多軸多工位全自動焊接設備的制作方法

本發明屬于焊接設備技術領域，特別是涉及一種適用于焊接LED照明燈、液晶電視顯示器、太陽能硅片或門窗等固定框的全自動焊接設備。

背景技術：

目前LED照明燈、液晶電視顯示器、太陽能硅片或門窗等設備所用的外部固定框多為鋁框，鋁框一般是采用人工焊接或自動焊接的方式加工而成。

人工焊接鋁框時通常需要操作人員先將相鄰鋁條完成拼接，再手持焊槍焊接鋁條的連接處，操作人員焊接過程中稍有不慎就會損傷鋁條，因此，人工焊接框架的技術技能要求較高，一般需要技術熟練的老師傅對新上任的操作人員進行一段時間的培訓才能上崗，漫長的培訓時間不能滿足企業對于應聘人員立即上崗的需求；而且人工焊接過程中容易產生一些有毒物質，如：乙醛、松香酸、硫化物、異氰酸鹽、氮氧化物等，并在空氣中飛揚，這些有毒物質容易通過呼吸道侵入人的肝、肺、心血管及血液中，焊接過程中還會產生α、β、γ三種射線，這些放射性物質會少量積蓄的體內，因此，人工焊接過程中產生的有毒物質和放射性物質可能會危害操作人員的身體健康，造成操作人員一些職業病的發生。上述情況通常導致企業該崗位的操作人員緊缺，企業的產能吃緊。與此同時，人工焊接操作繁瑣，工作效率低，無法滿足企業相關產品的批量發展趨勢；人工焊接產生的誤差也較大，會造成產品質量不穩定。

因此，本案發明人以及其他業者都有發明過一些自動化焊接設備，一般是通過機械手或軌道控制焊槍的移動來實現鋁框的多個點位的焊接，這種切換焊點的方式不僅使機械手或軌道的結構復雜，占據空間大，使設備的體積和成本居高不下，而且效率低；并且，這類自動焊接機上的焊槍在焊接時只能進行平面方向上的焊接，并不適合對需要作環縫焊接的工件進行焊接；再者，由于夾具結構的限制，不適用于不同形狀或尺寸的工件，普遍都是某種型號產品的專用焊接機，焊接不同的工件需要使用不同的焊接設備或更換與工件相匹配的夾具，通用性差，導致焊接效率降低、生產成本提高。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種多軸多工位全自動焊接設備，可以通過固定旋轉平臺的旋轉來實現工件上不同焊點的切換焊接，較之現有技術，具有節省空間、降低成本、焊點切換高效穩定等優點；而且該固定旋轉平臺上的導電載板的結構設計可以滿足不同形狀及尺寸工件的裝夾，提升了該全自動焊接設備的通用性和適用范圍；又且，焊槍可轉動的設計，使焊槍精確定位焊縫，實現工件上表面和內側的環縫焊接，焊接精度高，產品的穩定性好；兩個雙手按壓式啟動按鈕的設計，提升了對于操作員的人身安全性，避免安全事故發生；還能夠將焊接產生的有害氣體集中收集。因此，該全自動焊接設備設計精巧，效率高，成本低，操作便捷，適合普通人員上崗操作，并且1人可操作多機，可提升實現產品批量化生產的效率及降低產品批量化生產的成本。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種多軸多工位全自動焊接設備，包括焊機、送絲機和焊槍，還包括控制系統和至少一個用于固定工件且能夠水平轉動的固定旋轉平臺；

所述固定旋轉平臺連接有驅動所述固定旋轉平臺水平轉動的轉動驅動機構；每一所述固定旋轉平臺對應有至少一個機械手，每個所述機械手上固定連接有至少一個所述焊槍，所述焊槍與所述送絲機通過槍管連接，所述固定旋轉平臺和所述焊槍分別與所述焊機電連接；

所述焊機、所述送絲機、所述機械手以及所述固定旋轉平臺的轉動驅動機構皆分別與所述控制系統電連接。

進一步地說，所述固定旋轉平臺包括導電載板、位于所述導電載板上的若干個用于夾持工件的夾持機構和位于所述導電載板的下方的絕緣轉盤，所述絕緣轉盤的上端與所述導電載板固定連接，所述轉動驅動機構包括驅動電機和凸輪分割器，所述絕緣轉盤的中心與所述凸輪分割器的輸出端連接，所述凸輪分割器的輸入端與所述驅動電機連接，所述驅動電機與所述控制系統電連接；所述焊機的火線電連接所述焊槍，所述焊機的零線電連接有接地銅塊，設有推動所述接地銅塊與所述導電載板接觸或脫離的推動機構，所述推動機構與所述控制系統電連接。

進一步地說，所述導電載板上沿其平面分布有多個定位孔，所述夾持機構能夠于任意所述定位孔處通過螺絲鎖合于所述導電載板上。

進一步地說，設有防護罩，所述防護罩上設有工件進出門，所述固定旋轉平臺和所述焊槍皆位于所述防護罩內。

進一步地說，所述機械手為三軸機械手或六關節機器人。

進一步地說，所述焊槍連接有能夠驅動所述焊槍轉動的旋轉機構，所述機械手與所述焊槍通過所述旋轉機構連接，所述旋轉機構與所述控制系統電連接。

進一步地說，設有必須雙手同時按下才能啟動所述全自動焊設備的兩個啟動按鈕，兩個所述啟動按鈕與所述控制系統電連接。

進一步地說，所述防護罩的頂部設有至少一個抽風機。

進一步地說，所述工件進出門為手拉門或自動門。

進一步地說，所述自動門為防火布自動卷簾門或氣缸推拉門。

本發明的有益效果至少具有以下幾點：

1、本發明的固定旋轉平臺在轉動驅動機構的驅動下可自動轉動，實現工件上不同焊點的切換焊接，較現有的通過機械手或軌道控制焊槍的移動來實現工件上多個點位的焊接技術而言，本發明具有結構精簡，設備占據空間小，設備制造成本低，焊點切換效率高且穩定的優點；

2、本發明的導電載板上的夾持機構能夠于任意定位孔處通過螺絲鎖合于導電載板上，可以滿足不同形狀及尺寸工件的裝夾，提升了該全自動焊接設備的通用性和適用范圍；

3、本發明采用的機械手可以使焊槍實現前后、左右以及上下位置的移動，準確定位工件的焊接部位，還可以通過旋轉機構使焊槍實現0-360度轉動，完成工件內側的環縫焊接，保證工件上表面和內側焊接的精度以及產品的穩定性；

4、本發明設有必須雙手同時按下才能啟動所述全自動焊設備的兩個啟動按鈕，啟動時需要操作員同時按壓兩個啟動按鈕，焊槍能開始焊接工作，保證了焊接工作開始時操作員完全置于焊接設備外，較現有一個啟動按鈕的設計，有利于避免因意外觸碰啟動按鈕而使焊接設備開始運行的情況，可提升操作員的人身安全，減少安全事故的發生；

5、本發明位于防護罩頂部的抽風機可將焊接過程中產生的煙塵和放射性物質通過管道匯集至相應集塵設備，避免其揮發到空氣中與操作員直接接觸，減少操作員一些職業病的發生；

6、本發明多軸多工位全自動焊接設備適用于多個機種產品之間的切換生產，可根據生產需求設置若干個機械手或若干個固定旋轉平臺，大大提高焊接的效率，并可1人操作多機，提高生產效率，實現產品的批量化生產及降低產品批量化生產的成本；此外，本發明構造精簡，操作便捷，對于普通人員無需漫長的培訓時間即可上崗操作，便于推廣使用。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的正面結構示意圖；

圖2是本發明實施例1的側面結構示意圖；

圖3是本發明實施例1的固定旋轉平臺的側視圖；

圖4是本發明實施例1的固定旋轉平臺的俯視圖；

圖5是本發明實施例1的固定旋轉平臺的側仰視圖；

圖6是本發明實施例1的固定旋轉平臺的側面結構示意圖；

圖7是本發明實施例1的機械手的結構示意圖；

圖8是本發明實施例1的機械手與焊槍通過旋轉機構連接的結構示意圖；

附圖中各部件的標記如下：

焊槍1、固定旋轉平臺2、機械手3、旋轉機構4、防護罩5、工件進出門6、啟動按鈕7、操作面板8、抽風機9、導電載板21、夾持機構22、絕緣轉盤23、驅動電機24、凸輪分割器25、接地銅塊26、推動機構27、定位孔211、定位塊221、壓板222和肘夾223。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

實施例1：多軸多工位全自動焊接設備，如圖1-8所示，本發明包括焊機、送絲機和焊槍1，還包括控制系統和至少一個用于固定工件且能夠水平轉動的固定旋轉平臺2；

所述固定旋轉平臺2連接有驅動所述固定旋轉平臺2水平轉動的轉動驅動機構；每一所述固定旋轉平臺2對應有至少一個機械手3，每個所述機械手3上固定連接有一個所述焊槍1，所述焊槍1與所述送絲機通過槍管連接，所述固定旋轉平臺2和所述焊槍1分別與所述焊機電連接；

所述焊機、所述送絲機、所述機械手3以及所述固定旋轉平臺2的轉動驅動機構皆分別與所述控制系統電連接。

本發明的機械手的數量為一個到多個，固定旋轉平臺的數量也可以根據生產需要設置一個到多個，凸輪分割器可以根據機械手的數量預設旋轉角度，例如焊接一矩形鋁框，且固定旋轉平臺對應設有一個機械手，當機械手完成其中任意一角的焊接工作后，凸輪分割器需在驅動電機的驅動下旋轉90度，且旋轉三次即可完成矩形鋁框的焊接工作；又如焊接一六邊形鋁框，且固定旋轉平臺對應設有兩個機械手時，機械手相鄰分布(或對角分布)，當機械手完成其中兩角的焊接工作后，凸輪分割器需在驅動電機的驅動下旋轉120度(或60度)，旋轉兩次即可完成六邊形鋁框的焊接工作。本實施例中，設有一個固定旋轉平臺且對應設有兩個機械手，機械手同側分布(也可以為對角分布)，當焊接一矩形鋁框時，機械手需先完成其中兩角的焊接工作，然后凸輪分割器在驅動電機的驅動下旋轉180度，機械手可繼續完成另外兩角的焊接工作。

所述固定旋轉平臺2包括導電載板21、位于所述導電載板21上的若干個用于夾持工件的夾持機構22和位于所述導電載板21的下方的絕緣轉盤23，所述絕緣轉盤23的上端與所述導電載板21固定連接，所述轉動驅動機構包括驅動電機24和凸輪分割器25，所述絕緣轉盤23的中心與所述凸輪分割器25的輸出端連接，所述凸輪分割器25的輸入端與所述驅動電機24連接，所述驅動電機24與所述控制系統電連接；所述焊機的火線電連接所述焊槍1，所述焊機的零線電連接有接地銅塊26，設有推動所述接地銅塊26與所述導電載板21接觸或脫離的推動機構27，所述推動機構27與所述控制系統電連接，所述推動機構27與所述凸輪分割器25通過絕緣板固定連接。本發明的推動機構較佳是采用氣缸，還可以是伺服電機或DD直驅電機，但不限于此。

如圖4所示，本發明所述夾持機構22由定位塊221、壓板222和肘夾223構成，定位塊的內側為L型，用于工件的對角拼接以及工件定位，壓板和肘夾活動連接，并且肘夾可以驅動壓板上下活動，肘夾下壓后壓板可以向下夾緊工件，定位塊和肘夾與導電載板上的定位孔固定連接后，有效固定和壓緊工件，避免在焊接過程中或導電載板旋轉過程中發生工件位置偏移的現象，保證焊接的精度以及產品的穩定性。

所述導電載板21上沿其平面分布有多個定位孔211，所述夾持機構22能夠于任意所述定位孔211處通過螺絲鎖合于所述導電載板21上。本發明的導電載板的形狀無限制，可以是矩形、圓形或多邊形，但不限于此。并且，本發明的導電載板上的夾持機構能夠于任意定位孔處通過螺絲鎖合于導電載板上，可以滿足不同形狀及尺寸工件的裝夾，提升了該全自動焊接設備的通用性和適用范圍。

所述焊槍1連接有能夠驅動所述焊槍1轉動的旋轉機構4，所述機械手與所述焊槍1通過所述旋轉機構4連接，所述旋轉機構4與所述控制系統電連接。本發明的旋轉機構驅動焊槍在豎直面上轉動，可以是旋轉氣缸、步進電機或伺服電機，但不限于此。例如旋轉機構為旋轉氣缸時，旋轉氣缸在電磁閥的驅動下旋轉至預設角度，并通過旋轉氣缸上的角度感應器將旋轉氣缸旋轉的角度信息信號傳送給控制系統，控制系統確認旋轉角度后啟動與機械手連接的焊槍開始焊接工作。

設有防護罩5，所述防護罩5上設有工件進出門6，所述固定旋轉平臺2、所述機械手3和所述焊槍1皆位于所述防護罩5內，所述工件進出門6為手拉門、防火布自動卷簾門或氣缸推拉門。本實施例工件進出門采用的是防火布自動卷簾門，防火布自動卷簾門連接有驅動防火布自動卷簾門開閉的開閉驅動機構，開閉驅動機構與控制系統電連接。焊接前需要待防火布自動卷簾門完全關閉后，焊槍才開始工作，可以避免操作過程中操作員與內部焊接設備的接觸，提升了對于操作員的人身安全性，避免安全事故的發生；并且防火布自動卷簾門關閉后，固定旋轉平臺及其上的工件、機械手及焊槍位于防護罩所構成的封閉空間內，有效避免焊接過程中產生的煙塵和放射性物質揮發到空氣中危害操作員身體健康，造成一些職業病的發生；焊接過程結束后門自動打開，便于提醒操作員取出產品，省去了操作員需要實時檢查焊接進度的工作，不僅減少操作員工作量，還有利于完善設備的整體自動化程度，另外，防火布自動卷簾門可以杜絕因焊接過程中產生的電火花而導致的火災情況，提高工作場所的安全性。

設有必須雙手同時按下才能啟動所述全自動焊設備的兩個啟動按鈕7，兩個所述啟動按鈕7與所述控制系統電連接。所述控制系統包括核心控制器和操作面板8，所述操作面板8和兩個所述啟動按鈕7皆分別與所述核心控制器電連接，所述核心控制器連接供電裝置，所述操作面板8和兩個所述啟動按鈕7皆位于所述防護罩5的外壁面，且兩個所述啟動按鈕7分別位于防火布自動卷簾門的左右兩旁。焊接前需要操作員同時按壓防火布自動卷簾門兩側的啟動按鈕，才能控制防火布自動卷簾門的關閉，防火布自動卷簾門關閉后，防護罩內的機械手和焊槍才能開始焊接工作。雙手按壓式啟動按鈕的設計，保證了焊接工作開始時操作員完全置于焊接設備外，同樣具有提升操作員的人身安全性的目的。

所述機械手2為三軸機械手或六關節機器人。

所述防護罩5的頂部設有至少一個抽風機9。抽風機的一端通過管道連接有一集塵設備，可以將焊接過程中產生的有毒煙塵和放射性物質匯集到集塵設備，避免其揮發到空氣中與操作員直接接觸，減少操作員一些職業病的發生。

所述全自動焊接設備還可以設有警報裝置，所述警報裝置與所述控制系統電連接。當自動門自動打開后，警報裝置的提示燈閃爍報警，提示操作員取走產品。

所述全自動焊接設備的底部四周分別設有萬向輪。便于該焊接設備根據使用場所的不同，靈活移動，減輕工作人員工作強度。

實施例2：多軸多工位全自動焊接設備，其余與實施例1相同，不同之處在于本實施例未設有防護罩，所述固定旋轉平臺、所述機械手和所述焊槍位于一開放的空間中。本實施例適用于加工車間自身設有中央抽風機和集塵設備，并且操作員具有一定的防護措施，焊接設備加工過程中產生的煙塵和放射性物質可以及時通過抽風機抽出并匯集到集塵設備，保證加工車間環境質量合格。

實施例3：多軸多工位全自動焊接設備，其余與實施例1相同，不同之處在于本實施例設有前后兩個固定旋轉平臺，兩個所述固定旋轉平臺之間對應設有至少一個機械手，所述機械手是由X軸、Y軸和Z軸構成的三軸機械手，所述X軸水平固定于所述固定旋轉平臺上，所述Z軸垂直于所述X軸且在電機的驅動下于所述X軸左右移動，所述Y軸垂直于所述Z軸且在電機的驅動下于所述Z軸上下移動，所述Y軸在電機的驅動下可前后移動，所述Y軸的前后兩端分別設有一焊槍，兩個所述焊槍皆與所述Y軸通過旋轉機構連接，兩個所述焊槍之間設有可沿所述Y軸前后移動的風琴罩，所述機械手位于所述風琴罩內，兩個所述固定旋轉平臺分別與其對應的焊槍位于一防護罩內，兩個所述防護罩分別構成兩個封閉的工作空間，每個工作空間的防護罩上皆設有工件進出門。本實施例通過設置前后兩個工作空間，前后工作空間的焊槍共用Y軸，Y軸兩端的焊槍可以實現焊接設備不間斷完成前后固定旋轉平臺上工件的焊接工作，當一側固定旋轉平臺上的工件焊接完畢后，Y軸在電機的驅動下移向另一側，Y軸另一端的焊槍可繼續工作，有效提升產品批量化生產的效率，操作員只需在完成焊接工作的固定旋轉平臺上裝夾工件即可，即設備的兩個工作空間可以交替焊接和裝夾，實現設備和操作人員的不間斷工作，提高生產效率，降低生產成本。

本發明的工作原理如下(以實施例1為例)：操作員將工件放置固定旋轉平臺上，通過夾持機構壓緊固定工件，工件裝夾完成后，操作員雙手同時按壓防火布卷簾門兩側的兩個啟動按鈕，并保證固定旋轉平臺及其上的工件、機械手及焊槍位于防護罩所構成的封閉空間內，接地銅塊在氣缸的驅動下上移至與導電載板導通，機械手根據工件放置位置自行調整焊槍的左右、前后和上下的位置，使焊槍位于工件的連接處的上方，在完成工件上表面的焊接工作后，旋轉驅動機構驅動焊槍轉動，使焊槍位于工件連接處的內側，繼續完成內側部分的焊接工作，待工件連接處的上表面和內側焊接完成后，固定旋轉平臺在凸輪分割器及驅動電機的驅動下旋轉至預設角度，按照上述方式完成其余連接處的上表面和內側的焊接，全部焊接工作結束后，機械手回到初始位置，防火布卷簾門在驅動機構的驅動下自動打開，同時機架上警報裝置的提示燈閃爍報警，提示操作員取走產品。

本發明雖主要用于鋁框焊接，但不排除如不銹鋼、銅、銀、鈦等金屬或合金材料的焊接，也可實現如鈦-金、銅-黃銅、銅-鈦等異種材料的焊接，也可以用于非框類產品的焊接。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。