CN206286710U - 引线激光焊接立体自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种引线激光焊接立体自动定位装置，属于焊接技术领域，包括XY平面移动机构、Z轴移动机构、视觉检测系统以及激光位移测距系统；XY平面移动机构和Z轴移动机构驱动激光焊接器动作，视觉检测系统用于为固定在焊接工位上的引线框架进行拍照，以得到引线框以及线圈的图像信息；激光位移测距系统用于测量引线框上的线圈的线材的顶面高度；主控模块利用视觉检测系统获得焊接点的XY平面位置坐标，利用激光位移测距系统获得Z方向位置坐标，并根据坐标控制三维驱动机构动作以驱动激光焊接器运动；不仅能够避免引线框的加工误差对焊接的影响，而且能够使激光焊接器的激光的焦点聚焦于线圈的线材的中心点处，获得最佳的焊接效果。

Description

引线激光焊接立体自动定位装置

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种引线激光焊接立体自动定位装置。

背景技术

在贴片电感的引线激光焊接工艺中，一组多颗铜线绕线圈安装在引线框架上，通过激光将铜线与框架焊接在一起。由于小型贴片电感的铜线很细，激光的焊接点又很小，所以激光焊接器的走位必须很精确。

现有的工艺中，引线框架通过治具定位，激光器安装预先设定的路径，由电缸带动逐一对每一颗绕线器的铜线进行焊接。而引线框架是冲压件冲切的金属件，会存在一定的加工精度，引线框的加工误差就会引起激光焊点的偏位，导致产品不良。

另外，激光焊接品质最优的点是激光的焦点，铜线的表面是圆弧状的，为是引线焊接品质最优，需要调整激光头的高度，是激光聚焦于铜线的中心，就需要定位装置能先找到焊接位置点的铜线，在测量铜线的最高点高度，调整激光器的高度，使其聚焦于铜线的中心点。

综上所述，现在市场上急需一种不仅能够精确控制激光焊接器的走位，又能够精准控制激光焊接器的焦点位置，使其处于最佳位置的焊接定位技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种引线激光焊接立体自动定位装置，以解决现有技术中存在的“由引线框的加工误差引起的激光焊点的偏位”以及“激光的焦点无法聚集在铜线的中心点导致的焊接效果较差”的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种引线激光焊接立体自动定位装置，包括XY平面移动机构、Z轴移动机构、视觉检测系统、激光位移测距系统以及主控模块；

所述视觉检测系统、激光位移测距系统以及Z轴移动机构均与XY平面移动机构连接，XY平面移动机构驱动视觉检测系统、激光位移测距系统以及Z轴移动机构在XY平面内任意移动；所述Z轴移动机构的输出端连接一激光焊接器，以驱动激光焊接器在垂直于XY平面的Z轴方向上移动；

所述视觉检测系统位于焊接工位的上方，用于为固定在焊接工位上的引线框架进行拍照，以得到引线框以及线圈的图像信息；所述激光位移测距系统位于焊接工位的一侧，用于测量引线框上的线圈的线材的顶面高度；

所述主控模块的信号输入端分别与视觉检测系统和激光位移测距系统电连接，所述主控模块的信号输出端分别与XY平面移动机构以及Z轴移动机构电连接。

进一步的，所述XY平面移动机构包括X轴移动机构、Y轴固定板、Y轴移动机构以及Z轴固定板；

所述X轴移动机构与Y轴固定板驱动连接，以驱动Y轴固定板在X轴方向移动；所述Y轴移动机构安装在Y轴固定板上，所述Y轴移动机构与Z轴固定板驱动连接，以驱动Z轴固定板在Y轴方向移动；所述X轴、Y轴和Z轴构成直角坐标系。

进一步的，所述X轴移动机构包括X轴轨道、X轴伺服电缸和X轴滑动块；所述X轴滑动块安装在X轴轨道上，所述X轴伺服电缸的输出端与X轴滑动块驱动连接，以驱动X轴滑动块在X轴轨道上滑动；所述Y轴固定板与X轴滑动块固定连接。

进一步的，所述Y轴移动机构包括Y轴轨道、Y轴伺服电缸和Y轴滑动块；所述Y轴滑动块安装在Y轴轨道上，所述Y轴伺服电缸的输出端与Y轴滑动块驱动连接，以驱动Y轴滑动块在Y轴轨道上滑动；所述Z轴固定板与Y轴滑动块固定连接。

进一步的，所述Z轴移动机构包括Z轴轨道、Z轴伺服电缸和Z轴滑动块；所述Z轴滑动块安装在Z轴轨道上，所述Z轴伺服电缸的输出端与Z轴滑动块驱动连接，以驱动Z轴滑动块在Z轴轨道上滑动；所述Z轴固定板与激光焊接器固定连接。

进一步的，该引线激光焊接立体自动定位装置还包括一总装底板，所述总装底板上设有焊接工位、X轴轨道固定平台以及X轴辅轨固定平台；所述X轴辅轨固定平台上安装有X轴辅助轨道组件；待焊接的引线框以及线圈固定在焊接工位上；所述X轴轨道固定在X轴轨道固定平台上；所述Y轴固定板的一端固定在X轴滑动块上，另一端X轴辅助轨道组件上。

进一步的，所述X轴辅助轨道组件包括与X轴轨道平行的X轴辅轨以及X轴辅助滑动块；所述X轴辅轨固定在X轴轨道固定平台的顶部；所述X轴辅助滑动块一侧安装在X轴辅轨，另一侧与Y轴固定板固定连接。

进一步的，所述Y轴固定板包括水平板和与水平板垂直连接的第一立板，所述水平板的两端分别固定在X轴滑动块和X轴辅助滑动块上；所述第一立板上设有Y轴辅助轨道组件，所述Y轴辅助轨道组件包括与Y轴轨道平行的Y轴辅轨和Y轴辅助滑动块，所述Y轴辅助滑动块安装在Y轴辅轨上，所述Y轴辅助滑动块与Z轴固定板固定连接。

进一步的，所述Z轴固定板包括第二立板以及与第二立板垂直连接的第三立板，所述第二立板固定在Y轴辅助滑动块上；所述视觉检测系统和激光位移测距系统均安装在第三立板上。

进一步的，所述第二立板上设有固定杆，所述第三立板上设有至少一个锁紧块，所述锁紧块安装在固定杆上；所述第三立板上设有至少一个U型孔，所述激光位移测距系统固定在U型孔内。

相较于现有技术，本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置，利用视觉检测系统获得焊接点的XY平面位置坐标，利用激光位移测距系统获得焊接点的Z方向位置坐标，并根据X、Y、Z的坐标控制XY平面移动机构和Z轴移动机构动作；XY平面移动机构和Z轴移动机构动作构成一三维驱动机构，能够在主控模块的控制下，驱动激光焊接器到达X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系中的任意点；不仅能够避免引线框的加工误差对焊接的影响，而且能够使激光焊接器的激光的焦点聚焦于线圈的线材的中心点处，获得最佳的焊接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的XY平面移动机构的立体结构示意图；

图3为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的Z轴移动机构的立体结构示意图；

图4为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的视觉检测系统和激光位移测距系统的立体结构示意图；

图5为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的总装底板的立体结构示意图；

图6为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的Z轴固定板的立体结构示意图。

附图标记：

1-XY平面移动机构； 2-Z轴移动机构； 3-视觉检测系统；

4-激光位移测距系统； 5-总装底板； 6-激光焊接器；

7-X轴辅助轨道组件； 8-Y轴辅助轨道组件； 11-X轴移动机构；

12-Y轴固定板； 13-Y轴移动机构； 14-Z轴固定板；

21-Z轴轨道； 22-Z轴伺服电缸； 23-Z轴滑动块；

51-X轴轨道固定平台； 52-X轴辅轨固定平台； 111-X轴轨道；

112-X轴滑动块； 121-水平板； 122-第一立板；

131-Y轴轨道； 132-Y轴伺服电缸； 133-Y轴滑动块；

141-第二立板； 142-第三立板； 143-固定杆；

144-锁紧块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置的立体结构示意图；图2为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的XY平面移动机构的立体结构示意图；图3为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的Z轴移动机构的立体结构示意图；图4为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的视觉检测系统和激光位移测距系统的立体结构示意图；图5为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的总装底板的立体结构示意图；图6为图1所示的引线激光焊接立体自动定位装置的Z轴固定板的立体结构示意图。

参阅图1和图4，本实用新型提供一种引线激光焊接立体自动定位装置，包括XY平面移动机构1、Z轴移动机构2、视觉检测系统3、激光位移测距系统4以及主控模块(图未示)；

所述视觉检测系统3、激光位移测距系统4以及Z轴移动机构2均与XY平面移动机构1连接，XY平面移动机构1驱动视觉检测系统3、激光位移测距系统4以及Z轴移动机构2在XY平面内任意移动；所述Z轴移动机构2的输出端连接一激光焊接器6，以驱动激光焊接器6在垂直于XY平面的Z轴方向上移动；

所述视觉检测系统3的主要功能件是高像素的工业相机；视觉检测系统3位于焊接工位的上方，用于为固定在焊接工位上的引线框架进行拍照，以得到引线框以及线圈的图像信息；

所述激光位移测距系统4的主要功能件是激光测距仪器，激光位移测距系统4位于焊接工位的一侧，用于测量引线框上的线圈的铜线的顶面位置；

所述主控模块的信号输入端分别与视觉检测系统3和激光位移测距系统4电连接，所述主控模块的信号输出端分别与XY平面移动机构1以及Z轴移动机构2电连接。

本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置，其工作原理如下：

XY平面移动机构1先按预先设定的运动轨迹先将视觉检测系统3移动到原先预计的焊接点上，视觉检测系统3拍照成像，并将图像信息发送给主控模块；激光位移测距系统4测量引线框架的铜线表面的高度；

主控模块属于现有技术，应用了现有技术中的图像处理模块，类似申请为“CN201510471065.9”的在先发明专利所公布的图像处理技术。

主控模块根据XY平面移动机构1的图像信息，经过图像算法处理，计算出实际的引线框架和铜线绕线圈焊接点的XY平面位置坐标；同时，根据激光位移测距系统4测得的铜线表面的高度，计算出焊接点的Z方向位置坐标，使激光聚焦于铜线的中心；根据X、Y、Z的坐标控制XY平面移动机构1和Z轴移动机构2动作；

XY平面移动机构1驱动Z轴移动机构2在XY平面内任意移动，Z轴移动机构2再驱动激光焊接器6在Z轴方向上移动，使激光焊接器6能够到达X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系中的任意点，完成焊接。

具体来说，参阅图2，本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置，所述XY平面移动机构1包括X轴移动机构11、Y轴固定板12、Y轴移动机构13以及Z轴固定板14；

所述X轴移动机构11包括X轴轨道111、X轴伺服电缸和X轴滑动块112；所述X轴滑动块112安装在X轴轨道111上，所述X轴伺服电缸的输出端与X轴滑动块112驱动连接，以驱动X轴滑动块112在X轴方向上滑动；

所述Y轴固定板12与X轴滑动块112固定连接，所述Y轴移动机构13安装在Y轴固定板12上；

所述Y轴移动机构13包括Y轴轨道131、Y轴伺服电缸132和Y轴滑动块133；所述Y轴滑动块133安装在Y轴轨道131上，所述Y轴伺服电缸132的输出端与Y轴滑动块133驱动连接，以驱动Y轴滑动块133在Y轴方向上滑动；

所述Z轴固定板14与Y轴滑动块133固定连接，所述Z轴移动机构2安装在Z轴固定板14；

参阅图3，所述Z轴移动机构2包括Z轴轨道21、Z轴伺服电缸22和Z轴滑动块23；所述Z轴滑动块23安装在Z轴轨道21上，所述Z轴伺服电缸22的输出端与Z轴滑动块23驱动连接，以驱动Z轴滑动块23在Z轴轨道21上滑动；所述Z轴固定板14与激光焊接器6固定连接。

上述结构的XY平面移动机构1和Z轴移动机构2构成了一三维驱动机构，能够驱动激光焊接器6到达X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系中的任意点。结构相对简单，动作也较为可靠。

当然，这是本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的三维驱动机构的具体实现方式并不局限于此，只要能驱动激光焊接器6在X轴、Y轴和Z轴三个方向上移动即可。

参阅图5，在本实施例中，引线激光焊接立体自动定位装置还包括一总装底板5，总装底板5主要用于固定X轴移动机构11，此外还起到辅助固定Y轴移动机构13，能够保证各个组件的相对位置稳定。

所述总装底板5上设有焊接工位、X轴轨道111固定平台51以及X轴辅轨固定平台52；所述X轴辅轨固定平台52上安装有X轴辅助轨道组件7；待焊接的引线框以及线圈固定在焊接工位上；所述X轴轨道111固定在X轴轨道111固定平台51上；所述Y轴固定板12的一端固定在X轴滑动块112上，另一端X轴辅助轨道组件7上。

具体来说，所述X轴辅助轨道组件7包括与X轴轨道111平行的X轴辅轨以及X轴辅助滑动块；所述X轴辅轨固定在X轴轨道111固定平台51的顶部；所述X轴辅助滑动块一侧安装在X轴辅轨，另一侧与Y轴固定板12固定连接。

具体来说，所述Y轴固定板12包括水平板121和与水平板121垂直连接的第一立板122，所述水平板121的两端分别固定在X轴滑动块112和X轴辅助滑动块上；所述第一立板122上设有Y轴辅助轨道组件8，所述Y轴辅助轨道组件8包括与Y轴轨道131平行的Y轴辅轨和Y轴辅助滑动块，所述Y轴辅助滑动块安装在Y轴辅轨上，所述Y轴辅助滑动块与Z轴固定板14固定连接。

为了保证三维驱动机构中三个方向的运动稳定、可靠、准确的运行，除了设置了X轴轨道111、Y轴轨道131、Z轴轨道21三个主要轨道外，还设置了X轴辅助轨道组件7和Y轴辅助轨道组件8，使Y轴移动机构13能够在X轴移动机构11上稳定的平移，使Z轴移动机构2能够在Y轴移动机构13上稳定的平移。

参阅图4和图6，所述Z轴固定板14包括第二立板141以及与第二立板141垂直连接的第三立板142，所述第二立板141固定在Y轴辅助滑动块上，所述第二立板141上设有固定杆143，所述第三立板142上设有至少一个锁紧块144，所述锁紧块144安装在固定杆143上；

所述视觉检测系统3和激光位移测距系统4均安装在第三立板142上，所述第三立板142上设有至少一个U型孔，所述激光位移测距系统4固定在U型孔内。

第三立板142通过锁紧块144与固定杆143的配合方式，固定在第二立板141上，能够相对第二立板141发生Z轴方向的移动，用于调整视觉检测系统3和激光位移测距系统4的高度。而激光位移测距系统4固定在U型孔，能够进一步调整激光位移测距系统4在第三立板142上的高度。

相较于现有技术，本实用新型提供的引线激光焊接立体自动定位装置，利用视觉检测系统3获得焊接点的XY平面位置坐标，利用激光位移测距系统4获得焊接点的Z方向位置坐标，并根据X、Y、Z的坐标控制XY平面移动机构1和Z轴移动机构2动作；XY平面移动机构1和Z轴移动机构2动作构成一三维驱动机构，能够在主控模块的控制下，驱动激光焊接器6到达X轴、Y轴和Z轴构成的直角坐标系中的任意点；不仅能够避免引线框的加工误差对焊接的影响，而且能够使激光焊接器6的激光的焦点聚焦于线圈的线材的中心点处，获得最佳的焊接效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，包括XY平面移动机构、Z轴移动机构、视觉检测系统、激光位移测距系统以及主控模块；

所述视觉检测系统、激光位移测距系统以及Z轴移动机构均与XY平面移动机构连接，XY平面移动机构驱动视觉检测系统、激光位移测距系统以及Z轴移动机构在XY平面内任意移动；所述Z轴移动机构的输出端连接一激光焊接器，以驱动激光焊接器在垂直于XY平面的Z轴方向上移动；

所述视觉检测系统位于焊接工位的上方，用于为固定在焊接工位上的引线框架进行拍照，以得到引线框以及线圈的图像信息；所述激光位移测距系统位于焊接工位的一侧，用于测量引线框上的线圈的线材的顶面高度；

所述主控模块的信号输入端分别与视觉检测系统和激光位移测距系统电连接，所述主控模块的信号输出端分别与XY平面移动机构以及Z轴移动机构电连接。

2.根据权利要求1所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述XY平面移动机构包括X轴移动机构、Y轴固定板、Y轴移动机构以及Z轴固定板；

所述X轴移动机构与Y轴固定板驱动连接，以驱动Y轴固定板在X轴方向移动；所述Y轴移动机构安装在Y轴固定板上，所述Y轴移动机构与Z轴固定板驱动连接，以驱动Z轴固定板在Y轴方向移动；所述X轴、Y轴和Z轴构成直角坐标系。

3.根据权利要求2所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述X轴移动机构包括X轴轨道、X轴伺服电缸和X轴滑动块；所述X轴滑动块安装在X轴轨道上，所述X轴伺服电缸的输出端与X轴滑动块驱动连接，以驱动X轴滑动块在X轴轨道上滑动；所述Y轴固定板与X轴滑动块固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述Y轴移动机构包括Y轴轨道、Y轴伺服电缸和Y轴滑动块；所述Y轴滑动块安装在Y轴轨道上，所述Y轴伺服电缸的输出端与Y轴滑动块驱动连接，以驱动Y轴滑动块在Y轴轨道上滑动；所述Z轴固定板与Y轴滑动块固定连接。

5.根据权利要求4所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述Z轴移动机构包括Z轴轨道、Z轴伺服电缸和Z轴滑动块；所述Z轴滑动块安装在Z轴轨道上，所述Z轴伺服电缸的输出端与Z轴滑动块驱动连接，以驱动Z轴滑动块在Z轴轨道上滑动；所述Z轴固定板与激光焊接器固定连接。

6.根据权利要求4所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，该引线激光焊接立体自动定位装置还包括一总装底板，所述总装底板上设有焊接工位、X轴轨道固定平台以及X轴辅轨固定平台；所述X轴辅轨固定平台上安装有X轴辅助轨道组件；待焊接的引线框以及线圈固定在焊接工位上；所述X轴轨道固定在X轴轨道固定平台上；所述Y轴固定板的一端固定在X轴滑动块上，另一端X轴辅助轨道组件上。

7.根据权利要求6所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述X轴辅助轨道组件包括与X轴轨道平行的X轴辅轨以及X轴辅助滑动块；所述X轴辅轨固定在X轴轨道固定平台的顶部；所述X轴辅助滑动块一侧安装在X轴辅轨，另一侧与Y轴固定板固定连接。

8.根据权利要求7所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述Y轴固定板包括水平板和与水平板垂直连接的第一立板，所述水平板的两端分别固定在X轴滑动块和X轴辅助滑动块上；所述第一立板上设有Y轴辅助轨道组件，所述Y轴辅助轨道组件包括与Y轴轨道平行的Y轴辅轨和Y轴辅助滑动块，所述Y轴辅助滑动块安装在Y轴辅轨上，所述Y轴辅助滑动块与Z轴固定板固定连接。

9.根据权利要求8所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述Z轴固定板包括第二立板以及与第二立板垂直连接的第三立板，所述第二立板固定在Y轴辅助滑动块上；所述视觉检测系统和激光位移测距系统均安装在第三立板上。

10.根据权利要求9所述的引线激光焊接立体自动定位装置，其特征在于，所述第二立板上设有固定杆，所述第三立板上设有至少一个锁紧块，所述锁紧块安装在固定杆上；所述第三立板上设有至少一个U型孔，所述激光位移测距系统固定在U型孔内。