CN111958106A - 全自动激光焊接机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动激光焊接机，该全自动激光焊接机包括机座、焊接治具、移动机构及激光焊接机构；机座具有焊接位置；焊接治具设于机座上并对应焊接位置设置，焊接治具用于固定待焊接产品；移动机构安装于机座上；激光焊接机构设于移动机构上并在移动机构的驱动下移动至焊接位置；激光焊接机构用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。本发明提出一种全自动激光焊接机，实现了激光焊接功能，缩短了焊接工艺的周期，极大地提升了生产制造的效率。
Description
技术领域
本发明涉及焊接机技术领域，尤其涉及一种全自动激光焊接机。
背景技术
激光焊接机是激光材料加工用的机器，按其工作方式分为激光模具烧焊机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光发射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。
现有激光焊接机自动化程度不高，需要人工将待焊接产品放置至焊接夹具上，然后将焊接夹具放置到焊接位置，并手动对准激光焊接机的焊接头，再启动激光焊接机进行焊接，整个焊接工艺的周期较长，生产制造的效率较低。
因此，如何缩短焊接工艺的周期以提升生产制造的效率成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种全自动激光焊接机，旨在缩短焊接工艺的周期，以提升生产制造的效率。
为实现上述目的，本发明提出一种全自动激光焊接机，所述全自动激光焊接机包括：
机座，具有焊接位置；
焊接治具，设于所述机座上并对应所述焊接位置设置，所述焊接治具用于固定待焊接产品；
移动机构，安装于所述机座上；以及
激光焊接机构，设于所述移动机构上并在所述移动机构的驱动下移动至所述焊接位置；
所述激光焊接机构，用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
在一实施例中，所述激光焊接机构包括激光腔体、设于所述激光腔体内的激光发生器及与所述激光腔体连通的焊接头；
所述激光发生器，用于形成激光光束并经所述激光腔体发射至所述焊接头；
所述焊接头，用于聚焦所述激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
在一实施例中，所述激光焊接机构还包括CCD成像系统，所述CCD成像系统设于所述机构腔体内，所述焊接头设有聚焦镜；
所述CCD成像系统，用于将所述激光光束与可见光、温度光信号合为一束合成光线，以实现同轴传输；
所述聚焦镜，用于消除所述合成光线的色差并聚焦所述合成光线；
其中，所述激光发生器形成的所述激光光束经所述CCD成像系统同轴传输至所述焊接头并通过所述聚焦镜发射至待焊接产品上。
在一实施例中，所述全自动激光焊接机还包括温控系统，所述温控系统与所述激光焊接机构信号连接并用于控制所述激光焊接机构的激光功率，以调节所述焊接位置的焊接温度。
在一实施例中，所述温控系统包括测温模块和激光控制器，所述温控模块设于所述激光腔体内并用于检测所述焊接位置的焊接温度，所述激光控制器设于所述机座上并分别与所述温控模块、所述激光发生器连接；
所述激光控制器，用于控制所述激光发生器的激光功率以调节所述焊接温度。
在一实施例中，所述全自动激光焊接机还包括工控装置，所述工控装置与所述移动机构连接并用于控制位于所述移动机构的焊接治具沿第一方向、第二方向和第三方向移动；
其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。
在一实施例中，所述工控装置还用于控制位于所述移动机构上的焊接治具绕第四方向和第五方向旋转；
其中，所述第四方向位于所述第一方向与所述第二方向确定的第一平面内，所述第五方向位于所述第一方向与所述第三方向确定的第二平面内；
所述焊接位置的中心点位于所述第四方向与所述第五方向的相交点。
在一实施例中，所述移动机构包括旋转组件，所述旋转组件包括安装台、旋转台、第一驱动件及第二驱动件，所述安装台设有供所述焊接治具固定的固定位，所述第一驱动件与所述焊接治具连接并驱动所述焊接治具绕所述第四方向旋转，所述旋转台与所述安装台转动连接，所述第二驱动件与所述旋转台驱动连接并用于驱动所述旋转台绕所述第五方向旋转。
在一实施例中，所述旋转组件还包括与所述安装台滑动连接的滑轨、与所述滑轨驱动连接的第三驱动件及设于所述滑轨上的压力传感器，所述焊接夹具设有压合组件及用于容置待焊接产品的定位组件，所述压合组件设于所述滑轨上，所述定位组件设于所述安装台上并对应所述压合组件设置；
所述第三驱动件，用于驱动所述滑轨移动以使所述压合组件位移至所述焊接位置并将待焊接产品压合于所述定位组件上；
所述压力传感器，用于检测待焊接产品的预压力值；
所述工控装置，还用于控制所述第三驱动件的驱动力大小以调节所述预压力值。
在一实施例中，所述全自动激光焊接机还包括机箱和显示器，所述机座设于所述机箱内，所述机箱开设供所述显示器显露的窗口及用于与抽烟机的管道连通的抽烟管接口，所述显示器与所述工控装置连接。
本发明通过在该全自动激光焊接机的机座设置焊接位置，焊接治具设于机座上并对应焊接位置设置，焊接治具用于固定待焊接产品，移动机构安装于机座上，激光焊接机构设于移动机构上并在移动机构的驱动下移动至焊接位置，激光焊接机构用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理，实现了激光焊接功能，缩短了焊接工艺的周期，极大地提升了生产制造的效率。
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，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明全自动激光焊接机一实施例的结构示意图；
图2为本发明全自动激光焊接机一实施例的内部结构示意图；
图3为本发明全自动激光焊接机一实施例的焊接温度控制原理图；
图4为本发明全自动激光焊接机一实施例中的旋转组件的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 机座 | 410 | 激光腔体 |
| 200 | 焊接治具 | 420 | 激光发生器 |
| 300 | 移动机构 | 430 | 焊接头 |
| 400 | 激光焊接机构 | 440 | CCD成像系统 |
| 460 | 激光控制器 | 431 | 聚焦镜 |
| 500 | 工控装置 | 450 | 测温模块 |
| 311 | 安装台 | 312 | 旋转台 |
| 313 | 第一驱动件 | 314 | 第二驱动件 |
| 315 | 滑轨 | 316 | 第三驱动件 |
| 317 | 压力传感器 | 600 | 机箱 |
| 700 | 显示器 | 601 | 抽烟管接口 |
| 610 | 活动门 | 620 | 抽拉机构 |
| 800 | 报警灯 | 310 | 旋转组件 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
激光焊接机是激光材料加工用的机器，按其工作方式分为激光模具烧焊机、自动激光焊接机、激光点焊机、光纤传输激光焊接机，光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光发射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。
在一示例性技术中，激光焊接机的自动化程度不高，需要人工将待焊接产品放置至焊接夹具上，然后将焊接夹具放置到焊接位置，并手动对准激光焊接机的焊接头，再启动激光焊接机进行焊接，整个焊接工艺的周期较长，生产制造的效率较低。
为了缩短焊接工艺的周期，以提升生产制造的效率，本发明提出一种全自动激光焊接机。
参照图1及图2，在本发明一实施例中，该全自动激光焊接机包括机座100、焊接治具200、移动机构300及激光焊接机构400；机座100具有焊接位置；焊接治具200设于机座100上并对应焊接位置设置，焊接治具200用于固定待焊接产品；移动机构300安装于机座100上；激光焊接机构400设于移动机构300上并在移动机构300的驱动下移动至焊接位置；激光焊接机构400用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
其中，机座100可以是由多块钢板或铝板等通过焊接或螺纹连接等方式组装而成。焊接治具200可由金属或较为轻薄的工程塑料(例如亚克力或电木等)材质制成。移动机构300可以由伺服电机或气缸等作为驱动源，并可由伺服控制系统等进行控制，以使其上的激光焊接机构400可沿多个方向移动。
在装配整机时，可先将移动机构300通过螺纹连接或焊接等方式安装于机座100上，再将激光焊接机构400通过螺纹连接或焊接等方式安装固定于移动机构300的安装位上，最后再将焊接治具200通过螺纹连接等方式安装于机座100上的焊接位置上。
可以理解的是，在本发明的技术方案中，由于该全自动激光焊接机包括机座100、焊接治具200、移动机构300及激光焊接机构400，机座100具有焊接位置，焊接治具200设于机座100上并对应焊接位置设置，焊接治具200用于固定待焊接产品，移动机构300安装于机座100上，激光焊接机构400设于移动机构300上并在移动机构300的驱动下移动至焊接位置，激光焊接机构400用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理，从而实现了激光焊接功能，缩短了焊接工艺的周期，极大地提升了生产制造的效率。
主要参考图2及图3，为了实现激光焊接功能，在一实施例中，激光焊接机构400包括激光腔体410、设于激光腔体410内的激光发生器420及与激光腔体410连通的焊接头430；激光发生器420用于形成激光光束并经激光腔体410发射至焊接头430；焊接头430用于聚焦激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
在本实施例中，激光腔体410可由多块安装板围合形成长方体结构，长方体内设有供激光发生器420的安装部位，焊接头430可设于该长方体的一侧并与其连通，以接收激光发生器420的激光光束。
基于上述实施例，进一步地，主要参考图3，该激光焊接机构400还可包括CCD成像系统440，CCD成像系统440设于机构腔体内，焊接头430设有聚焦镜431；CCD成像系统440用于将激光光束与可见光、温度光信号合为一束合成光线，以实现同轴传输；聚焦镜431用于消除合成光线的色差并聚焦合成光线；其中，激光发生器420形成的激光光束经CCD成像系统440同轴传输至焊接头430并通过聚焦镜431发射至待焊接产品上。
参考图3，在本实施例中，全自动激光焊接机还可包括温控系统，温控系统与激光焊接机构400信号连接并用于控制激光焊接机构400的激光功率，以调节焊接位置的焊接温度。
为了实现对激光功率的控制，以提升焊接品质，在本实施例中，结合图1和图3，温控系统包括测温模块450和激光控制器460，温控模块设于激光腔体410内并用于检测焊接位置的焊接温度，激光控制器460设于机座100上并分别与温控模块、激光发生器420连接；激光控制器460用于控制激光发生器420的激光功率以调节焊接温度。
在本实施例中，由于焊接激光波长为980nm、测温探头波长为2.3um，同时通过焊接聚焦镜431时，由于波长不同，折射率不同，会导致垂直方向及水平方向焦点位置不一致，为解决上述问题，专门设计了消色差的聚焦镜431，使得两种光波长最大限度地焦点重合一致。
主要参考图2，在一些实施例中，全自动激光焊接机还可包括工控装置500，工控装置500与移动机构300连接并用于控制位于移动机构300的焊接治具200沿第一方向、第二方向和第三方向移动；其中，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直，也即，第一方向可为图2中的X轴方向，第二方向可为图2中的Y轴方向，第三方向可为图2中Z轴方向。
需要说明的是，移动机构300沿第一方向、第二方向和第三方向移动可通过丝杆模组进行实现，丝杆模组的行程可达200，重复精度可达到±0.02mm，如此设置，以实现高精度的焊接工艺。
可以理解的是，本实施例的移动机构300通过工控装置500可调节移动机构300的移动方向及移动速度，以方便将移动机构300上的激光焊接机构400移动至焊接位置以进行焊接，极大地提升了焊接效率及焊接精确度。
参考图4，为了进一步地提升焊接效率，并提升焊接精度，在一些实施例中，工控装置500还可用于控制位于移动机构300上的焊接治具200绕第四方向和第五方向旋转；其中，第四方向位于第一方向与第二方向确定的第一平面内，第五方向位于第一方向与第三方向确定的第二平面内；焊接位置的中心点位于第四方向与第五方向的相交点。
在本实施例中，结合图2和图4，移动机构300包括旋转组件310，旋转组件310包括安装台311、旋转台312、第一驱动件313及第二驱动件314，安装台311设有供焊接治具200固定的固定位，第一驱动件313与焊接治具200连接并驱动焊接治具200绕第四方向旋转，旋转台312与安装台311转动连接，第二驱动件314与旋转台312驱动连接并用于驱动旋转台312绕第五方向旋转。其中，第四方向可为图4中焊接治具200焊接位置中心处产品的轴向方向(安装台311的长度方向)，第五方向可为图4中焊接治具200焊接位置中心处产品的径向方向(安装台311的厚度方向)。
在本实施例中，安装台311上可设置一块供焊接治具200安装的固定座，第一驱动件313与焊接治具200可通过轴承转动连接，轴承可设置于固定座与第一驱动件313之间。
需要说明的是，上述及下面将要提及的驱动件均可为气缸或伺服电机等，此处不限。
为了将待焊接产品固定于焊接治具200上，以方便对其进行焊接处理，在一实施例中，参考图4，移动机构300的旋转组件还可包括与安装台311滑动连接的滑轨315、与滑轨315驱动连接的第三驱动件316及设于滑轨315上的压力传感器317，焊接夹具设有压合组件及用于容置待焊接产品的定位组件，压合组件设于滑轨315上，定位组件设于安装台311上并对应压合组件设置；第三驱动件316用于驱动滑轨315移动以使压合组件位移至焊接位置并将待焊接产品压合于定位组件上；压力传感器317用于检测待焊接产品的预压力值；工控装置500还用于控制第三驱动件316的驱动力大小以调节预压力值。如此，可使得待焊接产品更稳固地固定在焊接治具200上，避免了产品晃动，提升了焊接品质。
在本实施例中，第一驱动件313和第二驱动件314优选为伺服电机，第三驱动件316优选为气缸。气缸伸出时，产品受到预压力，压力传感器317将压力值反馈给控制系统，控制系统可通过气路的调压阀来调节气缸的压力，从而实现焊接预压力的准确控制。
为了增强整个设备的安全性能，并减少焊接产生的有害气体对车间环境造成污染，在一些实施例中，参考图1，全自动激光焊接机还包括机箱600和显示器700，机座100设于机箱600内，机箱600开设供显示器700显露的窗口及用于与抽烟机的管道连通的抽烟管接口601，显示器700与工控装置500连接。其中，机箱600上可设置抽烟管接口601来连通抽烟机，以将焊接产生的有害气体抽出。
此外，在其它实施例中，参考图1，机箱100上还可设置抽屉式的抽拉机构620来放置工控装置500连接的鼠标和键盘，以便于操作员对设备进行控制。机箱600对应焊接位置处可开设操作窗口，操作窗口上可安装活动门610和安全光栅，活动门610可通过气缸等进行驱动，在需要取放产品时，仅需按压活动门610的按钮即可打开或关闭该活动门610，以提升整个设备的安全性能。机箱600上还可安装与工控装置500连接的报警灯800，以显示当前设备的运行状态，在设备发生故障时，发出报警信号。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种全自动激光焊接机，其特征在于，所述全自动激光焊接机包括：
机座，具有焊接位置；
焊接治具，设于所述机座上并对应所述焊接位置设置，所述焊接治具用于固定待焊接产品；
移动机构，安装于所述机座上；以及
激光焊接机构，设于所述移动机构上并在所述移动机构的驱动下移动至所述焊接位置；
所述激光焊接机构，用于形成激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
2.如权利要求1所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述激光焊接机构包括激光腔体、设于所述激光腔体内的激光发生器及与所述激光腔体连通的焊接头；
所述激光发生器，用于形成激光光束并经所述激光腔体发射至所述焊接头；
所述焊接头，用于聚焦所述激光光束并发射至待焊接产品上，以对待焊接产品进行激光焊接处理。
3.如权利要求2所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述激光焊接机构还包括CCD成像系统，所述CCD成像系统设于所述机构腔体内，所述焊接头设有聚焦镜；
所述CCD成像系统，用于将所述激光光束与可见光、温度光信号合为一束合成光线，以实现同轴传输；
所述聚焦镜，用于消除所述合成光线的色差并聚焦所述合成光线；
其中，所述激光发生器形成的所述激光光束经所述CCD成像系统同轴传输至所述焊接头并通过所述聚焦镜发射至待焊接产品上。
4.如权利要求2所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述全自动激光焊接机还包括温控系统，所述温控系统与所述激光焊接机构信号连接并用于控制所述激光焊接机构的激光功率，以调节所述焊接位置的焊接温度。
5.如权利要求4所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述温控系统包括测温模块和激光控制器，所述温控模块设于所述激光腔体内并用于检测所述焊接位置的焊接温度，所述激光控制器设于所述机座上并分别与所述温控模块、所述激光发生器连接；
所述激光控制器，用于控制所述激光发生器的激光功率以调节所述焊接温度。
6.如权利要求1所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述全自动激光焊接机还包括工控装置，所述工控装置与所述移动机构连接并用于控制位于所述移动机构的焊接治具沿第一方向、第二方向和第三方向移动；
其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。
7.如权利要求6所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述工控装置还用于控制位于所述移动机构上的焊接治具绕第四方向和第五方向旋转；
其中，所述第四方向位于所述第一方向与所述第二方向确定的第一平面内，所述第五方向位于所述第一方向与所述第三方向确定的第二平面内；
所述焊接位置的中心点位于所述第四方向与所述第五方向的相交点。
8.如权利要求7所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述移动机构包括旋转组件，所述旋转组件包括安装台、旋转台、第一驱动件及第二驱动件，所述安装台设有供所述焊接治具固定的固定位，所述第一驱动件与所述焊接治具连接并驱动所述焊接治具绕所述第四方向旋转，所述旋转台与所述安装台转动连接，所述第二驱动件与所述旋转台驱动连接并用于驱动所述旋转台绕所述第五方向旋转。
9.如权利要求8所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述旋转组件还包括与所述安装台滑动连接的滑轨、与所述滑轨驱动连接的第三驱动件及设于所述滑轨上的压力传感器，所述焊接夹具设有压合组件及用于容置待焊接产品的定位组件，所述压合组件设于所述滑轨上，所述定位组件设于所述安装台上并对应所述压合组件设置；
所述第三驱动件，用于驱动所述滑轨移动以使所述压合组件位移至所述焊接位置并将待焊接产品压合于所述定位组件上；
所述压力传感器，用于检测待焊接产品的预压力值；
所述工控装置，还用于控制所述第三驱动件的驱动力大小以调节所述预压力值。
10.如权利要求6-9任一项所述的全自动激光焊接机，其特征在于，所述全自动激光焊接机还包括机箱和显示器，所述机座设于所述机箱内，所述机箱开设供所述显示器显露的窗口及用于与抽烟机的管道连通的抽烟管接口，所述显示器与所述工控装置连接。
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