CN118123157A - 一种电容用自动激光锡焊机及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容用自动激光锡焊机，包括工作台，工作台上设有三轴移动模组，三轴移动模组上设有激光锡焊机构和压紧机构，压紧机构包括升降座和压紧组件，升降座设于三轴移动模组上，压紧组件设于升降座上，且压紧组件上设有与铜排和电容芯子之间的待焊接部形状匹配的操作孔，压紧机构下方设有支撑架，支撑架可在工作台上移动，支撑架上设有工装安装组件、旋转驱动机构及限位机构，工装安装组件可相对支撑架转动，旋转驱动机构用于驱动工装安装组件旋转，限位机构用于限制工装安装组件旋转，工装安装于工装安装组件上。本发明还公开了其焊接方法。本发明具有保证装夹间隙一致，提高正反两面焊接质量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种电容用自动激光锡焊机及其焊接方法。
背景技术
轨道交通、电力电网、军工等领域变流器所用电容早期主要以进口油式电容为主，这种电力电容在运行过程中，可能会出现渗漏油现象，油式电容渗漏油故障，会引起电容绝缘受潮、绝缘降低，从而引发局部放电故障，甚至可能造成电容爆炸事故及火灾事故，有一定安全隐患；干式电容因其无油、防火、防爆的特性，在轨道交通、电力电网、军工等领域运用广泛。
其中“锡焊”是干式电容生产过程中的关键工序，传统“电烙铁锡焊”效率低，无法满足未来的生产需求；相较于传统的锡焊方式,激光锡焊具有可无接触远程焊接,同时能适应更加复杂的表面,对于焊点周围的热影响较小,加热速度快等优点，目前已逐步采用激光锡焊完成干式电容器焊接。
目前干式电容焊接存在如下缺点：
1)在实际焊接生产中，电容芯子来料无法保证完全一致，来料的不一致往往引起高度方向上电容芯子与铜排的装配间隙不一致，在焊点数量较多情况下，用CCD同轴焊接头仅仅只能实现精确焊点定位，无法保证装夹间隙一致，容易出现焊接炸锡及锡丝不铺开的问题，焊接质量的稳定性会大打折扣；
2)通过气缸来带动电容翻转实现正反面焊接，翻转过程中角度不准确，翻转后受外力易移位，难以保证反面焊接质量；
3)焊后无法实现多焊点的质量检测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种保证装夹间隙一致，提高正反两面焊接质量的电容用自动激光锡焊机及其焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电容用自动激光锡焊机，包括工作台，所述工作台上设有三轴移动模组，所述三轴移动模组上设有激光锡焊机构和压紧机构，所述压紧机构包括升降座和压紧组件，所述升降座设于三轴移动模组上，所述压紧组件设于升降座上，且所述压紧组件上设有与铜排和电容芯子之间的待焊接部形状匹配的操作孔，所述压紧机构下方设有支撑架，所述支撑架可在工作台上移动，所述支撑架上设有工装安装组件、旋转驱动机构及限位机构，所述工装安装组件可相对支撑架转动，所述旋转驱动机构用于驱动工装安装组件旋转，所述限位机构用于限制工装安装组件旋转，工装安装于所述工装安装组件上。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述激光锡焊机构包括设于三轴移动模组上的送丝破锡机、焊丝调整组件、焊丝固定夹、激光焊接头和检测相机，所述送丝破锡机用于送出焊丝，所述焊丝调整组件用于调整焊丝位置，所述焊丝固定夹用于固定焊丝位置，所述激光焊接头用于照射焊丝，所述检测相机与激光焊接头同轴设置，用于检测焊接位置。
所述旋转驱动机构包括转动设置于支撑架上的旋转轴，所述旋转轴一端与伺服驱动组件连接，另一端与工装安装组件连接。
所述限位机构包括限位销及驱动限位销插入和脱出工装安装组件的第一移动驱动。
所述工装安装组件包括安装座和转动设置于支撑架两侧的定位座，其中一个所述定位座与旋转轴连接，另一个所述定位座上设有与限位销对应的限位孔，两侧的所述定位座上均设有定位缺口，所述定位缺口上设有多个可伸缩的定位销，所述安装座两端与对应的两侧定位缺口可拆卸连接，并设有与定位销对应的定位孔，工装安装于安装座上。
所述安装座左右侧两端均设有导向部和固定旋钮，后侧设有定位衬套，所述工装两端设有固定块，后端设有与定位衬套对应的定位杆，所述固定块滑设于导向部上，所述固定块上设有用于与固定旋钮配合的固定槽。
所述电容用自动激光锡焊机还包括用于检测焊后质量的焊后检测机构，所述焊后检测机构设于三轴移动模组上。
所述工作台两侧设有导轨，所述支撑架滑设于导轨上，两个所述导轨之间设有用于驱动支撑架滑动的第二移动驱动。
所述支撑架上设有用于检测工装安装组件旋转角度的位置传感器。
一种上述的电容用自动激光锡焊机的焊接方法，包括如下步骤：
S1、将工装安装至工装安装组件上，并用限位机构固定工装安装组件的位置；
S2、支撑架带动工装安装组件和工装移动至激光锡焊机构下方；
S3、三轴移动模组驱动激光锡焊机构和压紧机构对准工装的待焊接部，此时升降座带动压紧组件下降压紧待焊接部周侧，激光锡焊机构通过操作孔对待焊接部进行焊接；
S4、依次焊接完正面的所有待焊接部后，解除限位机构对工装安装组件的限制，三轴移动模组驱动压紧机构和激光锡焊机构上升，旋转驱动机构驱动工装安装组件旋转180°，将工装翻面，并采用限位机构再次固定工装安装组件的位置；
S5、重复步骤S3，直至依次焊接完工装反面的所有待焊接部。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明公开的电容用自动激光锡焊机及其焊接方法，支撑架带动工装安装组件和工装移动至激光锡焊机构和压紧机构的下方，焊接前升降座带动压紧组件压紧在铜排和电容芯子之间的待焊接部周侧，使得铜排与电容芯子始终紧密接触，保证两者在高度方向上的间隙一致，然后激光锡焊机构通过压紧组件上的操作孔对待焊接部进行焊接，可避免焊接时出现炸锡及锡丝不铺开的问题，利于提高焊接的稳定性和一致性，需要说明的是，工装正反面均分布有多个待焊接部，焊完一个后三轴移动模组带动激光锡焊机构和压紧机构依次对正面剩下的所有待焊接部进行焊接，正面焊接完毕后，三轴移动模组带动激光锡焊机构和压紧机构上升，旋转驱动机构驱动工装安装组件旋转，并利用限位机构固定工装安装组件和工装的位置，保证压紧机构下压时，工装安装组件和工装不会因受压而发生偏转，然后即可开始焊接工装反面的待焊接部，进一步保证焊接稳定性。
附图说明
图1为本发明电容用自动激光锡焊机的立体结构示意图。
图2为本发明中压紧机构的立体结构示意图。
图3为本发明中支撑架、工装安装组件和工装的立体结构示意图。
图4为本发明中支撑架和定位座的立体结构示意图。
图5为本发明中安装座和工装的立体结构示意图。
图6为本发明中工装的立体结构示意图。
图7为本发明中限位机构的立体结构示意图。
图8为本发明中激光锡焊机构的立体结构示意图。
图9为本发明中焊后检测机构的立体结构示意图。
图10为本发明中导轨和第二移动驱动的立体结构示意图。
图11为本发明中三轴移动模组的立体结构示意图。
图中各标号表示：1、工作台；11、导轨；12、第二移动驱动；2、三轴移动模组；21、支撑立柱；22、Y轴模组；23、X轴模组；24、Z轴模组；3、激光锡焊机构；31、送丝破锡机；32、焊丝调整组件；33、焊丝固定夹；34、激光焊接头；35、检测相机；4、压紧机构；41、升降座；42、压紧组件；421、压板；422、压块；43、操作孔；44、升降气缸；5、支撑架；51、工装安装组件；52、旋转驱动机构；521、旋转轴；522、伺服驱动组件；53、限位机构；531、限位销；532、第一移动驱动；54、位置传感器；55、安装座；56、定位座；561、定位缺口；562、定位销；57、导向部；58、固定旋钮；7、焊后检测机构；8、工装；81、固定块；82、固定槽；9、待焊接部。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或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发明中的具体含义。
实施例一
图1至图11示出了本发明的一种实施例，本实施例的电容用自动激光锡焊机，包括工作台1，工作台1上设有三轴移动模组2，三轴移动模组2上设有激光锡焊机构3和压紧机构4，压紧机构4包括升降座41和压紧组件42，升降座41设于三轴移动模组2上，压紧组件42设于升降座41上，且压紧组件42上设有与铜排和电容芯子之间的待焊接部9形状匹配的操作孔43，压紧机构4下方设有支撑架5，支撑架5可在工作台1上移动，支撑架5上设有工装安装组件51、旋转驱动机构52及限位机构53，工装安装组件51可相对支撑架5转动，旋转驱动机构52用于驱动工装安装组件51旋转，限位机构53用于限制工装安装组件51旋转，工装8安装于工装安装组件51上。
该电容用自动激光锡焊机，支撑架5带动工装安装组件51和工装8移动至激光锡焊机构3和压紧机构4的下方，焊接前升降座41带动压紧组件42压紧在铜排和电容芯子之间的待焊接部9周侧，使得铜排与电容芯子始终紧密接触，保证两者在高度方向上的间隙一致，然后激光锡焊机构3通过压紧组件42上的操作孔43对待焊接部9进行焊接，可避免焊接时出现炸锡及锡丝不铺开的问题，利于提高焊接的稳定性和一致性，需要说明的是，工装8正反面均分布有多个待焊接部9，焊完一个后三轴移动模组2带动激光锡焊机构3和压紧机构4依次对正面剩下的所有待焊接部9进行焊接，正面焊接完毕后，三轴移动模组2带动激光锡焊机构3和压紧机构4上升，旋转驱动机构52驱动工装安装组件51旋转，并利用限位机构53固定工装安装组件51和工装8的位置，保证压紧机构4下压时，工装安装组件51和工装8不会因受压而发生偏转，然后即可开始焊接工装8反面的待焊接部9，进一步保证焊接稳定性。优选地，升降座41由升降气缸44驱动升降；压紧组件42包括设于升降座41底部的压板421和设于压板421底部的压块422，压板421和压块422上均开有操作孔43，其中压块422的底面略大于待焊接部9，便于压紧在待焊接部9的周侧。
本实施例中，激光锡焊机构3包括设于三轴移动模组2上的送丝破锡机31、焊丝调整组件32、焊丝固定夹33、激光焊接头34和检测相机35，送丝破锡机31用于送出焊丝，焊丝调整组件32用于调整焊丝位置，焊丝固定夹33用于固定焊丝位置，激光焊接头34用于照射焊丝，检测相机35与激光焊接头34同轴设置，用于检测焊接位置。检测相机36检测确定待焊接位置，激光焊接头34射出激光，此时送丝破锡机32开始破锡出丝，通过焊丝调整组件33调整焊丝位置，使焊丝通过焊丝固定夹34固定后延伸至与激光焊接头35的激光光斑统一位置，即可开始焊接。
本实施例中，旋转驱动机构52包括转动设置于支撑架5上的旋转轴521，旋转轴521一端与伺服驱动组件522连接，另一端与工装安装组件51连接。伺服驱动组件522驱动旋转轴521旋转，带动工装安装组件51转动。具体地，伺服驱动组件522包括伺服电机和传动组件，伺服电机通过传动组件与旋转轴521连接，通过传动组件的传动，伺服电机可与旋转轴521垂直布置，节省空间，且相较于气缸带动旋转，伺服电机可使旋转角度更为准确，利于保证反面的焊接质量。
本实施例中，限位机构53包括限位销531及驱动限位销531插入和脱出工装安装组件51的第一移动驱动532。工装安装组件51需要固定时，第一移动驱动532驱动限位销531移动，插入工装安装组件51中，即可固定工装安装组件51的位置，工装安装组件51需要旋转时，第一移动驱动532驱动限位销531反向移动，脱出工装安装组件51，即可解除对工装安装组件51的限位。优选地，第一移动驱动532为伸缩气缸，设于支撑架5上，限位销531与伸缩气缸的伸缩端连接。
本实施例中，工装安装组件51包括安装座55和转动设置于支撑架5两侧的定位座56，其中一个定位座56与旋转轴521连接，另一个定位座56上设有与限位销531对应的限位孔，两侧的定位座56上均设有定位缺口561，定位缺口561上设有多个可伸缩的定位销562，安装座55两端与对应的两侧定位缺口561可拆卸连接，并设有与定位销562对应的定位孔，工装8安装于安装座55上。安装座55安装时，两端先对应抵接在两侧定位座56的定位缺口561上，然后定位销562伸入安装座55中，对安装座55进行定位，最后再连接安装座55与定位座56。优选地，安装座55与定位座56螺纹连接，便于拆装和更换。
本实施例中，安装座55左右侧两端均设有导向部57和固定旋钮58，后侧设有定位衬套，工装8左右两端设有固定块81，后端设有与定位衬套配合的定位杆，固定块81滑设于导向部57上，固定块81上设有用于与固定旋钮58配合的固定槽82。工装8安装时，两端的固定块81沿导向部57滑动，直至后端的定位杆(图中未示出)插入对应的定位衬套(图中未示出)，完成定位，此时固定旋钮58进入固定槽82中，拧紧固定旋钮58，使其抵紧在固定块81上，即完成工装8的安装。具体地，固定旋钮58与安装座55螺纹连接。
本实施例中，电容用自动激光锡焊机还包括用于检测焊后质量的焊后检测机构7，焊后检测机构7设于三轴移动模组2上。焊接完毕后，焊后检测机构7对焊接质量进行检测，包括检测焊后焊点高度和外径是否符合要求。具体地，焊后检测机构7包括3d相机，利用3d相机扫描检测焊后待检测位置，并将扫描结果发送至控制器，控制器取焊前每个电容芯子上表面3点高度平均值作为计算基础，再利用焊后高度最高点与焊前平均值做减法，判断焊后焊前的高度差是否符合要求；取焊后焊点外围轮廓线作为面积计算范围，与焊前外围轮廓线面积相对比，判断焊后焊前的面积差是否符合要求即可。
本实施例中，工作台1两侧设有导轨11，支撑架5滑设于导轨11上，两个导轨11之间设有用于驱动支撑架5滑动的第二移动驱动12。第二移动驱动12驱动支撑架5两端分别滑设在对应的导轨11上，为工装8的上料、焊接和下料时的移动提供导向。优选地，第二移动驱动12为伸缩气缸，伸缩气缸的伸缩端与支撑架5连接。
本实施例中，支撑架5上设有用于检测工装安装组件51旋转角度的位置传感器54。位置传感器54检测工装安装组件51的旋转角度，进一步保证工装安装组件51旋转角度的精确性，利于保证反面的焊接质量。
本实施例中，三轴移动模组2包括支撑设于两导轨11外侧的支撑立柱21，支撑立柱21上设Y轴模组22，两侧的Y轴模组22之间设有X轴模组23，X轴模组23上设有Z轴模组24，激光锡焊机构3和压紧机构4均设于Z轴模组24上。
实施例二
一种上述的电容用自动激光锡焊机的焊接方法，包括如下步骤：
S1、将工装8安装至工装安装组件51上，并用限位机构53固定工装安装组件51的位置；
S2、支撑架5带动工装安装组件51和工装8移动至激光锡焊机构3下方；
S3、三轴移动模组2驱动激光锡焊机构3和压紧机构4对准工装8的待焊接部9，此时升降座41带动压紧组件42下降压紧待焊接部9周侧，激光锡焊机构3通过操作孔43对待焊接部9进行焊接；
S4、依次焊接完正面的所有待焊接部9后，解除限位机构53对工装安装组件51的限制，三轴移动模组2驱动压紧机构4和激光锡焊机构3上升，旋转驱动机构52驱动工装安装组件51旋转180°，将工装8翻面，并采用限位机构53再次固定工装安装组件51的位置；
S5、重复步骤S3，直至依次焊接完工装8反面的所有待焊接部9。
该焊接方法，焊接前升降座41带动压紧组件42压紧在铜排和电容芯子之间的待焊接部9周侧，使得铜排与电容芯子始终紧密接触，保证两者在高度方向上的间隙一致，可避免焊接时出现炸锡及锡丝不铺开的问题，利于提高焊接的稳定性和一致性，并利用限位机构53固定工装安装组件51和工装8的位置，保证压紧机构4下压时，工装安装组件51和工装8不会因受压而发生偏转。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种电容用自动激光锡焊机，其特征在于：包括工作台(1)，所述工作台(1)上设有三轴移动模组(2)，所述三轴移动模组(2)上设有激光锡焊机构(3)和压紧机构(4)，所述压紧机构(4)包括升降座(41)和压紧组件(42)，所述升降座(41)设于三轴移动模组(2)上，所述压紧组件(42)设于升降座(41)上，且所述压紧组件(42)上设有与铜排和电容芯子之间的待焊接部(9)形状匹配的操作孔(43)，所述压紧机构(4)下方设有支撑架(5)，所述支撑架(5)可在工作台(1)上移动，所述支撑架(5)上设有工装安装组件(51)、旋转驱动机构(52)及限位机构(53)，所述工装安装组件(51)可相对支撑架(5)转动，所述旋转驱动机构(52)用于驱动工装安装组件(51)旋转，所述限位机构(53)用于限制工装安装组件(51)旋转，工装(8)安装于所述工装安装组件(51)上。
2.根据权利要求1所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述激光锡焊机构(3)包括设于三轴移动模组(2)上的送丝破锡机(31)、焊丝调整组件(32)、焊丝固定夹(33)、激光焊接头(34)和检测相机(35)，所述送丝破锡机(31)用于送出焊丝，所述焊丝调整组件(32)用于调整焊丝位置，所述焊丝固定夹(33)用于固定焊丝位置，所述激光焊接头(34)用于照射焊丝，所述检测相机(35)与激光焊接头(34)同轴设置，用于检测焊接位置。
3.根据权利要求1所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述旋转驱动机构(52)包括转动设置于支撑架(5)上的旋转轴(521)，所述旋转轴(521)一端与伺服驱动组件(522)连接，另一端与工装安装组件(51)连接。
4.根据权利要求3所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述限位机构(53)包括限位销(531)及驱动限位销(531)插入和脱出工装安装组件(51)的第一移动驱动(532)。
5.根据权利要求4所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述工装安装组件(51)包括安装座(55)和转动设置于支撑架(5)两侧的定位座(56)，其中一个所述定位座(56)与旋转轴(521)连接，另一个所述定位座(56)上设有与限位销(531)对应的限位孔，两侧的所述定位座(56)上均设有定位缺口(561)，所述定位缺口(561)上设有多个可伸缩的定位销(562)，所述安装座(55)两端与对应的两侧定位缺口(561)可拆卸连接，并设有与定位销(562)对应的定位孔，工装(8)安装于安装座(55)上。
6.根据权利要求5所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述安装座(55)左右侧两端均设有导向部(57)和固定旋钮(58)，后侧设有定位衬套，所述工装(8)两端设有固定块(81)，后端设有与定位衬套配合的定位杆，所述固定块(81)滑设于导向部(57)上，所述固定块(81)上设有用于与固定旋钮(58)配合的固定槽(82)。
7.根据权利要求1至6中所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述电容用自动激光锡焊机还包括用于检测焊后质量的焊后检测机构(7)，所述焊后检测机构(7)设于三轴移动模组(2)上。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述工作台(1)两侧设有导轨(11)，所述支撑架(5)滑设于导轨(11)上，两个所述导轨(11)之间设有用于驱动支撑架(5)滑动的第二移动驱动(12)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的电容用自动激光锡焊机，其特征在于：所述支撑架(5)上设有用于检测工装安装组件(51)旋转角度的位置传感器(54)。
10.一种权利要求1至9中任一项所述的电容用自动激光锡焊机的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将工装(8)安装至工装安装组件(51)上，并用限位机构(53)固定工装安装组件(51)的位置；
S2、支撑架(5)带动工装安装组件(51)和工装(8)移动至激光锡焊机构(3)下方；
S3、三轴移动模组(2)驱动激光锡焊机构(3)和压紧机构(4)对准工装(8)的待焊接部(9)，此时升降座(41)带动压紧组件(42)下降压紧待焊接部(9)周侧，激光锡焊机构(3)通过操作孔(43)对待焊接部(9)进行焊接；
S4、依次焊接完正面的所有待焊接部(9)后，解除限位机构(53)对工装安装组件(51)的限制，三轴移动模组(2)驱动压紧机构(4)和激光锡焊机构(3)上升，旋转驱动机构(52)驱动工装安装组件(51)旋转180°，将工装(8)翻面，并采用限位机构(53)再次固定工装安装组件(51)的位置；
S5、重复步骤S3，直至依次焊接完工装(8)反面的所有待焊接部(9)。
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| CN202410463306.4A CN118123157A (zh) | 2024-04-17 | 2024-04-17 | 一种电容用自动激光锡焊机及其焊接方法 |
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| CN118455889A (zh) * | 2024-06-12 | 2024-08-09 | 四川南玛自动化设备有限公司 | 一种铜排焊接用定位机架及铜排焊接机 |
| CN118455889B (zh) * | 2024-06-12 | 2025-09-19 | 四川南玛自动化设备有限公司 | 一种铜排焊接用定位机架及铜排焊接机 |
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