CN113399776A - 一种焊接用激光定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体为一种焊接用激光定位装置及方法，其包括：传感器单元通过夹具安装在焊接装置上，焊接装置的下端设有焊炬，焊炬的下端设有焊丝，焊丝的下端设有工件，传感器单元包括：投光部、检测部、连接端子一、连接端子二、气体导向管，传感器单元的上端设有连接端子一、连接端子二，传感器单元的内部设有投光部及检测部，传感器单元的下端设有保护盖，本发明的气动装置和清洗装置带动配合设置，提升了遮挡部的散热性能，冲洗遮挡部上面的焊渣和灰尘后，使得遮挡部不再需要经常更换，提升了遮挡部的使用寿命。

Description

一种焊接用激光定位装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种焊接用激光定位装置及方法。

背景技术

以往，对于具有坡口形状的一对铁板等工件通过电弧焊接等而进行对接焊等的焊接时，将焊炬靠近工件(的对接的坡口形状的部分)。在该状态下，向从焊炬供给的焊丝的前端和工件之间施加电压，在它们之间产生电弧。通过这样，焊丝熔化，工件被加热而熔化，能够将工件彼此焊接。

在进行焊接时，焊炬与工件之间的距离或工件的形状，对工件的焊接质量带来影响，由此在现有技术的焊接过程中，需要使用传感器来测量焊炬与工件之间的距离或工件的形状，而焊接产生的热量如果传递到传感器上，可能会影响传感器的测量精度，并且焊接产生的飞溅物也可能会遮挡传感器，造成传感器的测量不准确，现有技术还采用了遮挡部件来对热量和飞溅物进行遮挡，但是遮挡部件需要经常更换，耗时耗力，并且焊接过程中经常需要使用保护气，这些保护气在焊接过程中会吸收大量焊接释放的热量，导致焊接过程中消耗的能量不能完全作用在焊丝和工件上，浪费了大量的能量，焊接领域的这些问题急需改进。

发明内容

因此，本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明提供一种焊接用激光定位装置及方法，解决焊接中产生的热量和飞溅物影响传感器的测量精度以及遮挡部件的使用寿命不长需要经常更换，以及焊接使用保护气将消耗大量能量等问题。

一种焊接用激光定位装置，包括：焊接装置，安装用夹具，传感器单元，保护盖，遮挡部，气动装置，清洗装置，传感器单元通过夹具安装在焊接装置上，焊接装置的下端设有焊炬，焊炬的下端设有焊丝，焊丝的下端设有工件，传感器单元包括：投光部、检测部、连接端子一、连接端子二、气体导向管，传感器单元的上端设有连接端子一、连接端子二，传感器单元的内部设有投光部及检测部，传感器单元的下端设有保护盖，气体导向管贯穿在传感器单元的内部且一端与保护盖连接，保护盖包括：蓄气腔、气体入口、透光板，保护盖的上下两端均设有两组投光板，保护盖的内部开设有蓄气腔，保护盖靠近左端的两侧壁开设有气体入口，保护盖的右端固定设置有遮挡部，气动装置包括：气体输入流路、气流驱动区、旋转部、齿条、滑动挡板、第一轨道、第二轨道，气体输入流路设置在气流驱动区的上端，气流驱动区的内部设有旋转部，气流驱动区的上端滑动设置有滑动挡板，滑动挡板的右侧设置有限位钩，滑动挡板的左端设置有拉长的弹簧，气动装置的上端一侧分别设有第一轨道及第二轨道，齿条固定设置在清洗装置的一侧，清洗装置竖直滑动设置在传感器单元的两侧。

优选的，遮挡部为竖直设置的板，遮挡部的上端设置有限位块。

优选的，旋转部包括：齿轮、气流驱动叶轮、连接轴；气流驱动叶轮转动设置在气流驱动区内，两个气流驱动区相互靠近的内侧下半部分开设有气体输出口，齿轮与齿条相啮合，气体输出口与气体入口相连通。

优选的，第一轨道的上端设有楔型块，限位钩可以在第二轨道及第一轨道上滑动。

优选的，清洗装置包括：清洗头、伸缩管、固定管，清洗头设置在遮挡部的右端的遮挡面上，固定管与气体导向管进行连通，伸缩管竖直滑动套设在固定管的外侧。

优选的，清洗头的内部为空心结构，清洗头与遮挡部靠近的面上开设有多个冲洗气孔。

一种焊接用激光定位装置的方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬供给的焊丝的前端和工件之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝熔化，在工件产生熔池，能够进行工件的焊接；

S2：工件形成有熔池，从右往左移动焊接装置，在工件彼此形成焊接部(焊道)，同时向两个气体输入流路通入气体，限位钩分别在第一轨道和第二轨道时，能够使气体驱动旋转部正转和反转，当清洗装置运动到最下端时，限位钩从第一轨道切换到第二轨道，限位钩受到楔型块的限位，将从第一轨道切换到第二轨道；当清洗装置运动到最上端时，由于限位钩的左端设置有拉长的弹簧，当限位钩到了第二轨道的最下端的开口处时，弹簧将向左拉动限位钩，限位钩将从第二轨道切换到第一轨道；由此气动装置形成一个循环往复的运动；

S3：所述齿条固定设置在清洗装置上，齿条与齿轮啮合传动，所以循环往复的气动装置将带动清洗装置进行上下往复运动；

S4：所述清洗头设置在遮挡部的右端的遮挡面上，清洗头用于喷出气体对遮挡部进行清洗，冲刷焊接产生的焊渣和对遮挡部进行气体冷却。清洗头内部空心，与遮挡部靠近的面上开设有多个冲洗气孔，用于冲洗和冷却遮挡部。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的气动装置和清洗装置带动配合设置，使气流带动气动装置和清洗装置进行往复运动，再通过清洗装置排出气体实现对遮挡部循环冲洗，提升了遮挡部的散热性能，冲洗遮挡部上面的焊渣和灰尘后，使得遮挡部不再需要经常更换，提升了遮挡部的使用寿命。

2.本发明旋转部、保护盖、气体导向管、和固定管和伸缩管的配合设置，使气体循环往复驱动清洗部后再进入清洗部最后从冲洗气孔排出，冲洗气孔内喷出的气体冲洗完遮挡部后会缓慢排放到焊接区域用作焊接的保护气，并且冲洗气孔内喷出的气体多次对保护盖和清洗装置和遮挡部进行冷却，所以冲洗气孔内喷出的气体经过预热再排出用作焊接的保护气，提升了焊接的能量利用率。

附图说明

图1为本发明的整体结构平面示意图。

图2为本发明的整体结构立体示意图。

图3为本发明的传感器单元、保护盖、遮挡部、气动装置、清洗装置的结构示意图。

图4为本发明的传感器单元和保护盖的内部结构示意图。

图5为本发明的气动装置和清洗装置的结构示意图。

图6为本发明的清洗装置运动到最上端时气动装置的结构示意图。

图7为本发明的清洗装置运动到最下端时气动装置的结构示意图。

图8为本发明的清洗装置运动到最下端时，限位钩从第一轨道切换到第二轨道的结构示意图。

图9为本发明的滑动挡板的结构示意图。

图10为本发明的第一轨道和第二轨道以及清洗装置的结构示意图。

图11为本发明的清洗装置运动到最上端时，限位钩从第二轨道切换到第一轨道的结构示意图。

图12为本发明的旋转部的结构细节设置示意图。

其中1、焊接装置；2、安装用夹具；3、传感器单元；4、保护盖；5、遮挡部；6、气动装置；7、清洗装置；11、焊炬；12、焊丝；31、投光部；32、检测部；33、连接端子一；34、连接端子二；35、气体导向管；41、蓄气腔；42、气体入口；43、透光板；51、限位块；61、气体输入流路；62、气流驱动区；63、旋转部；64、齿条；65、滑动挡板；66、第一轨道；67、第二轨道；621、气体输出口；631、齿轮；632、气流驱动叶轮；633、连接轴；651、限位钩；652、弹簧；661、楔型块；71、清洗头；72、伸缩管；73、固定管；711、冲洗气孔；W、工件；B、焊接部；P、熔池。

具体实施方式

本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本发明，与本发明没有连接的部件将从附图中省略。

如图1所示，一种焊接用激光定位装置，包括：焊接装置1，安装用夹具2，传感器单元3，保护盖4，遮挡部5，气动装置6，清洗装置7；

如图1所示，本实施方式所涉及的传感器单元3，通过安装用夹具2而安装于焊接装置1；焊接装置1的焊炬11供给有焊丝12；焊接时，向从焊炬11供给的焊丝12的前端和工件W之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝12熔化，在工件W产生熔池P，能够进行工件W的焊接；工件W形成有熔池P，从右往左移动焊接装置1，在工件W彼此形成焊接部(焊道)B；另外，在图1中，将工件W方便性地作为一个工件而描绘，但是，其是对两个以上的工件彼此进行对接焊、角焊、搭接焊等。焊接方法没有特别的限制。另外，在本实施方式之中，将工件彼此的焊接规定为使用焊丝12的电弧焊，除此之外，也可以为例如TIG焊接、电子束焊接、激光束焊接、气焊等其他的焊接；

为了通过焊接装置1对工件W进行稳定地焊接，测量焊炬11与工件W的距离、或工件W的形状是重要的。在此，在本实施方式之中，作为一个例子，通过传感器单元3来测量工件W的形状或者到工件W的距离；

如图1、图2、图3、图4所示，所述传感器单元3，包括：投光部31，检测部32，连接端子一33，连接端子二34，气体导向管35；传感器单元3是通过检测的激光(检测光)来测量工件W的形状或(从传感器单元3)到工件W的距离的装置；投光部31用以向焊接工件W的表面投射激光，检测部32用以检测从工件W表面反射的激光，并将检测的激光的数据传送到画像处理装置(未图示)，该画像处理装置设置在传感器装置外部或传感器装置内部；画像处理装置测量工件W的形状(状态)或从传感器单元3到工件W的距离，例如，画像处理装置根据测量的距离来换算焊炬11与工件W的距离；

如图1、图2、图3、图4所示，传感器单元3以容纳投光部31和检测部32且使从投光部31发出的投射激光和朝向检测部32的从工件W表面反射的激光能够通过的方式而构成；如果能够使投射激光和反射激光通过，例如也可以是开口状态的，也可以在该开口部分覆盖有投射激光和反射激光能够通过的材料(例如，透明的树脂或玻璃等)制成的透光板43；在本实施方式之中，传感器单元3下方设置有投射激光和反射激光能够通过的透光板43，在传感器单元3的下方设置有保护盖4；

如图1、图2、图3、图4所示，在传感器单元3的上表面设有：用于输出传感器单元3的检测信号等的连接端子一33；以及用于向传感器单元3供给电力和向传感器单元3输入控制信号等的连接端子二34；此外，在传感器单元3的上表面，还设有显示传感器单元3电源接通、断开等状态的显示灯(图未示)；

如图4所示，所述保护盖4的内部开设有蓄气腔41，在激光的投射方向和激光的反射方向上设置有能够使激光通过的透光板43，在保护盖4的右端固定设置有遮挡部5，遮挡部5用于隔绝焊接区域产生的热量和飞溅的焊渣；在保护盖4靠近左端的两侧开设有气体入口42，用于接收从气动装置6输出的气体，在保护盖4的右端向上接通有气体导向管35，用于输出气体进入清洗装置7；

如图4所示，所述遮挡部5为竖直设置的板，其上端还设置有限位块51，限位块51用于对运动到最上端的清洗装置7限位；

如图5、图6、图7、图8、图10、图11、图12所示，所述气动装置6，包括：气体输入流路61，气流驱动区62，旋转部63，齿条64，滑动挡板65，第一轨道66，第二轨道67；所述气体输入流路61设置在气流驱动区62的上端，所述旋转部63转动设置在气流驱动区62上，所述旋转部63包括：齿轮631，气流驱动叶轮632，连接轴633；所述气流驱动叶轮632转动设置在气流驱动区62内，两个气流驱动区62相互靠近的内侧下半部分开设有气体输出口621，气体输出口621与气体入口42连通，气体输出口621将气体输入到保护盖4的蓄气腔41内；在气流驱动区62的上端滑动设置有滑动挡板65，通过移动滑动挡板65，能够使气体驱动旋转部63正转和反转，所述滑动挡板65的右侧还设置有限位钩651，所述限位钩651分别在第一轨道66和第二轨道67时，能够使气体驱动旋转部63正转和反转，当清洗装置7运动到最下端时，限位钩651从第一轨道66切换到第二轨道67，限位钩651受到楔型块661的限位，将从第一轨道66切换到第二轨道67；当清洗装置7运动到最上端时，由于滑动挡板65的左端设置有拉长的弹簧652，当限位钩651到了第二轨道67的最下端的开口处时，弹簧652将向左拉动限位钩651，限位钩651将从第二轨道67切换到第一轨道66；由此气动装置6形成一个循环往复的运动，所述齿条64固定设置在清洗装置7上，齿条64与齿轮631啮合传动，所以循环往复的气动装置6将带动清洗装置7进行上下往复运动；

如图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，所述清洗装置7，包括：清洗头71，伸缩管72，固定管73；所述清洗头71设置在遮挡部5的右端的遮挡面上，清洗头71用于喷出气体对遮挡部5进行清洗，冲刷焊接产生的焊渣和对遮挡部5进行气体冷却。清洗头71内部空心，与遮挡部5靠近的面上开设有多个冲洗气孔711，用于冲洗和冷却遮挡部5，冲洗气孔711内喷出的气体冲洗完遮挡部5后会缓慢排放到焊接区域用作焊接的保护气，并且冲洗气孔711内喷出的气体多次对保护盖4和清洗装置7和遮挡部5进行冷却，所以冲洗气孔711内喷出的气体经过预热再排出用作焊接的保护气，提升了焊接的能量利用率，所述清洗装置7竖直滑动设置在传感器单元3的两侧，清洗装置7的固定管73固定设置在传感器单元3的上端，并且固定管73与气体导向管35进行连通；所述伸缩管72竖直滑动套设在固定管73的外侧，固定管73向伸缩管72供给气体；

一种焊接用激光定位装置的方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬11供给的焊丝12的前端和工件W之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝12熔化，在工件W产生熔池P，能够进行工件W的焊接；

S2：工件W形成有熔池P，从右往左移动焊接装置1，在工件W彼此形成焊接部(焊道)B，同时向两个气体输入流路61通入气体，限位钩651分别在第一轨道66和第二轨道67时，能够使气体驱动旋转部63正转和反转，当清洗装置7运动到最下端时，限位钩651从第一轨道66切换到第二轨道67，限位钩651受到楔型块661的限位，将从第一轨道66切换到第二轨道67；当清洗装置7运动到最上端时，由于限位钩651的左端设置有拉长的弹簧652，当限位钩651到了第二轨道的最下端的开口处时，弹簧652将向左拉动限位钩651，限位钩651将从第二轨道67切换到第一轨道66；由此气动装置6形成一个循环往复的运动；

S3：所述齿条64固定设置在清洗装置7上，齿条64与齿轮631啮合传动，所以循环往复的气动装置6将带动清洗装置7进行上下往复运动；

S4：所述清洗头71设置在遮挡部5的右端的遮挡面上，清洗头71用于喷出气体对遮挡部5进行清洗，冲刷焊接产生的焊渣和对遮挡部5进行气体冷却。清洗头71内部空心，与遮挡部5靠近的面上开设有多个冲洗气孔711，用于冲洗和冷却遮挡部5。

Claims (10)

1.一种焊接用激光定位装置，包括：焊接装置(1)，安装用夹具(2)，传感器单元(3)，保护盖(4)，遮挡部(5)，气动装置(6)，清洗装置(7)；其特征在于：所述传感器单元(3)通过夹具(2)安装在焊接装置(11)上，焊接装置(11)的下端设有焊炬(11)，所述焊炬(11)的下端设有焊丝(12)，所述焊丝(12)的下端设有工件(W)，所述传感器单元(3)包括：投光部(31)、检测部(32)、连接端子一(33)、连接端子二(34)、气体导向管(35)，所述传感器单元(3)的上端设有连接端子一(33)、连接端子二(34)，所述传感器单元(3)的内部设有投光部(31)及检测部(32)，所述传感器单元(3)的下端设有保护盖(4)，所述气体导向管(35)贯穿在所述传感器单元(3)的内部且一端与保护盖(4)连接，所述保护盖(4)包括：蓄气腔(41)、气体入口(42)、透光板(43)，所述保护盖(4)的上下两端均设有两组投光板(43)，所述保护盖(4)的内部开设有蓄气腔(41)，所述保护盖(4)靠近左端的两侧壁开设有气体入口(42)，所述保护盖(4)的右端固定设置有遮挡部(5)，所述气动装置(6)包括：气体输入流路(61)、气流驱动区(62)、旋转部(63)、齿条(64)、滑动挡板(65)、第一轨道(66)、第二轨道(67)，所述气体输入流路(61)设置在气流驱动区(62)的上端，所述气流驱动区(62)的内部设有旋转部(63)，所述气流驱动区(62)的上端滑动设置有滑动挡板(65)，所述滑动挡板(65)的右侧设置有限位钩(651)，所述滑动挡板(65)的左端设置有拉长的弹簧(652)，所述气动装置(6)的上端一侧分别设有第一轨道(66)及第二轨道(67)，所述齿条(64)固定设置在清洗装置(7)的一侧，所述清洗装置(7)竖直滑动设置在传感器单元(3)的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述遮挡部(5)为竖直设置的板，所述遮挡部(5)的上端设置有限位块(51)。

3.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述旋转部(63)包括：齿轮(631)、气流驱动叶轮(632)、连接轴(633)；所述气流驱动叶轮(632)转动设置在气流驱动区(62)内，两个气流驱动区(62)相互靠近的内侧下半部分开设有气体输出口(621)，所述齿轮(631)与所述齿条(64)相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述气体输出口(621)与所述气体入口(42)相连通。

5.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述第一轨道(66)的上端设有楔型块(661)。

6.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述限位钩(651)可以在第二轨道(67)及第一轨道(66)上滑动。

7.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述清洗装置(7)包括：清洗头(71)、伸缩管(72)、固定管(73)。

8.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述清洗头(71)设置在遮挡部(5)的右端的遮挡面上，所述固定管(73)与气体导向管(35)进行连通，所述伸缩管(72)竖直滑动套设在固定管(73)的外侧。

9.根据权利要求1所述的一种焊接用激光定位装置，其特征在于：所述清洗头(71)的内部为空心结构，所述清洗头(71)与遮挡部(5)靠近的面上开设有多个冲洗气孔(711)。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种焊接用激光定位装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬(11)供给的焊丝(12)的前端和工件(W)之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝(12)熔化，在工件(W)产生熔池P，能够进行工件W的焊接；

S2：工件(W)形成有熔池P，从右往左移动焊接装置(1)，在工件(W)彼此形成焊接部(焊道)B，同时向两个气体输入流路(61)通入气体，限位钩(651)分别在第一轨道(66)和第二轨道(67)时，能够使气体驱动旋转部(63)正转和反转，当清洗装置(7)运动到最下端时，限位钩(651)从第一轨道(66)切换到第二轨道(67)，限位钩(651)受到楔型块(661)的限位，将从第一轨道(66)切换到第二轨道(67)；当清洗装置(7)运动到最上端时，由于限位钩(651)的左端设置有拉长的弹簧(652)，当限位钩(651)到了第二轨道的最下端的开口处时，弹簧(652)将向左拉动限位钩(651)，限位钩(651)将从第二轨道(67)切换到第一轨道(66)；由此气动装置(6)形成一个循环往复的运动；

S3：所述齿条(64)固定设置在清洗装置(7)上，齿条(64)与齿轮(631)啮合传动，所以循环往复的气动装置(6)将带动清洗装置(7)进行上下往复运动；

S4：所述清洗头(71)设置在遮挡部(5)的右端的遮挡面上，清洗头(71)用于喷出气体对遮挡部(5)进行清洗，冲刷焊接产生的焊渣和对遮挡部(5)进行气体冷却。清洗头(71)内部空心，与遮挡部(5)靠近的面上开设有多个冲洗气孔(711)，用于冲洗和冷却遮挡部(5)。

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