一种可防止工件变形的激光复合焊接装置的制作方法

1.本发明涉及激光焊接技术领域，具体为一种可防止工件变形的激光复合焊接装置。


背景技术：

2.激光焊应用于航天，重要的汽车、轿车领域，用于工程机械上，机械制造上没有，在工程机构的应用主要是价格昂贵，技术最成熟的是奥地利，现在采用的是中国科学院上海研究所的激光复合焊，国防应该领域，工程机构领域的应用。
3.激光焊的核心便是利用焊枪发出激聚焦光，以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法，由于激光具有折射、聚焦等光学性质，使得激光焊非常适合于微型零件和可达性很差的部位的焊接，但是目前激光焊也存在使用缺陷，首先对焊缝连续的焊接过程容易使工件产生变形，影响其原本的功能，其次现有的激光焊接设备的焊接过程中，焊枪无法灵活地进行转动来应对各种焊接需求，需求工作人员不断地调整工件位置，智能性和效率不高，也影响焊接准确率，这些问题亟待解决。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，解决了对焊缝连续的焊接过程容易使工件产生变形和焊枪无法灵活地进行转动来应对各种焊接需求，智能性和效率不高，也影响焊接准确率的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，包括工作台，所述工作台的顶部安装有两个x轴运动模组，所述x轴运动模组的驱动端连接块上均安装有z轴运动模组，所述z轴运动模组的顶部分别安装在龙门架的底端两侧，所述龙门架的中部安装有y轴运动模组，所述y轴运动模组的驱动端安装有激光焊接机构，所述工作台的上表面一侧还设有定位机构。
6.优选的，所述工作台的上表面中部铺设有石膏垫片，所述工作台的前端安装有plc控制屏。
7.优选的，所述激光焊接机构包括活动块，所述活动块安装在y轴运动模组的驱动端上，所述活动块的前端固定连接有导轨，所述导轨的中部活动连接有滑块，所述滑块的前端固定连接有连接柱，所述连接柱的内部安装有减速电机，所述减速电机的驱动端通过轴杆连接有安装架，所述安装架的中部活动连接有转轴，所述转轴的前端中部通过连接架连接有激光焊枪。
8.优选的，所述连接柱的中部外径上还活动连接有卡环，所述卡环的顶端活动连接在电动缸的一端，所述电动缸的另一端安装在激光焊枪的上侧。
9.优选的，所述滑块的顶端中部固定连接有折弯杆，所述折弯杆的末端安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的驱动端安装有对接块。
10.优选的，所述活动块的顶端中部安装有液压杆，所述液压杆的驱动端安装有椭圆
形限位架，所述椭圆形限位架的中部设有椭圆形穿孔，所述折弯杆的转折段设置在椭圆形穿孔的内部，所述活动块的底端还安装有激光扫描仪。
11.优选的，所述龙门架的顶端固定连接有固定板，所述固定板的中部设有第一波浪槽，所述固定板的上部设有第二波浪槽，所述第一波浪槽和第二波浪槽的内部均活动连接有活动杆，所述活动杆的前端均固定连接有对接架。
12.优选的，所述定位机构包括四个定位槽，所述定位槽的内部均活动连接有定位杆，所述定位杆的中部外径均螺纹连接有锁紧螺套。
13.优选的，还包括plc控制系统，所述plc控制系统包括图像采集单元、图像分析单元、路径规划单元和指令下达单元。
14.工作原理：将待焊接的板材放置在工作台的石膏垫片上方，首先移动定位杆在定位槽内的位置，使定位杆贴合在板材边缘进行定位，然后旋紧锁紧螺套，对定位杆进行固定，随后通过x轴运动模组、y轴运动模组和z轴运动模组控制活动块进行移动，利用激光扫描仪对板材进行扫描，确认板材位置和所需焊接的位置，随后液压杆控制椭圆形限位架上下移动，带动折弯杆及滑块跟随移动，使对接块对准第一波浪槽或第二波浪槽内活动杆前端对接架，电动伸缩杆控制对接块移动至对接架内部，完成移动轨迹的对接工作，随后打开激光焊枪即可对板材进行焊接工作，在焊接过程中，可以通过减速电机驱动安装架转动，带动激光焊枪横向转动，从而控制焊接角度，也可以通过电动缸的伸缩，带动激光焊枪纵向转动，从而控制焊接角度，在激光焊枪横向转动时，由于卡环的转动作用，所以不会影响激光焊枪纵向的同步旋转，提高适用范围和焊接精准度，同时在焊接过程中，活动块在y轴运动模组上移动时，由于折弯杆上的对接块卡在波浪槽内的对接架上，所以激光焊枪的行动轨迹为波浪形，从而使焊接为一段一段式的分焊状态，可以极大地减速焊接过程中的变形量，提高焊接质量。
15.本发明提供了一种可防止工件变形的激光复合焊接装置。具备以下有益效果：
16.1、本发明通过在焊接过程中，活动块在y轴运动模组上移动时，由于折弯杆上的对接块卡在波浪槽内的对接架上，所以激光焊枪的行动轨迹为波浪形，从而使焊接为一段一段式的分焊状态，可以极大地减速焊接过程中的变形量，提高焊接质量。
17.2、本发明通过x轴运动模组、y轴运动模组和z轴运动模组来控制激光焊枪的上下左右及前后运动，还可以通过减速电机驱动安装架转动，带动激光焊枪横向转动，也可以通过电动缸的伸缩，带动激光焊枪纵向转动，从而控制焊接角度，提高适用范围和焊接精准度。
18.3、本发明在焊接前会通过定位机构对板材进行定位，然后利用激光扫描仪来确定焊接位置和焊接轨道设定，智能性、焊接准确率和焊接效率更高，更好的满足焊接需求。
附图说明
19.图1为本发明的立体图；
20.图2为图1中a处放大图；
21.图3为本发明中激光焊接机构的正视图；
22.图4为本发明中激光焊接机构的立体示意图；
23.图5为图1中b处放大图；
24.图6为本发明的系统流程示意图。
25.其中，1、工作台；2、x轴运动模组；3、z轴运动模组；4、龙门架；5、y轴运动模组；6、激光焊接机构；601、活动块；602、导轨；603、滑块；604、连接柱；605、减速电机；606、安装架；607、转轴；608、激光焊枪；609、卡环；610、电动缸；611、折弯杆；612、电动伸缩杆；613、对接块；614、液压杆；615、椭圆形限位架；616、激光扫描仪；617、固定板；618、第一波浪槽；619、第二波浪槽；620、活动杆；621、对接架；7、定位机构；701、定位槽；702、定位杆；703、锁紧螺套；8、石膏垫片；9、plc控制屏。
具体实施方式
26.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、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例：
28.请参阅附图1-附图6，本发明实施例提供一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，如图1所示，包括工作台1，工作台1的顶部安装有两个x轴运动模组2，x轴运动模组2的驱动端连接块上均安装有z轴运动模组3，z轴运动模组3的顶部分别安装在龙门架4的底端两侧，龙门架4的中部安装有y轴运动模组5，y轴运动模组5的驱动端安装有激光焊接机构6，工作台1的上表面一侧还设有定位机构7。
29.具体的，本实施例中的x轴运动模组2和y轴运动模组5采用的是步进电机配合滚珠丝杆的直线运动模块，y轴运动模组5采用的是液压缸控制，还可以采用气缸结构进行运动控制，由x轴运动模组2、y轴运动模组5和z轴运动模组3来控制激光焊接机构6的前后左右和上下运动，由定位机构7对板材进行定位。
30.进一步的，工作台1的上表面中部铺设有石膏垫片8，减少板材对工作台1表面的磨损，工作台1的前端安装有plc控制屏9，方便进行自动化控制。
31.进一步的，请参阅图3，激光焊接机构6包括活动块601，活动块601安装在y轴运动模组5的驱动端上，由y轴运动模组5来控制活动块601运动，活动块601的前端固定连接有导轨602，导轨602的中部活动连接有滑块603，滑块603可以在导轨602上下滑动，方便调整位置，滑块603的前端固定连接有连接柱604，连接柱604的内部安装有减速电机605，减速电机605的驱动端通过轴杆连接有安装架606，减速电机605可以控制安装架606转动，从而调整激光焊枪608的位置，安装架606的中部活动连接有转轴607，转轴607的前端中部通过连接架连接有激光焊枪608，主要焊接工具。
32.进一步的，请参阅图3并结合图4，连接柱604的中部外径上还活动连接有卡环609，卡环609的顶端活动连接在电动缸610的一端，电动缸610的另一端安装在激光焊枪608的上侧，通过电动缸610的伸缩，可以控制激光焊枪608的角度转动调整。
33.进一步的，请参阅图2并结合图3，滑块603的顶端中部固定连接有折弯杆611，折弯杆611的末端安装有电动伸缩杆612，电动伸缩杆612的驱动端安装有对接块613，电动伸缩杆612控制对接块613移动，方便对接块613与对接架621完成对接或分离，活动块601的顶端中部安装有液压杆614，液压杆614的驱动端安装有椭圆形限位架615，椭圆形限位架615的
中部设有椭圆形穿孔，折弯杆611的转折段设置在椭圆形穿孔的内部，椭圆形穿孔的宽度大于折弯杆611的直径，使得对接块613在完成对接后，折弯杆611依旧可以上下运动，不与波浪形的运动轨迹产生冲突，活动块601的底端还安装有激光扫描仪616，用于对板材进行扫描，获取板材基本信息和焊缝位置，并传输给plc控制屏9，龙门架4的顶端固定连接有固定板617，固定板617的中部设有第一波浪槽618，固定板617的上部设有第二波浪槽619，两个波浪槽的波浪间距不同，方便应该不同长度焊缝的分焊的情况，第一波浪槽618和第二波浪槽619的内部均活动连接有活动杆620，活动杆620的前端均固定连接有对接架621，用于完成与对接块613的对接。
34.具体的，通过x轴运动模组2、y轴运动模组5和z轴运动模组3控制活动块601进行移动，利用激光扫描仪616对板材进行扫描，确认板材位置和所需焊接的位置，随后液压杆614控制椭圆形限位架615上下移动，带动折弯杆611及滑块603跟随移动，使对接块613对准第一波浪槽618或第二波浪槽619内活动杆620前端对接架621，电动伸缩杆612控制对接块613移动至对接架621内部，完成移动轨迹的对接工作，随后打开激光焊枪608即可对板材进行焊接工作，在焊接过程中，可以通过减速电机605驱动安装架606转动，带动激光焊枪608横向转动，从而控制焊接角度，也可以通过电动缸610的伸缩，带动激光焊枪608纵向转动，从而控制焊接角度，在激光焊枪608横向转动时，由于卡环609的转动作用，所以不会影响激光焊枪608纵向的同步旋转，提高适用范围和焊接精准度，同时在焊接过程中，活动块601在y轴运动模组5上移动时，由于折弯杆611上的对接块613卡在波浪槽内的对接架621上，所以激光焊枪608的行动轨迹为波浪形，从而使焊接为一段一段式的分焊状态，可以极大地减速焊接过程中的变形量，提高焊接质量。
35.进一步的，请参阅图5，定位机构7包括四个定位槽701，定位槽701的内部均活动连接有定位杆702，定位杆702的中部外径均螺纹连接有锁紧螺套703。
36.具体地，移动定位杆702在定位槽701内的位置，使定位杆702贴合在板材边缘进行定位，然后旋紧锁紧螺套703，对定位杆702进行固定，从而完成对板材的定位。
37.进一步的，请参阅图6，本发明还包括plc控制系统，plc控制系统包括图像采集单元、图像分析单元、路径规划单元和指令下达单元。
38.具体的，图像采集单元电连接激光扫描仪616，用于对板材进行整体扫描，图像分析单元、路径规划单元和指令下达单元均设置在plc控制屏9内，图像分析单元会对扫描后的图像分析，得到板材的基本数据和焊缝位置，路径规划单元会规划焊接路线，指令下达单元则下达焊接质量，控制各项设备运转。
39.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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，包括工作台(1)，其特征在于，所述工作台(1)的顶部安装有两个x轴运动模组(2)，所述x轴运动模组(2)的驱动端连接块上均安装有z轴运动模组(3)，所述z轴运动模组(3)的顶部分别安装在龙门架(4)的底端两侧，所述龙门架(4)的中部安装有y轴运动模组(5)，所述y轴运动模组(5)的驱动端安装有激光焊接机构(6)，所述工作台(1)的上表面一侧还设有定位机构(7)。2.根据权利要求1所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述工作台(1)的上表面中部铺设有石膏垫片(8)，所述工作台(1)的前端安装有plc控制屏(9)。3.根据权利要求1所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述激光焊接机构(6)包括活动块(601)，所述活动块(601)安装在y轴运动模组(5)的驱动端上，所述活动块(601)的前端固定连接有导轨(602)，所述导轨(602)的中部活动连接有滑块(603)，所述滑块(603)的前端固定连接有连接柱(604)，所述连接柱(604)的内部安装有减速电机(605)，所述减速电机(605)的驱动端通过轴杆连接有安装架(606)，所述安装架(606)的中部活动连接有转轴(607)，所述转轴(607)的前端中部通过连接架连接有激光焊枪(608)。4.根据权利要求3所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述连接柱(604)的中部外径上还活动连接有卡环(609)，所述卡环(609)的顶端活动连接在电动缸(610)的一端，所述电动缸(610)的另一端安装在激光焊枪(608)的上侧。5.根据权利要求3所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述滑块(603)的顶端中部固定连接有折弯杆(611)，所述折弯杆(611)的末端安装有电动伸缩杆(612)，所述电动伸缩杆(612)的驱动端安装有对接块(613)。6.根据权利要求5所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述活动块(601)的顶端中部安装有液压杆(614)，所述液压杆(614)的驱动端安装有椭圆形限位架(615)，所述椭圆形限位架(615)的中部设有椭圆形穿孔，所述折弯杆(611)的转折段设置在椭圆形穿孔的内部，所述活动块(601)的底端还安装有激光扫描仪(616)。7.根据权利要求1所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述龙门架(4)的顶端固定连接有固定板(617)，所述固定板(617)的中部设有第一波浪槽(618)，所述固定板(617)的上部设有第二波浪槽(619)，所述第一波浪槽(618)和第二波浪槽(619)的内部均活动连接有活动杆(620)，所述活动杆(620)的前端均固定连接有对接架(621)。8.根据权利要求1所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，所述定位机构(7)包括四个定位槽(701)，所述定位槽(701)的内部均活动连接有定位杆(702)，所述定位杆(702)的中部外径均螺纹连接有锁紧螺套(703)。9.根据权利要求1所述的一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，其特征在于，还包括plc控制系统，所述plc控制系统包括图像采集单元、图像分析单元、路径规划单元和指令下达单元。

技术总结
本发明提供一种可防止工件变形的激光复合焊接装置，涉及激光焊接领域。该可防止工件变形的激光复合焊接装置，包括工作台，所述工作台的顶部安装有两个X轴运动模组，所述X轴运动模组的驱动端连接块上均安装有Z轴运动模组，所述Z轴运动模组的顶部分别安装在龙门架的底端两侧，所述龙门架的中部安装有Y轴运动模组，所述Y轴运动模组的驱动端安装有激光焊接机构，所述工作台的上表面一侧还设有定位机构。通过在焊接过程中，活动块在Y轴运动模组上移动时，由于折弯杆上的对接块卡在波浪槽内的对接架上，所以激光焊枪的行动轨迹为波浪形，从而使焊接为一段一段式的分焊状态，可以极大地减速焊接过程中的变形量，提高焊接质量。提高焊接质量。提高焊接质量。


技术研发人员：孙可 张梦 孙乙航 张华健 王泉
受保护的技术使用者：中钰匠鑫机械制造有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/20