CN117102762B - 一种具备自动监测焊接效果的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备技术领域，提供了一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，包括承载机构、旋转机构、第一焊接机构和第二焊接机构，承载机构中的计算机控制***和支架均安装在承载机架表面，旋转机构中的转动板和第一传动齿轮固定连接在中心管表面，驱动部与第一传动齿轮传动连接，转动板表面设置有横向齿条，所述第一焊接机构中的驱动马达连接有驱动轴，第二传动齿轮和第三传动齿轮均固定连接在驱动轴表面，横向齿条与第二传动齿轮传动连接，移动架滑动连接在转动板表面，焊接头和CCD相机组均安装在基座表面，所述基座下方固定连接有纵向齿条，所述第三传动齿轮与纵向齿条传动连接，具备自动监测焊接效果和便于调节的特点。

Description

一种具备自动监测焊接效果的焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，具体是涉及一种具备自动监测焊接效果的焊接设备。

背景技术

焊接设备在板材、管材等五金行业以及电路板等电子行业中较为常见，为了快速了解焊接效果，一般会在焊接设备上安装CCD相机***，能够跟随焊接头一起移动，在移动过程中自动对焊缝进行拍摄，然后将拍摄到的焊缝图片上传至计算机***进行判断焊接质量的好坏。

但是在焊接过程中发现，现有的焊接设备对圆锥形管件的内外表面进行焊接时，由于圆锥形管件内外表面的待焊接缝一般会有多处，因此就需要根据待焊接缝的位置快速调节焊接头和CCD相机的位置，但是不同位置的焊接缝与圆锥形管件的轴线之间的距离是不一样的，无法像圆柱形管件那样直接沿着轴线调节焊接头和CCD相机的位置，这样一来，焊接头和CCD相机就无法精确对应待焊接缝的位置，不仅降低了焊接效率和焊接效果，还无法清楚的查看到焊接缝的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，旨在解决当使用现有的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，包括承载机构、旋转机构、第一焊接机构和第二焊接机构，所述承载机构包括承载机架、计算机控制***和支架，所述计算机控制***和支架均安装在承载机架表面，所述旋转机构包括转动板、中心管、第一传动齿轮、驱动部和横向齿条，所述转动板和第一传动齿轮固定连接在中心管表面，所述驱动部和中心管均安装在支架表面，所述驱动部与第一传动齿轮传动连接，所述转动板表面设置有横向齿条；

所述第一焊接机构和第二焊接机构内部零部件组成一致，所述第一焊接机构包括驱动马达、第二传动齿轮、第三传动齿轮、基座、焊接头、CCD相机组、纵向齿条和移动架，所述驱动马达连接有驱动轴，所述第二传动齿轮和第三传动齿轮均固定连接在驱动轴表面，所述驱动马达安装在移动架表面，所述横向齿条与第二传动齿轮传动连接，所述移动架滑动连接在转动板表面，所述焊接头和CCD相机组均安装在基座表面，所述基座下方固定连接有纵向齿条，所述第三传动齿轮与纵向齿条传动连接；

所述第一焊接机构和第二焊接机构之间放置有锥形管件，当仅从所述锥形管件内侧焊接时，将所述第二焊接机构的焊接头拆卸掉，同时开启所述第一焊接机构和第二焊接机构的CCD相机组，所述第一焊接机构和第二焊接机构围绕中心管为轴旋转时，所述第一焊接机构中的焊接头在锥形管件内侧形成环形焊接缝，所述第一焊接机构的CCD相机组用于拍摄环形焊接缝的焊接质量，所述第二焊接机构中的CCD相机组用于拍摄锥形管件表面是否被焊穿；

当需要根据所述锥形管件表面待焊接的位置调节所述焊接头的位置时，所述驱动马达驱使所述第二传动齿轮和第三传动齿轮旋转，旋转的所述第二传动齿轮通过与横向齿条传动连接的方式达到驱使焊接头朝着靠近或远离锥形管件轴线方向移动的目的，旋转的所述第三传动齿轮通过纵向齿条驱使焊接头朝着靠近或远离转动板方向移动的目的，从而达到驱使焊接头从锥形管件表面的一点做直线运动至另一点的目的。

作为本发明的进一步方案，所述承载机架表面还安装有支撑机构和夹持组件，所述支撑机构包括支撑板和中心杆，所述支撑板下方固定连接有中心杆，所述中心杆活动套设在中心管内，所述夹持组件包括伸缩件和活动板，所述伸缩件一端固定连接在承载机架表面，所述活动板固定连接在伸缩件另一端，所述活动板位于支撑板上方。

作为本发明的进一步方案，所述第一焊接机构还包括反光板和激光测距模块，所述反光板固定安装在转动板表面，所述激光测距模块安装在移动架表面。

作为本发明的进一步方案，所述支撑机构还包括限位筋、复位弹簧和固定片，所述中心杆表面设置有限位筋，所述中心管内壁设置有限位槽，所述限位筋滑动连接在限位槽内，所述中心杆远离支撑板的一端固定连接有固定片，所述复位弹簧连接在第一传动齿轮和固定片之间。

作为本发明的进一步方案，所述转动板表面设置有第一导轨和第二导轨，所述移动架滑动连接在第二导轨内，所述支撑板表面设置有第三导轨，所述纵向齿条滑动连接在第一导轨和第三导轨内。

作为本发明的进一步方案，两个所述第三传动齿轮对称分布在第二传动齿轮两侧，两个所述第一导轨和纵向齿条对称分布在横向齿条两侧。

作为本发明的进一步方案，所述支撑板和活动板表面分别设置有第一限位块和第二限位块。

本发明的有益效果是：（1）当驱动部通过第一传动齿轮带动转动板、第一焊接机构和第二焊接机构一起围绕中心管旋转时，旋转的第一焊接机构的焊接头对管件内部进行焊接的过程中，第一焊接机构的CCD相机组能够对管件内侧的焊缝质量进行拍照并上传至计算机控制***，用于检查和判断焊缝是否存在不光滑、有裂缝以及有断层等问题，第二焊接机构的CCD相机组则通过拍照并上传的方式判断时候存在焊穿或损坏管件外表面的问题，具备自动监测管件内外两侧焊接效果的特点。

（2）驱动马达带动第二传动齿轮和第三传动齿轮旋转，旋转的第二传动齿轮通过与横向齿条传动连接的方式达到驱使整个第一焊接机构一同沿着第一导轨和第二导轨朝靠近中心管的方向移动，旋转的第三传动齿轮则通过纵向齿条带动基座、焊接头和CCD相机组朝着远离支撑板（靠近待焊接缝）的方向移动，具备便于根据管件内待焊接缝调节焊接头位置的特点，提高了焊接效率。

附图说明

图1为本发明实施例中承载机构的立体图。

图2为本发明实施例中旋转机构的第一立体图。

图3为本发明实施例中旋转机构的第二立体图。

图4为本发明实施例中第一焊接机构的第一立体图。

图5为本发明实施例中第一焊接机构的第二立体图。

图6为本发明实施例中第二焊接机构的立体图。

图7为本发明实施例中旋转机构、第一焊接机构和第二焊接机构的装配图。

图8为本发明实施例中支撑机构的立体图。

图9为本发明实施例中夹持组件的立体图。

图10为本发明明实施例中旋转机构、第一焊接机构、第二焊接机构、支撑机构、夹持组件和管件的装配图。

图11为本发明实施例一种具备自动监测焊接效果的焊接设备的立体图。

图12为本发明图11中a处的局部放大图。

图13为本发明图11中b处的局部放大图。

附图标记：1-承载机构、11-承载机架、12-计算机控制***、13-支撑环、14-支架、2-旋转机构、21-转动板、22-驱动部、23-中心管、231-第一传动齿轮、232-限位槽、24-横向齿条、25-第一导轨、26-第二导轨、27-反光板、3-第一焊接机构、31-驱动马达、32-第二传动齿轮、33-第三传动齿轮、34-基座、35-焊接头、36-CCD相机组、37-纵向齿条、38-激光测距模块、39-移动架、4-第二焊接机构、5-支撑机构、51-支撑板、52-中心杆、521-限位筋、53-复位弹簧、54-第三导轨、55-第一限位块、56-固定片、6-夹持组件、61-伸缩件、62-活动板、63-第二限位块、7-锥形管件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图13，本发明实施例提供的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，包括承载机构1、旋转机构2、第一焊接机构3和第二焊接机构4，所述承载机构1包括承载机架11、计算机控制***12、支撑环13和支架14，所述计算机控制***12和支架14均安装在承载机架11表面，所述旋转机构2包括转动板21、中心管23、第一传动齿轮231、驱动部22和横向齿条24，所述转动板21和第一传动齿轮231固定连接在中心管23表面，所述驱动部22和中心管23均安装在支架14表面，所述驱动部22与第一传动齿轮231传动连接，所述转动板21表面设置有横向齿条24，所述转动板21与支撑环13表面接触；

所述第一焊接机构3和第二焊接机构4内部零部件组成一致，所述第一焊接机构3包括驱动马达31、第二传动齿轮32、第三传动齿轮33、基座34、焊接头35、CCD相机组36、纵向齿条37和移动架39，所述驱动马达31连接有驱动轴，所述第二传动齿轮32和第三传动齿轮33均固定连接在驱动轴表面，所述驱动马达31安装在移动架39表面，所述横向齿条24与第二传动齿轮32传动连接，所述移动架39滑动连接在转动板21表面，所述焊接头35和CCD相机组36均安装在基座34表面，所述基座34下方固定连接有纵向齿条37，所述第三传动齿轮33与纵向齿条37传动连接；

所述第一焊接机构3和第二焊接机构4之间放置有锥形管件7，当仅从所述锥形管件7内侧焊接时，将所述第二焊接机构4的焊接头35拆卸掉，同时开启所述第一焊接机构3和第二焊接机构4的CCD相机组36，所述第一焊接机构3和第二焊接机构4围绕中心管23为轴旋转时，所述第一焊接机构3中的焊接头35在锥形管件7内侧形成环形焊接缝，所述第一焊接机构3的CCD相机组36用于拍摄环形焊接缝的焊接质量，所述第二焊接机构4中的CCD相机组36用于拍摄锥形管件7表面是否被焊穿；

当需要根据所述锥形管件7表面待焊接的位置调节所述焊接头35的位置时，所述驱动马达31驱使所述第二传动齿轮32和第三传动齿轮33旋转，旋转的所述第二传动齿轮32通过与横向齿条24传动连接的方式达到驱使焊接头35朝着靠近或远离锥形管件7轴线方向移动的目的，旋转的所述第三传动齿轮33通过纵向齿条37驱使焊接头35朝着靠近或远离转动板21方向移动的目的，从而达到驱使焊接头35从锥形管件7表面的一点做直线运动至另一点的目的。

进一步的，所述第一焊接机构3还包括反光板27和激光测距模块38，所述反光板27固定安装在转动板21表面，所述激光测距模块38安装在移动架39表面。

在本发明实施例中，驱动马达31带动第二传动齿轮32和第三传动齿轮33旋转，旋转的第二传动齿轮32通过与横向齿条24传动连接的方式达到驱使整个第一焊接机构3一同沿着第一导轨25和第二导轨26朝靠近中心管23的方向移动，旋转的第三传动齿轮33则通过纵向齿条37带动基座34、焊接头35和CCD相机组36朝着远离支撑板51的方向移动，激光测距模块38包括激光发射单元和激光接收单元，激光发射单元发射出的激光通过反光板27反射到激光接收单元，利用该原理测量出焊接头35沿着第一导轨25和第二导轨26的移动距离，当焊接头35沿着第一导轨25和第二导轨26的移动距离被精确控制后，由于第三传动齿轮33和纵向齿条37的参数是固定的，纵向齿条37、焊接头35和CCD相机组36沿着锥形管件7轴线的移动距离也被精确控制，当锥形管件7的尺寸固定不变时，驱动马达31能够驱使焊接头35精确移动至锥形管件7内壁的待焊接缝的位置。

请参阅图1至图13，本发明的一个实施例中，所述承载机架11表面还安装有支撑机构5和夹持组件6，所述支撑机构5包括支撑板51和中心杆52，所述支撑板51下方固定连接有中心杆52，所述中心杆52活动套设在中心管23内，所述夹持组件6包括伸缩件61和活动板62，所述伸缩件61一端固定连接在承载机架11表面，所述活动板62固定连接在伸缩件61另一端，所述活动板62位于支撑板51上方，伸缩件61为电动伸缩杆。

进一步的，所述支撑机构5还包括限位筋521、复位弹簧53和固定片56，所述中心杆52表面设置有限位筋521，所述中心管23内壁设置有限位槽232，所述限位筋521滑动连接在限位槽232内，所述中心杆52远离支撑板51的一端固定连接有固定片56，所述复位弹簧53连接在第一传动齿轮231和固定片56之间。

进一步的，所述转动板21表面设置有第一导轨25和第二导轨26，所述移动架39滑动连接在第二导轨26内，所述支撑板51表面设置有第三导轨54，所述纵向齿条37滑动连接在第一导轨25和第三导轨54内。

进一步的，两个所述第三传动齿轮33对称分布在第二传动齿轮32两侧，两个所述第一导轨25和纵向齿条37对称分布在横向齿条24两侧。

进一步的，所述支撑板51和活动板62表面分别设置有第一限位块55和第二限位块63，需要注意的是，第一限位块55不与锥形管件7内壁接触，第二限位块63与第二限位块63，第二限位块63的材质为橡胶，起到增大摩擦力的作用，防止旋转的支撑板51带动锥形管件7一起旋转。

在本发明实施例中，首先，将锥形管件7放置在支撑板51上表面，此时第一限位块55位于锥形管件7内侧，然后伸缩件61带动活动板62下降。当活动板62与锥形管件7接触后，第二限位块63位于锥形管件7内侧，继续下降的活动板62带动锥形管件7和支撑板51一起下降，直至支撑板51下表面与中心管23上方贴合时停止，此时复位弹簧53处于拉伸绷紧状态，且第一焊接机构3和第二焊接机构4的焊接头35均位于靠近锥形管件7下端的位置，此时可利用第一焊接机构3和第二焊接机构4对锥形管件7内外表面进行焊接，需要注意的是，当驱动部22通过第一传动齿轮231带动转动板21、第一焊接机构3和第二焊接机构4一起围绕中心管23旋转时，旋转的中心管23还通过限位槽232和限位筋521带动中心杆52和支撑板51一起旋转；

焊接完后后，伸缩件61带动活动板62上升，复位弹簧53向上的弹力驱使支撑板51一起上升，直至第一焊接机构3和第二焊接机构4上端脱离支撑板51表面的第三导轨54时停止，此时便于将锥形管件7从支撑板51上表面下料，具备焊接高效和便于下料的特点。

工作原理：当锥形管件7固定在支撑板51和活动板62之间后，此时当需要使用第一焊接机构3的焊接头35对该处的锥形管件7进行焊接时，首先将第一焊接机构3和第二焊接机构4的CCD相机组36打开，并将第一焊接机构3的焊接头35通电，然后驱动部22通过第一传动齿轮231带动转动板21、第一焊接机构3和第二焊接机构4一起围绕中心管23旋转360度，旋转的第一焊接机构3的焊接头35能够对锥形管件7内部进行360度焊接，从而形成一个圆形焊缝，而第一焊接机构3的CCD相机组36能够对锥形管件7内侧的焊缝质量进行拍照并上传至计算机控制***12，用于检查和判断焊缝是否存在不光滑、有裂缝以及有断层等问题，而第二焊接机构4的CCD相机组36则通过拍照并上传的方式判断时候存在焊穿或损坏锥形管件7外表面的问题；

同理，当需要从锥形管件7外侧进行焊接时，围绕中心管23旋转的第二焊接机构4的焊接头35能够对锥形管件7外部进行360度焊接的过程中，第一焊接机构3和第二焊接机构4的CCD相机组36能够分别对锥形管件7内外两侧进行拍照。

参考附图10和11，此时锥形管件7的大口径端位于支撑板51表面，锥形管件7的小口径端位于活动板62表面，当需要根据焊缝位置向远离支撑板51的方向调节焊接头35的位置时，以第一焊接机构3举例说明：驱动马达31带动第二传动齿轮32和第三传动齿轮33旋转，旋转的第二传动齿轮32通过与横向齿条24传动连接的方式达到驱使整个第一焊接机构3一同沿着第一导轨25和第二导轨26朝靠近中心管23的方向移动，旋转的第三传动齿轮33则通过纵向齿条37带动基座34、焊接头35和CCD相机组36朝着远离支撑板51的方向移动，在此过程中，激光测距模块38与反光板27之间利用光学原理能够自动计算焊接头35沿着第一导轨25和第二导轨26的移动距离，当锥形管件7的尺寸固定时，能够便于精确确定焊接头35与锥形管件7内壁之间的距离，并且在此过程中，CCD相机组36能够便于工作人员查看到锥形管件7内壁的待焊接缝，当焊接头35与锥形管件7内壁的待焊接缝接触时，利用以上焊接原理对其进行焊接，按照以上步骤，能够对锥形管件7内壁的多处待焊接缝进行焊接。

综上所述，（1）当驱动部22通过第一传动齿轮231带动转动板21、第一焊接机构3和第二焊接机构4一起围绕中心管23旋转时，旋转的第一焊接机构3的焊接头35对锥形管件7内部进行焊接的过程中，第一焊接机构3的CCD相机组36能够对锥形管件7内侧的焊缝质量进行拍照并上传至计算机控制***12，用于检查和判断焊缝是否存在不光滑、有裂缝以及有断层等问题，第二焊接机构4的CCD相机组36则通过拍照并上传的方式判断时候存在焊穿或损坏锥形管件7外表面的问题，具备自动监测锥形管件7内外两侧焊接效果的特点。

（2）驱动马达31带动第二传动齿轮32和第三传动齿轮33旋转，旋转的第二传动齿轮32通过与横向齿条24传动连接的方式达到驱使整个第一焊接机构3一同沿着第一导轨25和第二导轨26朝靠近中心管23的方向移动，旋转的第三传动齿轮33则通过纵向齿条37带动基座34、焊接头35和CCD相机组36朝着远离支撑板51（靠近待焊接缝）的方向移动，具备便于根据锥形管件7内待焊接缝调节焊接头35位置的特点，提高了焊接效率。

对于本领域技术人员而言，虽然说明了本发明的几个实施方式以及实施例，但这些实施方式以及实施例是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，包括承载机构(1)、旋转机构(2)、第一焊接机构(3)和第二焊接机构(4)，其特征在于，所述承载机构(1)包括承载机架(11)、计算机控制***(12)和支架(14)，所述计算机控制***(12)和支架(14)均安装在承载机架(11)表面，所述旋转机构(2)包括转动板(21)、中心管(23)、第一传动齿轮(231)、驱动部(22)和横向齿条(24)，所述转动板(21)和第一传动齿轮(231)固定连接在中心管(23)表面，所述驱动部(22)和中心管(23)均安装在支架(14)表面，所述驱动部(22)与第一传动齿轮(231)传动连接，所述转动板(21)表面设置有横向齿条(24)；所述第一焊接机构(3)和第二焊接机构(4)内部零部件组成一致，所述第一焊接机构(3)包括驱动马达(31)、第二传动齿轮(32)、第三传动齿轮(33)、基座(34)、焊接头(35)、CCD相机组(36)、纵向齿条(37)和移动架(39)，所述驱动马达(31)连接有驱动轴，所述第二传动齿轮(32)和第三传动齿轮(33)均固定连接在驱动轴表面，所述驱动马达(31)安装在移动架(39)表面，所述横向齿条(24)与第二传动齿轮(32)传动连接，所述移动架(39)滑动连接在转动板(21)表面，所述焊接头(35)和CCD相机组(36)均安装在基座(34)表面，所述基座(34)下方固定连接有纵向齿条(37)，所述第三传动齿轮(33)与纵向齿条(37)传动连接；所述第一焊接机构(3)和第二焊接机构(4)之间放置有锥形管件(7)，当仅从所述锥形管件(7)内侧焊接时，将所述第二焊接机构(4)的焊接头(35)拆卸掉，同时开启所述第一焊接机构(3)和第二焊接机构(4)的CCD相机组(36)，所述第一焊接机构(3)和第二焊接机构(4)围绕中心管(23)为轴旋转时，所述第一焊接机构(3)中的焊接头(35)在锥形管件(7)内侧形成环形焊接缝，所述第一焊接机构(3)的CCD相机组(36)用于拍摄环形焊接缝的焊接质量，所述第二焊接机构(4)中的CCD相机组(36)用于拍摄锥形管件(7)表面是否被焊穿；当需要根据所述锥形管件(7)表面待焊接的位置调节所述焊接头(35)的位置时，所述驱动马达(31)驱使所述第二传动齿轮(32)和第三传动齿轮(33)旋转，旋转的所述第二传动齿轮(32)通过与横向齿条(24)传动连接的方式达到驱使焊接头(35)朝着靠近或远离锥形管件(7)轴线方向移动的目的，旋转的所述第三传动齿轮(33)通过纵向齿条(37)驱使焊接头(35)朝着靠近或远离转动板(21)方向移动的目的，从而达到驱使焊接头(35)从锥形管件(7)表面的一点做直线运动至另一点的目的。

2.根据权利要求1所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，所述承载机架(11)表面还安装有支撑机构(5)和夹持组件(6)，所述支撑机构(5)包括支撑板(51)和中心杆(52)，所述支撑板(51)下方固定连接有中心杆(52)，所述中心杆(52)活动套设在中心管(23)内，所述夹持组件(6)包括伸缩件(61)和活动板(62)，所述伸缩件(61)一端固定连接在承载机架(11)表面，所述活动板(62)固定连接在伸缩件(61)另一端，所述活动板(62)位于支撑板(51)上方。

3.根据权利要求2所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，所述第一焊接机构(3)还包括反光板(27)和激光测距模块(38)，所述反光板(27)固定安装在转动板(21)表面，所述激光测距模块(38)安装在移动架(39)表面。

4.根据权利要求3所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，所述支撑机构(5)还包括限位筋(521)、复位弹簧(53)和固定片(56)，所述中心杆(52)表面设置有限位筋(521)，所述中心管(23)内壁设置有限位槽(232)，所述限位筋(521)滑动连接在限位槽(232)内，所述中心杆(52)远离支撑板(51)的一端固定连接有固定片(56)，所述复位弹簧(53)连接在第一传动齿轮(231)和固定片(56)之间。

5.根据权利要求2所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，所述转动板(21)表面设置有第一导轨(25)和第二导轨(26)，所述移动架(39)滑动连接在第二导轨(26)内，所述支撑板(51)表面设置有第三导轨(54)，所述纵向齿条(37)滑动连接在第一导轨(25)和第三导轨(54)内。

6.根据权利要求5所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，两个所述第三传动齿轮(33)对称分布在第二传动齿轮(32)两侧，两个所述第一导轨(25)和纵向齿条(37)对称分布在横向齿条(24)两侧。

7.根据权利要求2所述的一种具备自动监测焊接效果的焊接设备，其特征在于，所述支撑板(51)和活动板(62)表面分别设置有第一限位块(55)和第二限位块(63)。