CN109226964A - 一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，包括：壳体，激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件，所述激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件均连接在所述壳体上。本发明能对焊接过程送气和送丝的方向进行准确调节，在焊接过程中能实现装置与焊缝距离的实时调整功能，并且本设计机构在设计时采用模块化设计思路、保证设计机构的灵活性和以后使用的方便性，本机构适用非平面机身壁板及复杂曲面机身壁板的T型接头双光束激光焊接，有很强的灵活性，准确性和适应性。

Description

一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置

技术领域

本发明涉及带筋壁板激光焊接技术领域，特别是涉及一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置。

背景技术

采用激光焊接技术制造飞机机身壁板T型接头已是国内外航空制造领域普遍接受的先进制造技术。已知传统的机身壁板T型接头通常采用铆接连接技术制造，虽然在航空结构领域获得广泛应用，并积累了大量安全可靠性与使用性能数据，但铆接结构具有重量大、生产效率低及制造成本较高等局限性，并且还破坏了飞机机身壁板结构完整性。国外航空工业应用实例表明，采用激光焊接技术替代传统铆接技术，不仅有效降低机身结构重量和制造成本，而且大幅度提高生产效率，为研制开发先进的、轻质的、高强度的飞机机身结构提供关键基础。由于激光焊接技术在航空制造领域的重要作用，国内外许多工业团体及研究机构都在机身壁板T型接头的成型装备、焊接工艺及焊接质量评价等方面进行了许多研究开发。

双光束激光焊接就是近年发展起来的焊接铝合金T型接头的新工艺，双光束激光焊接以其可以扩大匙孔开口、提高焊接过程稳定性的优势成为激光焊接的新的发展方向。双激光束双侧同步焊接技术具有许多方面的优点，如焊接过程稳定性高、热输入小、焊接变形小等特点。但国内针对飞机带筋壁板制造激光焊接工艺工装或装置的研制还处于起步阶段，尚未看到大型壁板激光焊接制造自动化应用的报道。目前的带筋壁板激光焊接头设计能够实现部分调节功能，但是调节效率低、精度差，不适合工业化应用。

目前国内针对飞机带筋壁板激光焊接T型接头的研究还处于起步阶段，尚未完全掌握该技术的核心内容，没有研发出可用于实际生产的集成机构，制约激光焊接技术在带筋壁板制造过程中的应用。在某些研究单位的实验装置大部分安装在专用大型机床等平台之上，不易操作且造价较高，仅在特有的环境下才能进行实验。不能适应于常态下的实验要求，增加了实验繁琐度，并且精度也不能很好的控制。在焊接过程中这种装备的灵活性操作性差、适用范围有限，只适用于平面板T型接头的焊接，对于弯曲面板的焊接还有某些特殊形式的焊接均不理想。机身壁板结构的独特设计使得送丝、送气位置存在很大的局限性，大尺寸机身壁板焊接变形易造成焊接路径偏差和送丝位置发生偏离，这些因素会导致激光焊接过程稳定性恶化，焊接工艺难以有效控制，易产生塌陷、未熔合与咬边等焊接缺陷。由于装置较复杂及体积庞大,现在没有一种适合双激光束焊接的并可以简单高效旋转的器械。并且在飞机机身壁板的制造过程中，不只是针对单一的T型接头进行焊接，而是需要将底板和多根加强筋式长桁连接起来以加强壁板的强度和承载能力，要在焊接过程中变换方位，不同的位置和时间需要的角度和方向均不相同，这需要焊接装置具有很强的灵活性和准确性。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，本发明具有很大柔性，操作灵活，能适应不同的工况；同时对于一些特殊的焊接结构同样能胜任焊接任务，并且在集成装置中加入了传感器，能够在焊接过程中实时跟踪焊缝，实时监测激光与焊缝的距离，通过与机器人的配合实时调整激光与焊缝的距离，保证焊接参数的准确性。

本发明提供了一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，包括：壳体，激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件，所述激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件均连接在所述壳体上；所述激光器组件包括激光器，直线导轨和丝杠，所述激光器可随所述丝杠在所述直线导轨上滑动地连接在所述丝杠的下端，所述丝杠与所述直线导轨平行；所述传感器组件包括传感器，传感器辅助夹具和传感器连接板，所述感器连接在所述传感器辅助夹具上，所述传感器辅助夹具连接在所述传感器连接板上；所述送丝组件包括送丝管和送丝机，所述送丝机与所述送丝管相连；所述送气组件包括送气管和送气机，所述送气机与所述送气管相连；所述滚压组件包括压轮，压头和气缸，所述压轮连接在所述压头上，所述压头可随所述气缸运动地与所述气缸相连；其中，所述送丝管和送气管的开口均朝向所述激光器的焦点，在工作状态时，所述激光器的焦点，所述述感器的感测点，所述送丝管的出丝点，所述送气管的出气点和所述压轮的最低点处于同一水平方向上。

可选地，所述一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置还包括环形导轨支架，所述环形导轨支架为半圆状，连接在所述壳体的下部，其内部具有上下贯通的导槽，且所述导槽在所述环形导轨支架上对称设置的左右分开的两段，每一段上装配有可沿所述导槽滑动的导槽滑块，所述导槽滑块下连接可横向调整连接位置的横向滑块，其中一侧的横向滑块上连接所述送丝管，另一侧的横向滑块上连接所述送气管。

可选地，所述壳体上具有转接连接夹具，所述转接连接夹具为支架结构。

可选地，所述滚压组件还包括固定板，连接架，连接架夹具，滑杆，弹簧和导杆，所述滚压组件通过所述固定板连接在所述壳体上，所述连接架和连接架夹具互相配合设置在所述气缸和压头之间，所述弹簧套接在所述导杆上，所述导杆连接在所述连接架和连接架夹具之间，起到缓冲作用，所述连接架和连接架夹具的配合位置处还设置有所述滑杆，起到对所述连接架进行限位的作用。

可选地，所述压头上连接有前后两个所述压轮，其中前压轮位置固定，后压轮可滑动地连接在所述压头上。

可选地，所述后压轮在所述压头上可调节的范围为0-30mm。

本发明能对焊接过程送气和送丝的方向进行准确调节，在焊接过程中能实现装置与焊缝距离的实时调整功能，并且本设计机构在设计时采用模块化设计思路、保证设计机构的灵活性和以后使用的方便性，本机构适用非平面机身壁板及复杂曲面机身壁板的T型接头双光束激光焊接，有很强的灵活性，准确性和适应性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置的正视图；

图2为本发明实施例的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置的后视图；

图3为本发明实施例的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置的俯视图；

图4为本发明实施例的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置的滚压组件的结构示意图。

附图中标记为：

1 壳体

11 转接连接夹具

2 激光器组件

21 激光器

22 直线导轨

23 丝杠

3 传感器组件

31 传感器

32 传感器辅助夹具

33 传感器连接板

4 送丝组件

41 送丝管

42 送丝机

5 送气组件

51 送气管

52 送气机

6 滚压组件

61 压轮

62 压头

63 气缸

64 固定板

65 连接架

66 连接架夹具

67 滑杆

68 弹簧

69 导杆

7 环形导轨支架

71 导槽

72 导槽滑块

73 横向滑块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供了一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，如图1、图2和图3所示，包括：壳体1，激光器组件2，传感器组件3，送丝组件4，送气组件5和滚压组件6，所述激光器组件2，传感器组件3，送丝组件4，送气组件5和滚压组件6均连接在所述壳体1上；所述激光器组件2包括激光器21，直线导轨22和丝杠23，所述激光器21可随所述丝杠23在所述直线导轨22上滑动地连接在所述丝杠23的下端，所述丝杠23与所述直线导轨22平行；所述传感器组件3包括传感器31，传感器辅助夹具32和传感器连接板33，所述感器31连接在所述传感器辅助夹具32上，所述传感器辅助夹具32连接在所述传感器连接板33上；所述送丝组件4包括送丝管41和送丝机42，所述送丝机42与所述送丝管41相连；所述送气组件5包括送气管51和送气机52，所述送气机52与所述送气管51相连；所述滚压组件6包括压轮61，压头62和气缸63，所述压轮61连接在所述压头62上，所述压头62可随所述气缸63运动地与所述气缸63相连；其中，所述送丝管41和送气管51的开口均朝向所述激光器21的焦点，在工作状态时，所述激光器21的焦点，所述述感器31的感测点，所述送丝管41的出丝点，所述送气管51的出气点和所述压轮61的最低点处于同一水平方向上。优选地，所述壳体上具有转接连接夹具11，所述转接连接夹具11为支架结构，转接连接夹具为本发明装置与外接机器人进行装配的部位，对其进行结构设计，在保证强度的前提下做成支架结构，可以避免与机器人发生干涉，并且减轻自重。

在本发明实施例的一个方面，所述一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置还包括环形导轨支架7，所述环形导轨支架7为半圆状，连接在所述壳体1的下部，其内部具有上下贯通的导槽71，且所述导槽71在所述环形导轨支架7上对称设置的左右分开的两段，每一段上装配有可沿所述导槽71滑动的导槽滑块72，所述导槽滑块72下连接可横向调整连接位置的横向滑块73，其中一侧的横向滑块73上连接所述送丝管41，另一侧的横向滑块73上连接所述送气管51。环形导轨支架使送丝管和送气管的角度可以连续调节，滑动定位。

在本发明实施例的一个方面，如图4所示，所述滚压组件6还包括固定板63，连接架64，连接架夹具65，滑杆66，弹簧67和导杆68，所述滚压组件6通过所述固定板63连接在所述壳体1上，所述连接架64和连接架夹具65互相配合设置在所述气缸63和压头62之间，所述弹簧67套接在所述导杆68上，所述导杆68连接在所述连接架64和连接架夹具65之间，起到缓冲作用，所述连接架64和连接架夹具65的配合位置处还设置有所述滑杆66，起到对所述连接架64进行限位的作用。优选地，所述压头62上连接有前后两个所述压轮61，其中前压轮位置固定，后压轮可滑动地连接在所述压头上。进一步地，所述后压轮在所述压头上可调节的范围为0-30mm。滚压组件的动力源采用气缸控制，利用气动系统压缩空气产生冲击力，通过活塞传给连接架，安装在连接架和连接架夹具之间的弹簧起到缓冲的作用，连接架夹具的端部采用滑杆进行限位，防止由于气缸传递来的力使连接架发生偏移。使用双压轮滚压焊缝，前端压轮位置固定，后端压轮位置可调节，通过压头进行位置调节，可以实现小范围0-30mm的调节距离。可选地，前后压轮的厚度设计不相同，前压轮设计的目的是支撑筋条与蒙皮的垂直位置，后压轮进行实际滚压焊缝，改善接头性能。而且压轮均可进行拆卸互换。

本发明能对焊接过程送气和送丝的方向进行准确调节，在焊接过程中能实现装置与焊缝距离的实时调整功能，并且本设计机构在设计时采用模块化设计思路、保证设计机构的灵活性和以后使用的方便性，本机构适用非平面机身壁板及复杂曲面机身壁板的T型接头双光束激光焊接，有很强的灵活性，准确性和适应性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，包括：

壳体，激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件，所述激光器组件，传感器组件，送丝组件，送气组件和滚压组件均连接在所述壳体上；

所述激光器组件包括激光器，直线导轨和丝杠，所述激光器可随所述丝杠在所述直线导轨上滑动地连接在所述丝杠的下端，所述丝杠与所述直线导轨平行；

所述传感器组件包括传感器，传感器辅助夹具和传感器连接板，所述感器连接在所述传感器辅助夹具上，所述传感器辅助夹具连接在所述传感器连接板上；

所述送丝组件包括送丝管和送丝机，所述送丝机与所述送丝管相连；

所述送气组件包括送气管和送气机，所述送气机与所述送气管相连；

所述滚压组件包括压轮，压头和气缸，所述压轮连接在所述压头上，所述压头可随所述气缸运动地与所述气缸相连；

其中，所述送丝管和送气管的开口均朝向所述激光器的焦点，在工作状态时，所述激光器的焦点，所述述感器的感测点，所述送丝管的出丝点，所述送气管的出气点和所述压轮的最低点处于同一水平方向上。

2.如权利要求1所述的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，还包括环形导轨支架，所述环形导轨支架为半圆状，连接在所述壳体的下部，其内部具有上下贯通的导槽，且所述导槽在所述环形导轨支架上对称设置的左右分开的两段，每一段上装配有可沿所述导槽滑动的导槽滑块，所述导槽滑块下连接可横向调整连接位置的横向滑块，其中一侧的横向滑块上连接所述送丝管，另一侧的横向滑块上连接所述送气管。

3.如权利要求1所述的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，所述壳体上具有转接连接夹具，所述转接连接夹具为支架结构。

4.如权利要求1所述的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，所述滚压组件还包括固定板，连接架，连接架夹具，滑杆，弹簧和导杆，所述滚压组件通过所述固定板连接在所述壳体上，所述连接架和连接架夹具互相配合设置在所述气缸和压头之间，所述弹簧套接在所述导杆上，所述导杆连接在所述连接架和连接架夹具之间，起到缓冲作用，所述连接架和连接架夹具的配合位置处还设置有所述滑杆，起到对所述连接架进行限位的作用。

5.如权利要求4所述的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，所述压头上连接有前后两个所述压轮，其中前压轮位置固定，后压轮可滑动地连接在所述压头上。

6.如权利要求5所述的一种角焊缝激光焊接前壁端焊接集成装置，其特征在于，所述后压轮在所述压头上可调节的范围为0-30mm。