一种插芯组件自动装配焊接设备的制作方法

本发明属于光器件制造技术领域，涉及一种插芯组件自动装配焊接设备。

背景技术：

光器件制造过程中所用到的插芯组件属于无源产品，在制造过程中需要将插芯和管帽套合装配以及控制两者间的相对方向再焊接定型，此套合装配的尺寸精度和相对方向的精度要求高，目前一直使用治具配合人工操作的方式进行生产，存在生产效率较低，浪费人力，产品一致性欠佳等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种插芯组件自动装配焊接设备，自动完成插芯和管帽间的高精度套合装配、并在两者的相对方向上实现高精度定位，自动完成激光焊接定型、成品收集等。设备操作简单，自动运行生产，无需人员长时间值守，生产效率高，节省劳动力。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种插芯组件自动装配焊接设备，包括安装大底板，还包括旋转装配夹具、插芯拾取组件、插芯供料组件，

旋转装配夹具设置在安装大底板上，

插芯拾取组件包括第三搬臂支撑座，第三搬臂支撑座设置在安装大底板上，第三搬臂支撑座与第三搬臂模组固定板连接，第三搬臂模组固定板与第三搬臂水平平移模组的固定座连接，第三搬臂水平平移模组的移动部与第三搬臂滑块安装板连接，第三搬臂滑块安装板与第三搬臂垂直平移模组的固定座连接，第三搬臂垂直平移模组的移动部与第三搬臂吸嘴固定板连接，第三搬臂吸嘴固定板上设置有用于抓取插芯的第三搬臂吸嘴，

插芯供料组件包括插芯水平平移模组、插芯料盘底座和插芯料盘，插芯水平平移模组的固定座设置在安装大底板上，插芯水平平移模组的移动部与插芯料盘底座连接，插芯料盘设置在插芯料盘底座上，

插芯水平平移模组的移动部的往复运动方向垂直于第三搬臂水平平移模组的移动部的往复运动方向。

一种插芯组件自动装配焊接设备，还包括旋转装配夹具，旋转装配夹具包括电动旋转台，电动旋转台上设置有同轴调整底座，第一定位水平调整块设置在同轴调整底座上，第二定位水平调整块设置在第一定位水平调整块上，滑台气缸的固定部和第一定位夹头设置在第二定位水平调整块上，滑台气缸的移动部与第二定位夹头连接，

第一定位夹头与第二定位夹头相对的侧面设置有第一定位夹头夹紧竖槽，

第二定位夹头与第一定位夹头相对的侧面设置有竖向夹紧槽，第二定位夹头的顶部设置有定位块，定位块朝向第一定位夹头的一侧设置有定位面。

一种插芯组件自动装配焊接设备，还包括成品拾取组件和成品收料组件，

成品拾取组件包括第一搬臂支撑座，第一搬臂支撑座设置在安装大底板上，第一搬臂支撑座上设置有第一搬臂模组固定板,第一搬臂模组固定板与第一搬臂水平平移模组的固定座连接，第一搬臂水平平移模组的移动部与第一搬臂滑块安装板连接，第一搬臂滑块安装板与第一搬臂垂直平移模组的固定座连接，第一搬臂垂直平移模组的移动部与第一搬臂吸嘴固定座连接，第一搬臂吸嘴固定座上设置有第一搬臂吸嘴，

成品收料组件包括成品水平平移模组、成品收料盘底座和成品收料盘，成品水平平移模组的固定座设置在安装大底板上，成品水平平移模组的移动部与成品收料盘底座连接，成品收料盘设置在成品收料盘底座上，

成品水平平移模组的移动部的往复运动方向垂直于第一搬臂水平平移模组的移动部的往复运动方向。

一种插芯组件自动装配焊接设备，还包括管帽拾取组件和管帽供料机构，

管帽拾取组件包括第二搬臂支撑座，第二搬臂支撑座设置在安装大底板上，第二搬臂支撑座与第二搬臂模组固定板连接，第二搬臂模组固定板与第二搬臂水平平移模组的固定座连接，第二搬臂水平平移模组的移动部与第二搬臂滑块安装板连接，第二搬臂滑块安装板与第二搬臂垂直平移模组的固定座连接，第二搬臂垂直平移模组的移动部与第二搬臂夹爪固定板连接，第二搬臂夹爪固定板与第二搬臂夹爪连接，

管帽供料机构包括振动盘底板、直线振动器、管帽振动盘和导轨，振动盘底板设置在安装大底板上，管帽振动盘设置在振动盘底板上，管帽振动盘的出料口与导轨一端连接，导轨下部与直线振动器连接，管帽在导轨中的旋转方位固定。

一种插芯组件自动装配焊接设备，还包括焊枪组件，焊枪组件包括焊枪镜筒和焊枪固定座，焊枪镜筒设置在焊枪固定座上，焊枪固定座设置在安装大底板上。

一种插芯组件自动装配焊接设备，还包括相机组件和控制系统，

相机组件，用于对插芯的底面进行成像，获得插芯底面图像并发送给控制系统，

控制系统，用于根据插芯底面图像识别插芯的定位直线边，并将插芯底面的定位直线边从相机组件的成像坐标转换到管帽所在实际物理坐标下，求取插芯的定位直线边与管帽的定位直线边的角度差，并根据角度差控制旋转装配夹具旋转，使得管帽的定位直线边与插芯的定位直角边角度一致。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、结构简单可靠；

2、替代现有的人工作业的生产方式，操作人员只需取放料盘，设备自动完成插芯方向检测、管帽上料、套合装配、激光焊接、成品收集等动作，无需人员值守，操作简单。

3、对人员技能要求低，生产效率远超人工效率，制造成本低。

附图说明

图1是一种插芯组件自动装配焊接设备的示意图；

图2是成品拾取组件的示意图；

图3是成品收料组件的示意图；

图4是焊枪组件的示意图；

图5是旋转装配夹具的示意图；

图6是插芯拾取组件的示意图；

图7是管帽拾取组件的示意图；

图8是管帽供料机构的示意图；

图9是插芯供料组件的示意图；

图10是相机组件的示意图；

图11是第一定位夹头的结构示意图；

图12是第二定位夹头的示意图；

图13是管帽的结构示意图。

图1中：1-安装大底板，2-成品拾取组件，3-成品收料组件，4-焊枪组件，5-旋转装配夹具，6-插芯拾取组件，7-管帽拾取组件，8-管帽供料机构，9-插芯供料组件，10-相机组件。

图2中：201-第一搬臂支撑座，202-第一搬臂吸嘴，203-第一搬臂吸嘴固定座，204-第一搬臂模组固定板，205-第一搬臂水平平移模组，206-第一搬臂垂直平移模组，207-第一搬臂滑块安装板。

图3中：301-成品水平平移模组，302-成品收料盘底座，303-成品收料盘。

图4中：401-焊枪镜筒，402-焊枪固定座。

图5中：501-电动旋转台，502-同轴调整底座，503-第一定位夹头，504-管帽，505-第二定位夹头，506-滑台气缸，507-第二定位水平调整块，508-第一定位水平调整块。

图6中：601-第三搬臂支撑座，602-第三搬臂模组固定板，603-第三搬臂水平平移模组，604-第三搬臂垂直平移模组，605-第三搬臂滑块安装板，606-第三搬臂吸嘴，607-第三搬臂吸嘴固定板。

图7中：701-第二搬臂支撑座，702-第二搬臂夹爪，703-第二搬臂夹爪固定板，704-第二搬臂垂直平移模组，705-第二搬臂模组固定板，706-第二搬臂水平平移模组，707-第二搬臂滑块安装板。

图8中：801-振动盘底板，802-直线振动器，803-管帽振动盘，804-导轨。

图9中：901-插芯水平平移模组，902-插芯料盘底座，903-插芯料盘。

图10中：1001-相机支架，1002-相机。

图11中：5031-第一定位夹头上表面，5032-第一定位夹头夹紧竖槽。

图12中：5041-定位直线边，5042-管帽环，5043-管帽柱体。

图13中：5051-竖向夹紧槽，5052-第二定位夹头上表面，5053-定位面，5054-定位块。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种插芯组件自动装配焊接设备，包括安装大底板1、成品拾取组件2、成品收料组件3、焊枪组件4、旋转装配夹具5、插芯拾取组件6、管帽拾取组件7、管帽供料机构8、插芯供料组件9和相机组件10。

如图2所示，成品拾取组件2包括第一搬臂支撑座201、第一搬臂吸嘴202、第一搬臂吸嘴固定座203、第一搬臂模组固定板204、第一搬臂水平平移模组205、第一搬臂垂直平移模组206和第一搬臂滑块安装板207。

第一搬臂支撑座201设置在安装大底板1上，第一搬臂支撑座201上设置有第一搬臂模组固定板204,第一搬臂模组固定板204与第一搬臂水平平移模组205的固定座连接，第一搬臂水平平移模组205的移动部与第一搬臂滑块安装板207连接，第一搬臂滑块安装板207与第一搬臂垂直平移模组206的固定座连接，第一搬臂垂直平移模组206的移动部与第一搬臂吸嘴固定座203连接，第一搬臂吸嘴固定座203上设置有第一搬臂吸嘴202。

成品拾取组件2中，第一搬臂吸嘴202固定在第一搬臂吸嘴固定板203上，由第一搬臂垂直平移模组206带着做竖直方向的直线往返运动，同时，第一搬臂水平平移模组205可带着第一搬臂滑块安装板207进而带动第一搬臂垂直平移模组206做直线往返运动，在以上部件的联动作用下，第一搬臂吸嘴202可完成取放和搬送成品的动作。

如图3所示，成品收料组件3包括成品水平平移模组301、成品收料盘底座302和成品收料盘303。

成品水平平移模组301的固定座设置在安装大底板1上，成品水平平移模组301的移动部与成品收料盘底座302连接，成品收料盘303设置在成品收料盘底座302上。

成品水平平移模组301的移动部的往复运动方向垂直于第一搬臂水平平移模组205的移动部的往复运动方向。

成品收料组件3中，成品水平平移模组301带动成品收料盘303做直线往返运动。成品收料组件3和成品拾取组件2之间相互配合运动可实现成品在成品收料盘303中的矩阵型摆放。

如图4所示，焊枪组件4包括焊枪镜筒401和焊枪固定座402。焊枪镜筒401设置在焊枪固定座402上，焊枪固定座402设置在安装大底板1上，焊接用激光通过焊枪镜筒401发出。

如图5所示，旋转装配夹具5，包括电动旋转台501、同轴调整底座502、第一定位夹头503、管帽504、第二定位夹头505、滑台气缸506、第二定位水平调整块507、第一定位水平调整块508。

同轴调整底座502设置在电动旋转台501上，第一定位水平调整块508设置在同轴调整底座502上，第二定位水平调整块507设置在第一定位水平调整块508上，滑台气缸506的固定部和第一定位夹头503设置在第二定位水平调整块507上，滑台气缸506的移动部与第二定位夹头505连接。

第一定位水平调整块508可沿着第一水平调整方向调整在同轴调整底座502上的位置。第二定位水平调整块507可沿着第二水平调整方向调整在第一定位水平调整块508上的位置，第一水平调整方向垂直于第二水平调整方向，通过调节可实现管帽504在被夹持固定后的轴心与电动旋转台501的旋转轴线同轴，即管帽504固定后可实现同轴旋转。第二定位夹头505可由滑台气缸506的移动部带着向第一定位夹头503移动或者远离第一定位夹头503移动，用以夹紧管帽504。

优选的，第一定位水平调整块508可通过螺钉固定在同轴调整底座502上，第二定位水平调整块507可通过螺钉固定在第一定位水平调整块508上，当第一定位水平调整块508和第二定位水平调整块507位置调整好之后，可以使用螺钉锁紧。或者，第一定位水平调整块508和第二定位水平调整块507可采用两个运动方向相互垂直的轨道滑块器件。

管帽504包括管帽柱体5043和套设在管帽柱体5043顶端的管帽环5042，管帽环5042的环侧设置有定位直线边5041。

第一定位夹头503与第二定位夹头505相对的侧面设置有第一定位夹头夹紧竖槽5032，优选的，第一定位夹头夹紧竖槽5032的横截面呈v形。

第二定位夹头505与第一定位夹头503相对的侧面设置有竖向夹紧槽5051。第二定位夹头505的顶部设置有定位块5054，定位块5054朝向第一定位夹头503的一侧设置有定位面5053。

将管帽504放入第一定位夹头503和第二定位夹头505中间时，管帽环5042的底面与第一定位夹头上表面5031和第二定位夹头上表面5052贴合，实现了对管帽504在垂直方向上的定位，滑台气缸506的移动部带动第二定位夹头505移动靠近第一定位夹头503夹紧管帽504的过程中，管帽柱体5043夹紧在竖向夹紧槽5051和第一定位夹头夹紧竖槽5032之间，实现了管帽504在水平方向上的定位，另外，在管帽504被夹紧固定的过程中，定位面5053逐渐靠近定位直线边5041并贴紧，完成了管帽504方向的精确定位。至此，管帽在第一定位夹头503和第二定位夹头505的共同作用下，实现了在水平方向和竖直方向上的定位，并且管帽504旋转方向也被精确定位。

如图6所示，插芯拾取组件6包括第三搬臂支撑座601、第三搬臂模组固定板602、第三搬臂水平平移模组603、第三搬臂垂直平移模组604、第三搬臂滑块安装板605、第三搬臂吸嘴606和第三搬臂吸嘴固定板607。

第三搬臂支撑座601设置在安装大底板1上，第三搬臂支撑座601与第三搬臂模组固定板602连接，第三搬臂模组固定板602与第三搬臂水平平移模组603的固定座连接，第三搬臂水平平移模组603的移动部与第三搬臂滑块安装板605连接，第三搬臂滑块安装板605与第三搬臂垂直平移模组604的固定座连接，第三搬臂垂直平移模组604的移动部与第三搬臂吸嘴固定板607连接，第三搬臂吸嘴固定板607上设置有第三搬臂吸嘴606。

插芯拾取组件6中，第三搬臂吸嘴606固定在第三搬臂吸嘴固定板607上，由第三搬臂垂直平移模组604带着做竖直方向的直线往返运动，同时，第三搬臂水平平移模组603可带动第三搬臂滑块安装板605做直线往返运动，进而带动第三搬臂垂直平移模组604做直线往返运动，在以上部件的联动作用下，第三搬臂吸嘴606可完成取放和搬送插芯的动作。

如图7所示，管帽拾取组件7包括第二搬臂支撑座701、第二搬臂夹爪702、第二搬臂夹爪固定板703、第二搬臂垂直平移模组704、第二搬臂模组固定板705、第二搬臂水平平移模组706和第二搬臂滑块安装板707。

第二搬臂支撑座701设置在安装大底板1上，第二搬臂支撑座701与第二搬臂模组固定板705连接，第二搬臂模组固定板705与第二搬臂水平平移模组706的固定座连接，第二搬臂水平平移模组706的移动部与第二搬臂滑块安装板707连接，第二搬臂滑块安装板707与第二搬臂垂直平移模组704的固定座连接，第二搬臂垂直平移模组704的移动部与第二搬臂夹爪固定板703连接，第二搬臂夹爪固定板703与第二搬臂夹爪702连接。

管帽拾取组件7中，第二搬臂夹爪702固定在第二搬臂夹爪固定板703上，由第二搬臂垂直平移模组704带着做竖直方向的直线往返运动，同时，第二搬臂水平平移模组706可带动第二搬臂滑块安装板707做直线往返运动，进而带动第二搬臂垂直平移模组704做直线往返运动，在以上部件的联动作用下，第二搬臂夹爪702可完成取放和搬送管帽的动作。

如图8所示，管帽供料机构8包括振动盘底板801、直线振动器802、管帽振动盘803和导轨804。

振动盘底板801设置在安装大底板1上，管帽振动盘803设置在振动盘底板801上，管帽振动盘803的出料口与导轨804一端连接，导轨804下部与直线振动器802连接，管帽在导轨804中的旋转角度固定，即管帽的定位直线边在导轨804中的旋转角度固定。导轨804包括导轨槽以及沿导轨槽设置的导向板，管帽环5042的环侧的定位直线边5041与导向板贴合，进而限定管帽在导轨804中的旋转角度。

管帽供料机构8中，管帽在管帽振动盘803中沿着振动盘慢慢上升，方向排列一致后经由出料口进入导轨804中，导轨804中的管帽在直线振动器802的作用下按照相同的方向沿着导轨804向前移动至末端待用，等待被管帽拾取组件7拾取。

如图9所示，插芯供料组件包括插芯水平平移模组901、插芯料盘底座902和插芯料盘903。

插芯水平平移模组901的固定座设置在安装大底板1上，插芯水平平移模组901的移动部与插芯料盘底座902连接，插芯料盘903设置在插芯料盘底座902上。

插芯水平平移模组901的移动部的往复运动方向垂直于第三搬臂水平平移模组603的移动部的往复运动方向。

插芯供料组件9中，插芯水平平移模组901带动插芯料盘903做直线往返运动。插芯拾取组件6和插芯供料组件9之间相互配合运动可实现对插芯料盘903中矩阵排列的插芯的逐个拾取。

如图10所示，相机组件10包括相机支架1001和相机1002。

相机支架1001设置在安装大底板1上，相机1002设置在相机支架1001上。相机1002可获取插芯底面图像并反馈给控制系统。

控制系统，用于根据插芯底面图像识别插芯的定位直线边，并将插芯底面的定位直线边从相机组件10的成像坐标转换到管帽504所在实际物理坐标下，求取插芯的定位直线边与管帽504的定位直线边5041的角度差，将角度差发送到旋转装配夹具5，旋转装配夹具5按照角度差旋转管帽。

如图1所示，将放满插芯原料的插芯料盘903放入插芯料盘底座902中固定，再将空的成品收料盘303放入成品收料盘底座302中固定，并将管帽原料倒入管帽振动盘803中。

管帽供料机构8开始运行，管帽在导轨804的导轨槽以及沿导轨槽设置的导向板的作用下，按照设定的旋转角度在导轨中排成一列待取用。管帽拾取组件7拾取单个管帽运动至旋转装配夹具5处将管帽放入夹头503中夹紧固定。

插芯拾取组件6将单个插芯从插芯料盘903中取出运动至相机组件10上方进行拍照，相机组件10对插芯的底面进行成像，获得插芯底面图像，由于插芯的侧部设置有表征插芯的旋转角度的定位直线边，管帽504的管帽环5042的环侧也设置有表征管帽504的定位直线边5041，当插芯的中心轴线与管帽的中心轴线共线，旋转管帽，使得管帽的定位直线边与插芯的定位直线边角度相同时，插芯向下运动既可以按照正确的角度插入到管帽中。管帽在导轨中排列时，各个帽管的定位直线边的方位相对于导轨是固定且统一的，因此管帽通过管帽拾取组件7拾取到旋转装配夹具5处并由夹头503夹紧时，各个管帽的定位直线边的方位也是固定且统一的。控制系统接收插芯底面图像，插芯的定位直线边在芯底面图像中为直线，插芯除定位直线边以外的部分在插芯底面图像中成像均为圆形或弧形，控制系统根据插芯底面图像识别插芯的定位直线边在成像坐标下的角度方位（直线识别为现有技术，此处不赘述），由于成像坐标与管帽所在实际物理坐标相对固定，控制系统将插芯底面的定位直线边转换到管帽所在实际物理坐标下（坐标变换为现有技术，此处不赘述），求取插芯的定位直线边与管帽的定位直线边的角度差，控制系统根据角度差控制旋转装配夹具5旋转，旋转装配夹具5按照角度差旋转管帽，使得插芯的定位直线边的角度与管帽的定位直线边的角度相同，以满足插芯和管帽之间的相对方向要求，再由插芯拾取组件6将插芯放入旋转装配夹具5中的管帽中，至此完成了插芯和管帽之间对方向的装配过程。再由焊枪组件4将插芯和管帽使用激光焊接固定在一起。最后由成品拾取组件2拾取焊接后的成品放入成品收料组件3中的成品收料盘303中。

以上过程完成了一个产品的生产，再按照以上过程循环下去，此设备可实现连续自动生产，当成品摆满成品收料盘303或插芯料盘909中无插芯可拾取时，人工更换料盘即可继续自动生产。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或替代，但不会偏离本发明的精髓或者超越所附权利要求书外定义的范围。