CN117943661B - 一种洁净板材补强焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洁净板材补强焊接设备，涉及焊接设备技术领域，包括焊接工作台、桌面自动焊枪结构、机器视觉装置、人机交互机，以及电脑控制台，所述桌面自动焊枪结构包括三轴移动组件，以及装配于三轴移动组件上的焊枪组件；所述三轴移动组件包括架设于焊接工作台上龙门架、装配于龙门架的移动条，以及装配于移动条上的移动座；所述龙门架与焊接工作台滑动配合。本发明能够自动完成对补强件与洁净板材的连接，并且相较于常规技术中的点焊，本发明能在焊枪移动至焊接点位后，通过直角焊缝组件使弯柄焊枪快捷的完成L形轨迹的直角线焊，不仅提高洁净板材以及补强件连接强度，而且还能显著提升整体焊接效率。

Description

一种洁净板材补强焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，具体为一种洁净板材补强焊接设备。

背景技术

目前采用机器人自动化焊接的工装平台几乎还是传统的普通平板平台，完全不适应现在变化多样,多品种多规格产品的状况。

机械手自动焊接工装选用性能优越的柔性焊接工装平台、互换性高的柔性组合焊接工装夹具、灵活变换的焊接机械臂。对提高焊接产品的精度和质量、缩短加工时间同样起着非常重要的作用。在焊装生产过程中，采用机器人自动化焊接已经是目前现阶段的趋势，但是由于机械臂的成本过高，还不足以成为自动焊接首选的方案。

目前市场上有各类的焊接零部件的作业设备，但没有专门焊接板材补强料的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种洁净板材补强焊接设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种洁净板材补强焊接设备，包括焊接工作台、桌面自动焊枪结构、机器视觉装置、人机交互机，以及电脑控制台，所述桌面自动焊枪结构包括三轴移动组件，以及装配于三轴移动组件上的焊枪组件；

所述三轴移动组件包括架设于焊接工作台上龙门架、装配于龙门架的移动条，以及装配于移动条上的移动座；所述龙门架与焊接工作台滑动配合，并能在第一驱动部件的驱动下在焊接工作台上沿平行于水平面的第一方向滑动；所述移动条与龙门架滑动配合，并能在第二驱动部件的驱动下在龙门架上沿平行于水平面的第二方向滑动；所述移动座与移动条滑动配合，并能在第三驱动部件的驱动下在移动条上沿垂直于水平面方向滑动，所述第一方向与第二方向相垂直；

所述焊枪组件包括摆动板、弯柄焊枪、微处理器芯片以及激光焊缝跟踪传感部件，所述摆动板与水平面平行设置，摆动板的两端分别为转动端和安装端，转动端竖直设置有与移动座转动配合的转动轴，且转动轴的另一端与固定于移动座上的角位电机输出端固定连接，所述弯柄焊枪固定装配在摆动板的安装端，且微处理器芯片装载于弯柄焊枪上，微处理器芯片和激光焊缝跟踪传感部件与电脑控制台电性连接。

进一步地，所述弯柄焊枪通过直角焊缝组件固定在摆动板的安装端，所述直角焊缝组件包括通过多根弹簧杆水平设置在安装端下方的浮动座，浮动组件的底部开设有呈矩形状的导向槽，导向槽内滑动适配有导向块，导向块底部的中心位置处垂直设置有定位销；所述直角焊缝组件还包括用于驱动导向块移动的驱动部件，驱动部件包括设于导向槽中心位置处的旋转轴，所述旋转轴贯穿浮动座并与浮动座转动连接，浮动座下方的旋转轴上水平设置有伸缩杆，伸缩杆的伸缩端连接有一个套设于定位销上的转动环，且转动环远离伸缩杆一侧水平设置有安装条，安装条远离转动环的一端安装有弯柄焊枪；

所述直角焊缝组件还包括驱动旋转轴转动的步进电机、以及用于驱动浮动座在竖直方向滑动的竖向驱动结构。

进一步地，所述步进电机固定装配于安装端的顶部，步进电机的输出端与旋转轴同轴，且步进电机的输出端贯穿安装端与所述旋转轴通过花键与键槽的配合方式滑动连接，竖向驱动结构包括以旋转轴中心为原点设置在浮动块的顶部的环形滑道，所述导向槽具有呈直角状的第一滑槽段和呈直角状的第二滑槽段，环形滑道包括对应所述第一滑槽段设置的第一圆弧状滑动面，以及对应第二滑槽段设置的第二圆弧状滑动面，第一圆弧状滑动面和第二圆弧状滑动面均水平设置，且第一圆弧状滑动面高于第二圆弧状滑动面，第一圆弧状滑动面和第二圆弧状滑动面衔接处设置有平滑坡道，所述竖向驱动结构还包括竖直并设于环形滑道上方的抵触杆，抵触杆的顶端通过连接杆与步进电机的输出端固定连接，所述抵触杆的底端设置有与环形滑道抵触的滚球。

进一步地，所述摆动板与导向槽的对角线处于同一竖直平面内。

进一步地，所述激光焊缝跟踪传感部件包括线激光发射器、CMOS传感器和工业控制计算机。

进一步地，所述三轴移动组件具有两组，两组三轴移动组件对立设置，且每组三轴移动组件的龙门架上的移动条和移动座均具有两个，所述焊枪组件具有四个，四个焊枪组件分别安装在四个移动座上。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明能够自动完成对补强件与洁净板材的连接，并且相较于常规技术中的点焊，本发明能在焊枪移动至焊接点位后，通过直角焊缝组件使弯柄焊枪快捷的完成L形轨迹的直角线焊，不仅提高洁净板材以及补强件连接强度，而且还能显著提升整体焊接效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是应用本发明的洁净板材补强焊接生产线的结构示意图；

图2是本发明的洁净板材和补强件的结构示意图；

图3是本发明的部分结构示意图；

图4是本发明的直角焊缝组件第一视角结构示意图；

图5是本发明的直角焊缝组件第二视角结构示意图；

图6是本发明的直角焊缝组件第三视角结构示意图；

图7是图6的A处局部结构示意图；

图8是本发明的焊枪组件俯视结构示意图；

图9是图8的A-A向结构示意图；

图10是图9的B处局部结构示意图；

图11是本发明的焊接时焊枪的焊接部移动轨迹简化示意图。

图12是本发明的整体结构示意图。

图中：

100、洁净板材；200、补强件；210、第一补强条；220、第二补强条；300、焊接点位；400、焊接工作台；500、桌面自动焊枪结构；510、三轴移动组件；511、龙门架；512、移动条；513、移动座；520、焊枪组件；521、摆动板；5212、转动端；5211、安装端；5213、转动轴；522、弯柄焊枪；523、激光焊缝跟踪传感部件；524、角位电机；600、直角焊缝组件；610、弹簧杆；620、浮动座；630、导向槽；631、第一滑槽段；632、第二滑槽段；640、导向块；641、定位销；651、旋转轴；652、伸缩杆；653、转动环；654、安装条；660、步进电机；670、竖向驱动结构；671、环形滑道；6711、第一圆弧状滑动面；6712、第二圆弧状滑动面；6713、平滑坡道；672、抵触杆；673、连接杆；674、滚球；700、输送设备；800、码垛设备。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1是应用本发明具体实施例的洁净板材补强焊接生产线的俯视结构示意图，其包括输送设备700、洁净板材补强焊接设备、以及码垛设备800；输送设备700用于将洁净板材100和补强件200自动输送至焊接工作台400、洁净板材补强焊接设备用于对洁净板材100和补强件200的焊接，输送设备700将用在焊接好的洁净板材100和补强件200进行码垛。

如图3-12所示，本发明具体实施例中提供了一种洁净板材补强焊接设备，图2是本发明具体实施例中洁净板材100和补强件200的立体图。补强件200包括沿洁净板材100宽度方向设置洁净板材100背面的一对第一补强条210，以及平行设置在一对第一补强条210之间的一对第二补强条220，一对第一补强条210和一对第二补强条220相交处在洁净板材100背面形成8个焊接点位300。而本发明的洁净板材补强焊接设备主要是对上述8个焊接点位进行焊接，以实现补强件200与洁净板材100的连接，提高洁净板材100整体强度。

如图3所示，本发明的洁净板材补强焊接设备包括焊接工作台400、桌面自动焊枪结构500、机器视觉装置（未示出）、人机交互机（未示出），以及电脑控制台（未示出）。在焊接时，洁净板材100以及补强件200放置于焊接工作台400上，由机器视觉装置识别净板材以及补强件200的焊接点位置并将信号传送至电脑控制台，电脑控制台控制桌面自动焊枪结构500自动移至焊接点位置完成对洁净板材100补强焊接。而在焊接过程中，电脑控制台可以实时反应目前的焊接动作进度，并且用户可以通过人机交互机实现人机交互，控制对桌面自动焊枪结构500的人为控制。上述的机器视觉装置、人机交互机，以及电脑控制台的具体结构与原理均为现有技术，这里不做过多的阐述。

其中，桌面自动焊枪结构500包括三轴移动组件510，以及装配于三轴移动组件510上的焊枪组件520。三轴移动组件510用于带动焊枪组件520在焊接工作台400上方空间内全方位移动，使焊枪组件520完成对8个焊接点位的焊接工作。

请参阅图3，三轴移动组件510包括架设于焊接工作台400上的龙门架511、装配于龙门架511的移动条512，以及装配于移动条512上的移动座513；龙门架511与焊接工作台400滑动配合，并能在第一驱动部件的驱动下在焊接工作台400上沿平行于水平面的第一方向上滑动；移动条512与龙门架511滑动配合，并能在第二驱动部件的驱动下在龙门架511上沿平行于水平面的第二方向滑动；所述移动座513与移动条512滑动配合，并能在第三驱动部件的驱动下在移动条512上沿垂直于水平面方向滑动，所述第一方向与第二方向相垂直。在第一驱动部件和第二驱动部件的驱动下，能使焊枪组件520在水平面内移动至任意位置，在第三驱动部件的驱动下能使调节焊枪组件520在竖直高度，从而实现焊枪组件520在焊接工作台400上方空间内全方位移动，使焊枪组件520完成对8个焊接点位300的焊接工作。

具体而言，第一驱动部件、第二驱动部件以及第三驱动部件可以包括滑道，以及电动滑块，通过对应电动滑块在对应滑道的滑动，来分别实现龙门架511在第一方向上的移动、移动条512在第二方向上的移动，以及移动座513在竖直方向上的移动；例如，对于第一驱动部件而言，可以在焊接工作台400的两侧设置有滑道，在龙门架511底部两端各设置一个滑动适配在对应滑道上的电动滑块；当然第一驱动部件、第二驱动部件以及第三驱动部件也可以包括螺杆、滑块以及电机，通过电机来驱动螺杆转动，进而使对应滑块来分别带动龙门架511在第一方向上的移动、移动条512在第二方向上的移动，以及移动座513在竖直方向上的移动；当然也不限于此，第一驱动部件、第二驱动部件以及第三驱动部件还可以其他直线驱动机构均可。

具体请参阅图3和图4所示，所述焊枪组件520包括摆动板521、弯柄焊枪522、微处理器芯片（未示出）以及激光焊缝跟踪传感部件523，所述摆动板521与水平面平行设置，摆动板521的两端分别为转动端5212和安装端5211，转动端5212竖直设置有与移动座513转动配合的转动轴5213，且转动轴5213的另一端与固定于移动座513上的角位电机524输出端固定连接，所述弯柄焊枪522固定装配在摆动板521的安装端5211，且微处理器芯片装载于弯柄焊枪522上，微处理器芯片和激光焊缝跟踪传感部件523与电脑控制台电性连接。在焊接时，通过角位电机524驱动转动轴5213进而带动摆动板521转动，对弯柄焊枪522的角度进行调节，具体的，在对焊接点位300进行焊接时，可使弯柄焊枪522转动至第一补强条210和第二补强条220之间45°角所在的竖直面，然后通过三轴移动组件510驱使弯柄焊枪522斜向移动至该焊接点位300处完成进行焊接，其中，微处理器芯片通过电脑控制台控制，使弯柄焊枪522具备自动寻位、自动焊接的功能，而激光焊缝跟踪传感部件523，使弯柄焊枪522能够应用于较为高端的焊接环境。实时跟踪焊缝轨迹，反馈给机器人进行焊接轨迹修正焊接。具体的，激光焊缝跟踪传感部件523包括线激光发射器、CMOS传感器和工业控制计算机。

常规技术中对于洁净板材100以及补强件200焊接一般采用点焊，而本发明具体实施例为了提高洁净板材100以及补强件200连接强度，在弯柄焊枪522移动至焊接点位300后，以该焊接点位300为拐角进行短距离的L形轨迹的直角线焊，从而提高洁净板材100以及补强件200连接强度。进一步地，为了提升焊接效率，使弯柄焊枪522能快速完成L形轨迹的直角线焊，在本发明具体实施例将弯柄焊枪522通过直角焊缝组件600固定在摆动板521的安装端5211，通过直角焊缝组件600使弯柄焊枪522快捷的完成L形轨迹的直角线焊。

具体请参阅图4-图10所示，直角焊缝组件600包括通过多根弹簧杆610水平设置在安装端5211下方的浮动座620，浮动组件的底部开设有呈矩形状的导向槽630，导向槽630内滑动适配有导向块640，导向块640底部的中心位置处垂直设置有定位销641。直角焊缝组件600还包括用于驱动导向块640移动的驱动部件，驱动部件包括设于导向槽630中心位置处的旋转轴651，所述旋转轴651贯穿浮动座620并与浮动座620转动连接，浮动座620下方的旋转轴651上水平设置有伸缩杆652，伸缩杆652的伸缩端连接有一个套设于定位销641上的转动环653，且转动环653远离伸缩杆652一侧水平设置有安装条654，安装条654远离转动环653的一端安装有弯柄焊枪522；所述直角焊缝组件600还包括驱动旋转轴651转动的步进电机660、以及用于驱动浮动座620在竖直方向滑动的竖向驱动结构670。

在焊接时，当三轴移动组件510驱使弯柄焊枪522的焊接部与焊接点位300接触后，即弯柄焊枪522的焊接部同时与洁净板材100、第一补强条210以及第二补强条220接触，此时启动步进电机660，步进电机660带动旋转轴651转动一周；在此过程中，旋转轴651通过伸缩杆652能带导向块640在浮动座620的导向槽630内完成一周的移动，由于导向槽630呈矩形状，因此，在导向块640移动过程能通过安装条654带动弯柄焊枪522也完成一个矩形轨迹的移动；而在此过程中，如图11所示，粗线为弯柄焊枪522的焊接部运动轨迹，当弯柄焊枪522的焊接部脱离补强件200（第一补强条210或第二补强条220）时，竖向驱动结构670能驱动浮动座620上移，使弯柄焊枪522的焊接部与洁净板材100脱离；当弯柄焊枪522的焊接部与补强件200（第一补强条210或第二补强条220）接触时，竖向驱动结构670又能驱动浮动座620下移复位，使弯柄焊枪522焊接部与洁净板材100接触；如此，在弯柄焊枪522完成一个矩形轨迹的移动过程中完成一个L形轨迹的直角线焊。

进一步地，为了更快捷完成一个L形轨迹的直角线焊，以及降低竖向驱动结构670制作成本，如图6-10所示，本发明具体实施例的步进电机660固定装配于安装端5211的顶部，步进电机660的输出端与旋转轴651同轴，且步进电机660的输出端贯穿安装端5211与所述旋转轴651通过花键与键槽的配合方式滑动连接；竖向驱动结构670包括以旋转轴651中心为原点设置在浮动块的顶部的环形滑道671，所述导向槽630具有呈直角状的第一滑槽段631和呈直角状的第二滑槽段632，环形滑道671包括对应所述第一滑槽段631设置的第一圆弧状滑动面6711，以及对应第二滑槽段632设置的第二圆弧状滑动面6712，第一圆弧状滑动面6711和第二圆弧状滑动面6712均水平设置；且第一圆弧状滑动面6711高于第二圆弧状滑动面6712，第一圆弧状滑动面6711和第二圆弧状滑动面6712衔接处设置有平滑坡道6713，所述竖向驱动结构670还包括竖直并设于环形滑道671上方的抵触杆672，抵触杆672的顶端通过连接杆673与步进电机660的输出端固定连接，所述抵触杆672的底端设置有与环形滑道671抵触的滚球674。基于上述的设计，在导向块640移动通过安装条654带动弯柄焊枪522完成一个矩形轨迹的移动过程中，抵触杆672也在环形滑动完成了一周运动。此过程中，当导向块640在第一滑槽段631内移动时，弯柄焊枪522的焊接部与补强件200（第一补强条210或第二补强条220），抵触杆672位于第一圆弧状滑动面6711；此时，浮动座620与安装端5211距离最大，弯柄焊枪522的焊接部同时与焊接部与补强件200（第一补强条210或第二补强条220）和洁净板材100接触进行焊接工作；当导向块640在第二滑槽段632内移动时，弯柄焊枪522的焊接部与补强件200脱离，抵触杆672位于第二圆弧状滑动面6712，在弹簧杆610的弹性作用力下，浮动座620上移，弯柄焊枪522的焊接部同时与补强件200（第一补强条210或第二补强条220）和洁净板材100脱离。

具体的，摆动板521与导向槽630的对角线处于同一竖直平面内。

更进一步地，为了提高焊接效率，如图12所示，本发明具体实施例的所述三轴移动组件510具有两组，两组三轴移动组件510对立设置，且每组三轴移动组件510的龙门架511上的移动条512和移动座513均具有两个，所述焊枪组件520具有四个，四个焊枪组件520分别安装在四个移动座513上。基于上述设计，通过四个焊枪组件520能同步对四个焊接点位进行同步焊接工作，进而提高焊接效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种洁净板材补强焊接设备，包括焊接工作台、桌面自动焊枪结构、机器视觉装置、人机交互机，以及电脑控制台，其特征在于，所述桌面自动焊枪结构包括三轴移动组件，以及装配于三轴移动组件上的焊枪组件；

所述三轴移动组件包括架设于焊接工作台上龙门架、装配于龙门架的移动条，以及装配于移动条上的移动座；所述龙门架与焊接工作台滑动配合，并能在第一驱动部件的驱动下在焊接工作台上沿平行于水平面的第一方向上滑动；所述移动条与龙门架滑动配合，并能在第二驱动部件的驱动下在龙门架上沿平行于水平面的第二方向滑动；所述移动座与移动条滑动配合，并能在第三驱动部件的驱动下在移动条上沿垂直于水平面方向滑动，所述第一方向与第二方向相垂直；

所述焊枪组件包括摆动板、弯柄焊枪、微处理器芯片以及激光焊缝跟踪传感部件，所述摆动板与水平面平行设置，摆动板的两端分别为转动端和安装端，转动端竖直设置有与移动座转动配合的转动轴，且转动轴的另一端与固定于移动座上的角位电机输出端固定连接，所述弯柄焊枪固定装配在摆动板的安装端，且微处理器芯片装载于弯柄焊枪上，微处理器芯片和激光焊缝跟踪传感部件与电脑控制台电性连接；

所述弯柄焊枪通过直角焊缝组件固定在摆动板的安装端，所述直角焊缝组件包括通过多根弹簧杆水平设置在安装端下方的浮动座，浮动组件的底部开设有呈矩形状的导向槽，导向槽内滑动适配有导向块，导向块底部的中心位置处垂直设置有定位销；所述直角焊缝组件还包括用于驱动导向块移动的驱动部件，驱动部件包括设于导向槽中心位置处的旋转轴，所述旋转轴贯穿浮动座并与浮动座转动连接，浮动座下方的旋转轴上水平设置有伸缩杆，伸缩杆的伸缩端连接有一个套设于定位销上的转动环，且转动环远离伸缩杆一侧水平设置有安装条，安装条远离转动环的一端安装有弯柄焊枪；

所述直角焊缝组件还包括驱动旋转轴转动的步进电机、以及用于驱动浮动座在竖直方向滑动的竖向驱动结构；

所述步进电机固定装配于安装端的顶部，步进电机的输出端与旋转轴同轴，且步进电机的输出端贯穿安装端与所述旋转轴通过花键与键槽的配合方式滑动连接，竖向驱动结构包括以旋转轴中心为原点设置在浮动块的顶部的环形滑道，所述导向槽具有呈直角状的第一滑槽段和呈直角状的第二滑槽段，环形滑道包括对应所述第一滑槽段设置的第一圆弧状滑动面，以及对应第二滑槽段设置的第二圆弧状滑动面，第一圆弧状滑动面和第二圆弧状滑动面均水平设置，且第一圆弧状滑动面高于第二圆弧状滑动面，第一圆弧状滑动面和第二圆弧状滑动面衔接处设置有平滑坡道，所述竖向驱动结构还包括竖直并设于环形滑道上方的抵触杆，抵触杆的顶端通过连接杆与步进电机的输出端固定连接，所述抵触杆的底端设置有与环形滑道抵触的滚球。

2.根据权利要求1所述的洁净板材补强焊接设备，其特征在于，所述摆动板与导向槽的对角线处于同一竖直平面内。

3.根据权利要求1所述的洁净板材补强焊接设备，其特征在于，所述激光焊缝跟踪传感部件包括线激光发射器、CMOS传感器和工业控制计算机。

4.根据权利要求1所述的洁净板材补强焊接设备，其特征在于，所述三轴移动组件具有两组，两组三轴移动组件对立设置，且每组三轴移动组件的龙门架上的移动条和移动座均具有两个，所述焊枪组件具有四个，四个焊枪组件分别安装在四个移动座上。