单工位高频钎焊机器人的制作方法

1.本实用新型属于焊接设备，具体是一种单工位高频钎焊机器人。


背景技术：

2.目前，对于母线(静触头)与银触头的钎焊连接工艺，通常采用手工火焰钎焊。手工火焰钎焊的劳动环境差，工人劳动强度大，工人容易疲劳，所以存在一定的安全隐患，更重要的是焊接质量受到人工经验及工作状态影像件较大，生产效率也难以提高，所以自动化焊接逐步替代人工焊接是必然趋势。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、设计合理、提升效率、保证质量统一的单工位高频钎焊机器人。
4.本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种单工位高频钎焊机器人，其特征在于：包括机架、机械手、下压装置、卸料夹具、料盘、定位装置以及高频感应器，机架是由型钢焊接组装而成立方体框架结构，在机架内上部安装有横向驱动导轨并在该横向驱动轨道上横向间隔安装有机械手以及下压装置，机械手的下端安装有卸料夹具；在机架中部横向间隔设置有料盘以及定位装置，定位装置上方安装高频感应器。
6.而且，所述下压装置包括下压气缸、上压板、下压板以及弹簧装置，下压气缸安装在导向座下部，在下压气缸的活塞杆下端固装有一上压板，上压板两侧均对称安装有弹簧装置，弹簧装置下端连接下压板，下压板用于压紧工件固定触点片。
7.而且，所述定位装置包括侧边限位板、限位夹杆、固定板以及定位夹板，焊接工位的横向两侧镜向对称安装有两个侧边限位板，侧边限位板前端均铰装有一限位夹杆，限位夹杆的自由端均制有朝向工件方向的限位勾，当限位夹杆向上翻转时从横向两侧夹住工件；焊接工位横向一侧的机架内安装有电机，该电机的输出轴上间隔对称固装有两个轴向锥齿轮，该两个轴向锥齿轮分别啮合驱动安装在侧边限位板后方安装的径向锥齿轮，径向锥齿轮的齿轮轴分别通过同步带驱动对应的限位夹杆的转轴；焊接工位的前方的机架内安装有固定板，固定板中部安装有一水平纵向的螺杆，螺杆的前端伸出固定板并安装有把手，固定板的端连接有定位夹板，转动扳手能够带动定位夹板前后移动，从而压紧或放松工件。
8.而且，机械手包括导向座、升降气缸、导向板、导杆、活塞杆、升降板，导向座导向驱动安装在机架上部，在导向座下方竖直安装有升降气缸，升降气缸的缸体下端固装有导向板，升降气缸的活塞杆竖直向下伸出导向板并在活塞杆下端固装有一升降板，升降板下端一侧安装卸料夹具；在活塞杆横向两侧的对称固装有两根导杆，导杆竖直向上穿过导向板上所制通孔。
9.而且，卸料夹具包括夹具气缸、夹板以及垫块，夹具气缸采用双向双头伸缩气缸，夹具气缸的缸体固定在升降板下端，夹具气缸的伸缩杆水平纵向双向设置，在夹具气缸的
双向伸缩杆端部均对称安装有一夹板，两侧的夹板下端相对一侧均固装有一耐高温的垫块。
10.而且，料盘包括方槽、中心轴、中心盘以及托架，方槽固装在机架内，方槽上方敞开，在方槽中心制有中心孔并在该中心孔上端密封焊接有一套管，套管内竖直安装有一中心轴，中心轴下端连接安装在机架内的分度机构及驱动电机中心轴上部伸出套管并在中心轴上端固装有一中心盘，中心盘外周环形间隔均布固装有多个托架，托架向下延伸至套管外周的方槽内，托架用于支撑加工完成的工件。
11.而且，方槽一侧上部间隔制有入水口以及出水口。
12.而且，高频感应器包括感应头及支架，感应头为长筒环形结构，感应头的一侧间隔固装有两根支架，支架安装在下压装置下部的升降机构上。
13.而且，所述机架内安装有激光测温及加热系统，激光测温及加热系统连接高频感应器。
14.而且，所述机架中部顶端安装有排尘系统。
15.本实用新型的优点和积极效果是：
16.本实用新型采用自动装卸手臂以及自动定位组件，进行焊接工件的转运及焊接加工，保证准确定位工件，定位准确，系统对工件进行自动加热、保温，并采用激光测温控制温度，提升焊接加工质量。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体结构示意图；
18.图2为定位装置局部放大示意图；
19.图3为图2的俯视结构示意图；
20.图4为机械手及卸料夹具结构放大示意图；
21.图5为图4的左视图；
22.图6为料盘俯视结构示意图；
23.图7为图6的a
‑
a向剖视图。
具体实施方式
24.下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
25.一种单工位高频钎焊机器人，为了便于清楚叙述结构，本实施例以附图1所示方向进行描述。包括机架1、机械手3、下压装置、卸料夹具4、料盘2、定位装置11以及高频感应器10，机架是由型钢焊接组装而成立方体框架结构，在机架内上部安装有横向驱动导轨(图中未标号)并在该横向驱动轨道上横向间隔安装有机械手3以及下压装置，机械手的下端安装有卸料夹具4；在机架中部横向间隔设置有料盘2以及定位装置11，定位装置上方安装能够上、下移动的高频感应器10；
26.下压装置包括下压气缸、上压板7、下压板8以及弹簧装置9，下压气缸安装在导向座下部，在下压气缸的活塞杆下端固装有一上压板，上压板两侧均对称安装有弹簧装置，弹簧装置下端连接下压板，下压板用于压紧工件固定触点片。
27.机架中部顶端安装有排尘系统6，本实施例采用排风机抽排焊接中产生的烟气。
28.参见附图2及附图3，定位装置包括侧边限位板117、限位夹杆118、固定板115以及定位夹板114，焊接工位的横向两侧镜向对称安装有两个侧边限位板117，侧边限位板前端均铰装有一限位夹杆118，限位夹杆的自由端均制有朝向工件方向的限位勾，当限位夹杆向上翻转时从横向两侧夹住工件；焊接工位横向一侧的机架内安装有电机111，该电机的输出轴119上间隔对称固装有两个轴向锥齿轮112，该两个轴向锥齿轮分别啮合驱动安装在侧边限位板后方安装的径向锥齿轮113，径向锥齿轮的齿轮轴分别通过同步带驱动对应的限位夹杆的转轴。电机工作时，两侧的限位夹杆同步反向摆动；焊接工位的前方的机架内安装有固定板115，固定板中部安装有一水平纵向的螺杆，螺杆的前端伸出固定板并安装有把手116，固定板的端连接有定位夹板114，转动扳手能够带动定位夹板前后移动，从而压紧或放松工件。
29.参见附图4、5所示，机械手包括导向座3
‑
1、升降气缸3
‑
2、导向板3
‑
4、导杆3
‑
3、活塞杆3
‑
5、升降板3
‑
6，导向座导向驱动安装在机架上部，在导向座下方竖直安装有升降气缸3
‑
2，升降气缸的缸体下端固装有导向板，升降气缸的活塞杆竖直向下伸出导向板并在活塞杆下端固装有一升降板，升降板下端一侧安装卸料夹具。
30.卸料夹具包括夹具气缸4
‑
3、夹板4
‑
1以及垫块4
‑
2，夹具气缸采用双向双头伸缩气缸，夹具气缸的缸体固定在升降板下端，夹具气缸的伸缩杆水平纵向双向设置，在夹具气缸的双向伸缩杆端部均对称安装有一夹板，两侧的夹板下端相对一侧均固装有一耐高温的垫块。
31.升降气缸能够带动装卸夹具上、下移动；装卸夹具内安装有夹紧气缸控制夹具的两个夹爪收紧或放松。在活塞杆横向两侧的对称固装有两根导杆，导杆竖直向上穿过导向板上所制通孔，导杆随升降板一起上下移动保证升降同轴稳定。
32.参见附图6、7所示，料盘包括方槽2
‑
1、中心轴2
‑
4、中心盘2
‑
3以及托架2
‑
2，方槽固装在机架内，方槽上方敞开，在方槽中心制有中心孔并在该中心孔上端密封焊接有一套管2
‑
5，套管内竖直安装有一中心轴2
‑
4，中心轴下端连接安装在机架内的分度机构及驱动电机(图中未示出)中心轴上部伸出套管并在中心轴上端固装有一中心盘2
‑
3，中心盘外周环形间隔均布固装有多个托架2
‑
2，托架向下延伸至套管外周的方槽内，托架用于支撑加工完成的工件5。中心轴带动托架转动，从而带动工件转动。
33.方槽一侧上部间隔制有入水口2
‑
7以及出水口2
‑
6，可以通过入水口方槽内注入冷却水，过多的水能够通过出水口排出。
34.机架内安装有激光测温及加热系统，激光测温及加热系统连接高频感应器10，高频感应器包括感应头及支架，感应头为长筒环形结构，感应头的一侧间隔固装有两根支架，支架安装在下压装置下部的升降机构上。图中未显示感应器的升降装置，该升降装置由气动系统来完成，定位精确度高。
35.工艺流程：
36.在母线备料仓内存放有多个待加工的工件13(母线、静触头)，上料夹具将工件放进设备的定位装置
→
启动定位按钮,定位进位到位
→
人工放置焊料片,涂抹助焊剂,再放入银触点片
→
启动工作按钮,下压装置下压固定触点片
→
定位退位打开
→
高频感应器下移
→
接通电源通过激光测温系统对工件自动进行加热、保温
→
感应器上移归位,下压装置上升
→
卸件。
37.压紧系统：
38.当工件装配完毕,下压系统下压固定触点片。
39.压头采用可加工陶瓷制作,压头上部均设有弹簧装置,保证触点都被压实,同时也避免触点片压坏.然后定位打开感应圈下移。压紧装置设有压力传感器能测量压紧压力并能显示。
40.自动抓取系统：机械手及卸料夹具：
41.工件焊后温度较高，不能人工用手直接卸件，为此专门设置了自动抓件系统。自动抓取系统是由一个抓件机械手，匹配一个可自动旋转的料盘。焊接完成后，机械手使用卸料夹具将工件取出后先浸入水槽中冷却，然后随可旋转的转盘转动。
42.夹具：
43.(1)装卸夹具采用耐温不锈钢材料，以防止受热变形影响定位精度及腐蚀。
44.(2)装卸夹具加工及安装精度：
±
0.2mm
45.(3)装卸夹具加工后经时效处理以避免使用过程中应力释放导致夹具变形从而影响定位精度。
46.夹具冷却系统：
47.由需方的水路系统直接接出喷水嘴，当焊后的工件到达三工位后水嘴自动喷水将夹具冷却。喷水的流量及压力可调。
48.气动系统：
49.感应器连同变压器的上升及下降是由气动系统来完成：气动系统由气动三联件、二位五通电磁阀、消声节流阀及气缸组成。当外接气源后，压缩空气首先通过油水分离器、调压器、油雾器组成的三联件，得到滤清，并可以按焊接工艺的要求调整气压。油雾器中需加入透平油，其经压缩空气带入气缸起润滑作用。本设备采用二位五通电磁阀控制气缸动作，电磁阀的线圈为直流24v，在其出气口处装有消声节流阀，可人工调节排气流速，以控制气缸运动的速度，电磁阀上带有手动转换手柄，用于在不通电的情况下调试气路元件的动作。
50.电气控制系统
51.设备所有的动作程序等均由电气控制系统发出指令，并控制执行元件执行。本机以plc及触摸屏为主控单元。
52.(1)本系统由人机界面、plc和执行元件组成，人机界面和plc采用日本三菱品牌，其它开关、按钮、接触器、继电器、24v电源等也采用国内知名品牌。
53.(2)控制系统除程序动作及参数设置控制之外还设有水压不足、电脑异常等报警。
54.(3)常用按钮集成在一个小的按钮盒上，置于机器便于操作处，不常用按钮置于人机界面中。
55.(4)设有急停按钮，并置于操作工方便触及到的位置。
56.(5)具有防爆、防潮操作设计。线路管路走线规范、合理，色彩符合国家相关标准，并有清晰地文字标示，不杂乱交叉。
57.智能测温及控制系统：
58.之前的高频感应钎焊机是靠时间来控制的，即通过大量的工艺试验确定加热电流
及加热时间，设备按照试验确定的数据提前设定好来控制工件的加热。这种属于经验数据的方式，至于工件最关键的参数即温度，设备是不知道的。本次设计采用了激光瞄准红外测温仪，用于测量及控制工件的温度。
59.(1)、温度测量：
60.激光瞄准红外测温仪的工作原理是根据物体的红外辐射强度来计算出物体的表面温度。其最大的特点是无需接触被测工件即可测量工件温度，测温探头可置于被测温工件的350mm处，特别适用于难以接近或不宜接近的工件的测量。这正是我们所需要的测温装置，因为我们的工件温度高，加热到焊接温度时可以达到900
°
左右，在这个温度下对测温探头的影响很大。另外，我们设备采用的是感应焊，在被加热的工件周围有强磁场，如果探头离的太近会受磁场干扰产生很大的测量误差。无接触测量的方式很好的解决了我们以上两个难点。同时，该激光红外温度测量装置专门为测量紫铜而标定的，其波长设定区域非常适应紫铜的热效应，基本不受紫铜在升温过程中变红、变亮、氧化黑皮等因素的影响。
61.测温系统采用2级同轴瞄准，可以自动的找出测量点的中心位置及最佳的测量距离，因而是智能的。
62.(2)、温度控制：
63.温度测量出来只是一个数值，最终的目的是控制。以上测温探头与我们自主研发的温度控制器结合成功的实现了对工件温度的控制。我们的温度控制方法有两种可选，一是位式控制模式，一是pid控制模式，所谓位式控制模式就是设定目标值，工件加热到目标值停止，温度则在目标值上下一定范围内震荡。所谓“pid”模式为精确温度控制模式，一开始加热工件采用最大功率，随测量温度不断接近设定温度的同时，加热功率也在不断减小，工件最后是缓慢上升到设定温度，这样工件的整体温度均匀，有利于焊接，有利于钎料的润湿，对钎着率有好处。我们可以根据焊接工艺的要求设定某值，激光测温传感器感应工件超出设定值，即时改为保温维持状态，维持到设定时间后停止加热，从而确保了焊接温度的检测，从而满足产品质量稳定、一致性好的技术要求。
64.(3)、温度设定、调节及显示：
65.温度的设定、调节及显示采用了目前国际国内上多项先进技术，如专用微处理器、电檫除存储器、开关电源、特殊高速16位a/d转换器，抗干扰自动恢复技术、无超调pid算法及pid自整定技术，因而确保该装置具有测控精度高，抗干扰能力强，功能完备，操作简单，适应性广等优势。
66.智能测温及控制装置的主要技术参数：
67.环境等级：ip65(nema
‑
4)
68.环境温度：0
‑
60度
69.存储温度：
‑
20
‑
85度
70.相对湿度：10
‑
95％
71.电源：24v
72.工作电流：最大100a
73.模拟输出：4
‑
20ma
74.输出阻抗：最大回路阻抗500欧姆(24dc)
75.系统精度：
±
1％
±
2度
76.重复性：
±
0.5度
77.温度分辨率：输出分辨率：
±
0.1度
78.发射率：0.01
‑
1.00
79.尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。