用于激光焊系统的料箱装置和基于该料箱装置的上件方法与流程

本发明涉及激光焊领域，具体而言涉及一种用于激光焊系统的料箱装置和基于该料箱装置的上件方法。

背景技术：

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

现有的激光焊系统向全自动化发展，可以获得更高的生产效率，人员和设备的安全也有所提高。对于自动化的激光焊系统，其上件料箱的摆放位置以及下件料箱的摆放位置都是固定的，便于上件抓手或者下件抓手抓取，因此料箱的定位放置就成了急需解决的问题。

另外，装满焊件的料箱重量较大，若采用人工将之运输至激光焊系统区域内，一方面操作不易，另一方面也容易引发事故。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于激光焊系统的料箱装置和基于该料箱装置的上件方法，该料箱装置利用将装满焊件的料箱放置在台车上，利用导轨将台车移送至料箱位，实现料箱的精确定位，并且能够实现激光焊系统覆盖范围外上件，人员和设备的安全得到保证。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种用于激光焊系统的料箱装置，所述激光焊系统具有满足其系统自动运行需要的料箱位，其特征在于，所述料箱装置包括料箱、导轨、台车、齿轮、齿条、电机以及控制装置；

所述导轨固定设置在地面上，导轨的延伸方向与地面平行，导轨的一端为所述料箱位，另一端被定义成装卸位；

所述料箱位远离装卸位的一端被定义成第一终点端；所述装卸位远离料箱位的一端被定义成第二终点端；

所述台车可移动地设置在所述导轨上，被设置成沿导轨移动；

所述料箱可拆卸地设置在所述台车上；

所述齿条设置在所述导轨上，其延伸方向平行于导轨；

所述齿轮固定设置在所述台车上，并且啮合在所述齿条上；

所述电机固定设置在所述台车上，被设置成根据所述控制装置的控制信号以驱动所述齿轮转动，推动所述台车沿所述导轨移动。

进一步的实施例中，所述料箱上设置有若干个孔洞。

进一步的实施例中，所述料箱的侧面设置有多个叉车孔。

进一步的实施例中，所述料箱的侧面设置有多个吊环孔。

进一步的实施例中，所述导轨上设置有第一传感器和第二传感器；

所述第一传感器与第二传感器之间的导轨区域被定义成减速区，所述装卸位与所述第一传感器之间的导轨区域被定义成正常传送区；

所述控制装置被设置成通过调整所述电机的转速来调整所述齿轮的移速，从而调整所述台车的移速；

所述第一传感器位于所述第一终点端与第二终点端之间，与所述控制装置连接，控制装置被设置成响应于第一传感器探测到所述台车已到达减速区，降低所述电机的转速，从而降低台车的移动速度；

所述第二传感器位于所述第一终点端上，与所述控制装置连接，控制装置被设置成响应于第二传感器探测到所述台车已到达料箱区，停止所述电机，从而将台车停止在料箱区内。

优选的，所述正常传送区临近减速区的一端设置有第三传感器，用于探测台车准备进入减速区；

所述第三传感器与所述控制装置连接，控制装置被设置成同时响应于第一传感器和第三传感器的探测结果，降低所述电机的转速。

可选的，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器为位置传感器、红外传感器、激光传感器中的任意一种。

优选的，所述第一终点端和第二终点端处各设置一凸出于所述导轨的挡板，用于防止所述台车脱离导轨。

进一步的实施例中，所述台车包括台车框架和固定设置在台车框架周围的若干个锁位装置；

所述台车框架下表面还设置有移动组件，所述导轨以至少半包围的形式包裹所述移动组件；

所述移动组件为滚动或滑动组件；

所述锁位装置包括：

锁位装置框架，固定设置在台车框架周围，其顶端不超出台车框架上表面，该锁位装置框架的顶端设置有第一凹槽；

第一限位块，其嵌在所述第一凹槽内；

第一气缸，其位于所述锁位装置框架上，与所述第一限位块连接，用于推动第一限位块进出所述第一凹槽；

所述第一气缸与所述控制装置连接，被设置成根据所述控制装置的控制指令推动第一限位块伸出第一凹槽，使第一限位块凸出于台车框架上表面。

优选的，所述台车框架的每条边上至少具有一个所述锁位装置。

优选的，所述台车框架上表面设置有和所述锁位装置数量相当的导槽，每个导槽的延伸方向均与台车的其中两条相对边平行；

所述锁位装置安装在该导槽内，被设置成在外部推力的作用下沿导槽移动。

进一步的实施例中，所述料箱装置设置有硬限位，所述硬限位包括：

第二限位块，其凸出设置在所述料箱位上；

第三限位块，其凸出设置在所述装卸位上，第三限位块和第二限位块结构相同；

硬限位框架，其固定设置在所述台车框架的底端，该硬限位框架朝向所述导轨的一侧设置有第二凹槽；

第二气缸，其固定在所述台车框架上，与所述硬限位框架连接；

所述第二气缸与所述控制装置连接，被设置成根据控制装置的控制信号驱动所述硬限位框架降下，使第二限位块和第三限位块中的其中一个嵌入所述第二凹槽内。

本发明还提供一种激光焊系统的料箱装置的上件方法，所述方法基于前述的激光焊系统的料箱装置，所述上件方法包括下列步骤：

步骤1、所述台车移至装卸位，硬限位降下，第三限位块嵌入第二凹槽内；

步骤2、采用叉车或者吊车将装满料件的料箱移至所述台车上；

步骤3、所述台车上的锁位装置升起，第一限位块凸出于台车上表面，卡在料箱周围；

步骤4、所述硬限位升起，台车以预先设定的正常行驶速度沿导轨由装卸位向料箱位移动；

步骤5、所述控制装置响应于第三传感器探测到台车即将进入减速区，减速程序预启动；

所述控制装置响应于第一传感器探测到台车进入减速区，减速程序启动，降低电机转速到设定值；

所述控制装置响应于第二传感器探测到台车已经到达第一终点端，降低电机转速至0，台车停止在料箱位；

步骤6、所述硬限位降下，第二限位块嵌入第二凹槽，将台车固定在料箱位。

由以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

该料箱装置能够实现料箱的精确定位，并且能够在激光焊系统覆盖范围外上件，保证人员和设备的安全。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的用于激光焊系统的料箱装置的总结构示意图。

图2是本发明的导轨结构示意图以及传感器位置示意图。

图3是本发明的料箱结构示意图。

图4是本发明的锁位装置结构示意图。

图5是本发明的硬限位结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

现有的激光焊系统通常会将上件料箱、下件料箱、工作台摆放在固定的设定位置上，通过抓手等能够抓取、移送焊件的装置将焊件从上件料箱移送到工作台上完成焊接，再将完成焊接的焊件从工作台移送到下件料箱。

由于上件料箱和下件料箱并非一直固定在原处，是根据生产节拍按照一定的时间间隔不停更换的，而上件料箱和下件料箱在满载时又较重，人工更换相当不易；通常，工作人员会将上件料箱和下件料箱放置在推车上，再推至设定位置，一方面，即使采用推车也很难将料箱准确的推至设定位置，另一方面，这需要工作人员进入激光焊系统的工作区域，对工作人员的人身安全造成威胁。

本发明的目的就是解决以上所提及的种种问题。

结合图1，本发明提供一种用于激光焊系统的料箱装置，该激光焊系统具有满足其系统自动运行需要的上件料箱位和下件料箱位，与之相对应的，料箱包括上件料箱和下件料箱，在激光焊系统外设置有上件装卸位和下件装卸位。

上件料箱位和上件装卸位之间设置有上件导轨和沿上件导轨移动的上件台车，上件料箱放置在上件台车上，由上件台车携带着在上件料箱位和上件装卸位之间移动。实际生产过程中，正在使用的上件料箱中一旦焊件被拿取完，控制装置控制其沿着上件导轨移送到上件装卸位，放入新的焊件或者直接更换预先放置有未焊接焊件的另一个上件料箱，再通过上件导轨使之返回到上件料箱位，继续完成焊接生产。

同样的，下件料箱位和下件装卸位之间设置有下件导轨和沿下件导轨移动的下件台车，下件料箱放置在下件台车上，由下件台车携带着在下件料箱位和下件装卸位之间移动。实际生产过程中，正在使用的下件料箱一旦达到预先设定的负载，控制装置控制其沿着下件导轨移送到下件装卸位，工作人员从中取出焊接好的焊件或者直接更换预先准备的另一个空着的下件料箱，再通过下件导轨使之返回到下件料箱位，继续完成焊接生产。

由此可见，上件料箱和下件料箱的装卸、移动原理都是类似的，为了便于描述，我们将上件料箱位和下件料箱位统一定义为料箱位，上件装卸位和下件装卸位统一定义为装卸位，上件料箱和下件料箱统一定义为料箱，上件导轨和下件导轨统一定义为导轨，上件台车和下件台车统一定义为台车。但是应当注意，负责上件的料箱装置和负责下件的料箱装置是互相独立的，并不可以混用，例如上件料箱不可以通过下件导轨移送到上件料箱位。

结合图1，台车沿导轨移动的方式如下：

在导轨上方设置齿条，齿条的延伸方向和导轨的延伸方向相同，台车上固定设置有一齿轮，该齿轮啮合在前述齿条上，并且该齿轮与一电机相连，在电机的驱动下转动以沿齿条移动，从而施加一个推力在台车上，该推力的方向与导轨的延伸方向相同，台车在该推力的作用下沿导轨移动。

同时，在台车下方还设置有一组滚动或滑动组件来辅助台车沿导轨移动，，前述导轨以至少半包围的形式包裹该滚动或滑动组件，如此结构设计可以减小台车与导轨之间移动时产生的摩擦力。

另外，为了使料箱固定在设定的料箱位或者装卸位不产生位移，需要做到以下两个方面的工作：

一方面，将料箱固定在台车上。料箱本身较重，不易移动，但仍需要一些辅助手段防止其从台车上滑落，造成生产事故。本发明采用的方法是：在台车周围固定设置若干个锁位装置，锁位装置包括锁位装置框架，锁位装置框架的顶端设置有第一凹槽，第一凹槽内嵌有第一限位块，该第一限位块由第一气缸驱动以进出第一凹槽。第一限位块降下时，其顶端不超过台车上表面，便于装卸料箱；第一限位块升起时，其凸出于台车框架上表面，防止料箱从台车上滑落，优选的，在台车的每条边上都设置一个这样的锁位装置。

另外，我们还可以将前述的锁位装置做进一步地改进，使之适应不同尺寸的料箱，例如，在台车上表面设置导槽，导槽的延伸方向与台车的其中两条相对边平行，锁位装置设置在该导槽内，在外力的作用下沿导槽移动。料箱放置好后，工作人员将限位块升起，再施加推力在锁位装置框架上，使得限位块能够紧贴料箱，更好的将料箱固定在台车上。

另一方面，将台车固定在料箱位或者装卸位上。因为料箱位和装卸位本身属于导轨的一部分，台车在导轨上移动的传动机构我们选择采用齿轮在齿条上移动的方式，齿轮和齿条之间具有一定的摩擦阻力，除此之外，本发明还提出硬限位的方案，具体如下：在料箱位处设置第二限位块，在装卸位处设置第三限位块，第二限位块和第三限位块结构相同，同时，在台车框架的底端设置硬限位框架，硬限位框架朝向导轨的一侧设置有第二凹槽，该硬限位框架连接有第二气缸，在第二气缸的驱动下升降。

当台车移动到料箱位时，第二气缸驱动硬限位框架降下，设置在料箱位的第二限位块嵌入第二凹槽内，台车固定在料箱位；台车移离料箱位前，第二气缸驱动硬限位框架升起，第二凹槽和第二限位块分离，第二限位块不影响台车移离。同样的，台车移动到装卸位时，第二气缸驱动硬限位框架降下，设置在装卸位的第三限位块嵌入第二凹槽内，台车固定在装卸位；台车移离装卸位前，第二气缸驱动硬限位框架升起，第三限位块不影响台车移离。

由此可知，将台车精确定位到料箱位和装卸位是本发明的关键点之一，为了能够使台车正好行驶到设定位置，我们采用传感器辅助台车移动，具体如下：

我们将料箱位远离装卸位的一端定义成第一终点端，装卸位远离料箱位的一端定义成第二终点端。在第一终点端和第二终点端之间设置第一传感器，第一终点端处设置第二传感器。

台车由装卸位向料箱位移动时，先是以预先设定的正常速度移动，行至第一传感器处时，第一传感器探测到台车，将探测结果反馈给控制装置，控制装置发出减速信号给台车，驱动台车移动的电机降低转速，台车以设定的低速继续向料箱位移动，当台车移动到第二传感器处时，第二传感器探测到台车，将探测结果反馈给控制装置，控制装置发出停止信号给台车，驱动台车移动的电机停止转动，台车停止移动。

由于电机的减速和停止都需要一定的缓冲行程，缓冲行程的具体长度和每个电机的特性相关，在设置第一传感器和第二传感器位置时，应当将此点考虑进去。

第一传感器和第二传感器可以在位置传感器、红外传感器、激光传感器中任选其一，通过探测台车的位置或者位移来控制台车的移速。

为了防止误操作，我们在第一传感器临近装卸位的一侧设置有第三传感器，控制装置被设置成只有同时接到第一传感器和第三传感器反馈的台车已经到达其所处位置的反馈结果时，才会命令台车减速。

台车由料箱位向装卸位移动时同理。

优选的，由于导轨和台车都是配套设置，一个导轨对应一个台车，上件台车由料箱位向装卸位移动时，下件台车由装卸位向料箱位移动时，通常都是空车运行，还可以简化这两段台车移动的控制流程，

另外，第一终点端和第二终点端处各设置有一凸出于所述导轨的挡板，用于防止台车失控后脱离轨道。

而料箱本身较重，装满料件后更重，因此我们在料箱侧面设置吊环孔或者叉车孔，再采用吊车或者叉车将料箱移至或者移离台车。优选的，可以在料箱表面设置一些挖孔，减轻料箱本身的重量。另外，在料箱上表面边缘还设置有钢杆，钢杆插接在设置于料箱上表面边缘的孔洞中，钢杆可以防止料箱上的料件滑落。上件料箱还可以将钢杆换成磁性分张器，减小料件间的吸附力。

下面结合附图所示并根据本发明的目的，示例性地描述前述用于激光焊系统的料箱装置的实现。

结合图1、图2，一种用于激光焊系统的料箱装置，激光焊系统具有满足其系统自动运行需要的料箱位1b，料箱装置包括料箱6、导轨1、台车2、齿轮(未标示)、齿条3、电机4以及控制装置(未标示)。

导轨1固定设置在地面上，导轨1的延伸方向与地面平行，导轨1的一端为料箱位1b，另一端被定义成装卸位1a。

料箱位1b远离装卸位1a的一端被定义成第一终点端；装卸位1a远离料箱位1b的一端被定义成第二终点端。

台车2可移动地设置在导轨1上，被设置成沿导轨1移动。

料箱6可拆卸地设置在台车2上。

齿条3设置在导轨1上，其延伸方向平行于导轨1。

齿轮固定设置在台车2上，并且啮合在齿条3上。

电机4固定设置在台车2上，被设置成根据控制装置的控制信号以驱动齿轮转动，推动台车2沿导轨1移动。

结合图3，料箱6上设置有若干个孔洞603，减轻料箱自重。

料箱6的侧面设置有多个叉车孔601，便于使用叉车移运料箱。

料箱6的侧面设置有多个吊环孔602，便于使用吊车移运料箱。

叉车孔601、吊环孔602可以同时设置在料箱6侧面，适应不同的场景。

结合图2，导轨1上设置有第一传感器5a和第二传感器5b。

第一传感器5a与第二传感器5b之间的导轨区域被定义成减速区102，装卸位1a与第一传感器5a之间的导轨区域被定义成正常传送区101。

控制装置被设置成通过调整电机4的转速来调整齿轮的移速，从而调整台车2的移速。

第一传感器5a位于第一终点端与第二终点端之间，与控制装置连接，控制装置被设置成响应于第一传感器5a探测到台车2已到达减速区102，降低电机4的转速，从而降低台车2的移动速度。

第二传感器5b位于所述第一终点端上，与控制装置连接，控制装置被设置成响应于第二传感器5b探测到台车2已到达料箱区1b，停止电机4，从而将台车2停止在料箱区1b内。

正常传送区101临近减速区102的一端设置有第三传感器5c，用于探测台车2准备进入减速区102。

第三传感器5c与控制装置连接，控制装置被设置成同时响应于第一传感器5a和第三传感器5c的探测结果，降低电机4的转速。

第一传感器5a、第二传感器5b、第三传感器5c为位置传感器、红外传感器、激光传感器中的任意一种。

第一终点端和第二终点端处各设置有凸出于导轨1的挡板103、挡板104，用于防止台车2脱离导轨1。

结合图1，台车2包括台车框架(未标示)和固定设置在台车框架周围的若干个锁位装置7。

台车框架下表面还设置有移动组件2a，导轨1以至少半包围的形式包裹移动组件2a，移动组件为滚动或滑动组件，减少台车2在导轨1上移动时产生的摩擦力。

结合图4，锁位装置7包括锁位装置框架701、第一限位块703以及第一气缸704。

锁位装置框架701，固定设置在台车框架周围，其顶端不超出台车框架上表面，该锁位装置框架701的顶端设置有第一凹槽702。

第一限位块703，其嵌在第一凹槽702内。

第一气缸704，其位于锁位装置框架701上，与第一限位块703连接，用于推动第一限位块703进出第一凹槽702。

第一气缸704与控制装置连接，被设置成根据控制装置的控制指令推动第一限位块703伸出第一凹槽702，使第一限位块703凸出于台车框架上表面。

台车框架的每条边上至少具有一个锁位装置7。

结合图1，台车框架上表面设置有和锁位装置7数量相当的导槽2b，每个导槽2b的延伸方向均与台车2的其中两条相对边平行。

锁位装置7安装在该导槽2b内，被设置成在外部推力的作用下沿导槽2b移动。

结合图5，料箱装置设置有硬限位8，硬限位8包括第二限位块(未标示)、第三限位块(未标示)、硬限位框架801以及第二气缸803。

第二限位块，其凸出设置在料箱位1b上。

第三限位块，其凸出设置在装卸位1a上，第三限位块和第二限位块结构相同。

硬限位框架801，其固定设置在台车框架的底端，该硬限位框架801朝向导轨1的一侧设置有第二凹槽802。

第二气缸803，其固定在台车框架上，与硬限位框架801连接。

第二气缸803与控制装置连接，被设置成根据控制装置的控制信号驱动硬限位框架801降下，使第二限位块和第三限位块中的其中一个嵌入第二凹槽802内。

从而，本发明实现了料箱的精确定位，并且能够实现激光焊系统覆盖范围外上件，人员和设备的安全得到保证。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。