自动焊接装置及方法与流程

1.本技术涉及自动焊接的技术领域，尤其涉及一种自动焊接装置及方法。


背景技术：

2.随着科技水平和制造技术的日渐提高，智能化自动生产的应用越来越广泛。其中，焊接技术一直以来都是生产行业的重要技术，涉及多个领域多种类型的产品生产，好的焊接技术能为提供优良的产品，所以焊接技术在制造业中的作用极其重要。
3.在现有技术中，焊接面对复杂管路结构时通常采用人工焊接的方式进行，要实现管路焊接的自动化需要考虑的较多因素，例如，实现复杂焊接点的焊接自动化还需要考虑对火焰的控制，在没有进行人工焊接的情况下，还需要防止自动焊接出现明火，降低发生火灾的风险。另外，复杂管路的焊接自动化还需要考虑自动焊接时焊枪对焊接点的自动定位，以及焊枪与焊接点精确地配合，面对焊接点的不同时，焊枪进入焊接点的路径也需要重点考虑。现有的自动焊接技术也仅是进行提前计算，将被焊接件固定在预先设计好的工装上，通过确定的路径将焊枪固定在某一位置，通过固定的相对运动实现自动焊接，这就导致了需要焊接的点不能过于复杂，对于复杂的焊接点无法进行焊接，自动化程度较低。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种自动焊接装置及方法，用于解决现有技术中的自动焊接时自动化程度较低的问题。
5.为解决上述问题，第一方面，本技术提供了一种自动焊接装置，包括：焊接组件，焊接组件包括第一机械臂、高频焊枪和信息采集结构，高频焊枪和信息采集结构均与第一机械臂相连；固定组件，固定组件包括第二机械臂、夹具座和夹具，夹具座与第二机械臂相连，夹具安装在夹具座上；以及控制组件，焊接组件与固定组件均与控制组件电连接，控制组件根据信息采集结构的指令控制焊接组件和固定组件的移动。
6.进一步地，焊接组件包括安装座，安装座安装在第一机械臂上，高频焊枪和信息采集结构均安装在安装座上。
7.进一步地，信息采集结构包括图像采集器，图像采集器设置在安装座内。
8.进一步地，图像采集器包括多个相机，多个相机设置在安装座内并与控制组件电连接。
9.进一步地，信息采集结构还包括光源，光源设置在安装座内。
10.进一步地，安装座上设置有弧形长孔，光源安装在弧形长孔内，光源安装在弧形长孔的位置可调整，以调整光源的安装位置。
11.进一步地，固定组件还包括连接座和缓冲结构，连接座与第二机械臂相连，夹具座与连接座通过缓冲结构相连。
12.进一步地，连接座包括第一板体、立板和第二板体，立板的两端分别与第一板体和第二板体相连，第一板体与第二机械臂相连，第二板体具有通孔，缓冲结构包括连接杆和弹
簧，连接杆的第一端与夹具座相连，连接杆穿设在通孔内，且连接杆的第二端位于第二板体的远离夹具的一侧，连接杆的第二端具有限位部以将连接杆的第二端限位在第二板体的远离夹具的一侧，弹簧套设在连接杆的周向外侧，弹簧的两端分别抵顶在第二板体和夹具座上。
13.进一步地，夹具包括第一夹持臂和第二夹持臂，夹具座上设置有与夹具相互配合的滑道，第一夹持臂和第二夹持臂具有夹持状态和待夹持状态。
14.进一步地，固定组件还包括驱动部，驱动部与夹具相连以驱动第一夹持臂和第二夹持臂具有夹持状态和待夹持状态。
15.进一步地，第一夹持臂与第二夹持臂相邻的一侧具有第一夹持凹槽，第二夹持臂上设置有与第一夹持凹槽相对应的第二夹持凹槽。
16.进一步地，夹具包括竖直段和倾斜段，竖直段与倾斜段成角度设置。
17.进一步地，固定组件还包括冷却结构，冷却结构固定在夹具座上。
18.进一步地，冷却结构包括冷却管，冷却管固定在夹具座上，冷却管的出口朝向夹具。
19.第二方面，本技术还提供了一种自动焊接方法，自动焊接方法采用权利要求1至14中任一项自动焊接装置，自动焊接方法包括：采集焊接位置；固定组件对待焊接件进行固定；焊接组件对待焊接件进行焊接。
20.进一步地，待焊接件在焊接前需要将待焊接件的母管增加内倒角。
21.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
22.本技术的技术方案，自动焊接装置包括焊接组件、固定组件和控制组件，其中，焊接组件包括第一机械臂、高频焊枪和信息采集结构。采用第一机械臂进行焊接组件的移动能够使焊枪通过第一机械臂的运转从多个角度选择最佳行进路线到到达焊接点位置，同时可以采用多个焊接组件进行相同或者不同的焊接点进行配合焊接，提高焊接效率的同时也能够增加焊接组件的灵活性。使用高频焊枪，与现有技术相比较高频焊枪能够通过控制交流电频率来控制焊枪枪头的温度，并且与传统焊接相比较不会产生明火火焰，能够保证焊接过程中不会因为明火发生火灾。信息采集结构应用于焊接点的定位，即通过焊接点的定位信息能准确的将高频焊枪送至焊接点位置进行焊接。固定组件可以实现对待焊接部件的固定，使得待焊接部件不容易出现错位等问题，进而提高了焊接精度。控制组件根据信息采集结构采集的信息，控制焊接组件和固定组件配合焊接工作，这样大大地提高了焊接的自动化程度。本技术有效地解决了现有技术中的自动焊接时自动化程度较低的问题。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1示出了本技术实施例的焊接组件的立体结构示意图；
26.图2示出了图1的焊接组件中高频焊枪的立体结构示意图；
27.图3示出了本技术实施例的固定组件的立体结构示意图；
28.图4示出了本技术实施例的自动焊接方法中的待焊接件的主视示意图；
29.图5示出了图4的自动焊接方法中的待焊接件俯视示意图；
30.其中，上述附图包括以下附图标记：
31.10、焊接组件；11、高频焊枪；111、u型焊枪头；112、焊枪连接杆；113、焊枪连接座；12、信息采集结构；121、相机；122、光源；13、安装座；20、固定组件；21、夹具座；22、夹具；221、第一夹持臂；222、第二夹持臂；23、连接座；231、第一板体；232、立板；233、第二板体；234、缓冲空腔；24、缓冲结构；241、连接杆；242、弹簧；25、冷却结构；251、冷却管；252、冷却接口；30、待焊接件；31、母管；32、焊接铜管。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.如图1至图3所示，本实施例的一种自动焊接装置，包括：焊接组件10、固定组件20和控制组件。其中焊接组件10包括第一机械臂、高频焊枪11和信息采集结构12，高频焊枪11和信息采集结构12均与第一机械臂相连。固定组件20包括第二机械臂、夹具座21和夹具22，夹具座21与第二机械臂相连，夹具22安装在夹具座21上。焊接组件10与固定组件20均与控制组件电连接，控制组件根据信息采集结构12的指令控制焊接组件10和固定组件20的移动。
34.本实施例的技术方案中，自动焊接装置包括焊接组件10、固定组件20和控制组件，其中，焊接组件10包括第一机械臂、高频焊枪11和信息采集结构12。采用第一机械臂进行高频焊枪11地移动能够使焊枪通过第一机械臂的运转从多个角度选择最佳行进路线到到达焊接点位置，同时可以采用多个焊接组件10进行相同或者不同的焊接点进行配合焊接，提高焊接效率的同时也能够增加焊接组件10的灵活性。使用高频焊枪11，与现有技术相比较高频焊枪11能够通过控制交流电频率来控制焊枪枪头的温度，并且与传统焊接相比较不会产生明火火焰，能够保证焊接过程中不会因为明火发生火灾。信息采集结构12应用于焊接点的定位，即通过焊接点的定位信息能准确的将高频焊枪11送至焊接点位置进行焊接。固定组件20可以实现对待焊接部件的固定，使得待焊接部件不容易出现错位等问题，进而提高了焊接精度。控制组件根据信息采集结构12采集的信息，控制焊接组件10和固定组件20配合焊接工作，这样大大地提高了焊接的自动化程度。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的自动焊接时自动化程度较低，无法进行实际焊接点的定位，以及计算焊枪的进入路径的问题。
35.如图3所示，本实施例的技术方案中，高频焊枪11由u型焊枪头111、焊枪连接杆112和焊枪连接座113组成，u型焊枪头111通过焊枪连接杆112与焊枪连接座113连接，焊枪连接座113与安装座13内的电器元件连接，构成焊接组件10。
36.如图1至图3所示，本实施例的技术方案中，信息采集结构12可采用多种方式进行信息收集，包括但不限于图像采集、微波电子采集、热成像采集等技术手段。信息采集结构
12的主要作用是自动焊接中对各流程中需要进行定位的点进行信息的采集，以及焊接组件10和固定组件20在移动过程的路径进行探索，保证自动焊接的顺利进行，保障焊接质量以及焊接效率。
37.如图1所示，本实施例的技术方案中，焊接组件10还包括安装座13，安装座13安装在第一机械臂上，高频焊枪11和信息采集结构12均安装在安装座13上。安装座13上设有安装孔，通过连接件进行安装座13与第一机械臂的连接，并且安装孔上设有定位孔，能够保证安装座13与第一机械臂的连接相对位置精确，从而保证安装座13内高频焊枪11和信息采集结构12的定位精准。
38.如图1所示，本实施例的技术方案中，信息采集结构12包括图像采集器，图像采集器设置在安装座13内。图像采集器包括但不限于相机121、热成像装置以及其他成像装置，能够对所需要装夹的待焊接件30的对应位置以及焊接的装置进行整体扫描，便于控制组件得出最佳的焊枪进入路线，保证焊接点的精准定位以及焊枪的进入路线的准确性。
39.如图1所示，本实施例的技术方案中，图像采集器包括多个相机121，多个相机121设置在安装座13内并与控制组件电连接。多个相机121根据不同位置的成像，并将成像信息发送给控制组件进行分析，精确地得出焊接点的位置，以及焊枪的进入路线的准确性，多个相机121能够提供多角度的视角信息，避免使用一台相机121无法观测到待焊接位置附近的盲区，多点位的信息采集也能够提高焊接的准确性减少焊接产生的误差，具体地，在本实施例的技术方案中采用的是两台相机121进行定位的。
40.如图1所示，本实施例的技术方案中，信息采集结构12还包括光源122，光源122设置在安装座13内。影响相机121成像质量的各种因素中，环境的光暗程度对相机121成像质量的影响较大，所以通过设置光源122保证相机121成像时信息采集的准确性。光源122的设计也保证了在光线较低或者没有外来光线的环境下，相机121也能通过光源122对焊接位置信息进行采集。
41.如图1所示，本实施例的技术方案中，安装座13上设置有弧形长孔，光源122安装在弧形长孔内，光源122安装在弧形长孔的位置可调整，以调整光源122的安装位置和/或安装角度。光源122还包括第一光源和第二光源，第一光源位于相机121的上方，第二光源位于相机121的下方，可通过弧形长孔对第一光源和第二光源的照射角度在90度角的范围内进行调整，光源122使用过程中可能收到外界环境的影响导致光线产生有差异，光线的差异容易导致成像质量产生偏差从而影响控制组件对焊接点的位置信息判断，所以光源122的设置需要能够进行对光照射的角度变换，从而保证焊接时所采集的位置信息精确。需要说明的是，光源122设置包括但不限于第一光源和第二光源，第一光源和第二光源还可以采用不同的光源122进行组合给自动焊接装置提供光。
42.如图1所示，本实施例的技术方案中，安装座13包括四周的侧板和隔板，侧板围成容纳空间，安装座13的前后没有侧板，隔板设置在容纳空间内以将容纳空间分隔为焊枪容纳空间和相机容纳空间，高频焊枪11设置在焊枪容纳空间内，多个相机121均安装在相机121安装空间内，多个相机121为两个。隔板和远离焊枪容纳空间的侧板上均设置有弧形长孔，光源122的一端安装在隔板的弧形长孔，光源122的另一端安装在侧板的弧形长孔内，光源122的端部的安装位置可以根据弧形长孔的位置进行调整。
43.如图2所示，本实施例的技术方案中，高频焊枪11的端部为u型枪头(u型焊枪头
111)，待焊接件30位于u型枪头的两个枪头之间。需要说明的是，本实施例的待焊接件30为空调的待焊接件，作为其它可应用的实施方式也可以为其它的家用电器的待焊接件。
44.本实施例的技术方案中(图中未示出)，自动焊接装置还可以采用多个焊接组件10进行配合焊接，或者单个焊接进行位置信息的多重采集，提高图像采集的效率和保证图像信息采集的精确度。图像采集结构(图像采集器)还可实时采集图像信息，对焊接点的位置信息进行补正，确保焊枪最后到达位置为最佳焊接位置，能够有效地提高焊接质量。
45.如图3所示，本实施例的技术方案中，固定组件20还包括连接座23和缓冲结构24，连接座23与第二机械臂相连，夹具座21与连接座23通过缓冲结构24相连。固定组件20与第二机械臂连接能够提高固定组件20所固定的待焊接件的稳定性，以及保证待焊接组件10的配合，用于保证后续焊接时焊接质量的稳定。第二机械臂通过控制组件进行控制，即第二机械臂也可以通过信息采集结构12所采集的信息对待安装的待焊接件进行准确的安装，以保证后续的焊接，提高焊接效率，能够取代人工安装减少人力成本。
46.如图3所示，本实施例的技术方案中，连接座23包括第一板体231、立板232和第二板体233，立板232的两端分别与第一板体231和第二板体233相连，第一板体231与第二机械臂相连，第二板体233具有通孔，缓冲结构24包括连接杆241和弹簧242，连接杆241的第一端与夹具座21相连，连接杆241穿设在通孔内，且连接杆241的第二端位于第二板体233的远离夹具22的一侧，连接杆241的第二端具有限位部以将连接杆241的第二端限位在第二板体233的远离夹具22的一侧，弹簧242套设在连接杆241的周向外侧，弹簧242的两端分别抵顶在第二板体233和夹具座21上。第一板体231、立板232和第二板体233形成缓冲空腔234，连接杆241部分位于缓冲空腔234内，缓冲组件使用过程中位于弹簧242内的部分连接杆241会通过第二板体233进入缓冲空腔234内，连接杆241与第二板体233对弹簧242进行压缩。
47.如图3所示，本实施例的技术方案中，实际焊接过程中，需要夹具22对焊接铜管32进行夹持，将焊接铜管32与母管31对接，形成焊接点。对接过程中第二机械臂需要处于固定位置保证第二机械臂、焊接铜管32与母管31处于相对静止的位置。在焊接过程中高频焊枪11首先对焊接铜管32进行快速加热，使焊接铜管32达到焊接所需要的温度，然后调整高频焊枪11的输出频率，使焊接铜管32的保温处于能够完成焊接的温度。焊接铜管32处于保温时，高频焊枪11加热焊料使焊料融化，焊料融化后进入焊接点的焊缝，填满焊缝完成焊接铜管32与母管31的焊接。需要说明的是，焊接铜管32处于高温状态时容易产生轻微变形，此时容易产生管路回弹现象，从而导致焊接铜管32与母管31对接处，即焊接点位置发生管路变形等损伤，所以设置缓冲结构24用于解决上述问题。缓冲结构24应用于第二机械臂压紧焊接铜管32和母管31之后，保证配管深度达标使焊接熔深满足要求，多余的力将对缓冲结构24中的弹簧242进行拉伸，拉伸过程将多余的力转换为弹簧242的弹性势能，在面对高温状态的焊接铜管32时能够通过弹性势能的变换保证焊接铜管32在焊接过程中处于相对母管31静止的状态，以保证焊接质量。
48.如图3所示，本实施例的技术方案中，夹具22包括第一夹持臂221和第二夹持臂222，夹具座21上设置有与夹具22相互配合的滑道，第一夹持臂221和第二夹持臂222具有夹持状态和待夹持状态。夹具22能够针对焊接位置进行位置变换，其中通过在夹具座21上设置滑道可在较小的范围内调整夹具22的位置，滑道分为纵向滑道和水平滑道，第二机械臂可水平旋转配合水平滑道可改变夹具22在水平面内的位置，即调整焊接铜管32的空间横向
坐标和空间竖向坐标，纵向滑道和第二机械臂用于调整焊接铜管32的空间纵向坐标，即对焊接铜管32的焊接位置进行精准定位，保证进行焊接时焊接铜管32与母管31所处位置的准确性。
49.如图3所示，本实施例的技术方案中，固定组件20还包括驱动部，驱动部与夹具22相连以驱动第一夹持臂221和第二夹持臂222具有夹持状态和待夹持状态。驱动部还可驱动夹具22改变夹具22在对应滑道中的位置。驱动部可采用液压驱动或者气动驱动。第一夹持臂221和第二夹持臂222处于待夹持状态时，先将焊接铜管32放入对应装夹位置，驱动部使第一夹持臂221和第二夹持臂222由待夹持状态转换为夹持状态，此时焊接组件10中信息采集结构12对焊接铜管32的焊接部位的位置信息进行采集，将采集信息传递到控制组件中，控制组件进行数据分析后传递信号给固定组件20，固定组件20执行信号中使用第二机械臂以及驱动部，使焊接铜管32与母管31准确的形成焊接点。
50.如图3所示，本实施例的技术方案中，第一夹持臂221与第二夹持臂222相邻的一侧具有第一夹持凹槽，第二夹持臂222上设置有与第一夹持凹槽相对应的第二夹持凹槽。第一夹持凹槽相对应的第二夹持凹槽形成焊接铜管32的安装槽，焊接铜管32安装于安装槽内。
51.如图3所示，本实施例的技术方案中，夹具22包括竖直段和倾斜段，竖直段与倾斜段成角度设置。竖直段与倾斜段成角度具体为135度，安装槽及形成安装槽的第一夹持臂221与第二夹持臂222位于倾斜段，在焊接过程中，倾斜夹具22的设计能够避免夹具22与焊枪形成干涉造成不能自动焊接的情况，需要说明的是，实际生产应用中竖直段与倾斜段所形成的角度可根据实际需求进行选择。
52.如图3所示，本实施例的技术方案中，固定组件20还包括冷却结构25，冷却结构25固定在夹具座21上。冷却结构25通过直角形竖直板安装座13固定在夹具座21上，通过螺纹结构固定在直角形安装座13的水平板上。冷却结构25对夹具22进行冷却，焊接作业属于长时间作业，焊接温度较高，容易导致夹具22温度过高甚至夹具22融化附着在焊接铜管32上，第一夹持臂221与第二夹持臂222采用黄铜材料，冷却结构25能够保证在长时间焊接时夹具22耐高温的可靠性。
53.如图3所示，本实施例的技术方案中，冷却结构25包括冷却管251，冷却管251固定在夹具座21上，冷却管251的出口朝向夹具22。冷却结构25还包括冷却接口252，冷却接口用于连接制冷机器与冷却管251之间的管道，冷却结构25工作时由制冷机器制造的冷气通过管道运输至冷却接口252，冷却接口252处设有冷却开关通过冷却开关将冷气传送到冷却管251，冷却管251的角度指向第一夹持臂221与第二夹持臂222，将冷气喷向第一夹持臂221与第二夹持臂222进行冷却。冷却结构采用0.2mpa的氮气冷却。
54.本技术的实施例还提供了一种自动焊接方法，其中，自动焊接方法采用上述任意自动焊接装置，自动焊接方法还包括：采集焊接位置；固定组件20对待焊接件30进行固定；焊接组件10对待焊接件30进行焊接。
55.如图4和图5所示，本实施例的技术方案中，待焊接件30在焊接前需要将待焊接件30的母管31增加内倒角。母管31的内倒角具体角度为27度，增加内倒角即形成一个圆形的焊料容纳槽，焊料容纳槽可在焊料融化成焊料液时进行引导，保证焊料液均匀位于焊接点周围不出现焊缝、气孔等缺陷，保证焊接的质量，避免焊瘤的形成。
56.本实施例的技术方案中(图中未示出)，自动焊接方法采用上述的自动焊接装置，
具体焊接过程如下：
57.首先，一个或多个焊接组件10正对需要焊接的产品。其次，进行焊接铜管32的夹持，第一夹持臂221和第二夹持臂222处于待夹持状态时，先将焊接铜管32放入对应安装槽的位置，驱动部使第一夹持臂221和第二夹持臂222由待夹持状态转换为夹持状态，此时一个或多个焊接组件10中信息采集结构12对焊接铜管32的焊接部位的位置信息进行采集，将采集信息传递到控制组件中，控制组件进行数据分析后传递信号给固定组件20，固定组件20执行信号中使用第二机械臂以及驱动部，使焊接铜管32与母管31准确的形成焊接点。再次，一个或多个焊接组件10再次通过信息采集结构12获取焊接点的位置信息以及焊接点周围的图像信息并传递给控制组件，控制组件进行信息处理后计算出最佳焊枪行进路线，随后对第一机械臂发出指令，第一机械臂带着焊接组件10使高频焊枪11移动至最佳焊接处，使u型焊枪头111包裹住待焊接件30进行焊接。最后，焊接完成后一个或多个焊接组件10从焊接点撤离，驱动部使第一夹持臂221和第二夹持臂222转为待夹持状态，随后第二机械臂进行移动，使夹具22脱离焊接铜管32，焊接过程结束。需要说明的是，焊接组件10对焊接点位置的采集可以采用实时采集的方式进行对焊接位置的补正，以保证焊接的精准度，提高焊接质量。同时自动焊接方法可适用同时焊接多个焊接点或者对于需要大量焊接的焊接处进行多个焊接组件10的配合焊接。
58.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。