CN105537769B - 一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，它包括激光器、运动机构、激光头、平衡器和底部滑动轨道；所述运动机构上连接有快换盘；所述运动机构设置在底座滑动轨道上；所述激光头和平衡器设置在底部滑动轨道的两侧。本发明通过快换盘的快速连接，做到激光头实现专一用途，且适用于各种焊缝结构，相比单激光头多功能用途，激光头切换稳定性更好。

Description

一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统

技术领域

本发明涉及工业焊接技术领域，特别是涉及一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统。

背景技术

激光焊接因为能量密度高焊接速度快，热输入量低焊接变形小，焊缝深宽比较大，自动化程度高等优点而越来越被广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车行业、装备制造、电子产品、造船等领域。

普通的激光熔焊设备，因为能量密度高光斑小，能容许的装配间隙小，对于卷边对接、搭接等的焊接结构适用性较差，可能会造成漏焊，烧穿，焊缝成型不均匀等缺陷。

普通的激光填丝焊设备，需要较大的光斑，光丝直径比2：1以上，激光熔化焊丝的同时将母材加热以便于熔化的焊丝的铺展。通过均匀送丝，能够允许的焊接装配间隙大，焊缝成型好，但是对于平板对接，叠焊等焊接结构适用性较差。

目前很多高校实验室多采用激光熔焊头配送丝系统，通过三坐标轴调节架，调节丝与光的配合，能够利用光斑大小变化分别进行激光熔焊和激光填丝焊。但是此系统操作过于繁琐，稳定性较差，两种工艺之间切换时间长。

因此有必要设计一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种激光头切换速度快，切换稳定性好的激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，它包括激光器、运动机构、激光头、平衡器和底部滑动轨道；所述运动机构上连接有快换盘；所述运动机构设置在底座滑动轨道上；所述激光头和平衡器设置在底部滑动轨道的两侧。

进一步地，所述激光头包括激光熔焊头和激光填丝焊接头；所述激光熔焊头和激光填丝焊接头分别布置在运动机构的两侧；每个所述激光头均布置一个激光加工平台。

进一步地，所述底部滑动轨道包括用于支撑整个滑动轨道的立柱、用于承载机器人重量的轨道主体钢结构以及机器人底座。

进一步地，所述快换盘包括外套管和内套管，所述外套管与运动机构相连接；所述内套管与激光熔焊头或激光填丝焊接头相连接；所述外套管内的钢珠将外套管和内套管连接在一起。

进一步地，所述平衡器包括底座部分、转动部分、悬挂部分；所述底座部分固定在地面上；所述转动部分通过万向轮可以实现沿底座部分360度水平转动；所述悬挂部分固定在此滑动轨道的滑块上。

本发明具有以下有益效果：

1、通过激光熔焊、填丝焊双工艺系统能够支持各种焊接结构的焊接，包括平板对接，叠焊，搭接，卷边对接等，功能多，适用性强。

2、一次性示教好机器人的切换轨迹，通过手动操作机器人就能轻松实现激光头之间的切换，激光头切换速度更快。

3、通过快换盘的快速连接，做到激光头实现专一用途，相比单激光头多功能用途，激光头切换稳定性更好。

4、通过单激光器双光纤导光，能够节省一套激光器及机器人，同时也节省了操作空间。

附图说明

图1为本发明激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统的平面布局图；

图2为本发明激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统的快换盘的结构图；

图3为本发明激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统的平衡器的结构图；

图4为本发明激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统的激光头固定架的结构图；

图5为本发明激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统的底座滑动轨道的结构图；

图中所示：1、激光器，2、运动机构、3、激光头，3.1、激光头支架，3.2、气动锁紧机构，4、快换盘，4.1、外套管，4.2、内套管，5、平衡器，5.1、底座部分、5.2、转动部分，5.3、悬挂部分，6、底部滑动轨道，6.1、立柱，6.2、轨道主体钢结构，6.3、运动机构底座，7、激光加工平台，8、加工房。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，它包括激光器(含光纤和冷水机)1、运动机构2、激光头3、平衡器5和底部滑动轨道6；所述激光头3至少包括激光熔焊头和激光填丝焊接头；所述激光器分光导出两路激光，分别用于激光熔焊和激光填丝焊。本实施例中所述运动机构2优选为机器人(图中未标出)，所述运动机构2通过运行机构底座6.3底部滑动轨道6上，所述机器人六轴法兰盘安装快换盘4，能够快速实现两种激光头之间的切换。所述激光熔焊头和激光填丝焊接头分别布置在运动机构2的两侧，每个激光头布置一个激光加工平台7。

如图4所示，所述激光熔焊头采用普通准直镜加聚焦镜的激光头，能够保证高的光能量利用率。激光熔焊头分别固定在激光熔焊头支架3.1上，采用气动锁紧机构3.2锁紧激光头的连接支架。

所述激光填丝焊接头，将焊丝固定在近出光口处，同时，激光填丝焊接头焦点可通过软件调节，支持激光头左右上下一定范围内的偏摆而保证光斑与丝的位置关系不发生变化。激光填丝焊接头通过连接支架固定在激光填丝焊接头支架3.1上，采用气动锁紧机构4.2锁紧激光填丝焊接头。

如图5所示，所述行走机构机器人(图中未标出)固定在机器人底座滑动轨道6上，机器人底座滑动轨道6通过十个立柱6.1支撑，下端带调节螺母可以调节水平，轨道中间主体钢结构6.2承载机器人重量，机器人底座6.3上带电机可沿轨道运动。在轨道上铺设管线，跟随机器人在轨道的两个极限范围内同步运动。通过底座滑动轨道6，可以实现单台机器人在整个激光加工房8内的位置运动，同时，通过快换盘4可以实现单台运动机构(本实施例具体为单个机器人)对双激光头3的应用。为实现加工的精准定位，每个激光头3附近布置一个工作台7。

如图2所示，所述机器人上六轴法兰连接快换盘4的外套管4.1部分，激光熔焊头和激光填丝焊接头连接快换盘4的内套管4.2部分，通过快换盘4底座能够精准实现快换盘外套管4.1和内套管4.2的连接。所述快换盘4通气，外套管内钢珠将外套管和内套管牢牢连接在一起，从而实现机器人对激光头3的连接。机器人更换激光头3，将激光头3运动到对应的激光头支架支架3.1处，激光头支架3.1上的两个气动锁紧机构3.2将激光头3牢牢锁紧在激光头支架3.1上，关闭快换盘4的通气阀，快换盘4的外套管4.1和内套管4.2分离，机器人移开，去抓取另外一个激光头3，从而实现激光头3的更换。

如图3所示，激光头3在加工过程中，通过平衡器5来固定水、气、电等管线。所述平衡器5包括底座部分5.1、转动部分5.2、悬挂部分5.3。所述底座部分5.1通过地角螺栓连接在地面上，所述转动部分5.2通过万向轮可以实现沿底座部分360度水平转动，所述转动部分5.2下端面沿长度方向固定滑动轨道，所述悬挂部分5.3固定在此滑动轨道的滑块上，悬挂部分5.3可以沿转动部分上下浮动，通过三部分的配合，能够实现管线不同位置和角度的固定。

上述较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (5)

1.一种激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，其特征在于：它包括光纤激光器(1)、运动机构(2)、激光头(3)、平衡器(5)和底部滑动轨道(6)；所述运动机构(2)包含六轴法兰盘，所述六轴法兰盘上连接有快换盘(4)；所述运动机构(2)设置在底座滑动轨道(6)上；所述激光头(3)和平衡器(5)设置在底部滑动轨道(6)的两侧；所述激光头(3)包括激光熔焊头和激光填丝焊接头；所述激光熔焊头和激光填丝焊接头分别布置在运动机构(2)的两侧；每个所述激光头均布置一个激光加工平台(7)。

2.根据权利要求1所述的激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，其特征在于：所述底部滑动轨道（6）包括用于支撑整个滑动轨道的立柱（6.1）、用于承载运动机构（2）重量的轨道主体钢结构（6.2）以及运动机构底座（6.3）。

3.根据权利要求1所述的激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，其特征在于：所述快换盘（4）包括外套管（4.1）和内套管（4.2）；所述外套管（4.1）与运动机构（2）相连接；所述内套管（4.2）与激光熔焊头或激光填丝焊接头相连接；所述外套管（4.1）内的钢珠将外套管（4.1）和内套管（4.2）连接在一起。

4.根据权利要求1所述的激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，其特征在于：所述激光熔焊头和激光填丝焊接头分别固定在激光头支架（3.1）上；所述激光头支架（3.1）上设有用于锁紧连接支架的气动锁紧机构（3.2）。

5.根据权利要求1所述的激光熔焊、填丝焊双工艺支持系统，其特征在于：所述平衡器（5）包括底座部分（5.1）、转动部分（5.2）、悬挂部分（5.3）；所述底座部分（5.1）固定在地面上；所述转动部分（5.2）通过万向轮可以实现沿底座部分（5.1）360度水平转动；所述悬挂部分（5.3）固定在此滑动轨道的滑块上。