多轴多工位全自动焊接设备的制作方法

本发明属于焊接设备技术领域，特别是涉及一种适用于焊接LED照明灯、液晶电视显示器、太阳能硅片或门窗等固定框的全自动焊接设备。

背景技术：

目前LED照明灯、液晶电视显示器、太阳能硅片或门窗等设备所用的外部固定框多为铝框，铝框一般是采用人工焊接或自动焊接的方式加工而成。

人工焊接铝框时通常需要操作人员先将相邻铝条完成拼接，再手持焊枪焊接铝条的连接处，操作人员焊接过程中稍有不慎就会损伤铝条，因此，人工焊接框架的技术技能要求较高，一般需要技术熟练的老师傅对新上任的操作人员进行一段时间的培训才能上岗，漫长的培训时间不能满足企业对于应聘人员立即上岗的需求；而且人工焊接过程中容易产生一些有毒物质，如：乙醛、松香酸、硫化物、异氰酸盐、氮氧化物等，并在空气中飞扬，这些有毒物质容易通过呼吸道侵入人的肝、肺、心血管及血液中，焊接过程中还会产生α、β、γ三种射线，这些放射性物质会少量积蓄的体内，因此，人工焊接过程中产生的有毒物质和放射性物质可能会危害操作人员的身体健康，造成操作人员一些职业病的发生。上述情况通常导致企业该岗位的操作人员紧缺，企业的产能吃紧。与此同时，人工焊接操作繁琐，工作效率低，无法满足企业相关产品的批量发展趋势；人工焊接产生的误差也较大，会造成产品质量不稳定。

因此，本案发明人以及其他业者都有发明过一些自动化焊接设备，一般是通过机械手或轨道控制焊枪的移动来实现铝框的多个点位的焊接，这种切换焊点的方式不仅使机械手或轨道的结构复杂，占据空间大，使设备的体积和成本居高不下，而且效率低；并且，这类自动焊接机上的焊枪在焊接时只能进行平面方向上的焊接，并不适合对需要作环缝焊接的工件进行焊接；再者，由于夹具结构的限制，不适用于不同形状或尺寸的工件，普遍都是某种型号产品的专用焊接机，焊接不同的工件需要使用不同的焊接设备或更换与工件相匹配的夹具，通用性差，导致焊接效率降低、生产成本提高。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种多轴多工位全自动焊接设备，可以通过固定旋转平台的旋转来实现工件上不同焊点的切换焊接，较之现有技术，具有节省空间、降低成本、焊点切换高效稳定等优点；而且该固定旋转平台上的导电载板的结构设计可以满足不同形状及尺寸工件的装夹，提升了该全自动焊接设备的通用性和适用范围；又且，焊枪可转动的设计，使焊枪精确定位焊缝，实现工件上表面和内侧的环缝焊接，焊接精度高，产品的稳定性好；两个双手按压式启动按钮的设计，提升了对于操作员的人身安全性，避免安全事故发生；还能够将焊接产生的有害气体集中收集。因此，该全自动焊接设备设计精巧，效率高，成本低，操作便捷，适合普通人员上岗操作，并且1人可操作多机，可提升实现产品批量化生产的效率及降低产品批量化生产的成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多轴多工位全自动焊接设备，包括焊机、送丝机和焊枪，还包括控制系统和至少一个用于固定工件且能够水平转动的固定旋转平台；

所述固定旋转平台连接有驱动所述固定旋转平台水平转动的转动驱动机构；每一所述固定旋转平台对应有至少一个机械手，每个所述机械手上固定连接有至少一个所述焊枪，所述焊枪与所述送丝机通过枪管连接，所述固定旋转平台和所述焊枪分别与所述焊机电连接；

所述焊机、所述送丝机、所述机械手以及所述固定旋转平台的转动驱动机构皆分别与所述控制系统电连接。

进一步地说，所述固定旋转平台包括导电载板、位于所述导电载板上的若干个用于夹持工件的夹持机构和位于所述导电载板的下方的绝缘转盘，所述绝缘转盘的上端与所述导电载板固定连接，所述转动驱动机构包括驱动电机和凸轮分割器，所述绝缘转盘的中心与所述凸轮分割器的输出端连接，所述凸轮分割器的输入端与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述控制系统电连接；所述焊机的火线电连接所述焊枪，所述焊机的零线电连接有接地铜块，设有推动所述接地铜块与所述导电载板接触或脱离的推动机构，所述推动机构与所述控制系统电连接。

进一步地说，所述导电载板上沿其平面分布有多个定位孔，所述夹持机构能够于任意所述定位孔处通过螺丝锁合于所述导电载板上。

进一步地说，设有防护罩，所述防护罩上设有工件进出门，所述固定旋转平台和所述焊枪皆位于所述防护罩内。

进一步地说，所述机械手为三轴机械手或六关节机器人。

进一步地说，所述焊枪连接有能够驱动所述焊枪转动的旋转机构，所述机械手与所述焊枪通过所述旋转机构连接，所述旋转机构与所述控制系统电连接。

进一步地说，设有必须双手同时按下才能启动所述全自动焊设备的两个启动按钮，两个所述启动按钮与所述控制系统电连接。

进一步地说，所述防护罩的顶部设有至少一个抽风机。

进一步地说，所述工件进出门为手拉门或自动门。

进一步地说，所述自动门为防火布自动卷帘门或气缸推拉门。

本发明的有益效果至少具有以下几点：

1、本发明的固定旋转平台在转动驱动机构的驱动下可自动转动，实现工件上不同焊点的切换焊接，较现有的通过机械手或轨道控制焊枪的移动来实现工件上多个点位的焊接技术而言，本发明具有结构精简，设备占据空间小，设备制造成本低，焊点切换效率高且稳定的优点；

2、本发明的导电载板上的夹持机构能够于任意定位孔处通过螺丝锁合于导电载板上，可以满足不同形状及尺寸工件的装夹，提升了该全自动焊接设备的通用性和适用范围；

3、本发明采用的机械手可以使焊枪实现前后、左右以及上下位置的移动，准确定位工件的焊接部位，还可以通过旋转机构使焊枪实现0-360度转动，完成工件内侧的环缝焊接，保证工件上表面和内侧焊接的精度以及产品的稳定性；

4、本发明设有必须双手同时按下才能启动所述全自动焊设备的两个启动按钮，启动时需要操作员同时按压两个启动按钮，焊枪能开始焊接工作，保证了焊接工作开始时操作员完全置于焊接设备外，较现有一个启动按钮的设计，有利于避免因意外触碰启动按钮而使焊接设备开始运行的情况，可提升操作员的人身安全，减少安全事故的发生；

5、本发明位于防护罩顶部的抽风机可将焊接过程中产生的烟尘和放射性物质通过管道汇集至相应集尘设备，避免其挥发到空气中与操作员直接接触，减少操作员一些职业病的发生；

6、本发明多轴多工位全自动焊接设备适用于多个机种产品之间的切换生产，可根据生产需求设置若干个机械手或若干个固定旋转平台，大大提高焊接的效率，并可1人操作多机，提高生产效率，实现产品的批量化生产及降低产品批量化生产的成本；此外，本发明构造精简，操作便捷，对于普通人员无需漫长的培训时间即可上岗操作，便于推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例1的正面结构示意图；

图2是本发明实施例1的侧面结构示意图；

图3是本发明实施例1的固定旋转平台的侧视图；

图4是本发明实施例1的固定旋转平台的俯视图；

图5是本发明实施例1的固定旋转平台的侧仰视图；

图6是本发明实施例1的固定旋转平台的侧面结构示意图；

图7是本发明实施例1的机械手的结构示意图；

图8是本发明实施例1的机械手与焊枪通过旋转机构连接的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：

焊枪1、固定旋转平台2、机械手3、旋转机构4、防护罩5、工件进出门6、启动按钮7、操作面板8、抽风机9、导电载板21、夹持机构22、绝缘转盘23、驱动电机24、凸轮分割器25、接地铜块26、推动机构27、定位孔211、定位块221、压板222和肘夹223。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：多轴多工位全自动焊接设备，如图1-8所示，本发明包括焊机、送丝机和焊枪1，还包括控制系统和至少一个用于固定工件且能够水平转动的固定旋转平台2；

所述固定旋转平台2连接有驱动所述固定旋转平台2水平转动的转动驱动机构；每一所述固定旋转平台2对应有至少一个机械手3，每个所述机械手3上固定连接有一个所述焊枪1，所述焊枪1与所述送丝机通过枪管连接，所述固定旋转平台2和所述焊枪1分别与所述焊机电连接；

所述焊机、所述送丝机、所述机械手3以及所述固定旋转平台2的转动驱动机构皆分别与所述控制系统电连接。

本发明的机械手的数量为一个到多个，固定旋转平台的数量也可以根据生产需要设置一个到多个，凸轮分割器可以根据机械手的数量预设旋转角度，例如焊接一矩形铝框，且固定旋转平台对应设有一个机械手，当机械手完成其中任意一角的焊接工作后，凸轮分割器需在驱动电机的驱动下旋转90度，且旋转三次即可完成矩形铝框的焊接工作；又如焊接一六边形铝框，且固定旋转平台对应设有两个机械手时，机械手相邻分布(或对角分布)，当机械手完成其中两角的焊接工作后，凸轮分割器需在驱动电机的驱动下旋转120度(或60度)，旋转两次即可完成六边形铝框的焊接工作。本实施例中，设有一个固定旋转平台且对应设有两个机械手，机械手同侧分布(也可以为对角分布)，当焊接一矩形铝框时，机械手需先完成其中两角的焊接工作，然后凸轮分割器在驱动电机的驱动下旋转180度，机械手可继续完成另外两角的焊接工作。

所述固定旋转平台2包括导电载板21、位于所述导电载板21上的若干个用于夹持工件的夹持机构22和位于所述导电载板21的下方的绝缘转盘23，所述绝缘转盘23的上端与所述导电载板21固定连接，所述转动驱动机构包括驱动电机24和凸轮分割器25，所述绝缘转盘23的中心与所述凸轮分割器25的输出端连接，所述凸轮分割器25的输入端与所述驱动电机24连接，所述驱动电机24与所述控制系统电连接；所述焊机的火线电连接所述焊枪1，所述焊机的零线电连接有接地铜块26，设有推动所述接地铜块26与所述导电载板21接触或脱离的推动机构27，所述推动机构27与所述控制系统电连接，所述推动机构27与所述凸轮分割器25通过绝缘板固定连接。本发明的推动机构较佳是采用气缸，还可以是伺服电机或DD直驱电机，但不限于此。

如图4所示，本发明所述夹持机构22由定位块221、压板222和肘夹223构成，定位块的内侧为L型，用于工件的对角拼接以及工件定位，压板和肘夹活动连接，并且肘夹可以驱动压板上下活动，肘夹下压后压板可以向下夹紧工件，定位块和肘夹与导电载板上的定位孔固定连接后，有效固定和压紧工件，避免在焊接过程中或导电载板旋转过程中发生工件位置偏移的现象，保证焊接的精度以及产品的稳定性。

所述导电载板21上沿其平面分布有多个定位孔211，所述夹持机构22能够于任意所述定位孔211处通过螺丝锁合于所述导电载板21上。本发明的导电载板的形状无限制，可以是矩形、圆形或多边形，但不限于此。并且，本发明的导电载板上的夹持机构能够于任意定位孔处通过螺丝锁合于导电载板上，可以满足不同形状及尺寸工件的装夹，提升了该全自动焊接设备的通用性和适用范围。

所述焊枪1连接有能够驱动所述焊枪1转动的旋转机构4，所述机械手与所述焊枪1通过所述旋转机构4连接，所述旋转机构4与所述控制系统电连接。本发明的旋转机构驱动焊枪在竖直面上转动，可以是旋转气缸、步进电机或伺服电机，但不限于此。例如旋转机构为旋转气缸时，旋转气缸在电磁阀的驱动下旋转至预设角度，并通过旋转气缸上的角度感应器将旋转气缸旋转的角度信息信号传送给控制系统，控制系统确认旋转角度后启动与机械手连接的焊枪开始焊接工作。

设有防护罩5，所述防护罩5上设有工件进出门6，所述固定旋转平台2、所述机械手3和所述焊枪1皆位于所述防护罩5内，所述工件进出门6为手拉门、防火布自动卷帘门或气缸推拉门。本实施例工件进出门采用的是防火布自动卷帘门，防火布自动卷帘门连接有驱动防火布自动卷帘门开闭的开闭驱动机构，开闭驱动机构与控制系统电连接。焊接前需要待防火布自动卷帘门完全关闭后，焊枪才开始工作，可以避免操作过程中操作员与内部焊接设备的接触，提升了对于操作员的人身安全性，避免安全事故的发生；并且防火布自动卷帘门关闭后，固定旋转平台及其上的工件、机械手及焊枪位于防护罩所构成的封闭空间内，有效避免焊接过程中产生的烟尘和放射性物质挥发到空气中危害操作员身体健康，造成一些职业病的发生；焊接过程结束后门自动打开，便于提醒操作员取出产品，省去了操作员需要实时检查焊接进度的工作，不仅减少操作员工作量，还有利于完善设备的整体自动化程度，另外，防火布自动卷帘门可以杜绝因焊接过程中产生的电火花而导致的火灾情况，提高工作场所的安全性。

设有必须双手同时按下才能启动所述全自动焊设备的两个启动按钮7，两个所述启动按钮7与所述控制系统电连接。所述控制系统包括核心控制器和操作面板8，所述操作面板8和两个所述启动按钮7皆分别与所述核心控制器电连接，所述核心控制器连接供电装置，所述操作面板8和两个所述启动按钮7皆位于所述防护罩5的外壁面，且两个所述启动按钮7分别位于防火布自动卷帘门的左右两旁。焊接前需要操作员同时按压防火布自动卷帘门两侧的启动按钮，才能控制防火布自动卷帘门的关闭，防火布自动卷帘门关闭后，防护罩内的机械手和焊枪才能开始焊接工作。双手按压式启动按钮的设计，保证了焊接工作开始时操作员完全置于焊接设备外，同样具有提升操作员的人身安全性的目的。

所述机械手2为三轴机械手或六关节机器人。

所述防护罩5的顶部设有至少一个抽风机9。抽风机的一端通过管道连接有一集尘设备，可以将焊接过程中产生的有毒烟尘和放射性物质汇集到集尘设备，避免其挥发到空气中与操作员直接接触，减少操作员一些职业病的发生。

所述全自动焊接设备还可以设有警报装置，所述警报装置与所述控制系统电连接。当自动门自动打开后，警报装置的提示灯闪烁报警，提示操作员取走产品。

所述全自动焊接设备的底部四周分别设有万向轮。便于该焊接设备根据使用场所的不同，灵活移动，减轻工作人员工作强度。

实施例2：多轴多工位全自动焊接设备，其余与实施例1相同，不同之处在于本实施例未设有防护罩，所述固定旋转平台、所述机械手和所述焊枪位于一开放的空间中。本实施例适用于加工车间自身设有中央抽风机和集尘设备，并且操作员具有一定的防护措施，焊接设备加工过程中产生的烟尘和放射性物质可以及时通过抽风机抽出并汇集到集尘设备，保证加工车间环境质量合格。

实施例3：多轴多工位全自动焊接设备，其余与实施例1相同，不同之处在于本实施例设有前后两个固定旋转平台，两个所述固定旋转平台之间对应设有至少一个机械手，所述机械手是由X轴、Y轴和Z轴构成的三轴机械手，所述X轴水平固定于所述固定旋转平台上，所述Z轴垂直于所述X轴且在电机的驱动下于所述X轴左右移动，所述Y轴垂直于所述Z轴且在电机的驱动下于所述Z轴上下移动，所述Y轴在电机的驱动下可前后移动，所述Y轴的前后两端分别设有一焊枪，两个所述焊枪皆与所述Y轴通过旋转机构连接，两个所述焊枪之间设有可沿所述Y轴前后移动的风琴罩，所述机械手位于所述风琴罩内，两个所述固定旋转平台分别与其对应的焊枪位于一防护罩内，两个所述防护罩分别构成两个封闭的工作空间，每个工作空间的防护罩上皆设有工件进出门。本实施例通过设置前后两个工作空间，前后工作空间的焊枪共用Y轴，Y轴两端的焊枪可以实现焊接设备不间断完成前后固定旋转平台上工件的焊接工作，当一侧固定旋转平台上的工件焊接完毕后，Y轴在电机的驱动下移向另一侧，Y轴另一端的焊枪可继续工作，有效提升产品批量化生产的效率，操作员只需在完成焊接工作的固定旋转平台上装夹工件即可，即设备的两个工作空间可以交替焊接和装夹，实现设备和操作人员的不间断工作，提高生产效率，降低生产成本。

本发明的工作原理如下(以实施例1为例)：操作员将工件放置固定旋转平台上，通过夹持机构压紧固定工件，工件装夹完成后，操作员双手同时按压防火布卷帘门两侧的两个启动按钮，并保证固定旋转平台及其上的工件、机械手及焊枪位于防护罩所构成的封闭空间内，接地铜块在气缸的驱动下上移至与导电载板导通，机械手根据工件放置位置自行调整焊枪的左右、前后和上下的位置，使焊枪位于工件的连接处的上方，在完成工件上表面的焊接工作后，旋转驱动机构驱动焊枪转动，使焊枪位于工件连接处的内侧，继续完成内侧部分的焊接工作，待工件连接处的上表面和内侧焊接完成后，固定旋转平台在凸轮分割器及驱动电机的驱动下旋转至预设角度，按照上述方式完成其余连接处的上表面和内侧的焊接，全部焊接工作结束后，机械手回到初始位置，防火布卷帘门在驱动机构的驱动下自动打开，同时机架上警报装置的提示灯闪烁报警，提示操作员取走产品。

本发明虽主要用于铝框焊接，但不排除如不锈钢、铜、银、钛等金属或合金材料的焊接，也可实现如钛-金、铜-黄铜、铜-钛等异种材料的焊接，也可以用于非框类产品的焊接。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。