夹持座上个齿圈二与固定盘上的扇形齿轮二配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座再次转动180°，将工件的另一对侧未焊接的拐角处朝向焊接机器手并进行焊接；

S4、载物台在向上移动送料时会挤压充气囊，充气囊向固定盘上的弧形分气腔充气，与此同时支撑盘转动将吹气件的进气端与弧形分气腔连通，使得工件沿着顺时针移动转移工位时，吹气件朝向工件吹气，对工件进行清理。

本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：

1、通过夹持座上的扇形齿轮一和齿圈一配合以及扇形齿轮二和齿圈二配合，将工件移动至两个焊接工位时自动调整焊接角度配合焊接，在另外两个工位可以自动上料和下料，无需频繁更换工件位置，自动化程度高，提高加工效率，可以减少工件移动时歪斜和错位不良发生率、转位发生的掉料不良率，从而提高加工效率。

2、通过载物台送料至上料工位处挤压充气囊，配合固定盘上的弧形分气腔以及支撑盘上的吹气件对各个工位上的工件进行吹气清理，使得工件保持更好的焊接状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的局部爆炸结构示意图；

图4为本发明夹持座上夹持板与固定盘的连接示意图；

图5为本发明夹持座在第二工位时与扇形齿轮的连接示意图；

图6为本发明支撑盘与固定盘的连接结构示意图；

图7为本发明支撑盘转动时吹气件与固定盘位置的状态变化图；

图8为本发明夹持座在支撑盘上移动至不同工位时，复位组件一的形态变化图。

图中的标号分别代表：100、固定座；110、支撑盘；111、驱动轴；120、固定套；121、扇形齿轮一；122、扇形齿轮二；130、固定盘；131、弧形分气腔；132、导电槽；200、焊接机器手；300、夹持座；310、复位组件一；320、夹持板；321、导磁金属块；322、电磁铁；323、导电柱；330、齿圈一；340、齿圈二；400、载物台；410、滑台一；420、滑台二；421、复位组件二；430、拨动板；500、充气囊；510、吹气件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例：参照图2-8，多工位全自动焊接装置，包括焊接机器手200和夹持座300，焊接机器手200设有两组，还包括：

固定座100，用于安装焊接机器手200以及驱动夹持座300移动至不同工位配合焊接机器手200对工件进行焊接，支撑盘110通过驱动轴111转动安装在固定座100上，固定座100上设有驱动电机，其中驱动电机每次启动带动驱动轴111转动的角度为90°，且固定座100上设有套设在驱动轴111上的固定套120，固定套120通过支撑杆固定设置在固定座100上，且固定套120底部与固定座100不接触，固定套120上交错安装有用于调节夹持座300角度的扇形齿轮一121和扇形齿轮二122，扇形齿轮一121位于扇形齿轮二122的上方，支撑盘110上设有上料、焊接一、焊接二和下料四个工位，四个工位按顺时针分布在支撑盘110上，焊接机器手200设有两组并分别位于焊接一工位和焊接二工位；

夹持座300，设有四组并环形分布在支撑盘110上与四个工位相对应，且夹持座300与支撑盘110转动连接，夹持座300底部设有与扇形齿轮一121配合的齿圈一330以及与扇形齿轮二122配合的齿圈二340，从而来调节夹持座300的转动角度，夹持座300上滑动安装有夹持板320以及驱动夹持板320移动的电磁铁322，固定套120上设有用于给电磁铁322通电的固定盘130，通过控制电磁铁322的通电和断电来拉动夹持板320对工件实现松开和夹持。

具体的，扇形齿轮一121位于上料工位和焊接一工位之间，扇形齿轮一121与齿圈一330的直径比为1:2，用于调节夹持座300在朝向焊接一工位移动时转动45°从而带动固定好的工件转动45°将拐角处朝向第一个位于焊接一工位的焊接机器手200，焊接机器手200工作并对工件的两个边角进行焊接；扇形齿轮二122位于焊接一工位和焊接二工位之间，扇形齿轮二122与齿圈二340的直径比为1:4，用于调节夹持座300在朝向焊接二工位移动时转动180°从而带动固定好的工件再次转动180°，将工件未焊接的部分转动并朝向第二个位于焊接二工位的焊接机器手200，焊接机器手200工作并对工件的另外两个边角进行焊接。

进一步的，夹持板320与夹持座300之间设有弹性件，用于推动夹持板320朝向工件对其进行夹持固定，夹持板320设有四组并环形阵列分布在夹持座300上，夹持板320靠近电磁铁322的一侧设有导磁金属块321，导磁金属块321本身不均有磁性，但是可以被电磁铁322吸附的金属材质，固定盘130上设有弧形导电槽132，弧形导电槽132设有两组，且弧形导电槽132的弧度为90°，且导电槽132位于下料工位和上料工位之间，夹持座300上设有与电磁铁322连接并伸向导电槽132的导电柱323，导电柱323有两组并分别与朝向两组导电槽132，夹持座300在移动至下料工位时，导电柱323与固定盘130上的导电槽132接触给电磁铁322通电，此时电磁铁322吸引导磁金属块321来压缩弹性件，从而松开工件将其排出，由于弧形导电槽132的弧度为90°，且导电槽132位于下料工位和上料工位之间，夹持座300在下料工位移动至上料工位之间，夹持板320一直处于打开状态，当夹持座300从上料工位移动至焊接一工位时，导电柱323与固定盘130上的导电槽132脱离，此时电磁铁322断电，夹持板320在弹性件作用下复位将工件夹持。

进一步的，夹持座300和支撑盘110之间设有用于夹持座300与扇形齿轮一121以及扇形齿轮二122脱离时恢复初始状态的复位组件一310，夹持座300在焊接二工位朝向下料工位移动时，由于与齿圈二340脱离取消限定，此时复位组件一310将夹持座300复位方便后续上料。

上述技术方案中，通过夹持座300上的夹持板320将工件在上料工位夹持，之后支撑盘110转动90°，将上料工位的工件移动到焊接一工位，通过扇形齿轮一121和齿圈一330配合将夹持座300以及工件转动45°，并将拐角处朝向第一个焊接机器手200，焊接完成后，再次转动支撑盘110，焊接一工位的夹持座300和工件移动到焊接二工位并通过扇形齿轮二122和齿圈二340配合后再次转动180°，将未焊接的拐角转动并朝向第二个焊接机器手200进行焊接，而原上料工位的夹持座300和工件则会移动到焊接一工位，当夹持座300带动工件移动到下料工位时，导电柱323与固定盘130上的导电槽132接触给电磁铁322通电，此时电磁铁322吸引导磁金属块321来压缩弹性件，从而松开工件将其排出，如此往复，实现全自动的上料、焊接以及下料。

其中，固定套120位于上料工位一侧竖直滑动安装有载物台400，载物台400底部设有滑台一410，固定座100上滑动安装有与滑台一410配合的滑台二420，滑台一410和滑台二420均为设有斜面的三角台，且滑台一410和滑台二420的斜面相贴，滑台二420与固定座100之间设有复位组件二421，用于滑台二420恢复至初始状态，同时取消对载物台400的限位，使其在重力因素下下落，防止影响工件移动，驱动轴111上设有用于循环拨动滑台二420的拨动板430，拨动板430设置在驱动轴111上并位于固定套120下方。

上述技术方案中，驱动轴111在转动时配合拨动板430、滑台一410和滑台二420将载物台400往复的推动进行送料，实现自动上料，减人工上料步骤，提高焊接效率。

另外，固定套120上设有充气囊500，固定盘130上设有与充气囊500排气端连通的弧形分气腔131，弧形分气腔131用于将气体输送至吹气件510，支撑盘110上设有朝向工件的吹气件510，且吹气件510的进气端与固定盘130相贴，使得支撑盘110转动时将弧形分气腔131与吹气件510连通时，即每个工位向下一个工位移动的过程中进行吹气。

值得说明的是，充气囊500位于载物台400移动轨迹的上方，载物台400在送料的同时挤压充气囊500进行供气，充气囊500外围设有防护罩，防止充气囊500变形同时确保其压缩路径，且充气囊500上的进气口和出气口均设有单向阀，保证出气效率，弧形分气腔131设有四组并环形阵列分布在固定盘130上，且相邻弧形分气腔131之间的间隙大于等于吹气件510进气端的口径，使得工件处于加工工位时，不再进行吹气操作，吹气件510的数目为四组并环形阵列分布在支撑盘110上并朝向工件，可以同时对未焊接的工件进行清理，同时对焊接后的工件进行清理。

上述技术方案中，通过载物台400送料至上料工位处时，可以挤压充气囊500配合固定盘130上的弧形分气腔131以及支撑盘110上的吹气件510对各个工位上的工件进行吹气清理，使得工件保持更好的焊接状态。

参照图1，多工位全自动焊接装置的焊接方法，自动焊接装置的焊接方法应用上述任一项自动焊接装置，焊接方法包括如下步骤：

S1、固定座100上的驱动轴111转动90°来带动拨动板430转动并推动滑台二420，载物台400在滑台一410与滑台二420配合下将工件推送至夹持座300内，此时夹持座300上的导电柱323与导电槽132脱离取消对电磁铁322的通电，夹持板320在弹性件的作用下复位将工件夹持固定；

S2、驱动轴111继续转动90°，上料工位、焊接一工位、焊接二工位和下料工位沿着顺时针移动一个工位，上料工位向焊接一工位转移时，夹持座300上的齿圈一330与固定盘130上的扇形齿轮一121配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座300转动45°，将工件的拐角处朝向焊接机器手200并进行焊接；

S3、上料工位向焊接一工位转移同时，焊接一工位向焊接二工位转移，夹持座300上个齿圈二340与固定盘130上的扇形齿轮二122配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座300再次转动180°，将工件的另一对侧未焊接的拐角处朝向焊接机器手200并进行焊接；

S4、载物台400在向上移动送料时会挤压充气囊500，充气囊500向固定盘130上的弧形分气腔131充气，与此同时支撑盘110转动将吹气件510的进气端与弧形分气腔131连通，使得工件沿着顺时针移动转移工位时，吹气件510朝向工件吹气，对工件进行清理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.多工位全自动焊接装置，包括焊接机器手（200）和夹持座（300），其特征在于，还包括：

固定座（100），用于安装焊接机器手（200）以及驱动夹持座（300）移动至不同工位配合焊接机器手（200）对工件进行焊接，支撑盘（110）通过驱动轴（111）转动安装在固定座（100）上，且固定座（100）上设有套设在驱动轴（111）上的固定套（120），所述固定套（120）上交错安装有用于调节夹持座（300）角度的扇形齿轮一（121）和扇形齿轮二（122），所述支撑盘（110）上设有上料、焊接一、焊接二和下料四个工位，焊接机器手（200）设有两组并分别位于焊接一工位和焊接二工位，所述固定套（120）位于上料工位一侧竖直滑动安装有载物台（400），载物台（400）底部设有滑台一（410），固定座（100）上滑动安装有与滑台一（410）配合的滑台二（420），且滑台二（420）与固定座（100）之间设有复位组件二（421），所述驱动轴（111）上设有用于循环拨动滑台二（420）的拨动板（430）；

夹持座（300）设有四组并环形分布在支撑盘（110）上与四个工位相对应，且夹持座（300）与支撑盘（110）转动连接，所述夹持座（300）底部设有与扇形齿轮一（121）配合的齿圈一（330）以及与扇形齿轮二（122）配合的齿圈二（340），所述夹持座（300）上滑动安装有夹持板（320）以及驱动夹持板（320）移动的电磁铁（322），所述固定套（120）上设有用于给电磁铁（322）通电的固定盘（130），所述夹持座（300）和支撑盘（110）之间设有用于夹持座（300）与扇形齿轮一（121）以及扇形齿轮二（122）脱离时恢复初始状态的复位组件一（310），所述扇形齿轮一（121）位于上料工位和焊接一工位之间，所述扇形齿轮一（121）与齿圈一（330）的直径比为1:2，用于调节夹持座（300）在朝向焊接一工位移动时转动45°，所述扇形齿轮二（122）位于焊接一工位和焊接二工位之间，扇形齿轮二（122）与齿圈二（340）的直径比为1:4，用于调节夹持座（300）在朝向焊接二工位移动时转动180°，所述夹持板（320）与夹持座（300）之间设有弹性件，夹持板（320）靠近电磁铁（322）的一侧设有导磁金属块（321），固定盘（130）上设有弧形的导电槽（132），且导电槽（132）位于下料工位和上料工位之间，所述夹持座（300）上设有与电磁铁（322）连接并伸向导电槽（132）的导电柱（323）。

2.根据权利要求1所述的多工位全自动焊接装置，其特征在于，所述固定套（120）上设有充气囊（500），所述固定盘（130）上设有与充气囊（500）排气端连通的弧形分气腔（131），所述支撑盘（110）上设有朝向工件的吹气件（510），且吹气件（510）的进气端与固定盘（130）相贴。

3.根据权利要求2所述的多工位全自动焊接装置，其特征在于，所述充气囊（500）位于载物台（400）移动轨迹的上方，充气囊（500）外围设有防护罩，且充气囊（500）上的进气口和出气口均设有单向阀，所述弧形分气腔（131）设有四组并环形阵列分布在固定盘（130）上，且相邻弧形分气腔（131）之间的间隙大于等于吹气件（510）进气端的口径，吹气件（510）的数目为四组并环形阵列分布在支撑盘（110）上并朝向工件。

4.使用多工位全自动焊接装置的焊接方法，所述焊接方法采用权利要求3所述的多工位全自动焊接装置，其特征在于，所述焊接方法包括如下步骤：

S1、固定座（100）上的驱动轴（111）转动90°来带动拨动板（430）转动并推动滑台二（420），载物台（400）在滑台一（410）与滑台二（420）配合下将工件推送至夹持座（300）内，此时夹持座（300）上的导电柱（323）与导电槽（132）脱离取消对电磁铁（322）的通电，夹持板（320）在弹性件的作用下复位将工件夹持固定；

S2、驱动轴（111）继续转动90°，上料工位、焊接一工位、焊接二工位和下料工位沿着顺时针移动一个工位，上料工位向焊接一工位转移时，夹持座（300）上的齿圈一（330）与固定盘（130）上的扇形齿轮一（121）配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座（300）转动45°，将工件的拐角处朝向焊接机器手（200）并进行焊接；

S3、上料工位向焊接一工位转移同时，焊接一工位向焊接二工位转移，夹持座（300）上的齿圈二（340）与固定盘（130）上的扇形齿轮二（122）配合，根据线速度相同时，角速度与半径成反比，夹持座（300）再次转动180°，将工件的另一对侧未焊接的拐角处朝向焊接机器手（200）并进行焊接；

S4、载物台（400）在向上移动送料时会挤压充气囊（500），充气囊（500）向固定盘（130）上的弧形分气腔（131）充气，与此同时支撑盘（110）转动将吹气件（510）的进气端与弧形分气腔（131）连通，使得工件沿着顺时针移动转移工位时，吹气件（510）朝向工件吹气，对工件进行清理。