用于汽车涡轮壳的全自动激光焊接工作站的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及用于汽车涡轮壳的全自动激光焊接工作站。

背景技术：

由于技术的原因，现行汽车涡轮壳上的，ring&crank与涡轮壳焊接，一般采用的tig焊接或氩弧焊接这种传统的焊接方式，这种传统的方式及焊接质量已经不能满足现代汽车生产工艺的要求了，并且在焊接的过程中需要人工来操作上料，生产效果严重不足，而且焊接的过程中也对人的眼睛产生不良的影响，并且不环保；焊接的质量及效果不能满足现代汽车的生产工艺要求，焊接前需要人为进行上料及零件的装夹，生产效果低下，在焊接过程中对环境产生一定的污染影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的用于汽车涡轮壳的全自动激光焊接工作站。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

用于汽车涡轮壳的全自动激光焊接工作站，包括人工上料区，人工上料区此区域上料工装停留区；所述的工作站还包括：ring焊接区、焊渣打磨区、crank焊接区、完成品下料区、ring检测上料区、crank上料区、激光机移动区、工装升降台、传输料道、取料机械人、取料机械手、料道、底座；

所述人工上料区还包括零件主压紧气缸、松开气缸，主要压紧、松开涡轮壳时使用；压紧后自动锁紧气缸，主要是工装移动过程中始终保持零件处于压紧状态；零件角向压紧；阀盖压紧柱，压紧arm的作用；零件定芯件，对零件进行定位件；零件推出组件在零件焊接完成后、随着主压紧机构的松开动作；同时对零件实施推出，使用零件离开定位芯，为机械人取料作好准备。

优选的，所述ring焊接区中，ring与衬套焊接，在ring焊接前提是把ring放入到衬套与arm的间隙内；

对ring的外径进行前期尺寸检测，尺寸检测区；检测完成后传送到机械人取料点；

ring取料手抓；arm寻芯相机；ring&衬套底面间隙保证机构。

优选的，所述焊渣打磨区中，ring焊接完成后，会在表面残留有一定有微小焊渣颗粒，会对后面的crank放入产生影响，所以要对焊接后残留的颗粒进行去除，使用精细的打磨头进行打磨，z轴伺服电机控制打磨量，打磨头；为伺服电机。

优选的，所述crank焊接区中，crank自动放入arm后，crank距衬套底部距有一定的间隙，使用机械手抓从料盘取料；

二爪气缸；x/y浮动机构；寻芯相机；相机光源，从料盘取完料后，把crank放到crank孔定位机构，此中心定位孔作为孔的基准中心；自旋转机构；定中心用涨紧气缸；crank压紧；压紧气缸。

优选的，所述涨紧气缸、crank压紧、压紧气缸将零件定完中心后，由四轴机械人抓取crank，通过四轴机械人前端相机寻找arm杆的位置，寻芯完成后把crank放入arm上，由四轴机械人来调整crank的角度及间隙，弹簧机构对crank进行压紧后退回，激光焊接机过来再次寻找焊接位置后进行焊接；在ring焊接、打磨、crank焊接时，为了保证工装夹具的精度定位，本方案设计了一套抬升定位机构；

所述抬升定位机构还包括：夹具定位销；共同定平面度；夹具夹紧气缸；为夹具到位阻档；上升、下降用气缸；上升、下降定位。

优选的，所述完成品下料区，经过上述的一系列动作后，焊接已经完成，需要对工装上的零件进行取料作业，此方案是使用六轴关节机械人带取料手抓来完成，所述六轴关节机械人包括手抓连接座30；抓料手爪；二爪气缸；机械人。

本发明的有益效果是：

1、从传统的焊接方式变更为使用技术更为先进的激光焊接方式，焊接质量上进行质的提升。

2、小零件的人工上料转变为实现机械自动上料的方式。

3、节省人工成本，提高企业生产效率。

4、涡轮壳在加工生产的过程中，加工尺寸会有一定的波动与偏差，而焊接的小零件与涡轮壳焊接时的间隙要求却很高，本设备需要解决这种加工偏差对最终的焊接要求的影响。

5、解决了夹具工装在自动循环时，断气、断电的情况下如何有效的实现对涡轮壳及小零件的压紧。

6、解决小零件在自动上料及焊接的过程中，如何能达到非常高的配合要求。

附图说明

图1为此设备的整体构成示意图。

图2为上料区结构示意图。

图3为工装在料道上循环的过程中是不能对工装实施通气、通电的结构示意图。

图4为arm安装结构示意图。

图5为ring与衬套焊接位置结构示意图。

图6为ring的外径进行前期尺寸检测示意图。

图7为取料手抓、arm寻芯相机、ring&衬套底面间隙保证机构安装示意图。

图8为打磨头与伺服电机安装示意图。

图9为crank料盘示意图。

图10为机械手抓的组成示意图。

图11为crank孔定位机构示意图。

图12为四轴机械人结构示意图。

图13为抬升定位机构示意图。

图14为六轴关节机械人带取料手抓示意图。

图15为设备的布局图。

图16为ring焊接完成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-16，用于汽车涡轮壳的全自动激光焊接工作站，包括人工上料区01，人工上料区01此区域上料工装停留区；的工作站还包括：ring焊接区02、焊渣打磨区03、crank焊接区04、完成品下料区05、ring检测上料区06、crank上料区07、激光机移动区08、工装升降台09、传输料道10、取料机械人11、取料机械手12、料道13、底座14；

人工上料区01还包括零件主压紧气缸0102、松开气缸，主要压紧、松开涡轮壳时使用；压紧后自动锁紧气缸0103，主要是工装移动过程中始终保持零件处于压紧状态；零件角向压紧0104；阀盖压紧柱0105，压紧arm的作用；零件定芯件0106，对零件进行定位件0106；零件推出组件0107在零件焊接完成后、随着主压紧机构的松开动作；同时对零件实施推出，使用零件离开定位芯，为机械人取料作好准备。

本实施例中，ring焊接区02中，ring与衬套焊接，在ring焊接前提是把ring放入到衬套与arm的间隙内；

对ring的外径进行前期尺寸检测，尺寸检测区0201；检测完成后传送到机械人取料点0202；

ring取料手抓0203；arm寻芯相机0204；ring&衬套底面间隙保证机构0205。

焊渣打磨区03中，ring焊接完成后，会在表面残留有一定有微小焊渣颗粒，会对后面的crank放入产生影响，所以要对焊接后残留的颗粒进行去除，使用精细的打磨头进行打磨，z轴伺服电机控制打磨量，打磨头15；为伺服电机16。

crank焊接区04中，crank自动放入arm后，crank距衬套底部距有一定的间隙，使用机械手抓从料盘取料；

二爪气缸17；x/y浮动机构18；寻芯相机19；相机光源20，从料盘取完料后，把crank放到crank孔定位机构，此中心定位孔作为孔的基准中心；自旋转机构21；定中心用涨紧气缸22；crank压紧23；压紧气缸24。

涨紧气缸22、crank压紧23、压紧气缸24将零件定完中心后，由四轴机械人抓取crank，通过四轴机械人前端相机寻找arm杆的位置，寻芯完成后把crank放入arm上，由四轴机械人来调整crank的角度及间隙，弹簧机构0401对crank进行压紧后退回，激光焊接机过来再次寻找焊接位置后进行焊接；在ring焊接、打磨、crank焊接时，为了保证工装夹具的精度定位，本方案设计了一套抬升定位机构；

抬升定位机构还包括：夹具定位销34；共同定平面度；夹具夹紧气缸26；为夹具到位阻档27；上升、下降用气缸28；上升、下降定位29。

完成品下料区05，经过上述的一系列动作后，焊接已经完成，需要对工装上的零件进行取料作业，此方案是使用六轴关节机械人带取料手抓来完成，所述六轴关节机械人包括手抓连接座30；抓料手爪31；二爪气缸32；机械人33。

工作原理如下：

在本发明的设备中使用一套德国进口的激光焊接机来替代传统的焊接设备、使用了四轴机械人并配备相机来实现小零件的自动上料；使用了一套自动循环工装的流水线方式，前端只需要1个人工进行涡轮壳的上料，后面实现为无人的全自动生产。

图1为此设备的整体构成示意图

其中：人工上料区01此区域上料工装停留区；的工作站还包括：ring焊接区02、焊渣打磨区03、crank焊接区04、完成品下料区05、ring检测上料区06、crank上料区07、激光机移动区08、工装升降台09、传输料道10、取料机械人11、取料机械手12、料道13、底座14；

如图2在升降台上停留1套工装，组件0101对工装实施加气，使用工装各部件处于退回状态；

如图3在工装在料道上循环的过程中是不能对工装实施通气、通电的，所以本套工装在上料位实现夹紧、松开动作。

详细构成机构说明：零件主压紧气缸0102、松开气缸，主要压紧、松开涡轮壳时使用；压紧后自动锁紧气缸0103，主要是工装移动过程中始终保持零件处于压紧状态；零件角向压紧0104；阀盖压紧柱0105，压紧arm的作用；零件定芯件0106，对零件进行定位件0106；零件推出组件0107在零件焊接完成后、随着主压紧机构的松开动作；同时对零件实施推出，使用零件离开定位芯，为机械人取料作好准备。

如图4机构0108主要是在人工安装arm后，双手离开时，克服arm的自重下落，保证arm不会掉落。

ring与衬套焊接位置如图5，在ring焊接前提是把ring放入到衬套与arm的间隙内。

对ring的外径进行前期尺寸检测，尺寸检测区0201；检测完成后传送到机械人取料点0202；

如图7ring取料手抓0203；arm寻芯相机0204；ring&衬套底面间隙保证机构0205；

ring焊接完成后，会在表面残留有一定有微小焊渣颗粒，会对后面的crank放入产生影响，所以要对焊接后残留的颗粒进行去除。

使用精细的打磨头进行打磨，z轴伺服电机控制打磨量。

如图8是打磨头6；为伺服电机31；crank自动放入arm后，crank距衬套底部距有一定的间隙；使用机械手抓从料盘取料，如图9crank料盘；

机械手抓的组成如图10，机构说明：二爪气缸5；x/y浮动机构1；寻芯相机16；相机光源15，从料盘取完料后，把crank放到如图11的crank孔定位机构，此中心定位孔作为孔的基准中心。

如图11机构说明：自旋转机构2；定中心用涨紧气缸4；crank压紧20；压紧气缸24。

零件定完中心后，由四轴机械人抓取crank，通过四轴机械人前端相机寻找arm杆的位置，寻芯完成后把crank放入arm上，由四轴机械人来调整crank的角度及间隙，弹簧机构0401对crank进行压紧后退回，激光焊接机过来再次寻找焊接位置后进行焊接。

在ring焊接、打磨、crank焊接时，为了保证工装夹具的精度定位，本方案设计了一套抬升定位机构，如图13；本机构通过1面加2销的定位装置对从滚道传送过来的夹具抬升脱离滚道进行精定位，并能避开滚道传输过程中的震动对焊接的影响。在ring焊接、打磨、crank焊接3工位上同时采用此机构，即解决了上述问题而且有效的节省节拍，提高工作效率；

经过上述的一系列动作后，焊接已经完成，需要对工装上的零件进行取料作业，此方案是使用六轴关节机械人带取料手抓来完成。如图14。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。