CN203649649U - 一种自动焊接平台及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接平台及系统。该自动焊接平台包括工作台、机械手、焊接头、焦距定位跟踪器、影像采集器及控制处理器，焦距定位跟踪器和影像采集器设置在焊接头的侧面上，机械手、焦距定位跟踪器和影像采集器均与控制处理器连接，影像采集器获取焊接头下方待焊接模组的图像信息后，将该图像信息传递给控制处理器，控制处理器做出分析后即得到模组的焊接轨迹信息，然后，控制处理器根据焦距定位跟踪器实时传来的焊接头的焦距信息，控制机械手准确动作，进而使焊接头按照焊接轨迹准确焊接，实现了焊接轨迹定位和焊接焦距调整的自动化，提高了焊接的准确度，降低了工人的劳动强度，提高了焊接质量。

Description

一种自动焊接平台及系统

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接平台及系统。

背景技术

通常，在汽车动力电池的生产过程中，生产厂家先把产品组装成小单元，再把小单元组成模组，小单元与小单元之间的连接采用激光焊接，而焊接工作是由激光焊接平台来完成的。焊接平台的技术方案直接决定产品焊接质量、产品的安全性能、产品质量的可追溯性、产线的生产效率、产线的自动化程度以及产品的兼容性。

目前，现有的焊接方式主要有两种，其中一种焊接方式是离线焊接，具体来讲，先把装好的模组吊装在焊接小车上进行固定，然后工人把焊接小车推进焊接平台里，焊接平台对焊接小车进行定位，由工人操作焊接平台进行焊接参数调整，工人先用红光定位焊接轨迹，再调整焊接焦距高度，然后焊接，同一极性材料焊接完成后，工人要调整与另一极性材料相应的焊接参数后才进行焊接，模组一端焊接完成后，模组另一端时焊接时，需要工人翻转焊接小车上的旋转机构把模组翻转到另一端进行焊接，焊接完成后，把焊接小车拉出来，再把模组从小车上吊下来，焊接不同型号的模组时，需要不同型号的小车。

然而，这种焊接平台主要用于规模小和产品型号较少的生产，焊接加工一个模组需要两次吊装（焊前吊入焊接车，焊后从小车上吊出来），焊接小车搬运两次（焊前搬进焊接平台，焊后搬出来），所有焊接参数为人工调整，模组翻转通过人工进行，在时间上有很大的浪费，非常的不经济，生产效率低、工人劳动强度大；采用人工红光定位焊接轨迹和人工调整焦距高度，在参数控制上不能完全控制在有效范围内，焊接出来的产品在质量上得不到保障，产品存在安全隐患，且没有记录和存储模组信息，产品质量的可追溯性。

另一种焊接方式是先将组装好的模组用传输线送入焊接平台的焊接外罩内进行定位，焊接参数调整，焊接轨迹扫描与焊接焦距高度调整通过工人操作进行，然后焊接，同一极性材料焊接完成后，工人要调整与另一极性材料相应的焊接参数后才进行焊接，模组一端焊接完成后，焊接模组另一端时，需要工人启动焊平台内部翻转机构，模组翻转到另一端进行焊接，焊接完成后，模组从传输线上流出。

虽然这种平台去掉了不必要的搬运和吊装，模组翻转采用了自动翻转机构，减轻了工人的劳动强度，但是，在模组焊接过程中，其和第一种方式基本上是大同小异，工人要全程参与，产品质量、产品安全上同样存在隐患，且以上两种方式都不能实现自动化焊接和产品可追溯性。

因此，针对以上不足，本实用新型提供了一种自动焊接平台及系统。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种自动焊接平台及系统以实现焊接轨迹定位和焊接焦距调整的自动化，降低工人劳动强度，提高焊接质量。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自动焊接平台，其包括工作台、机械手、焊接头、焦距定位跟踪器、影像采集器及控制处理器，机械手设置在工作台上，焊接头设置在机械手上，焦距定位跟踪器和影像采集器设置在焊接头的侧面上，机械手、焦距定位跟踪器和影像采集器均与控制处理器连接。

其中，所述机械手为三轴机械手，焊接头通过固定架设置在三轴机械手的竖轴上。

其中，三轴机械手设置焊接头的一侧设置有模组夹持旋转机构，模组夹持旋转机构通过支架设置在工作台上。

其中，模组夹持旋转机构的下方设置有升降机构和传输机构，升降机构设置在传输机构的下方，模组夹持旋转机构、升降机构和传输机构均与控制处理器连接。

其中，模组夹持旋转机构包括设置在支架上的夹持驱动气缸、旋转驱动电机、定位支撑组件及夹持组件，夹持组件设置在定位支撑组件内侧，夹持组件的一端与夹持驱动气缸连接，夹持组件的另一端与旋转驱动电机连接，夹持驱动气缸和旋转驱动电机均与控制处理器连接。

其中，定位支撑组件包括相平行设置的左压板和右压板，左压板通过滑轨设置在支架上，右压板固定在支架上，夹持组件包括左夹持板和右夹持板，左夹持板和右夹持板的夹持面设置有定位爪，夹持驱动气缸的驱动转轴穿过左压板与左夹持板连接，旋转驱动电机的驱动转轴穿过右压板与右夹持板连接，左压板靠近左夹持板的一侧设置有多个定位塞柱，右压板靠近右夹持板的一侧设置有多个定位塞柱。

其中，升降机构包括支撑架、导轨、滑块、框架型托板、丝杆及升降电机，导轨固定在支撑架上，滑块固定在框架型托板的侧面且与导轨相配合，丝杆与框架型托板连接，用于支撑框架型托板和驱动框架型托板升降，丝杆的底部与升降电机连接，升降电机与控制处理器连接。

其中，传输机构包括两条平行设置的传输支架、设置在传输支架上依次连接的传输轮、传动带和皮带轮，皮带轮通过键槽式转轴和传输电机连接，传输支架的下方设置有与传输支架垂直的调宽滑轨，其中一条传输支架可滑动地设置在调宽滑轨上，两条传输支架之间连接有正反丝杆，正反丝杆的一端穿过可滑动的传输支架，且与调宽电机连接，传输电机和调宽电机均与控制处理器连接。

本发明另一方面提供了一种自动焊接系统，其包括上述的自动焊接平台和扫码器，扫码器设置在传输机构的端部一侧，且扫码器与自动焊接平台的控制处理器连接。

其中，所述自动焊接平台的外部设置有焊接外罩，焊接外罩上设置有数据输入模块、显示模块、防护门及观察窗，数据输入模块、显示模块均与控制处理器连接，防护门设置在焊接外罩上与传输机构的两端相对应的位置，观察窗设置在焊接外罩的侧面。

（三）有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的自动焊接平台中，焦距定位跟踪器和影像采集器设置在焊接头的侧面上，机械手、焦距定位跟踪器和影像采集器均与控制处理器连接，影像采集器获取焊接头下方待焊接模组的图像信息后，将该图像信息传递给控制处理器，控制处理器做出分析后即得到模组的焊接轨迹信息，然后，控制处理器根据焦距定位跟踪器实时传来的焊接头的焦距信息，控制机械手准确动作，进而使焊接头按照焊接轨迹准确焊接，实现了焊接轨迹定位和焊接焦距调整的自动化，提高了焊接的准确度，降低了工人的劳动强度，提高了焊接质量。

附图说明

图1是本实用新型自动焊接平台实施例一的立体结构图；

图2是本实用新型自动焊接平台实施例二的立体结构图；

图3是本实用新型自动焊接平台实施例二中模组夹持旋转机构的立体结构图；

图4是本实用新型自动焊接平台实施例二中升降机构的立体结构图；

图5是本实用新型自动焊接平台实施例二中传输机构的立体结构图；

图6是本实用新型自动焊接系统中焊接外罩的立体结构图；

图7是本实用新型自动焊接系统的工作过程示意图。

图中，11：焊接头；12：焦距定位跟踪器；13：影像采集器；14：除尘器；15：固定架；16：三轴机械手；17：机座；2：模组夹持旋转机构；3：升降机构；4：传输机构；5：工作台；21：支架；22：滑轨：23：左压板；24：右压板；25：左夹持板；26：右夹持板；27：夹持驱动气缸；28：旋转驱动电机；29：定位爪；31：框架型托板；32：滑块；33；导轨；34：支撑架；35：丝杆；36：升降电机；37：底座；40：模组；41：正反丝杆；42：键槽式转轴；43：皮带轮；44：传输电机；45：调宽电机；46：传输支架；47：调宽滑轨；48：传输轮；49：传动带；61：折叠键盘；62：显示模块；63：观察窗；64：右防护门；65：报警指示灯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例一

如图1和图2所示，本实用新型实施例一提供的自动焊接平台包括工作台5、三轴机械手16、焊接头11、焦距定位跟踪器12、影像采集器13、除尘器14及控制处理器，三轴机械手16设置在工作台5上，其包括横轴（x轴）、纵轴（y轴）和竖轴（z轴）上，横轴通过机座17固定在工作台5上，纵轴设置在横轴上，竖轴设置在纵轴上，焊接头11通过固定架15设置在机械手的竖轴上，焦距定位跟踪器12和影像采集器13设置在焊接头11的侧面上，机械手、焦距定位跟踪器12和影像采集器13均与控制处理器连接，除尘器14通过一连接件固定在固定架15上且位于焊接头11的一侧。其中，影像采集器13采用CCD摄像机。

实施例一的技术方案中，将待焊接模组40放置在焊接头11下方，影像采集器13获取焊接头11下方待焊接模组40的图像信息后，将该图像信息传递给控制处理器，控制处理器做出分析后即得到模组40的焊接轨迹信息，然后，控制处理器根据焦距定位跟踪器12实时传来的焊接头11的焦距信息，控制机械手准确动作，进而使焊接头11按照焊接轨迹准确焊接。

实施例二

如图2所示，本实用新型在实施例一的基础之上，还在工作台5上设置了模组夹持旋转机构2、升降机构3及传输机构4，在三轴机械手16设置焊接头11的一侧设置模组夹持旋转机构2，模组夹持旋转机构2通过支架21设置在工作台5上，模组夹持旋转机构2的下方设置升降机构3和传输机构4，升降机构3设置在传输机构4的下方，模组夹持旋转机构2、升降机构3和传输机构4均与控制处理器连接。在控制处理器的控制下，模组40通过传输机构4传送至模组夹持旋转机构2的下方和升降机构3的上方，通过升降机构3，模组40被顶起升至模组夹持旋转机构2中，由模组夹持旋转机构2夹持和旋转，以配合焊接头11动作，从而实现了整个焊接过程的自动化，极大减轻了工人的劳动强度。

具体地，如图3所示，模组夹持旋转机构2包括设置在支架21上的夹持驱动气缸27、旋转驱动电机28、定位支撑组件及夹持组件，定位支撑组件包括相平行设置的左压板23和右压板24，左压板23通过滑轨22设置在支架21上，右压板24固定在支架21上；夹持组件包括左夹持板25和右夹持板26，左夹持板25和右夹持板26位于左压板23和右压板24之间，夹持驱动气缸27的驱动转轴穿过左压板23与左夹持板25连接，夹持驱动气缸27的驱动转轴通过轴承设置在左压板23中，左压板23对夹持驱动气缸27的驱动转轴具有支撑作用，左夹持板25卡接在夹持驱动气缸27的驱动转轴的端部，旋转驱动电机28的驱动转轴穿过右压板24与右夹持板26连接，旋转驱动电机28的驱动转轴通过轴承设置在右压板24中，右压板24对旋转驱动电机28的驱动转轴具有支撑作用，右夹持板26卡接在旋转驱动电机28的驱动转轴的端部，夹持板和驱动转轴卡接的方式可以方便更换不同型号的夹持板，以适应不同型号的模组40；左压板23靠近左夹持板25的一侧设置有多个定位塞柱，右压板24靠近右夹持板26的一侧设置有多个定位塞柱，左压板23和右压板24上的塞柱可以分别限定左夹持板25和右夹持板26，防止夹持板的歪斜；为了更好地夹持模组40，夹持板相对应的面上设置有定位爪29。其中，夹持驱动气缸27、旋转驱动电机28均与控制器连接。

升降机构3把模组40顶升到位后，在控制处理器的控制下，夹持驱动缸推动左压板23前行，左夹持板25和右加持板相对实现模组40的定位夹紧，定位爪29即抓住固定好模组40，这样左右夹持板26与模组40之间就形成了一个整体，当旋转驱动电机28旋转时，模组40和夹持板就跟着旋转驱动电机28同步旋转。

进一步地，如图4所示，升降机构3包括支撑架34、导轨33、滑块32、框架型托板31、丝杆35及升降电机36，导轨33固定在支撑架34上，滑块32固定在框架型托板31的侧面且与导轨33相配合，丝杆35与框架型托板31通过丝杆35螺母连接，且用于支撑框架型托板31和驱动框架型托板31升降，丝杆35的底部与升降电机36连接，升降电机36与控制处理器连接。升降电机36在控制处理器的控制下，驱动丝杆35转动，进而驱动托板升降。

具体地，如图5所示，传输机构4包括两条平行设置的传输支架46、设置在传输支架46上依次连接的传输轮48、传动带49和皮带轮43，皮带轮43通过键槽式转轴42和传输电机44连接（键槽式转轴42与皮带轮43配合处有滑轨功能），传输支架46的下方设置有与传输支架46垂直的调宽滑轨47，其中一条传输支架46可滑动地设置在调宽滑轨47上，两条传输支架46之间连接有正反丝杆41，正反丝杆41的一端穿过可滑动的传输支架46，且与调宽电机45连接，传输电机44和调宽电机45均与控制处理器连接。当传输机构4需要调整宽度时，由控制处理器控制调宽电机45正、反转来自动实现传输机构4的宽窄调节。

另外，本实用新型还提供了一种自动焊接系统，在实施例二的基础上，在传输机构4的一端侧边设置有扫码器，如图6所示，在上述自动焊接平台的外部设置焊接外罩。具体来讲，在传输机构4的一端侧边设置有扫码器，扫码器与控制处理器连接，对不同模组40进行编码后，通过扫码器可以将不同模组40的信息传送至控制处理器，控制处理器根据不同型号和尺寸的模组40赋予对应的软件、焊接程序、焊接参数等，焊接过程更加智能化，同时，将模组40产品的信息与质量追溯的相关数据自动储存起来，以后可直接从控制处理器的数据库中调出来以实现产品追溯。

进一步地，继续如图6所示，焊接外罩上设置有数据输入模块、显示模块62、防护门、观察窗63及报警指示灯65，数据输入模块、显示模块62均与控制处理器连接，防护门设置在焊接外罩上与传输机构4两端相对应的位置。具体地，数据输入模块为折叠键盘61，用于数据的输入、编写、修改等，当不用时将其折叠隐藏在机器内，以免被损坏；显示模块62具有显示和监视功能，用于实时显示焊接参数、软件和设备运行状态和实时监视模组40焊接状态和过程；防护门包括左防护门和右防护门64，左防护门与模组40焊接前段产线对接，模组40从产线经左防护门进入焊接外罩内，右防护门64与模组40焊接后段产线对接，焊接后的模组40经右防护门64输出，左防护门和右防护门的作用是模组40焊接时进行激光防护；观察窗63设置在焊接外罩的侧面，用来观察设备内部状况；报警指示灯65与控制处理器连接，当设备监测到有故障时报警，提醒维修人员处理故障。

如图7所示，本实用新型的工作过程为：首先把所有型号的模组40编码写入焊接平台控制处理器，根据不同型号不同尺寸的模组40赋予对应的软件、焊接程序、焊接参数等；模组40在进入焊接平台左防护门前进行模组40条码扫码，在把编码信息自动传入焊接平台控制处理器，控制处理器根据编码信息自动调用焊接程序、焊接参数，控制处理器控制各执行机构进行相应的位置调整，传输机构4自动调宽，左防护门开启，模组40经宽度自适应传输机构4进入焊接平台焊接外罩内，完成模组40传送，模组40到达升降机构3上方位置时，左防护门关闭，宽度自适应传输机构4停止工作，然后升降机构3把模组40顶升到模组夹持旋转机构2夹持位置的高度，模组夹持旋转机构2把模组40夹住定位好后，升降机构3复位，模组夹持旋转机构2把模组40旋转90度把模组40焊接面朝上，CCD对模组40焊接面进行影像定位找出焊接轨迹位置，并将影像信息传输至控制处理器，焦距定位跟踪器12自动对焦，锁定焦距，然后进行正极焊接以及通过负极焊接参数自动调用进行负极焊接，焊接完成后，模组夹持旋转机构2旋转180度，再次进行影像定位和自动对焦，针对另外一面，进行负极焊接以及通过正极焊接参数自动调用进行正极焊接，焊接完成后，模组夹持旋转机构2旋转90度，升降机构3上升顶住模组40，模组夹持旋转机构2松开复位，升降机构3载着模组40下降，右防护门64开启，升降机构3下降把模组40放到宽度自适应传输机构4上后复位，宽度自适应传输机构4工作将模组40从右防护门64送出，完成模组40输出，；然后若有下一组模组40条码扫描输入，则将右防护门64关闭，左防护门打开，下一组模组40进入，进行新一轮的焊接。

本实用新型主要用于动力电池模组40的焊接，当然也可适用于其他合适的焊接对象。

综上所述，本实用新型实施例提供的自动焊接平台中，通过将焦距定位跟踪器12和影像采集器13设置在焊接头11的侧面上，将焦距定位跟踪器12和影像采集器13与控制处理器连接，可以实现焊接轨迹定位和焊接焦距调整的自动化，提高了焊接的准确度，提高了焊接质量；通过在三轴机械手16的一侧设置模组夹持旋转机构2，在模组夹持旋转机构2的下方设置有升降机构3和传输机构4，将模组夹持旋转机构2、升降机构3和传输机构4与控制处理器连接，实现了整个焊接过程传输、升降、定位、翻转及焊接的自动化，极大减轻了工人的劳动强度；本实用新型提供的自动焊接系统，在传输机构4的一端侧边设置有扫码器，扫码器与控制处理器连接，通过扫码器可以将不同模组40的信息传送至控制处理器，使焊接过程更加智能化，实现产品的追溯；在上述自动焊接平台的外部设置焊接外罩，在焊接外罩上设置折叠键盘61、显示模块62、防护门、观察窗63等，使得系统集成化更高，操作更方便。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动焊接平台，其特征在于：其包括工作台、机械手、焊接头、焦距定位跟踪器、影像采集器及控制处理器，机械手设置在工作台上，焊接头设置在机械手上，焦距定位跟踪器和影像采集器设置在焊接头的侧面上，机械手、焦距定位跟踪器和影像采集器均与控制处理器连接。

2.根据权利要求1所述的自动焊接平台，其特征在于：所述机械手为三轴机械手，焊接头通过固定架设置在三轴机械手的竖轴上。

3.根据权利要求1所述的自动焊接平台，其特征在于：三轴机械手设置焊接头的一侧设置有模组夹持旋转机构，模组夹持旋转机构通过支架设置在工作台上。

4.根据权利要求3所述的自动焊接平台，其特征在于：模组夹持旋转机构的下方设置有升降机构和传输机构，升降机构设置在传输机构的下方，模组夹持旋转机构、升降机构和传输机构均与控制处理器连接。

5.根据权利要求4所述的自动焊接平台，其特征在于：模组夹持旋转机构包括设置在支架上的夹持驱动气缸、旋转驱动电机、定位支撑组件及夹持组件，夹持组件设置在定位支撑组件内侧，夹持组件的一端与夹持驱动气缸连接，夹持组件的另一端与旋转驱动电机连接，夹持驱动气缸和旋转驱动电机均与控制处理器连接。

6.根据权利要求5所述的自动焊接平台，其特征在于：定位支撑组件包括相平行设置的左压板和右压板，左压板通过滑轨设置在支架上，右压板固定在支架上；夹持组件包括左夹持板和右夹持板，左夹持板和右夹持板的夹持面设置有定位爪；夹持驱动气缸的驱动转轴穿过左压板与左夹持板连接，旋转驱动电机的驱动转轴穿过右压板与右夹持板连接；左压板靠近左夹持板的一侧设置有多个定位塞柱，右压板靠近右夹持板的一侧设置有多个定位塞柱。

7.根据权利要求4所述的自动焊接平台，其特征在于：升降机构包括支撑架、导轨、滑块、框架型托板、丝杆及升降电机，导轨固定在支撑架上，滑块固定在框架型托板的侧面且与导轨相配合，丝杆与框架型托板连接，用于支撑框架型托板和驱动框架型托板升降，丝杆的底部与升降电机连接，升降电机与控制处理器连接。

8.根据权利要求4所述的自动焊接平台，其特征在于：传输机构包括两条平行设置的传输支架、设置在传输支架上依次连接的传输轮、传动带和皮带轮，皮带轮通过键槽式转轴和传输电机连接，传输支架的下方设置有与传输支架垂直的调宽滑轨，其中一条传输支架可滑动地设置在调宽滑轨上，两条传输支架之间连接有正反丝杆，正反丝杆的一端穿过可滑动的传输支架，且与调宽电机连接，传输电机和调宽电机均与控制处理器连接。

9.一种自动焊接系统，其特征在于：其包括扫码器和权利要求4-8任一项所述的自动焊接平台，扫码器设置在传输机构的端部一侧，且扫码器与自动焊接平台的控制处理器连接。

10.根据权利要求9所述的自动焊接系统，其特征在于：所述自动焊接平台的外部设置有焊接外罩，焊接外罩上设置有数据输入模块、显示模块、防护门及观察窗，数据输入模块、显示模块均与控制处理器连接，防护门设置在焊接外罩上与传输机构的两端相对应的位置，观察窗设置在焊接外罩的侧面。

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