CN113909691A - 一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质，包括：激光器、送丝导管和浮动调控器，所述激光器用于发射激光于待焊接件表面上，所述送丝导管用于传输焊丝于待焊接件表面上；所述浮动调控器与所述送丝导管连接，所述浮动调控器用于调控焊丝与激光之间的距离恒定；这样在焊接过程中使得激光与焊丝之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

Description

一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质。

背景技术

相比于传统焊接方法，单激光焊接具有热输入低、焊接速度快、热影响区小、热变形小等显著的优势。近年来单激光焊接已经广泛应用于汽车工业、船舶工业、核电工业、航天航空工业等高科技行业，而且随着成套设备成本的降低，激光焊接在日常五金用品及其它生活相关领域的应用也开始迅速增长。但单激光焊接存在一些不足之处，不能很好地满足越来越多样性的需求；单激光焊接存在以下缺点：1）单激光焊接对焊缝的装配间隙要求非常严格，通常要求其间隙＜0.2mm，否则很难实现良好连接；2）单激光焊接在焊接裂纹敏感性高的材料时非常容易造成焊缝开裂，不能够对焊缝成分进行调整以控制裂纹的产生；3）单激光焊接大厚度板材时需要超高功率的激光器，其熔透能力完全取决于激光器的功率上限，并且还不能完全保证焊缝质量。

激光填丝焊接是在单激光焊接的基础上发展起来的，相对于单激光焊接，激光填丝焊接具有以下明显的优势：1)大幅降低工件的装配要求，因为有焊丝加入焊接过程，焊缝熔池金属会大幅增多，能够桥接更大的焊缝间隙，同时能够使得焊缝较为饱满；2)可控制焊缝区域的组织性能，因为焊丝的成分相比于焊缝接头母材成分有一定的差别，焊丝熔入熔池后可调整焊缝熔池的质量、成分及其比例，控制其凝固过程及微观组织的产生；3)线能量输入较小，热影响区及热变形均较小，非常有利于焊接对变形要求严格的工件；4)可实现较小激光功率焊接较厚的材料，因为焊丝加入焊接过程，可以实现多道焊接，并且焊缝熔池金属会显著增大，这样就可以对焊缝接头进行开破口处理，进而实现多道激光填丝焊接厚板材料。

但是，在激光填丝焊接过程中，由于待焊接件表面的尺寸波动及焊接变形的影响，使得焊丝与待焊接件表面接触力波动，焊丝与待焊接件表面聚焦点波动，导致激光与焊丝之间的间距存在波动，进而会影响焊接质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质，在焊接过程中使得激光与焊丝之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种光丝间距浮动调控结构，包括：

激光器，所述激光器用于发射激光于待焊接件表面上；

送丝导管，所述送丝导管用于传输焊丝于待焊接件表面上；

浮动调控器，所述浮动调控器与所述送丝导管连接，所述浮动调控器用于修正焊丝与激光之间的距离恒定。

本发明提供一种光丝间距浮动调控结构及其方法，在焊接过程中使得激光与焊丝之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

作为优选技术方案，所述浮动调控器包括：箱本体，所述箱本体内设有拉压传感器、位移传感器和驱动组件，所述拉压传感器用于采集焊丝与待焊接件表面的实际接触力，所述位移传感器用于采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离，所述拉压传感器和所述位移传感器分别与数据处理器电连接，所述数据处理器与驱动组件控制器电连接。

作为优选技术方案，所述箱本体内设有滚动导轨滑块组件、送丝导管连接端和弹性组件，所述驱动组件通过传动连接件与滚动导轨滑块组件连接，所述滚动导轨滑块组件与所述弹性组件连接，所述滚动导轨滑块组件与送丝导管连接端连接，所述送丝导管连接端与所述送丝导管连接。

作为优选技术方案，所述滚动导轨滑块组件包括：滑块底座、第一转动导轨滑杆和第二滑块，所述滑块底座的一外侧面与传动连接件连接，所述滑块底座的一内侧面与所述第一转动导轨滑杆一端连接，所述滑块底座的另一内侧面与所述第一转动导轨滑杆另一端连接，所述第二滑块穿设于所述第一转动导轨滑杆上且与所述弹性组件呈相对应设置。

作为优选技术方案，所述滚动导轨滑块组件还包括：第三导轨滑块，所述第三导轨滑块与所述弹性组件连接，所述第三导轨滑块通过轴承与所述送丝导管连接端连接。

作为优选技术方案，所述第三导轨滑块包括：背板、第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板分别与所述背板连接为一体成型结构，所述第一连接板通过轴承与所述送丝导管连接端连接。

作为优选技术方案，所述弹性组件包括：弹性组件底座，所述弹性组件底座内设有第一弹性件和第二弹性件，所述弹性组件底座的一内侧面与所述第一弹性件的一端连接，所述弹性组件底座的另一内侧面与所述第二弹性件的一端连接，所述第一弹性件的另一端与第二连接板一侧面连接，所述第二弹性件的另一端与第二连接板另一侧面连接。

作为优选技术方案，驱动组件控制器控制驱动组件驱动第一转动导轨滑杆转动带动第二滑块运动，运动中的第二滑块作用于弹性组件并带动弹性组件运动，弹性组件运动并发生弹性形变带动第三导轨滑块浮动朝着靠近或远离滑块底座的方向运动并带动送丝导管连接端运动以能够修正焊丝与激光之间的距离恒定。

本发明提供一种光丝间距浮动调控方法，包括以下步骤：

采集焊丝与待焊接件表面的实际接触力数据；

预设焊丝与待焊接件表面的接触力阈值数据，将实际接触力数据和接触力阈值数据进行比较，计算接触力修正值；

采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据；

根据采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据修正焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据；

根据接触力修正值和焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据控制驱动组件运行修正焊丝与激光之间的距离恒定。

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的光丝间距浮动调控方法。

本发明提供一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质，在焊接过程中通过所述浮动调控器调控焊丝与待焊接件表面接触力稳定，消除重力对焊丝与待焊接件表面接触力的影响，并且调控焊丝相对于待焊接件表面聚焦点稳定，修正使得激光与焊丝之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

附图说明

图1为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构的结构图；

图2为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器的结构图；

图3为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器上箱盖体被打开的结构图；

图4为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器的部分结构图（隐去连接件和箱盖体）；

图5为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器的部分结构图（隐去连接件、箱盖体和位移传感器）；

图6为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器上的弹性组件的结构图；

图7为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器上的第三导轨滑块的结构图；

图8为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构中的浮动调控器上的传动连接件和部分滚动导轨滑块组件的结构图；

图9为本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构的电路图；

其中：1-浮动调控器；2-送丝导管；3-焊丝；4-激光器；5-激光；6-箱本体；7-箱底座；8-箱盖体；9-拉压传感器；10-位移传感器；11-驱动组件；12-送丝导管连接端；13-滚动导轨滑块组件；131-滑块底座；132-第一转动导轨滑杆；133-第二滑块；134-第三导轨滑块；136-背板；137-第一连接板；138-第二连接板；14-弹性组件；141-弹性组件底座；143-第一弹性件；144-第二弹性件；15-轴承；16-连接件；17-转动连接件。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

可以理解，本发明是通过一些实施例达到本发明的目的。

如图1所示，本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构，包括：激光器4、送丝导管2和浮动调控器1，所述激光器4用于发射激光于待焊接件表面上；所述送丝导管2用于传输焊丝于待焊接件表面上；所述浮动调控器1与所述送丝导管2连接，所述浮动调控器1用于修正焊丝3与激光5之间的距离恒定，在焊接过程中通过所述浮动调控器1调控焊丝与待焊接件表面接触力稳定，并且调控焊丝相对于待焊接件表面聚焦点稳定，修正使得激光5与焊丝3之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

如图2-图8所示，本发明提供一种浮动调控器，包括：箱本体6，所述箱本体6包括：箱底座7和箱盖体8，所述箱底座7与箱盖体8连接组成箱本体6，所述箱本体6内设有拉压传感器9、位移传感器10、驱动组件11、滚动导轨滑块组件13、送丝导管连接端12和弹性组件14，所述滚动导轨滑块组件13包括：滑块底座131、第一转动导轨滑杆132、第三导轨滑块134和第二滑块133，所述传动连接件17分别与所述驱动组件11和所述滑块底座131的外侧面连接，所述滑块底座131的一内侧面与所述第一转动导轨滑杆132一端连接，所述滑块底座131的另一内侧面与所述第一转动导轨滑杆132另一端连接，所述第二滑块133穿设于所述第一转动导轨滑杆132上且与所述弹性组件14呈相对应设置，所述第三导轨滑块134与所述弹性组件14连接，所述第三导轨滑块134通过轴承15与所述送丝导管连接端12连接，所述送丝导管连接端12与所述送丝导管2连接。

如图9所示，本发明提供的一种光丝间距浮动调控结构的电路图，所述拉压传感器9用于采集焊丝3与待焊接件表面的实际接触力，所述位移传感器10用于采集焊丝3相对于待焊接件表面的实际距离，所述拉压传感器9和所述位移传感器10分别与数据处理器电连接，所述数据处理器与驱动组件控制器电连接，所述驱动组件控制器与驱动组件11电连接；

当激光填丝焊接工作时，预设焊丝3与待焊接件表面的接触力阈值，拉压传感器9采集焊丝3与待焊接件表面的实际接触力信号，并对数据处理器发送焊丝与待焊接件表面的实际接触力信号，所述数据处理器检测到信号，处理信号，并对驱动组件控制器发送实际接触力数据，驱动组件控制器接收到实际接触力数据并将实际接触力数据与接触力阈值比较修正控制驱动组件转速修正焊丝与待焊接件表面接触力恒定；

当激光填丝焊接工作时，位移传感器10采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离信号，并对数据处理器发送焊丝相对于待焊接件表面的实际距离信号，所述数据处理器检测到信号，处理信号，并对驱动组件控制器发送焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据，驱动组件控制器接收到焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据修正控制驱动组件转速修正使得焊丝与待焊接件表面聚焦点恒定；

驱动组件控制器控制驱动组件11驱动第一转动导轨滑杆132转动带动第二滑块133运动，运动中的第二滑块133作用于弹性组件14并带动弹性组件14运动，弹性组件14运动并发生弹性形变带动第三导轨滑块134朝着靠近或远离滑块底座131的方向浮动运动，第三导轨滑块134运动并带动送丝导管连接端12运动修正调控送丝导管中传输的焊丝与激光之间的距离恒定。

如图4-图5所示，本发明提供一种浮动调控器，所述第三导轨滑块134包括：背板136、第一连接板137和第二连接板138，所述第一连接板137和所述第二连接板138分别与所述背板136连接为一体成型结构，所述第一连接板137通过轴承15与所述送丝导管连接端12连接；所述弹性组件14包括：弹性组件底座141、第一弹性件143和第二弹性件144，所述弹性组件底座141内设有第一弹性件143和第二弹性件144，所述弹性组件底座141的一内侧面与所述第一弹性件143的一端连接，所述弹性组件底座141的另一内侧面与所述第二弹性件144的一端连接，所述第一弹性件143的另一端与第二连接板138一侧面连接，所述第二弹性件144的另一端与第二连接板138另一侧面连接。驱动组件控制器控制驱动组件11驱动第一转动导轨滑杆132转动带动第二滑块133运动，运动中的第二滑块133作用于弹性组件14并带动弹性组件14运动，弹性组件14运动并发生弹性形变带动第三导轨滑块134浮动朝着靠近或远离滑块底座131的方向运动以能够修正焊丝3与激光5之间的距离恒定。

由于第一弹性件143和第二弹性件144弹性形变的作用，使得整个浮动调控器1带动送丝导管2浮动缓冲，导致待焊接件在Z方向微小的移动不会很快的引起焊丝3与待焊接件表面接触力的变化，驱动组件控制器在接收到焊丝3与待焊接件表面接触力的轻微变化数据后，输出响应的指令控制驱动组件11正反旋转，使得整个过程响应较快，保证了焊丝与待焊接件表面接触力恒定。

本发明提供一种光丝间距浮动调控方法，包括以下步骤：

采集焊丝与待焊接件表面的实际接触力数据；

预设焊丝与待焊接件表面的接触力阈值数据，将实际接触力数据和接触力阈值数据进行比较，计算接触力修正值；

采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据；

根据采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据修正焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据；

根据接触力修正值和焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据控制驱动组件运行修正焊丝与激光之间的距离恒定。

本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的光丝间距浮动调控方法。

本发明提供一种光丝间距浮动调控结构、方法和存储介质，在焊接过程中通过所述浮动调控器1调控焊丝与待焊接件表面接触力稳定，消除重力对焊丝与待焊接件表面接触力的影响，并且调控焊丝相对于待焊接件表面聚焦点稳定，修正使得激光5与焊丝3之间的间距恒定，提高了焊接质量的稳定性和一致性。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种光丝间距浮动调控结构，其特征在于，包括：

激光器（4），所述激光器（4）用于发射激光（5）于待焊接件表面上；

送丝导管（2），所述送丝导管（2）用于传输焊丝（3）于待焊接件表面上；

浮动调控器（1），所述浮动调控器（1）与所述送丝导管（2）连接，所述浮动调控器（1）用于修正焊丝（3）与激光（5）之间的距离恒定。

2.根据权利要求1所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述浮动调控器（1）包括：箱本体（6），所述箱本体（6）内设有拉压传感器（9）、位移传感器（10）和驱动组件（11），所述拉压传感器（9）用于采集焊丝（3）与待焊接件表面的实际接触力，所述位移传感器（10）用于采集焊丝（3）相对于待焊接件表面的实际距离，所述拉压传感器（9）和所述位移传感器（10）分别与数据处理器电连接，所述数据处理器与驱动组件控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述箱本体（6）内设有滚动导轨滑块组件（13）、送丝导管连接端（12）和弹性组件（14），所述驱动组件（11）通过传动连接件（17）与滚动导轨滑块组件（13）连接，所述滚动导轨滑块组件（13）与所述弹性组件（14）连接，所述滚动导轨滑块组件（13）与送丝导管连接端（12）连接，所述送丝导管连接端（12）与所述送丝导管（2）连接。

4.根据权利要求3所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述滚动导轨滑块组件（13）包括：滑块底座（131）、第一转动导轨滑杆（132）和第二滑块（133），所述滑块底座（131）的一外侧面与传动连接件（17）连接，所述滑块底座（131）的一内侧面与所述第一转动导轨滑杆（132）一端连接，所述滑块底座（131）的另一内侧面与所述第一转动导轨滑杆（132）另一端连接，所述第二滑块（133）穿设于所述第一转动导轨滑杆（132）上且与所述弹性组件（14）呈相对应设置。

5.根据权利要求3所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述滚动导轨滑块组件（13）还包括：第三导轨滑块（134），所述第三导轨滑块（134）与所述弹性组件（14）连接，所述第三导轨滑块（134）通过轴承（15）与所述送丝导管连接端（12）连接。

6.根据权利要求5所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述第三导轨滑块（134）包括：背板（136）、第一连接板（137）和第二连接板（138），所述第一连接板（137）和所述第二连接板（138）分别与所述背板（136）连接为一体成型结构，所述第一连接板（137）通过轴承（15）与所述送丝导管连接端（12）连接。

7.根据权利要求6所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，所述弹性组件（14）包括：弹性组件底座（141），所述弹性组件底座（141）内设有第一弹性件（143）和第二弹性件（144），所述弹性组件底座（141）的一内侧面与所述第一弹性件（143）的一端连接，所述弹性组件底座（141）的另一内侧面与所述第二弹性件（144）的一端连接，所述第一弹性件（143）的另一端与第二连接板（138）一侧面连接，所述第二弹性件（144）的另一端与第二连接板（138）另一侧面连接。

8.根据权利要求5所述的光丝间距浮动调控结构，其特征在于，驱动组件控制器控制驱动组件（11）驱动第一转动导轨滑杆（132）转动带动第二滑块（133）运动，运动中的第二滑块（133）作用于弹性组件（14）并带动弹性组件（14）运动，弹性组件（14）运动并发生弹性形变带动第三导轨滑块（134）浮动朝着靠近或远离滑块底座（131）的方向运动并带动送丝导管连接端（12）运动以能够修正焊丝（3）与激光（5）之间的距离恒定。

9.一种光丝间距浮动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集焊丝与待焊接件表面的实际接触力数据；

预设焊丝与待焊接件表面的接触力阈值数据，将实际接触力数据和接触力阈值数据进行比较，计算接触力修正值；

采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据；

根据采集焊丝相对于待焊接件表面的实际距离数据修正焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据；

根据接触力修正值和焊丝相对于待焊接件表面聚焦点数据控制驱动组件运行修正焊丝与激光之间的距离恒定。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求9所述的光丝间距浮动调控方法。

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