一种自动钎料烧熔设备

技术领域

本发明涉及金属热加工设备的技术领域，尤其是涉及一种自动钎料烧熔设备。

背景技术

当前，金属热加工设备的生产模式在应对较小产品时确实暴露出了一系列问题，其中最突出的就是上料和下料过程的效率低下以及伴随而来的高成本。传统的生产方式中，作业员需要使用镊子等工具，手动将产品一个个地放置到工装夹具上，然后再将满载产品的工装夹具放置到金属加工设备中进行加工。加工完成后，又需要作业员先将工装夹具从设备中取出，再逐一将产品从工装夹具上卸下。这种重复性的上下料操作不仅耗时耗力，而且容易因为人为因素导致操作失误，影响产品质量。

此外，由于操作过程繁琐，作业员往往需要花费大量的时间和精力在上料和下料环节，这不仅降低了生产效率，还增加了企业的劳动成本。同时，频繁的手工操作也增加了作业员的工作强度，容易导致疲劳和工伤事故。为此出现了一些采用机械臂等进行上料的方式，但是对于工装夹具的进出热加工设备，仍需人工操作，并且需要人工对准工装夹具才能通过机械臂准确上料，效率仍然有待提高，搬运整个工装夹具的工作强度仍然较大。

发明内容

为了简化上下料流程，提高生产效率，本发明提供一种自动钎料烧熔设备，采用如下的技术方案：

一种自动钎料烧熔设备，包括循环传送件，循环传送件上设有用于承载物料的工装回流模块，沿循环传送件依序设有上料工位和烧熔工位，所述上料工位设有上料总成，所述烧熔工位设有加热总成，上料总成用于工装回流模块上的物料装载，加热总成用于加热工装回流模块上的物料；所述工装回流模块包括回流工装板，回流工装板上设有若干个能够拆卸用于放置物料的承烧治具；上料总成包括至少一个治具定位机构，治具定位机构包括设于循环传送件上料工位的导向定位平台和第一升降件，导向定位平台上设有与回流工装板上的承烧治具一一对应的定位孔；第一升降件用于将回流工装板上的承烧治具顶推向定位孔，或者，第一升降件用于驱动导向定位平台下移使定位孔接近承烧治具，用以完成工装回流模块的定位。

通过采用上述技术方案，本发明设备能通过上料总成自动对工装回流模块上的物料进行装载，上料速度快；根据作业需求搭配承烧治具，提高回流工装板的使用灵活性；且工装回流模块在循环传送件的运送下循环使用，避免反复卸装，进一步提高生产效率，降低成本。由治具定位机构对承烧治具进行顶升到XY方向固定的导向定位平台进行定位，保证上料总成准确装载物料。

优选的，所述承烧治具包括治具本体，治具本体上设有若干个导向杆，若干个导向杆之间设有物料放置平台，各导向杆上端设有外折部。

通过采用上述技术方案，导向杆用于物料装入时导向，提高装载稳定性，在使用高频加热时，相邻导向杆之间的空隙可进一步避让高频磁场，减少遮挡提高热效率。外折部可以增大物料放入时的开口，使物流放入更顺畅稳定。

优选的，治具定位机构还包括一工装板定位组件，工装板定位组件包括第二升降件，第二升降件设于循环传送件的下方，第二升降件上设有定位销轴，每块回流工装板上避开安装槽的位置设有定位销孔，定位销轴能够上移穿入定位销孔中；所述回流工装板上设有与治具本体配合的安装槽，所述治具本体的底部能够置于所述安装槽中；所述第一升降件设有用于减小承烧治具与第一升降件的顶杆之间刚性的弹性件。

通过采用上述技术方案，通过工装板定位组件先对工装板进行粗定位，之后再由导向定位平台和第一升降件进行精定位，保证对位精度，并且通过弹性件的设置使承烧治具与导向定位平台定位后形成XYZ方向浮动小范围间隙配合，吸收上述物料产品取放料机械手的上料误差，避免产品取放点位置偏差造成放料刚性冲击导致上料失败或损伤产品，提高上料的稳定性，同时降低机械手吸盘间距的加工、装配精度及承烧治具的定位精度要求。

优选的，所述回流工装板上设有多个安装孔，安装孔中设有或未设有感应件，循环传送件与每个安装孔相对的位置上设有距离传感器。

通过采用上述技术方案，根据多个安装孔内距离传感器的安装数量和布设情况，以识别回流工装板的位置、序号等信息。

优选的，所述循环传送件为回字形结构，循环传送件四个转角处分别设有一个推力缸，相邻的两个推力缸的推动方向互相垂直，推力缸用于推动循环传送件上的回流工装板移动。

通过采用上述技术方案，简单结构实现治具循环，推力缸控制下的回流工装板移动更加精准，提高设备的工作精准度。

优选的，所述加热总成包括罩设于循环传送件上加热工位处的密封加热舱，所述密封加热舱内设有高频加热区和冷却区；所述密封加热舱的进口、出口处均设有气刀吹气气帘；所述密封加热舱的进口、出口处还设有舱门；循环传送件上位于密封加热舱外与进口、出口衔接的位置处均设有抽气箱，抽气箱连接有抽气装置。

通过采用上述技术方案，密封加热舱保障了加热过程的气密性，高频加热区和冷却区的设置保障了产品物料的加工效率。舱门和抽气箱防止加热过程中气体泄漏，提高生产安全性。

优选的，所述高频加热区内设有烧熔工位工装定位机构；所述高频加热区分为上下两部中间由隔板分隔开，隔板上开设有与回流工装板上承烧治具对应数量的让位孔，高频加热区内的上部设有与回流工装板上承烧治具对应数量的加热线圈，烧熔工位工装定位机构用于将回流工装板上的承烧治具从高频加热区下部空间定位顶升至高频加热区上部空间的对应加热线圈中。

通过采用上述技术方案，烧熔工位工装定位机构对工装、承烧治具进行再次定位，确保物料能准确落入加热范围，保障烧熔质量。

优选的，所述密封加热舱内还设有等待区，等待区、高频加热区和冷却区沿循环传送件的循环方向依次设于密封加热舱中，密封加热舱在等待区、高频加热区和冷却区的顶板上均设有气体加注口，气体加注口连接有气体供气装置；舱门的顶端高度低于密封加热舱的顶端。

通过采用上述技术方案，供气装置和密封加热舱配合，为加热过程提供还原性气体，防止物料氧化，提高产品质量。

优选的，所述加热总成的下游设有下料总成，下料总成包括行走机构，行走机构上设有下料组件，下料组件包括若干个多爪夹手，用于夹取下料处的回流工装板上上承烧治具上的工件；下料总成还包括一治具定位机构，用于下料处承烧治具的定位。

通过采用上述技术方案，治具定位机构与多爪夹手配合能精准有效对物料进行夹取，提高上下料效率。

优选的，所述上料总成还包括至少一个机械手取料模块，所述机械手取料模块至少对接有一个供料模块；所述供料模块包括用于输送料盘且输送方向相反的上输送带和下输送带，下输送带靠近取料模块的一端设有第一顶升缸，第一顶升缸用于将料盘顶升至取料位置；所述取料位置设有视觉定位装置。

通过采用上述技术方案，机械手取料模块从供料模块上抓取待加工的物料，并转移到工装回流模块上；物料从下输送带送入设备，在第一顶升机构的顶升下到达取料位置，供机械手取料模块抓取；视觉定位装置对料盘进行准确定位，提高机械手取料模块的抓取准确性和稳定性。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、本发明设备能通过上料总成和治具定位机构配合实现精准自动地对工装回流模块上的物料进行装载，以代替人工上料速度快；且工装回流模块在循环传送件的运送下循环使用，避免反复卸装，进一步提高生产效率，降低成本。承烧治具由治具定位机构对承烧治具进行顶升到XY方向固定的导向定位平台进行定位，保证上料总成准确装载物料。并且根据作业需求搭配合适尺寸的承烧治具，可适用不同尺寸的工件加工，可以提高回流工装板的使用灵活性，兼容不同系列的产品，降低设备采购成本。

2、承烧治具仅放于回流工装板的安装槽中，不做过多固定，便于快速更换治具，节省承烧治具老化更换成本；承烧治具上仅通过数根导向杆进行限位，导向杆起限位及避让高频磁场、避让下料夹爪的作用，防止堆叠装入的产品掉出治具，及减少高频加热时治具过多遮挡交变磁场导致的加热效率影响。

3、本发明设备气密性好，通过在密封加热腔的进出口处设置舱门和抽气箱，以及气刀吹气气帘，有较好的气密性，能够防止加热过程中发生气体泄露，并在三个区域上方供给氢气与氮气混合的气体，利用氢气密度低的原理使氢气上浮在密封箱上方，同时进出舱门比密封箱顶部低，下方利用惰性气体氮气填充，目的用于将高频区、冷却区，进出舱门附近的剩余氧气挤出，以达到隔离氧气的目的；舱门外均设置有抽气箱，进一步抽出外溢氢气，将部分外溢的氢气抽离以控制设备内外泄氢气浓度保护设备安全。通过在密封箱体填充氮气挤出隔离氧气减少氢气的使用量(氢气价格比氮气高)，降低特殊气体使用成本。

附图说明

图1是本发明外视结构示意图。

图2是本发明俯视结构示意图。

图3是本发明上料总成结构示意图。

图4是本发明回流工装板正面结构示意图。

图5是本发明回流工装板背面结构示意图。

图6是本发明承烧治具结构示意图。

图7是本发明治具定位机构结构示意图一。

图8是本发明治具定位机构结构示意图二。

图9是本发明导向定位平台结构示意图。

图10是本发明循环传送件结构示意图。

图11是本发明密封加热舱结构示意图。

图12是本发明高频加热区结构示意图。

图13是本发明工装板定位组件与回流工装板进行对位的状态示意图。

附图标记说明：1、机架；11、抽气罩；2、循环传送件；21、推力缸；22、距离传感器；3、回流工装板；31、安装槽；32、安装孔；33、定位销孔；4、承烧治具；41、治具本体；42、导向杆；43、物料放置平台；44、外折部；5、机械手取料模块；6、供料模块；61、上输送带；62、下输送带；63、第一顶升缸；8、治具定位机构；81、导向定位平台；811、定位孔；82、第一升降件；83、工装板定位组件；831、第二升降件；9、密封加热舱；91、高频加热区；92、烧熔工位工装定位机构；93、冷却区；94、抽气箱；95、高频机；96、隔板；97、等待区；10、行走机构；101、下料组件；200、上料总成；300、加热总成；400、下料总成。

具体实施方式

以下结合附图1-13对本发明作进一步详细说明。

参照图1-2，本发明实施例1公开一种自动钎料烧熔设备，包括机架1，机架1上设有抽气罩11，抽气罩11内的机架1上设有循环传送件2，循环传送件2上设有用于承载物料的工装回流模块，机架1上沿循环传送件2依序设有上料工位、烧熔工位和下料工位，上料工位设有上料总成200，烧熔工位设有加热总成300，上料工位设有下料总成400。上料总成200用于工装回流模块上的物料装载，加热总成300用于加热工装回流模块上的物料。下料总成400用于卸下工装回流模块上的物料并进行收料。工装回流模块在循环传送件的运送下循环使用，避免反复卸装，进一步提高生产效率，降低成本。上料总成自动上料、下料总成自动下料，极大的提高了自动化水平，减少人工的介入，降低劳动强度。

参照图4-6，工装回流模块包括回流工装板3，回流工装板3上设有若干个用于放置物料的承烧治具4。参照图1，承烧治具4包括治具本体41，治具本体41上部设有若干个导向杆42，若干个导向杆42之间设有物料放置平台43，各导向杆42上端设有外折部44。回流工装板3上设有与治具本体41配合的安装槽31。所述回流工装板3上设有多个安装孔32，安装孔32中设有或未设有感应件，循环传送件2与每个安装孔32相对的位置上设有距离传感器22(可以设置在上料工位处)。通过根据多个安装孔32内距离传感器的安装数量和布设情况，以识别回流工装板3的位置、序号等信息。例如有五个安装孔32，根据五个安装孔32是否有感应件，来判定是那个回流工装板3，例如只有一个安装孔32有感应件，并确定这五个安装孔中的哪个(通过对应位置的距离传感器来实现)，就可以确定五个编号，然后有两个安装孔32安装感应件，又可以确定25个编号，以此类推。用于设备识别回流工装板的序号，识别异常工装提示人工更换，是种简易低成本的物料序号检测识别措施。感应件可以是无锁螺钉等，并不以此为限。

参照图7-9，上料总成200包括至少一治具定位机构8，治具定位机构8包括架设于循环传送件2上的导向定位平台81，以及设于导向定位平台81下方的第一升降件82，第一升降件82固定于循环传送件2下侧，导向定位平台81上设有与回流工装板3安装槽31一一对应的定位孔811，第一升降件82用于将回流工装板3上的承烧治具4顶升向定位孔811。或者，第一升降件82用于驱动导向定位平台81下移使定位孔811接近承烧治具4。第一升降件82设有用于减小承烧治具4与第一升降件82的顶杆之间刚性的弹性件。第一升降件82可以是气缸和顶杆构成的部件，也可以是电动缸和顶杆，能够实现升降即可，并不以此为限。在循环传送件2的与顶杆相对的位置上设置有让位孔，便于顶杆上顶进入回流工装板3的安装槽，顶起其中放置的承烧治具4。

本实施例中，参见图13，治具定位机构8还包括一工装板定位组件83，工装板定位组件83包括第二升降件831，第二升降件831设于循环传送件2的下方，第二升降件831上设有定位销轴，每块回流工装板3上避开安装槽31的位置设有定位销孔33，定位销轴能够上移穿入定位销孔33中；第二升降件831设有两个，定位销孔33设有两个，两根定位销轴穿入对应的定位销孔33中，即可完成回流工装板3的粗定位。第二升降件831较佳的可以是气缸或电动缸。

本实施例中，承烧治具4的底部开有十字口，治具定位机构8第一升降件82上的顶杆有对应的十字口用于限位顶升角度，防止顶升过程中偏斜。通过上述的方案实现产品多工位工装回流输送的定位精度，确保上下料及高频作业工位定位精度一致性及准确率要求。也可以是梅花口的形状，并不以此为限。

本实施例中，一个回流工装板3上设置8个安装槽31，对应放置8个承烧治具4，承烧治具4与回流工装板3存在槽孔及扁位定位角度，人工可直接快速取出分离更换承烧治具4。承烧治具4采用耐高温的硬质合金制成，其上装有4根折有导向角即外折部44的硬质合金导向杆42以便产品自动装入时导向，4根导向杆42利用耐高温金属丝缠绕捆绑固定于治具本体41上。同时4根导向杆42起限位及避让高频磁场、避让下料夹爪的作用，防止堆叠装入的产品掉出治具，及减少高频加热时治具过多遮挡交变磁场导致的加热效率影响；导向杆42底部折弯90°用于与承烧治具4的治具本体41的槽口配合定位导向杆42的角度，及通过上方缠绕的金属丝限制导向杆42Z向移动，避免导向杆42歪斜方便烧熔后与四爪夹爪避让治具将产品夹取下料。高频烧熔时，只有4根导向杆42及治具本体41的物料放置平台43、产品进入高频加热线圈范围，令产品尽可能处于高频有效加热区内，降低了治具其余部分受高频磁场的加热影响，大大提高治具本体的使用寿命，治具长时间受高温影响老化时只需取出治具更换4根导向杆42，大幅节省高温硬件损耗成本。

参照图10，循环传送件2为回字形结构，循环传送件2四个转角处分布设有一个推力缸21，相邻的两个推力缸的推动方向互相垂直，推力缸21用于推动循环传送件2上的回流工装板3移动。循环传送件件可以为带有回字形凹槽的平板，并不以此为限。

回流工装板3采用回字形循环传送件2推动工装前进回流，利用四角的四个推力缸21推动多个回流工装板3环形循环，准确进行一次前进一个回流工装位。

回流工装板3流至上料总成200的上料工位、下料总成400的下料工位、加热总成300的高频加热工位时，由对应工位的工装板定位组件83的第二升降件831对回流工装板3的两个定位销孔33进行顶升粗定位。

上下料时承烧治具4定位由治具定位机构8对承烧治具4进行顶升到XY方向固定的导向定位平台81进行二次定位，确保回流工装板3上的8个承烧治具4每次都定位在导向定位平台81对应的同一个定位孔811内，确保导向作业的定位基准一致，消除多个回流工装板3与承烧治具4的装配误差及回流重复定位误差，提升产品上下料的准确性。治具定位机构8的第一升降件82下方设有弹簧(弹性件)，使承烧治具4与导向定位平台81定位后形成XYZ方向浮动小范围间隙配合，吸收上述产品取放料机械手的上料误差，避免产品取放点位置偏差造成放料刚性冲击导致上料失败或损伤产品，提高上料的稳定性，同时降低机械手多个吸盘间距的加工、装配精度及承烧治具4的定位精度要求。

参照图11-12，加热总成300包括罩设于循环传送件2上的密封加热舱9，密封加热舱9内设有等待区97、高频加热区91和冷却区93。密封加热舱9进出口均设有气刀吹气气帘，密封加热舱9进口、出口均衔接有设有抽气箱94。所述密封加热舱9的进口、出口处还设有舱门，舱门由气缸驱动启闭。由于高温条件下钎料易氧化，需长时间通还原性气体保护防止其氧化报废，还原性气体价格较高。因此，本发明为设备设计了一系列密封措施，以提高设备气密性，有效保障气体使用效率，降低生产成本。回流工装板3进出动作完即关门防止气体泄漏。密封加热舱位于舱门之内内设有气刀吹气气帘，开关门时打开气刀形成风幕，防止外界的氧气进入及舱门内的氢气外泄，密封加热舱9的分区对接处设置有密封条密封，外部的动力缸推杆设有密封圈，令密封加热舱9内部形成密封的腔体。抽气箱94连接抽气机抽取溢出的气体，抽气机为现有设备不作具体保护要求。

本实施例中，加热总成300采用4台高频机95对高频加热区91进行供能，每台高频机1拖2带两个高频加热线圈进行加热，总共8个加热工位，对应回流工装的8个承烧治具4。高频机95为现有设备不展开详细说明，不作具体保护要求。

密封加热舱9设置有等待区97、高频加热区91、冷却区93三个区域，在三个区域上方通过供气装置供给氢气与氮气混合的气体，利用氢气密度低的原理使氢气上浮在密封加热舱9上方，同时进出舱门比密封加热舱9顶部低，下方利用惰性气体氮气填充，目的用于将高频区、冷却区93，进出舱门附近的剩余氧气挤出，以达到隔离氧气的目的，进出舱门外均设置有抽气箱94，外部另外设有一路抽气罩11，进一步抽出外溢氢气，将部分外溢的氢气抽离以控制设备内外泄氢气浓度保护设备安全，设备内上方设有氢气检测传感器，当氢气浓度异常时报警。通过在密封加热舱9内填充氮气挤出隔离氧气减少氢气的使用量(氢气价格比氮气高)，降低特殊气体使用成本。

高频加热区91箱体四周设有隔热板，密封加热舱9在高频加热区91四周、冷却区93的箱体两侧均设有水冷散热组件、对应工位的回流工装板3下方设有冷却散热组件，冷却水路由外部的冷水机集中供给。通过上述方案使设备具备快速水冷、隔热、密封高频加热功能，并且减少散热空间，可以减少相关零部件的之间的间隔，以实现减少设备占地面积的作用。

参照图12，高频加热区91内设有烧熔工位工装定位机构92。本实施例中烧熔工位工装定位机构92的结构原理与治具定位机构相同，第一升降件的顶杆将承烧治具4顶起至高频加热线圈中进行熔烧加工，加工完再下降回到回流工装。

相同的，承烧治具4在上下料及高频加热时通过对应工位的定位机构将其顶起脱离回流工装板3定位，以实现承烧治具4自动化高频加热及上下料需求。高频烧熔时，只有4根钨材质导向杆42及治具本体41的物料放置平台43、物料进入高频加热线圈范围，令物料尽可能处于高频有效加热区内，降低了承烧治具4其余部分受高频磁场的加热影响，大大提高承烧治具4的使用寿命，承烧治具4长时间受高温影响老化时只需取出承烧治具4更换4根导向杆42，大幅节省高温硬件损耗成本。通过上述方案实现设计自动回流承烧治具4并满足耐高温≥2000℃、承烧治具4快速更换的需求，节省承烧治具4老化更换成本等优点。

所述高频加热区91分为上下两部中间由隔板96分隔开，隔板96上开设有与回流工装板3上承烧治具4对应数量的让位孔，高频加热区91内的上部设有与回流工装板3上承烧治具4对应数量的加热线圈，烧熔工位工装定位机构92用于将回流工装板3上的承烧治具4从高频加热区下部空间定位顶升至高频加热区91上部空间的对应加热线圈中。隔板96的设置将热量尽量保留在高频加热区的上部空间，减少热量的散失。

参照图11，加热总成300下游设有下料总成400，下料总成400包括行走机构10，行走机构10上设有下料组件101，下料组件101包括若干个多爪夹手，本实施例中为四爪夹手。下料组件101的四爪夹爪将承烧治具4内的产品抓取下料至机架1设有的下料盒内，右侧的检测机构检测承烧治具4导向杆42有无，如异常设备屏蔽该工位的上料功能直至人工完成更换承烧治具4。较佳的行走机构10可以是XYZ三轴移动模组或者两轴移动模组，为现有设备不展开详细说明，不作具体保护要求。

上料总成200包括至少一个机械手取料模块5，机械手取料模块5附近设有至少一个供料模块6。参照图1，本实施例中前侧和右侧分别设有一组机械手取料模块5和供料模块6，以提高上料速度。机械取料模块可以是机械手及末端执行器为真空吸盘构成的模块。通过吸盘真空吸取供料模块上的物料。

参照图3，供料模块6包括用于输送料盘且输送方向相反的上输送带61和下输送带62，下输送带62靠近取料模块的一端设有第一顶升缸63，第一顶升缸63用于将料盘顶升至取料位置。取料位置设有视觉定位装置。较佳的可以是CCD，并不以此为限，也可以是市面上其余的视觉定位模块。

作业时，将满装有产品的料盘放至下输送带62，下输送带62自动将料盘送至提升位由第一顶升缸63顶升至CCD检测位并完成料盘定位，视觉定位装置自动识别产品的位置，机械手取料模块5自动将CCD识别到的产品真空吸取移载至上料位上料，通过机械手真空吸取料盘上的产品，换型时更换机械手上的吸盘，实现设备高速自动上料，兼容不同系列产品，降低人工投入成本的功能。机械手取完料盘内的产品后空盘从上输送带61流出由人工定期取走。

由于产品质量极轻约0.3g，高频加热时加热线圈通磁产品受高频交变的电磁力影响容易飞起掉出，在上料的料盘增加与产品真空吸附面仿形的循环利用配重块(重量约3～4倍产品重量)，通过取料机械手模块将配重放置到装满产品的治具上，利用配重块压住顶层的产品防止跳料，配重块下料后人工采用筛网快速筛出，由前道设备摆至料盘完成循环作业。采用承烧治具顶部增加配重块的方式，使层叠的产品位置始终固定，由于承烧治具每次进去烧熔都是间隔循环利用的配重块，同一配重块每个循环只在加热先加热一次，极大减少了挥发钎料的堆积且易于更换，豁免治具产品与设备的黏连风险。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。