一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置

1.本发明属于机械自动化装配技术领域，更具体地说，是涉及一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置。


背景技术：

2.随着现代化工业的不断发展，焊接作为一种材料连接的加工方法，已在工业制造领域占据重要位置。伴随制造科学技术的不断进步，焊接技术也得到了迅速的发展，现如今焊接己经从简单的金属方法发展成为现代工业中一项不可或缺的精密加工技术。现代焊接技术的应用范围十分广泛，小到手机芯片大到汽车飞机，都无法离开先进高效稳定的现代化焊接技术。焊接是一个融合物理、化学、机电等多重学科的复杂过程，随着市场需求的不断变化，越来越多新型合成材料的出现和焊接特殊结构的生产需求，对焊接技术提出了更精准、更高效的技术要求。同时由于市场的竞争压力，在要求高质量焊接的同时，降低劳动成本提高生产效率也成为焊接技术发展的重要考量。因此研发具有专属功能自动化焊接设备，就成了焊接生产发展过程中的必经之路。
3.为适应制造技术的发展和新工业环境的要求，自动焊接设备的研发逐步走向与计算机相结合，借助计算机具有的计算精度高、储存容量大等特性，建立焊接过程的数学模型、设置焊接参数、编写焊接程序。从而实现焊接生产的数控化、自动化和智能化。自动焊接设备现已广泛的应用于车辆、航天、潜水艇、家电、化工等诸多行业的生产。日本、美国、欧洲、韩国等工业较发达的国家和地区是自动焊接设备生产和应用的主要区域。据统计，目前全世界已有超过一百万台投入使用的自动化设备，其中用于完成各种焊接工作的自动焊接设备占全部自动化设备的45％以上。而在我国，采用人工手动焊接依然是加工生产的主流方式，采用人工实施焊接，焊接质量及焊接效率经常会随着焊接工人在劳动过程中心理和生理上的变化产生较大的差异。在恶劣的焊接条件下，长时间的操作会使焊接工人出现疲劳状态，难以保持焊接工作的稳定性和一致性。相比较下，自动焊接设备则不存在情绪和生理上的变化，工作状态表现稳定。因此，选择选用自动焊接设备对产品进行焊接可以保证一致稳定的工作条件，确保焊接产品质量的一致性并满足生产指标的要求，同时具有一定的生产效率。这对于保证实现批量生产焊接产品的质量起到至关重要的作用。相对于大型企业可以有资金购买进口设备并付出时间进行调试，中小型企业则更多的选择采用人工手动焊接，而带来的生产效率低、焊接质量差异性大等一系列问题确是不可避免的。相比较发达国家来说，我国的自动焊接设备无论从品种、数量、技术水平以及自动化程度而言都与工业发达国家存在着较大的差距。
4.结合自动焊接技术的现状，目前用于高速轴系主轴法兰与基座螺栓部位的点焊防松固定以及零部件端面零部件的点焊工序仍需要人工操作完成。其生产效率低，产品质量不一致，因此，发明设计了一种对于高速轴系主轴法兰与基座螺栓部位的点焊固定以及零部件端面点焊固定的自动点焊防松装置。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，可以自动完成高速轴系主轴法兰与基座螺栓部位的点焊防松固定以及零部件端面零部件的点焊工作，提高点焊生产效率，保证点焊质量。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
7.一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，包括滑台移动模块、焊接模块、焊接压力检测模块、视觉识别模块和工件夹紧定位模块；
8.视觉识别模块位于工件上方，可实时观察工件端面情况；焊接模块连接在滑台移动模块上，对工件进行焊接；焊接压力检测模块设于焊接模块的上方，用以检测焊接压力；工件夹紧定位模块设于焊接模块的下方，用于安装固定工件，工件夹紧定位模块可带动工件实现旋转及x轴方向运动；
9.所述滑台移动模块包括x轴滑台、y轴滑台和z轴滑台，x轴滑台实现x轴方向运动，y轴滑台实现y轴方向运动，z轴滑台实现z轴方向运动。
10.优选地，所述x轴滑台包括第一驱动电机、滑块、旋转托台连接板、移动导轨；第一驱动电机带动滑块滑动移动，滑块与旋转托台连接板的一端连接，旋转托台连接板的另一端与移动导轨滑动连接，从而第一驱动电机带动旋转托台连接板实现x轴方向滑动移动。
11.优选地，所述工件夹紧定位模块包括旋转转台和夹具，所述旋转转台包括夹具底盘、旋转托台、第二驱动电机、转台信号传输口、底座；夹具底盘的上面安装夹具，夹具固定工件；夹具底盘的下面连接旋转托台，旋转托台的下面连接底座，底座的下面连接所述旋转托台连接板，第二驱动电机安装在底座上并带动旋转托台转动，底座设有转台信号传输口，第二驱动电机电连接转台信号传输口。
12.优选地，所述焊接模块包括连接板、焊针，连接板连接在所述z轴滑台上，从而焊接模块可实现z轴方向运动；所述z轴滑台连接在所述y轴滑台上，y轴滑台可带动z轴滑台实现y轴方向运动，从而带动焊接模块实现y轴方向运动；所述焊接压力检测模块包括焊接压力传感器，设置于所述焊针的上方。
13.优选地，所述视觉识别模块包括工业相机，所述工业相机设于工件上方，并对工件端面进行拍照。
14.优选地，还包括机座、控制柜，控制柜、y轴滑台、x轴滑台均连接在机座上。
15.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
16.1、本发明结构简单，操作方便，能够自动完成高速轴系主轴法兰与基座螺栓部位的点焊防松固定以及零部件端面零部件的点焊工作，有效的控制焊接质量，焊接性能稳定、适应性好、具有很高的可靠性并且控制系统方便。
17.2、本发明在点焊的过程中通过压力传感器对点焊压力实时监测；通过视觉识别工业相机对点焊前后的工件端面自动拍照记录工件点焊端面照片，并留有数据上传接口方便照片上传；通过控制系统，根据机器识别的焊片形状和大小可以对焊点个数以及位置分布进行合理的程序编程设定；通过滑台模块根据工件高度自动调整点焊针的位置，自动校准压力和定位精度，能够实现不同部位点焊效果的最佳控制。
附图说明
18.图1为装置总体结构示意图；
19.图2为焊接模块结构示意图；
20.图3为旋转转台的结构示意图；
21.图4为x轴滑台的结构示意图；
22.图5为本发明点焊工作流程图；
23.图中：1、机座；2、x轴滑台；201、第一驱动电机；202、滑块；203、旋转托台连接板；204、移动导轨；3、z轴滑台；4、焊接模块；401、连接板；402、焊接压力传感器；403、焊针；5、y轴滑台；6、控制柜；7、视觉识别模块；8、工件；9、夹具；10、旋转转台；1001、夹具底盘；1002、旋转托台；1003、第二驱动电机；1004、转台信号传输口；11、抽屉柜。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，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作出创造性劳动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。
25.如图1所示，自动点焊装置包括滑台移动模块、焊接模块4、焊接压力检测模块、视觉识别模块和工件夹紧定位模块。视觉识别模块位于工件8上方，可实时观察工件端面情况。其中，视觉识别模块7包括工业相机，工业相机设于工件上方，并对工件端面进行拍照焊接模块连接在滑台移动模块上，对工件8进行焊接；工业相机可以实时观察焊接工件端面情况。焊接压力检测模块设于焊接模块4的上方，用以检测焊接压力；工件夹紧定位模块设于焊接模块4的下方，用于安装固定工件8，工件夹紧定位模块可带动工件8实现旋转及x轴方向运动。滑台移动模块包括x轴滑台2、y轴滑台5和z轴滑台3，x轴滑台2实现x轴方向运动，y轴滑台5实现y轴方向运动，z轴滑台3实现z轴方向运动。焊接装置还包括机座1、控制柜6，控制柜6、y轴滑台5、x轴滑台2均连接在机座上1。
26.如图4所示，x轴滑台2包括第一驱动电机201、滑块202、旋转托台连接板203、移动导轨204。第一驱动电机201带动滑块202滑动移动，滑块202与旋转托台连接板203的一端连接，旋转托台连接板203的另一端与移动导轨204滑动连接，从而第一驱动电机201带动旋转托台连接板203实现x轴方向滑动移动。
27.工件夹紧定位模块包括旋转转台10和夹具9。如图3所示，旋转转台10包括夹具底盘1001、旋转托台1002、第二驱动电机1003、转台信号传输口1004、底座；夹具底盘1001的上面安装夹具9，夹具9固定工件8；夹具底盘1001的下面连接旋转托台1002，旋转托台1002的下面连接底座，底座的下面连接旋转托台连接板203，第二驱动电机安装在底座上并带动旋转托台转动，底座设有转台信号传输口，第二驱动电机1003电连接转台信号传输口1004，第二驱动电机1003采用高性能伺服电机。
28.如图2所示，焊接模块4包括连接板401、焊针403，连接板401连接在z轴滑台3上，从而焊接模块4可实现z轴方向运动；z轴滑台3连接在y轴滑台5上，y轴滑台5可带动z轴滑台3实现y轴方向运动，从而带动焊接模块4实现y轴方向运动；焊接压力检测模块包括焊接压力传感器402，设置于焊针403的上方。焊接压力传感器402可以保证焊接压力精度，避免焊接
压力过大或者不足，满足焊接压力要求。
29.如图5所示，先用夹具9固定工件，焊接工件为圆柱形工件，焊点为圆周分布。然后设置焊点分布的各个参数，按下气动按钮开始焊接工作，焊接完毕后，工业相机对工件端面进行拍照上传，若检测焊接质量合格则继续工作，进入下一个工件焊接流程。若经检测，焊接不合格，则结束焊接工作，恢复初始状态，此次焊接工作结束。
30.综上所述，本发明的自动焊接装置是根据不同型号的高性能伺服电机以及程序系统控制x轴、y轴、z轴三轴滑台移动。将焊接模块固定在z轴滑台上，而z轴滑台又连接在y轴滑台上。焊接工件为圆柱形工件，焊点为圆周分布，因此设备采用旋转转台，将工件夹具装置固定在旋转转台上面，工件固定在夹具上面，旋转转台与底板上x轴移动滑台相连。通过上述结构，实现工件精确定位以及焊点精确圆周分布。焊接配合工作过程中，通过程序对电机驱动动态设置输出参数的上限值，为每种组件设计配套的上限参数，利用从而达到高精度滑台移动控制焊针和工件的相对移动位置，实现三轴联动，从根本上杜绝压力过载导致工件损坏，控制焊接质量。
31.以上，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。

技术特征：
1.一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，包括滑台移动模块、焊接模块、焊接压力检测模块、视觉识别模块和工件夹紧定位模块；视觉识别模块位于工件上方，可实时观察工件端面情况；焊接模块连接在滑台移动模块上，对工件进行焊接；焊接压力检测模块设于焊接模块的上方，用以检测焊接压力；工件夹紧定位模块设于焊接模块的下方，用于安装固定工件，工件夹紧定位模块可带动工件实现旋转及x轴方向运动；所述滑台移动模块包括x轴滑台、y轴滑台和z轴滑台，x轴滑台实现x轴方向运动，y轴滑台实现y轴方向运动，z轴滑台实现z轴方向运动。2.根据权利要求1所述的法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，所述x轴滑台包括第一驱动电机、滑块、旋转托台连接板、移动导轨；第一驱动电机带动滑块滑动移动，滑块与旋转托台连接板的一端连接，旋转托台连接板的另一端与移动导轨滑动连接，从而第一驱动电机带动旋转托台连接板实现x轴方向滑动移动。3.根据权利要求2所述的法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，所述工件夹紧定位模块包括旋转转台和夹具，所述旋转转台包括夹具底盘、旋转托台、第二驱动电机、转台信号传输口、底座；夹具底盘的上面安装夹具，夹具固定工件；夹具底盘的下面连接旋转托台，旋转托台的下面连接底座，底座的下面连接所述旋转托台连接板，第二驱动电机安装在底座上并带动旋转托台转动，底座设有转台信号传输口，第二驱动电机电连接转台信号传输口。4.根据权利要求1所述的法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，所述焊接模块包括连接板、焊针，连接板连接在所述z轴滑台上，从而焊接模块可实现z轴方向运动；所述z轴滑台连接在所述y轴滑台上，y轴滑台可带动z轴滑台实现y轴方向运动，从而带动焊接模块实现y轴方向运动；所述焊接压力检测模块包括焊接压力传感器，设置于所述焊针的上方。5.根据权利要求1所述的法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，所述视觉识别模块包括工业相机，所述工业相机设于工件上方，并对工件端面进行拍照。6.根据权利要求1所述的法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，其特征在于，还包括机座、控制柜，控制柜、y轴滑台、x轴滑台均连接在机座上。

技术总结
本发明公开了一种法兰端面螺纹连接防松自动点焊装置，涉及机械自动化装配技术领域。包括滑台移动模块、焊接模块、焊接压力检测模块、视觉识别模块和工件夹紧定位模块；视觉识别模块位于工件上方，可实时观察工件端面情况；焊接模块连接在滑台移动模块上，对工件进行焊接；焊接压力检测模块设于焊接模块的上方，用以检测焊接压力；工件夹紧定位模块设于焊接模块的下方，用于安装固定工件，工件夹紧定位模块可带动工件实现旋转及X轴方向运动。本发明结构简单，操作方便，焊接性能稳定、适应性好、能够直接的适用于自动焊接装置中，具有很高的可靠性并且控制系统方便。很高的可靠性并且控制系统方便。很高的可靠性并且控制系统方便。


技术研发人员：徐明刚 王振 张从鹏 刘杨 管生智 刘祖煌
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/2