CN111085792B - 一种t型结构双激光束双侧同步焊接定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置及方法，涉及焊接技术领域，T型结构包括垂直设置的横板和竖板，且均沿水平第一方向延伸；该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置包括底座、第一侧板、第二侧板、第一驱动组件、上压板、第二驱动组件和控制单元；其中底座抵接于横板的底面，第一侧板设置于底座，第二侧板与第一侧板沿第一方向间隔设置，第一驱动组件能够驱动第二侧板运动并和第一侧板能够沿第一方向夹紧T型结构，第二驱动组件用于驱动上压板将竖板压紧于横板，控制单元分别与第一驱动组件和第二驱动组件电连接。通过控制单元控制T型结构的定位夹紧，其定位精度更高，稳定性更好，且结构简单，可操作性较好。

Description

一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置及方法。

背景技术

随着航天航空事业的高速发展，具有高强度、高服役寿命、良好减重性的轻合金大尺寸薄壁复杂结构得到大量应用。铝合金T型结构双激光束双侧同步焊接技术作为蒙皮-长桁壁板制造过程的重要技术，主要用于蒙皮与桁条间的可靠连接，以替代传统的铆接工艺。目前，在壁板焊接结构生产前，需对T型结构试片件进行大量的双光束焊接工艺试验，以获取较优的焊接工艺参数，为壁板焊接提供技术基础。

T型结构试片件的焊前定位与装夹是焊前准备的重要过程之一，现有技术中主要通过手动操作对蒙皮与桁条进行定位与夹紧，定位精度难以保证，并且装夹时的T型结构试片件受力也难以精准控制，导致T型结构试片件的焊接质量下降，最终导致获取的工艺参数的可靠性降低，增加焊接生产的不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，能解决现有技术中T型结构试片件定位精度低的问题且操作简便成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，所述T型结构包括垂直设置的横板和竖板，所述横板和所述竖板均沿水平的第一方向延伸，其中包括：

底座，其抵接于所述横板的底面，以支撑所述T型结构；

第一侧板，所述第一侧板设置于所述底座；

第二侧板和第一驱动组件，所述第二侧板与所述第一侧板沿所述第一方向间隔设置，所述第一驱动组件能够驱动所述第二侧板沿所述第一方向往复运动，且所述第二侧板和所述第一侧板能够夹紧于所述T型结构沿所述第一方向的两端；

上压板和第二驱动组件，所述第二驱动组件用于驱动所述上压板沿竖直方向升降，且所述上压板能够将所述竖板压紧于所述横板；

控制单元，所述控制单元分别与所述第一驱动组件和所述第二驱动组件电连接且用于控制所述第一驱动组件和所述第二驱动组件开启或关闭。

可选地，所述第二驱动组件包括：

驱动电机；

两个螺杆，两个所述螺杆沿所述第一方向间隔设置，各个所述螺杆均沿竖直方向延伸，且各个所述螺杆均与所述底座转动连接，所述驱动电机能够驱动两个所述螺杆同时沿相同的方向转动；

两个螺母，两个所述螺母分别螺接于两个所述螺杆，且两个所述螺母均与所述上压板固接。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块，所述压紧块与所述上压板可拆卸连接，所述上压板能够带动所述压紧块抵紧所述竖板的顶面。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括固定板，所述固定板与所述底座可拆卸连接且用于将所述横板压紧于所述底座的端面。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个脚柱，多个所述脚柱均与所述底座的底面螺接且用于支撑所述底座。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述第二侧板且与所述控制单元连接，所述第一压力传感器用于测取所述第二侧板与所述T型结构之间在所述第一方向的压紧力。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个第二压力传感器，多个所述第二压力传感器沿所述第一方向间隔设置于所述压紧块且均能够与所述竖板的顶面抵接，多个所述第二压力传感器均与所述控制单元连接，多个所述第二压力传感器均用于测取所述竖板与所述压紧块之间的压紧力。

本发明的另一目的在于提出一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，能解决现有技术中T型结构定位精度低的问题且操作简便成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，采用上述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，其中包括以下步骤：

S10、将所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置放置于焊接工作区域，把所述T型结构放置于所述底座上，使所述横板与所述底座贴合且位于所述第一侧板和所述第二侧板之间，使所述竖板与所述横板抵接且位于所述上压板下方；

S20、所述控制单元控制所述第一驱动组件开启，所述第一驱动组件带动所述第二侧板将所述T型结构夹紧于所述第一侧板；所述控制单元控制所述第二驱动组件开启，所述第二驱动组件带动所述上压板抵紧于所述竖板。

可选地，所述第二侧板上设置有第一压力传感器，其中，所述步骤S20还包括：

所述控制单元获取所述第一压力传感器采集的实际压力值P1，并将P1与第一预设压力范围P11’～P12’比较；

若P1＜P11’，则所述控制单元控制所述第一驱动组件开启，若P11’≤P1≤P12’，则所述控制单元控制所述第一驱动组件关闭。

可选地，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块，所述压紧块下侧面设置有多个第二压力传感器，所述步骤S20还包括：

所述控制单元获取所述第二压力传感器采集的实际压力值P2，并将P2与第二预设压力范围P21’～P22’比较；

若P2＜P21’，则所述控制单元控制所述第二驱动组件开启，若P21’≤P2≤P22’，则所述控制单元控制所述第二驱动组件关闭。

本发明的有益效果：本发明提供的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，通过第一侧板和第二侧板将T型结构在第一方向上固定，并通过上压板将竖板与横板压紧在在底座上，且通过控制单元控制第一驱动组件和第二驱动组件实现第二侧板和上压板的夹紧，能提高定位精度，从而保证焊接过程的稳定性，提高焊接质量，且结构简单，可操作性较好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的T型结构采用双激光束双侧同步焊接的示意图；

图2是本发明实施例提供的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置局部剖视图。

图中：

1-竖板；2-横板；3-保护气管；4-激光束；5-送丝管；6-底座；7-第一侧板；8-第二侧板；9-第一驱动组件；10-上压板；

11-第二驱动组件；111-驱动电机；112-螺杆；

13-压紧块；14-固定板；15-脚柱；16-第一压力传感器；17-第二压力传感器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，其中T型结构包括垂直设置的横板2和竖板1，横板2和竖板1均沿水平的第一方向延伸，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置包括底座6、第一侧板7、第二侧板8、第一驱动组件9、上压板10、第二驱动组件11和控制单元12；其中底座6抵接于横板2的底面，以支撑T型结构，第一侧板7设置于底座6，第二侧板8与第一侧板7沿第一方向间隔设置，第一驱动组件9能够驱动第二侧板8沿第一方向往复运动，且第二侧板8和第一侧板7能够夹紧于T型结构沿第一方向的两端，第二驱动组件11用于驱动上压板10沿竖直方向升降，且上压板10能够将竖板1压紧于横板2，控制单元12分别与第一驱动组件9和第二驱动组件11电连接且用于控制第一驱动组件9和第二驱动组件11开启或关闭。可以理解的是，第二侧板8和第一侧板7能够夹紧于竖板1和横板2的两端以将T型结构沿第一方向夹紧，通过控制单元12控制第一驱动组件9和第二驱动组件11的开启和关闭进而控制第二侧板8和上压板10的运动，实现对T型结构的定位夹紧，通过控制单元12自动控制相比于手动定位，其定位精度更高，从而保证焊接过程的稳定性，提高焊接质量，且该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置结构简单，可操作性较好。

本实施例中，T型结构的材质为铝合金，采用双光束焊接的方法，如图1所示，焊接时通过送丝管5输送焊丝，通过激光束4对横板2和竖板1焊接，通过保护气管3提供保护气体。在其他实施例中，T型结构可以为其他材质，焊接方法也可以选用其他方法。

本实施例中，为保证T型结构的安装更加方便，底座6上设置有滑槽，第一侧板7与滑槽滑动配合，在滑槽的一端设置有挡板，能够防止第一侧板7滑出滑槽，且第一侧板7的表面设置有刻度，可更好地对T型结构进行定位放置，在其他实施例中，第一侧板7与底座6可通过滑轨等滑动配合，也可以与底座6固接。

本实施例中，第一驱动组件9为电推杆、气缸或液压缸，控制单元12与第一驱动组件9电连接，控制第一驱动组件9在第一方向上推动第二侧板8实现对T型结构的夹紧，电推杆、气缸或液压缸的控制精度高，能够实现对第二侧板8精确地推动，可有效提高该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置的定位精度。在其他实施例中，第一驱动组件9也可以选用其他机构。

可选地，如图3所示，第二驱动组件11包括驱动电机111、两个螺杆112和两个螺母，其中两个螺杆112沿第一方向间隔设置，各个螺杆112均沿竖直方向延伸，且各个螺杆112均与底座6转动连接，驱动电机111能够驱动两个螺杆112同时沿相同的方向转动；两个螺母分别螺接于两个螺杆112，且两个螺母均与上压板10固接。本实施例中，驱动电机111通过带轮和皮带同时带动两个螺杆112沿同一方向相对两个螺母转动，进而能够使上压板10相对两个螺杆112沿竖直方向运动。在其他实施例中，两个螺杆112之间也可以采用链传动等其他方式连接，第二驱动组件11也可以使用电机与蜗轮蜗杆等结构配合的形式。

可选地，如图2所示，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块13，压紧块13与上压板10可拆卸连接，上压板10能够带动压紧块13抵紧竖板1的顶面。本实施例中，上压板10上设置有卡槽，压紧块13与卡槽卡接，通过压紧块13可避免上压板10直接与竖板1接触，防止在定位夹紧的过程中，竖板1对上压板10造成损伤，而压紧块13拆装更换都比较方便，在其他实施例中，压紧块13可通过其他方式与上压板10连接，也可以不设置压紧块13。

可选地，如图3所示，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括第一压力传感器16，第一压力传感器16设置于第二侧板8且与控制单元12连接，第一压力传感器16用于测取第二侧板8与T型结构之间在第一方向的压紧力。本实施例中，第一驱动组件9带动第二侧板8在第一方向运动进而将T型结构夹紧于第一侧板7，通过第一压力传感器16能够很好地测取第二侧板8与T型结构之间在第一方向的压紧力，并反馈给控制单元12与预设压力范围进行比较，从而控制第一驱动组件9的开始或关闭，实现在定位夹紧的同时，保证夹紧力的适宜，防止过小造成定位不精确或过大导致T型结构损坏变形。

可选地，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个第二压力传感器17，多个第二压力传感器17沿第一方向间隔设置于压紧块13且均能够与竖板1的顶面抵接，多个第二压力传感器17均与控制单元12连接，多个第二压力传感器17均用于测取竖板1与压紧块13之间的压紧力。可以理解的是，由于竖板1在第一方向上具有一定的长度，因此设置多个第二压力传感器17能够测取在第一方向上压紧块13与竖板1之间各处的压紧力，有利于保证竖板1在第一方向上的受力均匀。在其他实施例中，可根据竖板1在第一方向上的实际尺寸设置第二压力传感器17的数量。

可选地，如图2所示，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括固定板14，固定板14与底座6可拆卸连接且用于将横板2压紧于底座6的端面。可以理解的是，在焊接过程中，横板2可能会发生翘曲变形，严重时会影响整个T型结构的定位，使用固定板14将横板2压紧于底座6上，能够减小由于横板2翘曲变形对定位夹紧造成的影响。本实施例中，固定板14设置为两块，分别在竖板1的两侧对横板2进行夹紧，固定板14通过螺栓与底座6连接，为防止固定板14对T型结构的放置产生干涉，可在定位夹紧后焊接前再装上固定板14。在其他实施例中，固定板14也可以通过其他方式与底座6连接。

可选地，如图2和3所示，该T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个脚柱15，多个脚柱15均与底座6的底面螺接且用于支撑底座6。本实施例中，底座6的底面上设置有螺纹孔，脚柱15与螺纹孔螺接，脚柱15设置为六个，通过调节六个脚柱15能够在竖直方向上调节底座6的高度以适应焊接的需要，也可以通过调节脚柱15，调节底座6的水平度以满足定位的需要。在其他实施例中，可根据需要设置不同数量的脚柱15，脚柱15也可以选择不同的连接方式与底座6连接。

本实施例还提供了一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，包括以下步骤：

S10、将T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置放置于焊接工作区域，把T型结构放置于底座6上，使横板2与底座6贴合且位于第一侧板7和第二侧板8之间，使竖板1与横板2抵接且位于上压板10下方；

在放置T型结构前，根据T型结构的实际尺寸调节第二侧板8和上压板10的位置作为初始位置，第二侧板8与第一侧板7的距离应大于T型结构的长度20～30mm，上压板10距底座6的距离应大于T型结构的高度10～30mm。

上述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个脚柱15，在放置T型结构前可根据焊接位置调节整个T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置的高度，并调节底座6的上端面的水平度，调节后用水平仪进行检测，以保证底座6上端面的尽可能水平，从而提高定位精度。本实施例中，为保证T型结构的放置方便，设定好初始位置后，放置T型结构，将第一侧板7插入到底座6上的滑槽中。

S20、控制单元12控制第一驱动组件9开启，第一驱动组件9带动第二侧板8将T型结构夹紧于第一侧板7；控制单元12控制第二驱动组件11开启，第二驱动组件11带动上压板10抵紧于竖板1。

上述S20之后，于竖板1的两侧，分别通过激光束同步对竖板1和横板2进行焊接。

具体地，第二侧板8上设置有第一压力传感器16，上述步骤S20还包括：

S21、控制单元12获取第一压力传感器16采集的实际压力值P1，并将P1与第一预设压力范围P11’～P12’比较；

若P1＜P11’，则控制单元12控制第一驱动组件9开启，若P11’≤P1≤P12’，则控制单元12控制第一驱动组件9关闭。

可以理解的是，第一预设压力范围预先存储在控制单元12中，当P1＜P11’时，控制单元12控制第一驱动组件9正向运动，使第二侧板8靠近T型结构；若P1＞P12’，则控制单元12控制第一驱动组件9反向运动，使第二侧板8远离T型结构。

具体地，上述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块13，压紧块13下侧面设置有多个第二压力传感器17，上述步骤S20还包括：

S22、控制单元12获取第二压力传感器17采集的实际压力值P2，并将P2与第二预设压力范围P21’～P22’比较；

若P2＜P21’，则控制单元12控制第二驱动组件11开启，若P21’≤P2≤P22’，则控制单元12控制第二驱动组件11关闭。

可以理解的是，第二预设压力范围预先存储在控制单元12中，第二驱动组件11包括驱动电机111，当P2＜P21’时，控制单元12控制驱动电机111正转，使上压板10靠近竖板1，若P2＞P22’，则控制单元12控制驱动电机111反转，使上压板10远离竖板1。

在本实施例中，上述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括固定板14，当完成上述步骤后，在开始焊接前，安装两个固定板14完成对T型结构的最终定位夹紧，可防止横板2在焊接过程中翘曲变形影响定位精度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，所述T型结构包括垂直设置的横板（2）和竖板（1），所述横板（2）和所述竖板（1）均沿水平的第一方向延伸，其特征在于，包括：

底座（6），其抵接于所述横板（2）的底面，以支撑所述T型结构；

第一侧板（7），所述第一侧板（7）设置于所述底座（6）；

第二侧板（8）和第一驱动组件（9），所述第二侧板（8）与所述第一侧板（7）沿所述第一方向间隔设置，所述第一驱动组件（9）能够驱动所述第二侧板（8）沿所述第一方向往复运动，且所述第二侧板（8）和所述第一侧板（7）能够夹紧于所述T型结构沿所述第一方向的两端；

上压板（10）和第二驱动组件（11），所述第二驱动组件（11）用于驱动所述上压板（10）沿竖直方向升降，且所述上压板（10）能够将所述竖板（1）压紧于所述横板（2）；

控制单元（12），所述控制单元（12）分别与所述第一驱动组件（9）和所述第二驱动组件（11）电连接且用于控制所述第一驱动组件（9）和所述第二驱动组件（11）开启或关闭；

所述第二驱动组件（11）包括：

驱动电机（111）；

两个螺杆（112），两个所述螺杆（112）沿所述第一方向间隔设置，各个所述螺杆（112）均沿竖直方向延伸，且各个所述螺杆（112）均与所述底座（6）转动连接，所述驱动电机（111）能够驱动两个所述螺杆（112）同时沿相同的方向转动；

两个螺母，两个所述螺母分别螺接于两个所述螺杆（112），且两个所述螺母均与所述上压板（10）固接；所述驱动电机（111）通过带轮和皮带同时带动两个所述螺杆（112）沿同一方向相对两个所述螺母转动，进而能够使所述上压板（10）相对两个所述螺杆（112）沿竖直方向运动；

所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块（13），所述压紧块（13）与所述上压板（10）可拆卸连接，所述上压板（10）能够带动所述压紧块（13）抵紧所述竖板（1）的顶面；

所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个第二压力传感器（17），多个所述第二压力传感器（17）沿所述第一方向间隔设置于所述压紧块（13）且均能够与所述竖板（1）的顶面抵接，多个所述第二压力传感器（17）均与所述控制单元（12）连接，多个所述第二压力传感器（17）均用于测取所述竖板（1）与所述压紧块（13）之间的压紧力。

2.根据权利要求1所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，其特征在于，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括固定板（14），所述固定板（14）与所述底座（6）可拆卸连接且用于将所述横板（2）压紧于所述底座（6）的端面。

3.根据权利要求1所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，其特征在于，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括多个脚柱（15），多个所述脚柱（15）均与所述底座（6）的底面螺接且用于支撑所述底座（6）。

4.根据权利要求1所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，其特征在于，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括第一压力传感器（16），所述第一压力传感器（16）设置于所述第二侧板（8）且与所述控制单元（12）连接，所述第一压力传感器（16）用于测取所述第二侧板（8）与所述T型结构之间在所述第一方向的压紧力。

5.一种T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置，包括以下步骤：

S10、将所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置放置于焊接工作区域，把所述T型结构放置于所述底座（6）上，使所述横板（2）与所述底座（6）贴合且位于所述第一侧板（7）和所述第二侧板（8）之间，使所述竖板（1）与所述横板（2）抵接且位于所述上压板（10）下方；

S20、所述控制单元（12）控制所述第一驱动组件（9）开启，所述第一驱动组件（9）带动所述第二侧板（8）将所述T型结构夹紧于所述第一侧板（7）；所述控制单元（12）控制所述第二驱动组件（11）开启，所述第二驱动组件（11）带动所述上压板（10）抵紧于所述竖板（1）。

6.根据权利要求5所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，所述第二侧板（8）上设置有第一压力传感器（16），其特征在于，所述步骤S20还包括：

所述控制单元（12）获取所述第一压力传感器（16）采集的实际压力值P1，并将P1与第一预设压力范围P11’～P12’比较；

若P1＜P11’，则所述控制单元（12）控制所述第一驱动组件（9）开启，若P11’≤P1≤P12’，则所述控制单元（12）控制所述第一驱动组件（9）关闭。

7.根据权利要求5所述的T型结构双激光束双侧同步焊接定位方法，其特征在于，所述T型结构双激光束双侧同步焊接定位装置还包括压紧块（13），所述压紧块（13）下侧面设置有多个第二压力传感器（17），所述步骤S20还包括：

所述控制单元（12）获取所述第二压力传感器（17）采集的实际压力值P2，并将P2与第二预设压力范围P21’～P22’比较；

若P2＜P21’，则所述控制单元（12）控制所述第二驱动组件（11）开启，若P21’≤P2≤P22’，则所述控制单元（12）控制所述第二驱动组件（11）关闭。

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