CN103317242A - 用于激光-mig/mag焊接设备的多向调节焊接装置 - Google Patents

用于激光-mig/mag焊接设备的多向调节焊接装置 Download PDF

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一种用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，在多向调节焊接装置上可以配装激光-MIG/MAG焊接设备中的激光照射枪头及焊枪，第一驱动电机驱动第一丝杠使第一支座能沿两根直线平导轨做Z向上下往返移动，第二驱动电机同步驱动第二丝杠使直角座能沿定位圆柱做X向水平往返移动，第三驱动电机驱动第三丝杠使第三支座能沿两根圆导轨做Y向水平往返移动，第四驱动电机驱动使卡座能沿长扇形导轨做A向扇形弧面往返移动，上述Z向、X向以及Y向构成三维立体坐标系，加上A向构成四方向即多向调节，焊枪固定在焊枪夹上，激光照射枪头固定在第一支座上，实现激光照射枪头和焊枪的四方向位置调整是本发明的特点之一，结构新颖独特。

Description

用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置
技术领域
本发明属于激光焊接辅助装置技术领域，尤其是一种用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置。
背景技术
激光-MIG/MAG复合焊接设备多用于船舶制造的各种焊接，通常含有激光照射枪头和焊枪，通常情况下激光照射枪头垂直对准焊接工件，焊枪距离激光照射枪头不但要求具有一定间距控制，而且焊枪相对激光照射枪头也要具有一定角度控制。
奥地利Fronius公司研制的激光-MIG/MAG复合焊接装置主要存在如下不足之处：
1、焊枪相对激光照射枪头的角度控制比较固定，不适于船舶制造中T型接头的焊接；
2、焊枪距离激光照射枪头的间距控制采用焊缝跟踪系统，导致机器人的TCP点与焊缝跟踪点发生偏离现象，需要不断对焊缝跟踪系统进行重新标定；
3、焊枪与激光照射枪头的间距控制和角度控制采用手动调节方式。
ESAB公司研制的激光-电弧复合焊接装置主要用于大型机床的焊接，该复合焊接装置的结构复杂、尺寸较大，而且焊枪与激光照射枪头的间距控制和角度控制采用手动调节方式。
上述两种复合焊接装置由于各自的不足之处，难以满足诸如船舶制造的各种焊接需要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，该多向调节焊接装置可以同时装配激光照射枪头和焊枪，装配的激光照射枪头能随激光离焦量调节器做垂直Z向上下往返移动，装配的焊枪不但能随光丝间距调节器做X向水平往返移动，而且能随光丝间距调节器做Y向水平往返移动，还能随光丝间距调节器做A向扇形弧面往返移动，上述Z向、X向以及Y向构成三维立体坐标系，上述Z向、X向、Y向以及A向构成四方向即多向调节，非常适用于船舶制造中对接接头和T型接头的激光复合焊接，多向调节焊接装置具有结构简单，加工制作容易，使用方便之特点。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，其中激光-MIG/MAG焊接设备包含激光照射枪头和焊枪，多向调节焊接装置包括法兰盘、激光离焦量调节器、光丝间距调节器以及焊枪夹，本发明的特征是：
激光离焦量调节器包含有第一底座、直线平导轨、第一丝杠、第一支座以及第一驱动电机；
光丝间距调节器包含有第二底座、定位圆柱、第二丝杠、第二驱动电机、圆导轨、第三丝杠、第三支座、第三驱动电机、斜支板、长扇形导轨、卡座以及第四驱动电机，其中第二底座由两个E型座和一个直角座构成，所述直角座具有X向平端和Y向平端，两个所述X向平端分别联接在所述Y向平端的直角两侧，两个所述E型座的后端之间形成后框架；
激光离焦量调节器中的第一底座通过螺栓垂直固定于光丝间距调节器中所述后框架之中，在第一底座的后端面还通过螺栓固定有法兰盘，第一驱动电机驱动第一丝杠旋转使联接在第一丝杠上的第一支座能沿两根直线平导轨做Z向上下往返移动，在两台第二驱动电机的同步驱动下两根第二丝杠同时旋转以拖动所述直角座能沿上下配置的定位圆柱做X向水平往返移动，在第三驱动电机的驱动下第三丝杠旋转以拖动第三支座能沿两根圆导轨做Y向水平往返移动，在第四驱动电机的驱动下卡座能沿长扇形导轨做A向扇形弧面往返移动，上述所述Z向、所述X向以及所述Y向共同构成三维立体坐标系，上述所述Z向、所述X向、所述Y向以及所述A向共同构成所述焊接装置的四方向即多向调节，具有夹孔且所述夹孔上开有槽口的焊枪夹通过螺栓将其固定联接在卡座上，焊枪夹的所述夹孔用于插装焊枪并通过所述槽口配置的螺栓来夹紧焊枪，激光照射枪头则固定联接在第一支座上。
光丝间距调节器中第一底座的左右两端分别联接固定两根直线平导轨，第一底座的中间部位联接配置有第一丝杠，第一丝杠与第一驱动电机联接，第一驱动电机固定在第一支座的端面上，在第一丝杠上通过第一内螺纹滑动套联接固定第一支座，第一支座能沿两根直线平导轨做Z向上下往返移动，第一支座上固定联接的激光照射枪头通过所述Z向的上下往返移动来调节与工件焊缝之间的激光照射间距。
光丝间距调节器中每个所述E型座的上下端分别联接固定两根定位圆柱，而两个所述X向平端上下设置的内孔则分别插接在各自的定位圆柱内，然后在所述E型座和所述X向平端之间的中间部位分别联接配置有第二丝杠，每个第二丝杠均与第二驱动电机联接，两个第二驱动电机分别固定在各自所述E型座后端面上，所述直角座能沿上下配置的定位圆柱做X向水平往返移动；在所述Y向平端的中间部位联接配置有第三丝杠，第三丝杠与第三驱动电机联接，第三驱动电机固定在所述Y向平端的任一侧端面上，在所述Y向平端的上下端分别联接固定两根圆导轨，在第三丝杠上通过第三内螺纹滑动套联接第三支座，第三支座能沿上下配置的两根圆导轨做Y向水平往返移动，第三支座再通过其侧面配装的斜支板联接固定长扇形导轨，在长扇形导轨上配装有卡座，卡座的上端联接固定第四驱动电机，在第四驱动电机的驱动下卡座能沿长扇形导轨做A向扇形弧面往返移动。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1、本发明在多向调节焊接装置上可以配装激光-MIG/MAG焊接设备中的激光照射枪头以及焊枪，装有激光照射枪头和焊枪的多向调节焊接装置非常适用于船舶制造中对接接头和T型接头的激光复合焊接，可以实现激光照射枪头和焊枪的四方向即多向调节，其中Z向、X向以及Y向构成三维立体坐标系，而Z向、X向、Y向以及A向构成四方向即多向调节。
2、本发明的多向调节焊接装置具有结构简单，加工制作容易，使用方便之特点。
 
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是法兰盘的立体结构示意图；
图3是激光离焦量调节器的立体结构示意图；
图4是光丝间距调节器的立体结构示意图；
图5是焊枪夹的立体示意图；
图6是激光照射枪头和焊枪装配在本发明的示意图；
    上述图中：1-激光照射枪头；2-焊枪；3-法兰盘；4-激光离焦量调节器；5-第一底座、6-直线平导轨；7-第一丝杠；8-第一支座；9-第一驱动电机；10-第二底座；11-定位圆柱；12-第二丝杠；13-第二驱动电机；14-光丝间距调节器；15-圆导轨；16-第三丝杠；17-第三支座；18-第三驱动电机；19-斜支板；20-长扇形导轨；21-卡座；22-第四驱动电机；23-焊枪夹。
具体实施方式
激光-MIG/MAG焊接设备包含激光照射枪头1和焊枪2。
本发明是一种用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，在多向调节焊接装置上可以配装激光-MIG/MAG焊接设备中的激光照射枪头1以及焊枪2，装有激光照射枪头1和焊枪2的多向调节焊接装置非常适用于船舶制造中对接接头和T型接头的激光复合焊接，可以实现激光照射枪头1和焊枪2的四方向即多向调节。
结合图1，本发明的多向调节焊接装置包括法兰盘3、激光离焦量调节器4、光丝间距调节器14以及焊枪夹23，其中：
结合图3，激光离焦量调节器4包含有第一底座5、直线平导轨6、第一丝杠7、第一支座8以及第一驱动电机9。
结合图1或图4，光丝间距调节器14包含有第二底座10、定位圆柱11、第二丝杠12、第二驱动电机13、圆导轨15、第三丝杠16、第三支座17、第三驱动电机18、斜支板19、长扇形导轨20、卡座21以及第四驱动电机22，其中第二底座10由两个E型座和一个直角座构成，所述直角座具有X向平端和Y向平端，两个所述X向平端分别联接在所述Y向平端的直角两侧，两个所述E型座的后端之间形成后框架，所述后框架的宽度设定为H。
激光离焦量调节器4中的第一底座5通过螺栓垂直固定于光丝间距调节器14中所述后框架之中，这是因为第一底座5的宽度与所述H相匹配，在第一底座5的后端面还通过螺栓固定有法兰盘3，第一驱动电机9驱动第一丝杠7旋转使联接在第一丝杠7上的第一支座8能沿两根直线平导轨6做图1所示Z向上下往返移动，在两台第二驱动电机13的同步驱动下两根第二丝杠12同时旋转以拖动所述直角座能沿上下配置的定位圆柱11做图1所示X向水平往返移动，在第三驱动电机18的驱动下第三丝杠16旋转以拖动第三支座17能沿两根圆导轨15做图1所示Y向水平往返移动，在第四驱动电机22的驱动下卡座21能沿长扇形导轨20做图1所示A向扇形弧面往返移动，上述所述Z向、所述X向以及所述Y向共同构成三维立体坐标系，上述所述Z向、所述X向、所述Y向以及所述A向共同构成所述焊接装置的四方向即多向调节，具有夹孔且所述夹孔上开有槽口的焊枪夹23通过螺栓将其固定联接在卡座21上，焊枪夹23的所述夹孔用于插装焊枪2并通过所述槽口配置的螺栓来夹紧焊枪2，激光照射枪头1则固定联接在第一支座8上。
结合图3，激光离焦量调节器4中第一底座5的左右两端分别联接固定两根直线平导轨6，第一底座5的中间部位联接配置有第一丝杠7，第一丝杠7与第一驱动电机9联接，第一驱动电机9固定在第一支座8的端面上，在第一丝杠7上通过第一内螺纹滑动套联接固定第一支座8，第一支座8能沿两根直线平导轨6做图1所示Z向上下往返移动，所述Z向上下往返移动的高度取决于第一底座5的长度设置，也可根据激光照射枪头1的激光照射距离来设定，两根直线平导轨6具有稳定第一支座8在所述Z向上下往返移动中的稳定性，第一支座8上固定联接的激光照射枪头1通过所述Z向的上下往返移动来调节与工件焊缝之间的激光照射间距。
结合图4，光丝间距调节器14中每个所述E型座的上下端分别联接固定两根定位圆柱11，而两个所述X向平端上下设置的内孔则分别插接在各自的定位圆柱11内，然后在所述E型座和所述X向平端之间的中间部位分别联接配置有第二丝杠12，每个第二丝杠12均与第二驱动电机13联接，两个第二驱动电机13分别固定在各自所述E型座后端面上，所述直角座能沿上下配置的定位圆柱11做图1所示X向水平往返移动，所述X向水平往返移动的最大距离取决于两根定位圆柱11的水平长度，而两根定位圆柱11使所述直角座在所述X向水平往返移动中具有导向稳定作用。在所述Y向平端的中间部位联接配置有第三丝杠16，第三丝杠16与第三驱动电机18联接，第三驱动电机18固定在所述Y向平端的任一侧端面上，在所述Y向平端的上下端分别联接固定两根圆导轨15，在第三丝杠16上通过第三内螺纹滑动套联接第三支座17，第三支座17能沿上下配置的两根圆导轨15做图1所示Y向水平往返移动，所述Y向水平往返移动的最大距离取决于第三丝杠16的有效长度，而两根圆导轨15使第三支座17在所述Y向水平往返移动具有导向稳定作用。第三支座17再通过其侧面配装的斜支板19联接固定长扇形导轨20，在长扇形导轨20上配装有卡座21，卡座21的上端联接固定第四驱动电机22，在第四驱动电机22的驱动下卡座21能沿长扇形导轨20做图1所示A向扇形弧面往返移动，所述A向扇形弧面往返移动最大距离取决于长扇形导轨20的有效长度，第四驱动电机22可以通过长扇形导轨20设置的齿状啮合来实现卡座21的所述A向扇形弧面往返移动，或是通过第四驱动电机22配置的摩擦轮来实现卡座21的所述A向扇形弧面往返移动。
使用时先将法兰盘3、激光离焦量调节器4、光丝间距调节器14以及焊枪夹23组装成本发明的多向调节焊接装置，然后将激光-MIG/MAG焊接设备中的激光照射枪头1固定联接在第一支座8上，将激光-MIG/MAG焊接设备中的焊枪2插装在焊枪夹23上并通过所述槽口来夹紧焊枪2，之后通过法兰盘3将多向调节焊接装置固定在焊接机器人手臂上且对机器人TCP稳定性不产生影响。先通过第一驱动电机9驱动第一丝杠7旋转使联接在第一丝杠7上的第一支座8能沿两根直线平导轨6做图1所示Z向上下往返移动，所述Z向上下往返移动可以调节激光照射枪头1相对工件焊缝的垂直距离。通过两台第二驱动电机13的同步驱动使两根第二丝杠12同时旋转以拖动所述直角座能沿上下配置的定位圆柱11做图1所示X向水平往返移动，所述X向水平往返移动可以调节焊枪2相对工件焊缝的左右距离。通过第三驱动电机18的驱动使第三丝杠16旋转以拖动第三支座17能沿两根圆导轨15做图1所示Y向水平往返移动，所述Y向水平往返移动可以调节焊枪2相对工件焊缝的前后距离。通过第四驱动电机22的驱动使卡座21能沿长扇形导轨20做图1所示A向扇形弧面往返移动，所述A向扇形弧面往返移动可以调节焊枪2相对激光照射枪头1的角度偏转，在一个多向调节焊接装置同时实现激光照射枪头1和焊枪2的四方向位置调整是本发明的重要特点之一，利用多向调节焊接装置完全可以实现船舶制造中对接接头和T型接头的激光复合焊接，对其它焊接领域也具有广泛的借鉴作用。

Claims (3)

1.用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，其中激光-MIG/MAG焊接设备包含激光照射枪头(1)和焊枪(2)，多向调节焊接装置包括法兰盘(3)、激光离焦量调节器(4)、光丝间距调节器(14)以及焊枪夹(23)，其特征是：
激光离焦量调节器(4)包含有第一底座(5)、直线平导轨(6)、第一丝杠(7)、第一支座(8)以及第一驱动电机(9)；
光丝间距调节器(14)包含有第二底座(10)、定位圆柱(11)、第二丝杠(12)、第二驱动电机(13)、圆导轨(15)、第三丝杠(16)、第三支座(17)、第三驱动电机(18)、斜支板(19)、长扇形导轨(20)、卡座(21)以及第四驱动电机(22)，其中第二底座(10)由两个E型座和一个直角座构成，所述直角座具有X向平端和Y向平端，两个所述X向平端分别联接在所述Y向平端的直角两侧，两个所述E型座的后端之间形成后框架；
激光离焦量调节器(4)中的第一底座(5)通过螺栓垂直固定于光丝间距调节器(14)中所述后框架之中，在第一底座(5)的后端面还通过螺栓固定有法兰盘(3)，第一驱动电机(9)驱动第一丝杠(7)旋转使联接在第一丝杠(7)上的第一支座(8)能沿两根直线平导轨(6)做Z向上下往返移动，在两台第二驱动电机(13)的同步驱动下两根第二丝杠(12)同时旋转以拖动所述直角座能沿上下配置的定位圆柱(11)做X向水平往返移动，在第三驱动电机(18)的驱动下第三丝杠(16)旋转以拖动第三支座(17)能沿两根圆导轨(15)做Y向水平往返移动，在第四驱动电机(22)的驱动下卡座(21)能沿长扇形导轨(20)做A向扇形弧面往返移动，上述所述Z向、所述X向以及所述Y向共同构成三维立体坐标系，上述所述Z向、所述X向、所述Y向以及所述A向共同构成所述焊接装置的四方向即多向调节，具有夹孔且所述夹孔上开有槽口的焊枪夹(23)通过螺栓将其固定联接在卡座(21)上，焊枪夹(23)的所述夹孔用于插装焊枪(2)并通过所述槽口配置的螺栓来夹紧焊枪(2)，激光照射枪头(1)则固定联接在第一支座(8)上。
2.根据权利要求1所述用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，其特征是：激光离焦量调节器(4)中第一底座(5)的左右两端分别联接固定两根直线平导轨(6)，第一底座(5)的中间部位联接配置有第一丝杠(7)，第一丝杠(7)与第一驱动电机(9)联接，第一驱动电机(9)固定在第一支座(8)的端面上，在第一丝杠(7)上通过第一内螺纹滑动套联接固定第一支座(8)，第一支座(8)能沿两根直线平导轨(6)做Z向上下往返移动，第一支座(8)上固定联接的激光照射枪头(1)通过所述Z向的上下往返移动来调节与工件焊缝之间的激光照射间距。
3.根据权利要求1所述用于激光-MIG/MAG焊接设备的多向调节焊接装置，其特征是：光丝间距调节器(14)中每个所述E型座的上下端分别联接固定两根定位圆柱(11)，而两个所述X向平端上下设置的内孔则分别插接在各自的定位圆柱(11)内，然后在所述E型座和所述X向平端之间的中间部位分别联接配置有第二丝杠(12)，每个第二丝杠(12)均与第二驱动电机(13)联接，两个第二驱动电机(13)分别固定在各自所述E型座后端面上，所述直角座能沿上下配置的定位圆柱(11)做X向水平往返移动；在所述Y向平端的中间部位联接配置有第三丝杠(16)，第三丝杠(16)与第三驱动电机(18)联接，第三驱动电机(18)固定在所述Y向平端的任一侧端面上，在所述Y向平端的上下端分别联接固定两根圆导轨(15)，在第三丝杠(16)上通过第三内螺纹滑动套联接第三支座(17)，第三支座(17)能沿上下配置的两根圆导轨(15)做Y向水平往返移动，第三支座(17)再通过其侧面配装的斜支板(19)联接固定长扇形导轨(20)，在长扇形导轨(20)上配装有卡座(21)，卡座(21)的上端联接固定第四驱动电机(22)，在第四驱动电机(22)的驱动下卡座(21)能沿长扇形导轨(20)做A向扇形弧面往返移动。
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