一种压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构的制作方法

1.本实用新型属于机械制造工艺装备的技术领域，涉及产品生产智能化工艺过程自动定位技术。更具体地，本实用新型涉及一种全封闭活塞式制冷压缩机壳体自动焊接过程重复精准定位机构。


背景技术：

2.目前，在冰箱压缩机行业中，压缩机生产过程所需壳体连接管件焊接都是人工上下料凸焊机进行电阻焊，如图1所示，是现有技术中的活塞式制冷压缩机壳体在管件焊接过程作业的示意图。其中的夹具包括定位底座21、固定定位板22、穿孔导向销柱23、导向销柱安装座24，对于压缩机壳体11进行安装定位。操作人员通过手工上下料，将工件装上夹具，然后启动电源进行电阻焊。
3.现有技术采用人工操控作业，其对焊接夹具要求不高，但随意性较大；有时需通过人为动作进行补偿来保证达到工艺指标要求。在上述现有技术的操作过程中，对于操作人员对工艺技术的理解、掌控以及识别要求非常高，人为因素占比较大，必须是具备较高熟练技术程度的工人才能保证工序要求。其缺陷是：必须安排人工操作；对工人技能要求高；操作人员劳动强度大；管理成本相对高昂；生产效率低下，产出率低；产品质量不稳定；因而现有技术已不能适应目前整个制造业对人工成本、生产效率、产品质量要求越来越严苛的大环境。
4.随着工业化智能化不断推进，企业自动化程度需大幅提升；况且各个行业都要求降低劳动强度，减少人工操作，提高生产自动化程度，以适应国家对低碳和智能制造的要求。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构，其目的是提高压缩机壳体与管件焊接的自动化程度。
6.为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
7.本实用新型的压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构，应用于将焊接管件焊接到压缩机壳体上的焊接管孔位置的自动焊接设备；所述的焊接定位机构包括定位机构底座、导向定位销柱以及定位靠板；
8.所述的定位靠板通过上下滑移机构安装在定位机构底座上；所述的压缩机壳体的端面孔口由设在定位靠板上的定位凸缘定位；所述的压缩机壳体的端面由定位靠板的平面定位；在所述的定位机构底座上设置由顶升块气缸驱动的定位靠板顶升块；所述的定位靠板的上下滑移由所述的定位靠板顶升块上的斜面控制。
9.所述的顶升块气缸的控制电路与所述的自动焊接设备的plc系统连接。
10.所述的上下滑移机构包括滑块装配基板及与其紧固连接的直线导轨滑块；所述的定位靠板两侧分别与两个定位靠板连接块连接；在所述的定位靠板连接块中设置两个滑动
轨道；所述的滑动轨道相对于直线导轨滑块作上下滑移运动。
11.所述的定位机构底座上设置弹簧销轴固定块，所述的弹簧销轴固定块上设置多个弹簧销轴；所述的弹簧销轴上设置浮动压簧，所述的浮动压簧的一端与滑块装配基板接触。
12.在所述的定位靠板上，沿着定位凸缘外周边一圈分布多个磁铁，吸住压缩机壳体。
13.所述的定位凸缘设有从外端口到与定位靠板连接处直径由小到大的锥度。
14.所述的定位凸缘在圆周方向上设有多个缺口。
15.所述的焊接定位机构在相应位置设置管件位置光电传感器、壳体位置光电传感器和顶升行程光电传感器；所述的管件位置光电传感器、壳体位置光电传感器和顶升行程光电传感器均与所述的自动焊接设备的plc系统连接。
16.所述的自动焊接设备设置焊接管件送料机械手、壳体上料机械手和壳体下料机械手；所述的焊接管件送料机械手、壳体上料机械手和壳体下料机械手均与所述的自动焊接设备的 plc系统连接。
17.所述的顶升块气缸通过气缸安装调节板安装在定位机构底座上。
18.所述的导向定位销柱通过导向销柱安装座安装在定位机构底座上。
19.为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本实用新型还提供了以上所述的压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构的焊接方法，应用于将焊接管件焊接到压缩机壳体上的自动焊接设备；
20.所述的焊接定位机构包括定位机构底座、导向定位销柱以及定位靠板；所述的定位靠板通过上下滑移机构安装在定位机构底座上；所述的压缩机壳体的端面孔口由设在定位靠板上的定位凸缘定位；所述的压缩机壳体的端面由定位靠板的平面定位；在所述的定位机构底座上设置由顶升块气缸驱动的定位靠板顶升块；所述的定位靠板的上下滑移由所述的定位靠板顶升块上的斜面控制；
21.所述的焊接方法过程是：
22.顶升块气缸顶升杆推动定位靠板顶升块向前移动到位后停止；
23.由焊接管件送料机械手将焊接管件放置在上电极上；上电极旁边的管件位置光电传感器应焊接管件是否放入上电极中；
24.此时，通过plc系统控制压缩机壳体上料机械手抓取压缩机壳体，并通过plc系统控制压缩机壳体装配方向，此装配方向正好保证焊接管件的轴线与压缩机壳体的焊接管孔的中心线相重合，并将压缩机壳体的端部放置在定位靠板中的定位凸缘上，其端部与定位靠板接触进行预定位；由沿定位凸缘周边一圈分布的磁铁吸住压缩机壳体防止脱离；
25.预定位结束；
26.由于左右对称分布的直线滑块以及在直线滑块上下移动的两个对称滑动轨道的限位，保证定位靠板不会出现大的晃动；
27.滑块装配基板通过多个浮动压簧与定位机构整体底座横向相连并保证滑块装配基板有一定的柔性浮动；在浮动压簧柔性作用下产生360
°
方向上的微量浮动量以补偿一批压缩机壳体的公差差异，实现压缩机壳体精准定位；
28.同时，分布于定位凸缘旁边的壳体位置光电传感器检测压缩机壳体安装到位的信息；此时，顶升块气缸顶升杆驱动定位靠板顶升块向后移动，定位靠板带动压缩机壳体整体下移；压缩机壳体上的焊接管孔与导向定位销柱形成配合，焊接管孔的孔口牢牢落于下电
极上；同时，分布于顶升块气缸旁边的顶升行程光电传感器检测到定位靠板顶升块向后移动到行程末端；
29.压缩机壳体实现进一步的精准定位；
30.压缩机壳体的焊接管孔穿过导向销柱并紧贴在下电极后，管件位置光电传感器、壳体位置光电传感器、顶升行程光电传感器发出满足焊接三个信号到plc系统，再由plc系统控制上电极及焊接管件往下移动到位后，上下电极经过一段时间的预压，plc系统控制进行电阻焊接；
31.焊接完成后，上下电极进行一段时间的维持施压；
32.然后，plc系统控制上电极向上移开，由plc系统控制的顶升块气缸的顶升杆推动定位靠板顶升块向前运动，定位靠板顶升块斜面推动定位靠板向上运动；焊好的压缩机壳体随着定位靠板的向上移动，压缩机壳体与下电极分离；
33.压缩机壳体上移后，导向定位销柱完全退出压缩机壳体的焊接管孔；
34.由plc系统控制的壳体下料机械手抓住压缩机壳体放置在滑道上，焊接管件与压缩机壳体的焊接完成。
35.所述的上下电极预压时间为500～800ms；预压压力0.3～0.45mpa。
36.所述的电阻焊的焊接时间为450～750ms、焊接电流为36～40ka。
37.焊接完成后维持施压，其维持压力为0.3～0.45mpa；维持时间为300～500ms。
38.所述的上电极、下电极的材料均为铍钴铜。
39.本实用新型采用上述技术方案，采用预定位方式，实现定位误差补偿，定位精度高；整个上下料、定位、焊接过程及流转通过机械手控制完成，生产效率高和自动化程度高，大大降低工人劳动强度，安全性好，完全避免了对人工操作的高度依赖，可靠性好；结构简单、制造成本低；使用寿命长、稳定可靠，并能保证智能化及自化生产时达到工艺所需工序重复定位的要求；满足压缩机壳体生产的智能化、自动化技术要求，能完全适应目前及今后全社会推进智能化替代人工操作的趋势和国家对低碳和智能制造的要求。
附图说明
40.附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
41.图1为现有技术中的冰箱压缩机壳体三管人工上下料的焊接工装夹具结构示意图；
42.图2为本实用新型的冰箱压缩机壳体三管自动化上下料焊接的定位机构示意图；图2中前后的箭头表示顶升块气缸顶杆推动方向，前表示顶杆往前推，定位靠板向上移动，后则相反；
43.图3为图2所示定位机构侧向正投影剖面示意图；
44.图4为图2所示定位机构侧后方向局部剖面示意图(显示滑动轨道与滑块装配)；
45.图5为本实用新型中的顶升块行程光电传感器安装位置示意图。
46.图中的标记为：
47.1、定位机构底座，2、定位靠板，3、浮动压簧，4、导向定位销柱，5、定位靠板连接块， 6、直线导轨滑块，7、定位靠板顶升块，8、顶升块气缸，9、气缸安装调节板，10、滑块装配基板，11、压缩机壳体，12、磁铁，13、滑动轨道，14、焊接管件，15、定位凸缘，16、管件位置光电
传感器，17、壳体位置光电传感器，18、顶升行程光电传感器，19、导向销柱安装座，20、焊接管连接孔，21、定位底座，22、固定定位板，23、穿孔导向销柱，24、导向销柱安装座。
具体实施方式
48.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
49.如图2至图5所示本实用新型的结构，为一种压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构，应用于将焊接管件14焊接到压缩机壳体11上的焊接管孔20位置的自动焊接设备；所述的焊接定位机构包括定位机构底座1、导向定位销柱4以及定位靠板2。
50.为了克服现有技术的缺陷，实现提高压缩机壳体与管件焊接的自动化程度的发明目的，本实用新型采取的技术方案为：
51.如图2所示，本实用新型的压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构，所述的定位靠板2 通过上下滑移机构安装在定位机构底座1上；所述的压缩机壳体11的端面孔口由设在定位靠板2上的定位凸缘15定位；所述的压缩机壳体11的端面由定位靠板2的平面定位；在所述的定位机构底座1上设置由顶升块气缸8驱动的定位靠板顶升块7；所述的定位靠板2的上下滑移由所述的定位靠板顶升块7上的斜面控制。
52.如图3所示，定位靠板顶升块7的斜面台阶高度差，保证了定位靠板2连同定位靠板连接块5、直线滑块组件上下移动的位置距离。
53.顶升块气缸8通过推动定位靠板顶升块7以斜坡面顶升推动定位靠板2至设定高度位置；
54.所述的顶升块气缸8的控制电路与所述的自动焊接设备的plc系统连接。
55.如图2、图3、图4所示：
56.所述的上下滑移机构包括滑块装配基板10及与其紧固连接的直线导轨滑块6；所述的定位靠板2两侧分别与两个定位靠板连接块5连接；在所述的定位靠板连接块5中设置滑动轨道13；所述的滑动轨道13相对于直线导轨滑块6作上下滑移运动。
57.直线滑块6固定于滑块装配基板10上，定位靠板2依靠定位靠板连接块5与滑动轨道 13固定连接。滑动轨道13沿直线滑块6保证定位靠板连接块5、滑块装配基板10整体上下移动。
58.所述的定位机构底座1上设置弹簧销轴固定块，所述的弹簧销轴固定块上设置多个弹簧销轴；所述的弹簧销轴上设置多个浮动压簧3，所述的浮动压簧3的一端与滑块装配基板10 接触。
59.所述的定位靠板2与定位靠板连接块5通过直线导轨滑块6进行上下移动；所述的直线导轨滑块6与滑块装配基板10相连；
60.滑块装配基板10、定位靠板连接块5、直线导轨滑块6、定位靠板2，经相互连接后形成一体的构件，此机构在使用时通过浮动压簧3的自身特征，形成可任意浮动的整体；补偿因一批工件相互之间的误差而产生的加工定位误差。
61.为了进一步提高定位精度，在滑块装配基板10左右对称分布的直线滑块6，左右对称直线滑块6上分别有对称分布的滑动轨道13，对称分布滑块轨道13沿直线滑块6上下移
动。由于左右两边的限位，保证定位靠板2不会出现大的晃动。
62.滑块装配基板10与浮动压簧3连接，浮动压簧3另一端固定于定位机构整体底座1上；滑块装配基板10通过浮动压簧3与定位机构整体底座1横向相连并保证滑块装配基板10有一定的柔性浮动。
63.浮动压簧3的柔性特征保证了滑动装配基板10及其附属连接一起的组件共同产生微量的偏转、位移。滑块装配基板10在浮动压簧3作用下可做前后相对移动，以补偿上料时误差位移量；同时，滑块装配基板10依靠浮动压簧3可产生少量偏转位移量，以补偿压缩机壳体 11上料时角度偏差，保证了压缩机壳体11在定位机构上最终的一致性，从而保障焊接后的产品质量要求。
64.在所述的定位靠板2上，沿着定位凸缘15外周边一圈分布多个磁铁12，吸住压缩机壳体11。所述的磁铁12采用柱形磁石。
65.压缩机壳体11通过定位靠板2上的定位凸缘15进行预定位，并由沿定位凸缘15周边一圈分布的多个磁铁12吸住压缩机壳体11，防止脱离；
66.当放置在定位凸缘15上的压缩机壳体11与滑块装配基板10、直线滑块6、定位靠板连接块5、定位靠板2与在浮动压簧3柔性作用下产生少量360度方位浮动量以补偿现工件压缩机壳体11之间公差差异。定位后的压缩机壳体11位置精度进一步提高，确保焊接管件14 精准焊接在压缩机壳体11的孔内，以满足智能制造自动生产的重复精准定位要求。
67.所述的定位靠板2通过定位凸缘15及柱形磁石12达到定位和吸附压缩机壳体11的目的。当压缩机壳体11放置于定位靠板2上的定位凸缘15上进行定位之后，因重力原因，压缩机壳体11工件会从定位凸缘15上脱落。为防止压缩机壳体11工件脱落，在沿定位凸缘15外圆方向的定位靠板2上配装多个磁铁12，以保证压缩机壳体11工件能与定位靠板2紧密贴合，不会脱落，完全保证结构在运动作业时工件稳定不脱离。
68.所述的定位凸缘15设有从外端口到与定位靠板2连接处直径由小到大的锥度。
69.该锥度起到压缩机壳体在往定位凸缘15上定位时的导向作用。
70.所述的定位凸缘15在圆周方向上设有多个缺口。
71.缺口的作用是减少定位面的接触面积，使得定位可靠。定位接触面过大，容易造成定位安装不可靠。
72.如图2和图5所示：
73.所述的焊接定位机构在相应位置设置管件位置光电传感器16、壳体位置光电传感器17 和顶升行程光电传感器18；所述的管件位置光电传感器16、壳体位置光电传感器17和顶升行程光电传感器18均与所述的自动焊接设备的plc系统连接。
74.所述的自动焊接设备设置焊接管件送料机械手、壳体上料机械手和壳体下料机械手；所述的焊接管件送料机械手、壳体上料机械手和壳体下料机械手均与所述的自动焊接设备的plc系统连接。
75.所述的顶升块气缸8通过气缸安装调节板9安装在定位机构底座1上。
76.所述的导向定位销柱4通过导向销柱安装座19安装在定位机构底座1上。
77.为保证可靠焊接，所述的上电极、下电极的材料均为铍钴铜。
78.为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本实用新型还提供了以上所述的压缩机壳体与管件全自动焊接定位机构的焊接方法，该方法应用于将焊接管件14焊接到压缩机
壳体11 上的自动焊接设备，其具体过程是：
79.所述的焊接定位机构包括定位机构底座1、导向定位销柱4以及定位靠板2；所述的定位靠板2通过上下滑移机构安装在定位机构底座1上；所述的压缩机壳体11的端面孔口由设在定位靠板2上的定位凸缘15定位；所述的压缩机壳体11的端面由定位靠板2的平面定位；在所述的定位机构底座1上设置由顶升块气缸8驱动的定位靠板顶升块7；所述的定位靠板2 的上下滑移由所述的定位靠板顶升块7上的斜面控制；
80.所述的焊接方法过程是：
81.顶升块气缸8顶升杆推动定位靠板顶升块7向前移动到位后停止；
82.由焊接管件送料机械手将焊接管件14放置在上电极上；上电极旁边的管件位置光电传感器16感应焊接管件14是否放入上电极中；
83.此时，通过plc系统控制压缩机壳体上料机械手抓取压缩机壳体11，并通过plc系统控制压缩机壳体11装配方向，此装配方向正好保证焊接管件14的轴线与压缩机壳体11的焊接管连接孔20的中心线相重合，并将压缩机壳体11的端部放置在定位靠板2中的定位凸缘 15上，其端部与定位靠板2接触进行预定位；由沿定位凸缘15周边一圈分布的磁铁12吸住压缩机壳体11防止脱离；
84.预定位结束；
85.由于左右对称分布的直线滑块6以及在直线滑块6上下移动的两个对称滑动轨道13的限位，保证定位靠板2不会出现大的晃动；
86.滑块装配基板10通过多件浮动压簧3与定位机构整体底座1横向相连并保证滑块装配基板10有一定的柔性浮动；在浮动压簧3柔性作用下产生360
°
方向上的微量浮动量以补偿一批压缩机壳体11的公差差异，实现压缩机壳体11精准定位；
87.同时，分布于定位凸缘15旁边的壳体位置光电传感器17检测压缩机壳体11安装到位的信息；此时，顶升块气缸8顶升杆驱动定位靠板顶升块7向后移动，定位靠板2带动压缩机壳体11整体下移；压缩机壳体11上的焊接管孔20与导向定位销柱4形成配合，焊接管孔 20的孔口牢牢落于下电极上；同时，分布于顶升块气缸8旁边的顶升行程光电传感器18检测到定位靠板顶升块7向后移动结束；
88.机构整体下移后，导向定位销柱4从压缩机壳体11上的焊接管孔20穿过，将导向定位柱销4导入；由于导向柱销4的上端为导向锥形，当压缩机壳体11的焊接管孔20穿过导向柱销4时，压缩机壳体11的孔比导向柱销4前端锥形小，利用重力作用可以进一步纠正当压缩机壳体11位置有所偏移时，通过导向住销4锥形导向，实现压缩机壳体11所要焊接之孔内进行再次精准定位；
89.压缩机壳体11实现进一步的精准定位；
90.压缩机壳体11的焊接管孔20穿过导向销柱4并紧贴在下电极后，管件位置光电传感器 16、壳体位置光电传感器17、顶升行程光电传感器18发出满足焊接三个信号到plc系统，再由plc系统控制上电极及焊接管件14往下移动到位后，上下电极经过一段时间的预压， plc系统控制进行电阻焊接；
91.焊接完成后，上下电极进行一段时间的维持施压；
92.然后，plc系统控制上电极向上移开，由plc系统控制的顶升块气缸8的顶升杆推动定位靠板顶升块7向前运动，定位靠板顶升块7斜面推动定位靠板2向上运动；焊好的压缩机
壳体11随着定位靠板2的向上移动，压缩机壳体11与下电极分离；
93.压缩机壳体11上移后，导向定位销柱4完全退出压缩机壳体11的焊接管孔20；
94.由plc系统控制的壳体下料机械手抓住壳体11放置在滑道上，焊接管件14与压缩机壳体11的焊接完成。
95.主要技术参数：
96.所述的上下电极预压时间为500～800ms；预压压力0.3～0.45mpa(表压)。
97.所述的电阻焊的焊接时间为450～750ms、焊接电流为36～40ka。
98.焊接完成后维持施压：焊接完成后，为确保电阻焊接熔核牢靠可靠，继续施压，维持压力为0.3～0.45mpa(表压)、维持时间为300～500ms。
99.通过设定的压力、施压时间、电流等参数，使焊接管件14有效、牢固地焊接在压缩机壳体11上。
100.在焊接管件完成后，由plc系统控制各机械手以及顶升块气缸8控制顶杆、上下电极周而复始完成上述焊接动作，以实现整个焊接过程高效率、自动化。本实用新型克服现有焊接夹具结构高度依赖人工导致一致性不好的缺陷，由于焊接多轮定位具有补偿定位，定位精度高，整个焊接过程通过机械手控制抓取、焊接、移位、流转，效率高，自动化程度高，可靠性好，满足压缩机壳体生产智能化、自动化技术要求，大大降低工人劳动强度，安全性好，适应国家对低碳和智能制造要求。
101.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体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非实质性的改进，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之内。