CN102463416B - 一种激光复合焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光复合焊接设备，它包括三维移动机构和复合焊接头机构，复合焊接头机构安装在三维移动机构上；该三维移动机构是由X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和基座构成的龙门式三维移动平台，用以实现复合焊接头机构在X、Y、Z三维方向上的移动；该复合焊接头机构包括一复合焊接头和一支架，所述的复合焊接头包括激光焊枪和电弧焊枪，激光焊枪和电弧焊枪分别通过角度及位置调节机构安装在支架上，以调节激光焊枪和电弧焊枪之间的相对角度和相对位置。采用本发明后，它能使复合焊接头机构在一个三维空间内自由移动，同时，它可以调节激光焊枪和电弧焊枪的角度和位置，以满足各种形状工件的激光-电弧复合焊接需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接技术领域，特别是涉及一种激光复合焊接设备。
背景技术
随着现代技术的不断发展，激光焊接技术越来越多应用到制造业领域、汽车工业领域和电子工业领域等等。激光电弧复合焊接能够弥补单纯激光焊接的不足，极大地增强工艺适应性，改善焊缝成形，提高接头质量。在焊接封闭或者非封闭曲线时，复合焊接头机构需要在一个三维空间内自由移动，并能达到移动位置和移动速度的高精度控制，以实现高精度的焊接。同时，为了保证焊接的质量，在焊接过程中，电弧焊枪的轴线和激光焊枪的激光束中心线的交点相对于焊接工件表面的相对位置应该保持不变。所以，需要复合焊接头机构便于实现各种位置和各种方向的调节，以满足各种形状工件的激光-电弧复合焊接需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种激光复合焊接设备，它能使复合焊接头机构在一个三维空间内自由移动，并能达到移动位置和移动速度的高精度控制，以实现高精度的焊接，同时，它可以调节激光焊枪和电弧焊枪的角度和位置，以调整激光光斑和电弧中心的距离，便于实现各种位置和各种方向的调节，以满足各种形状工件的激光-电弧复合焊接需要。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光复合焊接设备，它包括三维移动机构和复合焊接头机构，复合焊接头机构安装在三维移动机构上；
该三维移动机构是由X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和基座构成的龙门式三维移动平台，用以实现复合焊接头机构在X、Y、Z三维方向上的移动；
该复合焊接头机构包括一复合焊接头和一支架，所述的复合焊接头包括激光焊枪和电弧焊枪，激光焊枪和电弧焊枪分别通过角度及位置调节机构安装在支架上，以调节激光焊枪和电弧焊枪之间的相对角度和相对位置。
所述的角度及位置调节机构包括一交叉滚珠轴环和一圆盘齿轮，该交叉滚珠轴环和圆盘齿轮依次安装在支架上，所述的激光焊枪穿过交叉滚珠轴环和圆盘齿轮并安装在支架上；
一第一电机，该第一电机安装在第一法兰上，第一法兰安装在法兰过渡板上，法兰过渡板安装在交叉滚珠轴环上，第一电机的转轴通过第一联轴器连接齿轮轴，齿轮轴上的齿轮与所述的圆盘齿轮相啮合；
一第一连接板，该第一连接板安装在所述的法兰过渡板上，至少一凸块安装在第一连接板上；
一第二电机，该第二电机安装第二法兰上，第二法兰安装在第一支撑板上，第一支撑板安装在所述的凸块上，第二电机的转轴通过第二联轴器连接第一滚珠丝杆，第一滚珠螺母配合在第一滚珠丝杆上并随第一滚珠丝杆转动做直线运动；
一第一旋转片，该第一旋转片与第一滚珠螺母相连接；
一第二旋转片，第二旋转片与第一旋转片之间为可相对旋转的活动连接；
一第三电机，该第三电机安装在第三法兰上，第三法兰安装在第二支撑板上，第二支撑板安装在第二旋转片上，第三电机的转轴通过第三联轴器连接第三滚珠丝杆，第三滚珠螺母配合在第三滚珠丝杆上并随第三滚珠丝杆转动做直线运动，所述的电弧焊枪安装在第三滚珠螺母上。
所述的支架包括三角架和支承盘，所述的支承盘固定在三角架上。
所述的第一连接板上设有至少一排螺丝孔，所述的凸块通过该排的螺丝孔安装在第一连接板上。
所述的电机为交流伺服电机、直流伺服电机或者步进电机。
所述的交叉滚珠轴环分为内圈和外圈，外圈与内圈之间为可旋转相连接，第一法兰通过法兰过渡板安装在外圈上。
所述的电弧焊枪安装在枪夹上，枪夹上设有两条第一环形开槽，枪夹通过所述的两条第一环形开槽可调节角度地安装在一第一连接块上，该第一连接块通过一垫板固定在所述的第三滚珠螺母上。
所述的第二旋转片上设有两条第二环形开槽，所述的第二支撑板安装在一第二连接块上，第二连接块上设有螺丝孔，第二连接块通过所述的两条第二环形开槽可调节角度地安装在所述的第二旋转片上。
还包括第一圆盘和第二圆盘，所述的支架安装在第一圆盘上，第二圆盘设有两条第三环形开槽，第一圆盘通过所述的两条第三环形开槽可调节角度地安装在第二圆盘上，第二圆盘安装在所述的X轴移动机构上。
所述的复合焊接头机构安装在X轴移动机构上；X轴移动机构安装在Z轴移动机构上；Z轴移动机构安装在Y轴移动机构上；Y轴移动机构安装在基座上。
所述的X轴移动机构包括横梁、第四电机、第四滑轨、第四滚珠丝杆、第四滚珠螺母和第四滑块，第四电机安装在第四马达座上，第四马达座和第四滑轨依次安装在横梁上，第四电机的转轴通过第四联轴器连接第四滚珠丝杆，第四滚珠螺母配合在第四滚珠丝杆上并随第四滚珠丝杆转动做直线运动，第四滚珠螺母安装在第四连接块上，第四连接块与第四滑块的一端相固接，第四滑块的另一端与第四滑轨滑动相配合；
所述的Z轴移动结构包括第一立柱和第二立柱，第五电机和第六电机分别安装在第五马达座和第六马达座上；第五马达座和第五滑轨分别安装在第一立柱上，第五电机的转轴通过第五联轴器连接第五滚珠丝杆，第五滚珠螺母配合在第五滚珠丝杆上并随第五滚珠丝杆转动做直线运动，第五滚珠螺母安装在第五连接块上，第五连接块与第五滑块的一端相固接，第五滑块的另一端与第五滑轨滑动相配合；第六马达座和第六滑轨分别安装在第二立柱上，第六电机的转轴通过第六联轴器连接第六珠丝杆，第六滚珠螺母配合在第六滚珠丝杆上并随第六滚珠丝杆转动做直线运动，第六滚珠螺母安装在第六连接块上，第六连接块与第六滑块的一端相固接，第六滑块的另一端与第六滑轨滑动相配合；所述的第五滑块和第六滑块分别固定在所述横梁的两端；
所述的Y轴移动机构包括第七电机和第八电机，第七电机和第八电机安装在第七马达座和第八马达座上，第七马达座和第八马达座分别安装在基座的第一导轨和第二导轨上；第七电机的转轴通过第七联轴器连接第七滚珠丝杆，第七滚珠螺母配合在第七滚珠丝杆上并随第七滚珠丝杆转动做直线运动，第七滚珠螺母安装在第七连接块上，第七连接块与第七滑块的一端相固接，第七滑块的另一端与第七滑轨滑动相配合；第八电机的转轴通过第八联轴器连接第八滚珠丝杆，第八滚珠螺母配合在第八滚珠丝杆上并随第八滚珠丝杆转动做直线运动，第八滚珠螺母安装在第八连接块上，第八连接块与第八滑块的一端相固接，第八滑块的另一端与第八滑轨滑动相配合；所述的第七滑块和第八滑块分别固定在所述的第一立柱和第二立柱的底端。
所述的复合焊接头机构通过第二圆盘固定在所述的第四滑块上。
所述的第一导轨的外端设有一链条通道，内部设有电源电线通道的第一链条安装在链条通道上。
所述的第一立柱的外端设有第二连接板，所述横梁靠近第一立柱的一端设有第九连接块，内部设有电源电线通道的第二链条一端固定在第二连接板上，第二链条的另一端固定在第九连接块上。
所述的第一立柱和第二立柱的顶端之间设有一横臂梁，一送丝机构固定在安装板上，安装板旋转地设置在所述的横臂梁上。
所述的第四螺母座固定在第四连接块的凹槽内，所述的第四连接块固定在第四滑块一端的凹槽内，所述的第五螺母座固定在第五连接块的凹槽内，所述的第五连接块固定在第五滑块一端的凹槽内，所述的第六螺母座安装在第六连接块的凹槽内，所述的第六连接块固定在第六滑块一端的凹槽内，所述的第七螺母座安装在第七连接块的凹槽内，所述的第七连接块固定在第七滑块一端的凹槽内，所述的第八螺母座安装在第八连接块的凹槽内，所述的第八连接块固定在第八滑块一端的凹槽内。
所述的第一导轨和第二导轨上设有铝片制成的滑动片，第一立柱和第二立柱的底端分别安装在第一导轨和第二导轨上并在第七电机和第八电机的驱动下在滑动片上滑动。
本发明的有益效果是，它能使复合焊接头机构在一个三维空间内自由移动，并能达到移动位置和移动速度的高精度控制，以实现高精度的焊接，同时，它可以调节激光焊枪和电弧焊枪的角度和位置，以调整激光光斑和电弧中心的距离，便于实现各种位置和各种方向的调节，以满足各种形状工件的激光-电弧复合焊接需要。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种激光复合焊接设备不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明三维移动机构的结构示意图；
图2是本发明复合焊接头机构的正视图；
图3是本发明复合焊接头机构右视图；
图4是本发明复合焊接头机构的俯视图。
具体实施方式
实施例，参见图1至图4所示，本发明的一种激光复合焊接设备，它包括三维移动机构和复合焊接头机构，复合焊接头机构安装在三维移动机构上；
该三维移动机构是由X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和基座123构成的龙门式三维移动平台，用以实现复合焊接头机构在X、Y、Z三维方向上的移动；
该复合焊接头机构包括一复合焊接头和一支架，所述的复合焊接头包括激光焊枪23和电弧焊枪24，激光焊枪23和电弧焊枪24分别通过角度及位置调节机构安装在支架上，以调节激光焊枪23和电弧焊枪24之间的相对角度和相对位置。
所述的角度及位置调节机构包括一交叉滚珠轴环1和一圆盘齿轮2，该交叉滚珠轴环1和圆盘齿轮2依次安装在支架上，所述的激光焊枪23穿过交叉滚珠轴环1和圆盘齿轮2并安装在支架上；
一第一电机25，该第一电机安装在第一法兰14上，第一法兰14安装在法兰过渡板13上，法兰过渡板13安装在交叉滚珠轴环1上，第一电机25的转轴通过第一联轴器8连接齿轮轴9，齿轮轴9上的齿轮与所述的圆盘齿轮2相啮合；
一第一连接板15，该第一连接板15安装在所述的法兰过渡板13上，至少一凸块安装在第一连接板15上；
一第二电机21，该第二电机21安装第二法兰22上，第二法兰22安装在第一支撑板26上，第一支撑板26安装在所述的凸块上，第二电机21的转轴通过第二联轴器连接第一滚珠丝杆27，第一滚珠螺母配合在第一滚珠丝杆27上并随第一滚珠丝杆27转动做直线运动；
一第一旋转片16，该第一旋转片16与第一滚珠螺母相连接；
一第二旋转片17，第二旋转片17与第一旋转片16之间为可相对旋转的活动连接；
一第三电机30，该第三电机30安装在第三法兰31上，第三法兰31安装在第二支撑板32上，第二支撑板32安装在第二旋转片17上，第三电机30的转轴通过第三联轴器连接第三滚珠丝杆33，第三滚珠螺母配合在第三滚珠丝杆33上并随第三滚珠丝杆33转动做直线运动，所述的电弧焊枪24安装在第三滚珠螺母上。
所述的支架包括三角架4和支承盘3，所述的支承盘3固定在三角架4上。
所述的第一连接板15上设有至少一排螺丝孔，所述的凸块通过该排的螺丝孔安装在第一连接板15上。
所述的电机为交流伺服电机、直流伺服电机或者步进电机。
所述的交叉滚珠轴环1分为内圈和外圈，外圈与内圈之间为可旋转相连接，第一法兰14通过法兰过渡板13安装在外圈上。
所述的电弧焊枪24安装在枪夹5上，枪夹5上设有两条第一环形开槽，枪夹5通过所述的两条第一环形开槽可调节角度地安装在一第一连接块6上，该第一连接块6通过一垫板19固定在所述的第三滚珠螺母上。
所述的第二旋转片17上设有两条第二环形开槽，所述的第二支撑板32安装在一第二连接块上，第二连接块上设有螺丝孔，第二连接块通过所述的两条第二环形开槽可调节角度地安装在所述的第二旋转片17上。
还包括第一圆盘34和第二圆盘35，所述的支架安装在第一圆盘34上，第二圆盘35设有两条第三环形开槽，第一圆盘34通过所述的两条第三环形开槽可调节角度地安装在第二圆盘35上，第二圆盘安装在所述的X轴移动机构上。
所述的复合焊接头机构安装在X轴移动机构上；X轴移动机构安装在Z轴移动机构上；Z轴移动机构安装在Y轴移动机构上；Y轴移动机构安装在基座123上。
所述的X轴移动机构包括横梁101、第四电机102、第四滑轨103、第四滚珠丝杆、第四滚珠螺母和第四滑块，第四电机102安装在第四马达座上，第四马达座和第四滑轨103依次安装在横梁101上，第四电机102的转轴通过第四联轴器连接第四滚珠丝杆，第四滚珠螺母配合在第四滚珠丝杆上并随第四滚珠丝杆转动做直线运动，第四滚珠螺母安装在第四连接块上，第四连接块与第四滑块的一端相固接，第四滑块的另一端与第四滑轨103滑动相配合。
所述的Z轴移动结构包括第一立柱104和第二立柱105，第五电机106和第六电机107分别安装在第五马达座和第六马达座上；第五马达座和第五滑轨分别安装在第一立柱104上，第五电机106的转轴通过第五联轴器连接第五滚珠丝杆，第五滚珠螺母配合在第五滚珠丝杆上并随第五滚珠丝杆转动做直线运动，第五滚珠螺母安装在第五连接块上，第五连接块与第五滑块的一端相固接，第五滑块的另一端与第五滑轨滑动相配合；第六马达座和第六滑轨分别安装在第二立柱105上，第六电机107的转轴通过第六联轴器连接第六珠丝杆，第六滚珠螺母配合在第六滚珠丝杆上并随第六滚珠丝杆转动做直线运动，第六滚珠螺母安装在第六连接块上，第六连接块与第六滑块的一端相固接，第六滑块的另一端与第六滑轨滑动相配合；所述的第五滑块和第六滑块分别固定在所述横梁101的两端。
所述的Y轴移动机构包括第七电机114和第八电机115，第七电机114和第八电机115安装在第七马达座和第八马达座上，第七马达座和第八马达座分别安装在基座123的第一导轨116和第二导轨117上；第七电机114的转轴通过第七联轴器连接第七滚珠丝杆，第七滚珠螺母配合在第七滚珠丝杆上并随第七滚珠丝杆转动做直线运动，第七滚珠螺母安装在第七连接块上，第七连接块与第七滑块的一端相固接，第七滑块的另一端与第七滑轨滑动相配合；第八电机115的转轴通过第八联轴器连接第八滚珠丝杆，第八滚珠螺母配合在第八滚珠丝杆上并随第八滚珠丝杆转动做直线运动，第八滚珠螺母安装在第八连接块上，第八连接块与第八滑块的一端相固接，第八滑块的另一端与第八滑轨滑动相配合；所述的第七滑块和第八滑块分别固定在所述的第一立柱104和第二立柱105的底端。
所述的复合焊接头机构通过第二圆盘35固定在所述的第四滑块上。
所述的第一导轨116的外端设有一链条通道118，内部设有电源电线通道的第一链条119安装在链条通道118上。
所述的第一立柱104的外端设有第二连接板120，所述横梁101靠近第一立柱104的一端设有第九连接块，内部设有电源电线通道的第二链条122一端固定在第二连接板120上，第二链条122的另一端固定在第九连接块上。
所述的第一立柱104和第二立柱105的顶端之间设有一横臂梁108，一送丝机构109固定在安装板上，安装板旋转地设置在所述的横臂梁108上。
所述的第四螺母座固定在第四连接块的凹槽内，所述的第四连接块固定在第四滑块一端的凹槽内，所述的第五螺母座固定在第五连接块的凹槽内，所述的第五连接块固定在第五滑块一端的凹槽内，所述的第六螺母座安装在第六连接块的凹槽内，所述的第六连接块固定在第六滑块一端的凹槽内，所述的第七螺母座安装在第七连接块的凹槽内，所述的第七连接块固定在第七滑块一端的凹槽内，所述的第八螺母座安装在第八连接块的凹槽内，所述的第八连接块固定在第八滑块一端的凹槽内。
所述的第一导轨116和第二导轨117上设有铝片制成的滑动片121，第一立柱104和第二立柱105的底端分别安装在第一导轨116和第二导轨117上并在第七电机114和第八电机115的驱动下在滑动片121上滑动。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种激光复合焊接设备，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种激光复合焊接设备，其特征在于：它包括三维移动机构和复合焊接头机构，复合焊接头机构安装在三维移动机构上；
该三维移动机构是由X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和基座构成的龙门式三维移动平台，用以实现复合焊接头机构在X、Y、Z三维方向上的移动；
该复合焊接头机构包括一复合焊接头和一支架，所述的复合焊接头包括激光焊枪和电弧焊枪，激光焊枪和电弧焊枪分别通过角度及位置调节机构安装在支架上，以调节激光焊枪和电弧焊枪之间的相对角度和相对位置；
所述的角度及位置调节机构包括一交叉滚珠轴环和一圆盘齿轮，该交叉滚珠轴环和圆盘齿轮依次安装在支架上，所述的激光焊枪穿过交叉滚珠轴环和圆盘齿轮并安装在支架上；
一第一电机，该第一电机安装在第一法兰上，第一法兰安装在法兰过渡板上，法兰过渡板安装在交叉滚珠轴环上，第一电机的转轴通过第一联轴器连接齿轮轴，齿轮轴上的齿轮与所述的圆盘齿轮相啮合；
一第一连接板，该第一连接板安装在所述的法兰过渡板上，至少一凸块安装在第一连接板上；
一第二电机，该第二电机安装第二法兰上，第二法兰安装在第一支撑板上，第一支撑板安装在所述的凸块上，第二电机的转轴通过第二联轴器连接第一滚珠丝杆，第一滚珠螺母配合在第一滚珠丝杆上并随第一滚珠丝杆转动做直线运动；
一第一旋转片，该第一旋转片与第一滚珠螺母相连接；
一第二旋转片，第二旋转片与第一旋转片之间为可相对旋转的活动连接；
一第三电机，该第三电机安装在第三法兰上，第三法兰安装在第二支撑板上，第二支撑板安装在第二旋转片上，第三电机的转轴通过第三联轴器连接第三滚珠丝杆，第三滚珠螺母配合在第三滚珠丝杆上并随第三滚珠丝杆转动做直线运动，所述的电弧焊枪安装在第三滚珠螺母上。
2.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的复合焊接头机构安装在X轴移动机构上；X轴移动机构安装在Z轴移动机构上；Z轴移动机构安装在Y轴移动机构上；Y轴移动机构安装在基座上。
3.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的支架包括三角架和支承盘，所述的支承盘固定在三角架上。
4.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的第一连接板上设有至少一排螺丝孔，所述的凸块通过该排的螺丝孔安装在第一连接板上。
5.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的交叉滚珠轴环分为内圈和外圈，外圈与内圈之间为可旋转相连接，第一法兰通过法兰过渡板安装在外圈上。
6.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的电弧焊枪安装在枪夹上，枪夹上设有两条第一环形开槽，枪夹通过所述的两条第一环形开槽可调节角度地安装在一第一连接块上，该第一连接块通过一垫板固定在所述的第三滚珠螺母上。
7.根据权利要求1所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的第二旋转片上设有两条第二环形开槽，所述的第二支撑板安装在一第二连接块上，第二连接块上设有螺丝孔，第二连接块通过所述的两条第二环形开槽可调节角度地安装在所述的第二旋转片上。
8.根据权利要求1或2所述的激光复合焊接设备，其特征在于：还包括第一圆盘和第二圆盘，所述的支架安装在第一圆盘上，第二圆盘设有两条第三环形开槽，第一圆盘通过所述的两条第三环形开槽可调节角度地安装在第二圆盘上，第二圆盘安装在所述的X轴移动机构上。
9.根据权利要求1或2所述的激光复合焊接设备，其特征在于：所述的X轴移动机构包括横梁、第四电机、第四滑轨、第四滚珠丝杆、第四滚珠螺母和第四滑块，第四电机安装在第四马达座上，第四马达座和第四滑轨依次安装在横梁上，第四电机的转轴通过第四联轴器连接第四滚珠丝杆，第四滚珠螺母配合在第四滚珠丝杆上并随第四滚珠丝杆转动做直线运动，第四滚珠螺母安装在第四连接块上，第四连接块与第四滑块的一端相固接，第四滑块的另一端与第四滑轨滑动相配合；
所述的Z轴移动结构包括第一立柱和第二立柱，第五电机和第六电机分别安装在第五马达座和第六马达座上；第五马达座和第五滑轨分别安装在第一立柱上，第五电机的转轴通过第五联轴器连接第五滚珠丝杆，第五滚珠螺母配合在第五滚珠丝杆上并随第五滚珠丝杆转动做直线运动，第五滚珠螺母安装在第五连接块上，第五连接块与第五滑块的一端相固接，第五滑块的另一端与第五滑轨滑动相配合；第六马达座和第六滑轨分别安装在第二立柱上，第六电机的转轴通过第六联轴器连接第六珠丝杆，第六滚珠螺母配合在第六滚珠丝杆上并随第六滚珠丝杆转动做直线运动，第六滚珠螺母安装在第六连接块上，第六连接块与第六滑块的一端相固接，第六滑块的另一端与第六滑轨滑动相配合；所述的第五滑块和第六滑块分别固定在所述横梁的两端；
所述的Y轴移动机构包括第七电机和第八电机，第七电机和第八电机安装在第七马达座和第八马达座上，第七马达座和第八马达座分别安装在基座的第一导轨和第二导轨上；第七电机的转轴通过第七联轴器连接第七滚珠丝杆，第七滚珠螺母配合在第七滚珠丝杆上并随第七滚珠丝杆转动做直线运动，第七滚珠螺母安装在第七连接块上，第七连接块与第七滑块的一端相固接，第七滑块的另一端与第七滑轨滑动相配合；第八电机的转轴通过第八联轴器连接第八滚珠丝杆，第八滚珠螺母配合在第八滚珠丝杆上并随第八滚珠丝杆转动做直线运动，第八滚珠螺母安装在第八连接块上，第八连接块与第八滑块的一端相固接，第八滑块的另一端与第八滑轨滑动相配合；所述的第七滑块和第八滑块分别固定在所述的第一立柱和第二立柱的底端。
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