CN115178906B - 一种激光焊机及其上料机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种激光焊机及其上料机构，所述上料机构包括用于容纳焊料的料仓、与所述料仓对接的传输板以及与所述传输板传动连接的第一驱动组件，所述传输板设置有可容纳单颗焊料的料孔，所述第一驱动组件包括第一电机、由所述第一电机驱动的第一偏心轮以及由所述第一偏心轮驱动的摆动件，所述摆动件与所述传输板活动地插接以驱使所述传输板在第一位置和第二位置之间横向移动，传输板在第一位置时其料孔接收料仓输出的焊料，在第二位置时所接收的焊料落入至焊机的喷嘴中，使得焊料能够单颗顺次输送，如此可以准确地控制每次焊接操作所使用的焊料的剂量，焊接速度快且焊接效果好。

Description

一种激光焊机及其上料机构

技术领域

本申请涉及焊接设备技术领域，特别是涉及一种激光焊机及其上料机构。

背景技术

激光焊是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、无后续加工等优点，近年来成为金属材料加工和制造的重要手段，广泛地应用于汽车、船舶、航空航天等领域。

在焊接过程中，激光发生器所产生的激光束通过聚焦形成十分微小但能量密度很高的光斑，将被输送至焊机喷嘴口处的焊料，如锡球等熔化，熔化的焊料在高压惰性气体，如氦气、氩气、氮气等的作用下喷射至工件上，完成非接触焊接操作。但是，焊料在料仓中堆叠在一起，难以一颗一颗自动地分散开，在输送过程中可能会造成堵塞而无法到达喷嘴口，或者可能多颗焊料一起被输送至喷嘴口；而分散出的单颗焊料尺寸小且重量轻，在输送的过程中由于惰性气体处于高压状态，会产生与外腔体联通的微量流通的气流，使焊料呈现悬浮状态，也难以顺畅地输送至喷嘴口，这都会影响焊接操作的进行。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是如何将焊料一颗一颗地输送至预定位置。

为解决上述技术问题，本申请提供一种上料机构，包括用于容纳焊料的料仓、与所述料仓对接的传输板以及与所述传输板传动连接的第一驱动组件，所述传输板设置有可容纳单颗焊料的料孔，所述第一驱动组件包括第一电机、由所述第一电机驱动的第一偏心轮以及由所述第一偏心轮驱动的摆动件，所述摆动件与所述传输板活动地插接以驱使所述传输板在第一位置和第二位置之间横向移动。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种激光焊机，包括机台、设置于所述机台上的上述上料机构、与所述上料机构配合的激光发生器以及与所述上料机构和激光发生器对接的喷嘴，所述喷嘴设置有焊料通道，所述上料机构的传输板在第二位置时，所述料孔与所述焊料通道连通。

相较于现有技术，本申请激光焊机及其上料机构通过第一驱动组件驱使传输板快速地在第一位置和第二位置之间横向移动，在第一位置时传输板的料孔接收料仓输出的焊料，在第二位置时所接收的焊料落入至喷嘴中，使得焊料能够单颗顺次输送，如此可以准确地控制每次焊接操作所使用的焊料的剂量，特别适用于大批量、自动化作业，整体上焊接速度快且焊接效果好。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的激光焊机的结构示意图。

图2为图1所示激光焊机的上料机构的结构示意图。

图3为图2所示上料机构的俯视图。

图4为图3所示上料机构沿IV-IV线的剖视图。

图5为图2所示上料机构的部分元件示意图。

图6为图5的爆炸图。

图7为图6的另一角度视图。

图8为上料机构的第一驱动组件的进一步爆炸图。

图9为图8所示第一驱动组件的另一角度视图。

图10为图6中第一驱动组件沿X-X的剖视图。

图11为上料机构的第二驱动组件的进一步爆炸图。

图12为图11所示第二驱动组件的另一角度视图。

图13为图4中XIII的放大图，其中上料机构的传输板处于第一位置。

图14为传输板处于第二位置的示意图。

附图标号说明：

机台10；

上料机构30、料仓32、传输管34、传输通道341、套管35、平面351、传输板36、料孔361、卡槽363;

第一驱动组件38、第一电机381、第一偏心轮383、第一凸部384、摆动件385、第一限位槽386、轴杆387、卡块389；

第二驱动组件39、第二电机391、第二偏心轮393、第二凸部394、滑动件395、第二限位槽396、支撑板397、穿孔398、轴套399、滚轮390；

导向板40、导向槽42、第一通孔44、第二通孔46；

激光发生器50；

喷嘴70、出口72、进料口74、激光通道76、焊料通道78；

焊料90。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本申请的一个或多个实施例，以使得本申请所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

本申请附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

本申请提供一种激光焊机，主要用于金属材料等的焊接。图1所示为本申请一具体实施例的激光焊机，其包括机台10、设置于机台10上的上料机构30、与上料机构30配合的激光发生器50以及喷嘴70。其中，上料机构30用于将焊料90，如锡球等一一输送至喷嘴70的出口72；激光发生器50用于产生激光束，激光束将输送至喷嘴70的出口72处的焊料90熔化，熔融的焊料90被喷射至需要焊接的工件表面，冷却后即完成激光焊接。整个焊接过程激光焊机与工件没有物理接触也不产生化学反应，焊接速度快、焊接效果好且对环境无污染，特别是能够实现微小零件的精密焊接。

请同时参阅图2至图5，上料机构30包括料仓32、与料仓32对接的传输管34、与传输管34对接的传输板36、与传输板36传动连接的第一驱动组件38以及与料仓32传动连接的第二驱动组件39。

如图6-7所示，料仓32为具有一定容积的腔体，可以承载一定量的焊料90。在一些实施例中，焊料90可以通过上料机械手等批量地装载至料仓32中。料仓32的顶部设置有可以打开的仓盖，方便对料仓32补充焊料90。料仓32的底部设置有开口与传输管34插接，使得料仓32中的焊料90可以通过传输管34向传输板36输送。图示实施例中，传输管34竖直设置，内部形成有竖直的传输通道341，焊料90在其自身重力的作用下可以顺沿传传输通道341自动地向下输送；传输板36为横向延伸的薄板状结构，内部形成有上下贯穿的料孔361，焊料90嵌入料孔361时可以在传输板36的带动下横向移动。

传输管34的内径，即传输通道341的直径，通常与焊料90的尺寸相匹配，使得焊料90能够进入传输管34中并顺沿传输通道341向下输送。图示实施例中，传输管34的顶端插入至料仓32中并设置有渐扩状的导向口，便于焊料90进入传输通道341中；传输管34的底端抵接于传输板36上，两者优选地滑动配合。传输板36的料孔361的孔径与焊料90的尺寸相匹配，图示实施例中，料孔361的直径与传输管34的内径相当。当传输板36横向移动至第一位置，其料孔361正对传输管34的传输通道341，焊料90在滑出传输管34时直接掉落并内嵌于传输板36的料孔361中，如图13所示。

请同时参阅图8至图10，第一驱动组件38包括第一电机381、与第一电机381的输出轴相套接的第一偏心轮383以及与第一偏心轮383相配合的摆动件385，其中摆动件385与传输板36活动地相插接。通过第一偏心轮383和摆动件385的配合，将第一电机381的转动转化为传输板36的直线运动。具体地，传输板36在第一电机381的作用下沿X方向（即图示的左右方向）往复移动至第一位置（如图13所示），感应器判断第一位置与第二位置是否到位，使其料孔361对正传输管34而与传输通道341连通，承接传输通道341输送的焊料90；或者，移动至第二位置（如图14所示），感应器判断第二位置是否到位，使其料孔361对正喷嘴70的进料口74来输出所承接的焊料90。

本实施例中，第一偏心轮383突出设置有第一凸部384，摆动件385形成有第一限位槽386与第一凸部384相插接。第一凸部384偏离第一偏心轮383在第一电机381的驱动下的转动轴心。图示实施例中，第一偏心轮383的下端形成轴孔与第一电机381的输出轴插接，上端朝向摆动件385的第一限位槽386延伸形成该第一凸部384。第一电机381横向摆放，其输出轴沿Y方向（即图示的前后方向）延伸。第一偏心轮383在第一电机381的作用下，以第一电机381的输出轴为轴心转动；第一凸部384则绕第一电机381的输出轴公转，在X方向和Z方向（即图示的上下方向）产生位移。

第一限位槽386优选地为竖直延伸的腰型槽孔，设置于摆动件385的大致中部位置。第一限位槽386在X方向上的横向宽度与第一凸部384的宽度相当，在Z方向的高度则大于第一凸部384的高度，使得第一凸部384在第一限位槽386内可以沿Z方向移动。如此，第一凸部384在第一电机381的驱动下绕第一电机381的输出轴公转时，在Z方向上的移动表现为相对于摆动件385在其第一限位槽386内的滑动，在X方向上的移动则带动摆动件385随之移动，使得摆动件385在X方向上产生位移，进而带动传输板36在第一位置和第二位置之间往复左右移动。

图示实施例中，摆动件385的顶部设置有枢接孔，枢接孔中可转动地插接有轴杆387，轴杆387的末端与一固定件，如第一电机381的机座连接。如此，在第一电机381的驱动下，摆动件385以轴杆387为中心左右摆动。摆动件385的底部突出形成有卡块389，传输板36上设置有卡槽363，卡块389插接于卡槽363内使得摆动件385和传输板36呈啮合状，摆动件385在左右摆动时可以驱使传输板36左右移动。在一些实施例中，也可以将卡槽363设置于摆动件385上，相应地在传输板36上设置卡块389，同样可以通过卡槽363与卡块389的啮合使得摆动件385驱使传输板36左右移动。

由于摆动件385的摆动中心，即轴杆387位于其顶部；第一凸部384插接于摆动件385中部的第一限位槽386中，卡块389位于摆动件385的底部，卡块389相当是位于第一凸部384的径向外侧，第一凸部384可以通过小的摆动角度使得卡块389和由卡块389驱动的传输板36在X方向上产生较大的位移，加速传输板36往复移动的速度，缩短传输板36接收焊料90和输出焊料90所需要的时间，提升焊料90被输送至喷嘴70所需要的时间，提升焊接的效率。

如图6和图7所示，传输板36和喷嘴70之间还设置有导向板40，导向板40形成有X方向延伸的导向槽42，传输板36位于导向槽42中并顺沿导向槽42左右滑动，提升移动的平稳性。导向槽42的槽底在对应喷嘴70的进料口74的位置形成有第一通孔44，用于连通传输板36的料孔361和喷嘴70的进料口74。

请同时参阅图11和图12，第二驱动组件39用于驱使料仓32上下往复移动，使得料仓32中的焊料90震动进而分散开，逐个进入传输管34的传输通道341中。通过料仓32的上下往复移动，可以避免焊料90在料仓32中长时间堆积成团而难以进入传输管34，影响焊料90的输送。第二驱动组件39包括第二电机391、与第二电机391的输出轴连接的第二偏心轮393以及与第二偏心轮393相配合的滑动件395。通过第二偏心轮393和滑动件395的配合，将第二电机391的转动转化为滑动件395的直线运动，进而带动料仓32快速地上下往复移动，形成震动料仓32的效果。

具体地，第二偏心轮393突出设置有第二凸部394，第二凸部394偏离第二偏心轮393在第二电机391的驱动下的转动轴心。相应地，滑动件395形成有第二限位槽396与第二凸部394相插接，第二限位槽396优选地为横向延伸的腰型槽孔。图示实施例中，第二偏心轮393的上端形成轴孔与第二电机391的输出轴连接，下端朝向滑动件395横向延伸形成该第二凸部394。第二限位槽396在Y方向上的横向宽度大于第二凸部394的横向宽度，在Z方向上的高度与第二凸部394的高度相当，使得第二凸部394在第二限位槽396内可以沿Y方向移动。

第二电机391横向摆放，其输出轴沿X方向延伸。第二偏心轮393在第二电机391的作用下，以第二电机391的输出轴为中心轴转动，第二凸部394则绕第二电机391的输出轴公转，在Y方向和Z方向上产生位移，其中在Y方向上的移动表现为相对于滑动件395在其第二限位槽396内的滑动，在Z方向上的移动则可以带动滑动件395随之上下移动。如此，将第二电机391的转动转化为滑动件395的上下移动。图示实施例中，滑动件395的顶部设置有支撑板397，料仓32承载于支撑板397上，随着滑动件395上下移动。

较佳的，支撑板397在对应料仓32的位置处形成有穿孔398，穿孔398内设置有轴套399；传输管34的外侧套设有套管35，套管35可由耐磨材料制成。轴套399与套管35相套接，在支撑板397推动料仓32上下移动的过程中，套管35与轴套399形成相对滑动，可以有效减小摩擦，对传输管34起到保护作用。较佳的，滑动件395的底部间隔设置有一对滚轮390；套管35在其外周面的相对两侧切槽而形成光滑平面351，两个滚轮390位于套管35的外侧并分别抵接套管35的光滑平面351，使得滚轮390和套管35形成滚动摩擦，在起到导向作用的同时能够有效减小摩擦阻力。

请同时参阅图4、图13及图14，喷嘴70设置有竖直的激光通道76和倾斜的焊料通道78。激光通道76的顶端与激光发生器50通过相应的元件连接，底端即为喷嘴70的出口。经过聚焦等作用后的激光可以顺延激光通道76向下射向出口72。导向板40在对应激光通道76的位置处形成上下贯穿的第二通孔46，避免影响激光的传输。另外，导向板40还可以设置有气孔，气孔与外部供气管路连接，将惰性气体，如氦气、氩气、氮气等导入激光通道76。焊料通道78的顶端即为喷嘴70的进料口74，底端与激光通道76连通且相连通的位置靠近激光通道76的底端而远离激光通道76的顶端，即靠近喷嘴70的出口72。

如此，激光和惰性气体沿激光通道76输送，焊料90沿着焊料通道78输送至出口72，惰性气体的输送路径与焊料90的输送路径分离，焊料90在整个输送过程中不受惰性气体的影响，不会产生悬浮状态。焊料90经过传输管34和传输板36之后，可以顺沿焊料通道78直达喷嘴70的出口72，进而在激光的作用下熔化并在惰性气体的作用下被喷射至工件的焊接位置，实现无接触焊接，整个焊接操作快速、高效且能够全自动化。出口72的口径可以设计为略小于焊料90的尺寸，输送至出口72的焊料90在没有激光的作用时不会自动从出口72掉落。

第一驱动组件38驱使传输板36快速地在第一位置和第二位置之间横向移动，在第一位置时其料孔361与传输管34对接以接收焊料90，此时料孔361与喷嘴70的进料口74错位，落入料孔361的焊料90可以随着传输板36快速地朝向第二位置移动；在第二位置时，料孔361与喷嘴70的进料口74对接以使得所接收的焊料90可以落入至喷嘴70的焊料通道78。每个料孔361设计为只能容纳单颗焊料90，使得焊料90能够单颗顺次输送，如此可以精确地控制每次焊接操作所使用的焊料90的剂量，特别适用于大批量、自动化作业，整体上焊接速度快且焊接效果好。

第二驱动组件39驱使料仓32快速地上下移动，将料仓32内的焊料90抖散开，使得焊料90能够单颗顺次进入传输管34中并向外输送，进一步确保每次焊接操作所使用的焊料90的剂量。应当理解地，也可以采用转动、摆动等方式将料仓32中堆积的焊料90抖散开，实现焊料90的单颗顺次输出，不以具体实施例为限。另外，传输管34的设置是为了实现焊料90由料仓32到传输板36的转移，在一些实施例中可以有其它的形式，如传输管34可以是倾斜设置、弯曲设置等；或者，在一些实施例中传输板36还可以直接与料仓32对接，省略传输管34。

需要说明的是，本申请并不局限于上述实施方式，根据本申请的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本申请的创造精神所做的变化，都应包含在本申请所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种上料机构（30），应用于激光焊机中，其特征在于：所述上料机构包括用于容纳焊料的料仓、与所述料仓对接的传输板、设置于所述料仓和所述传输板之间的传输管以及与所述传输板传动连接的第一驱动组件，所述传输板设置有可容纳单颗焊料的料孔，所述传输管的顶端插入至所述料仓中并设置有渐扩状的导向口，所述传输管的底端抵接于所述传输板上；所述料孔的孔径与焊料的尺寸相匹配，所述传输管的内径与所述料孔的孔径相当；

所述第一驱动组件包括第一电机、由所述第一电机驱动的第一偏心轮以及由所述第一偏心轮驱动的摆动件，所述第一电机的输出轴沿Y方向延伸设置，所述摆动件与所述传输板活动地插接以驱使所述传输板沿X方向在第一位置和第二位置之间横向移动；所述传输板处于所述第一位置时，所述料孔与所述传输管连通，所述传输板处于所述第二位置时，所述料孔与喷嘴的焊料通道连通；

所述上料机构还包括与所述料仓传动连接的第二驱动组件，所述第二驱动组件包括第二电机、由所述第二电机驱动的第二偏心轮以及由所述第二偏心轮驱动而沿Z方向上下移动的滑动件，所述第二电机的输出轴沿X方向延伸设置，所述料仓设置于所述滑动件上；

其中，X方向、Y方向、Z方向相互垂直，X方向、Y方向位于水平面上，Z方向位于竖直方向上。

2.如权利要求1所述的上料机构，其特征在于，所述第一偏心轮凸设有第一凸部，所述第一凸部偏离所述第一偏心轮在所述第一电机的驱动下的转动轴心；所述摆动件形成第一限位槽与所述第一凸部插接，所述第一限位槽为纵向延伸的腰型槽。

3.如权利要求2所述的上料机构，其特征在于，所述摆动件的顶部枢接有轴杆、底部与所述传输板插接，所述第一偏心轮驱使所述摆动件以所述轴杆为中心摆动。

4.如权利要求3所述的上料机构，其特征在于，所述摆动件和所述传输板其中之一凸出设置有卡块，其中之另一设置有卡槽，所述卡块与所述卡槽相啮合。

5.如权利要求1-4任一项所述的上料机构，其特征在于，还包括叠置于所述传输板下方的导向板；所述导向板形成有横向的导向槽，所述传输板滑动地设置于所述导向槽中，所述导向槽的槽底设置有第一通孔。

6.如权利要求5所述的上料机构，其特征在于，所述滑动件的顶部设置有支撑板，所述料仓安装于所述支撑板上；所述传输管外套设有套管，所述套管和传输管活动地穿设于所述支撑板中；所述滑动件的底部设置有一对滚轮，所述套管的外侧形成有一对平面，所述一对滚轮夹持于所述套管的平面位置处。

7.如权利要求5所述的上料机构，其特征在于，所述第二偏心轮凸设有第二凸部，所述第二凸部偏离所述第二偏心轮在所述第二电机的驱动下的转动轴心；所述滑动件形成第二限位槽与所述第二凸部插接，所述第二限位槽为横向延伸的腰型槽。

8.一种激光焊机，包括机台、设置于所述机台上的上料机构、与所述上料机构配合的激光发生器以及与所述上料机构和激光发生器对接的喷嘴，其特征在于：所述上料机构为权利要求1-7任一项所述的上料机构，所述喷嘴设置有焊料通道，所述上料机构的传输板在第二位置时，所述料孔与所述焊料通道连通。

9.如权利要求8所述的激光焊机，其特征在于，所述喷嘴还设置有激光通道，所述激光通道竖直延伸；所述焊料通道倾斜延伸，其顶端与所述传输板对接、底端与所述激光通道相连且连接的位置靠近所述激光通道的底部而远离所述激光通道的顶部。

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