一种自动钎焊料铺设点焊系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种自动钎焊料铺设点焊系统，包括立柱(1)、移动横梁(2)、点焊机头(3)、横向滑台(4)以及回转台(6)，其特征在于：所述移动横梁(2)一个端部连接所述点焊机头(3)；移动横梁(2)通过一伺服电机驱动下在立柱(1)上做水平方向前后移动，移动横梁(2)通过另一伺服电机驱动下在立柱(1)上做垂直方向移动；点焊机头(3)通过第三伺服电机驱动下在横向滑台(4)上做水平方向左右移动；回转台(6)上设有工装(7)，焊接工件固定在所述工装(7)上，工装(7)和回转台(6)通过第四伺服电机驱动下旋转；点焊机头(3)输出的焊带覆盖在工件的筋条上并将焊带横向或纵向焊接固定。
【专利说明】一种自动钎焊料铺设点焊系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属电阻焊领域，尤其是涉及一种用于不锈钢真空钎焊前的自动钎焊料铺设点焊系统。
【背景技术】
[0002]对于焊接面积很大的真空钎焊，要求焊接前将钎焊料铺设在焊接表面。目前还没有自动铺设焊料的设备，常用的方法是人工将焊料点焊固定在焊接面上。由于对焊料的位置和平整度要求很高，在面积很大的曲面上铺设焊料比较困难。
[0003]为了实现自动化铺设焊料，提高焊接工艺水平，我公司立项研发针对这种应用的自动点焊系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型设计了一种自动钎焊料铺设点焊系统，其解决的技术问题是用机器代替人工将焊料点焊固定在焊接面上，实现自动化生产，由于对焊料的位置和平整度要求很高，在面积很大的曲面上铺设焊料比较困难。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案:
[0006]一种自动钎焊料铺设点焊系统，包括立柱(1)、移动横梁(2)、点焊机头(3)、横向滑台(4)以及回转台(6)，其特征在于:所述移动横梁(2) —个端部连接所述点焊机头(3);移动横梁(2)通过一伺服电机驱动下在立柱(I)上做水平方向前后移动，移动横梁(2)通过另一伺服电机驱动下在立柱(I)上做垂直方向移动；点焊机头(3)通过第三伺服电机驱动下在横向滑台(4)上做水平方向左右移动；回转台(6)上设有工装(7)，焊接工件固定在所述工装⑵上，工装(7)和回转台(6)通过第四伺服电机驱动下旋转；点焊机头(3)输出的焊带覆盖在工件的筋条上并将焊带横向或纵向焊接固定。
[0007]进一步，所述点焊机头(3)为横向点焊机头，横向点焊机头包括焊料盘(31)、冲剪机构(32)、电极(33)以及步进送料机构(34)，所述焊料盘(31)上缠绕焊带，焊带通过步进送料机构(34)进行输出，冲剪机构(32)用于剪断焊带，电极(33)将焊带焊接在焊接工件上；焊带依次经过焊料盘(31)、步进送料机构(34)以及冲剪机构(32)。
[0008]进一步，所述步进送料机构(34)包括步进电机(341)、弹性压紧轮(342)、单向滚轮(343)以及导向轮(344)，焊带通过导向轮(344)后，从单向滚轮(343)和弹性压紧轮(342)之间穿过，步进电机(341)与弹性压紧轮(342)连接并控制弹性压紧轮(342)的转动方向和转动速度。
[0009]进一步，所述冲剪机构(32)包括气缸(321)、导轨(322)、V型切刀(323)以及钎焊料导向嘴(324);焊带通过钎焊料导向嘴(324)进入到V型切刀(323)的冲剪位置，气缸(321)推动安装在导轨(322)上的V型切刀(323)将焊带切断，焊带切口为“V”型。
[0010]进一步，所述点焊机头(3)为纵向点焊机头(8)，纵向点焊机头包括激光跟踪器
(5)、电极、送料机构(82)、剪切机构(83)以及焊料盘(81);激光跟踪器(5)用于检测筋条与焊带的相对位置，当激光跟踪器(5)检测到筋条与焊带出现偏差时，通过横向滑台(4)移动纵向点焊机头(8)补偿位置偏差；电极用于将焊带焊接在工件上；送料机构(82)用于将焊带输送至焊接位置；剪切机构(83)用于在焊完一条纵向焊带后剪断焊带；焊料盘(81)用于存放焊料。
[0011]进一步，送料机构(82)由送料气缸(821)、送丝嘴(822)、导向轮(823)、弹簧(824)、压杆(825)、压轮(826)和锁紧块(827)组成，焊带从压轮(826)下方穿过，绕过导向轮(823)经送丝嘴(822)穿出；送料机构(82)由送料气缸(821)推动前后移动。送料机构向前移动时弹簧(824)通过压杆(825)和锁紧块(827)将压轮(826)与焊带压紧，弹簧(824)和压杆(825)共同作用使焊带、压轮(826)和锁紧块(827)自锁，只有向前拉动焊带时压轮(826)产生滚动，焊带才能被拉出；焊带前端与送料机构(82) —起运动到焊接位置，完成焊接后，纵向点焊机头(8)向下一个焊接位置移动时，工件与纵向点焊机头(8)产生相对运动，工件向前拉动焊带，此时焊带带动压轮(826)脱离锁紧位置，焊带被拉出。
[0012]进一步，剪切机构(83)由剪切气缸(831)和切刀(832)组成，切刀(832)分为定刀(8321)和动刀(8322)，剪切气缸(831)的气缸杆与动刀(8322)连接，焊带从定刀(8321)和动刀(8322)之间穿过。
[0013]进一步，工装(7)安装在回转台(6)上，工装(7)由内涨法兰(72)、下定位法兰(73)以及立柱(74)组成，下定位法兰(73)连接在立柱(74)下端，内涨法兰(72)连接在立柱(74)上端，下定位法兰(73)半径大于内涨法兰(72)半径，沿着内涨法兰(72)半径方向设有多个内涨法兰导向机构(71);安装在回转台(6)中的驱动电机与立柱(74) —端连接并驱使整个工装(7)以及固定在工装(7)上焊接工件的旋转。
[0014]进一步，焊接工件为火箭发动机尾喷管。
[0015]一种自动钎焊料铺设点焊系统的控制方法，包括以下步骤:
[0016]步骤1、开始焊接前需将焊接工件放置在回转台￠)的工装(7)上，并压紧；
[0017]步骤2、驱动电机驱动焊接工件旋转和伺服电机驱动移动横梁⑵移动，两者共同作用下使得焊接工件和横向点焊机头进入起始焊接位置，进送料机构(34)将焊带前端送到焊接位置；
[0018]步骤3、启动焊接程序，完成焊带在焊接工件上的第一点焊接，此时焊接工件与焊带的一端已焊接在一起；
[0019]步骤4、回转台(6)转动焊接工件到下一焊点位置同时焊带被自动拉出，启动焊接程序，完成焊接工件上的第二点焊接，此时冲剪机构32剪断焊料，焊带切口为“V型”切口，回转台6转动工件到下一个焊点同时焊带被自动拉出，启动焊接程序，完成第三点焊接，第一段焊带铺设完成。工件旋转到下一个焊点位置，步进送料机构送出焊带，启动焊接程序，完成第二段焊带带的第一个焊点，重复第一段焊带的焊接程序，完成第二段焊带的焊接。重复上述程序直至完成第一条横向焊带铺满一圈，然后冲剪机构(32)剪断焊料；
[0020]步骤5、伺服电机驱动移动横梁(2)向上或向下移动到焊接工件第二条焊带铺设位置，按上述步骤3、4进行第二条焊带的焊接，重复上述步骤完成第N条焊带的焊接，N为大于2的自然数。
[0021]一种自动钎焊料铺设点焊系统的控制方法，包括以下步骤:
[0022]步骤1、开始焊接前需将焊接工件放置在回转台￠)的工装(7)上，并压紧；
[0023]步骤2、驱动电机驱动焊接工件旋转和伺服电机驱动移动横梁(2)移动，两者共同作用下使得焊接工件和纵向点焊机头进入起始焊接位置，此时电极对准焊接工件筋条的起始点，焊带敷在筋条上，激光跟踪器自动将此位置设置成原点；
[0024]步骤3、启动焊接程序，完成第一点焊接，此时焊接工件与焊带的一端已焊机在一起；
[0025]步骤4、纵向点焊机头被移动横梁(2)按照程序沿焊接工件表面移动到下一个焊接位置，焊带被自动拉出，激光跟踪器校正位置误差，启动焊接程序，完成第二个焊点，以此循环，直至完成第一条纵向焊带铺设，
[0026]步骤5、剪切机构切断焊料，回转台(6)旋转，向点焊机头回到第二条焊带铺设的起点位置，此时电极对准焊接工件筋条的起始点，焊带敷在筋条上，激光跟踪器自动将此位置设置成原点，重复上述步骤3和4程序，完成第二条焊带铺设，重复上述步骤完成第N条焊带的铺设，N为大于2的自然数。
[0027]该自动钎焊料铺设点焊系统具有以下有益效果:
[0028](I)本实用新型可以完全替代人工操作，实现在不同曲面上铺设钎焊料时能够自动送进焊料、裁剪焊料、定位焊料、点焊固定焊料并保证焊料铺设平整。
[0029](2)本发明可以通过程序控制移动横梁升降、伸缩、回转台的转动，使点焊机头沿工件曲面移动，并能够根据激光跟踪器控制点焊机头横向移动，补偿工件外形误差，实现精确定位。
[0030](3)本实用新型采用创新的步进电机送料和工件转动时拉动焊料相结合的送料方式，每段焊料的长度由程序设定。特别是焊带剪切机构对较宽的焊带采用“V型”切口，与灵活的送料方式相结合可以在不同曲率半径的曲面上平整的铺设焊料且接头缝隙很小。这种结构的实现大大提高了钎焊料铺设点焊系统对工件的适应能力和自动化水平。对窄焊料采用通过焊接机头和工件的相对移动将钎焊料拉出的单向送料机构，提高送料稳定性。
[0031](4)本实用新型在钎焊料焊接定位时采用激光跟踪和机械定位相结合的方式。激光跟踪系统可随工件上的特征自动定位，使钎焊料铺设系统能适应不同工件的外形尺寸误差。定位焊接在同一位置完成，电极材料采用铜钨合金，延长电极使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1:本实用新型自动钎焊料铺设点焊系统的结构示意图；
[0033]图2:本实用新型自动钎焊料铺设点焊系统中横向点焊机头结构示意图；
[0034]图3:本实用新型中横向点焊机头的冲剪机构结构示意图；
[0035]图4:本实用新型中横向点焊机头的步进送料机构结构示意图；
[0036]图5:本实用新型中工装的结构示意图；
[0037]图6:本实用新型中纵向点焊机头的结构示意图；
[0038]图7:本实用新型纵向点焊机头的送料机构结构示意图；
[0039]图8:本实用新型纵向点焊机头的剪切机构结构示意图。
[0040]附图标记说明:
[0041]1-立柱；2_移动横梁；3-点焊机头；31_焊料盘；32_冲剪机构；321_气缸；322_导轨；323-V型切刀；324_钎焊料导向嘴；33-电极；34-步进送料机构；341_步进电机；342-弹性压紧轮；343_单向滚轮；344_导向轮；4_横向滑台；5_激光跟踪器；6_回转台；7_工装；71_内涨法兰导向机构；72_内涨法兰；73_下定位法兰；74_立柱；
[0042]8-纵向点焊机头；81-焊料盘；82_送料机构；821_送料气缸；822_送丝嘴；823-导向轮；824_弹簧；825_压杆；826_压轮；827_锁紧块；83_剪切机构；831_剪切气缸；832_切刀；8321_定刀；8322_动刀。
【具体实施方式】
[0043]下面结合图1至图8，对本实用新型做进一步说明:
[0044]如图1所示，一种自动钎焊料铺设点焊系统，包括立柱1、移动横梁2、点焊机头3、横向滑台4以及回转台6。移动横梁2 —个端部连接点焊机头3 ;移动横梁2通过一伺服电机驱动下在立柱I上做水平方向移动，移动横梁2通过另一伺服电机驱动下在立柱I上做垂直方向移动；点焊机头3通过第三伺服电机驱动下在横向滑台4上做水平方向移动；回转台6上设有工装7，焊接工件固定在工装7上，工装7和回转台6通过第四伺服电机驱动下旋转。
[0045]移动横梁2可以水平或垂直移动，由伺服电机驱动，伺服电机由CNC数控系统控制，可通过编制不同的程序控制机头的运动轨迹，以适应不同工件的外形实现自动焊接。
[0046]回转台由伺服电机驱动，伺服电机由CNC数控系统控制，与移动横梁一起通过程序控制，实现焊带在工件上精确定位。纵向焊接时回转台每焊完一条焊带转动一次，进入下一条焊道。横焊时与剪切机构配合实现焊带剪切长度和焊带接缝宽度的精确控制。
[0047]在进行纵向铺设时，工件上均匀分布着宽度比焊带宽度略小的筋条(一般小0.3-0.6mm)。纵向点焊机头8上的激光跟踪器5检测筋条与焊带的相对位置，通过横向滑台移动机头使焊带准确覆盖筋条，筋条露出焊带0.1mm就是不合格。
[0048]如图1所示，自动钎焊料铺设点焊系统的机头部分有两种，一种是从下向上铺设的机头，称为纵向点焊机头，带有激光跟踪传感器，焊接定位精度较高，需要沿曲线铺设，焊带很窄。
[0049]如图2所示，另一种是横向沿圆周方向铺设点焊机头，称为横向点焊机头，横焊用焊带很宽，需要剪切“V型，，切口才能将焊带铺平。
[0050]横向点焊机头包括焊料盘31、冲剪机构32、电极33以及步进送料机构34，焊料盘31上差绕焊带，焊带通过步进送料机构34进行输出，冲剪机构32用于剪断焊带，焊带依次经过焊料盘31、步进送料机构34以及冲剪机构32。
[0051]如图3所示，横向点焊机头的冲剪机构32包括气缸321、导轨322、V型切刀323以及钎焊料导向嘴324 ;焊带通过钎焊料导向嘴324进入到V型切刀323的冲剪位置，气缸321推动安装在导轨322上的V型切刀323将焊带切断，V型切刀323切口为“V”型。
[0052]如图4所示，横向点焊机头的步进送料机构34包括步进电机341、弹性压紧轮342、单向滚轮343以及导向轮344，焊带通过导向轮344后，从单向滚轮343和弹性压紧轮342之间穿过，步进电机341与弹性压紧轮342连接并控制弹性压紧轮342的转动方向和转动速度。
[0053]钎焊料或焊带通过导向轮344从单向滚轮343和弹性压紧轮342之间穿过，弹性压紧轮342压紧钎焊料或焊带，步进电机341通过单向滚轮343按程序设定的长度将钎焊料或焊带送出，单向滚轮343可单向自由转动，保证工件移动时可将钎焊料或焊带拉出。
[0054]如图5所示，工装7安装在回转台6上，工装7由内涨法兰72、下定位法兰73以及立柱74组成，下定位法兰73连接在立柱74下端，内涨法兰72连接在立柱74上端，下定位法兰73半径大于内涨法兰72半径，沿着内涨法兰72半径方向设有多个内涨法兰导向机构71 ;安装在回转台6中的驱动电机与立柱74 —端连接并驱使整个工装7以及固定在工装7上焊接工件的旋转。
[0055]如图6所示，纵向点焊机头8包括激光跟踪器5、电极、送料机构82、剪切机构83以及焊料盘81 ;激光跟踪器5用于检测筋条与焊带的相对位置，当激光跟踪器5检测到筋条与焊带出现偏差时，通过横向滑台4移动纵向点焊机头8补偿位置偏差；电极用于将焊带焊接在工件上；送料机构82用于将焊带输送至焊接位置；剪切机构83用于在焊完一条纵向焊带后剪断焊带；焊料盘81用于存放焊料。
[0056]如图7所示，纵向点焊机头8的送料机构82由送料气缸821、送丝嘴822、导向轮823、弹簧824、压杆825、压轮826和锁紧块827组成，焊带从压轮826下方穿过，绕过导向轮823经送丝嘴822穿出；送料机构82由送料气缸821推动前后移动。送料机构向前移动时弹簧824通过压杆825和锁紧块827将压轮826与焊带压紧，弹簧824和压杆825共同作用使焊带、压轮826和锁紧块827自锁，只有向前拉动焊带时压轮826产生滚动，焊带才能被拉出；焊带前端与送料机构82 —起运动到焊接位置，完成焊接后，纵向点焊机头8向下一个焊接位置移动时，工件与纵向点焊机头8产生相对运动，工件向前拉动焊带，此时焊带带动压轮826脱离锁紧位置，焊带被拉出。
[0057]如图8所示，纵向点焊机头8的剪切机构83由剪切气缸831和切刀832组成，切刀832分为定刀8321和动刀8322，剪切气缸831的气缸杆与动刀8322连接，焊带从定刀8321和动刀8322之间穿过。
[0058]本实用新型自动钎焊料铺设点焊系统工作原理如下:
[0059]横向焊接原理:开始焊接前需将工件放置在回转台6的工装7上，并压紧。回转台6和移动横梁2分别驱动工件和横向点焊机头进入起始焊接位置，步进送料机构34将焊带前端送到焊接位置，启动焊接程序，完成第一点焊接，此时工件与焊带的一端已焊接在一起，回转台6转动工件到下一焊点同时焊带被自动拉出，启动焊接程序，完成第二点焊接，冲剪机构32剪断焊料，V型切刀323切口为“V型”切口，回转台6转动工件到下一个焊点同时焊带被自动拉出，启动焊接程序，完成第三点焊接，第一段焊带铺设完成。重复上述程序直至完成第一条横向焊带铺满一圈。移动横梁2移动到第二条焊带铺设位置，按上述程序进行第二条焊带焊接。
[0060]纵向焊接原理:开始焊接前需将工件放置在回转台6的工装7上，并压紧。回转台6和移动横梁2分别驱动工件和纵向点焊机头进入起始焊接位置，此时电极对准工件筋条的起始点，焊带敷在筋条上，激光跟踪器5自动将此位置设置成原点。启动焊接程序，完成第一点焊接，此时工件与焊带的一端已焊接在一起，纵向点焊机头被移动横梁2按照程序沿工件表面移动到下一个焊接位置，焊带被自动拉出，激光跟踪器5校正位置误差，启动焊接程序，完成第二个焊点，以此循环，直至完成第一条焊带铺设，切断焊料。回转台6旋转，纵向点焊机头回到第二条焊带铺设的起点位置，重复上述程序，完成第二条焊带铺设。焊带送料机构有一个单向锁紧装置，防止焊带剪切后自动弹回。
[0061]上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种自动钎焊料铺设点焊系统，包括立柱(I)、移动横梁(2)、点焊机头(3)、横向滑台(4)以及回转台(6)，其特征在于:所述移动横梁(2) —个端部连接所述点焊机头(3);移动横梁(2)通过一伺服电机驱动下在立柱(I)上做水平方向前后移动，移动横梁(2)通过另一伺服电机驱动下在立柱(I)上做垂直方向移动；点焊机头(3)通过第三伺服电机驱动下在横向滑台(4)上做水平方向左右移动；回转台(6)上设有工装(7)，焊接工件固定在所述工装(7)上，工装(7)和回转台(6)通过第四伺服电机驱动下旋转；点焊机头(3)输出的焊带覆盖在工件的筋条上并将焊带横向或纵向焊接固定。
2.根据权利要求1所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:所述点焊机头(3)为横向点焊机头，横向点焊机头包括焊料盘(31)、冲剪机构(32)、电极(33)以及步进送料机构(34)，所述焊料盘(31)上缠绕焊带，焊带通过步进送料机构(34)进行输出，冲剪机构(32)用于剪断焊带，电极(33)将焊带焊接在焊接工件上；焊带依次经过焊料盘(31)、步进送料机构(34)以及冲剪机构(32)。
3.根据权利要求2所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:所述步进送料机构(34)包括步进电机(341)、弹性压紧轮(342)、单向滚轮(343)以及导向轮(344)，焊带通过导向轮(344)后，从单向滚轮(343)和弹性压紧轮(342)之间穿过，步进电机(341)与弹性压紧轮(342)连接并控制弹性压紧轮(342)的转动方向和转动速度。
4.根据权利要求2或3所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:所述冲剪机构(32)包括气缸(321)、导轨(322)、V型切刀(323)以及钎焊料导向嘴(324);焊带通过钎焊料导向嘴(324)进入到V型切刀(323)的冲剪位置，气缸(321)推动安装在导轨(322)上的V型切刀(323)将焊带切断，焊带切口为“V”型。
5.根据权利要求1所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:所述点焊机头(3)为纵向点焊机头(8)，纵向点焊机头包括激光跟踪器(5)、电极、送料机构(82)、剪切机构(83)以及焊料盘(81);激光跟踪器(5)用于检测筋条与焊带的相对位置，当激光跟踪器(5)检测到筋条与焊带出现偏差时，通过横向滑台(4)移动纵向点焊机头(8)补偿位置偏差；电极用于将焊带焊接在工件上；送料机构(82)用于将焊带输送至焊接位置；剪切机构(83)用于在焊完一条纵向焊带后剪断焊带；焊料盘(81)用于存放焊料。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:送料机构(82)由送料气缸(821)、送丝嘴(822)、导向轮(823)、弹簧(824)、压杆(825)、压轮(826)和锁紧块(827)组成，焊带从压轮(826)下方穿过，绕过导向轮(823)经送丝嘴(822)穿出；送料机构(82)由送料气缸(821)推动前后移动，送料机构向前移动时弹簧(824)通过压杆(825)和锁紧块(827)将压轮(826)与焊带压紧，弹簧(824)和压杆(825)共同作用使焊带、压轮(826)和锁紧块(827)自锁，只有向前拉动焊带时压轮(826)产生滚动，焊带才能被拉出。
7.根据权利要求6所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:剪切机构(83)由剪切气缸(831)和切刀(832)组成，切刀(832)分为定刀(8321)和动刀(8322)，剪切气缸(831)的气缸杆与动刀(8322)连接，焊带从定刀(8321)和动刀(8322)之间穿过。
8.根据权利要求6所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:工装(7)安装在回转台(6)上，工装(7)由内涨法兰(72)、下定位法兰(73)以及立柱(74)组成，下定位法兰(73)连接在立柱(74)下端，内涨法兰(72)连接在立柱(74)上端，下定位法兰(73)半径大于内涨法兰(72)半径，沿着内涨法兰(72)半径方向设有多个内涨法兰导向机构(71);安装在回转台￠)中的驱动电机与立柱(74) —端连接并驱使整个工装(7)以及固定在工装(7)上焊接工件的旋转。
9.根据权利要求8所述自动钎焊料铺设点焊系统，其特征在于:所述焊接工件为火箭发动机尾喷管。
【文档编号】B23P23/04GK204248410SQ201420715029
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】张洪涛, 罗金辉, 王中亚 申请人:艾美特焊接自动化技术(北京)有限公司