CN112388163A - 一种激光焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接技术领域，公开了一种激光焊接装置，包括：焊接平台、第一支架、X轴进给单元、Z轴进给单元、第一电机，激光焊接头、第二电机以及工件夹具；所述第一支架固定在所述焊接平台上，所述X轴进给单元固定在所述第一支架上，所述Z轴进给单元固定在所述X轴进给单元的活动部件上；所述第一电机固定在所述Z轴进给单元的活动部件上，所述激光焊接头固定在所述第一电机的定子转轴的端部，且所述激光焊接头的朝向与所述定子转轴的轴向相垂直；所述第二电机固定在所述焊接平台上，所述工件夹具固定在所述第二电机的定子转轴的端部。本发明提供的焊接装置能够应对多维度圆周焊缝的适应性焊接，能够实现高效焊接。

Description

一种激光焊接装置
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接装置。
背景技术
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。对于具有空间多个圆周型焊缝的回转体类非标零件，通常采用多次装夹进行焊接，这就造成焊接效率普遍较低；更重要的是，多次装夹也必然导致工件位置和工件间的相对位置变化，导致焊接精度劣化。
发明内容
本发明提供一种激光焊接装置，解决现有技术中回转体工件的多面焊缝焊接操作效率低，精度差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种激光焊接装置，包括：焊接平台、第一支架、X轴进给单元、Z轴进给单元、第一电机，激光焊接头、第二电机以及工件夹具；3
所述第一支架固定在所述焊接平台上，所述X轴进给单元固定在所述第一支架上，所述Z轴进给单元固定在所述X轴进给单元的活动部件上；
所述第一电机固定在所述Z轴进给单元的活动部件上，所述激光焊接头固定在所述第一电机的定子转轴的端部，且所述激光焊接头的朝向与所述定子转轴的轴向相垂直；
所述第二电机固定在所述焊接平台上，所述工件夹具固定在所述第二电机的定子转轴的端部。
进一步地，所述激光焊接装置还包括：第二支架、第三电机、多工位转台以及举升机构；
所述第二支架固定在所述焊接平台上，所述多工位转台可转动地固定在所述第二支架上，所述第三电机固定在所述第二支架上且所述第三电机的定子转轴与所述多工位转台传动相连；
所述多工位转台上开设有多个工位，每个工位处开设有工位通孔，所述工位通孔内固定有旋转轴承，所述工件夹具可转动地固定在所述旋转轴承内；
所述第二电机布置在所述多工位转台下方，所述第二电机的定子转轴端部和所述工件夹具的底部分别设置有快拆连接副中的一支；
所述第二电机通过电机底座固定在所述举升机构上。
进一步地，所述快拆连接副包括：固定在所述第二电机的定子转轴端部的卡盘以及开设在所述工件夹具的底部的卡槽；
其中，所述卡盘可上下插入或脱离所述卡槽。
进一步地，所述举升机构包括：第一滚珠丝杠、第一线性滑轨以及第一伺服电机；
所述第一线性滑轨固定在所述焊接平台上，所述第一滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第一线性滑轨上，所述第二电机通过电机底座固定在所述螺母上。
进一步地，所述激光焊接装置还包括：第二支架、第三电机以及多工位转台；
所述第二支架固定在所述焊接平台上，所述多工位转台可转动地固定在所述第二支架上，所述第三电机固定在所述第二支架上且所述第三电机的定子转轴与所述多工位转台传动相连；
所述多工位转台上开设有多个工位，每个工位处固定有一个所述第二电机，所述工件夹具固定在所述第二电机的定子转轴的端部。
进一步地，还包括：搬运机械手；
所述搬运机械手布置在所述焊接平台上。
进一步地，所述第一电机为力矩电机。
进一步地，所述第二电机为力矩电机。
进一步地，所述X轴进给单元包括：第二滚珠丝杠、第二线性滑轨以及第二伺服电机；
所述第二线性滑轨固定在所述第一支架上，所述第二滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第二线性滑轨上，所述Z轴进给单元固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上；
所述第二伺服电机固定在所述第一支架上，且所述第二伺服电机的定子转轴输出端与所述第二滚珠丝杠的螺杆相连。
进一步地，所述Z轴进给单元包括：第三滚珠丝杠、第三线性滑轨以及第三伺服电机；
所述第三线性滑轨固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，所述第三滚珠丝杠的螺母可滑动地固定在所述第三线性滑轨上，所述第一电机固定在所述第三滚珠丝杠的螺母上；
所述第三伺服电机固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，且所述第三伺服电机的定子转轴输出端与所述第三滚珠丝杠的螺杆相连。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的激光焊接装置，通过在焊接平台上设置基于第一支架、X轴进给单元和Z轴进给单元的激光焊接头横向和竖向移动定位结构，调整激光焊接头的位置；并通过第一电机形成轴向360度的激光焊接头角度调整结构，从而实现较大焊接角度的调整能力，满足各种非标准件的焊接需求；同时，通过在焊接平台上设置第二电机以及固定在第二电机的定子转轴端部的工件夹具实现工件的周向转动，从而使得圆周焊缝能够在激光焊接头固定的情况下高效焊接，避免激光焊接头的移动造成的精度劣化问题；更重要的是，在激光焊接头的角度调整结构和空间位置调整结构的配合下能够适应各种非标件多维度面的圆周焊缝的焊接需求，从而避免了反复装夹，焊接头反复调整造成的焊接效率低和精度差的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的激光焊接装置结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的激光焊接装置结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的激光焊接装置结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种激光焊接装置，解决现有技术中回转体工件的多面焊缝焊接操作效率低，精度差的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参见图1，一种激光焊接装置，包括：焊接平台1、第一支架2、X轴进给单元3、Z轴进给单元4、第一电机5，激光焊接头6、第二电机8以及工件夹具9。
所述第一支架2固定在所述焊接平台1上，所述X轴进给单元3固定在所述第一支架2上，所述Z轴进给单元4固定在所述X轴进给单元3的活动部件上；从而形成一个二维的移动结构；当然，也可以通过增加Y轴进给单元形成一个三维的移动结构。
所述第一电机5固定在所述Z轴进给单元4的活动部上，所述激光焊接头6固定在所述第一电机5的定子转轴的端部，且所述激光焊接头6的朝向与所述定子转轴的轴向相垂直；从而能够通过第一电机5实现所述激光焊接头6在360度范围内调整朝向，适应各种焊接角度需求。
所述第二电机8固定在所述焊接平台1上，所述工件夹具9固定在所述第二电机8的定子转轴的端部，从而使得所述工件夹具9绕其中心轴线实现自转，从而使得工件10能够绕其圆周焊缝的中轴线转动，实现激光焊接头5的定点焊接圆周焊缝。
本实施例中，所述第一电机5为力矩电机；所述第二电机8为力矩电机。
进一步地，所述X轴进给单元3包括：第二滚珠丝杠、第二线性滑轨以及第二伺服电机；所述第二线性滑轨固定在所述第一支架2上，所述第二滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第二线性滑轨上，所述Z轴进给单元4固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上；所述第二伺服电机固定在所述第一支架2上，且所述第二伺服电机的转轴输出端与所述第二滚珠丝杠的螺杆相连。
相类似的，所述Z轴进给单元4包括：第三滚珠丝杠、第三线性滑轨以及第三伺服电机；所述第三线性滑轨固定在背板上，背板固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，所述第三滚珠丝杠的螺母可滑动地固定在所述第三线性滑轨上，所述第一电机固定在背板上，背板固定在所述第三滚珠丝杠的螺母上；所述第三伺服电机固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，且所述第三伺服电机的转轴输出端与所述第三滚珠丝杠的螺杆相连。
也就是说，通过精度较高的滚珠丝杠作为激光焊接头6的移动控制结构；保证较好的定位和角度控制精度。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的激光焊接装置，通过在焊接平台上设置基于第一支架、X轴进给单元和Z轴进给单元的激光焊接头横向和竖向移动定位结构，调整激光焊接头的位置；并通过第一电机形成轴向360度的激光焊接头角度调整结构，从而实现较大焊接角度的调整能力，满足各种非标准件的需求；同时，通过在焊接平台上设置第二电机以及固定在第二电机的定子转轴端部的工件夹具实现工件的周向转动，从而使得圆周焊缝能够在激光焊接头固定的情况下高效焊接，避免激光焊接头的移动造成的精度劣化问题；更重要的是，在激光焊接头的角度调整结构和空间位置调整结构的配合下能够适应各种非标件多维度面的圆周焊缝的焊接需求，从而避免了反复装夹，焊接头反复调整造成的焊接效率低和精度差的问题。
实施例二
参见图2，在实施例一的基础上增加了多工位转台结构，相应的第二电机结构予以调整，用于实现在一个工位焊接时，另外的工位备件的操作，进一步提升焊接效率和精度。
具体来说，所述激光焊接装置还包括：第二支架14、第三电机13、多工位转台12以及举升机构11；
所述第二支架14固定在所述焊接平台1上，所述多工位转台12可转动地固定在所述第二支架14上，所述第三电机13固定在所述第二支架14上且所述第三电机13的转轴与所述多工位转台12传动相连；从而能够实现多工位转台12的转动，切换焊接工位和备件工位。
所述多工位转台12上开设有多个工位，每个工位处开设有工位通孔，所述工位通孔内固定有旋转轴承，所述工件夹具9可转动地固定在所述旋转轴承内；从而保证工件夹具9的转动。
所述第二电机8布置在所述多工位转台12下方，所述第二电机8的转轴端部和所述工件夹具9的底部分别设置有快拆连接副中的一支；所述第二电机8通过电机底座7固定在所述举升机构11上。从而在操作时，当所述多工位转台12调整到位后，所述第二电机8在所述举升机构11的作用下抬升并与所述工件夹具9快接到位，而后开始转动，带动所述工件10转动。而后，当完成焊接后，所述多工位转台12在所述第三电机的驱动下转动一定角度，切换焊接工位和备件工位，在此之前，所述第二电机8下降，脱离焊接完成的工位的工件夹具9。
而后重复上述步骤实现循环焊接，高效可靠。
一般来说，所述快拆连接副包括：固定在所述第二电机8的定子转轴端部的卡盘以及开设在所述工件夹具9的底部的卡槽；其中，所述卡盘可上下插入或脱离所述卡槽。
进一步地，所述举升机构11包括：第一滚珠丝杠、第一线性滑轨以及第一伺服电机；所述第一线性滑轨固定在所述焊接平台1上，所述第一滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第一线性滑轨上，所述第二电机8通过电机底座7固定在所述螺母上。
当然值得说明的是，所述X轴进给单元3还可采用直线电机、齿轮齿条等方式实现。
值得说明的是，多工位转台12还可以做出变形，以适应不同的需求。
具体来说，所述激光焊接装置还包括：第二支架14、第三电机13以及多工位转台12；
所述第二支架14固定在所述焊接平台1上，所述多工位转台12可转动地固定在所述第二支架14上，所述第三电机13固定在所述第二支架14上且所述第三电机13的转轴与所述多工位转台12传动相连；所述多工位转台12上开设有多个工位，每个工位处固定有一个所述第二电机8，所述工件夹具9固定在所述第二电机8的定子转轴的端部。
也就是将所述第二电机8设置在所述多工位转台12上，跟随所述多工位转台12转动。
实施例三
参见图3，在实施例二的基础上增加了搬运机械手15；所述搬运机械手15布置在所述焊接平台1上。
相应的，所述激光焊接头6的激光源11也可以布置到焊接平台1上。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种激光焊接装置，其特征在于，包括：焊接平台、第一支架、X轴进给单元、Z轴进给单元、第一电机，激光焊接头、第二电机以及工件夹具；
所述第一支架固定在所述焊接平台上，所述X轴进给单元固定在所述第一支架上，所述Z轴进给单元固定在所述X轴进给单元的活动部件上；
所述第一电机固定在所述Z轴进给单元的活动部件上，所述激光焊接头固定在所述第一电机的定子转轴的端部，且所述激光焊接头的朝向与所述定子转轴的轴向相垂直；
所述第二电机固定在所述焊接平台上，所述工件夹具固定在所述第二电机的定子转轴的端部。
2.如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括：第二支架、第三电机、多工位转台以及举升机构；
所述第二支架固定在所述焊接平台上，所述多工位转台可转动地固定在所述第二支架上，所述第三电机固定在所述第二支架上且所述第三电机的定子转轴与所述多工位转台传动相连；
所述多工位转台上开设有多个工位，每个工位处开设有工位通孔，所述工位通孔内固定有旋转轴承，所述工件夹具可转动地固定在所述旋转轴承内；
所述第二电机布置在所述多工位转台下方，所述第二电机的定子转轴端部和所述工件夹具的底部分别设置有快拆连接副中的一支；
所述第二电机通过电机底座固定在所述举升机构上。
3.如权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述快拆连接副包括：固定在所述第二电机的定子转轴端部的卡盘以及开设在所述工件夹具的底部的卡槽；
其中，所述卡盘可上下插入或脱离所述卡槽。
4.如权利要求2所述的激光焊接装置，其特征在于，所述举升机构包括：第一滚珠丝杠、第一线性滑轨以及第一伺服电机；
所述第一线性滑轨固定在所述焊接平台上，所述第一滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第一线性滑轨上，所述第二电机通过电机底座固定在所述螺母上。
5.如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置还包括：第二支架、第三电机以及多工位转台；
所述第二支架固定在所述焊接平台上，所述多工位转台可转动地固定在所述第二支架上，所述第三电机固定在所述第二支架上且所述第三电机的定子转轴与所述多工位转台传动相连；
所述多工位转台上开设有多个工位，每个工位处固定有一个所述第二电机，所述工件夹具固定在所述第二电机的定子转轴的端部。
6.如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，还包括：搬运机械手；
所述搬运机械手布置在所述焊接平台上。
7.如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第一电机为力矩电机。
8.如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述第二电机为力矩电机。
9.如权利要求1～8任一项所述的激光焊接装置，其特征在于，所述X轴进给单元包括：第二滚珠丝杠、第二线性滑轨以及第二伺服电机；
所述第二线性滑轨固定在所述第一支架上，所述第二滚珠丝杆的螺母可滑地固定在所述第二线性滑轨上，所述Z轴进给单元固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上；
所述第二伺服电机固定在所述第一支架上，且所述第二伺服电机的定子转轴输出端与所述第二滚珠丝杠的螺杆相连。
10.如权利要求9所述的激光焊接装置，其特征在于，所述Z轴进给单元包括：第三滚珠丝杠、第三线性滑轨以及第三伺服电机；
所述第三线性滑轨固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，所述第三滚珠丝杠的螺母可滑动地固定在所述第三线性滑轨上，所述第一电机固定在所述第三滚珠丝杠的螺母上；
所述第三伺服电机固定在所述第二滚珠丝杆的螺母上，且所述第三伺服电机的定子转轴输出端与所述第三滚珠丝杠的螺杆相连。
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