CN219852622U - 一种自动上料振镜焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动上料振镜焊接装置，包括机柜，上料机构、焊接机构和料盘。上料机构包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组、电动夹爪及夹持工装，通过X、Y、Z三个方向上的位置调节，电动夹爪驱动夹持工装对料盘上的圆柱工件进行精准夹持和上料；焊接机构包括Z1轴模组、振镜焊接头、侧吹保护组件、二维位移模块及固定工装，固定工装将板型工件进行定位固定。本实用新型的焊接装置作业时，夹持工装将圆柱工精准夹持放置于板型工件上相应位置，振镜焊接头自动调整到最佳焊接位置，将圆柱工件焊接固定于板型工件上。本实用新型的焊接装置，具备小直径圆柱工件的自动上料功能和自动焊接功能，提高了小体积工件焊接效率。

Description

一种自动上料振镜焊接装置

技术领域

本实用新型的实施例属于焊接设备技术领域，更具体地，涉及一种自动上料振镜焊接装置。

背景技术

近年来，随着激光焊接技术的进步，焊接领域对工件的焊接质量和焊接效率的要求不断提高，振镜激光焊接设备得益于其焊接速度快、精度高、质量稳定、操作方便、维护简单等优势而被广泛运用。振镜激光焊接设备的工作方式是由振镜实现激光的快速扫描和偏转，提高了激光焊接的生产效率，尤其适用于各种零部件的激光精密焊接。

专利CN112846506A公开了一种高速振镜激光焊接机及其焊接方法，将需要焊接的工件放入焊接台后，焊接机向激光发射器发送控制信号开启发射激光，同时控制第一振镜电机和第二振镜电机运动，使激光焊点在振镜范围内通过第一振镜片和第二振镜片进行运动，激光发射后照射在工件上进行加工。

上述专利主要为振镜焊接平台的搭建，需要人工逐一上料并装夹定位后才能进行振镜焊接作业，缺少自动化上料。而对于小体积工件的精密焊接，其平均焊接时间与人工利用工装装载工件的时间相比是很小的，故人工逐一上料并装夹定位所耗费的大量工时是制约小体积工件焊接效率的关键因素。

发明内容

针对现有技术的镜焊接平台缺少自动化上料、焊接效率低等问题，本实用新型提供一种自动上料振镜焊接装置以解决此类问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种自动上料振镜焊接装置，包括机柜，以及设于机柜顶部的上料机构、焊接机构和料盘；其中：所述上料机构包括X轴模组、Y轴模组、Z轴模组、电动夹爪及夹持工装；所述电动夹爪通过X轴模组、Y轴模组、Z轴模组带动，实现在X、Y、Z三个方向上三维运动；所述夹持工装与电动夹爪固定连接，包括对称设置的第一夹持臂和第二夹持臂，通过电动夹爪驱动，使第一夹持臂和第二夹持臂打开或收拢，对料盘上的圆柱工件进行夹持或松开；所述焊接机构包括Z1轴模组、振镜焊接头、侧吹保护组件、二维位移模块、固定工装、工业相机及固定支架，所述固定支架通过第四滑块与Z1轴模组滑动连接；所述振镜焊接头固定设于固定支架底部；所述侧吹保护组件设于振镜焊接头一侧，其吹出保护气体保护工件焊接成型；所述工业相机固定设于振镜焊接头另一侧；所述二维位移模块位于振镜焊接头下方，其顶部设有水平定位板；所述水平定位板顶部固定设有固定工装；所述固定工装顶部采用销定位安装设有板型工件。

进一步的，所述第一夹持臂、第二夹持臂内侧对称设有夹持槽，所述夹持槽为半圆槽，其与圆柱工件的柱体外周相适配。

进一步的，所述第一夹持臂、第二夹持臂上还设有多个焊接定位孔，所述焊接定位孔中心点和夹持槽中心点之间的距离，与圆柱工件的环形底座外周半径相等。

进一步的，所述固定工装包括在顶部开有的矩形孔，在顶部四角处两两对称设有的定位销轴；其中，所述定位销轴与板型工件四角处两两对称设有的定位孔相对应，所述矩形孔对板型工件底部设有的精密件进行悬空放置。

进一步的，所述X轴模组包括沿X方向布设的第一直线电机模组，及与第一直线模组平行设置的滑轨；所述Y轴模组包括沿Y方向布设的第二直线电机模组，其底部两端分别通过第一滑块与第一直线模组、滑轨滑动连接；所述Z轴模组包括沿Z方向布设的第三直线电机模组，其通过第二滑块与第二直线电机模组滑动连接；所述电动夹爪通过第三滑块与第三直线电机模组滑动连接。

进一步的，所述Z1轴模组固定设于机柜顶部，包括沿Z方向布设的第四直线电机模组，所述固定支架通过第四滑块与第四直线电机模组滑动连接。

进一步的，所述振镜焊接头另一侧还设有侧吹组件，其吹出压缩空气对焊接点进行清理。

进一步的，所述机柜包括机座，设于所述机座顶部的水平工作台，设于所述机座底部的脚杯及脚轮，设于所述机座侧边的气路接口、水路接口，设于所述机座内的电气驱动控制单元。

进一步的，所述气路接口通过管路与侧吹保护组件连接，向侧吹保护组件输入保护气体；所述水路接口与振镜焊接头管路连接，利用水冷机输入水进行管路循环，对振镜焊接头进行降温保护；所述电气驱动控制单元分别与上料机构、焊接机构通信连接。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型的一种自动上料振镜焊接装置，通过上料机构的X轴模组、Y轴模组、Z轴模组带动，使电动夹爪在X、Y、Z三个方向上实现三维运动，配合夹持工装依次从料盘上夹取圆柱工件后，移动至板形工件的指定焊接位置，实现了自动上料及装夹定位工作，大大节省了上料时间。

(2)本实用新型的一种自动上料振镜焊接装置，通过在所述第一夹持臂、第二夹持臂上还设有多个焊接定位孔，避免了对镜焊接头焊接路径的阻挡，无需更换其它夹持工装来保证焊接路径的畅通和圆柱工件位置固定，可预先完成对圆柱工件的点焊固定工作，同时可在装置自动点焊时提供夹持作用，避免工件倾倒或被保护气体吹飞而影响焊接作业，提高焊接效率及后续焊接效果的一致性。

(3)本实用新型的一种自动上料振镜焊接装置，所述圆柱工件的料盘采用销定位安装于取料台面上，方便人工上下料盘；板形工件采用悬空放置于固定工装上，可避免板形工件下端部分精密结构受到损伤，同时板形工件四角处采用销定位安装于固定工装上，方便人工取放，提高生产效率。

(4)本实用新型的一种自动上料振镜焊接装置，所述X轴模组、Y轴模组、Z轴模组、Z1轴模组及二维位移模块均采用直线电机模组作为位移驱动，其位移精度高，取放料时稳定性更高，对焊接点定位准，实现直径1mm的圆柱工件自动上料及焊接功能，且通过更换夹持工装，使装置可兼容多种小直径圆柱工件的自动上料。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种自动上料振镜焊接装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中上料机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中焊接机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中板型工件顶部及底部的结构示意图；

图5本实用新型实施例中固定工装的结构示意图；

图6本实用新型实施例中圆柱工件的结构示意图；

图7本实用新型实施例中夹持工装夹持圆柱工件的作业示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1-机柜，包括：11-机座、12-水平工作台、13-脚杯、14-脚轮、15-气路接口、16-水路接口；

2-上料机构，包括：21-X轴模组、22-Y轴模组、23-Z轴模组、24-电动夹爪、25-夹持工装、251-第一夹持臂、252-第二夹持臂、253-焊接定位孔、254-夹持槽；

3-焊接机构，包括：31-Z1轴模组、32-振镜焊接头、33-侧吹保护组件、34-二维位移模块、341-水平定位板、35-固定工装、351-矩形孔、352-定位销轴、36-侧吹组件、37-工业相机、38-固定支架；

4-料盘；

5-圆柱工件，包括：501-柱体、502-环形底座；

6-板型工件；包括：601-定位孔、602-精密件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-7所示，本实用新型提供一种自动上料振镜焊接装置，包括机柜1，以及设于机柜1顶部的上料机构2、焊接机构3和料盘4。所述上料机构1包括X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23、电动夹爪24及夹持工装25，通过X、Y、Z三个方向上的位置调节，电动夹爪24驱动夹持工装25对料盘4上的圆柱工件5进行精准夹持和上料；所述焊接机构2包括Z1轴模组31、振镜焊接头32、侧吹保护组件33、二维位移模块34及固定工装35，所述固定工装35将板型工件6进行定位固定。本实用新型的焊接装置作业时，夹持工装25将圆柱工件5精准夹持放置于板型工件6上相应位置，Z1轴模组31实现振镜焊接头32在Z方向上的位置调节，二维位移模块34实现板型工件6在X、Y两个方向上的位置调节，并根据工件上不同的焊接点位自动调整到最佳焊接位置，将圆柱工件5焊接固定于板型工件6上。本实用新型的焊接装置，具备小直径圆柱工件的自动上料功能和自动焊接功能，提高了小体积工件焊接效率。

如图1所示，本实用新型实施例中，所述机柜1包括机座11，设于所述机座11顶部的水平工作台12，设于所述机座11底部的脚杯13及脚轮14，设于所述机座11侧边的气路接口15、水路接口16。所述机座11为框架结构，内部设有电气驱动控制单元，其分别与上料机构2、焊接机构3通信连接，用于驱动控制相应电机运动，以及控制相应气路、水路进行工作。所述水平工作台12为顶部设有的上料机构2、焊接机构3和料盘4提供水平基准面。所述脚杯13对机座11进行支撑，同时通过调节高度，使水平工作台12保持水平。所述脚轮14可带动机座11沿地面行走。

如图2所示，所述上料机构2设于水平工作台12顶部，包括X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23、电动夹爪24及夹持工装25。其中，所述X模组包括沿X方向布设的第一直线电机模组，及与第一直线模组平行设置的滑轨；所述Y轴模组22包括沿Y方向布设的第二直线电机模组，其底部两端分别通过第一滑块与第一直线电机模组、滑轨滑动连接，在第一直线电机模组驱动下，使Y轴模组22沿X方向直线位移；所述Z轴模组23包括沿Z方向布设的第三直线电机模组，其通过第二滑块与第二直线电机模组滑动连接，在第二直线电机模组驱动下，使Z轴模组23沿Y方向直线位移；所述电动夹爪24通过第三滑块与第三直线电机模组滑动连接，在第三直线电机模组驱动下，使电动夹爪24沿Z方向直线位移；所述夹持工装25与电动夹爪24固定连接，包括对称设置的第一夹持臂251和第二夹持臂252，通过电动夹爪24驱动，使第一夹持臂251和第二夹持臂252打开或收拢，对圆柱工件5进行夹持或松开。

如图3所示，所述焊接机构3包括Z1轴模组31、振镜焊接头32、侧吹保护组件33、二维位移模块34、固定工装35、侧吹组件36、工业相机37及固定支架38。所述Z1轴模组31固定设于水平工作台12顶部，包括沿Z方向布设的第四直线电机模组；所述固定支架38通过第四滑块与第四直线电机模组滑动连接，在第四直线电机模组驱动下，使沿Z方向直线位移；所述振镜焊接头32固定设于固定支架38前侧，并通过管道与水路接口16连接，在Z1轴模组31带动进行上下升降，对工件进行焊接，所述水路接口16通过水冷机输入水进行管路循环，对振镜焊接头32进行降温保护；所述侧吹保护组件33及侧吹组件36分别设于振镜焊接头32两侧，两者分别通过管道与气路接口15连接，通过气路接口15分别输入外部气源，所述侧吹组件36在焊接前、后吹出压缩空气对焊接点进行清理，所述侧吹保护组件33在焊接时可吹氮气、氩气或者氦气作为保护气体，保护工件焊接成型；所述工业相机37固定设于固定支架38一侧，可通过机器视觉来识别板形工件上的焊接点位。所述二维位移模块34位于振镜焊接头32下方，其顶部设有水平定位板341，通过二维位移模块34驱动，所述水平定位板341可分别沿X、Y方向进行位移；如图5所示，所述固定工装35固定设于水平定位板341顶部，用于定位安装板型工件6，其包括在顶部开有的矩形孔351，在顶部四角处两两对称设有的定位销轴352。

如图4所示，本实用新型实施例中，需要进行焊接作业的板型工件6四角处两两对称设有定位孔601，底部设有多个柱形精密件602，所述定位孔601与定位销轴352相对应，可套设于定位销轴352上，从而将板型工件6定位安装于固定工装35顶部；所述精密件602可穿过矩形孔351进行悬空放置，避免受压造成损伤。完成板型工件6的定位安装后，可在板型工件6顶部进行焊接圆柱工件5，每个板形工件6顶部有10个焊接点位，可焊接10个圆柱工件5。

如图6所示，本实用新型中，需要进行焊接作业的圆柱工件5包括柱体501和固定设于柱体501底部的环形底座502。在进行装料时，通过人工将圆柱工件料5放置于料盘4上。本实用新型的焊接装置共设有两个取料台面，可采用销定位方式放置两个料盘4，每个料盘可放置30个圆柱工件5，故单次可上料60个圆柱工件5。上料机构2的的电动夹爪24利用夹持工25装依次从料盘上夹取圆柱工件5后，移动至板形工件6的指定焊接位置并开始焊接作业。

进一步的，如图7所示，为保持对柱体501的稳定夹持，所述第一夹持臂251、第二夹持臂252内侧对称设有夹持槽254，所述夹持槽254为半圆槽，其与柱体501外周相适配，在两组夹持槽254合拢后可将柱体501进行稳定夹持，避免其掉落或出现轴向偏移。

进一步地，为提高焊接效率，所述第一夹持臂251、第二夹持臂252上还设有多个焊接定位孔253，所述焊接定位孔253中心点和夹持槽254中心点之间的距离与环形底座502外周半径相等；通过多个焊接定位孔253，振镜焊接头32可对环形底座502进行点焊，将圆柱工件5固定于板型工件6上，完成点焊后，移去夹持工装25，振镜焊接头32将开始后续焊接作业。通过设有焊接定位孔253，避免了对镜焊接头32焊接路径的阻挡，无需更换其它夹持工装来保证焊接路径的畅通和圆柱工件5夹持固定，可预先完成对圆柱工件5的点焊固定工作，提高焊接效率及后续焊接效果的一致性。

本实用新型实施例中，焊接装置进行自动上料及焊接作业过程如下：将板型工件6定位安装于固定工装35顶部，将圆柱工件料5放置于料盘4上；通过上料机构2的X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23带动，使电动夹爪24在X、Y、Z三个方向上实现三维运动，到达料盘4处时，通过电动夹爪24开合，第一夹持臂251、第二夹持臂252依次从料盘4上夹取圆柱工件5后，移动至板形工件6的指定焊接位置；振镜焊接头32利用工业相机37对板形工件6上的焊接点位进行识别，通过二维位移模块34在X、Y方向上位移调整板形工件6的位置，使板形工件6上指定焊接区域位于振镜焊接头32的正下方；Z1轴模组31上第四滑块带动振镜焊接头32在Z方向上自动调整至最佳焊接位置，并开始点焊作业，侧吹组件36和侧吹保护组件32在焊接过程中分别吹出压缩空气和氮气来对焊接全程进行保护，振镜焊接头32输出的激光可通过夹持工装25上的焊接定位孔253对工件进行点焊，点焊完成后，圆柱工件5与板形工件6已完成初步固定，上料机构2上的电动夹爪24控制夹持工装25松开圆柱工件5，同时待上料机构2复位后，振镜焊接头32将开始后续焊接作业，将圆柱工件5与板形工件6的的指定焊接位置完成焊接后，上料机构2将继续夹持下一圆柱工件5并移动到板形工件6的下一指定焊接位置，并重复上述焊接操作。

本实用新型实施例中，通过上料机构2的X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23带动，使电动夹爪24在X、Y、Z三个方向上实现三维运动，配合夹持工装25依次从料盘4上夹取圆柱工件5后，移动至板形工件6的指定焊接位置，实现了自动上料及装夹定位工作，大大节省了上料时间。

本实用新型实施例中，通过在所述第一夹持臂251、第二夹持臂252上还设有多个焊接定位孔253，避免了对振镜焊接头32焊接路径的阻挡，无需更换其它夹持工装来保证焊接路径的畅通和圆柱工件5位置固定，可预先完成对圆柱工件5的点焊固定工作，同时可在装置自动点焊时提供夹持作用，避免工件倾倒或被保护气体吹飞而影响焊接作业，提高焊接效率及后续焊接效果的一致性。

本实用新型实施例中，所述圆柱工件5的料盘4与取料台面采用销定位，方便人工上下料盘4；板形工件6采用悬空放置于固定工装35上，可避免板形工件下端部分精密结构受到损伤，同时板形工件5四角处采用销定位安装于固定工装35上，方便人工取放，提高生产效率。

本实用新型实施例中，所述X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23、Z1轴模组22及二维位移模块34均采用直线电机模组作为位移驱动，其江精度高，取放料时稳定性更高，对焊接点定位准，实现直径1mm的圆柱工件自动上料及焊接功能，且通过更换夹持工装25，使装置可兼容多种小直径圆柱工件的自动上料。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，包括：

机柜(1)，以及设于机柜(1)顶部的上料机构(2)、焊接机构(3)和料盘(4)；

其中：所述上料机构(2)包括X轴模组(21)、Y轴模组(22)、Z轴模组(23)、电动夹爪(24)及夹持工装(25)；所述电动夹爪(24)通过X轴模组(21)、Y轴模组(22)、Z轴模组(23)带动，实现在X、Y、Z三个方向上三维运动；所述夹持工装(25)与电动夹爪(24)固定连接，包括对称设置的第一夹持臂(251)和第二夹持臂(252)，通过电动夹爪(24)驱动，使第一夹持臂(251)和第二夹持臂(252)打开或收拢，对料盘(4)上的圆柱工件(5)进行夹持或松开；

所述焊接机构(3)包括Z1轴模组(31)、振镜焊接头(32)、侧吹保护组件(33)、二维位移模块(34)、固定工装(35)、工业相机(37)及固定支架(38)，所述固定支架(38)通过第四滑块与Z1轴模组(31)滑动连接；所述振镜焊接头(32)固定设于固定支架(38)前侧；所述侧吹保护组件(33)设于振镜焊接头(32)一侧，其吹出保护气体保护工件焊接成型；所述工业相机(37)固定设于振镜焊接头(32)另一侧；所述二维位移模块(34)位于振镜焊接头(32)下方，其顶部设有水平定位板(341)；所述水平定位板(341)顶部固定设有固定工装(35)；所述固定工装(35)顶部采用销定位安装设有板型工件(6)。

2.根据权利要求1所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述第一夹持臂(251)、第二夹持臂(252)内侧对称设有夹持槽(254)，所述夹持槽(254)为半圆槽，其与圆柱工件(5)的柱体(501)外周相适配。

3.根据权利要求2所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述第一夹持臂(251)、第二夹持臂(252)上还设有多个焊接定位孔(253)，所述焊接定位孔(253)中心点和夹持槽(254)中心点之间的距离，与圆柱工件(5)的环形底座(502)外周半径相等。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述固定工装(35)包括在顶部开有的矩形孔(351)，在顶部四角处两两对称设有的定位销轴(352)；其中，所述定位销轴(352)与板型工件(6)四角处两两对称设有的定位孔(601)相对应，所述矩形孔(351)对板型工件(6)底部设有的精密件(602)进行悬空放置。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述X轴模组(21)包括沿X方向布设的第一直线电机模组，及与第一直线模组平行设置的滑轨；所述Y轴模组(22)包括沿Y方向布设的第二直线电机模组，其底部两端分别通过第一滑块与第一直线模组、滑轨滑动连接；所述Z轴模组(23)包括沿Z方向布设的第三直线电机模组，其通过第二滑块与第二直线电机模组滑动连接；所述电动夹爪(24)通过第三滑块与第三直线电机模组滑动连接。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述Z1轴模组(31)固定设于机柜(1)顶部，包括沿Z方向布设的第四直线电机模组，所述固定支架(38)通过第四滑块与第四直线电机模组滑动连接。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述振镜焊接头(32)另一侧还设有侧吹组件(36)，其吹出压缩空气对焊接点进行清理。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述机柜(1)包括机座(11)，设于所述机座(11)顶部的水平工作台(12)，设于所述机座(11)底部的脚杯(13)及脚轮(14)，设于所述机座(11)侧边的气路接口(15)、水路接口(16)，设于所述机座(11)内的电气驱动控制单元。

9.根据权利要求8所述的一种自动上料振镜焊接装置，其特征在于，所述气路接口(15)通过管路与侧吹保护组件(33)连接，向侧吹保护组件(33)输入保护气体；所述水路接口(16)与振镜焊接头(32)管路连接，利用水冷机输入水进行管路循环，对振镜焊接头(32)进行降温保护；所述电气驱动控制单元分别与上料机构(2)、焊接机构(3)通信连接。