CN111482702B - 激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，提供了激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法。激光焊接压紧装置包括压紧主体、以及与所述压紧主体连接且由所述压紧主体带动移动的压紧件，其中，所述压紧件的行进方向设置成与激光头所发出的激光束的焊接行进方向相同，并且所述压紧件的行进路径设置成使得所述激光束形成的焊接点位于所述行进路径中。由于在工件焊接过程中激光束在待焊接工件上形成的焊接点始终位于压紧件的行进路径中，从而使得压紧件能够始终沿着焊接点的行进路线进行压紧，这样能够有效地提高焊接质量。

Description

激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法。

背景技术

目前轨道车辆不锈钢车体波纹地板焊接通常采用电阻缝焊形式。激光缝焊作为一种能量更为集中、高效的新型焊接方法，具有焊接速度快，焊缝热影响区窄，生产效率高，焊接质量好等优点，因此可作为传统电阻缝焊方式的替代。进一步，在目前的焊接工艺过程中，在利用缝焊方法进行工件焊接时，通常存在由于未对待焊接工件进行有效地压紧而导致工件焊接质量无法有效保证的问题。

发明内容

本发明的实施例提供了激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法，以实现激光焊接压紧装置能够在焊接过程中进行有效压紧。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种激光焊接压紧装置，包括压紧主体、以及与所述压紧主体连接且由所述压紧主体带动移动的压紧件，其中，所述压紧件的行进方向设置成与激光头所发出的激光束的焊接行进方向相同，并且所述压紧件的行进路径设置成使得所述激光束形成的焊接点位于所述行进路径中。

根据本发明的实施例，所述压紧件包括彼此隔开的第一压紧部和第二压紧部，其中，所述第一压紧部和所述第二压紧部的行进路径彼此相同且重合，所述第一压紧部和所述第二压紧部之间的区域设置成供所述激光束进行焊接的焊接区域。

根据本发明的实施例，所述第一压紧部和所述第二压紧部上分别形成有供所述激光束形成的焊缝通过的焊缝避让槽。

根据本发明的实施例，所述第一压紧部和所述第二压紧部分别构造成第一压紧轮和第二压紧轮，并且所述焊缝避让槽形成在所述第一压紧轮和所述第二压紧轮的滚动面上。

根据本发明的实施例，所述压紧主体包括：壳体，所述壳体内安装有压紧气缸；压紧柄，所述压紧柄与所述压紧气缸连接，并且所述压紧件安装在所述压紧柄上，其中，所述压紧气缸设置成驱动所述压紧柄升降，以经由所述压紧柄带动所述压紧件升降。

根据本发明的实施例，所述压紧柄包括彼此相背的第一侧部和第二侧部，其中，所述压紧件安装在所述第一侧部上，并且所述第二侧部上设置有与所述压紧件横向隔开的平衡件，所述平衡件的行进方向设置成与所述压紧件的行进方向平行。

根据本发明的实施例，所述平衡件包括沿所述平衡件的行进方向彼此隔开的第一平衡轮和第二平衡轮，其中，所述第一平衡轮和所述第二平衡轮上分别形成有供所述激光束形成的焊缝通过的焊缝避让槽。

根据本发明的实施例，所述压紧柄包括彼此连接的第一柄部和第二柄部，其中，所述第一柄部与所述压紧气缸连接，所述第二柄部安装在所述第一柄部的侧面，所述第一侧部和所述第二侧部形成在所述第二柄部上，所述压紧件与所述第一柄部横向错开并且所述平衡件位于所述第一柄部的下方。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种激光焊接系统，包括激光焊接装置以及如上所述的激光焊接压紧装置，其中，所述激光焊接装置配置成与所述激光焊接压紧装置同步移动，并且所述激光焊接装置包括配置成发出激光束的激光头。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种激光焊接方法，包括：将激光焊接装置和激光焊接压紧装置移动至待焊接工件上方；驱动所述激光焊接压紧装置移动，以使所述激光焊接压紧装置的压紧件抵靠在所述待焊接工件的待焊接位置处；启动所述激光焊接装置的激光头发出激光束进行焊接，并驱动所述激光焊接装置和所述激光焊接压紧装置同步移动；保持所述激光束在所述待焊接位置上形成的焊接点始终位于所述压紧件的行进路径中，直至焊接结束。

根据本发明的实施例，所述驱动所述激光焊接压紧装置移动，以使所述激光焊接压紧装置的压紧件抵靠在所述待焊接工件的待焊接位置处的步骤，进一步包括：驱动所述激光焊接压紧装置移动，以使所述激光焊接压紧装置的压紧件抵靠在所述待焊接工件的待焊接位置处，同时使得所述激光焊接压紧装置的与所述压紧件横向隔开的平衡件抵靠在所述待焊接工件的表面。

在本发明实施例提供的激光焊接压紧装置、激光焊接系统以及激光焊接方法中，通过设置压紧件来在激光焊接系统的焊接过程中进行待焊接工件的压紧。进一步地，由于在工件焊接过程中激光束在待焊接工件上形成的焊接点始终位于压紧件的行进路径中，从而使得压紧件能够始终沿着焊接点的行进路线进行压紧，这样能够有效地提高焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明激光焊接压紧装置一个实施例的结构示意图；

图1A是图1中A区域的局部放大图；

图2是本发明激光焊接系统一个实施例的结构示意图；

图3是图2所示实施例的立体图；

图4是图2所示实施例的侧视示意图；

图5是本发明激光焊接方法一个实施例的示意性流程图。

附图标记：

100：激光焊接压紧装置；102：压紧主体；104：压紧件；106：第一压紧部；108：第二压紧部；110：焊缝避让槽；112：壳体；114：压紧气缸；116：压紧柄；118：第一柄部；120：第二柄部；122：第一侧部；124：第二侧部；126：平衡件；128：焊缝避让槽；200：激光焊接系统；202：激光焊接装置；204：激光头；300：激光焊接方法；302～308：各步骤；L：激光束；P：焊接点；S：待焊接工件。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。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实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

现参照图1至图5，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

参见图1至图4，本发明的实施例提供了一种激光焊接压紧装置100。具体来说，激光焊接压紧装置100可以包括压紧主体102和压紧件104。如图所示，压紧件104与压紧主体102连接并且能够由压紧主体102带动移动。进一步地，压紧件104的行进方向可以设置成与激光头所发出的激光束L的焊接行进方向相同，并且压紧件104的行进路径可以设置成使得激光束L形成的焊接点P始终位于该压紧件104的行进路径中。

换句话说，在如上所述的实施例中，在进行诸如缝焊的焊接操作工艺期间，压紧件104在待焊接工件S上的行进路径与激光头所发出的激光束L在待焊接工件S上的焊接行进方向是相互重合的。例如，在压紧件104于前方引导激光束L进行焊接时，可以保证激光束L的焊接行进方向始终沿着压紧件104的行进方向移动；当压紧件104于后方跟随激光束L行进时，可以保证压紧件104始终压紧激光束L焊接形成的焊缝。

根据以上实施例的记载可知，和现有技术中设置有与焊接头间隔较远的压紧装置相比，本发明提供的实施例由于在工件焊接过程中激光束L在待焊接工件S上形成的焊接点P始终位于压紧件104的行进路径中，从而使得压紧件104能够始终沿着焊接点P的行进路线进行压紧，这样能够有效地提高焊接质量。

进一步结合图3和图4所示，在本发明的一个实施例中，压紧件104可以包括彼此隔开的第一压紧部106和第二压紧部108。

具体来说，第一压紧部106和第二压紧部108的行进路径可以彼此相同且重合。也就是说，第一压紧部106和第二压紧部108沿着它们的行进方向前后排列且依次设置，如图3和图4所示。并且，第一压紧部106和第二压紧部108之间的区域可以设置成供激光束L进行焊接的焊接区域。换句话说，第一压紧部106和第二压紧部108在待焊接工件S上形成的压紧点位于激光束L的激光缝焊位置的两侧，通过这种方式可以提升工件装夹质量。

例如，可以是第一压紧部106引导行进，对待焊接工件S首先进行压紧；紧接着激光束L在第一压紧部106的行进路径中对已经过压紧的待焊接工件S进行缝焊操作；然后，跟随的第二压紧部108继续沿着缝焊操作形成的焊缝进行移动，从而配合第一压紧部106进行压紧。反之亦然，即，当以相反方向进行焊接时，可以是第二压紧部108引导行进，对待焊接工件S首先进行压紧；紧接着激光束L在第二压紧部108的行进路径中对已经过压紧的待焊接工件S进行缝焊操作；然后，跟随的第一压紧部106继续沿着缝焊操作形成的焊缝进行移动，从而配合第二压紧部108进行压紧。

应当理解的是，无论以上何种方式进行操作，均可以实现有效地提升工件装夹质量。

返回参照图1并结合图1A，在本发明的一个实施例中，在第一压紧部106和第二压紧部108上可以分别形成有供激光束L形成的焊缝通过的焊缝避让槽110。如图所示，该焊缝避让槽110可以沿着压紧件104的行进方向进行设置。具体来说，在焊接过程中会形成突出于待焊接工件S表面的焊缝，并且由于压紧件104的行进路径和激光束L的焊接点P的行进路径彼此重合，所以突出的焊缝同样会处于压紧件104的行进路径中。通过在压紧件104(例如第一压紧部106和第二压紧部108)上设置焊缝避让槽110，可以使得焊缝避让槽110跨设在焊缝上，从而使焊缝不会影响压紧件104的有效压紧。

在一个实施例中，例如可以在压紧件104的中心开设V型槽，压紧件中心的V型槽的宽度可以大于4mm以避让激光焊缝。当然应当理解，以上所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何限定。

进一步在一个实施例中，如图所示，第一压紧部106和第二压紧部108可以分别构造成第一压紧轮和第二压紧轮，并且焊缝避让槽110可以形成在第一压紧轮和第二压紧轮的滚动面上，例如在第一压紧轮和第二压紧轮的中心位置设置。在该实施例中，由于第一压紧部106和第二压紧部108设置成压紧轮形式，因此压紧轮的滚动行进能够提供更加顺畅的滚动移动方式。但是应当理解的是，在其他可选的实施例中，压紧件104(例如第一压紧部106和第二压紧部108)也可以采用例如滑块结构的形式，而并不局限于压紧轮的形式。此时压紧件104的移动即为滑动形式，而非滚动形式。也就是说，压紧件104的具体结构形式仅是示意性的，并不对本发明构成任何特别的限定。

继续参见图1，在本发明的一个实施例中，压紧主体102可以包括壳体112、压紧气缸114和压紧柄116。

具体来说，压紧气缸114可以安装在壳体112中，压紧柄116可以与压紧气缸114连接，并且压紧件104可以安装在压紧柄116上。在一个实施例中，壳体112例如可以采用铝合金材质。

在实际操作过程中，压紧气缸114驱动压紧柄116进行升降，从而经由压紧柄116带动安装在压紧柄116上的压紧件104进行升降。在一个实施例中，压紧气缸114可以采用垂向运动形式，待激光头运动至焊接位置以后，压紧气缸114向下运动从而保证压紧轮压紧焊缝位置。当激光焊接完成以后，压紧气缸114再向上运动并离开焊缝位置，从而便于工件取出。

在一个实施例中，例如压紧柄116可以包括彼此连接的第一柄部118和第二柄部120。具体来说，第一柄部118可以与压紧气缸114连接，而第二柄部120可以安装在第一柄部118的侧面，从而形成如图所示的结构。在一个实施例中，压紧柄116(例如第一柄部118和第二柄部120)可以采用铝合金材质。

更具体地，在一个实施例中，压紧柄116可以包括彼此相背的第一侧部122和第二侧部124。例如，第一侧部122和第二侧部124可以形成在第二柄部120上。

在一个实施例中，压紧件104(例如第一压紧轮和第二压紧轮)可以安装在第一侧部122上，并且在第二侧部124上可以设置有与压紧件104横向隔开的平衡件126，平衡件126的行进方向可以设置成与压紧件104的行进方向平行，如图1和图2所示。

也就是说，在实际操作过程中，第一压紧轮和第二压紧轮形式的压紧件104可以起到压紧作用，从而辅助激光束的缝焊操作；而由于压紧件104是相对于压紧柄116和压紧气缸114偏置设置的，因此增设与压紧件104相对且横向隔开的平衡件126可以平衡压紧件104压紧过程中的受力，使得压紧过程及焊接过程更加稳固和平衡。例如，如图所示，压紧件104与第一柄部118可以横向错开，并且平衡件126可以位于第一柄部118的下方。

在一个实施例中，例如，平衡件126可以包括沿平衡件126的行进方向彼此隔开的第一平衡轮和第二平衡轮。并且类似地，在第一平衡轮和第二平衡轮上也可以分别形成有供激光束L形成的焊缝通过的焊缝避让槽128。与第一压紧轮和第二压紧轮类似地，当平衡件126同样采用滚轮形式时，也可以实现顺畅移动的效果。并且，由于在平衡件126上同样设置了焊缝避让槽128，从而同样可以使得平衡件126运行稳定。当然应当理解的是，在可选的实施例中平衡件126同样可以采用滑块的形式，这可以根据具体使用情况而定，本发明并不局限于此。

此处需要指出的是，虽然在以上所述的实施例中将附图标记为126的部件称为平衡件，但是其同样可以称为第二压紧件，并且其所包含的平衡轮同样也可以称为压紧轮。这是因为，虽然平衡件在以上实施例中起到了平衡的作用，但其同样也起到了对待焊接工件S的压紧作用。

另外需要指出的是，如上所述的“压紧件”和“平衡件”的命名仅是相对的，根据激光头所在位置的不同，压紧件也可以用作平衡件使用，而平衡件同样可以作为压紧件使用。并且在如图所示的实施例中，压紧件和平衡件的结构和形式可以例如是完全相同的，即，均采用滚轮的形式。并且，在该实施例中，可以使用两个压紧件和两个平衡件从而使得操作过程更加稳定。但是应当理解的是，压紧件和平衡件的数量、形式、结构实质上可以构造成彼此不同，这并不对本发明构成任何特别的限定。此外，在一个实施例中，如上所述的压紧轮和平衡轮可以采用不锈钢材质，并且可以通过轴承与压紧柄连接。

在实际焊接过程中，一组前后设置的压紧轮用于波纹板的压紧，并且激光束发出的激光位于前后两压紧轮中心位置；另一组平衡轮位于与该焊缝相邻的波纹板的波谷中以平衡上述第一组压紧轮的压力，从而形成如图1和图2所示的结构。

进一步如图2至图4所示，本发明的实施例还提供了一种激光焊接系统200。该激光焊接系统200包括激光焊接装置202以及如上所述的激光焊接压紧装置100。具体地，在焊接过程中，激光焊接装置202与激光焊接压紧装置100同步移动，并且激光焊接装置202的激光头204能够发出激光束L从而进行焊接操作。

参照图2至图4并结合图5所示，在本发明实施例提供的激光焊接方法300中包括以下步骤：

首先，在步骤302处，将激光焊接装置202和激光焊接压紧装置100移动至待焊接工件S上方。

然后，在步骤304处，驱动激光焊接压紧装置100移动，以使激光焊接压紧装置100的压紧件104抵靠在待焊接工件S的待焊接位置处。

接下来，在步骤306处，启动激光焊接装置202的激光头204发出激光束L进行焊接，并驱动激光焊接装置202和激光焊接压紧装置100同步移动。

接着，在步骤308处，保持激光束L在待焊接位置上形成的焊接点P始终位于压紧件104的行进路径中，直至焊接结束。

在一个可选的实施例中，该激光焊接方法300还可以包括以下步骤：

驱动激光焊接压紧装置100移动，以使激光焊接压紧装置100的压紧件104抵靠在待焊接工件S的待焊接位置处，同时使得激光焊接压紧装置100的与压紧件104横向隔开的平衡件126抵靠在待焊接工件S的表面，从而进行更加稳固地焊接操作。

在一个实施例中，如上所述的激光焊接方法300可以用作轨道车辆的车体地板激光缝焊，该工艺方法可以将两波纹地板的波谷位置搭接一起，使用激光缝焊方法从上层板位置进行焊接，完成两波纹地板的连接，以代替传统的电阻缝焊工艺方法。

在以上所述的激光焊接系统200和激光焊接方法300中，由于在工件焊接过程中激光束在待焊接工件S上形成的焊接点P始终位于压紧件的行进路径中，从而使得压紧件能够始终沿着焊接点P的行进路线进行压紧，这样能够有效地提高焊接质量。并且，由于上述的激光焊接系统200和激光焊接方法300均采用了如上所述的激光焊接压紧装置100，因此二者同样具备以上关于激光焊接压紧装置100所述的各种优势。

综上所述，本发明的实施例提供了诸如应用于波纹地板搭接激光缝焊的工艺和结构，即，将激光缝焊应用于波纹地板制造。如上所述的压紧装置可以应用于车体波纹地板激光缝焊，激光焊接系统的激光头结构得到了优化，即，将压紧装置集成到了激光头的端部，对激光头移动就可以实现待焊接工件S的快速、高效压紧。压紧点位于激光缝焊位置两侧，可以提升工件装夹质量，采用随动压紧轮结构，可以提升装夹效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种激光焊接压紧装置，其特征在于，包括压紧主体、以及与所述压紧主体连接且由所述压紧主体带动移动的压紧件，

其中，所述压紧件的行进方向设置成与激光头所发出的激光束的焊接行进方向相同，并且所述压紧件的行进路径设置成使得所述激光束形成的焊接点位于所述行进路径中，

其中，所述压紧主体包括壳体和压紧柄，所述壳体内安装有压紧气缸，所述压紧柄与所述压紧气缸连接，并且所述压紧件安装在所述压紧柄上，所述压紧气缸设置成驱动所述压紧柄升降，以经由所述压紧柄带动所述压紧件升降，

其中，所述压紧柄包括彼此连接的第一柄部和第二柄部，所述第一柄部与所述压紧气缸连接，所述第二柄部安装在所述第一柄部的侧面，彼此相背的第一侧部和第二侧部形成在所述第二柄部上，所述压紧件安装在所述第一侧部上，并且所述第二侧部上设置有与所述压紧件相对于行进方向横向隔开的平衡件，所述平衡件的行进方向设置成与所述压紧件的行进方向平行，所述压紧件与所述第一柄部横向错开，以使所述压紧件相对于所述压紧柄和所述压紧气缸偏置设置，并且所述平衡件位于所述第一柄部的下方。

2.根据权利要求1所述的激光焊接压紧装置，其特征在于，所述压紧件包括彼此隔开的第一压紧部和第二压紧部，

其中，所述第一压紧部和所述第二压紧部的行进路径彼此相同且重合，所述第一压紧部和所述第二压紧部之间的区域设置成供所述激光束进行焊接的焊接区域。

3.根据权利要求2所述的激光焊接压紧装置，其特征在于，所述第一压紧部和所述第二压紧部上分别形成有供所述激光束形成的焊缝通过的焊缝避让槽。

4.根据权利要求3所述的激光焊接压紧装置，其特征在于，所述第一压紧部和所述第二压紧部分别构造成第一压紧轮和第二压紧轮，并且所述焊缝避让槽形成在所述第一压紧轮和所述第二压紧轮的滚动面上。

5.根据权利要求1所述的激光焊接压紧装置，其特征在于，所述平衡件包括沿所述平衡件的行进方向彼此隔开的第一平衡轮和第二平衡轮，

其中，所述第一平衡轮和所述第二平衡轮上分别形成有供所述激光束形成的焊缝通过的焊缝避让槽。

6.一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊接装置以及根据权利要求1至5中任一项所述的激光焊接压紧装置，

其中，所述激光焊接装置配置成与所述激光焊接压紧装置同步移动，并且所述激光焊接装置包括配置成发出激光束的激光头。

7.一种采用权利要求6中所述激光焊接系统的激光焊接方法，其特征在于，包括：

将激光焊接装置和激光焊接压紧装置移动至待焊接工件上方；

驱动所述激光焊接压紧装置移动，以使所述激光焊接压紧装置的压紧件抵靠在所述待焊接工件的待焊接位置处，同时使得所述激光焊接压紧装置的与所述压紧件相对于行进方向横向隔开的平衡件抵靠在所述待焊接工件的表面；

启动所述激光焊接装置的激光头发出激光束进行焊接，并驱动所述激光焊接装置和所述激光焊接压紧装置同步移动；

保持所述激光束在所述待焊接位置上形成的焊接点始终位于所述压紧件的行进路径中，直至焊接结束。

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