一种自动焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及自动加工领域，具体地说是一种自动焊接装置及焊接方法。

背景技术：

家具中用的连接件产品是使用比较广的一个零配件，它是由一个金属本体和一个焊钉焊接在一起的，现有的操作方式是通过人工焊接的。但是这种产品要求金属本体和金属钉之间为无痕焊接，表面要求比较高，人工操作不但速度慢，生产效率低，而且操作后的成品有焊接痕迹，表面要求容易不达标，焊接的一致性比较差。且焊接的过程中，工人长期工作，容易产生疲劳，在这种情况下，容易发生工伤事故。而现有的生产过程中缺少相应的自动化生产设备和自动化生产工艺。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明的提供了一种自动焊接装置及焊接方法。

本发明的技术方案是:

一种自动焊接装置，包括以下装置：

焊接工作台，该焊接工作台中心设有焊接夹头，所述的焊接工作台上方设有气缸安装座；

本体振动盘，用于本体零件的进料输送；

焊钉振动盘，用于焊钉零件的进料输送；

打本体气缸，将本体零件从本体振动盘送入到本体输送通道内；

送本体气缸，用于推送本体零件；

矫正气缸，用于对本体输送通道末端的本体零件进行位置矫正；

送钉气缸，用于将焊钉零件从焊钉振动盘上推进送钉至焊钉输送通道内；

打钉气缸，用于将焊钉零件从焊钉输送通道推进送钉至焊接夹头内；

负极气缸，用于将本体零件从本体输送通道推送至焊接夹头的上方；

焊接气缸，用于推压本体零件与焊接夹头内的焊钉零件压在一起；

复位气缸，用于将焊接完成的焊接产品推出至本体输送通道末端。

优选的，该装置还包括焊机，焊机的负极与所述的负极气缸连接，所述的正极与焊接夹头的末端连接。

优选的，所述的本体振动盘设于焊接工作台的左侧，且所述的本体振动盘的出口设有延伸至焊接工作台上方的延伸本体送料臂，所述的焊接工作台前部设有本体输送通道，该本体输送通道的左端设于该延伸本体送料臂的末端处，且本体输送通道的水平高度位于延伸本体送料臂的下方；所述的打本体气缸固定于所述的气缸安装座上，且其活塞端延伸至气缸安装座的下表面，正对所述的本体输送通道的起始端；所述的送本体气缸设于所述延伸本体送料臂的下方，且正对所述本体输送通道的起始端；所述的矫正气缸设于本体输送通道的末端，且正对所述本体输送通道的末端；所述的焊接工作台的前侧设有负极气缸安装座，所述的负极气缸固定于该负极气缸安装座上，且正对本体输送通道的末端。

作为进一步优选的，所述的送本体气缸水平高度与所述的本体输送通道一致，且其活塞端从左侧正对本体输送通道的起始端，活塞运动方向与本体输送通道一致；所述的矫正气缸水平高度与所述的本体输送通道一致，且其活塞端从右侧正对本体输送通道的末端，活塞运动方向与本体输送通道一致；所述的负极气缸水平高度与所述的本体输送通道一致，且其活塞端从前侧正对本体输送通道的末端，活塞运动方向与本体输送通道相垂直；所述的焊接夹头、本体输送通道的末端、负极气缸在一直线上。

优选的，所述的焊钉振动盘设于焊接工作台的右侧，且所述的焊钉振动盘的出口设有延伸至焊接工作台上方的延伸焊钉送料臂，所述的焊接工作台后部设有焊钉输送通道，所述的延伸焊钉送料臂的末端延伸至焊钉输送通道的起始端，所述的焊钉输送通道的末端位于焊接夹头的上方，所述的送钉气缸水平高度与所述的焊钉输送通道一致，且其活塞端从后侧正对焊钉输送通道的起始端，活塞运动方向与焊钉输送通道一致。

优选的，所述的焊接气缸安装于该气缸安装座上，从上方正对所述的焊接夹头，所述的打钉气缸设于所述的焊接气缸的气缸轴上，打钉气缸的气缸轴位于焊接气缸的气缸轴内，打钉气缸跟焊接气缸的气缸轴同步上下运动，且打钉气缸的气缸轴可以独立上下运动。

优选的，该装置还包括控制系统，包括plc控制器、电磁阀、磁性传感器、满料吹气装置和监测传感器，各电磁阀分别与plc控制器电性连接，电磁阀气路上一端与气源连接，另一端与相应的气缸连接；满料吹气装置也设有与之相连的满料吹气电磁阀，该电磁阀与plc控制器电性连接，气路上一端与气源连接，另一端与满料吹气装置连接；各气缸两端设有磁性传感器，分别为原点和工作点，磁性传感器与plc控制器电性连接；该系统还包括声控模块，该声控模块与plc控制器电性连接；所述的监测传感器包括满料传感器和缺本体传感器，这两个传感器都与plc控制器电性连接。

一种自动焊接方法，包括以下步骤：

a、设备启动，送本体气缸位于伸出状态，其余气缸位于退回状态；

b、本体振动盘振动，送本体零件进入到延伸本体送料臂内，本体零件在延伸本体送料臂内排列整齐，逐步输送至延伸本体送料臂的右端，位于延伸本体送料臂最右端的本体零件位于伸长的送本体气缸的活塞末端上；位于延伸本体送料臂起始端的满料传感器监测到满料，则本体振动盘，停止振动进料，位于延伸本体送料臂末端的缺本体传感器监测到缺料，则本体振动盘振动，进行送料；焊钉振动盘振动，送焊钉零件进入到延伸焊钉送料臂内，焊钉零件在延伸焊钉送料臂内排列整齐，逐步输送至延伸焊钉送料臂的左端；

c、送本体气缸后退，让出一个本体零件位置；送钉气缸伸出，推进送钉至焊钉输送通道内，且焊钉零件被推送至焊接夹头的上方；

d、打本体气缸伸出，将延伸本体送料臂最末端的本体零件从上至下送入至本体输送通道的起始端内，本体输送通道内的本体零件依次排列整齐；打钉气缸伸出，将焊钉零件从上至下送入至焊接夹头内；

e、打钉气缸、送钉气缸、打本体气缸退回；送本体气缸伸出，推送本体输送通道内的本体零件向右移动一个本体零件工位，本体振动盘振动，推动延伸本体送料臂最末端的一个本体零件落到送本体气缸的伸出的活塞上，同时，位于本体输送通道右端的加工完成的焊接产品被推出本体输送通道外，进行出料；

f、矫正气缸伸出，从右侧对本体输送通道的右端的本体零件进行位置校准；

g、矫正气缸退回复位；

h、负极气缸伸出，将本体输送通道末端的本体零件推送至焊接夹头上方；

i、焊接气缸伸出，将本体零件与焊钉零件压在一起；

j、焊接；

k、焊接气缸退回复位；

l、负极气缸退回复位，复位气缸推送焊接完成的焊接产品至本体输送通道的右端；

m、重复以上a-l步骤实现自动焊接出料工作。

本发明的有益效果为：本发明用自动化生产设备和生产方法替代了原有的手动生产过程，大大提高了生产效率，焊接强度可靠，焊接一致性稳定。本装置的焊接夹头是易耗品，采用通用夹头，市场采购经济实惠，大大降低制作成本。采用储能螺柱焊机，这种机器在千分之一秒内放电完成，材料热影响很小，压力在8n，力量很小材料不容易变形。焊接后产品达到客户要求表面无痕迹要求。本设备为提高工作效率，将打钉气缸和焊接气缸装在同一位置，采用气缸套气缸方式，一个工位两个工序减少了空间和时间。在焊接产品出料方面，采用本体推本体方式，在送料的同时推出焊接好的产品。实现一个工位两个工序也大大减少了空间和时间。在本体和焊钉送料方面，采用振动盘送料，满足焊接速度要求，同时由占用体积小优点。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明焊接气缸和打钉气缸的结构关系图。

图5是本发明的气路连接图。

图6是本发明的电路连接图。

标号说明：

1：本体振动盘；2：延伸本体送料臂；3：打本体气缸；4：打钉气缸；5：焊接气缸；6：延伸焊钉送料臂；7：焊钉振动盘；8：焊接夹头；9：本体输送通道；10：负极气缸；11：矫正气缸；12：焊接操作台；13：复位气缸；14：送钉气缸；15：送本体气缸；16：限位轴；17：气缸安装座；18：焊机；19：吹气装置。

y1:送钉电磁阀；y2:打钉电磁阀；y3:负极电磁阀；y4:焊接电磁阀；y5:复位电磁阀；y6:打本体电磁阀；y7:送本体电磁阀；y10:矫正电磁阀；y20:满料吹气电磁阀。

x1:矫正原点；x2:送钉原点；x3:送钉工作点；x4:打钉原点；x5:打钉工作点；x6:负极原点；x7:负极工作点；x10:焊接原点；x11:焊接工作点；x12:复位原点；x13:复位工作点；x14:打本体原点；x15:打本体工作点；x16:满料传感器；x17:缺本体传感器；x21:矫正工作点；x22:声控信号；x23：良品信号。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

一种自动焊接装置，包括以下装置：

焊接工作台12，该焊接工作台12中心设有焊接夹头8，所述的焊接工作台12上方设有气缸安装座17；

本体振动盘1，用于本体零件的进料输送；

焊钉振动盘7，用于焊钉零件的进料输送；

打本体气缸3，将本体零件从本体振动盘1送入到本体输送通道9内；

送本体气缸15，用于推送本体零件；

矫正气缸11，用于对本体输送通道9末端的本体零件进行位置矫正；

送钉气缸14，用于将焊钉零件从焊钉振动盘7上推进送钉至焊钉输送通道内；

打钉气缸4，用于将焊钉零件从焊钉输送通道推进送钉至焊接夹头8内；

负极气缸10，用于将本体零件从本体输送通道9推送至焊接夹头8的上方；

焊接气缸5，用于推压本体零件与焊接夹头8内的焊钉零件压在一起；

复位气缸13，用于将焊接完成的焊接产品推出至本体输送通道9末端。

本实施例中，该装置还包括焊机18，焊机18的负极与所述的负极气缸10连接，所述的正极与焊接夹头8的末端连接。由于产品要求无痕焊接，普通的电阻焊焊接需要很高的压力和放电时间慢，产品出现压痕和烧过痕迹无法满足产品要求。因此采用储能螺柱焊机，这种机器在千分之一秒内放电完成，材料热影响很小，压力在8n，力量很小材料不容易变形。焊接后产品达到客户要求表面无痕迹要求。本装置的焊接夹头8是易耗品，采用通用夹头，市场采购经济实惠，大大降低制作成本。

本实施例中，所述的本体振动盘1设于焊接工作台12的左侧，且所述的本体振动盘1的出口设有延伸至焊接工作台12上方的延伸本体送料臂2，所述的焊接工作台12前部设有本体输送通道9，该本体输送通道9的左端设于该延伸本体送料臂2的末端处，且本体输送通道9的水平高度位于延伸本体送料臂2的下方；所述的打本体气缸3固定于所述的气缸安装座17上，且其活塞端延伸至气缸安装座17的下表面，正对所述的本体输送通道9的起始端；所述的送本体气缸15设于所述延伸本体送料臂2的下方，且正对所述本体输送通道9的起始端；所述的矫正气缸11设于本体输送通道9的末端，且正对所述本体输送通道9的末端；所述的焊接工作台12的前侧设有负极气缸10安装座，所述的负极气缸10固定于该负极气缸10安装座上，且正对本体输送通道9的末端。在本体和焊钉送料方面，采用振动盘送料，振动盘每分钟出料速度大于40次/分，满足焊接速度要求，同时由占用体积小优点。

本实施例中，所述的送本体气缸15水平高度与所述的本体输送通道9一致，且其活塞端从左侧正对本体输送通道9的起始端，活塞运动方向与本体输送通道9一致；所述的矫正气缸11水平高度与所述的本体输送通道9一致，且其活塞端从右侧正对本体输送通道9的末端，活塞运动方向与本体输送通道9一致；所述的负极气缸10水平高度与所述的本体输送通道9一致，且其活塞端从前侧正对本体输送通道9的末端，活塞运动方向与本体输送通道9相垂直；所述的焊接夹头8、本体输送通道9的末端、负极气缸10在一直线上。

本实施例中，所述的焊钉振动盘7设于焊接工作台12的右侧，且所述的焊钉振动盘7的出口设有延伸至焊接工作台12上方的延伸焊钉送料臂6，所述的焊接工作台12后部设有焊钉输送通道，所述的延伸焊钉送料臂6的末端延伸至焊钉输送通道的起始端，所述的焊钉输送通道的末端位于焊接夹头8的上方，所述的送钉气缸14水平高度与所述的焊钉输送通道一致，且其活塞端从后侧正对焊钉输送通道的起始端，活塞运动方向与焊钉输送通道一致。

本实施例中，所述的焊接气缸5安装于该气缸安装座17上，从上方正对所述的焊接夹头8，所述的打钉气缸4设于所述的焊接气缸5的气缸轴上，打钉气缸4的气缸轴位于焊接气缸5的气缸轴内，打钉气缸4跟焊接气缸5的气缸轴同步上下运动，且打钉气缸4的气缸轴可以独立上下运动。本设备为提高工作效率，将打钉气缸4和焊接气缸5装在同一位置，采用气缸套气缸方式，打钉气缸4的气缸轴位于的焊接气缸5的气缸轴内部。打钉气缸4整体可跟随焊接气缸5的气缸轴同步运动，打钉气缸4的气缸轴又可以相对焊接气缸5的气缸轴独立上下运动，实现将焊钉零件打入到焊接夹头8内。一个工位两个工序减少了空间和时间。在焊接气缸5的下端还设有防止焊接气缸5的气缸轴转动的限位轴16，提高了气缸运行的稳定性。

该装置还包括控制系统，包括plc控制器、电磁阀、磁性传感器、满料吹气装置19和监测传感器，各电磁阀分别一端与plc控制器电性连接，电磁阀气路上一端与气源连接，另一端与相应的气缸连接；满料吹气装置19也设有与之相连的满料吹气电磁阀y20，该电磁阀与plc控制器电性连接，气路上一端与气源连接，另一端与满料吹气装置19连接。电磁阀包括送钉电磁阀y1、打钉电磁阀y2、负极电磁阀y3、焊接电磁阀y4、复位电磁阀y5、打本体电磁阀y6、送本体电磁阀y7、矫正电磁阀y10，这些电磁阀均与相应的气缸连接，均为常用的二位五通电磁阀，电磁阀与气缸之间连接有节流阀。各气缸两端设有磁性传感器，分别为原点和工作点，磁性传感器与plc控制器电性连接；在说明书附图中体现为每个气缸上下两端的方形点。磁性传感器包括送钉送钉原点x2、送钉工作点x3、打钉原点x4、打钉工作点x5、负极原点x6、负极工作点x7、焊接原点x10、焊接工作点x11、复位原点x12、复位工作点x13、打本体原点x14、打本体工作点x15、矫正原点x1和矫正工作点x21。原点磁性传感器和工作点磁性传感器，用于感应气缸的工作到位，并把相应的型号传输给plc控制器。该控制系统还连接有触摸屏，用于实现人机交互。该系统还包括声控模块，该声控模块与plc控制器电性连接。通过声控模块，能判断焊接声音大小来区分虚焊，正常焊接的声音非常清脆响亮，虚焊声音很小或者没有，所以当正常焊接时，与plc控制器连接的良品信号x23发出，后续出料动作正常进行。当出现虚焊时，声控信号x22发出，设备就会产生报警。所述的监测传感器包括满料传感器x16和缺本体传感器x17，这两个传感器都与plc控制器电性连接。这两个传感器分别设于延伸本体送料臂2的起始段和末端，当满料传感器x16监测到延伸本体送料臂2内已经是满料状态的时候，便会向plc控制器发出信号，则本体振动盘1停止振动，且设于延伸本体送料臂2起始端的吹气装置19就会将送料过来的本体零件吹落。当缺本体传感器x17监测到本体送料臂的一端缺少本体零件时，便会向plc控制器发出信号，则本体震动盘开始震动进料。缺本体传感器和满料传感器都是红外传感器。

整个设备由plc控制8个气缸协同工作完成，一个工作周期约2秒完成焊接，送钉和送本体并行工作，送钉和送本体各自流水工作又相互自锁按节拍工作，大大节约等待时间，实测效率可达34次/分的焊接速度，焊接强度可靠，焊接一致性稳定。每个气缸都按照磁性传感器，控制运动过程中各工序是否准确到位。通过打钉气缸4的磁性传感器能感知焊钉有没有准确装在夹头上，通过打本体气缸3的磁性传感器能感知本体有没有准确到位，通过声控模块，能判断焊接声音大小来区分虚焊，正常焊接的声音非常清脆响亮，虚焊声音很小或者没有。本设备采用声光报警提醒操作者机器发生故障，采用触摸屏显示故障的内容，方便排除问题。在焊接产品出料方面，采用本体推本体方式，在送料的同时推出焊接好的产品。实现一个工位两个工序也大大减少了空间和时间。

一种自动焊接方法，包括以下步骤：

a、设备启动，送本体气缸15位于伸出状态，其余气缸位于退回状态；

b、本体振动盘1振动，送本体零件进入到延伸本体送料臂2内，本体零件在延伸本体送料臂2内排列整齐，逐步输送至延伸本体送料臂2的右端，位于延伸本体送料臂2最右端的本体零件位于伸长的送本体气缸15的活塞末端上；位于延伸本体送料臂2起始端的满料传感器x16监测到满料，则本体振动盘1，停止振动进料，位于延伸本体送料臂2末端的缺本体传感器x17监测到缺料，则本体振动盘1振动，进行送料；焊钉振动盘7振动，送焊钉零件进入到延伸焊钉送料臂6内，焊钉零件在延伸焊钉送料臂6内排列整齐，逐步输送至延伸焊钉送料臂6的左端；

c、送本体气缸15后退，让出一个本体零件位置；送钉气缸14伸出，推进送钉至焊钉输送通道内，且焊钉零件被推送至焊接夹头8的上方；

d、打本体气缸3伸出，将延伸本体送料臂2最末端的本体零件从上至下送入至本体输送通道9的起始端内，本体输送通道9内的本体零件依次排列整齐；打钉气缸4伸出，将焊钉零件从上至下送入至焊接夹头8内；

e、打钉气缸4、送钉气缸14、打本体气缸3退回；送本体气缸15伸出，推送本体输送通道9内的本体零件向右移动一个本体零件工位，本体振动盘1振动，推动延伸本体送料臂2最末端的一个本体零件落到送本体气缸15的伸出的活塞上，同时，位于本体输送通道9右端的加工完成的焊接产品被推出本体输送通道9外，进行出料；

f、矫正气缸11伸出，从右侧对本体输送通道9的右端的本体零件进行位置校准；

g、矫正气缸11退回复位；

h、负极气缸10伸出，将本体输送通道9末端的本体零件推送至焊接夹头8上方；

i、焊接气缸5伸出，将本体零件与焊钉零件压在一起；

j、焊接；

k、焊接气缸5退回复位；

l、负极气缸10退回复位，复位气缸13推送焊接完成的焊接产品至本体输送通道9的右端；

m、重复以上a-l步骤实现自动焊接出料工作。

在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“起始端”、“末端”、“原点”、“工作点”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是气路连接、电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。