CN216882251U - 一种高效多工序的自动化激光焊接站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光焊接技术，用于解决因夹具对工件的夹持不稳定和放置错误导致焊接错误，以及焊接工序连续操作需人工进行衔接的问题，具体为一种高效多工序的自动化激光焊接站；本实用新型是通过电控系统控制一序激光焊接室内的机械爪将夹具内的工件取下后放置在对应工序的链板输送线上进行传输，使焊接站内焊接工序的衔接无需人工进行操作，还涉及有距离检测设备与工件间的距离、距离检测设备与夹具间的距离和距离检测设备与夹具夹持点间的距离检测操作，以及通过夹具上的压力检测设备对夹持力度的检测，实现夹具对工件夹持稳定性的准确判断，使因工件放置位置错误或工件夹持松动产生的焊接错误率减小。

Description

一种高效多工序的自动化激光焊接站

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术，具体为一种高效多工序的自动化激光焊接站。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池；

分为一序激光焊接室、二序激光焊接室和焊接机器人室的三室焊接站在进行焊接工作过程中，一序焊接操作完成后需人工将完成一序焊接的工件放置到向二序激光焊接室传输的链板输送线上进行工件的二序焊接操作，十分的不便，且无人员操作时二序激光焊接操作无法顺利进行，严重影响焊接操作的效率；工件的焊接操作均在焊接站内部进行，焊接过程中工作人员无法对焊接操作进行掌控，夹具在对工件夹持不稳时，按照设定程序进行加工操作的焊接机器人易发生焊接错误的情况；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于通过电控系统控制一序激光焊接室内的机械爪，将夹具内的工件取下后放置在对应工序的链板输送线上进行传输，使焊接站内焊接工序的衔接无需人工进行操作，还涉及有距离检测设备与工件间的距离、距离检测设备与夹具间的距离和距离检测设备与夹具夹持点间的距离检测操作，以及通过夹具上的压力检测设备对夹持力度的检测，实现夹具对工件夹持稳定性的准确判断，使因工件放置位置错误或工件夹持松动产生的焊接错误率减小，解决因夹具对工件的夹持不稳定和放置错误导致焊接错误，焊接工序连续操作需人工进行衔接的问题，而提出一种高效多工序的自动化激光焊接站。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高效多工序的自动化激光焊接站，包括激光焊接站体，所述激光焊接站体内部一侧设有一序激光焊接室，所述激光焊接站体内部中间位置处设有焊接机器人室，所述激光焊接站体内部另一侧设有二序激光焊接室，所述激光焊接站体内侧壁对应所述焊接机器人室，所述一序激光焊接室和所述二序激光焊接室位置处均连接有链板输送线，所述链板输送线上设置有工件传输单元；

工件传输单元，电控系统在接收到来自门控单元和激光焊接单元传递来的输送需求时，判断输送需求传递来的位置，并根据位置控制对应位置处的链板输送线进行放置在输送线上工件的位置传输。

作为本实用新型的一种优选实施方式，一序激光焊接室内部中间位置处连接有一序双轴变位机夹具，所述二序激光焊接室内部中间位置处连接有二序双轴变位机夹具，所述一序双轴变位机夹具和所述二序双轴变位机夹具上设置有工件夹持单元，所述焊接机器人室内部焊接机器人上设置有激光焊接单元；

工件夹持单元，电控系统在接收到来自工件夹持单元的工件放置信号后，判断传递信号的位置处，并根据位置控制对应位置处的双轴变位机夹具对工件进行夹持；

激光焊接单元，电控系统在接收到来自工件夹持单元传递来的夹持稳定信号后，控制焊接机器人移动到指定的位置后对工件夹持单元上的夹持工件进行焊接操作。

作为本实用新型的一种优选实施方式，一序激光焊接室内部靠近所述一序双轴变位机夹具两侧连接有料架，所述焊接机器人室内侧壁靠近所述一序激光焊接室和所述二序激光焊接室位置处均连接有PVC升降卷帘门，所述激光焊接站体外侧壁对应所述一序激光焊接室和所述二序激光焊接室位置处设置有铝合金卷帘门，所述PVC升降卷帘门和所述铝合金卷帘门上均设置有门控单元，所述激光焊接站体外侧壁靠近所述一序激光焊接室位置处设有除尘器，所述除尘器内部设置有烟尘处理单元；

门控单元，电控系统在接收到来自激光焊接单元和工件传输单元传递来的启门闭门信息后，判断启门闭门信息传递来的位置，并根据位置控制对应位置处的卷帘门进行开启和关闭；

烟尘处理单元，电控系统在接受来自激光焊接单元传递来的开始焊接操作的信号后，判断开始焊接信号传递来的位置，并根据位置控制对应焊接室内的烟尘处理单元通过风管将焊接过程中产生的烟气传递至除尘器位置处进行处理。

作为本实用新型的一种优选实施方式，除尘器外侧壁一侧设置有烟尘处理系统，所述除尘器外侧壁靠近所述一序激光焊接室位置处连接有焊接机器人控制器，所述激光焊接站体外侧壁靠近所述除尘器位置处连接有电控系统。

作为本实用新型的一种优选实施方式，激光焊接站体外侧壁靠近所述二序激光焊接室的一侧连接有打标机，所述激光焊接站体外侧壁靠近所述二序激光焊接室的另一侧连接有不合格品箱，所述激光焊接站体内部上方靠近所述一序激光焊接室和所述二序激光焊接室位置处设置有风管，所述激光焊接站体外侧壁远离所述电控系统的一侧连接有成品检验台，所述成品检验台上设置有成品检测单元；

成品检测单元，电控系统在接收来自成品检测单元传递来的工件合格检测需求时，控制焊接站内的成品合格检测设备对工件进行合格检测和判断。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

电控系统在接收自焊接机器人控制器传递到焊接操作完成信号后，控制一序激光焊接室内的机械爪将夹具内的工件取下，并在读取该工件的后续加工工序后将放置工件放置在对应工序的链板输送线上进行传输，使焊接站内焊接工序的衔接无需人工进行操作，更加的方便快捷；

焊接过程中，涉及有距离检测设备与工件间的距离、距离检测设备与夹具间的距离和距离检测设备与夹具夹持点间的距离检测操作，以及通过夹具上的压力检测设备对夹持力度的检测，实现夹具对工件夹持稳定性的准确判断，使因工件放置位置错误或工件夹持松动产生的焊接错误率减小，有利于激光焊接效率的提升。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的主体结构图；

图2为本实用新型的焊接室内部结构图；

图中：1、激光焊接站体；2、焊接机器人室；3、一序激光焊接室；4、二序激光焊接室；5、链板输送线；6、料架；7、PVC升降卷帘门；8、烟尘处理系统；9、电控系统；10、打标机；11、焊接机器人控制器；12、一序双轴变位机夹具；13、铝合金卷帘门；14、二序双轴变位机夹具；15、不合格品箱；16、风管；17、除尘器；18、成品检验台。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种高效多工序的自动化激光焊接站，包括电控系统9、门控单元、工件夹持单元、激光焊接单元，工件传输单元、成品检测单元和烟尘处理单元；

门控单元位置处的工件传输单元在进行运转时，可将放置在工件传输单元内链板输送线5上的工件进行位置的传输，待加工工件在链板输送线5上传输至门控单元位置处时，门控单元上的工序检测设备对待加工工件的加工工序进行检测和判断，并将检测后的结果传递至电控系统9进行保存，传输至门控单元位置处时，电控系统9接收到来自门控单元上外检测设备检测出的工件接近信号，电控系统9根据接近信号值的大小与设定标准接近信号值进行对比，在接近信号值与设定标准接近信号值大小相等时，传递信号控制门控单元进行一序激光焊接室3和二序激光焊接室4位置处的铝合金卷帘门13打开，使待加工工件在链板输送线5的作用下分别向一序激光焊接室3和二序激光焊接室4内部进行移动，并在门控单元上内检测设备的检测下，待加工工件从铝合金卷帘门13位置处离开并移出至内检测设备的检测范围内后，电控系统9接收内检测设备的信号控制铝合金卷帘门13关闭；

激光焊接站体1内的一序激光焊接室3和二序激光焊接室4内部的检测设备在检测到工件沿链板输送线5输送至指定位置处后，电控系统9接收到检测设备发出的信号控制对应焊接室内部的机械爪移动至指定位置处进行工件的抓取，并在完成抓取操作后，在电控系统9的控制下将工件放置在一序激光焊接室3和二序激光焊接室4内部的一序双轴变位机夹具12和二序双轴变位机夹具14内侧，工件放置在一序双轴变位机夹具12和二序双轴变位机夹具14后，触发一序双轴变位机夹具12和二序双轴变位机夹具14内侧的触碰感应器使电控系统9接收到触碰信号后进行工件的夹紧操作，以及对夹持后工件的稳定性进行判断；

电控系统9在工件夹持单元进行工件夹持稳定性判断时的具体步骤如下：

步骤一：位于双轴变位机夹具位置处的距离检测设备，对距离检测设备与双轴变位机夹具之间的距离L1进行检测，对距离检测设备与被双轴变位机夹具夹持的工件之间最短距离L2进行检测，对距离检测设备与双轴变位机夹具夹持工件位置处之间的距离L3进行检测，并将检测到的数据传递给电控系统9的数据处理设备进行数据的比较和处理；

步骤二：双轴变位机夹具内侧的感应器对夹持后工件与双轴变位机夹具之间相互挤压的压力数据大小进行检测，检测到的数据记录为S1，并将检测到的数据传递给电控系统9的数据处理设备与设定的标准数据S进行比较；

步骤三：电控系统9的数据处理设备在比较得出，双轴变位机夹具夹持高度数据与工件高度数据一半的比值X1越接近于1越说明双轴变位机夹具夹持的稳定性好，即X1＝(L1-L3)与(L1-L2)/2之间的比值越接近于1越说明双轴变位机夹具夹持的稳定性好，检测到的工件与双轴变位机夹具之间压力数据与设定标准数据的比值X2越接近于1越说明双轴变位机夹具夹持的稳定性好，即X2＝S1/S的比值越接近于1越说明双轴变位机夹具夹持的稳定性好；

步骤四：将比值X1和比值X2进行正态分布处理取得数值，利用公式

得到双轴变位机夹具夹持的稳定性数值，其中μ为数学期望，σ为标准差，e为常数，得到数值f(x1)和f(x2)，当X取值为1时代入正态分布公式得到数值f(1)，将数值f(x1)和f(x2)分别与数值f(1)的值进行比较，根据比较得出的值确定双轴变位机夹具夹持的稳定性；

若f(x1)＝f(1)，f(x2)＝f(1)，双轴变位机夹具夹持在工件的正中位置处，且双轴变位机夹具与工件之间的夹持力度适中；

若f(x1)<f(1)，f(x2)<f(1)，双轴变位机夹具夹持在工件的正中位置处偏上或偏下的位置处，夹持位置偏上易导致双轴变位机夹具影响焊接机器人对工件的焊接操作，夹持位置偏下易导致双轴变位机夹具对工件夹持不稳在焊接机器人进行工件的焊接操作时工件易发生松动，导致焊接位置出错的情况，双轴变位机夹具与工件之间的夹持力度过大或过小，夹持力度过小易导致双轴变位机夹具对工件夹持不稳在焊接机器人进行工件的焊接操作时工件易发生松动，夹持力度过大易导致双轴变位机夹具对工件造成形变使工件受损的情况；

若f(x1)<f(1)，f(x2)＝f(1)，双轴变位机夹具夹持在工件的正中位置处偏上或偏下的位置处，但双轴变位机夹具与工件之间的夹持力度适中；此时电控系统9在接收信号后控制对双轴变位机夹具内部放置工件的底盘高度进行调整，调整过程中实时通过检测数据进行比较，在f(x1)＝f(1)时，停止对双轴变位机夹具内部放置工件的底盘的高度调节；

若f(x1)＝f(1)，f(x2)<f(1)，双轴变位机夹具夹持在工件的正中位置处，但双轴变位机夹具与工件之间的夹持力度过大或过小；此时电控系统9在接收信号后控制对双轴变位机夹具的夹持力度进行调整，调整过程中实时通过检测数据进行比较，在f(x2)＝f(1)时，停止对双轴变位机夹具夹持力度的调整；

电控系统9在接收到工件夹持单元对工件的夹持趋于稳定，且达到稳定值时，传递电信号给激光焊接单元内的焊接机器人控制器11控制焊接机器人移动至一序激光焊接室3内部的一序双轴变位机夹具12位置处，通过电控系统9对门控单元传递来的防护闭门信号判断一序激光焊接室3位置处的铝合金卷帘门13是否关闭，在检测到铝合金卷帘门13关闭后控制焊接机器人进行夹持工件的焊接操作；

电控系统9在接收到来自激光焊接单元内焊接机器人控制器11传递来的焊接操作完成信号后，电控系统9调用门控单元位置处待加工工件传输进入一序激光焊接室3内部时对待加工工件的焊接工序判断的信号，对已完成一序焊接操作的工件进行后续操作的判断，并控制一序激光焊接室3内部的机械爪将完成一序焊接操作的工件放置在即将执行下一步操作所对应的链板输送线5上；

电控系统9在接收到工件传输单元对应二序焊接操作工序上的链板输送线5因放置工件触发链板输送线5运动的信号后，控制工件传输单元内的链板输送线5启动进行工件的运输，工件在链板输送线5上运输至二序激光焊接室4的门控单元时，电控系统9接收到来自二序激光焊接室4门控单元的焊接传输信号，控制二序激光焊接室4上的PVC升降卷帘门7进行打开，在二序激光焊接室4门控单元上检测设备的检测下，待加工工件从PVC升降卷帘门7位置处离开并移出至检测设备的检测范围内后，电控系统9接收检测设备的防护闭门信号控制PVC升降卷帘门7关闭；

电控系统9在接收到工件传输单元对应成品检测工序上的链板输送线5因放置工件触发链板输送线5运动的信号后，控制工件传输单元内的链板输送线5启动进行工件的运输，工件在链板输送线5上运输至成品检测单元位置处的门控单元时，电控系统9接收到来自成品检测单元位置处的焊接传输信号，控制成品检验台18位置处的卷帘门打开，成品检验台18位置处卷帘门上的检测设备在检测到工件从卷帘门位置处离开并移出至成品检验台18位置处卷帘门上检测设备的检测范围内后，电控系统9接收检测设备的防护闭门信号控制成品检验台18位置处卷帘门关闭，电控系统9在接收自成品检测单元内传递来的检测合格信号后，控制打标机10对检测合格的工件进行标记，未检测合格的工件由机械爪取下放置在链板输送线5上传输至不合格品箱15内部存放；

电控系统9在二序激光焊接室4上门控单元位置处进行待加工工件的传输进入后，控制二序激光焊接室4内部的机械爪将由链板输送线5传输至二序激光焊接室4内待加工工件放置在二序双轴变位机夹具14，多余的工件放置在料架6上进行存放，电控系统9在待加工工件放置在二序双轴变位机夹具14上触发信号后控制二序双轴变位机夹具14进行二序双轴变位机夹具14的夹紧操作，电控系统9在接收到来自二序激光焊接室4内焊接机器人控制器11传递来的焊接操作完成信号后，控制二序激光焊接室4内部的机械爪将由链板输送线5传输至二序激光焊接室4内二序双轴变位机夹具14位置处的已完成一序焊接操作的工件放置在二序双轴变位机夹具14上的待加工工件上进行待加工工件与已完成一序焊接操作工件的焊接操作；

电控系统9分别在接收到来自一序激光焊接室3和二序激光焊接室4内焊接机器人控制器11的焊接操作启动信号时，控制烟尘处理系统8内烟尘处理单元的除尘器17分别对一序激光焊接室3和二序激光焊接室4内因焊接工作产生的焊接烟气进行吸尘操作，并将吸收的烟气由风管16传输至指定位置处进行处理。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种高效多工序的自动化激光焊接站，其特征在于，包括激光焊接站体(1)，所述激光焊接站体(1)内部一侧设有一序激光焊接室(3)，所述激光焊接站体(1)内部中间位置处设有焊接机器人室(2)，所述激光焊接站体(1)内部另一侧设有二序激光焊接室(4)，所述激光焊接站体(1)内侧壁对应所述焊接机器人室(2)，所述一序激光焊接室(3)和所述二序激光焊接室(4)位置处均连接有链板输送线(5)，所述链板输送线(5)上设置有工件传输单元；

工件传输单元，电控系统(9)在接收到来自门控单元和激光焊接单元传递来的输送需求时，判断输送需求传递来的位置，并根据位置控制对应位置处的链板输送线(5)进行放置在输送线上工件的位置传输。

2.根据权利要求1所述的一种高效多工序的自动化激光焊接站，其特征在于，所述一序激光焊接室(3)内部中间位置处连接有一序双轴变位机夹具(12)，所述二序激光焊接室(4)内部中间位置处连接有二序双轴变位机夹具(14)，所述一序双轴变位机夹具(12)和所述二序双轴变位机夹具(14)上设置有工件夹持单元，所述焊接机器人室(2)内部焊接机器人上设置有激光焊接单元；

工件夹持单元，电控系统(9)在接收到来自工件夹持单元的工件放置信号后，判断传递信号的位置处，并根据位置控制对应位置处的双轴变位机夹具对工件进行夹持；

激光焊接单元，电控系统(9)在接收到来自工件夹持单元传递来的夹持稳定信号后，控制焊接机器人移动到指定的位置后对工件夹持单元上的夹持工件进行焊接操作。

3.根据权利要求2所述的一种高效多工序的自动化激光焊接站，其特征在于，所述一序激光焊接室(3)内部靠近所述一序双轴变位机夹具(12)两侧连接有料架(6)，所述焊接机器人室(2)内侧壁靠近所述一序激光焊接室(3)和所述二序激光焊接室(4)位置处均连接有PVC升降卷帘门(7)，所述激光焊接站体(1)外侧壁对应所述一序激光焊接室(3)和所述二序激光焊接室(4)位置处设置有铝合金卷帘门(13)，所述PVC升降卷帘门(7)和所述铝合金卷帘门(13)上均设置有门控单元，所述激光焊接站体(1)外侧壁靠近所述一序激光焊接室(3)位置处设有除尘器(17)，所述除尘器(17)内部设置有烟尘处理单元；

门控单元，电控系统(9)在接收到来自激光焊接单元和工件传输单元传递来的启门闭门信息后，判断启门闭门信息传递来的位置，并根据位置控制对应位置处的卷帘门进行开启和关闭；

烟尘处理单元，电控系统(9)在接受来自激光焊接单元传递来的开始焊接操作的信号后，判断开始焊接信号传递来的位置，并根据位置控制对应焊接室内的烟尘处理单元通过风管(16)将焊接过程中产生的烟气传递至除尘器(17)位置处进行处理。

4.根据权利要求3所述的一种高效多工序的自动化激光焊接站，其特征在于，所述除尘器(17)外侧壁一侧设置有烟尘处理系统(8)，所述除尘器(17)外侧壁靠近所述一序激光焊接室(3)位置处连接有焊接机器人控制器(11)，所述激光焊接站体(1)外侧壁靠近所述除尘器(17)位置处连接有电控系统(9)。

5.根据权利要求1所述的一种高效多工序的自动化激光焊接站，其特征在于，所述激光焊接站体(1)外侧壁靠近所述二序激光焊接室(4)的一侧连接有打标机(10)，所述激光焊接站体(1)外侧壁靠近所述二序激光焊接室(4)的另一侧连接有不合格品箱(15)，所述激光焊接站体(1)内部上方靠近所述一序激光焊接室(3)和所述二序激光焊接室(4)位置处设置有风管(16)，所述激光焊接站体(1)外侧壁远离所述电控系统(9)的一侧连接有成品检验台(18)，所述成品检验台(18)上设置有成品检测单元；

成品检测单元，电控系统(9)在接收来自成品检测单元传递来的工件合格检测需求时，控制焊接站内的成品合格检测设备对工件进行合格检测和判断。

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