一种丝印铝框的加工系统

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备的技术领域，尤其是一种丝印铝框的加工系统。

背景技术

现有技术丝印铝框的加工，一般是采用人工操作，手动翻转进行双面焊接，这种人工作业，操作不便，生产效率低，产品质量不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种丝印铝框的加工系统，解决现有技术中丝印铝框的生产效率低，品质不稳定等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种丝印铝框的加工系统，用于将铝材焊接制成丝印铝框，包括以下设备单元：丝印铝框焊接工作台、机器臂上安装激光焊接枪头的机器人、激光发生器、连接激光发生器与激光焊接枪头的光纤线缆、支撑所光纤线缆的光纤支架以及控制系统；所述控制系统控制各单元设备工作；所述机器人操作激光焊接枪头对丝印铝框焊接工作台上的铝材进行焊接。

进一步地，所述丝印铝框焊接工作台包括支架底座以及设置于支架底座上的支撑板、转轴、伺服电机以及涡轮减速器；所述支撑板用于固定待焊接的若干条铝材，所述若干条铝材由支撑板固定后待焊接端之间相互拼接；所述支撑板固定于转轴上，转轴与涡轮减速器的输出轴连接，所述涡轮减速器与伺服电机的输出轴连接；伺服电机的旋转输出经涡轮减速器减速后驱动所述转轴转动，所述转轴转动带动所述支撑板翻转，以便于在若干条铝材上下两面进行焊接操作。

进一步地，支撑板上设置有若干夹紧气缸；所述夹紧气缸可上下升降，进气时向下压，使气爪将待焊接铝材压紧在支撑板上，放气时上升，气爪松开铝材；所述夹紧气缸与控制系统连接，由控制系统控制工作；所述支撑板的边沿设置有挡板，支撑板的边沿形成有空位；待焊接的铝材放置于支撑板的顶面，外侧由挡板抵紧，铝材两端伸出至支撑板外侧的空位便于焊接操作；所述支撑板上还设置有双轴气缸，双轴气缸的活塞伸缩而抵紧或松开待焊接铝材；所述双轴气缸与控制系统连接，由控制系统控制工作；双轴气缸的活塞用于与所述挡板从铝材宽度对应的两侧抵紧固定所述待焊接铝材。

在一些实施例中，所述支撑板为挖去四角的方形，四角挖去形成所述空位，支撑板的每条边沿固定一条待焊接铝材，在所述空位两两拼接，从而焊接形成丝印铝框；所述支撑板的顶面的每条边沿向上突出而形成挡板，夹紧气缸安装于支撑板的顶面且位于挡板内侧，夹紧气缸与挡板之间的间隔容纳待焊接铝材；所述双轴气缸安装于支撑板的顶面且位于挡板内侧，双轴气缸与挡板之间的间隔容纳待焊接铝材；所述支撑板的顶面对应每条边的两端各设置一个夹紧气缸；所述支撑板的顶面对应每条边的中间各设置一个双轴气缸，双轴气缸的活塞朝向挡板作直线往复运动，进气向挡板伸出以顶紧铝材一侧，出气时活塞收回而松开铝材；所述支撑板的四角挖去小方形形成所述空位。

在一些实施例中，所述转轴转动地安装于所述支架底座的顶部两侧的轴承座；转轴的一端穿过轴承座由安装于支架底座的所述涡轮减速器的输出转动连接，另一端由安装于支架另一侧的轴承座支撑；所述转轴安装于支撑板底部，带动支撑板翻转；所述转轴安装于支撑板的底面，且转轴长度沿支撑板的中线设置；所述支架底座为四方形支架；所述支撑板为平板；转轴为镀络棒，支撑板底部设置多个铁块将转轴固定在支撑板的背面；铁块内设置有通孔，转轴穿过通孔，由铁块固定。

在一些实施例中，所述光纤支架包括立柱以及立柱顶部的水平支杆，水平支杆可旋转地安装于立柱顶部，水平支杆上设置若干挂钩，光纤线缆由挂钩勾住悬挂以防止绕线或折断；所述立柱上安装有伺服电机以及行星减速机；伺服电机及行星减速机与控制系统电连接且由控制系统控制其工作；行星减速机的输入轴与伺服电机的输出轴耦合，将伺服电机的转速进行减速后输出，行星减速机的输出轴与水平支杆连接，带动水平支杆转动以调节水平支杆上悬挂的线缆位置或长度。

在一些实施例中，所述立柱为直立的中空柱体，包括环形壁和内部的中空腔体；立柱的上端内部安装所述伺服电机和行星减速机；伺服电机位于行星减速机下方；行星减速机的输出轴顶部固定连接于水平支杆；行星减速机的输出轴与水平支杆相互垂直，同步转动；立柱顶部设置有环形盖体；环形盖的顶壁中心开孔，行星减速机的输出轴穿过所述开孔后与水平支杆固定连接；环形盖体与行星减速机、伺服电机、立柱顶部固定连接；环形盖体的顶壁、行星减速机的底座、伺服电机的顶部相互适配，通过紧固件安装固定在一起；环形盖体和立柱为金属材质；环形盖体的底端与立柱顶端相适配，相互之间由紧固件固定和/或焊接固定。

在一些实施例中，水平支杆为多节杆连接而成，包括中间连接杆和左侧支杆、右侧支杆；中间连接杆的两端分别与左侧支杆、右侧支杆对接形成一条水平长杆；中间连接杆上设置有装配行星减速机的输出轴的开孔，行星减速机的输出轴插入所述开孔内卡紧配合；中间连接杆的长度与立杆顶端的口径或者与环形盖体的尺寸相适配；中间连接杆为金属杆；左侧支杆和/或右侧支杆为金属管材。

在一些实施例中，左侧支杆、右侧支杆相对的一端为连接端，分别与中间连接杆的两端插接涨紧配合；左侧支杆、右侧支杆的连接端以及中间连接杆的两端分别开设有对应的安装孔，由紧固件与安装孔之间相互配合而将左侧支杆、右侧支杆以及中间连接杆之间紧固连接；中间连接杆为金属实心料，左侧支杆和/或右侧支杆为金属镀锌管材。

在一些实施例中，水平支杆上设置有导轨和滑块；滑块安装于导轨上可沿导轨往复地自由滑动；滑块上设置有挂钩，由滑块沿导轨的滑动来调节挂钩上的光纤线缆的位置变化；所述挂钩包括弹簧挂钩和/或平衡器挂钩；所述光纤线缆连接激光焊接枪头的一端为活动端；光纤线缆的活动端由所述滑块上的挂钩勾住，沿所述导轨滑动地调节光纤线缆的活动端的位置变化以适应机器臂的活动；所述光纤线缆连接激光发生器的一端由固定设置于水平支杆上的平衡器挂钩悬挂，以固定光纤线缆防止绕线或折断；所述导轨设置于左侧支杆和/或右侧支杆。

本发明的有益效果是：

本发明的丝印铝框的加工，采用机器人进行激光焊接操作，另外焊接工作台通过伺服电机及涡轮减速器进行减速，动转轴带动支撑板翻转，从而实现自动控制且稳定地翻转焊接丝印铝框，进行两面焊接操作，减少特殊工种作业；提高生产效率，从而增加产能。

进一步地，本发明加工系统中，光纤线线缆采用光纤支架悬挂，可配合机器人左右旋转，可防止线缆折断，具有很高的实用价值。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例丝印铝框的加工系统的示意图。

图2是本发明实施例丝印铝框焊接工作台的立体图。

图3是本发明实施例丝印铝框焊接工作台翻转后的参考图。

图4是本发明实施例的丝印铝框焊接工作台焊接铝材时的工作状态参考图。

图5是本发明实施例丝印铝框焊接工作台焊接铝材时翻转后的工作状态参考图。

图6是本发明实施例的机器人激光加工系统。

图7是本发明实施例的光纤支架的爆炸图。

图8是本发明实施例的光纤支架的导轨的立体图。

图9是本发明实施例的光纤支架的另一爆炸图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参照图1所示，本实施例提供一种丝印铝框的加工系统，用于将铝材焊接制成丝印铝框，该加工系统包括丝印铝框焊接工作台10、机器臂上安装激光焊接枪头的机器人50、激光发生器40、连接激光发生器40与激光焊接枪头的光纤线缆60、支撑光纤线缆的光纤支架30以及控制系统（图未示）。激光发生器40用于产生激光，由光纤线缆60传输至激光焊接枪头进行激光焊，机器人50的机器臂上安装激光焊接枪头，由机器人操作激光焊接铝材制成丝印铝框。为了避免光纤折断，采用光纤支架30来支撑光纤线缆。铝材焊接形成丝印铝框是在丝印铝框焊接工作台10上由机器人50操作焊接。控制系统用于控制激光发生器40、机器人50、激光焊接枪头、光纤支架30内的电机及减速器、丝印铝框焊接工作台10的电机及减速器工作。控制系统可以是一个或多个独立的运算及控制中心或控制台，可采用PLC控制系统。下述具体实施例中，PLC控制系统可以是相同或不同。

请参照图2-5所示，本实施例涉及一种丝印铝框焊接工作台10，包括支撑板1和支架底座2。丝印铝框焊接工作台10具体包括设置于支架底座2上的支撑板1、转轴8、伺服电机3以及涡轮减速器4。支撑板1用于固定待焊接的若干条铝材20；支撑板1固定于转轴8上，转轴8与涡轮减速器4的输出轴连接，涡轮减速器4与伺服电机3的输出轴连接；伺服电机3的旋转输出经涡轮减速器4减速后驱动转轴8转动，转轴8转动带动支撑板1翻转，从而对若干条铝材20的正反两面进行焊接操作。本实施例中，转轴8采用镀络棒，以提高材料强度。

伺服电机3以及涡轮减速器4与PLC控制系统连接，由PLC控制系统控制工作；伺服电机3带刹车功能，当支撑板1的顶面朝上进行上料或焊接时，PLC控制系统控制伺服电机3锁死支撑板1。当丝印铝框顶面焊接完成后，翻转支撑板1时，PLC控制系统控制伺服电机3正转或反转，并由减速器4进行减速后驱动转轴8转动，至支撑板1翻转后，PLC控制系统控制伺服电机3止动从而锁死支撑板1，对丝印铝框反面进行焊接操作。根据操作方便， PLC控制系统控制伺服电机3转动和锁定支撑板1于任意需要的角度。PLC控制系统为设置于丝印铝框焊接工作台10外部的控制台，图中未示出，可以选用现有技术的PLC控制台。

支架底座2放置于地面或平台上，用于支撑整个丝印铝框焊接工作台10。本实施例中，支架底座2为方形框架，稳定支撑。顶部由四条支柱支撑，且四条支柱水平设置，围成的内部空间足够供支撑板1翻转操作。

支撑板1转动地安装于支架底座2的顶部，用于支撑固定待焊接的铝材，制作丝印铝框。支撑板1上设置有若干夹紧气缸5；夹紧气缸5可上下升降，进气时向下压，使气爪将待焊接铝材20压紧在支撑板1上，放气时上升，气爪松开铝材20；夹紧气缸5与PLC控制系统连接，由PLC控制系统控制工作。夹紧气缸5为现有技术的规格，在此不作赘述。夹紧气缸5的安装于支撑板1的顶面，且伸出一定高度，向下夹紧时将铝材20压紧于顶面。支撑板的顶面为水平面。

支撑板1的边沿设置有挡板11，支撑板1的边沿形成有空位；待焊接的铝材20放置于支撑板1的顶面时，外侧由挡板11抵紧铝材20的外边，铝材20两端拼接处21伸出至支撑板1外侧的空位便于焊接操作。支撑板1上还设置有双轴气缸7，双轴气缸7的活塞伸缩而抵紧或松开待焊接铝材20；双轴气缸7与PLC控制系统连接，由PLC控制系统控制工作；双轴气缸7的活塞与挡板11从两侧抵紧固定待焊接铝材20。双轴气缸7为现有技术的规格，在此不作赘述。

本实施例中，支撑板1为挖去四角的方形平板，四角挖去形成空位，支撑板1的每条边沿固定一条待焊接铝材20，两端伸出支撑板1在空位两两拼接，从而焊接形成丝印铝框。支撑板1的顶面的每条边沿向上突出而形成挡板11，夹紧气缸5安装于支撑板1的顶面且位于挡板11内侧，夹紧气缸5与挡板11之间的间隔12容纳待焊接铝材20；双轴气缸7安装于支撑板1的顶面且位于挡板11内侧，同样，双轴气缸7与挡板11之间的间隔12容纳待焊接铝材20。为平稳地夹紧固定铝材20，不会导致铝材20翘起或不平，支撑板1的顶面对应每条边的两端各设置一个夹紧气缸5；支撑板1的顶面对应每条边的中间各设置一个双轴气缸7，双轴气缸7的活塞朝对应的挡板11直线往复运动，进气向挡板11伸出以顶紧铝材20内侧边沿，出气时活塞收回而松开铝材20。夹紧气缸5及双轴气缸7的设置，配合挡板11，在长度、上下及宽度方向形成对铝材20的平稳夹紧固定。支撑板1的四角挖去小方形形成空位。

转轴8转动地安装于支架底座2的顶部。转轴8的两端由轴承座支撑，轴承座设置于支架底座2上，其中转轴8的一端穿过轴承座后由安装于支架底座2的涡轮减速器4的输出轴转动连接，另一端由安装于支架另一侧的轴承座6支撑。本实施例中，支架底座2顶部的四条支柱围成的方形，一对对边分别设置伺服电机3耦合的涡轮减速器4和轴承座6，以安装转轴8。转轴8安装于支撑板1底部，较佳地，转轴8为镀络棒，可进一步地在支撑板1底部设置多个铁块将转轴8固定在支撑板的背面，进一步由紧固件如螺丝固定。铁块可焊接于支撑板背面，支撑板为金属材质；铁块内设置有通孔，转轴8穿过通孔，由铁块固定。本实施例中，支撑板1为方形，转轴8安装于支撑板1的底面，且转轴长度沿支撑板的中线设置，从而稳定地带动支撑板1翻转。

支架底座2为四方形支架。丝印铝框焊接工作台10用于将四条铝材20进行焊接加工。

工作时，先将四条待焊接铝材20固定于支撑板1的顶面，由PLC控制系统控制双轴气缸7的活塞伸出将铝材20两侧夹紧与对应边挡板11与活塞之间，并由PLC控制系统控制夹紧气缸5向下压紧铝材20的顶面。通过机器人50的机器臂操作焊枪对铝材20的两端拼接处进行焊接，焊接完后由PLC控制系统控制伺服电机3转动输出，电机输出轴与涡轮减速器4的输入端连接，经减速控制，例如10:1的减速比例控制后，通过涡轮减速器4的输出带动转轴8平稳翻转支撑板1，使丝印铝框背面转向上，并由PLC控制系统控制伺服电机锁定后进行丝印铝框另一侧即反面的焊接。焊接完成后，夹紧气缸5及双轴气缸7出气释放，松开丝印铝框，取出焊接好的丝印铝框，输送至下一工作站进行后续加工处理。

本发明采用夹紧气缸以及双轴气缸，对铝材进行多维夹紧固定，铝材不会发生变形。通过电机驱动转轴转动而自动翻转支撑板，可实现对铝材正反两面焊接的自动操作，使焊接更牢固。进一步地，本发明采用涡轮减速器，根据具体需要，对耦合的电机转出轴的转速进行减速控制，使转动平稳可控。

请参照图6-9所示，本实施例的光纤支架30，用于支撑激光发生器40与机器人50之间连接的光纤线缆60。可以理解，光纤支架30也可用于支撑机器人50或者控制系统的输入电缆等。激光发生器40产生的激光经由光纤线缆60传输至机器人50的机器臂上安装的激光加工设备，由机器人进行激光加工。

光纤支架30包括立柱32以及立柱顶部的水平支杆31，水平支杆31可水平旋转地安装于立柱32顶部，以配合机器人左右旋转，防止光纤折断。具体地，光纤支架30还包括伺服电机39以及行星减速机38。行星减速机38与伺服电机39的输出轴耦合，将伺服电机39的转速进行减速后输出，由伺服电机39的正反转驱动行星减速机38的输出轴转动。行星减速机38的输出轴顶部与水平支杆31连接，带动水平支杆31顺时针或逆时针转动。

立柱32为直立的圆柱体，可以是中空的金属管或者其他材料如水泥等制成的柱体，包括环形壁和内部的中空腔体。电线可从中空柱体内部走线，连接伺服电机39和行星减速机38，以与外部的控制系统电连接。电线也可以从立柱32顶部穿出，由水平支杆31固定电线。立柱32底部由安装座33安装于工作台或者地面。

立柱32的上端内部安装有伺服电机39和行星减速机38，伺服电机39位于行星减速机38下方，伺服电机39的输出轴与行星减速机38输入端耦合连接，行星减速机38用于将伺服电机39的转速进行减速控制，例如按10：1的比例减速，平稳地转动水平支杆31。行星减速机38的输出轴顶部固定连接于水平支杆31，相互垂直，以同步转动。控制系统采用PLC控制系统，控制伺服电机39转动输出，电机输出轴与行星减速机38的输入端连接，经减速控制，例如10:1的减速比例控制后，通过行星减速机38的输出带动水平支杆31平稳地转动，PLC控制系统控制伺服电机转动，电机停止时，电机自带刹车止动作用使水平支杆31定位在预定位置。

立柱32的内壁可设置固定结构或安装结构，例如安装凸缘，螺丝或紧固件等将伺服电机39和行星减速机38的壳体固定在立柱32上端内部。本实施例中，立柱32顶部设置有环形盖体37，行星减速机38的输出轴向上穿过环形盖体37与水平支杆31固定连接，行星减速机38的底座与环形盖体37通过紧固件固定。具体例子中，行星减速机38的底座四周与环形盖体37上对应设置有多个固定孔（可以是螺纹孔），相互对齐，由螺钉插入固定孔内而固定在一起。同样，伺服电机39的顶部壳体上设置对应的固定孔，与行星减速机38底座四周的固定孔对应，通过紧螺丝插入固定孔中固定。本实施例中，环形盖体37、行星减速机38的底座、伺服电机39的顶部对应设置有多个固定孔（可以是螺纹孔），通过长螺丝或者销钉将三者固定在一起。环形盖体37、行星减速机38的底座、伺服电机39的顶部相互适配，安装面之间相互贴合，通过螺丝或其他紧固方式固定安装在一起。环形盖体37固定安装于立柱32顶部。

环形盖体37包括环形顶壁和环形侧壁，其顶壁形成中心开孔的环形顶壁，中心开孔的孔径比立柱的环形壁内径小，中心开孔用于容纳行星减速机38的输出轴顶部穿出后与水平支杆31连接。环形盖体37的环形顶壁与行星减速机38的底座、伺服电机39的顶部对应设置有多个固定孔，且相互之间相适配地贴合，通过长螺丝或者销钉等紧固件将环形盖体37与行星减速机38和伺服电机39固定连接，从而实现将行星减速机38和伺服电机39安装于立柱32，行星减速机38的输出轴与水平支杆31的固定连接而辅助承重安装行星减速机38和伺服电机39。环形盖体37的环形侧壁与立柱32的顶端环形壁相适配，相互之间可由紧固件固定和/或焊接。较佳地，环形盖体37的底端与立柱顶端的环形壁之间焊接固定从而形成稳定的固定结构，环形盖体37和立柱32均为金属材质。

水平支杆31用于支撑或固定光纤线缆60，还可同时用作支撑电线或电缆线。本实施例中，支杆31为管状结构，例如方形管，可以是金属管，例如镀锌管。为更方便与行星减速机38的输出轴连接，灵活地调节支杆31的长度以及提高支杆的强度，水平支杆31为多节杆连接而成，中间连接杆312分别与左右两侧支杆311、313对接形成一条水平长杆。中间连接杆312的长度可以与立杆32顶端的口径或者与环形盖体37的尺寸相适配，为一段相对较短的杆体，采用金属杆，例如金属实心料或金属型材或管制成，且连接端设置有安装孔。左右两侧支杆311、313也为金属型材或管材，例如采用镀锌管；左右两侧支杆311、313相对的一端为连接端分别与中间连接杆312的两端插接套贴且涨紧配合，且进一步开设有对应的安装孔，由紧固件如螺丝紧固连接。中间连接杆312还设置有装配行星减速机38的输出轴的开孔，行星减速机38的输出轴插入该开孔内卡紧配合，进一步由紧固件固定和/或焊接，从而由行星减速机38的输出轴与水平支杆31固定连接且同步旋转。

支杆31上设置有挂钩用于勾住光纤线缆60，可以设置多个挂钩，例如在左右两侧支杆的末端和/或连接端各设置有挂钩，将光纤线缆60的各段挂住，使光纤线/电线悬挂起来，不会发生折断或绕线。挂钩可以是弹簧挂钩315或者为平衡器挂钩314，或者通过滚轮配挂钩。本实施例中，在安装机器人的一侧对应的支杆较长，图中所示为左侧支杆311支撑光纤线输入端，与机器械人连接。左侧支杆311末端设有弹簧挂钩315，左侧支杆311的底部设置有导轨34和滑块35，滑块35安装于导轨34上可沿导轨往复地自由滑动，挂钩36设置于滑块35上，由滑块35沿导轨34的滑动来调节挂钩36上的光纤线的长度和位置。水平支杆31上设置平衡器，光纤线缆20的后端由平衡器勾住悬挂以防止绕线或折断；前段由导轨勾住悬挂，方便光纤在焊接过程中前后移动；水平支杆前段即左侧支杆311上设置导轨以方便焊接过程中光纤的位置变化，水平支杆后端即右侧支杆312安装平衡器以固定光纤防止绕线或折断。因此，通过行星减速机38和伺服电机39驱动支杆31水平旋转，而进一步通过滑块35与导轨34的滑动配合，实现配合机器人的操作，在操作过程中自动调节光纤线的支点位置。

本实施例中，伺服电机39以及行星减速机38与PLC控制系统连接，由PLC控制系统控制工作；伺服电机39带刹车功能，PLC控制系统控制伺服电机39止动同时锁死支杆31。PLC控制系统控制伺服电机39正转或反转，并由行星减速机38进行减速后驱动水平支杆31转动。PLC控制系统控制伺服电机39转动和锁定支杆31于任意需要的角度。控制系统为设置于外部的控制台，图中未示出，可以选用现有技术的PLC控制台。

本发明的光纤支架，用于支撑连接机器人的线缆，可配合机器人左右旋转，且自带刹车，可防止线缆折断。特别是当光纤支架支撑光纤线时，可有效防止光纤折断，具有很高的实用价值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长”、“宽”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

如在说明书及权利要求书中所使用，“一”、“一个”和"所述"，除非上下文清楚地指示。有时，权利要求书和说明书可包括术语例如“多个”、“一个或多个”或“至少一个”。然而，没有使用这些术语并不意味着、且不应该被解释为不包括多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。