CN113695741B - 自动激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接装置技术领域，更具体地说，是一种自动激光焊接装置，包括机体、控制器以及激光焊头，所述控制器设置在所述机体上，所述激光焊头活动设置在所述机体上，还包括：物料安装组件，设置在所述机体上，所述物料安装组件包括两组装料模块，用于安装待加工物料；以及焊缝检测系统，设置在相邻所述装料模块之间，用于检测所述待加工物料的焊缝位置并调节所述激光焊头与所述焊缝位置对准。根据随着喷射位移的增加，气流的冲击强度逐渐减弱的特点，测量输出模块与接收模块之间的距离，间接测量焊缝位置，进而实现了自动对激光焊头的位置进行调节，摆脱传统人工控制的方式而导致的焊头定位不准确并出现焊接误差的现象。

Description

自动激光焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接装置技术领域，更具体地说，是一种自动激光焊接装置。

背景技术

随着机械自动化行业的发展，越来越多的自动化设备被应用到机械工厂的零件生产和加工的过程，例如数控机床，数控铣床以及激光焊接装置。

传统的激光焊接装置结构简单，一般对两个待加工零件进行拼接形成焊接工位，并通过焊头对焊接工位进行焊接处理以实现两个零件之间的固定的过程。

现有的焊头的位置多是通过工作人员根据不同零部件之间拼接时形成的焊接工位的位置，并通过手动调节焊头，导致焊头对准不精确而导致加工成品出现加工误差的情况，影响零件后期的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动激光焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动激光焊接装置，包括机体、控制器以及激光焊头，所述控制器设置在所述机体上，所述激光焊头活动设置在所述机体上，还包括：

物料安装组件，设置在所述机体上，所述物料安装组件包括两组装料模块，用于安装待加工物料；以及

焊缝检测系统，设置在相邻所述装料模块之间，用于检测所述待加工物料的焊缝位置并使所述激光焊头与所述焊缝位置对准；

所述焊缝检测系统包括：

输出模块，设置在其中一组所述装料模块上，所述输出模块输出测量介质；以及

接收模块，设置在另一组所述装料模块上，所述接收模块接收测量介质并检测所述焊缝位置。

本申请更进一步的技术方案：其中一组所述装料模块上设置有焊接座，所述激光焊头活动设置在所述焊接座上，所述焊接座可调节所述激光焊头的位置。

本申请更进一步的技术方案：所述机体上还设有火星处理单元，用于处理焊接过程产生的火星；

所述火星处理单元至少包括第二引流源、火星处理箱以及吸尘罩；

所述吸尘罩设置在所述激光焊头上，所述第二引流源引导所述吸尘罩内的气流进入所述火星处理箱。

本申请更进一步的技术方案：每组所述装料模块包括：

滑动座，活动设置在所述机体上；

安装座，设置在所述滑动座上；

第一驱动源，设置在所述安装座与所述机体之间，用于调节所述滑动座的位置；

翻转单元，设置在所述安装座上，用于对所述待加工物料做翻转处理；以及

夹持单元，设置在所述翻转单元上，用于固定所述待加工物料。

本申请又进一步的技术方案：所述翻转单元包括：

定料座，活动设置在所述安装座上；

第二驱动源，与所述安装座连接；以及

传动件，设置在所述第二驱动源与所述定料座之间，所述第二驱动源通过所述传动件控制所述定料座运动。

本申请又进一步的技术方案：所述输出模块包括：第一引流源和导介管；

所述导介管安装在其中一组所述装料模块上，所述第一引流源与所述导介管连通。

本申请又进一步的技术方案：所述接收模块包括：

检测执行单元，与所述输出模块处于相对位置，用于接收所述输出模块输出的测量介质并执行所述焊缝位置检测工作；以及

伸缩件，连接在所述检测执行单元和另一组所述装料模块上，用于调节所述检测执行单元的位置。

本申请再进一步的技术方案：所述检测执行单元包括：

测量筒，与所述伸缩件连接；

滑动件，活动设置所述测量筒内，所述滑动件与所述测量筒的内壁贴合密封，滑动件与所述测量筒之间弹性连接；以及

测量件，设置在所述滑动件与所述测量筒之间。

采用本发明实施例提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明实施例通过设置输出模块和接收模块，在机体两侧的待加工物料之间贴合准备焊接时，通过输出模块向接收模块方向输出气流，根据随着喷射位移的增加，气流的冲击强度逐渐减弱的特点，测量输出模块与接收模块之间的距离，间接测量焊缝位置，进而实现了自动对激光焊头的位置进行调节，摆脱传统人工控制的方式而导致的焊头定位不准确并出现焊接误差的现象。

附图说明

图1为本发明实施例中自动激光焊接装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中自动激光焊接装置中A处放大的结构示意图；

图3为本发明实施例中自动激光焊接装置中B处放大的结构示意图；

图4为本发明实施例中自动激光焊接装置中C处放大的结构示意图；

图5为本发明实施例中自动激光焊接装置中接收模块的局部结构示意图。

示意图中的标号说明：

1-机体、2-控制器、3-滑动座、4-第一电缸、5-安装座、6-定料座、7-夹板、8-第二电缸、9-导介管、10-齿环、11-主动轮、12-步进电机、13-第一风机、14-第一导向座、15-第二风机、16-火星处理箱、17-第二导向座、18-激光焊头、19-吸尘罩、20-电动伸缩杆、21-压力传感器、22-集流罩、23-测量筒、24-滑块、25-导电条、26-触点、27-导电头。

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，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

请参阅图1-5，本申请的一个实施例中，一种自动激光焊接装置，包括机体1、控制器2以及激光焊头18，所述控制器2设置在所述机体1上，所述激光焊头18活动设置在所述机体1上，还包括：

物料安装组件，设置在所述机体1上，所述物料安装组件包括两组装料模块，用于安装待加工物料；以及

焊缝检测系统，设置在相邻所述装料模块之间，用于检测所述待加工物料的焊缝位置并使所述激光焊头18与所述焊缝位置对准；

所述焊缝检测系统包括：

输出模块，设置在其中一组所述装料模块上，所述输出模块输出测量介质；以及

接收模块，设置在另一组所述装料模块上，所述接收模块接收测量介质并检测所述焊缝位置。

其中，所述测量介质可以为气体也可以为液体，在本实施例中优选为气体。

在本实施例中示例性的，其中一组所述装料模块上设置有焊接座，所述激光焊头18活动设置在所述焊接座上，所述焊接座可调节所述激光焊头18的位置。

需要具体说明的是，如图1所示，所述焊接座包括第一导向座14和第二导向座17，所述第一导向座14与所述装料模块连接，所述第二导向座17活动设置在所述第一导向座14上，所述激光焊头18活动设置在所述第二导向座17上，另外，所述第一导向座14和第二导向座17之间以及第二导向座17与激光焊头18之间采用气垫导轨的驱动方式来实现对激光焊头18的位置的调节，当然还可以采用线性电机或者气缸或者液压缸的方式代替，在此不做具体限定。

在实际应用时，如图1所示，将两个待加工物料（管状的金属物料）的相远离的一端分别安装在机体1两侧的两组装料模块上，并且将接收模块对准同侧的待加工物料靠近另一个待加工物料的一端，即两者处于同一竖直线上，安装物料完成后，通过控制器2控制装料模块之间做靠近运动，直到机体1两侧的待加工物料之间紧密贴合并且形成焊缝（焊接加工位置），此时从输出模块中向接收模块的方向输出气流，通过接收模块接收气流并根据随着喷射位移的增加，气流的冲击强度逐渐减弱的特点，测量输出模块与接收模块之间的距离，间接测量出焊缝与输出模块所在的装料模块之间的距离，并且将距离信息反馈给控制器2，通过控制器2调节激光焊头18的位置，使其与焊缝的位置对齐，从而避免了传统人工调节激光焊头18位置导致的加工误差，整个流程自动化程度较高。

请参阅图1和图3，作为本申请另一个优选的实施例，所述机体1上还设有火星处理单元，用于处理焊接过程产生的火星；

所述火星处理单元至少包括第二引流源、火星处理箱16以及吸尘罩19；

所述吸尘罩19设置在所述激光焊头18上，所述第二引流源引导所述吸尘罩19内的气流进入所述火星处理箱16。

需要具体说明的是，所述第二引流源优选为第二风机15，所述第二风机15安装在所述第一导向座14上，当然，所述第二风机15可以采用气泵或者电动风扇等等元件或者机械结构代替，在此不做具体限定。

在控制器2控制激光焊头18通电工作的同时，带动第二风机15工作，将焊接过程中产生的火星抽入火星处理箱16内进行集中处理，避免火星飞溅导致靠近机体1的工作人员皮肤受到伤害的情况发生，使得整个装置的安全系数较高。

请参阅图1和图2，作为本申请另一个优选的实施例，每组所述装料模块包括：

滑动座3，活动设置在所述机体1上；

安装座5，设置在所述滑动座3上；

第一驱动源，设置在所述安装座5与所述机体1之间，用于调节所述滑动座3的位置；

翻转单元，设置在所述安装座5上，用于对所述待加工物料做翻转处理；以及

夹持单元，设置在所述翻转单元上，用于固定所述待加工物料。

需要具体说明的是，所述第一驱动源优选为第一电缸4，所述第一电缸4连接在所述滑动座3和所述机体1之间，当然，还可以采用线性电机或者气缸或者液压缸等等结构代替，在此不做具体限定。

在本实施例的一个具体情况中，所述翻转单元包括：

定料座6，活动设置在所述安装座5上；

第二驱动源，与所述安装座5连接；以及

传动件，设置在所述第二驱动源与所述定料座6之间，所述第二驱动源通过所述传动件控制所述定料座6运动。

需要具体说明的是，所述定料座6转动安装在所述安装座5内，所述第二驱动源优选为步进电机12，当然还可以采用伺服电机或者其他转动元件等等，在此不做具体限定。

另外，所述传动件包括主动轮11和齿环10，所述齿环10固定套设在所述定料座6上，所述主动轮11与所述步进电机12的输出端同轴固定连接，所述主动轮11与所述齿环10啮合；

当然，采用主动轮11和齿环10的配合并非是本申请中所述传动件的唯一替换件，还可以采用将步进电机12直接与所述定料座6连接的方式或者采用传动轮与皮带配合的方式等等，在此不做具体限定。

需要补充说明的是，其中至少一个定料座6与安装座5之间设有压力传感器21，用于检测机体1两侧的待加工物料之间的贴合状态并反馈给控制器2。

在本实施例的另一个具体情况中，所述夹持单元包括至少两个夹板7和两个第二电缸8，每个所述第二电缸8连接在每个所述夹板7和定料座6之间。

在实际应用时，将待加工物料放在夹板7之间，通过第二电缸8工作控制夹板7移动，进而对不同直径大小的管材物料进行夹持，并且通过第一电缸4控制滑动座3以及安装座5移动，进而使得待加工物料之间做靠近运动，直到物料之间紧密贴合，在反冲力的作用下，使得压力传感器21触发工作，将物料贴合完毕的信息反馈给控制器2，通过控制器2控制激光焊头18工作、第一引流源工作以及步进电机12工作，在步进电机12工作时，带动主动轮11转动，从而在齿环10的作用下，带动定料座6以及物料转动（两侧的物料转动方向相同），进而通过激光焊头18对焊缝的各个位置进行焊接。

请参阅图1和图2，作为本申请另一个优选的实施例，所述输出模块包括：第一引流源和导介管9；

所述导介管9安装在其中一组所述装料模块上，所述第一引流源与所述导介管9连通。

需要特别说明的是，所述第一引流源优选为第一风机13，当然，所述第一风机13可以采用气泵或者电动风扇等等元件或者机械结构代替，在此不做具体限定。

在实际应用时，当两侧的待加工物料贴合时，控制器2自动控制第一风机13通电工作向导介管9内注入气流，并且气流从导介管9喷向接收模块，通过接收模块接收到不同强度的气流冲击力，来检测不同的焊缝位置，并调节所述激光焊头18的位置。

请参阅图1、图3和图5，作为本申请另一个优选的实施例，所述接收模块包括：

检测执行单元，与所述输出模块处于相对位置，用于接收所述输出模块输出的测量介质并执行所述焊缝位置检测工作；以及

伸缩件，连接在所述检测执行单元和另一组所述装料模块上，用于调节所述检测执行单元的位置。

需要具体说明的是，所述伸缩件优选为电动伸缩杆20，当然，还可以采用线性电机、气缸或者液压缸等等代替，在此不做具体限定。

在本实施例中示例性的，所述检测执行单元包括：

测量筒23，与所述伸缩件连接；

滑动件，活动设置所述测量筒23内，所述滑动件与所述测量筒23的内壁贴合密封，滑动件与所述测量筒23之间弹性连接；以及

测量件，设置在所述滑动件与所述测量筒23之间。

非限制性的，所述滑动件优选为滑块24，当然，本申请并非局限于滑块24一种结构，还可以采用活塞或者其他圆柱状的结构代替，在此不做具体限定。

需要具体说明的是，所述测量件包括导电头27、导电条25以及若干个触点26，所述导电头27安装在所述滑块24上，所述导电条25设置在所述测量筒23内，若干个所述触点26均匀布设在所述导电条25上，所述触点26设置在所述导电头27的移动路径上。

另外，本实施例中涉及到的弹性连接可以采用弹簧、弹性钢板或者弹性橡胶的方式，在此不做具体说明。

在本实施例的一个具体情况中，如图3所示，所述测量筒23靠近导介管9的一端可拆卸的安装有集流罩22，所述集流罩22可以根据实际的待加工物料的直径做出更换调节。

在实际应用时，通过伸缩件将集流罩22的开口处与同侧的待加工物料的管口对齐，并且从导介管9喷射出气流通过集流罩22进入测量筒23内并与滑块24发生抵触，由于焊接加工位置与导介管9的管口的不同距离导致气流对滑块24给予不同的冲击力，导致滑块24移动并且使得导电头27与对应焊缝位置的触点26接触，并反馈给控制器2，通过控制器2控制第二导向座17带动激光焊头18通过气垫导轨原理在第一导向座14上移动，进而调节激光焊头18的水平位置，使其精准的对准，避免出现加工误差。

本申请的工作原理：将待加工物料放在夹板7之间，通过第二电缸8工作控制夹板7移动，进而对不同直径大小的管材物料进行夹持，通过伸缩件将集流罩22的开口处与同侧的待加工物料的管口对齐，通过第一电缸4控制滑动座3以及安装座5移动，进而使得待加工物料之间做靠近运动，直到物料之间紧密贴合，在反冲力的作用下，使得压力传感器21触发工作，将物料贴合完毕的信息反馈给控制器2，通过控制器2控制激光焊头18工作、第一风机13工作以及步进电机12工作，在此过程中，第一风机13通电工作向导介管9内注入气流，从导介管9喷射出气流通过集流罩22进入测量筒23内并与滑块24发生抵触，由于焊接加工位置与导介管9的管口的不同距离导致气流对滑块24给予不同的冲击力，导致滑块24移动并且使得导电头27与对应焊缝位置的触点26接触，并反馈给控制器2，通过控制器2控制激光焊头18的位置，使其精准的对准，避免出现加工误差。在步进电机12工作时，带动主动轮11转动，从而在齿环10的作用下，带动定料座6以及物料转动，进而通过激光焊头18对焊缝的各个位置进行焊接，从而避免了传统人工调节激光焊头18位置导致的加工误差，整个流程自动化程度较高。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种自动激光焊接装置，包括机体、控制器以及激光焊头，所述控制器设置在所述机体上，所述激光焊头活动设置在所述机体上，其特征在于，还包括：

物料安装组件，设置在所述机体上，所述物料安装组件包括两组装料模块，用于安装待加工物料；以及

焊缝检测系统，设置在相邻所述装料模块之间，用于检测所述待加工物料的焊缝位置并使所述激光焊头与所述焊缝位置对准；

所述焊缝检测系统包括：

输出模块，设置在其中一组所述装料模块上，所述输出模块输出测量介质；以及

接收模块，设置在另一组所述装料模块上，所述接收模块接收测量介质并检测所述焊缝位置；

每组所述装料模块包括：

滑动座，活动设置在所述机体上；

安装座，设置在所述滑动座上；

第一驱动源，设置在所述安装座与所述机体之间，用于调节所述滑动座的位置；

翻转单元，设置在所述安装座上，用于对所述待加工物料做翻转处理；以及

夹持单元，设置在所述翻转单元上，用于固定所述待加工物料；

所述输出模块包括：第一引流源和导介管；

所述导介管安装在其中一组所述装料模块上，所述第一引流源与所述导介管连通；

所述接收模块包括：

检测执行单元，与所述输出模块处于相对位置，用于接收所述输出模块输出的测量介质并执行所述焊缝位置检测工作；以及

伸缩件，连接在所述检测执行单元和另一组所述装料模块上，用于调节所述检测执行单元的位置；

所述检测执行单元包括：

测量筒，与所述伸缩件连接；

滑动件，活动设置所述测量筒内，所述滑动件与所述测量筒的内壁贴合密封，滑动件与所述测量筒之间弹性连接；以及

测量件，设置在所述滑动件与所述测量筒之间。

2.根据权利要求1所述的自动激光焊接装置，其特征在于，其中一组所述装料模块上设置有焊接座，所述激光焊头活动设置在所述焊接座上，所述焊接座可调节所述激光焊头的位置。

3.根据权利要求1所述的自动激光焊接装置，其特征在于，所述机体上还设有火星处理单元，用于处理焊接过程产生的火星；

所述火星处理单元至少包括第二引流源、火星处理箱以及吸尘罩；

所述吸尘罩设置在所述激光焊头上，所述第二引流源引导所述吸尘罩内的气流进入所述火星处理箱。

4.根据权利要求2所述的自动激光焊接装置，其特征在于，所述翻转单元包括：

定料座，活动设置在所述安装座上；

第二驱动源，与所述安装座连接；以及

传动件，设置在所述第二驱动源与所述定料座之间，所述第二驱动源通过所述传动件控制所述定料座运动。

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