CN105195946A - 一种激光焊接磁力装夹系统 - Google Patents

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张翌
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Abstract

本发明公开一种激光焊接磁力装夹系统，依靠永磁铁材料的磁力提供焊接时所需的装卡力，简单可靠，且能够很好的消除零件间的间隙，保证产品质量。该磁力装夹系统包括电控永磁工作台、集中控制单元和充退磁电缆，其中电控永磁工作台由多个电永磁模块依据焊接件的形状以及焊接位置排列后形成，其数量和形状可以根据实际需要灵活设计，所述集中控制单元通过充退磁电缆对每个电控永磁工作台进行单独充退磁，实现模块化控制，由此可依据焊接工艺顺序的要求选择对不同电控永磁工作台单独或同时充退磁，使该磁力装夹系统使用方便灵活。

Description

一种激光焊接磁力装夹系统
技术领域
发明涉及一种装夹系统，具体涉及一种激光焊接磁力装夹系统。
背景技术
目前在形成火车车厢墙板时，多采用激光自动焊接的方式将基板和加强梁焊接在一起，焊接时需要采用压紧机构对基板和加强梁进行压紧，使基板和加强梁之间的间隙小于0.2mm。现有的板材定位及压紧多采用压板和横梁气缸组合的多点压紧方式。但由于压板尺寸大，横梁跨度大，为了保证横梁强度，压紧机构都比较笨重。同时采用传统气缸压紧方式时，由于两个压紧点之间的部位没有受到压紧力，容易造成基板和加强梁之间间隙超标，产生不合格品。而且传统压紧方式还需要人工进行压板的锁紧及横梁的安装，人员劳动强度大，装夹时间长，而且气缸需要使用压缩空气驱动，能源消耗也比较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种激光焊接磁力装夹系统，能够大幅提高装夹效率，很好的消除零件间的间隙问题，保证产品质量，同时降低人员工作强度。
所述的激光焊接磁力装夹系统，包括：一个以上电控永磁工作台、集中控制单元、主控电缆、分控电缆和充退磁电缆，外围设备为具备导磁特性的待焊接件；其中一个所述电控永磁工作台对应一个以上待焊接件。
所述电控永磁工作台由一个以上电永磁模块依据其所对应的待焊接件的形状以及焊接位置排列后形成；所述集中控制单元与一条以上主控电缆相连，分别控制每条主控电缆的通断电；每条所述主控电缆通过分线盒分成两条以上分控电缆，每条分控电缆控制一个所述电控永磁工作台，用于对该电控永磁工作台中的电永磁模块进行充磁和退磁，充磁后，所述待焊接件在磁力的作用吸附在电控永磁工作台上。
在所述永磁工作台与待焊接件之间设置有具备导磁特性的散热板。
焊接时，所述集中控制单元依据焊接工艺要求，对所述电控永磁工作台按设定顺序依次进行单独充退磁或同时充退磁。
所述待焊接件为构成火车车厢墙板的基板和加强梁，相邻两基板在电控永磁工作台磁力的作用搭接贴合在一起，所述加强梁在磁力的作用固定在基板的设定位置上。
有益效果：
(1)该磁力装夹系统是靠永磁铁材料的磁力提供焊接时所需的装卡力，靠电控装置转换永磁体极性方向实现磁力线的转换达到放松和夹紧工件的目的，由于系统只在充、退磁阶段需要使用电力，在焊接工作期间不需要电力维持，因此能源消耗级低，有效的节能。同时在工作过程中，焊接件之间只由高能永磁体产生的力量来夹紧，系统不会受到可能出现的电源故障影响，可靠性高。
(2)由于电控永磁工作台是依据焊接件的形状以及焊接位置排列后形成，电控永磁工作台上零件所有的部分都收到夹紧力的作用，可以很好的消除焊接件之间的间隙，提高产品质量和成品率。
(3)电控永磁工作台采用模块化设计，每个电控永磁工作台对应一个焊接单元，可依据焊接工艺顺序的要求选择对不同电控永磁工作台单独或同时充退磁，使该磁力装夹系统使用方便灵活。
(4)该磁力装夹工艺系统是直接将夹紧力传导到零件本身，不需要辅助的压紧机构，可以大幅简化装夹机构和人工工作，能有效的提高生产效率及降低人工劳动强度。
附图说明
图1为电永磁模块充退磁原理图；
图2该磁力装夹系统的整体布局示意图；
图3为采用该种装夹方式进行基板和加强梁激光焊接的示意图。
其中：1-集中控制单元、2-主控电缆、3-一级分线盒、4-分控电缆、5-二级分线盒、6-模块充退磁电缆、7-电永磁模块、8-电控永磁工作台、9-散热板、10-基板、11-加强梁、12-激光焊枪、13-电源电缆
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
火车车厢墙板包括多个基板和多个加强梁，基板之间依次搭接后焊接在一起形成底板，然后在底板上设定位置焊接加强梁。本实施例针对基板以及加强梁尺寸大，焊接时不易压紧的特点，提供一种激光焊接磁力装夹系统，采用该装夹系统能够大幅简化激光焊接时的压紧机构，保证压紧力均匀，提高产品质量和成品率。
该激光焊接磁力装夹系统包括：电控永磁工作台8、集中控制单元1、主控电缆2、一级分线盒3、分控电缆4、二级分线盒5和模块充退磁电缆6。外围设备为激光焊接枪12以及用于形成火车车厢墙板的基板10和加强梁11。
其中电控永磁工作台8的数量可以根据实际需要灵活设计，所述电控永磁工作台8由多个电永磁模块7依据基板的形状以及焊接位置排列后形成，所述焊接位置包括基板上加强梁的焊接位置以及两个基板间搭接时的焊接位置。所述电永磁模块7由两种不同的磁性材料作为主要磁体，一种为高矫顽力的永磁材料(如钕铁硼)作为主磁体，一种为中等矫顽力的磁钢材料(如钴镍铝等)作为可逆磁体。利用两种磁体之间的磁轭(一般为45号钢)组成磁路，再通过对励磁线圈中脉冲电流产生的电磁场，改变可逆磁体的磁场方向，实现对电永磁模块7内部磁路的控制与转换，从而达到对外消磁DEMAG或充磁MAG的目的。其原理如图1所示，当励磁线圈受正向激励后，电永磁模块7可逆磁体的极性方向如图a所示，则主磁体和可逆磁体都有磁通流出；通过外部工件构成外通路，电永磁模块7处于充磁状态；当励磁线圈受负向激励后，可逆磁体的极性方向反向如图b所示，主磁体与可逆磁体构成内通路，对外无磁通流出，外部工件无磁通通过，因而处于无磁力状态，电永磁模块7处于退磁状态。
以具有八个基板10的火车车厢墙板为例，需将八个基板依次焊接在一起形成底板，然后在底板上焊接工字型加强梁。基于该焊接零件的磁力装夹系统的整体布局如图2所示，首先将一个基板作为一个焊接单元，在激光焊机工作台上对应每个焊接单元设置一个电控永磁工作台8。焊接时，将基板10放置在与其对应的电控永磁工作台8上，并通过定位机构对基板10位置进行定位，需要进行焊接的工字型加强梁11放置在基板10的设定位置上。为保证焊接过程中能很好的散热，在永磁工作台8与基板10之间设置有2mm的铝合金散热板9，如图3所示。由于永磁工作台8的磁力线高度为15mm-20mm，通常基板10和加强梁11总厚度在6mm内，因此磁力线可以完全穿透基板10和加强梁11，使相互搭接的基板以及基板和加强梁紧密贴合在一起。同时由于电控永磁工作台是依据基板的形状以及焊接位置排列后形成，能够使基板和加强梁全部面积都受到磁力吸附作用，可以完全消除基板与基板之间以及基板与加强梁之间的结合间隙，从而保证其结合精度，有效避免由于间隙超差产生的不合格产品。
所述集中控制单元1通过可控硅模块将输入的交流电整流为直流模式，同时通过程序控制电流的脉冲模式和数量来对电永磁模块7内的励磁线圈进行激励作用。为通过集中控制单元1对每个电控永磁工作台8进行单独充退磁，实现模块化控制，其电缆连接如图2所示，通过电源电缆13对所述集中控制单元1供电，与集中控制单元1相连的四条主控电缆2先通过一级分线盒3分成八条分控电缆4，由此能够实现对八个电控永磁工作台的充退磁。由于每个电控永磁工作台8是由多个电永磁模块7组成，需对每个永磁模块进行充退磁，因此每条分控电缆4再通过二级分线盒5分成多个模块充退磁电缆6，所述模块充退磁电缆6的条数与该分控电缆所对应的电控永磁工作台中永磁模块的个数相同。
所述集中控制单元1控制主控电缆2，在集中控制单元1上对应每条主控电缆2设置有开关，通过控制对应开关来选择相应电控永磁工作台8进性充退磁控制(本实施例中，一条主控电缆2对应控制两个电控永磁工作台8)。当选择对某个或者多个电控永磁工作台8操作时，对相应的主控电缆相连的分控电缆通电，进而对与该分控电缆所对应的电控永磁工作台进行充磁或退磁控制。
基于该磁力装夹系统的车厢墙板激光焊接过程为：
步骤一：依据所需焊接的基板的形状和焊接位置，将多个永磁模块排列后安装在激光焊机工作台上，形成电控永磁工作台，并连接每个电控永磁工作台中永磁模块的充退磁电缆。
步骤二：将所需焊接的基板放置在对应的永磁工作台上，相邻基板搭接在一起，通过定位机构对基板进行定位；将需要进行焊接的工字型加强梁按照所需位置要求放置在基板上的相应位置上。
步骤三：依据实际焊接时的工艺要求，集中控制单元先对一条主控电缆供电，对与该主控电缆相连的分控电缆所对应的两个永磁工作台进行充磁，永磁工作台充磁后，便可对该主控电缆断电，永磁工作台上的基板以及加强梁在磁力作用下被吸附在永磁工作台上。
步骤四：采用激光焊枪将相邻两个基板焊接在一起，然后将加强梁焊接在基板上；
步骤五：集中控制单元先按工艺顺序依次对剩余主控电缆供电，完成相应的永磁工作台充磁后便可对主控电缆断电，由此依次将相邻基板以及基板上的加强梁焊接在一起，形成车厢墙板。
步骤六：焊接完成后，集中控制单元对所有主控电缆通电，转换永磁模块极性方向，对永磁工作台进性退磁操作，永磁工作台消磁后断电，直接取下焊接后的车厢墙板即可。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种激光焊接磁力装夹系统，其特征在于，包括：一个以上电控永磁工作台、集中控制单元、主控电缆、分控电缆和充退磁电缆，外围设备为具备导磁特性的待焊接件；其中一个所述电控永磁工作台对应一个以上待焊接件；
所述电控永磁工作台由一个以上电永磁模块依据其所对应的待焊接件的形状以及焊接位置排列后形成；所述集中控制单元与一条以上主控电缆相连，分别控制每条主控电缆的通断电；每条所述主控电缆通过分线盒分成两条以上分控电缆，每条分控电缆控制一个所述电控永磁工作台，用于对该电控永磁工作台中的电永磁模块进行充磁和退磁，充磁后，所述待焊接件在磁力的作用吸附在电控永磁工作台上。
2.如权利要求1所述的激光焊接磁力装夹系统，其特征在于，在所述永磁工作台与待焊接件之间设置有具备导磁特性的散热板。
3.如权利要求1或2所述的激光焊接磁力装夹系统，其特征在于：焊接时，所述集中控制单元依据焊接工艺要求，对所述电控永磁工作台按设定顺序依次进行单独充退磁或同时充退磁。
4.如权利要求1或2所述的激光焊接磁力装夹系统，其特征在于，所述待焊接件为构成火车车厢墙板的基板和加强梁，相邻两基板在电控永磁工作台磁力的作用搭接贴合在一起，所述加强梁在磁力的作用固定在基板的设定位置上。
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