CN114192972B - 型材表面焊前处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊技术领域，特别涉及一种型材表面焊前处理装置。包括底座、转动工作台、侧板、液体透镜、变焦调节机构及辅助聚光镜片，其中转动工作台可转动地设置于底座上，转动工作台的两侧可转动地与两个侧板连接，液体透镜设置于两个侧板之间；变焦调节机构连接在两个侧板之间，且与液体透镜连接，变焦调节机构通过改变液体透镜的形状进行变焦；辅助聚光镜片设置于两个侧板的前端。本发明通过控制液体透镜的曲度，实现难清理位置的氧化皮及杂质的快速干净去除，整个清洗过程不需要有机溶剂，不产生废液排放，残渣很少，不会造成环境污染的问题。

Description

型材表面焊前处理装置
技术领域
本发明属于焊技术领域，特别涉及一种型材表面焊前处理装置。
背景技术
对于一般焊接材料表面形成的氧化物薄膜、油污、油漆等杂质污染物在焊前要花费很大的功夫去除，否则会直接影响焊缝质量和焊接效果，造成气孔和夹渣等焊接缺陷。一般采用的简单处理方法是机械打磨，如用钢丝刷或者砂纸在表面打磨，但是一般机械方法打磨不仅耗时费力、噪音大、污染环境，而且表面清洁效果差。如果采用化学焊前处理的方法，则需要使用有机溶剂，容易对操作者以及环境造成伤害。具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的生产过程中，会产生切屑、飞边和毛刺；另外，加工过程中的油、水及其它异物也可能影响后续焊接。为了清除这些异物，具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的生产过程中需要进行焊前处理。现有技术中，通常由人工进行焊前处理，焊缝位置附近氧化皮和污染物以及焊趾位置难打磨，洁净度差，且打磨效率低，浪费大量人力。因此，目前也有采用激光焊前处理，激光焊前处理变焦距需要多组透镜，基本是改变多组光学镜片的相互空间位置和姿态。然而，对于大功率激光器，光学镜片尺寸过大，会产生加工困难，精度难以保证，成本几何级增加。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种型材表面焊前处理装置，以解决人工焊前处理存在的焊缝位置附近氧化皮和污染物以及焊趾位置难打磨，洁净度差，且打磨效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的实施例提供的一种型材表面焊前处理装置，包括底座、转动工作台、侧板、液体透镜、变焦调节机构及辅助聚光镜片，其中转动工作台可转动地设置于底座上，转动工作台的两侧可转动地与两个侧板连接，液体透镜设置于两个侧板之间；变焦调节机构连接在两个侧板之间，且与液体透镜连接，变焦调节机构通过改变液体透镜的形状进行变焦；辅助聚光镜片设置于两个侧板的前端。
在一种可能的实现方式中，所述液体透镜包括弹性腔体及设置于弹性腔体内的透光性液体，其中腔体的左右两端分别与两个所述侧板滑动密封连接，且腔体的前、后侧透光。
在一种可能的实现方式中，所述弹性腔体的两端通过动密封磁流体与两个所述侧板密封连接；所述侧板和所述弹性腔体均采用磁性材料。
在一种可能的实现方式中，至少一个所述侧板上设有与所述弹性腔体连通的弹性橡胶波纹管。
在一种可能的实现方式中，所述侧板包括密封圆板及与密封圆板连接的支撑杆，其中密封圆板与所述转动工作台连接，所述弹性橡胶波纹管设置于所述密封圆板的中心处；支撑杆的前端与所述辅助聚光镜片连接。
在一种可能的实现方式中，所述弹性腔体包括前、后相对设置的两个屈曲片及分别连接在两个屈曲片上端和下端的两个透镜密封板；两个屈曲片为具有弹性的磁性玻璃片。
在一种可能的实现方式中，所述变焦调节机构包括两个调节架和两个调节机构连接构件，其中两个调节架分别设置于所述液体透镜的上、下侧，且各调节架的两端分别与两个所述侧板固定连接；两个调节机构连接构件的一端分别与两个所述透镜密封板连接，两个调节机构连接构件的另一端分别与两个调节架滑动连接。
在一种可能的实现方式中，两个所述透镜密封板上均设有凸台，两个所述调节机构连接构件对称设置，且一端与相对应的所述透镜密封板上的凸台连接，两个所述调节机构连接构件的另一端分别插设于两个所述调节架上设有的导向孔内。
在一种可能的实现方式中，所述辅助聚光镜片与所述液体透镜相对应的一面为平面；所述辅助聚光镜片远离所述液体透镜的另一面为凸曲面。
在一种可能的实现方式中，所述转动工作台为U型结构；所述底座内设有用于驱动所述转动工作台转动的旋转驱动机构。
本发明的优点及有益效果是：本发明通过改变具有一定折射率的液体形状，进而达到大功率激光对具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的表面激光焊前处理目的。
本发明通过控制激液体透镜的形状实现变焦，进而实现难清理位置氧化皮及杂质的快速干净去除，整个清洗过程不需要有机溶剂，不产生废液排放，残渣很少，是一种环境友好的表面清洁工艺。
本发明利用型材表面焊前处理装置的激光束照射下，使物体表面的细颗粒物质发生剥离和脱落，进而得到清洗的效果，并可集成到现有自动化焊接的机械臂上使用，易于实现工业自动化应用，自动化程度高、可控性好，适用基材广泛和容易选取清洗区，且环境友好无噪音。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中
图1为本发明型材表面焊前处理装置的轴测图；
图2为本发明型材表面焊前处理装置的爆炸图；
图3为本发明型材表面焊前处理装置的侧视图；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为图4中Ⅰ处放大图；
图6为本发明型材表面焊前处理装置的工作状态示意图；
图7为图6中Ⅱ处放大图；
图中：1为底座，2为转动工作台，3为钢结构型材，4为调节架，5为调节机构连接构件，6为透镜密封板，7为透光性液体，8为屈曲片，9为动密封磁流体，10为侧板，11为弹性橡胶波纹管，12为辅助聚光镜片，13为平行入射激光，14为线汇聚型激光光线，15为点汇聚型激光光线，16为激光焊前处理烧结点，17为焊缝。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种型材表面焊前处理装置，通过控制液体透镜的曲度改变焦点，实现难清理位置的氧化皮及杂质的快速干净去除，整个清洗过程不需要有机溶剂，不产生废液排放，残渣很少，不会造成环境污染的问题。参见图1至图3所示，该型材表面焊前处理装置包括底座1、转动工作台2、侧板10、液体透镜、变焦调节机构及辅助聚光镜片12，其中转动工作台2可转动地设置于底座1上，转动工作台2的两侧可转动地与两个侧板10连接，液体透镜设置于两个侧板10之间；变焦调节机构连接在两个侧板10之间，且与液体透镜连接，变焦调节机构通过改变液体透镜的形状进行变焦；辅助聚光镜片12设置于两个侧板10的前端。
参见图2所示，本发明的实施例中，液体透镜包括弹性腔体及设置于弹性腔体内具有一定折射率的透光性液体7，其中腔体的左右两端分别与两个侧板10滑动密封连接，且腔体的前、后侧透光。
参见图4、图5所示，本发明的实施例中，弹性腔体的两端通过动密封磁流体9与两个侧板10密封连接，侧板10和弹性腔体均采用磁性材料。
进一步地地，至少一个侧板10上设有与弹性腔体连通的弹性橡胶波纹管11，弹性橡胶波纹管11内的具有透光性液体7，用于对弹性腔体补偿容积差。
具体地，侧板10包括密封圆板及与密封圆板连接的支撑杆，其中密封圆板与转动工作台2连接，弹性橡胶波纹管11设置于密封圆板的中心处；支撑杆的前端与辅助聚光镜片12连接。
参见图1、图2所示，本发明的实施例中，弹性腔体包括前、后相对设置的两个屈曲片8及分别连接在两个屈曲片8上端和下端的两个透镜密封板6；两个屈曲片8为具有弹性的磁性玻璃片。
本发明的实施例中，变焦调节机构包括两个调节架4和两个调节机构连接构件5，其中两个调节架4分别设置于液体透镜的上、下侧，且各调节架4的两端分别与两个侧板10固定连接；两个调节机构连接构件5的一端分别与两个透镜密封板6连接，两个调节机构连接构件5的另一端分别与两个调节架4滑动连接，通过两个调节机构连接构件5调节透镜密封板6与转动工作台2的相对位置和姿态。
进一步地，参见图4所示，两个透镜密封板6上均设有凸台，两个调节机构连接构件5对称设置，且一端与相对应的透镜密封板6上的凸台连接，两个调节机构连接构件5的另一端分别插设于两个调节架4上设有的导向孔内。
具体地，透镜密封板6和屈曲片8为静密封，能传送一定的空间力与位移。透镜密封板6、屈曲片8与两个侧板10的内侧为非接触动密封。透镜密封板6、屈曲片8与侧板10均局部具有磁性，因此，动密封磁流体9吸附密封于上下两片透镜密封板6、前后两片屈曲片8与左右两片侧板10的内侧，形成两个密封环。具体地，透镜密封板6和侧板10采用磁性钢板。
参见图1、图2所示，本发明的实施例中，辅助聚光镜片12与液体透镜相对应的一面为平面；辅助聚光镜片12远离液体透镜的另一面为凸曲面。
本发明的实施例中，转动工作台2为U型结构；底座1内设有旋转驱动机构，旋转驱动机构用于驱动转动工作台2绕Z轴转动。具体地，旋转驱动机构采用电机驱动旋转。
当通过两个调节机构连接构件5调节透镜密封板6与转动工作台2的相对位置和姿态时，由于弹性腔体内部封装的透光性液体7容积会改变，弹性橡胶波纹管11内的透光性液体7会补偿容积差。
本发明的实施例中,变焦调节机构还包括变焦伺服模组，变焦伺服模组设置于侧板10或调节架4上，变焦伺服模组的输出端与两个调节机构连接构件5连接，用以驱动两个调节机构连接构件5相对调节架4作直线运动。具体地，变焦伺服模组采用成熟产品,例如丝杠丝母机构，或者采用现有技术中任何一种能实现直线驱动的形式，在此不再赘述。
本发明的实施例中,两个侧板10相对转动工作台2的转动，可通过在转动工作台2的侧部增设水平旋转驱动电机来实现。
参见图6、图7所示，钢结构型材3是由至少两个型材在焊缝17处拼接而成，拼接前需要表面处理。平行入射激光13经过液体透镜(依次经过后侧屈曲片8、透光性液体7及前侧屈曲片8)后会变成线汇聚型激光光线14，线汇聚型激光光线14的构型是汇聚成一条直线段；线汇聚型激光光线14经过辅助聚光镜片12后会汇聚成点汇聚型激光光线15，进而在激光焊前处理烧结点16处成为能量汇聚最高点的焦点，对具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的生产过程中，进行局部加热进行激光焊前处理。
本发明提供的型材表面焊前处理装置，其工作过程包括如下步骤：
步骤1：发射装置发射平行入射激光13，平行入射激光13具体为光轴的截面为面积恒定的矩形；
步骤2：平行入射激光13经过液体透镜后会变成线汇聚型激光光线14，线汇聚型激光光线14的光轴的截面为面积渐缩的矩形，最终线汇聚型激光光线14的构型汇聚成一条直线段；
步骤3：通过两侧的调节机构连接构件5能调透镜密封板6与转动工作台2相对位置和姿态，使前后两片具屈曲片8的曲率改变，进而改变液体透镜的焦距；
步骤4：通过两侧的调节机构连接构件5能调透镜密封板6与转动工作台2相对位置和姿态，使前后两片屈曲片8与工作台2相对姿态改变，进而改变线汇聚型激光光线14的直线段与前后两片屈曲片8光心形成光轴平面与地面的倾摆角度。
步骤5：通过转动工作台2与底座1的相对转动、侧板10与转动工作台2的相对转动及液体透镜的曲率调整，可以改变在激光焊前处理烧结点16处激光焦点的空间位置。
本发明通过改变具有一定折射率液体形状，进而达到大功率激光，对具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的表面激光焊前处理目的，实现了自动化操作，对于难清理位置氧化皮及杂质能快速干净去除，整个清洗过程不需要有机溶剂，不产生废液排放，残渣很少，不会造成环境污染。可以提升焊前处理质量，保证焊前处理表面残余应力均匀，提高具有内凹连续切向负曲率钢结构型材板壳构件的表面强度和表面光洁度。
本发明采用非接触激光清理效果高，同时改善工人的工作环境，自动化程度高，适用于大功率激光器，输出大功率，焦距调节能力强。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种型材表面焊前处理装置，其特征在于，包括底座(1)、转动工作台(2)、侧板(10)、液体透镜、变焦调节机构及辅助聚光镜片(12)，其中转动工作台(2)可转动地设置于底座(1)上，转动工作台(2)的两侧可转动地与两个侧板(10)连接，液体透镜设置于两个侧板(10)之间；变焦调节机构连接在两个侧板(10)之间，且与液体透镜连接，变焦调节机构通过改变液体透镜的形状进行变焦；辅助聚光镜片(12)设置于两个侧板(10)的前端；
所述液体透镜包括弹性腔体及设置于弹性腔体内的透光性液体(7)，其中腔体的左右两端分别与两个所述侧板(10)滑动密封连接，且腔体的前、后侧透光；至少一个所述侧板(10)上设有与所述弹性腔体连通的弹性橡胶波纹管(11)；
所述弹性腔体包括前、后相对设置的两个屈曲片(8)及分别连接在两个屈曲片(8)上端和下端的两个透镜密封板(6)；两个屈曲片(8)为具有弹性的磁性玻璃片；
所述变焦调节机构包括两个调节架(4)和两个调节机构连接构件(5)，其中两个调节架(4)分别设置于所述液体透镜的上、下侧，且各调节架(4)的两端分别与两个所述侧板(10)固定连接；两个调节机构连接构件(5)的一端分别与两个所述透镜密封板(6)连接，两个调节机构连接构件(5)的另一端分别与两个调节架(4)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的型材表面焊前处理装置，其特征在于，所述弹性腔体的两端通过动密封磁流体(9)与两个所述侧板(10)密封连接；所述侧板(10)和所述弹性腔体均采用磁性材料。
3.根据权利要求1所述的型材表面焊前处理装置，其特征在于，所述侧板(10)包括密封圆板及与密封圆板连接的支撑杆，其中密封圆板与所述转动工作台(2)连接，所述弹性橡胶波纹管(11)设置于所述密封圆板的中心处；支撑杆的前端与所述辅助聚光镜片(12)连接。
4.根据权利要求1所述的型材表面焊前处理装置，其特征在于，两个所述透镜密封板(6)上均设有凸台，两个所述调节机构连接构件(5)对称设置，且一端与相对应的所述透镜密封板(6)上的凸台连接，两个所述调节机构连接构件(5)的另一端分别插设于两个所述调节架(4)上设有的导向孔内。
5.根据权利要求1所述的型材表面焊前处理装置，其特征在于，所述辅助聚光镜片(12)与所述液体透镜相对应的一面为平面；所述辅助聚光镜片(12)远离所述液体透镜的另一面为凸曲面。
6.根据权利要求1所述的型材表面焊前处理装置，其特征在于，所述转动工作台(2)为U型结构；所述底座(1)内设有用于驱动所述转动工作台(2)转动的旋转驱动机构。
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