CN102581482A - 一种激光焊接头调位装置 - Google Patents

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张晓兵
蔡凡
巩水利
陈俐
邱灵
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Abstract

本发明是一种激光焊接头调位装置，该装置包括一个弧形板，弧形板的外缘带弧形齿圈，弧形板的扇形面上安装有弧形导轨，在弧形导轨上通过滑块安装法向滑台，法向滑台上设置有齿轮，齿轮与弧形板外缘的弧形齿圈啮合，通过手动旋转齿轮使法向滑台沿弧形导轨作相对于弧形板圆心的角向转动，法向滑台通过法向伺服电机驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现法向滑台沿弧形板的法线方向移动。本发明装置可以在焊接过程中对激光焊接头进行位置实时微动调整，实现较高焊接速度下的焊缝高精度实时跟踪。

Description

一种激光焊接头调位装置
技术领域
本发明是一种激光焊接头调位装置，属于激光材料加工技术领域。
背景技术
激光焊接特别适合于大型结构件的焊接，已经成为二十一世纪解决大型复杂结构制造的先进焊接技术之一。激光焊，尤其是激光双光束焊接技术已经在国外空客等飞机整体壁板制造中得到工程化应用，主要用于筋板与壁板T型接头焊接。随着我国航空工业的发展，跟踪国外应用现状和发展趋势，目前我国新型战机、大型客机机身壁板结构设计中也开始采用带筋壁板的整体焊接结构，而激光双光束焊是机身带筋壁板制造的主要焊接工艺。因此，实现激光双光束焊接技术的工程化应用已成为我国激光焊接技术的重要发展目标。
激光焊接技术的工程化应用离不开激光焊接装备的开发及实用化，作为大功率双光束激光焊接设备的关键部件--激光双光束焊接头，在设备开发中起到决定性作用，而实现激光焊接头焊接角度精确调整，焦点、焊接头的精确定位以及焊接过程通过焊缝测量反馈控制技术完成焊接位置的实时、快速、精确调整、跟踪，是实现壁板类零件T型接头双光束激光焊接和其他角焊缝类接头焊接工程化应用的关键。
而国内目前双光束激光焊接仍停留在试验研究阶段，主要采用两台机器人同步焊接T型接头。虽然姿态调整、定位灵活、方便，但焊接速度受精度限制难以提高，焊接行程也有限。
在工程化应用的关键—焊缝跟踪技术方面，实现了龙门机床单束激光焊接焊缝实时跟踪，由于是龙门机床X、Y、Z、A、C轴进行实时联动调整，导致跟踪速度较高时，跟踪精度误差较大。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种激光焊接头调位装置，其目的是实现激光焊接头与角焊缝焊接夹角位置的调整以及激光焊接头与焊缝相对位置的调整。可以在焊接过程中对激光焊接头进行位置实时微动调整，实现较高焊接速度下的焊缝高精度实时跟踪。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种激光焊接头调位装置，其特征在于：该装置包括一个弧形板(9)，弧形板(9)的外缘带弧形齿圈(8)，弧形板(9)的扇形面上加工有弧形导轨(6)，在弧形导轨(6)上通过滑块安装法向滑台(4)，法向滑台(4)上设置有齿轮(7)，齿轮(7)与弧形板(9)外缘的弧形齿圈(8)啮合，通过手动旋转齿轮(7)使法向滑台(4)沿弧形导轨(6)作相对于弧形板(9)圆心的角向转动，法向滑台(4)通过法向伺服电机(5)驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现法向滑台(4)沿弧形板(9)的法线方向移动；
在法向滑台(4)上安装切向滑台(2)，切向滑台(2)通过切向伺服电机(3)驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现切向滑台(2)沿弧形板(9)的切线方向移动，激光焊接头(1)安装在切向滑台(2)上。
本发明技术方案实现三维空间焊缝快速、高精度实时跟踪的基本思路是：在焊接过程中，使机床的5轴联动插补运动不参与焊缝的实时跟踪运动，焊缝检测信号仅仅反馈控制安装焊接头的两套精密滑台在法向和切向的实时移动。由于与5轴联动控制及运动算法相比简单，非常容易实现在高速焊接速度下的高精度实时跟踪焊接。
本发明装置的优点是：
1.采用数控十字滑台实现激光焊接头位置的精确调整；焊缝跟踪功能仅通过实时微调十字滑台实现，从而保证了较高的焊缝跟踪速度和跟踪精度；
2.采用圆弧导轨、齿轮、齿圈结构，实现焊接头与筋板相对夹角位置调节，一体化设计易于保证双激光焊接头对称性；同时采用磁栅尺保证角度调整的准确性和可数字化读取。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图
图2为本发明装置的立体视图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明装置作进一步地详述：
参见附图1～2所示，将本发明装置应用到T型接头两侧同步焊接中，该装置包括一个弧形板9，弧形板9的外缘带弧形齿圈8，弧形板9的扇形面上加工有弧形导轨6，在弧形导轨6的两侧上通过滑块安装两个法向滑台4，法向滑台4上设置有齿轮7，齿轮7与弧形板9外缘的弧形齿圈8啮合，通过手动旋转齿轮7使法向滑台4沿弧形导轨6作相对于弧形板9圆心的角向转动，法向滑台4通过法向伺服电机5驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现法向滑台4沿弧形板9的法线方向移动；
在每个法向滑台4上安装一个切向滑台2，切向滑台2通过切向伺服电机3驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现切向滑台2沿弧形板9的切线方向移动，激光焊接头1安装在切向滑台2上。
本发明装置的工作过程是：焊接前，将安装于切向滑台2上的焊接头1通过齿轮7、弧形齿圈8调节到工艺要求的角向位置后，用紧定手柄10固定。焊接过程中通过焊缝跟踪传感器反馈信号控制法向和切向滑台带动焊接头1沿圆弧板9的切向和法向微动，实现焊接头位置在法向和切向的精确实时定位。
与现有技术相比，该装置实现了焊缝跟踪功能仅通过焊缝跟踪系统控制滑台随动进行微调，可以简化控制过程，另外滑台上仅安装焊接头，驱动负载小，因此，保证了更快的跟踪响应速度和更高的控制精度。

Claims (1)

1.一种激光焊接头调位装置，其特征在于：该装置包括一个弧形板(9)，弧形板(9)的外缘带弧形齿圈(8)，弧形板(9)的扇形面上安装有弧形导轨(6)，在弧形导轨(6)上通过滑块安装法向滑台(4)，法向滑台(4)上设置有齿轮(7)，齿轮(7)与弧形板(9)外缘的弧形齿圈(8)啮合，通过手动旋转齿轮(7)使法向滑台(4)沿弧形导轨(6)作相对于弧形板(9)圆心的角向转动，法向滑台(4)通过法向伺服电机(5)驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现法向滑台(4)沿弧形板(9)的法线方向移动；
在法向滑台(4)上安装切向滑台(2)，切向滑台(2)通过切向伺服电机(3)驱动滚珠丝杠、直线导轨移动机构实现切向滑台(2)沿弧形板(9)的切线方向移动，激光焊接头(1)安装在切向滑台(2)上。
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