CN114769853B - 用于环形焊接的激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于环形焊接的激光焊接装置，属于激光焊接技术领域。它解决了现有的环形焊接时无法较好地定位工件，环形焊接的精度较低的问题。本用于环形焊接的激光焊接装置包括机架和安装在机架上的焊接支架，焊接支架用于安装激光焊接头，用于环形焊接的激光焊接装置还包括工件夹具和旋转驱动件，工件夹具与机架转动连接，旋转驱动件与机架通过导向结构连接，旋转驱动件的轴端上固定安装有旋转头。本用于环形焊接的激光焊接装置对工件进行定位，提高两个待焊工件的紧贴性和同轴度，不仅提高了环形焊接时的焊接精度，且装置结构较简单、程序简便，还加快了焊接效率，以适应现代工业的发展需要。

Description

用于环形焊接的激光焊接装置

技术领域

本发明属于激光焊接技术领域，涉及一种激光焊接装置，特别是一种用于环形焊接的激光焊接装置。

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，激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

目前激光焊接设备已在工业领域内普及开来，传统的激光焊接设备是利用夹具夹持工件，对需要焊接的部位进行激光焊接，在用于环形焊接上时，还需将工件在焊接时进行旋转，对工件的端面环形进行焊接。

在进行环形焊接工件时，工件的同轴度、夹具的夹持牢固度和焊接的精度都是至关重要的，中国专利（申请号：202020806400.2）公开了一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件，工件旋转组件上设有工件夹持装置，该技术方案虽然可以对工件进行环形焊接，但是工件夹持装置无法较牢固地夹持工件，且对两个待焊工件没有进行定位，在焊接时也无法保证两个待焊工件的紧贴性，焊接的精度和两个工件的同轴度无法得到保证。

发明内容

本发明提出了一种用于环形焊接的激光焊接装置，本发明要解决的技术问题是如何更好地定位待焊工件，并提高环形焊接时的焊接精度。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种用于环形焊接的激光焊接装置，包括机架和安装在机架上的焊接支架，所述焊接支架用于安装激光焊接头，所述用于环形焊接的激光焊接装置还包括工件夹具和旋转驱动件，所述工件夹具与机架转动连接，所述旋转驱动件与机架通过导向结构连接，旋转驱动件的轴端上固定安装有旋转头；机架上还安装有与旋转驱动件相连接的移动驱动件，当移动驱动件驱动旋转头在导向结构的导向方向上移动时旋转头和工件夹具能夹持待焊接的部件一和部件二；当旋转头和工件夹具夹持待焊接的部件一和部件二，且旋转驱动件带动旋转头转动时，旋转头能带动部件一、部件二和工件夹具转动，旋转头将部件一和部件二同轴定位并贴合端面，旋转头旋转时带动两个工件一起转动，激光焊接头对工件端面进行环形焊接。

作为优化，所述工件夹具的端面中心处开设有装夹孔，装夹孔用于装夹部件一，部件一为较小工件。

作为优化，用于环形焊接的激光焊接装置还包括旋转座和安装在机架上的工位驱动件，所述旋转座通过第一轴承安装在机架上且与工位驱动件相连接；旋转座上转动连接有多个工件夹具。

作为优化，多个所述工件夹具均通过第二轴承与旋转座转动连接，多个所述工件夹具绕着第一轴承的轴心线周向均匀分布，工位驱动件能带动旋转座转动并能将多个工件夹具逐个转移至导向结构的导向方向的同一轴向方向位置上，工作人员能在多个工件夹具上提前装夹好部件一，加快焊接效率。

作为优化，所述机架上安装有下料机构，下料机构能将位于工件夹具中装夹孔内的部件一顶出。

作为优化，所述旋转头的顶面具有定位槽，定位槽用于定位部件二的端部，移动驱动件带动旋转头向部件二移动时，部件二的一端逐渐靠近定位槽直至位于定位槽内。

作为优化，所述定位槽内安装有防滑条，防滑条用于增大旋转头与部件二之间的摩擦力，使旋转头转动时能更稳定地带动部件二转动。

作为优化，用于环形焊接的激光焊接装置还包括位于旋转头左侧的左侧气缸和位于旋转头右侧的右侧气缸，左侧气缸和右侧气缸的缸体均固定在机架上，左侧气缸的活塞杆上固定连接有左夹板，右侧气缸的活塞杆上固定连接有右夹板，左夹板和右夹板能夹持定位部件二，提供辅助定位的效果，使部件二在转动时不会产生过大的偏移，提高焊接精度。

作为优化，用于环形焊接的激光焊接装置还包括安装在机架上的储料仓，储料仓的内腔用于存储部件二，左夹板位于储料仓的下端口处，左夹板和右夹板能夹持位于储料仓内最下方的一个部件二，操控左侧气缸和右侧气缸能使左夹板和右夹板夹持的部件二移动至旋转头和工件夹具之间。

作为优化，所述机架上安装有与左夹板相连接的左侧退位气缸和与右夹板相连接的右侧退位气缸，操控左侧退位气缸和右侧退位气缸能使左夹板和右夹板脱离部件二且行程小于5mm，使旋转头带动部件二转动时，左夹板和右夹板不再夹持部件二，既让左夹板和右夹板提供了辅助定位的效果，又不会影响部件二的转动。

与现有技术相比，本用于环形焊接的激光焊接装置通过旋转头和工件夹具夹持待焊工件，提高了待焊工件固定时的稳定性，旋转头旋转时带动部件一、部件二和工件夹具一起转动，使激光焊接头对工件端面进行环形焊接，且对工件进行定位，提高两个待焊工件的紧贴性和同轴度，不仅提高了环形焊接时的焊接精度，且装置结构较简单、程序简便，还加快了焊接效率，以适应现代工业的发展需要。

附图说明

图1是用于环形焊接的激光焊接装置的结构示意图。

图2是用于环形焊接的激光焊接装置的结构示意图Ⅱ。

图3是用于环形焊接的激光焊接装置的俯视图。

图4是图3中A-A的剖视图。

图5是用于环形焊接的激光焊接装置的状态二的结构示意图。

图6是用于环形焊接的激光焊接装置的状态二的结构示意图Ⅱ。

图7是用于环形焊接的激光焊接装置的状态二的俯视图。

图8是图7中B-B的剖视图。

图9是用于环形焊接的激光焊接装置的状态二的主视图。

图10是图9中C-C的剖视图。

图11是用于环形焊接的激光焊接装置的状态三的结构示意图。

图12是用于环形焊接的激光焊接装置的状态三的结构示意图Ⅱ。

图13是用于环形焊接的激光焊接装置的状态三的主视图。

图14是图13中D-D的剖视图。

图15是用于环形焊接的激光焊接装置的状态四的结构示意图。

图16是用于环形焊接的激光焊接装置的状态四的主视图。

图17是图16中E-E的剖视图。

图18是用于环形焊接的激光焊接装置的部分结构图。

图19是用于环形焊接的激光焊接装置的部分结构图Ⅱ。

图中标记：1、机架；2、工件夹具；3、旋转驱动件；4、导向结构；5、旋转头；6、移动驱动件；7、部件一；8、部件二；9、装夹孔；10、旋转座；11、工位驱动件；12、第一轴承；13、第二轴承；14、下料机构；15、定位槽；16、防滑条；17、左夹板；18、右夹板；19、储料仓；20、左侧退位气缸；21、右侧退位气缸；22、焊接支架；23、左侧气缸；24、右侧气缸。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，一种用于环形焊接的激光焊接装置，包括机架1和安装在机架1上的焊接支架22，焊接支架22上安装有激光焊接头，用于环形焊接的激光焊接装置还包括工件夹具2，工件夹具2的端面中心处开设有装夹孔9，装夹孔9用于装夹部件一7，部件一7为螺栓等较小工件，工件夹具2的数量为多个。

用于环形焊接的激光焊接装置还包括旋转座10和安装在机架1上的工位驱动件11，旋转座10通过第一轴承12安装在机架1上且与工位驱动件11相连接，多个工件夹具2均通过第二轴承13与旋转座10转动连接，多个工件夹具2绕着第一轴承12的轴心线周向均匀分布，工位驱动件11运作时能带动旋转座10转动并能将多个工件夹具2逐个转移至导向结构4的导向方向的同一轴向方向位置上，将多个工件夹具2逐个转移焊接工位上。

用于环形焊接的激光焊接装置还包括旋转驱动件3，旋转驱动件3与机架1通过导向结构4连接，旋转驱动件3的轴端上固定安装有旋转头5，旋转驱动件3运作时带动旋转头5转动。

机架1上还安装有移动驱动件6，移动驱动件6与旋转驱动件3连接，当移动驱动件6驱动旋转头5在导向结构4的导向方向上移动时旋转头5和工件夹具2能夹持待焊接的部件一7和部件二8；当旋转头5和工件夹具2夹持待焊接的部件一7和部件二8，且旋转驱动件3带动旋转头5转动时，旋转头5能带动部件一7、部件二8和工件夹具2转动，旋转头5的顶面上具有定位槽15，定位槽15用于定位部件二8的端部，定位槽15内安装有防滑条16，用于增大旋转头5与部件二8之间的摩擦力。

用于环形焊接的激光焊接装置还包括位于旋转头5左侧的左侧气缸23和位于旋转头5右侧的右侧气缸24，左侧气缸23和右侧气缸24的缸体均固定在机架1上，侧气缸的活塞杆上固定连接有左夹板17，右侧气缸24的活塞杆上固定连接有右夹板18，机架1上还安装有滑动导轨，左夹板17和右夹板18均安装在滑动导轨上，左侧气缸23和右侧气缸24运作时能带动左夹板17和右夹板18滑动导轨的导向方向上移动，使左夹板17和右夹板18能夹持定位部件二8，左夹板17和右夹板18的一端上均具有弧形凹槽，当气缸带动左夹板17与右夹板18互相靠近直至一定距离时，左夹板17和右夹板18上的弧形凹槽会形成用于定位部件二8的定位孔。

机架1上还安装有下料机构14，工件夹具2位于下料机构14和旋转头5之间，下料机构14包括下料气缸和下料件，下料气缸固定安装在机架1上且下料件与下料气缸连接，下料气缸运作时下料件能将位于工件夹具2中装夹孔9内的部件一7顶出。

用于环形焊接的激光焊接装置还包括安装在机架1上的储料仓19，储料仓19的内腔用于存储部件二8，左夹板17位于储料仓19的下端口处，左夹板17和右夹板18能夹持位于储料仓19内最下方的一个部件二8，操控左侧气缸23和右侧气缸24能使左夹板17和右夹板18夹持的部件二8移动至旋转头5和工件夹具2之间。

机架1上还安装有与左夹板17相连接的左侧退位气缸20和与右夹板18相连接的右侧退位气缸21，操控左侧退位气缸20和右侧退位气缸21能使左夹板17和右夹板18脱离部件二8且行程小于5mm，使旋转头5带动部件二8转动时，左夹板17和右夹板18不再夹持部件二8。

用于环形焊接的激光焊接装置还包括安装在机架1上的输送通道和与输送通道开端相连通的振动盘，输送通道的末端与储料仓19的进料口相连通。

在实际使用过程中，如图1至图4所示，为用于环形焊接的激光焊接装置初始状态，依次按照以下步骤进行：

第一步：如图5至图10所示，将部件一7安装在多个工件夹具2的装夹孔9内，启动工位驱动件11带动旋转座10转动，使其中一个工件夹具2转移至焊接工位上；部件二8通过振动盘进入输送通道，再进入储料仓19内，启动左侧气缸23和右侧气缸24，使左夹板17向左侧移动，储料仓19内的部件二8落入左夹板17的弧形凹槽内，右夹板18逐渐向左夹板17靠近直至部件二8位于定位孔中，此状态下部件二8位于储料仓19的下端口处且左夹板17和右夹板18夹持部件二8。

第二步：如图11至图14所示，左侧气缸23和右侧气缸24带动左夹板17和右夹板18同时向右移动，左夹板17和右夹板18夹持部件二8将部件二8转移至焊接工位上，使部件一7和部件二8位于同一轴向方向上。

第三步：如图15至图19所示，启动移动驱动件6使旋转驱动件3向部件二8方向移动，并使部件二8的一端抵靠在旋转头5的定位槽15内，部件一7与部件二8相抵靠并贴合端面；然后启动左侧退位气缸20和右侧退位气缸21，使左夹板17和右夹板18脱离部件二8且行程小于5mm，此状态下左夹板17和右夹板18不再夹持部件二8而是辅助定位部件二8，使部件二8转动时不受左夹板17和右夹板18的影响；然后启动旋转驱动件3带动旋转头5转动，由于工件夹具2通过第二轴承13与旋转座10转动连接，旋转头5转动带动部件一7、部件二8和工件夹具2转动，在部件一7和部件二8转动时启动激光焊接头，对部件一7和部件二8的接触端面进行环形焊接。

第四步：焊接完毕后移动驱动件6和旋转驱动件3复位，启动下料气缸，带动下料件向工件夹具2方向移动并插入装夹孔9内将部件一7顶出完成下料。

Claims (7)

1.一种用于环形焊接的激光焊接装置，包括机架（1）和安装在机架（1）上的焊接支架（22），所述焊接支架（22）用于安装激光焊接头，其特征在于，所述用于环形焊接的激光焊接装置还包括工件夹具（2）和旋转驱动件（3），所述工件夹具（2）与机架（1）转动连接，所述旋转驱动件（3）与机架（1）通过导向结构（4）连接，旋转驱动件（3）的轴端上固定安装有旋转头（5）；机架（1）上还安装有与旋转驱动件（3）相连接的移动驱动件（6），当移动驱动件（6）驱动旋转头（5）在导向结构（4）的导向方向上移动时旋转头（5）和工件夹具（2）能夹持待焊接的部件一（7）和部件二（8）；当旋转头（5）和工件夹具（2）夹持待焊接的部件一（7）和部件二（8），且旋转驱动件（3）带动旋转头（5）转动时，旋转头（5）能带动部件一（7）、部件二（8）和工件夹具（2）转动；

用于环形焊接的激光焊接装置还包括位于旋转头（5）左侧的左侧气缸（23）和位于旋转头（5）右侧的右侧气缸（24），左侧气缸（23）和右侧气缸（24）的缸体均固定在机架（1）上，左侧气缸（23）的活塞杆上固定连接有左夹板（17），右侧气缸（24）的活塞杆上固定连接有右夹板（18），左夹板（17）和右夹板（18）能夹持定位部件二（8）；用于环形焊接的激光焊接装置还包括安装在机架（1）上的储料仓（19），储料仓（19）的内腔用于存储部件二（8），左夹板（17）位于储料仓（19）的下端口处，左夹板（17）和右夹板（18）能夹持位于储料仓（19）内最下方的一个部件二（8），操控左侧气缸（23）和右侧气缸（24）能使左夹板（17）和右夹板（18）夹持的部件二（8）移动至旋转头（5）和工件夹具（2）之间；所述机架（1）上安装有与左夹板（17）相连接的左侧退位气缸（20）和与右夹板（18）相连接的右侧退位气缸（21），操控左侧退位气缸（20）和右侧退位气缸（21）能使左夹板（17）和右夹板（18）脱离部件二（8）且行程小于5mm。

2.根据权利要求1所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，所述工件夹具（2）的端面中心处开设有装夹孔（9）。

3.根据权利要求1所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，用于环形焊接的激光焊接装置还包括旋转座（10）和安装在机架（1）上的工位驱动件（11），所述旋转座（10）通过第一轴承（12）安装在机架（1）上且与工位驱动件（11）相连接；旋转座（10）上转动连接有多个工件夹具（2）。

4.根据权利要求3所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，多个所述工件夹具（2）均通过第二轴承（13）与旋转座（10）转动连接，多个所述工件夹具（2）绕着第一轴承（12）的轴心线周向均匀分布。

5.根据权利要求2所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，所述机架（1）上安装有下料机构（14），下料机构（14）能将位于工件夹具（2）中装夹孔（9）内的部件一（7）顶出。

6.根据权利要求1所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，所述旋转头（5）的顶面具有定位槽（15），定位槽（15）用于定位部件二（8）的端部。

7.根据权利要求6所述的用于环形焊接的激光焊接装置，其特征在于，所述定位槽（15）内安装有防滑条（16）。