CN210649120U - 一种五轴自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

一种五轴自动化焊接设备，包括控制器、受控制器控制配合工作的变位机与电焊机，变位机包括机架和旋转工作台，旋转工作台设有一旋转轴和固定在旋转轴上的工作台,工作台上设有夹持待焊零件的夹具，电焊机包括气动旋转功能焊枪和X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，气动旋转功能焊枪通过X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构实现空间三维运动，旋转工作台的旋转轴平行于所述X轴运动机构的滑动方向设置，变位机设有控制夹具翻转的旋转伺服电机，各运动机构与装置间有机配合，实现在有限的空间对焊接面变化多端的零件进行焊接，提高焊接精度与空间利用率，并通过代替人工焊接，提高生产效率。

Description

一种五轴自动化焊接设备

【技术领域】

本申请涉及焊接加工技术领域，特别是一种五轴自动化焊接设备。

【背景技术】

焊接是指通过加热或加压，或两者并用，使焊件达到结合的一种加工方法。根据焊接过程中金属所处的状态不同，焊接方法可分为熔焊、压焊和钎焊三大类，其中又以熔焊中的电弧焊应用最普遍。

现有的技术方案大多放在机器人工作站来焊接，成本高、占用的位置大，或者是采用人工焊接、简单的二轴三轴焊接设备来实现。

授权公共号CN207508501U公开了一种铝合金点焊用气动机械人焊枪，包括电极臂总成、气缸总成和变压器总成，所述电极臂总成包括静电极臂和动电极臂，所述动电极臂左端连接有电极杆，所述动电极臂右端上侧通过气缸连接件连接有气缸总成，动电极臂右端下侧通过动臂支撑件固定有焊枪侧板，所述静电极臂左端连接电极握杆，所述变压器总成包括2个变压器，变压器的电极通过软连接件连接于气缸连接件上。本实用新型，能够有效的连接铝合金板材，形成合格的焊核及表面质量要求，满足铝合金实际焊接工程中的需要。

授权公共号CN 104816114B公开了一种无限旋转焊枪，包括无限旋转装置和传动装置；无限旋转装置包括竖直布置的下电极和上电极，下电极和所述上电极之间设置有导电石墨，下电极、上电极和导电石墨均为中空结构；传动装置包括中空结构的旋转轴和动力装置；下电极连接第一焊把线，第一焊把线另一端穿过中空的旋转轴后连接焊枪，上电极连接第二焊把线；旋转轴下端通过转轴连接器连接有连接臂，连接臂另一端连接焊枪夹持器，焊枪夹持器连接所述焊枪；旋转轴通过同步带连接一侧的动力装置。本发明的目的在于提供一种解决现有技术中焊枪旋转角度有限，焊把线扭曲缠绕及重复焊接整圆完毕后要回复到原起始角度位置的问题的无限旋转焊枪。

授权公共号CN108213802A公开了一种五轴桁架焊接机器人，包括两两相互垂直的X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构，X轴运动机构包括第一纵向滑轨、第二纵向滑轨、第一滑块、第二滑块和第一驱动装置，第一滑块与第一纵向滑轨滑动连接，第二滑块与第二纵向滑轨滑动连接，第一驱动装置连接第一滑块；Y轴运动机构包括横向滑轨、双向滑块和第二驱动装置，双向滑块一端与横向滑轨滑动连接，第二驱动装置连接双向滑块，横向滑轨两端分别设于第一滑块和第二滑块上；Z轴运动机构包括竖直滑轨、第三驱动装置，双向滑块另一端与竖直滑轨滑动连接，第三驱动装置连接双向滑块；水平旋转台和竖直旋转台采用电机与减速机配合转动。

上述方案存在如下不足：零件无法翻转，电焊机进入焊点的角度和方向受限，一个零件不同焊接平面上的焊点难以实现焊接，降低了焊接精度、焊接效率和产品合格率。

【实用新型内容】

为解决上述问题，本申请提出一种五轴自动化焊接设备，能够在有限的空间对焊接面变化多端的零件进行焊接。

为实现上述目的，本申请提出如下技术方案：

一种五轴自动化焊接设备，包括PLC控制器、变位机与电焊机，其特征在于：

所述变位机包括机架、旋转工作台和驱动旋转工作台旋转定位的伺服电机，所述旋转工作台设有一旋转轴和固定在旋转轴上的工作台，工作台上设有夹持待焊零件的夹具，

所述电焊机包括底座、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、气动旋转功能焊枪，

所述气动旋转功能焊枪包括轴套、焊接头旋转轴、气动焊接头、焊枪伺服电机，焊接头旋转轴通过其外圆周的轴承套装在轴套内绕中心旋转，气动焊接头固定在焊接头旋转轴前端，还包括固定在焊接头旋转轴上的同步齿轮，所述焊枪伺服电机输出轴与同步齿轮通过齿轮传动，

所述X轴运动机构安装于所述底座上，

所述Y轴运动机构安装于所述X轴运动机构上，

所述Z轴运动机构安装于所述Y轴运动机构上，

所述气动旋转功能焊枪安装于所述Z轴运动机构上，

所述气动旋转功能焊枪通过X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构实现空间三维运动，

所述旋转工作台的旋转轴平行于所述X轴运动机构的滑动方向设置，所述变位机上的旋转伺服电机与所述控制器电连接。

如上所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述控制器为PLC控制器，所述PLC控制器与驱动X轴运动机构的X轴伺服电机、驱动Y轴运动机构的Y轴伺服电机、驱动Z轴运动机构的Z轴伺服电机、气动旋转功能焊枪电连接。

如上所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述变位机还设有用于确定零件是否在夹具上安装到位的接近感应器，所述气动旋转功能焊枪上设有感应焊枪的头部是否夹紧到位的夹紧感应器，所述接近感应器和夹紧感应器与控制器电连接。

如上所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述夹具与工作台拆卸连接，夹具包括多种规格。

如上所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述变位机有多台，多台变位机前后方向顺次设置。

如所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述旋转轴两端通过轴承转动支撑在所述机架上，所述旋转伺服电机与所述旋转轴一端之间还设置有变速齿轮传动箱。

本发明创造的有益效果是：

1、通过设置X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、气动旋转功能焊枪和旋转工作台，各运动机构与装置间有机配合，实现在有限的空间对焊接面变化多端的零件进行焊接，提高焊接精度与空间利用率。

2、通过PLC控制器控制各伺服电机进行焊接操作，代替人工焊接，提高生产效率与焊接精度。

3、通过设置接近感应器和夹紧感应器，检测零件是否漏装，装到位，防反，检测焊枪是否夹紧，提升产品合格率。

4、夹具可拆卸的设置，使焊接设备通过更换不同型号夹具能胜任对不同产品的焊接加工。

【附图说明】

图1是焊接设备的立体结构图；

图2是电焊机的立体结构图；

图3是气动旋转功能焊枪的立体结构图；

图4是本申请信号传输图；

图中：1、变位机；101、工作台；11、夹具；100、机架；12、旋转伺服电机；121、变速齿轮传动箱；13、旋转轴；14、轴承；2、电焊机；21、气动旋转功能焊枪；211、轴套；212、气动焊接头；213、焊枪伺服电机；214、同步齿轮；2201、X轴底座；2202、X轴伺服电机；2203、X轴导轨；2205、X轴滑座；2301、Y轴底座；2302、Y轴伺服电机；2303、Y轴导轨；2305、Y轴滑座；2401、Z轴底座；2405、Z轴滑座。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施方式进一步说明。

如图1和图2所示，一种五轴自动化焊接设备，包括PLC控制器、变位机1与电焊机2，

变位机1包括机架100、旋转工作台和驱动旋转工作台旋转定位的旋转伺服电机12，所述旋转工作台设有一旋转轴13和固定在旋转轴13上的工作台101，工作台101上设有夹持待焊零件的夹具11，

电焊机2包括底座、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、气动旋转功能焊枪21，所述气动旋转功能焊枪21包括轴套211、焊接头旋转轴、气动焊接头212、焊枪伺服电机213，焊接头旋转轴通过其外圆周的轴承套装在轴套内绕中心旋转，气动焊接头212固定在焊接头旋转轴前端，还包括固定在焊接头旋转轴上的同步齿轮214，所述焊枪伺服电机213输出轴与同步齿轮通过齿轮传动，X轴运动机构安装于底座上，Y轴运动机构安装于X轴运动机构上，Z轴运动机构安装于Y轴运动机构上，气动旋转功能焊枪21安装于Z轴运动机构上，气动旋转功能焊枪21通过X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构实现空间三维运动。

本实施例中，旋转工作台的旋转轴13平行于所述X轴运动机构的滑动方向设置，所述变位机1上的旋转伺服电机12与所述控制器电连接.

本实施例中，X轴运动机构包括X轴底座2201和X轴伺服电机2202，X轴底座2201上设有X轴导轨2203和X轴齿条，所述Y轴运动机构包括Y轴底座2301和Y轴伺服电机2302，Y轴底座2301上固定有沿X轴导轨2203滑动的X轴滑座2205，X轴伺服电机2202与Y轴底座2301固定连接，X轴伺服电机2202输出轴套装有与X轴齿条啮合传动的X轴驱动齿轮，X轴伺服电机2202通过齿轮传动的方式带动Y轴运动机构沿X轴运动；Y轴底座2301设有Y轴导轨2303和Y轴齿条，所述Z轴运动机构包括Z轴底座2401与Z轴伺服电机，Z轴底座2401上固定有沿Y轴导轨2303滑动的Y轴滑座2305，Y轴伺服电机2302与Z轴底座2401固定连接，Y轴伺服电机2302输出轴套装有与Y轴齿条啮合传动的Y轴驱动齿轮，Y轴伺服电机2302通过齿轮传动的方式带动Z轴运动机构沿Y轴运动，Z轴底座2401上设有Z轴导轨、Z轴齿条和沿Z轴导轨滑动的Z轴滑座2405，Z轴伺服电机与气动旋转功能焊枪21固定连接，Z轴伺服电机输出轴套装有与Z轴齿条啮合传动的Z轴驱动齿轮，气动旋转功能焊枪21固定在Z轴滑座2405上，Z轴伺服电机通过齿轮传动的方式带动气动旋转功能焊枪21沿Z轴运动。

本实施例中，控制器为PLC控制器，所述翻转机构包括旋转伺服电机12，所述PLC控制器与X轴伺服电机2202、Y轴伺服电机2302、Z轴伺服电机、焊枪伺服电机213和旋转伺服电机12电连接。

本实施例中，夹具11与工作台101固定连接，工作台101与机架100通过轴承14活动链接，工作台101两端设有旋转轴13，旋转轴13套装在轴承14内部，轴承14外部固定在机架100上，旋转轴13两端通过轴承转动支撑在所述机架100上，所述旋转伺服电机12与所述旋转轴13一端之间还设置有变速齿轮传动箱,使旋转伺服电机12通过变速齿轮传动箱121驱动旋转轴13旋转,工作台101能在机架100沿X轴轴线旋转。

本实施例中，变位机1有多台，多台变位机1前后方向顺次设置,工作台101上沿X轴并列设有多个夹具11，多个夹具11随工作台101一同转动，使电焊机2一次可以对多个零件进行焊接加工。

本实施例中，变位机1还设有用于确定零件是否在夹具11上安装到位的接近感应器，所述气动旋转功能焊枪21上设有感应焊枪的头部是否夹紧到位的夹紧感应器，所述接近感应器和夹紧感应器与控制器电连接。

本实施例中，夹具11与工作台101拆卸连接，夹具11包括多种规格，分别适应不同产品。

工作过程：

工作时，将工作台101上的夹具11夹持待焊零件，接近感应器发送信号，PLC控制器接到焊接指示后并确认接近感应器的信号后控制X轴伺服电机2202、Y轴伺服电机2302、Z轴伺服电机，通过X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构带动气动旋转功能焊枪21空间位置调整，通过变位机1实现夹持待焊零件焊接面的角度调整，通过气动旋转功能焊枪21实现启动焊接头焊点方位的调整，从而实现待焊零件多个焊接面，各个焊接面上的不同位置的焊接点的焊接，通过接收夹紧感应器信号确认每一次焊接完成；气动旋转功能焊枪21通过在X轴上移动完成对多个零件的同一部位的焊接。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种五轴自动化焊接设备，包括PLC控制器、变位机(1)与电焊机(2)，其特征在于：

所述变位机(1)包括机架(100)、旋转工作台和驱动旋转工作台旋转定位的旋转伺服电机(12)，所述旋转工作台设有一旋转轴(13)和固定在旋转轴(13)上的工作台(101),工作台(101)上设有夹持待焊零件的夹具(11)，

所述电焊机(2)包括底座、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、气动旋转功能焊枪(21)，

所述气动旋转功能焊枪(21)包括轴套(211)、焊接头旋转轴、气动焊接头(212)、焊枪伺服电机(213)，焊接头旋转轴通过其外圆周的轴承套装在轴套(211)内绕中心旋转，气动焊接头(212)固定在焊接头旋转轴前端，还包括固定在焊接头旋转轴上的同步齿轮(214)，所述焊枪伺服电机(213)输出轴与同步齿轮(214)通过齿轮传动，

所述X轴运动机构安装于所述底座上，

所述Y轴运动机构安装于所述X轴运动机构上，

所述Z轴运动机构安装于所述Y轴运动机构上，

所述气动旋转功能焊枪(21)安装于所述Z轴运动机构上，

所述气动旋转功能焊枪(21)通过X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构实现空间三维运动，

所述旋转工作台的旋转轴(13)平行于所述X轴运动机构的滑动方向设置，所述变位机(1)上的旋转伺服电机(12)与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述控制器为PLC控制器，所述PLC控制器与驱动X轴运动机构的X轴伺服电机(2202)、驱动Y轴运动机构的Y轴伺服电机(2302)、驱动Z轴运动机构的Z轴伺服电机、旋转伺服电机(12)和焊枪伺服电机(213)电连接。

3.根据权利要求1所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述变位机(1)还设有用于确定零件是否在夹具(11)上安装到位的接近感应器，所述气动旋转功能焊枪(21)上设有感应焊枪的头部是否夹紧到位的夹紧感应器，所述接近感应器和夹紧感应器与控制器电连接。

4.根据权利要求1所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述夹具(11)与工作台(101)拆卸连接，夹具(11)包括多种规格。

5.根据权利要求1所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述变位机(1)有多台，多台变位机(1)前后方向顺次设置。

6.根据权利要求1所述一种五轴自动化焊接设备，其特征在于：所述旋转轴(13)两端通过轴承转动支撑在所述机架(100)上，所述旋转伺服电机(12)与所述旋转轴(13)一端之间还设置有变速齿轮传动箱。

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