CN220073693U - 一种自动点焊平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动点焊平台，包括机架，所述机架上设置有焊接单元以及夹持定位单元，待焊接工件通过夹具固定安装在夹持定位单元的上表面，夹持定位单元还包括用于调整待焊接工件位置的XY滑台，通过该装置，实现焊点的自动定位以及自动焊接，相对于传统的手动焊枪焊接的方式，提升了焊接精度和成功率，替代了手动焊接的方式，提升了整体效率。

Description

一种自动点焊平台

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种自动点焊平台。

背景技术

如图12所示,燃料棒的端部分布有“内部大焊点”、“内部焊点”、“边缘小焊点”三种焊点,其中,“内部大焊点”周围无干涉物，电极截面为圆形，直径约为φ2mm；“内部焊点”分布于燃料棒圆弧夹层之间，两侧有夹板干涉，电极截面为椭圆状，尺寸约为2mm×1.5mm；“边缘小焊点”处于夹板周边，可焊接面积小，电极截面为圆形，直径约为φ1mm；针对上述三种焊点,传统的焊接方法中,参阅图5，操作人员使用不同的焊接电极的手动焊枪分别对其进行点焊,存在焊接效率以及焊接质量低下的问题。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

实用新型内容

因此，针对上述现有技术中存在的技术问题，亟待提供一种能够使用机械替代人工的自动点焊平台。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种自动点焊平台，包括：机架，所述机架上设置有焊接单元以及夹持定位单元，待焊接工件通过夹具固定安装在夹持定位单元的上表面，夹持定位单元还包括用于调整待焊接工件位置的XY滑台。

具体的技术方案中，所述焊接单元包括并列相邻设置的数组自动焊枪，分别完成燃料棒端部不同焊点的点焊任务，每一自动焊枪均包括上夹臂、下夹臂两部分，上夹臂的一端安装有第一电极，下夹臂对应的一端安装有第二电极，待焊接工件端部位于第一电极与第二电极之间，上夹臂远离第一电极的一侧还设置有驱动第一电极靠近第二电极处的驱动结构。

在上述技术方案基础上进一步的，所述驱动结构包括设置于上夹臂中部的杠杆支架、以及设置在上夹臂远离第一电机的一端下侧的第一气缸，杠杆支架固设在第一台面上，上夹臂与杠杆支架的顶部转动连接，第一气缸固设在第一台面上，第一气缸的活塞端部与上夹臂的端部铰接，第一气缸带动上夹臂端部的第一电极进行圆弧运动。

在上述技术方案基础上进一步的，所述第一气缸的活塞端部与上夹臂的端部之间还设置有测力计，所述第一气缸的活塞端部固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆与测力计的底部固定连接，所述上夹臂的端部铰接有第二连接杆，所述第二连接杆远离上夹臂的一端与测力计的顶部固定连接。

具体的技术方案中，所述下夹臂为竖直方向安装，下夹臂的底部设置有第二气缸，所述第二台面高度低于第一台面，第二气缸固设在第二台面上，第二气缸的活塞端部与下夹臂的底部固定连接，其二气缸带动下夹臂端部的第二电极进行竖向上下运动。

在上述技术方案基础上进一步的，所述XY滑台包括固定待焊接工件的Y轴滑台，Y轴滑台下方滑动连接有Y轴导轨，Y轴导轨设置在X轴滑台上，所述X轴滑台下方连接有X轴导轨，X轴导轨设置在固定台上，所述固定台固设在机架上，所述X轴滑台、Y轴滑台均通过丝杠电机机构驱动。

在上述技术方案基础上进一步的，所述Y轴滑台上开设有沿自身长度方向设置的第一滑槽，所述固定台上开设有沿自身宽度方向设置的第二滑槽，所述第一滑槽、第二滑槽均安装有丝杠，丝杠的一端固定连接有电机，电机固定安装在固定台上，Y轴滑台下表面固定设置有与第一滑槽滑动配合的第一滑块，X轴滑台下表面固定设置有与第二滑槽滑动配合的第二滑块。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

与现有技术中的采用手动焊枪焊接的方式相比，本技术方案中通过设置三组并列相邻的自动焊接枪，分别安装不同的焊接电极，并配合XY滑台，待焊接工件固定在XY滑台上，通过丝杠电机机构驱动调整待焊接工件的位置，可实现对待焊接工件上“内部大焊点”、“内部焊点”、“边缘小焊点”三种焊点的焊接任务。通过本实用新型提出的自动点焊平台，即可实现对待焊接工件端部不同焊点的自动焊接，替代了人工，提升了整体效率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型一个实施例中自动点焊平台的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中燃料棒在A组自动焊接枪的焊接状态示意图；

图3为本实用新型实施例中燃料棒在B组自动焊接枪的焊接状态示意图；

图4为本实用新型实施例中燃料棒在C组自动焊接枪的焊接状态示意图；

图5为现有技术中传统手动焊枪的结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例中XY滑台的结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例中丝杠电机机构的结构示意图；

图8为本实用新型一个实施例中焊接步骤1中自动焊接枪的状态示意图；

图9为本实用新型一个实施例中焊接步骤2中自动焊接枪的状态示意图；

图10为本实用新型一个实施例中焊接步骤3中自动焊接枪的状态示意图；

图11为本实用新型一个实施例中焊接步骤4中自动焊接枪的状态示意图；

图12为本实用新型一个实施例中燃料棒端部焊点的结构示意图。

附图标记：

自动焊接枪A-1；自动焊接枪B-2；自动焊接枪C-3；

上夹臂-4；下夹臂-5；

第一电极-6；第二电极-7；杠杆支架-8；

第一气缸-9；第一台面-10；测力计-11；

第二气缸-12；第二台面-13；Y轴滑台-14；

Y轴导轨-15；X轴滑台-16；X轴导轨-17；手动焊枪-18；

内部大焊点-19；内部焊点-20；边缘小焊点-21；

机架-22；焊接单元-23；夹持定位单元-24；燃料棒-25；控制面板-26；

滑块-27；丝杆-28；电机-29。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1～图12对本实用新型作详细说明。

一种自动点焊平台，参阅图1，包括：机架22、焊接单元23、夹持定位单元24以及控制单元；所述机架22为铝合金结构架，包括台面以及支撑腿，用以安装上述其他部件，所述焊接单元23和夹持定位单元24对应布设在机架22台面上，待焊接的燃料棒25通过夹具固定在夹持定位单元24上，夹持定位单元24还包括用于调整待焊接工件位置的XY滑台，控制单元包括西门子S7-1500T PLC主控制器以及控制面板26，分别与焊接单元23、夹持定位单元24电控连接，内设自动控制程序，分别用以控制调整燃料棒25端部的水平面XY轴坐标以及焊接单元23不同焊接枪的工作，使之能够顺序完成对燃料棒25端部所有“内部大焊点19”、“内部焊点20”、“边缘小焊点21”的焊接任务；通过该装置，实现焊点的自动定位以及自动焊接，相对于传统的手动焊枪18焊接的方式，提升了焊接精度和成功率，替代了人工，提升了整体效率。

在一具体的实施方式中，参阅图12，根据燃料棒25端部“内部大焊点19”、“内部焊点20”、“边缘小焊点21”三种不同的焊点，参阅图2、3、4，所述自动焊接单元23分为三组自动焊枪，分别命名自动焊枪A1、自动焊枪B2、自动焊枪C3，每一自动焊枪均包括上夹臂4、下夹臂5两部分，上夹臂4的一端安装有第一电极6，第一电极6为正极，下夹臂5对应的一端安装有第二电极7，第二电极7为负极，三组自动焊接单元23中的第一电极6和第二电极7根据焊点的特性选择不同的型号，燃料棒25端部位于第一电极6与第二电极7之间，上夹臂4远离第一电极6的一侧还设置有驱动第一电极6靠近第二电极7处的驱动结构，当燃料棒25端部的焊点处移动至第二电极7正上方时，通过驱动机构使第一电极6和第二电极7相互靠近，使其完成对该焊点的焊接操作。

其中，“内部大焊点19”周围无干涉物，电极截面为圆形，直径约为φ2mm。“内部焊点20”分布于燃料棒25圆弧夹层之间，两侧有夹板干涉，电极截面为椭圆状，尺寸约为2mm×1.5mm。“边缘小焊点21”处于夹板周边，可焊接面积小，电极截面为圆形，直径约为φ1mm。

在一具体的实施方式中，参阅图,8，所述驱动结构包括设置于上夹臂4中部的杠杆支架8、以及设置在上夹臂4远离第一电机29的一端下侧的第一气缸9，第一气缸9选用FESTO的AND-S-50-40-I-P-A紧凑型小缸径气缸；杠杆支架8固设在第一台面10上，上夹臂4与杠杆支架8的顶部转动连接，第一气缸9固设在第一台面10上，第一气缸9的活塞端部与上夹臂4的端部铰接，通过上述，第一气缸9的输出端将上夹臂4远离第一电极6的一端向上顶升，通过杠杆支架8的作用，上夹臂4第一电极6的一端向顺时针方向进行圆弧运动。

在一具体的实施方式中，所述第一气缸9的活塞端部与上夹臂4的端部之间还设置有测力计11，测力计11型号为上海力恒的LH-Z05A，测力计11与控制单元电连接，用于测定焊接压力，并将其反馈至控制单元中。焊接过程的压紧力可调，压力稳定，保压过程压力跳动不超过5％，此外，压紧力方便检定或校准；压紧力是通过焊枪内部杠杆式气缸机构，将焊枪夹紧工件的压紧力通过压力传感器采集传输给PLC到控制面板26显示。具体的结构中，所述第一气缸9的活塞端部固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆与测力计11的底部固定连接，所述上夹臂4的端部铰接有第二连接杆，所述第二连接杆远离上夹臂4的一端与测力计11的顶部固定连接。

在一具体的实施方式中，所述下夹臂5为竖直方向安装，下夹臂5的底部设置有第二气缸12，第二气缸12选用FESTO的AND-80-50-I-P-A大缸径气缸，第二气缸12固设在第二台面13上，所述第二台面13高度低于第一台面10，第二气缸12的活塞端部与下夹臂5的底部固定连接，其二气缸带动下夹臂5端部的第二电极7进行竖向上下运动。

在一具体的实施方式中，XY滑台实现焊接工件水平面X、Y方向的定位移动，参阅图6，包括固定待焊接工件的Y轴滑台14，Y轴滑台14下方滑动连接有Y轴导轨15，Y轴导轨15设置在X轴滑台16上，所述X轴滑台16下方连接有X轴导轨17，X轴导轨17设置在固定台上，所述固定台固设在机架上，所述X轴滑台16、Y轴滑台14均通过丝杠电机机构驱动；所述Y轴滑台14上开设有沿自身长度方向设置的第一滑槽，所述固定台上开设有沿自身宽度方向设置的第二滑槽，所述第一滑槽、第二滑槽均安装有丝杠，丝杠的一端固定连接有电机29，电机29固定安装在固定台上，Y轴滑台14下表面固定设置有与第一滑槽滑动配合的第一滑块27，X轴滑台16下表面固定设置有与第二滑槽滑动配合的第二滑块27。

工作原理，如图7所示：通过电机29驱动丝杆28转动，丝杆28上套设有滑块27，滑块27滑动连接在滑槽中，丝杆28转动，带动丝杆28滑块27沿滑槽往复移动，丝杆28螺母与对应的X轴滑台16、Y轴滑台14固定连接，从而实现带动X轴滑台16、Y轴滑台14沿对应的导轨移动的目的。

其中，所述丝杠选用HIWIN1R20-2B2-PFDWE1-1000-1200-0.01-D型号；所述X轴导轨17和Y轴导轨15选用HIWIN的HGH35CA4R1500Z0SPII；采用两套西门子SINAMICS V90伺服驱动器和1FL6伺服电机29，选配绝对值编码器对滑台的精准移动实现工件上焊点相对于焊枪电极的准确定位。具有PROFIdrive功能的伺服驱动器与PLC直接PN方式连接，做到无缝集成，同步组态和统一操作的功能。闭环控制循环时间到达2ms周期，保障了定位功能的精准和稳定。

在一具体的实施方式中，所述控制单元采用西门子S7-1500T PLC主控制器，其性能优越，多种集成工艺，安全稳定的特点。内含Profinet IO丰富的通讯能力，支持等时同步RT,IRT通信，其快速处理信号的能力，集中管理各路单元逻辑控制。西门子S7-1500T在运动控制功能的传动单元中，可以连接具有PROFIdrive功能的驱动器，无缝集成到TIA PortalV17中进行同步组态和统一操作，灵活的编程方式，应用TIA Portal成熟可靠的编程语言。控制面板26采用一套西门子SIMATIC KTP1200PN，配置TFT真彩液晶屏。64K色，分辨率1280*800,用户内存10M,支持以太网接口，800个变量，100个画面，10个功能按钮，支持TIA软件编程。

工作原理以及使用时，如图8、9、10、11所示：

步骤1：主PLC控制器集中管理所有单元的顺序执行过程，自动焊接时，通过XY滑台调控燃料棒25端部在水平面上的XY轴坐标，伺服电机29将XY滑台的工件焊点精准移到自动焊枪A11的焊枪电极上；

步骤2：第二气缸12控制下第二电极7向上顶起工件定位；

步骤3：第一气缸9控制第一电极6向下压紧工件测出压紧力，并启动焊机完成焊点；

步骤4：“内部大焊点19”的焊接完成后，上下夹臂5松开，工件由XY滑台带至下一焊点位置，重复上述过程，依次在自动焊枪B22自动焊枪C33中完成“内部焊点20”、“边缘小焊点21”的焊接。

步骤5：自动焊接完成后，XY滑台自动回到位置，在自动点焊平台上拆除组装件上的预装夹具，把预装夹具放回预装平台。

步骤6：将完成焊接的组装件，放到焊后成品存放架后，进行下一次焊接。

焊接过程中，控制面板26实时显示压紧力、保压时间状态，计算机界面上对焊机关键参数，焊接电流可进行调节。运行中出现异常自行诊断并报警，保障设备的安全、稳定运行。

参数控制

通过人机界面和工控机对系统的各项参数进行设置。

压紧力：焊接过程的压紧力可调，压力稳定，保压过程压力跳动不超过5％，此外，压紧力方便检定或校准；压紧力是通过焊枪内部杠杆式气缸机构，将焊枪夹紧工件的压紧力通过压力传感器采集传输给PLC到控制面板26显示。

控制面板26参数设定包含XY滑台伺服电机29的移动速度，移动距离，工件的种类，焊点的类型，压紧力的上下限值，压紧保压时间设定。

焊接电流：焊接电源选用国际知名HARMS+WENDE品牌，采用中频逆变电源，具体型号为GeniusMFI408L BUS-PNI-IQR，配合ROMAN公司的焊接变压器TDC-7617，在50％负载持续率下，输出电流达到10.6kA，输出功率达到90kVA，焊接电流稳定输出，测定偏差不超过3％，满足规范要求。

需要说明的是，本实用新型中不涉及软件方法程序的改进，实施例中涉及的相应方法以及算法均为现有技术，本领域技术人员根据现有技术的记载均可实现，仅仅涉及机械结构上的改进和保护。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种自动点焊平台，其特征在于，包括：机架，所述机架上设置有焊接单元以及夹持定位单元，待焊接工件通过夹具固定安装在夹持定位单元的上表面，夹持定位单元还包括用于调整待焊接工件位置的XY滑台。

2.根据权利要求1所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述焊接单元包括并列相邻设置的数组自动焊枪，分别完成燃料棒端部不同焊点的点焊任务，每一自动焊枪均包括上夹臂、下夹臂两部分，上夹臂的一端安装有第一电极，下夹臂对应的一端安装有第二电极，待焊接工件端部位于第一电极与第二电极之间，上夹臂远离第一电极的一侧还设置有驱动第一电极靠近第二电极处的驱动结构。

3.根据权利要求2所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述驱动结构包括设置于上夹臂中部的杠杆支架、以及设置在上夹臂远离第一电机的一端下侧的第一气缸，杠杆支架固设在第一台面上，上夹臂与杠杆支架的顶部转动连接，第一气缸固设在第一台面上，第一气缸的活塞端部与上夹臂的端部铰接，第一气缸带动上夹臂端部的第一电极进行圆弧运动。

4.根据权利要求3所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述第一气缸的活塞端部与上夹臂的端部之间还设置有测力计，所述第一气缸的活塞端部固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆与测力计的底部固定连接，所述上夹臂的端部铰接有第二连接杆，所述第二连接杆远离上夹臂的一端与测力计的顶部固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述下夹臂为竖直方向安装，下夹臂的底部设置有第二气缸，第二台面高度低于第一台面，第二气缸固设在第二台面上，第二气缸的活塞端部与下夹臂的底部固定连接，其二气缸带动下夹臂端部的第二电极进行竖向上下运动。

6.根据权利要求5所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述XY滑台包括固定待焊接工件的Y轴滑台，Y轴滑台下方滑动连接有Y轴导轨，Y轴导轨设置在X轴滑台上，所述X轴滑台下方连接有X轴导轨，X轴导轨设置在固定台上，所述固定台固设在机架上，所述X轴滑台、Y轴滑台均通过丝杠电机机构驱动。

7.根据权利要求6所述的一种自动点焊平台，其特征在于，所述Y轴滑台上开设有沿自身长度方向设置的第一滑槽，所述固定台上开设有沿自身宽度方向设置的第二滑槽，所述第一滑槽、第二滑槽均安装有丝杠，丝杠的一端固定连接有电机，电机固定安装在固定台上，Y轴滑台下表面固定设置有与第一滑槽滑动配合的第一滑块，X轴滑台下表面固定设置有与第二滑槽滑动配合的第二滑块。