WO2018133358A1 - 全自动阶梯钢板切割焊接设备及方法 - Google Patents
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Abstract
一种全自动阶梯钢板切割焊接设备，包括多功能运动模块(1)、自动料库转台(2)、产品翻转平台(3)、钢板承载模块(4)、基座(5)、底座(6)。其中多功能运动模块(1)活动的设置在基座(5)上，并可在基座(5)上进行Y轴方向的运动，基座(5)固定的设置在所述底座(6)表面边缘，自动料库转台(2)用于承载制作钢板阶梯部分的焊片，固定的设置在底座(6)一端，产品翻转平台(3)设置在自动料库转台(2)和钢板承载模块(4)中间，钢板承载模块(4)固定在底座(6)的另一端，用于承载和固定钢板，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台。还涉及一种全自动阶梯钢板切割焊接设备的焊接方法，将钢板阶梯开口的切割工作、制作钢板阶梯部分的焊片切割工作和将切割好的焊片焊接在钢板阶梯开口处的一系列工作在一台设备上完成。通过焊接设备和焊接方法从源头解决传统工艺制作阶梯钢板所产生的环境污染问题。
Description
本发明属于SMT领域，具体涉及一种全自动阶梯钢板切割、焊接一体化的设备及方法。
在SMT行业中，不同规格的电子元器件焊接到电路板上时所需的锡膏量是不一样的。当规格不一的电子元器件出现在电路板的同一面时，为了精准地控制锡膏量而获得良好的焊接质量，就需要在同一面电路板上印刷出不同厚度的锡膏，于是就应运而生出所谓局部加厚及局部减薄的呈阶梯状的特殊模板，如图1中所示的带图形开口(101)的SMT钢板(100)，根据印刷锡膏量的需要，在钢板(100)的局部区域需加厚或减薄，即形成具有加厚区域(102)和减薄区域(103)的阶梯状钢板。
在现有技术中SMT钢板上的阶梯区域均通过蚀刻或电铸工艺制作，然而蚀刻或电铸由于工艺本身原因对环境会造成很大污染，这对于生产制造商来说是一个相当头疼的问题，环境污染的问题将大大的增加了制作钢板的成本，且同时蚀刻或电铸工艺的复杂过程也会使整个生产时间相对较长，降低生产的效率，无法最大化的满足生产的需求和对环保的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种全自动阶梯钢板切割焊接设备及方法，其采用激光切割、焊接的方式制作阶梯型钢板，在源头上解决了环境污染的问题，同时激光切割、焊接钢板的制作流程比蚀刻和电铸的工艺简化很多，能极大地节省生产时间。另外本申请设备区别于传统的钢板切割机或焊接机，传统的切割机或焊接机只能单一的完成一样工作，本申请的全自动阶梯钢板切割焊接设备集切割和焊接功能于一身，且整个制作钢板阶梯部分的流程均是全自动操作，在节省人力的同时大大提高了生产效率。
本发明提供一种全自动阶梯钢板切割焊接设备，其具体技术方案如下：
一种全自动阶梯钢板切割焊接设备，包括多功能运动模块、自动料库转台、产品翻转平台、钢板承载模块、基座、底座，其特征在于，所述多功能运动模块能够实现阶梯钢板的切割和焊接工作，其活动的设置在基座上；所述基座固定的设置在所述底座表面边缘；所述自动料库转台用于承载制作钢板阶梯部分的焊片，固定的设置在底座一端；所述产品翻转平台设置在自动料库转台和钢板承载模块中间，起中转平台的作用，用于缓存自动料库转台上切割好的焊片；所述钢板承载模块固定在底座的另一端，用于承载和固定钢板，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台。
进一步，多功能运动模块包括横梁和X轴动板；所述横梁上固定的设置有X轴电机和滑轨，所述电机为X轴动板的运动提供动力，所述X轴动板通过滑轨活动的设置在横梁上，并可在滑轨上进行X轴方向的运动；所述X轴动板上设置有Z轴电机、Z轴滑块和Z轴动板，所述Z轴动板通过所述Z轴滑块活动的设置在所述X轴动板上，所述Z轴电机可实现Z轴动板在竖直方向上的运动；所述Z轴动板上平行的配置有定位相机、聚焦镜切割焊接装置、定高传感器和双吸头吸盘，所述定位相机可实现钢板及焊片的对位情况；所述聚焦镜切割焊接装置用于对钢板及焊片进行切割和焊接操作；所述定高传感器用于控制定位相机、聚焦镜切割焊接装置和双吸头吸盘到钢片及焊片表面的距离；所述双吸头吸盘固定的设置在所述Z轴动板的两侧，用于吸抓焊片。
进一步，所述自动料库转台包括固定板和焊片储备机构，所述固定板用来支撑和固定焊片储备机构；所述焊片储备机构包括焊片基座、焊片平台、电机、减速机和机座，所述焊片基座为规则立方体结构，所述焊片平台固定的设置在焊片基座的侧面上，所述电机与所述减速机相配合控制焊片基座的转动，所述机座在固定板和焊片储备机构间起衔接作用。
进一步，所述焊片平台包括气缸、吸附台、平台基底、垫块、滑动模组、焊片张紧框组件；所述焊片平台通过所述平台基底固定在所述焊片基座上；所述气缸直接固定的设置在所述平台基底一侧的中部位置；所述滑动模组位于所述气缸的左右两边，固定的设置在所述平台基底上；所述垫块固定在所述平台基底的另一侧；所述焊片张紧框组件用来夹紧绷平制作钢板阶梯部分的焊片，包括张紧框压板和张紧框固定边，所述张紧框压板活动的设置在所述张紧框固定边的上方，方便焊片的放入和取出；其中所述焊片平台上具有两个所述焊片张紧框组件，一个所述焊片张紧框组件通过所述张紧框固定边设置在所述气缸和所述滑动模组的上方，该所述焊片张紧框组件可以在所述气缸的带动下在所述滑动模组上进行滑动；另一个所述焊片张紧框组件通过所述张紧框固定边固定的设置在所述垫块上；所述吸附台固定于所述平台基底的中部，所述吸附台上具有若干吸附孔，可将焊片平整的吸附在所述吸附台上。
进一步，所述产品翻转平台包括固定机构、翻转机构和相机模组，所述固定机构对翻转机构起支撑固定作用；所述固定机构包括侧板、加强筋、固定底板，所述侧板固定的设置在固定底板的两侧，所述加强筋固定的设置在两块所述侧板的中间；所述翻转机构包括翻转吸附台、固定吸附台和驱动头，所述驱动头通过中轴贯穿于所述侧板的上方中部；所述翻转吸附台的一端固定到位于两块所述侧板中间的中轴上，以此所述翻转吸附台可以在驱动头的带动下翻转180°；所述翻转吸附台的另一端下方设置有一根所述加强筋；所述固定吸附台固定的设置在两块加强筋上方，且位于中轴的另一侧，当翻转吸附台翻转180°时正好位于固
定吸附台的正上方；所述翻转吸附台和所述固定吸附台上均具有若干吸附孔；所述相机模块固定在所述侧板的外侧，当所述固定吸附台上的焊片转移到模板承载模块时，所述相机模块对焊片进行扫描、定位。
进一步，所述钢板承载模块包括导轨板工件台、钢板吸附模块、钢板张紧机构；所述导轨板工件台包括支撑架和操作窗口，所述钢板张紧机构活动的固定在所述导轨板工件台的操作窗口中；所述钢板吸附模块设置在所述导轨板工件台的操作窗口下方，固定在所述底座上。
进一步，所述支撑架包括支撑脚、工件滑轨、支撑块、制动器，所述支撑脚为四个，呈矩形分布直接固定在所述底座上；所述工件滑轨为两个，分别固定在两个所述支撑脚上，且成对边分布；所述支撑块具有与所述工件滑轨想配合的凹槽，其活动的设置在所述工件滑轨的四个端点处；所述制动器与所述支撑块连接在一起共同设置在所述工件滑轨上；所述操作窗口是由工件框和所述工件滑轨形成的矩形窗口，所述工件框固定的设置在所述支撑块上，并可以随所述支撑块在所述工件滑轨上运动；所述工件框上方排列有若干顶块，所述工件框下方排列有若干顶块气缸，一个顶块气缸适配于一个所述顶块，所述顶块气缸可带动所述顶块在所述工件框上进行升降运动；所述工件框上方还设置有与所述顶块并列的滑动条。
进一步，所述钢板吸附模块包括钢板吸附台和传动机构，所述钢板吸附台包括吸附基板、吸附支撑台和吸附底板，所述吸附基板上具有若干吸附孔，用于吸附钢板使钢板平整；所述吸附基板固定的设置在所述吸附支撑台上；所述吸附支撑台固定在所述吸附底板上；所述传动机构包括传动导轨和传动滑块，所述传动滑块与所述传动导轨相匹配，所述传动导轨固定的设置在所述底座上；所述吸附底板固定在所述传动滑块，并可以随所述传动滑块在所述传动导轨上运动；所述传动机构的传动方式为皮带传动，所述传动机构还包含传动电机及与所述电机相匹配的同步带，所述同步带一侧通过同步带压板与所述吸附底板固定。
进一步，所述钢板张紧机构包括张紧框和装夹滑动边；所述张紧框为一矩形框；所述装夹滑动边的两端点活动的设置在所述张紧框的两条边框上；所述张紧框上还固定的设置有压紧块，所述压紧块上具有螺杆，所述压紧块上的螺杆用来连接所述装夹滑动边，并带动所述装夹滑动边进行移动；所述张紧框的其中一条边框为张紧板，所述张紧板上配合有张紧板上压板，用来夹紧钢板；所述张紧框其余的三条边框上具有与所述滑动条相匹配的凹槽，所述张紧框活动的设置在所述滑动条上，即所述钢板张紧机构通过所述张紧框活动的设置在所述导轨板工件台。
进一步，所述基座包括花岗岩支撑座、横梁滑轨和横梁电机，所述花岗岩支撑座固定在所述底座上；所述横梁滑轨固定的在所述花岗岩支撑座的上端；所述横梁电机竖直的固定在
所述花岗岩支撑座的上端，且与所述横梁滑轨位置并列；所述基座还包括横梁滑板，所述横梁滑板活动的设置在所述横梁滑轨和所述横梁电机的上方，所述横梁滑板用来放置所述横梁，所述横梁电机为所述横梁提供动力，以使所述横梁可以在所述横梁滑轨上进行Y轴方向的移动，从而实现所述多功能运动模块在所述基座上的运动；所述基座上还包括缓冲器，所述缓冲器固定的设置在所述基座上表面的两端，其可对所述多功能运动模块在所述基座上的运动起缓冲作用。
本发明的全自动阶梯钢板切割焊接设备，通过多功能运动模块、自动料库转台、产品翻转平台、钢板承载模块、基座、底座的配合工作，可以将钢板阶梯开口的切割工作、制作钢板阶梯部分的焊片切割工作和将切割好的焊片焊接在钢板阶梯开口处的一系列工作在一台设备上完成，且完全的自动化。
本发明还提供一种全自动阶梯钢板切割焊接方法，其具体技术方案如下：
一种全自动阶梯钢板切割焊接方法，包括以下步骤：
S1、切割钢板开口：将钢板放置在钢板承载模块上夹紧，之后使用聚焦镜切割焊接装置在单一厚度钢板上切割出印刷用的图形开口，并同时在钢板上需要做阶梯部分的区域切割出相应的阶梯开口；
S2、切割焊片：使用聚焦镜切割焊接装置对自动料库转台上事先储备好的焊片进行切割，在焊片上切割出对应阶梯开口尺寸大小的阶梯焊片；
S3、转移焊片：使用双吸头吸盘将所述S2步骤中的阶梯焊片从自动料库转台转移到产品翻转平台，翻转、检测阶梯焊片后，再从产品翻转平台将阶梯焊片转移到钢板承载模块上钢板的阶梯开口处；
S4、焊接焊片：使用聚焦镜切割焊接装置把阶梯焊片无缝焊接到单一厚度钢板的阶梯开口处；
其特征在于，用于实现所述全自动阶梯钢板切割焊接方法的设备包括多功能运动模块、自动料库转台、产品翻转平台、钢板承载模块、基座、底座；
所述多功能运动模块上设置有所述聚焦镜切割焊接装置和双吸头吸盘，能够实现阶梯钢板的切割、焊接和转移工作，所述多功能运动模块活动的设置在基座上，并可在基座上进行Y轴方向的运动，从而可随时移动到自动料库转台、产品翻转平台、钢板承载模块的上方；
所述基座固定的设置在所述底座表面边缘；
所述自动料库转台用于承载制作钢板阶梯部分的焊片，固定的设置在底座一端；
所述产品翻转平台设置在自动料库转台和钢板承载模块中间，起中转平台的作用，用于
缓存自动料库转台上切割好的阶梯焊片；
所述钢板承载模块固定在底座的另一端，用于承载和固定钢板，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台；
进一步，所述自动料库转台上存放的焊片可以为相同规格厚度或不同规格厚度，根据步骤S1中的钢板厚度选择相应适配规格厚度的焊片切割所需要的阶梯焊片；其中，薄于钢板厚度的焊片用于制作阶梯钢板的减薄区域，厚于钢板厚度的焊片用于制作阶梯钢板的加厚区域。
进一步，所述多功能运动模块包括横梁和X轴动板；所述横梁上固定的设置有X轴电机和滑轨，所述电机为X轴动板的运动提供动力，所述X轴动板通过滑轨活动的设置在横梁上，并可在滑轨上进行X轴方向的运动；
所述X轴动板上设置有Z轴电机、Z轴滑块和Z轴动板，所述Z轴动板通过所述Z轴滑块活动的设置在所述X轴动板上，所述Z轴电机可实现Z轴动板在竖直方向上的运动；所述聚焦镜切割焊接装置和所述双吸头吸盘设置在Z轴动板上，同时Z轴动板上还设置有定位相机和定高传感器；所述聚焦镜切割焊接装置用于对钢板及阶梯焊片进行切割和焊接操作；所述双吸头吸盘固定的设置在所述Z轴动板的两侧，用于吸抓阶梯焊片；所述定位相机可实现钢板及阶梯焊片的对位情况；所述定高传感器用于控制定位相机、聚焦镜切割焊接装置和双吸头吸盘到钢片及阶梯焊片表面的距离。
进一步，所述自动料库转台包括固定板和焊片储备机构，所述固定板用来支撑和固定焊片储备机构；所述焊片储备机构包括焊片基座、焊片平台、电机、减速机和机座，所述焊片基座为规则立方体结构所述电机与所述减速机相配合控制焊片基座的转动，所述机座在固定板和焊片储备机构间起衔接作用；
所述焊片平台包括气缸、吸附台、平台基底、垫块、滑动模组、焊片张紧框组件；所述焊片平台通过所述平台基底固定在所述焊片基座的各个侧面上；所述气缸直接固定的设置在所述平台基底一侧的中部位置；所述滑动模组位于所述气缸的左右两边，固定的设置在所述平台基底上；所述垫块固定在所述平台基底的另一侧；所述焊片张紧框组件用来夹阶梯焊片，其中所述焊片平台上具有两个所述焊片张紧框组件，一个所述焊片张紧框组件设置在所述气缸和所述滑动模组的上方，该所述焊片张紧框组件可以在所述气缸的带动下在所述滑动模组上进行滑动；另一个所述焊片张紧框组件固定的设置在所述垫块上；所述吸附台固定于所述平台基底的中部，所述吸附台上具有若干吸附孔，可将焊片平整的固定在所述吸附台上。
进一步，所述产品翻转平台包括固定机构、翻转机构和相机模组，所述固定机构对翻转机构起支撑固定作用；
所述固定机构包括侧板、加强筋、固定底板，所述侧板固定的设置在固定底板的两侧，所述加强筋固定的设置在两块所述侧板的中间；
所述翻转机构包括翻转吸附台、固定吸附台和驱动头，所述驱动头通过中轴贯穿于所述侧板的上方中部；所述翻转吸附台的一端固定到位于两块所述侧板中间的中轴上，以此所述翻转吸附台可以在驱动头的带动下翻转180°；所述翻转吸附台的另一端下方设置有一根所述加强筋；所述固定吸附台固定的设置在两块加强筋上方，且位于中轴的另一侧，当翻转吸附台翻转180°时正好位于固定吸附台的正上方；所述翻转吸附台和所述固定吸附台上均具有若干吸附孔；所述相机模块固定在所述侧板的外侧。
进一步，步骤S3中所述的阶梯焊片经双吸头吸盘转移到所述产品翻转平台的翻转吸附台上，所述翻转吸附台翻转180°放松对阶梯焊片的吸附力，同时所述固定吸附台加大吸附力使翻转好阶梯焊片平整的落于固定吸附台上，以此实现步骤S3中阶梯焊片的翻转过程；当所述固定吸附台上的阶梯焊片被双吸头吸盘转移到模板承载模块前，会经过所述相机模块上方，以此相机模块对阶梯焊片进行扫描、定位，以确保阶梯焊片转移到钢板承载模块上钢板的阶梯开口位置时位置的精确性。
进一步，所述钢板承载模块包括导轨板工件台、钢板吸附模块、钢板张紧机构；所述导轨板工件台用于支撑所述钢板张紧机构，所述导轨板工件台包括支撑架和操作窗口，所述钢板张紧机构活动的固定在所述导轨板工件台的操作窗口中，所述钢板张紧机构用于夹放所述钢板；所述钢板吸附模块通过皮带传动的方式设置在所述导轨板工件台的操作窗口下方，且固定在所述底座上。
进一步，所述基座包括花岗岩支撑座、横梁滑轨和横梁电机，所述花岗岩支撑座固定在所述底座上；所述基座还包括横梁滑板，所述横梁滑板活动的设置在所述横梁滑轨和所述横梁电机的上方，所述横梁滑板用来放置所述横梁，所述横梁电机为所述横梁提供动力，以使所述横梁可以在所述横梁滑轨上进行Y轴方向的移动，从而实现所述多功能运动模块在所述基座上运动至所述自动料库转台、产品翻转平台和钢板承载模块上方。
另外，焊接时，激光的频率和焊接速度需要有效的配合至一定的光斑重叠率才能够形成良好的焊缝，一般两个光斑在1/3到1/2的重叠率时焊缝良好，熔坑最好。其次，焊接装置跟焊片的距离对焊接好坏程度特别敏感，需要使用调焦较为精细的焊接装置。良好的焊接效果要求焊接牢固，焊片不形变，背面无焊接痕迹，表面不发黄，并且能够形成较深的熔深。在本发明中使用QCW脉冲150W激光器焊接，峰值电流一般设置在11～13％左右，频率50Hz，脉宽0.3ms～0.4ms，焊接速度较低，一般在3mm/s～5mm/s左右，采用惰性气体氩气做保护。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1所示为阶梯钢板示意图；
图2所示为全自动阶梯钢板切割焊接设备整体示意图；
图3所示为多功能运动模块整体示意图；
图4所示为自动料库转台整体示意图；
图5所示为自动料库转台的焊片基座示意图；
图6所示为带焊片的自动料库转台的焊片平台示意图；
图7所示为不带焊片的自动料库转台的焊片平台示意图；
图8所示为产品翻转平台整体示意图；
图9所示为产品翻转平台俯视图；
图10所示为翻转吸附台和固定吸附台的位置示意图；
图11所示为钢板承载模块整体示意图；
图12所示为钢板张紧机构示意图；
图13所示为导轨板工件台示意图；
图14所示为钢板吸附模块示意图；
图15所示为基座整体示意图；
图16所示为全自动阶梯钢板切割焊接方法流程图；
图17所示为全自动阶梯钢板切割焊接方法中切割钢板图形开口和阶梯开口过程示意图；
图18所示为全自动阶梯钢板切割焊接方法中焊接阶梯焊片到钢板阶梯开口过程示意图。
元件标号说明
其中，1为多功能运动模块，2为自动料库转台，3为产品翻转平台，4为钢板承载模块，5为基座，6为底座；100为钢板，101为钢板上的图形开口，102为钢板的加厚区域，103为钢板的减薄区域，1011为阶梯开口，2400为阶梯焊片；
11为横梁，12为X轴动板，13为Z轴动板，15为防撞头，16为微型光电传感器，121为Z轴电机，122为Z轴滑块，131为定位相机，132为聚焦镜切割焊接装置，133为定高传
感器，134为双吸头吸盘，141为X轴电机，142为滑轨；
21为固定板，22为焊片基座，23为焊片平台，24为焊片，25为步进电机，26为电机座，27为减速机，211为固定孔，221为轴承，231为气缸，232为吸附台，233为平台基座，234为垫块，235为滑动模组，236为张紧框压板，237为张紧框固定边，2321为吸附孔；
31为侧板，32为翻转吸附台，33为固定吸附台，34为驱动头，35为相机模组，36为加强筋，324为中轴，37为固定底板，341为驱动电机，342为驱动减速机；
41为导轨板工件台，411为工件框，412为顶块，413为制动器，414为支撑脚，415为支撑块，416为工件滑轨，417为滑动条，418为气缸，4131为制动器把手；
42为钢板吸附模块，421为吸附基板，422吸附支撑台，423为吸附底板，424为传动导轨，425为传动滑块，426为同步带，427为传动电机，428为同步带压板；
43为钢板张紧框机构，431为张紧框，432为张紧板，433为装夹滑动边，434为压紧块，4321为张紧板上压板；
51为花岗岩支撑座，52为横梁滑板，53为横梁滑轨，54为横梁电机，55为缓冲器。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”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发明和简化描述，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发明的限制。
本发明提供一种全自动阶梯钢板切割焊接设备。
如图2所示为一种全自动阶梯钢板切割焊接设备，该设备通过多功能运动模块1、自动料库转台2、产品翻转平台3、钢板承载模块4、基座5、底座6的配合工作，将使钢板阶梯开口1011的切割工作、制作阶梯焊片2400切割工作和将阶梯焊片2400焊接在钢板阶梯开口处的一系列工作在一台设备上完成，且完全的自动化。其中，多功能运动模块1能够实现阶梯钢板的切割和焊接工作，其活动的设置在基座5上。基座5固定的设置在底座6表面边缘。自动料库转台2用于承载制作钢板阶梯部分的焊片，固定的设置在底座6一端。产品翻转平台3设置在自动料库转台2和钢板承载模块4中间，起中转平台的作用，用于缓存自动料库
转台2上切割好的焊片。所述钢板承载模块4固定在底座6的另一端，用于承载和固定钢板，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台。
本发明更为具体的实现方式以下作具体展开：
图3所示为多功能运动模块1的整体示意图，其中多功能运动模块1包括横梁11和X轴动板12，在本申请中横梁12优选设计为长方体，在横梁11的竖直侧面上固定有X轴电机141和两条滑轨142，X轴电机141位于两条滑轨142中间，为方便X轴动板12的固定，X轴电机141为凹槽型，因此X轴动板12的固定面上具有与X轴电机141和滑轨142相匹配的滑块从而进行自然连接。此处X轴电机141为X轴动板12的运动提供动力，使X轴动板12在滑轨142上进行X轴方向的往复运动。同时横梁11的上表面(即紧邻设置有滑轨142和X轴电机141侧面的另一面)边缘设置有两个微型光电传感器16，微型光电传感器16用来感应、定位X轴动板12在滑轨142上的运动位置。另外在X轴电机141的两端点处固定有防撞头15，防撞头15对X轴动板12的运动起缓冲作用的同时能防止X轴动板12在运动的时候滑出轨道。
X轴动板12上设置有Z轴电机121、Z轴滑块122和Z轴动板13，Z轴动板13通过Z轴滑块122活动的设置在X轴动板12上，Z轴电机121可实现Z轴动板13在Z轴方向的竖直运动；Z轴动板13上平行的配置有定位相机131、聚焦镜切割焊接装置132、定高传感器133和双吸头吸盘134，其中双吸头吸盘134具有两个，分别固定于Z轴动板13的两侧，当需要吸抓的焊片尺寸小的时候，只需启用一侧双吸头吸盘134，当需要吸抓的焊片尺寸大的时候，则需启用两侧的双吸头吸盘134；定位相机131可实现钢板及焊片的对位情况，从而使聚焦镜切割焊接装置132对钢板及焊片进行准确的切割和焊接操作；所述定高传感器133用于控制定位相机131、聚焦镜切割焊接装置132和双吸头吸盘134到钢片及焊片表面的距离；所述双吸头吸盘134用于吸抓焊片，即如图4所示的自动料库转台2上切割好的焊片在双吸头吸盘134的吸抓下，移动到如图8所示的产品翻转平台3进行翻转、扫面、定位，再一次从产品翻转平台3上将切割好的焊片吸抓后移动到如图11所示的钢板承载模块4，从而通过聚焦镜切割焊接装置132将移送过来的切割好的焊片焊接到钢板相应的位置，形成所需要的阶梯钢板。
在本申请实施例中具有一个多功能运动模块1，然而在其他实施例中一个全自动阶梯钢板切割焊接设备可具有两个多功能运动模块1，从而使制作钢板阶梯部分的焊片切割工作与钢板开口的切割工作同步进行，进一步加快工作效率，因此具有两个多功能运动模块1的切割焊接设备也在本发明的保护范围内。
如图4所示为自动料库转台2整体示意图，其包括固定板21和焊片储备机构，固定板21上具有固定孔211，竖直的设置在焊片储备机构的两侧，用来支撑和固定焊片储备机构，将焊片储备机构固定在底座6上；焊片储备机构包括焊片基座22、焊片平台23、电机25、减速机27和机座26；如图5所示焊片基座22为规则立方体结构，本申请中优选为长方体结构，其内部为空心，各面上均具有一定形状的开口，因其内部需要进行相关控制线路和气管的布置，作为设备正常运行所隐含的内部公知条件，此处不做详细说明，并不影响整个设备的结构功能。电机25与减速机27连接中轴贯通于焊片基座22的两个底面，以此带动焊片基座22的转动，其中电机25提供扭力，减速机27可减缓速度同时进一步增加扭力；设置有电机25与减速机27的焊片基座22的一侧通过机座26固定在一块固定板21上，另一侧通过轴承221嵌套在另一块固定板21的固定孔211上；焊片基座22的四个侧面则分别设置有焊片平台23，每个焊片平台23上放置有不同规格的焊片24，当制作钢板的阶梯部分需要哪种规格的焊片，焊片基座22将自动选择将装有对应规格焊片的焊片平台23转到上面，以供多功能运动模块1对焊片24进行切割操作，因此焊片基座22可根据焊片的种类选择不同形状的规则立方体。
如图6所示焊片平台23包括气缸231、吸附台232、平台基底233、垫块234、滑动模组235、焊片张紧框组件；焊片平台23通过平台基底233固定在焊片基座22的侧面上，吸附台232固定于所述平台基底233的中部，如图7所示吸附台232上具有若干吸附孔，可将焊片24平整的吸附在吸附台232上；气缸231位于吸附台232的一侧，直接固定在平台基底233上；在吸附台232的同一侧，同时也是气缸231两侧的位置，滑动模组235固定的设置在平台基底233上；在吸附台232的另一侧，垫块234固定在平台基底233的边缘；焊片张紧框组件用来夹紧绷平制作钢板阶梯部分的焊片，包括张紧框压板236和张紧框固定边237，所述张紧框压板236活动的设置在所述张紧框固定边237的上方，方便焊片24的放入和取出；其中焊片张紧框组件为两组，一个通过张紧框固定边237设置在气缸231和滑动模组235的上方，该焊片张紧框组件固定在气缸231的活动端，可以在气缸231的带动下在滑动模组235上进行滑动；另一个焊片张紧框组件通过张紧框固定边237固定的设置在所述垫块234上；在使用过程中，将焊片24平放在吸附台232上，焊片24两端被焊片张紧框组件夹持，其中一组焊片张紧框组件不动，另一组在气缸231活动端的带动下向外侧拉伸，使焊片24绷紧拉平，同时吸附台232将焊片24吸附紧贴于吸附台232上。如图8所示为产品翻转平台3整体示意图，包括固定机构、翻转机构和相机模组35；固定机构包括侧板31、加强筋36、固定底板37，侧板31固定的设置在固定底板37的两侧，加强筋36固定的设置在两块侧板31的
中间，其中加强筋36的数量可根据需要确定，固定机构对翻转机构起支撑固定作用；同时参考图9和图10，翻转机构包括翻转吸附台32、固定吸附台33和驱动头34，驱动头34通过中轴324贯穿于侧板31的上方中部，驱动头34可带动中轴324转动，其包括驱动电机341、驱动减速机342，其中驱动电机341提供转动扭力，驱动电机341可减缓转动速度同时进一步增加转动扭力；翻转吸附台32的一端固定到位于两块侧板31中间的中轴324上，以此翻转吸附台32可以在中轴324的带动下翻转180°，同时翻转吸附台32的另一端下方设置有一根所述加强筋36，避免翻转吸附台32的另一端处于悬空状态；固定吸附台33固定的设置在两块加强筋36上方，且位于中轴324的另一侧，当翻转吸附台32翻转180°时正好位于固定吸附台33的正上方，其固定吸附台33和翻转吸附台32在未工作时的位置关系可参考图10；同时，翻转吸附台32和固定吸附台33上均具有若干吸附孔，用来吸附住从自动料库转台2传送过来的已切割好的焊片；相机模块35固定在侧板31的外侧。在设备工作时，多功能运动模块1上的双吸头吸盘133吸抓着在自动料库转台2上切割好的焊片移动到翻转吸附台32的上方，双吸头吸盘133放松对焊片的吸力使焊片落在翻转吸附台32上并被翻转吸附台32吸附固定住，再经翻转吸附台32翻转180°将焊片翻转，并落在固定吸附台33上，之后由多功能运动模块1上的双吸头吸盘133吸抓焊片经过相机模块35的扫描，对焊片的质量进行进一步的检测，同时对焊片的吸抓位置进行定位，已确保焊片准确的与钢板承载模块5夹持的钢板上切割好的阶梯部分的开口位置相对应。在一些实施例中，相机模块35可以为CCD相机或其他类似功能的摄像设备。
如图11所示为钢板承载模块4整体示意图，其包括导轨板工件台41、钢板吸附模块42、钢板张紧机构43；导轨板工件台41包括支撑架和操作窗口，钢板张紧机构43活动的固定在导轨板工件台41的操作窗口中；钢板吸附模块42设置在导轨板工件台41的操作窗口下方，固定在底座6上。
如图13所示，导轨板工件台41的支撑架包括支撑脚414、工件滑轨416、支撑块415、制动器413，其中支撑脚414为四个并直接固定在底座6上；工件滑轨416为两个，分别固定在两个支撑脚414上，且形成矩型支撑架的两对边；支撑块415具有与工件滑轨416相配合的凹槽，其活动的设置在工件滑轨416的四个端点处；制动器413与支撑块415连接在一起共同设置在工件滑轨416上。操作窗口是由设置在工件滑轨416两端的工件框411和工件滑轨416共同形成的矩形窗口，具体的，工件框411固定在支撑块415上，并可以随支撑块415在工件滑轨416上运动，此时，制动器413则可以控制支撑块415固定在特定的位置，即控制工件框411的位置；另外工件框411上方排列有若干顶块412，工件框411下方排列
有若干顶块气缸418，一个顶块气缸418适配于一个所述顶块412，顶块气缸418可带动顶块412在工件框411上进行升降运动；工件框411上方还设置有与顶块412并列的滑动条417。如图12所示的钢板张紧机构43则通过滑动条417活动的设置在导轨板工件台41的工件框411上，且钢板张紧机构43放置在滑动条417上后，顶块气缸418带动顶块412将钢板张紧机构43顶起上升至工件框411上表面，从而固定住钢板张紧机构43，不让其在使用时晃动。
如图12所示为钢板张紧机构43整体示意图，其包括张紧框431和装夹滑动边433；张紧框431为一矩形框；装夹滑动边433的两端点活动的设置在张紧框431的两条边框上；张紧框431上还固定的设置有压紧块434，压紧块434上具有螺杆，压紧块434上的螺杆用来连接所述装夹滑动边433，并带动装夹滑动边433进行移动；张紧框431的其中一条边框为张紧板432，张紧板432上配合有张紧板上压板4321，用来夹紧钢板；张紧框431其余的三条边框上具有与所述滑动条417相匹配的凹槽，本申请优选铝型材制作张紧框431其余的三条边框，铝型材可更便捷的将所述张紧框431活动的设置在所述滑动条417上，即钢板张紧机构43通过张紧框431活动的设置在导轨板工件台41。在使用时，将钢板平放在张紧框431上且钢板的一边由张紧板432及张紧板上压板4321夹紧，另一边由装夹滑动边433夹紧，然后压紧块434上的螺杆带动装夹滑动边433向钢板外侧拉伸，从而使钢板拉紧绷平。
如图14所示为钢板吸附模块42，其包括钢板吸附台和传动机构；钢板吸附台包括吸附基板421、吸附支撑台422和吸附底板423，吸附基板421上具有若干吸附孔，用于吸附钢板使钢板平整；吸附基板421固定的设置在吸附支撑台422上；吸附支撑台422固定在吸附底板423上；传动机构包括传动导轨424和传动滑块425，传动滑块425与传动导轨424相匹配，传动导轨424固定的设置在底座6上；吸附底板423固定在传动滑块425，并可以随传动滑块425在传动导轨424上运动；传动机构的传动方式为皮带传动，传动机构还包含传动电机427及与传动电机427相匹配的同步带426，同步带426一侧通过同步带压板428与吸附底板423固定，当传动电机427驱动同步带426运转时，同步带426即带动整个钢板吸附台在传动导轨424上运动，使用时，整个钢板吸附台要运动到操作窗口中的钢板下方，将钢板吸附在吸附基板421上而进一步保证钢板的平整度。
如图15所示为基座5整体示意图，其包括花岗岩支撑座51、横梁滑轨53和横梁电机54，花岗岩支撑座51固定的设置在底座6的两侧；横梁滑轨53固定在所述花岗岩支撑座51的上端；横梁电机54竖直的固定在花岗岩支撑座51的上端，且与所述横梁滑轨53位置并列；基座5还包括横梁滑板52，横梁滑板52活动的设置在横梁滑轨53和横梁电机54的上方，横梁滑板52用来放置横梁11，横梁电机54为横梁11提供动力，以使横梁11可以在横梁滑轨
53上进行Y轴方向的移动，从而实现多功能运动模块1在基座5上的运动。在本发明中设备使用时，多功能运动模块1会根据操作需求运动到相应的位置，其中包括多功能运动模块1在基座5上运动到钢板承载模块4的上方从而切割钢板开口，运动到自动料库转台2的上方切割制作钢板阶梯部分的焊片，再运动到产品翻转平台3对切割好的焊片进行中转后转移到钢板承载模块4上钢板的相对位置并焊接到钢板上。另外基座5上还包括缓冲器55，缓冲器固定的设置在基座5上表面的两端，其可对多功能运动模块1在基座5上的运动起缓冲作用。
本发明还提供一种全自动阶梯钢板切割焊接方法。
结合前文所述装置展示一种全自动阶梯钢板切割焊接方法，如图16所示，包括以下步骤：
S1、切割钢板开口：将钢板100放置在钢板承载模块4的钢板张紧机构43上绷平夹紧，多功能运动模块1在基座5上移动到钢板承载模块4上方之后，如图17所示使用聚焦镜切割焊接装置132在单一厚度钢板100上切割出印刷用的图形开口101，并同时在钢板上需要做阶梯部分的区域切割出相应的阶梯开口1011；
S1步骤完成之后，多功能运动模块1在基座5上从钢板承载模块4上方移动至自动料库转台2上方，进行S2步骤；
S2、切割焊片：使用聚焦镜切割焊接装置132对自动料库转台2上事先储备好的焊片24进行切割，在焊片24上切割出对应阶梯开口1011尺寸大小的阶梯焊片2400；
S3、转移焊片：使用多功能运动模块1上的双吸头吸盘134将所述S2步骤中的阶梯焊片2400从自动料库转台2转移到产品翻转平台3上方，双吸头吸盘133此时放松对阶梯焊片2400的吸力使焊片落在翻转吸附台32上并被翻转吸附台32吸附固定住，再经翻转吸附台32翻转180°将阶梯焊片2400翻转，并落在固定吸附台33上，之后由多功能运动模块1上的双吸头吸盘133吸抓焊片经过相机模块35的扫描，对阶梯焊片2400的质量进行进一步的检测，同时对阶梯焊片2400的吸抓位置进行定位，再从产品翻转平台3将阶梯焊片2400转移到钢板承载模块4上钢板的阶梯开口1011处，已确保翻转、检测后的阶梯焊片2400与阶梯开口1011的精确对位；
将阶梯焊片2400落于阶梯开口1011处时，双吸头吸盘133放松对阶梯焊片2400的吸力，此时阶梯焊片2400被钢板吸附模块42的钢板吸附台吸附固定，之后进行步骤S4；
S4、焊接焊片：参考如图18使用多功能运动模块1上的聚焦镜切割焊接装置132把阶梯焊片2400无缝焊接到单一厚度钢板100的阶梯开口1011处。
焊接时，激光的频率和焊接速度需要有效的配合至一定的光斑重叠率才能够形成良好的
焊缝，一般两个光斑在1/3到1/2的重叠率时焊缝良好，熔坑最好。其次，焊接装置跟焊片的距离对焊接好坏程度特别敏感，需要使用调焦较为精细的焊接装置。良好的焊接效果要求焊接牢固，焊片不形变，背面无焊接痕迹，表面不发黄，并且能够形成较深的熔深。在本发明中使用QCW脉冲150W激光器焊接，峰值电流一般设置在11～13％左右，频率50Hz，脉宽0.3ms～0.4ms，焊接速度较低，一般在3mm/s～5mm/s左右，采用惰性气体氩气做保护。
另外需要明确的是，所述自动料库转台2上存放的焊片24可以为相同规格厚度或不同规格厚度，根据步骤S1中的钢板100厚度选择相应适配规格厚度的焊片24切割所需要的阶梯焊片2400；其中，薄于钢板100厚度的焊片24用于制作阶梯钢板的减薄区域，厚于钢板100厚度的焊片24用于制作阶梯钢板的加厚区域，且一块阶梯钢板上减薄区域和加厚区域的数量和位置关系根据所需制作，一块阶梯钢板上甚至可以只有加厚区域或只有减薄区域，本实施例中给出的图17、18只是简单示意图，并未显示出所有情况，所以图17、18中的阶梯钢板上图形开口101、阶梯开口1011、阶梯焊片2400的存在情况，不作为本申请全自动阶梯钢板切割焊接方法的具体限定，只做解释说明。
本发明中任何提及“实施例”的意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本申请的范围之内。
尽管参照本发明的示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (18)
- 一种全自动阶梯钢板切割焊接设备，包括多功能运动模块(1)、自动料库转台(2)、产品翻转平台(3)、钢板承载模块(4)、基座(5)、底座(6)，其特征在于，所述多功能运动模块(1)能够实现阶梯钢板的切割和焊接工作，其活动的设置在基座(5)上，并可在基座(5)上进行Y轴方向的运动；所述基座(5)固定的设置在所述底座(6)表面边缘；所述自动料库转台(2)用于承载制作钢板阶梯部分的焊片，固定的设置在底座(6)一端；所述产品翻转平台(3)设置在自动料库转台(2)和钢板承载模块(4)中间，起中转平台的作用，用于缓存自动料库转台(2)上切割好的焊片；所述钢板承载模块(4)固定在底座(6)的另一端，用于承载和固定钢板，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台；
- 根据权利要求1所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，多功能运动模块(1)包括横梁(11)和X轴动板(12)；所述横梁(11)上固定的设置有X轴电机(141)和滑轨(142)，所述电机(141)为X轴动板(12)的运动提供动力，所述X轴动板(12)通过滑轨(142)活动的设置在横梁(11)上，并可在滑轨(142)上进行X轴方向的运动；所述X轴动板(12)上设置有Z轴电机(121)、Z轴滑块(122)和Z轴动板(13)，所述Z轴动板(13)通过所述Z轴滑块(122)活动的设置在所述X轴动板(12)上，所述Z轴电机(121)可实现Z轴动板(13)在竖直方向上的运动；所述Z轴动板(13)上平行的配置有定位相机(131)、聚焦镜切割焊接装置(132)、定高传感器(133)和双吸头吸盘(134)，所述定位相机(131)可实现钢板及焊片的对位情况；所述聚焦镜切割焊接装置(132)用于对钢板及焊片进行切割和焊接操作；所述定高传感器(133)用于控制定位相机(131)、聚焦镜切割焊接装置(132)和双吸头吸盘(134)到钢片及焊片表面的距离；所述双吸头吸盘(134)固定的设置在所述Z轴动板(13)的两侧，用于吸抓焊片。
- 根据权利要求1所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述自动料库转台(2)包括固定板(21)和焊片储备机构，所述固定板(21)用来支撑和固定焊片储备机构；所述焊片储备机构包括焊片基座(22)、焊片平台(23)、电机(25)、减速机(27)和机座(26)，所述焊片基座(22)为规则立方体结构，所述焊片平台(23)固定的设置 在焊片基座(22)的侧面上，所述电机(25)与所述减速机(27)相配合控制焊片基座(22)的转动，所述机座(26)在固定板(21)和焊片储备机构间起衔接作用。
- 根据权利要求3所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述焊片平台(23)包括气缸(231)、吸附台(232)、平台基底(233)、垫块(234)、滑动模组(235)、焊片张紧框组件；所述焊片平台(23)通过所述平台基底(233)固定在所述焊片基座(22)上；所述气缸(231)直接固定的设置在所述平台基底(233)一侧的中部位置；所述滑动模组(235)位于所述气缸(231)的左右两边，固定的设置在所述平台基底(233)上；所述垫块(234)固定在所述平台基底(233)的另一侧；所述焊片张紧框组件用来夹紧绷平制作钢板阶梯部分的焊片，包括张紧框压板(236)和张紧框固定边(237)，所述张紧框压板(236)活动的设置在所述张紧框固定边(237)的上方，方便焊片的放入和取出；其中所述焊片平台(23)上具有两个所述焊片张紧框组件，一个所述焊片张紧框组件通过所述张紧框固定边(237)设置在所述气缸(231)和所述滑动模组(235)的上方，该所述焊片张紧框组件可以在所述气缸(231)的带动下在所述滑动模组(235)上进行滑动；另一个所述焊片张紧框组件通过所述张紧框固定边(237)固定的设置在所述垫块(234)上；所述吸附台(232)固定于所述平台基底(233)的中部，所述吸附台(232)上具有若干吸附孔，可将焊片平整的吸附在所述吸附台(232)上。
- 根据权利要求1所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述产品翻转平台(3)包括固定机构、翻转机构和相机模组(35)，所述固定机构对翻转机构起支撑固定作用；所述固定机构包括侧板(31)、加强筋(36)、固定底板(37)，所述侧板(31)固定的设置在固定底板(37)的两侧，所述加强筋(36)固定的设置在两块所述侧板(31)的中间；所述翻转机构包括翻转吸附台(32)、固定吸附台(33)和驱动头(34)，所述驱动头(34)通过中轴(324)贯穿于所述侧板(31)的上方中部；所述翻转吸附台(32)的一端固定到位于两块所述侧板(31)中间的中轴(324)上，以此所述翻转吸附台(32)可以在驱动头(34)的带动下翻转180°；所述翻转吸附台(32)的另一端下方设置有一根所述加强筋(36)；所述固定吸附台(33)固定的设置在两块加强筋(36)上方，且位于中轴(324)的另一侧，当翻转吸附台(32)翻转180°时正好位于固定吸附台(33)的正上方；所述翻转吸附台(32)和所述固定吸附台(33)上均具有若干吸附孔；所述相机模块(35)固定在所述侧板(31)的外侧，当所述固定吸附台(33)上的焊片 转移到模板承载模块(4)时，所述相机模块(35)对焊片进行扫描、定位。
- 根据权利要求1所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述钢板承载模块(4)包括导轨板工件台(41)、钢板吸附模块(42)、钢板张紧机构(43)；所述导轨板工件台(41)包括支撑架和操作窗口，所述钢板张紧机构(43)活动的固定在所述导轨板工件台(41)的操作窗口中；所述钢板吸附模块(42)设置在所述导轨板工件台(41)的操作窗口下方，固定在所述底座(6)上。
- 根据权利要求6所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述支撑架包括支撑脚(414)、工件滑轨(416)、支撑块(415)、制动器(413)，所述支撑脚(414)为四个，呈矩形分布直接固定在所述底座(6)上；所述工件滑轨(416)为两个，分别固定在两个所述支撑脚(414)上，且成对边分布；所述支撑块(415)具有与所述工件滑轨(416)想配合的凹槽，其活动的设置在所述工件滑轨(416)的四个端点处；所述制动器(413)与所述支撑块(415)连接在一起共同设置在所述工件滑轨(416)上；所述操作窗口是由工件框(411)和所述工件滑轨(416)形成的矩形窗口，所述工件框(411)固定的设置在所述支撑块(415)上，并可以随所述支撑块(415)在所述工件滑轨(416)上运动；所述工件框(411)上方排列有若干顶块(412)，所述工件框(411)下方排列有若干顶块气缸(418)，一个顶块气缸(418)适配于一个所述顶块(412)，所述顶块气缸(418)可带动所述顶块(412)在所述工件框(411)上进行升降运动；所述工件框(411)上方还设置有与所述顶块(412)并列的滑动条(417)。
- 根据权利要求6所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述钢板吸附模块(42)包括钢板吸附台和传动机构，所述钢板吸附台包括吸附基板(421)、吸附支撑台(422)和吸附底板(423)，所述吸附基板(421)上具有若干吸附孔，用于吸附钢板使钢板平整；所述吸附基板(421)固定的设置在所述吸附支撑台(422)上；所述吸附支撑台(422)固定在所述吸附底板(423)上；所述传动机构包括传动导轨(424)和传动滑块(425)，所述传动滑块(425)与所述传动导轨(424)相匹配，所述传动导轨(424)固定的设置在所述底座(6)上；所述吸附底板(423)固定在所述传动滑块(425)，并可以随所述传动滑块(425)在所述传动导轨(424)上运动；所述传动机构的传动方式为皮带传动，所述传动机构还包含传动电机(427)及与所述电机(427)相匹配的同步带(426)，所述同步带(426)一侧通过同步带压板(428)与所述吸附底板(423)固定。
- 根据权利要求7所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述钢板张紧机构 (43)包括张紧框(431)和装夹滑动边(433)；所述张紧框(431)为一矩形框；所述装夹滑动边(433)的两端点活动的设置在所述张紧框(431)的两条边框上；所述张紧框(431)上还固定的设置有压紧块(434)，所述压紧块(434)上具有螺杆，所述压紧块(434)上的螺杆用来连接所述装夹滑动边(433)，并带动所述装夹滑动边(433)进行移动；所述张紧框(431)的其中一条边框为张紧板(432)，所述张紧板(432)上配合有张紧板上压板(4321)，用来夹紧钢板；所述张紧框(431)其余的三条边框上具有与所述滑动条(417)相匹配的凹槽，所述张紧框(431)活动的设置在所述滑动条(417)上，即所述钢板张紧机构(43)通过所述张紧框(431)活动的设置在所述导轨板工件台(41)。
- 根据权利要求2所述的全自动阶梯钢板切割焊接设备，其特征在于，所述基座(5)包括花岗岩支撑座(51)、横梁滑轨(53)和横梁电机(54)，所述花岗岩支撑座(51)固定在所述底座(6)上；所述横梁滑轨(53)固定的在所述花岗岩支撑座(51)的上端；所述横梁电机(54)竖直的固定在所述花岗岩支撑座(51)的上端，且与所述横梁滑轨(53)位置并列；所述基座(5)还包括横梁滑板(52)，所述横梁滑板(52)活动的设置在所述横梁滑轨(53)和所述横梁电机(54)的上方，所述横梁滑板(52)用来放置所述横梁(11)，所述横梁电机(54)为所述横梁(11)提供动力，以使所述横梁(11)可以在所述横梁滑轨(53)上进行Y轴方向的移动，从而实现所述多功能运动模块(1)在所述基座(5)上的运动；所述基座(5)上还包括缓冲器(55)，所述缓冲器固定的设置在所述基座(5)上表面的两端，其可对所述多功能运动模块(1)在所述基座(5)上的运动起缓冲作用。
- 一种全自动阶梯钢板切割焊接方法，包括以下步骤：S1：切割钢板开口：将钢板(100)放置在钢板承载模块(4)上夹紧，之后使用聚焦镜切割焊接装置(132)在单一厚度钢板(100)上切割出印刷用的图形开口(101)，并同时在钢板上需要做阶梯部分的区域切割出相应的阶梯开口(1011)；S2：切割焊片：使用聚焦镜切割焊接装置(132)对自动料库转台(2)上事先储备好的焊片(24)进行切割，在焊片(24)上切割出对应阶梯开(1011)尺寸大小的阶梯焊片(2400)；S3：转移焊片：使用双吸头吸盘(134)将所述S2步骤中的阶梯焊片(2400)从自动料库转台(2)转移到产品翻转平台(3)，翻转、检测阶梯焊片(2400)后，再从产品翻转 平台(3)将阶梯焊片(2400)转移到钢板承载模块(4)上钢板的阶梯开口(1011)处；S4：焊接焊片：使用聚焦镜切割焊接装置(132)把阶梯焊片(2400)无缝焊接到单一厚度钢板(100)的阶梯开口(1011)处；其特征在于，用于实现所述全自动阶梯钢板切割焊接方法的设备包括多功能运动模块(1)、自动料库转台(2)、产品翻转平台(3)、钢板承载模块(4)、基座(5)、底座(6)；所述多功能运动模块(1)上设置有所述聚焦镜切割焊接装置(132)和双吸头吸盘(134)，能够实现阶梯钢板的切割、焊接和转移工作，所述多功能运动模块(1)活动的设置在基座(5)上，并可在基座(5)上进行Y轴方向的运动，从而可随时移动到自动料库转台(2)、产品翻转平台(3)、钢板承载模块(4)的上方；所述基座(5)固定的设置在所述底座(6)表面边缘；所述自动料库转台(2)用于承载制作钢板阶梯部分的焊片(24)，固定的设置在底座(6)一端；所述产品翻转平台(3)设置在自动料库转台(2)和钢板承载模块(4)中间，起中转平台的作用，用于缓存自动料库转台(2)上切割好的阶梯焊片(2400)；所述钢板承载模块(4)固定在底座(6)的另一端，用于承载和固定钢板(100)，并作为最终钢板阶梯部分的焊接平台；
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述自动料库转台(2)上存放的焊片(24)可以为相同规格厚度或不同规格厚度，根据步骤S1中的钢板(100)厚度选择相应适配规格厚度的焊片(24)切割所需要的阶梯焊片(2400)；其中，薄于钢板(100)厚度的焊片(24)用于制作阶梯钢板的减薄区域，厚于钢板(100)厚度的焊片(24)用于制作阶梯钢板的加厚区域。
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述多功能运动模块(1)包括横梁(11)和X轴动板(12)；所述横梁(11)上固定的设置有X轴电机(141)和滑轨(142)，所述电机(141)为X轴动板(12)的运动提供动力，所述X轴动板(12)通过滑轨(142)活动的设置在横梁(11)上，并可在滑轨(142)上进行X轴方向的运动；所述X轴动板(12)上设置有Z轴电机(121)、Z轴滑块(122)和Z轴动板(13)，所述Z轴动板(13)通过所述Z轴滑块(122)活动的设置在所述X轴动板(12)上，所述Z轴电机(121)可实现Z轴动板(13)在竖直方向上的运动；所述聚焦镜切割焊接装置(132)和所述双吸头吸盘(134)设置在Z轴动板(13)上，同时Z轴动板(13) 上还设置有定位相机(131)和定高传感器(133)；所述聚焦镜切割焊接装置(132)用于对钢板(100)及阶梯焊片(2400)进行切割和焊接操作；所述双吸头吸盘(134)固定的设置在所述Z轴动板(13)的两侧，用于吸抓阶梯焊片(2400)；所述定位相机(131)可实现钢板(100)及阶梯焊片(2400)的对位情况；所述定高传感器(133)用于控制定位相机(131)、聚焦镜切割焊接装置(132)和双吸头吸盘(134)到钢片(100)及阶梯焊片(2400)表面的距离。
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述自动料库转台(2)包括固定板(21)和焊片储备机构，所述固定板(21)用来支撑和固定焊片储备机构；所述焊片储备机构包括焊片基座(22)、焊片平台(23)、电机(25)、减速机(27)和机座(26)，所述焊片基座(22)为规则立方体结构所述电机(25)与所述减速机(27)相配合控制焊片基座(22)的转动，所述机座(26)在固定板(21)和焊片储备机构间起衔接作用；所述焊片平台(23)包括气缸(231)、吸附台(232)、平台基底(233)、垫块(234)、滑动模组(235)、焊片张紧框组件；所述焊片平台(23)通过所述平台基底(233)固定在所述焊片基座(22)的各个侧面上；所述气缸(231)直接固定的设置在所述平台基底(233)一侧的中部位置；所述滑动模组(235)位于所述气缸(231)的左右两边，固定的设置在所述平台基底(233)上；所述垫块(234)固定在所述平台基底(233)的另一侧；所述焊片张紧框组件用来夹阶梯焊片(2400)，其中所述焊片平台(23)上具有两个所述焊片张紧框组件，一个所述焊片张紧框组件设置在所述气缸(231)和所述滑动模组(235)的上方，该所述焊片张紧框组件可以在所述气缸(231)的带动下在所述滑动模组(235)上进行滑动；另一个所述焊片张紧框组件固定的设置在所述垫块(234)上；所述吸附台(232)固定于所述平台基底(233)的中部，所述吸附台(232)上具有若干吸附孔，可将焊片(24)平整的固定在所述吸附台(232)上。
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述产品翻转平台(3)包括固定机构、翻转机构和相机模组(35)，所述固定机构对翻转机构起支撑固定作用；所述固定机构包括侧板(31)、加强筋(36)、固定底板(37)，所述侧板(31)固定的设置在固定底板(37)的两侧，所述加强筋(36)固定的设置在两块所述侧板(31)的中间；所述翻转机构包括翻转吸附台(32)、固定吸附台(33)和驱动头(34)，所述驱动头(34) 通过中轴(324)贯穿于所述侧板(31)的上方中部；所述翻转吸附台(32)的一端固定到位于两块所述侧板(31)中间的中轴(324)上，以此所述翻转吸附台(32)可以在驱动头(34)的带动下翻转180°；所述翻转吸附台(32)的另一端下方设置有一根所述加强筋(36)；所述固定吸附台(33)固定的设置在两块加强筋(36)上方，且位于中轴(324)的另一侧，当翻转吸附台(32)翻转180°时正好位于固定吸附台(33)的正上方；所述翻转吸附台(32)和所述固定吸附台(33)上均具有若干吸附孔；所述相机模块(35)固定在所述侧板(31)的外侧。
- 根据权利要求15所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，步骤S3中所述的阶梯焊片(2400)经双吸头吸盘(134)转移到所述产品翻转平台(3)的翻转吸附台(32)上，所述翻转吸附台(32)翻转180°放松对阶梯焊片(2400)的吸附力，同时所述固定吸附台(33)加大吸附力使翻转好阶梯焊片(2400)平整的落于固定吸附台(33)上，以此实现步骤S3中阶梯焊片(2400)的翻转过程；当所述固定吸附台(33)上的阶梯焊片(2400)被双吸头吸盘(134)转移到模板承载模块(4)前，会经过所述相机模块(35)上方，以此相机模块(35)对阶梯焊片(2400)进行扫描、定位，以确保阶梯焊片(2400)转移到钢板承载模块(4)上钢板的阶梯开口(1011)位置时位置的精确性。
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述钢板承载模块(4)包括导轨板工件台(41)、钢板吸附模块(42)、钢板张紧机构(43)；所述导轨板工件台(41)用于支撑所述钢板张紧机构(43)，所述导轨板工件台(41)包括支撑架和操作窗口，所述钢板张紧机构(43)活动的固定在所述导轨板工件台(41)的操作窗口中，所述钢板张紧机构(43)用于夹放所述钢板(100)；所述钢板吸附模块(42)通过皮带传动的方式设置在所述导轨板工件台(41)的操作窗口下方，且固定在所述底座(6)上。
- 根据权利要求11所述的全自动阶梯钢板切割焊接方法，其特征在于，所述基座(5)包括花岗岩支撑座(51)、横梁滑轨(53)和横梁电机(54)，所述花岗岩支撑座(51)固定在所述底座(6)上；所述基座(5)还包括横梁滑板(52)，所述横梁滑板(52)活动的设置在所述横梁滑轨(53)和所述横梁电机(54)的上方，所述横梁滑板(52)用来放置所述横梁(11)，所述横梁电机(54)为所述横梁(11)提供动力，以使所述横梁(11)可以在所述横梁滑轨(53)上进行Y轴方向的移动，从而实现所述多功能运动模块(1)在所述基座(5)上运动至所述自动料库转台(2)、产品翻转平台(3)和钢板承载模块(4)上方。
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