CN206811312U - 一种多工位叶轮激光焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光焊接技术领域，具体涉及一种多工位叶轮激光焊接机，包括机架，所述机架内设有激光焊接机器人、激光器和夹具组件，所述夹具组件包括第一旋转台，所述第一旋转台下方安装有回转装置，所述第一旋转台上设有安装有两台的叶轮夹持机构，所述叶轮夹持机构包括支撑盘、设在支撑盘上的定位件和至少两个的压紧组件，所述压紧组件与定位件等距设置。实现双工位或多工位协作的效果，使一台叶轮夹持机构处于激光焊接，其它叶轮夹持机构用来更换工件，提高设备工作时效及减少装夹与更换工装冶具的时间，通过用双工位或是多工位可以更好的提高实现设备工作时效；定位模具与叶轮中间的轴孔配合，实现叶轮的定位。

Description

一种多工位叶轮激光焊接机

技术领域

本实用新型属于激光焊接技术领域，具体涉及一种多工位叶轮激光焊接机。

背景技术

叶轮是水泵的重要零部件，它的尺寸及精度直接影响到水泵的水力性能的高低；不锈钢叶轮主要有两种结构形式：1、开式叶轮，；2、闭式叶轮。闭式叶轮由于它具有高效率的特点，被广泛应用在场所程、效率高的离心泵上。

不锈钢闭式叶轮是由前盖板、后盖板和叶片三部分组成。传统工艺一般是由SUS304精铸而成，一些出水口尺寸较小与壁厚薄的零件很难铸造，制造成本高，且生产效率低。叶轮制造目前采用不锈钢板经开料、冲压、拉伸然后再通过焊接的方法把前、后盖板及叶片焊成一体而板成一个完整的零件，从而解决因铸造工艺问题而实现不了的薄壁与出水口小尺寸的叶轮制造难题。

叶轮焊接应用比较普遍的焊接方法有氩弧焊、电阻焊和电容储能焊三种；然而随着激光加工技术的发展。激光焊接技术在汽车、造船等行业已得到成功的应用。激光焊接的加工方法应用在不锈钢叶轮的焊接已成为可能。

激光焊接与传统焊接工艺相比具有焊接质量极好、焊接速度快、热输入量低、自动化程度高等优点。通过在水泵叶轮制造中的生产实际,结合激光加工技术的优势及其加工方法,并通过对焊缝宏观形貌和金相组织的分析与焊接接头拉伸性能测试表明激光焊接可以获得成型良好的焊缝,焊缝组织细小,热影响区窄,接头显微组织和力学性能优良,非常适合水泵叶轮的制造。同时激光束不受电磁干扰，无磁偏吹现象存在，适宜于磁性材料的焊接，焊接时不需要真空室，不产生X射线，对人体的危害较小，另外激光束的控制简单，易于实现自动化。特别在难熔材料，薄板金属焊接领域激光焊接更是显示出无法比拟的优越性。基于这些优点，激光焊接水泵叶轮被认为是最有前景的先进连接方式之一。

现有的激光焊接机具有以下问题：（1）装夹与更换工装冶具需要时间，这样，激光焊接的工序就会中断；（2）没有定位的结构，仅通过对叶轮外周进行压紧的方式来实现固定，在焊接过程中，有可能会发生偏移而导致焊接位置的不准确，从而使叶轮的返修率和不合格率比较高。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种多工位叶轮激光焊接机。

本实用新型所采取的技术方案如下：一种多工位叶轮激光焊接机，包括机架，所述机架内设有激光焊接机器人、激光器和夹具组件，所述夹具组件包括第一旋转台，所述第一旋转台下方安装有回转装置，所述第一旋转台上设有安装有两台的叶轮夹持机构，所述叶轮夹持机构与第一旋转台旋转的轴心为等距设置，所述叶轮夹持机构包括支撑盘、设在支撑盘上的定位件和至少两个的压紧组件，所述压紧组件与定位件等距设置。

所述压紧组件包括气缸安装件、安装在气缸安装件内竖直设立的第一气缸、位于第一气缸内的气缸推杆、与气缸推杆铰接的摇臂，所述摇臂与气缸安装件铰接。

所述所述支撑盘上设有滑轨，所述压紧组件下方设有滑块，所述压紧组件与滑块分别位于滑轨的上方和下方且通过螺钉连接，通过螺钉可调节压紧组件与滑块之间的距离，所述压紧组件连接有气缸滑动组件，可通过气缸驱动所述压紧组件滑移并锁紧。

所述支撑盘连接有伺服电机。

所述回转装置为凸轮分割器。

所述压紧组件为个且等距设置，所述支撑盘外周为近正三角形结构，所述滑轨位于中心点至角点的直线上，所述支撑盘上设有若干三角形的镂空。

所述机架上设有可升降的防护门，所述防护门设置在第一旋转台旋转轴心上方，可分隔第一旋转台上的两台的叶轮夹持机构。

所述防护门通过第二气缸驱动上下升降。

所述防护门上设有透明的防护玻璃。

所述机架内设有两组夹具组件。

本实用新型的有益效果如下：实现双工位或多工位协作的效果，使一台叶轮夹持机构处于激光焊接，其它叶轮夹持机构用来更换工件，提高设备工作时效及减少装夹与更换工装冶具的时间，通过用双工位或是多工位可以更好的提高实现设备工作时效；定位模具与叶轮中间的轴孔配合，实现叶轮的定位。

附图说明

图1为多工位叶轮激光焊接机的外部结构图。

图2为图1隐藏机架后的结构示意图。

图3为图1隐藏机架后的俯视图。

图4为双工位叶轮激光焊接夹具的结构示意图。

图5为双工位叶轮激光焊接夹具的俯视图。

图6为叶轮夹持机构的结构示意图。

图7为压紧组件的结构示意图。

图8为防护门的结构示意图。

图9为叶轮的结构示意图。

图中，1、第一旋转台；2、回转装置；3、支撑盘；301、滑轨；302、通孔；4、定位模具；5、压紧组件；501、气缸安装件；502、第一气缸；503、气缸推杆；504、摇臂；505、硅胶垫；506、滑块；6、气缸滑动组件；7、旋转伺服电机；8、机架；9、防护门；901、防护玻璃；10、第二气缸；11、激光焊接机器人；12、激光器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，可以更好地说明本实用新型。

一种多工位叶轮激光焊接机，包括机架8，所述机架8内设有激光焊接机器人11、激光器12和夹具组件，所述夹具组件包括第一旋转台1，所述第一旋转台1下方安装有回转装置2，所述第一旋转台1上设有安装有两台的叶轮夹持机构，所述叶轮夹持机构与第一旋转台1旋转的轴心为等距设置，所述叶轮夹持机构包括支撑盘3、设在支撑盘3上的定位件4和至少两个的压紧组件5，所述压紧组件4与定位件5等距设置。实现双工位或多工位协作的效果，使一台叶轮夹持机构处于激光焊接，其它叶轮夹持机构用来更换工件，提高设备工作时效及减少装夹与更换工装冶具的时间，通过用双工位或是多工位可以更好的提高实现设备工作时效；定位模具与叶轮中间的轴孔配合，实现叶轮的定位。

所述压紧组件5包括气缸安装件501、安装在气缸安装件501内竖直设立的第一气缸502、位于第一气缸502内的气缸推杆503、与气缸推杆铰接的摇臂504，所述摇臂504与气缸安装件501铰接。通过气压使气缸推杆503向上推动摇臂504的一端，摇臂的另一端就向下压紧夹具，也可以通过气压或液压的方式直接向下驱动压紧夹具，但是这种方式驱动的压差是大气压减去内压，压力无法达到较高，而设置摇臂将驱动的施力方向由向下变为向上，压差是内压减去大气压，压力可以更高，而且更可靠。通过气压驱动，实现自动化。

所述摇臂504的端部下方设有硅胶垫505。起到增大摩擦力，防止叶轮在激光焊接的过程中打滑或由于变形而导致的松动。

所述所述支撑盘3上设有滑轨301，所述压紧组件5下方设有滑块506，所述压紧组件5与滑块506分别位于滑轨301的上方和下方且通过螺钉连接，通过螺钉可调节压紧组件5与滑块506之间的距离，所述压紧组件5连接有气缸滑动组件6，可通过气缸驱动所述压紧组件5滑移并锁紧。通过螺钉调节压紧组件5与滑块506之间的距离，使压紧组件5可以相对导轨滑移并且锁定，调节压紧组件5与定位模具5之间的位置可以配合不同直径规格的叶轮的焊接，可以实现不用按工件去频繁的更换夹具，工装可以跟随工件外观形状可实行自动或是手动调整；减少操作人员及设备有效工作时间。气缸滑动组件6实现自动调整，自动化程度更高。

所述支撑盘3连接有伺服电机7。叶轮的叶片为曲线形，在支撑盘3下方设置旋转伺服电机，使其带动叶轮旋转，控制好旋转速度，焊接的激光只要从内向外移动，就可以沿叶片的曲线焊接，这样对焊接的激光器位移的要求就是沿竖直方向即可，也可以使叶轮不动，激光器沿叶片的曲线位移，完成焊接。

所述回转装置2为凸轮分割器。凸轮分割器是实现间歇运动的机构，具有分度精度高、运转平稳、传递扭矩大、定位时自锁、结构紧凑、体积小、噪音低、高速性能好、寿命长等显著特点。

所述压紧组件5为3个且等距设置，所述支撑盘3外周为近正三角形结构，所述滑轨301位于中心点至角点的直线上，所述支撑盘3上设有若干三角形的镂空。3个压紧组件5形成等边三角形的三个点，可以牢牢固定住叶轮，另外，由于叶轮本身的质量就非常重，仅设置3个压紧组件可以减小回转装置2驱动第一旋转台1转动的负重。支撑盘的设计在保证支撑盘3的承重能力的前提下尽可能减小支撑盘3的重量，减小回转装置2驱动第一旋转台1转动的负重。

所述机架8上设有可升降的防护门9，所述防护门9设置在第一旋转台1旋转轴心上方，可分隔第一旋转台1上的两台的叶轮夹持机构。如附1图所示，防护门9设立在两台的叶轮夹持机构之间，防护门9内的叶轮夹持机构处于激光焊接时，工作人员可以将防护门9外的叶轮夹持机构上的工件进行更换，防护门起到保护的作用，在第一旋转台1旋转交替两个叶轮夹持机构时，可以上升收起，避免阻碍旋转。

所述防护门9通过第二气缸10驱动上下升降。可以快速升降，减少中断的时间。

所述防护门9上设有透明的防护玻璃901。可以直接观察到防护门内焊接的情况。

所述机架8内设有两组夹具组件。一组夹具组件焊接前盖板与叶片，另一组焊接后盖板与叶片，前盖板与后盖板的厚度、材质、焊接轨迹都有可能不一样，设置两组夹具组件实现整个闭式叶轮的焊接，实现激光焊接的持续性。

激光焊接机器人10连接有大幅面相机，采集叶轮的视频图相数据通过视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定。同时完成初始工件的特征标定。示教完成的焊接程序为初始工件初始位置的焊接位置，此时工件偏差值为零。当放入其他工件后，焊接位置发生变化，通过视觉软件，机器人能够计算出坐标X Y Z W P R的位置变化量。机器人把该偏差值存入位置寄存器（PR）中。此时机器人可以通过把偏差值（PR）补偿到初始位置实现工件的焊接。可以解决了叶轮片由材质或是加工过程中所产生的形变或是位置偏差问题。实现叶轮的精确焊接结构。

以上所述仅为本实用新型的一种实施例，并非用来限制本实用新型的保护范围；本实用新型的保护范围由权利要求书中的权利要求限定，并且凡是依实用新型所作的等效变化与修改，都在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多工位叶轮激光焊接机，包括机架（8），所述机架（8）内设有激光焊接机器人（11）、激光器（12）和夹具组件，其特征在于：所述夹具组件包括第一旋转台（1），所述第一旋转台（1）下方安装有回转装置（2），所述第一旋转台（1）上设有安装有两台的叶轮夹持机构，所述叶轮夹持机构与第一旋转台（1）旋转的轴心为等距设置，所述叶轮夹持机构包括支撑盘（3）、设在支撑盘（3）上的定位件（4）和至少两个的压紧组件（5），所述压紧组件（5）与定位件（4）等距设置。

2.根据权利要求1所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述压紧组件（5）包括气缸安装件（501）、安装在气缸安装件（501）内竖直设立的第一气缸（502）、位于第一气缸（502）内的气缸推杆（503）、与气缸推杆铰接的摇臂（504），所述摇臂（504）与气缸安装件（501）铰接。

3.根据权利要求1或2所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述支撑盘（3）上设有滑轨（301），所述压紧组件（5）下方设有滑块（506），所述压紧组件（5）与滑块（506）分别位于滑轨（301）的上方和下方且通过螺钉连接，通过螺钉可调节压紧组件（5）与滑块（506）之间的距离，所述压紧组件（5）连接有气缸滑动组件（6），可通过气缸驱动所述压紧组件（5）滑移并锁紧。

4.根据权利要求1所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述支撑盘（3）连接有伺服电机（7）。

5.根据权利要求1所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述回转装置（2）为凸轮分割器。

6.根据权利要求3所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述压紧组件（5）为3个且等距设置，所述支撑盘（3）外周为正三角形结构，所述滑轨（301）位于中心点至角点的直线上，所述支撑盘（3）上设有若干三角形的镂空。

7.根据权利要求1所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述机架（8）上设有可升降的防护门（9），所述防护门（9）设置在第一旋转台（1）旋转轴心上方，可分隔第一旋转台（1）上的两台的叶轮夹持机构。

8.根据权利要求7所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述防护门（9）通过第二气缸（10）驱动上下升降。

9.根据权利要求7所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述防护门（9）上设有透明的防护玻璃（901）。

10.根据权利要求1所述的多工位叶轮激光焊接机，其特征在于：所述机架（8）内设有两组夹具组件。