CN117047280A - 一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，本发明涉及焊接设备技术领域。该产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过设置焊件定位清理机构能够利用第一焊件夹持组件和第二焊件组件对待焊接的金属管进行位置限定，防止待焊接管件位置移动，便于后续焊接工作的顺利进行；其次，通过外驱动环和内驱动环同步上移，能够同时推动第一焊件夹持组件和第二焊件组件中的锥形环向相互远离的方向移动，从而锥形环能够在滑动过程中实现下压夹持块组件的目的，实现对焊接金属管位置的快速锁定，无需使用螺栓等紧固件对金属管位置进行固定，实现的焊接金属管快速固定的目的，有利于提高焊接效率。

Description

一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，具体为一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统。

背景技术

两个金属管件焊接前位于管口位置存在由于切割产生的铁渣和长期存放形成的金属氧化皮等污染物，金属的锈蚀会破坏金属表面的均匀性和连续性，从而导致焊接接头容易发生断裂；生锈的金属表面会影响焊缝的质量，会导致焊接过程中的气孔、夹杂物或缺陷的形成；并且生锈的部分可能会干扰焊接光束的传输，使焊缝的形成变得困难从而影响焊接位置的质量和强度。其次，金属管件焊接结束后，焊缝周围形成的焊渣导致焊接接头的表面不平整，容易降低焊缝的强度和韧性，增加断裂的风险。因此，为了清除焊接前金属管端口的铁渣、铁锈和焊接后焊缝周围的焊渣，在激光焊接前后需要进行除锈和清焊渣处理。

参考中国专利公开号为CN108747102A的一种防焊液延流的金属管焊接装置，通过固定座上的第一卡爪和活动座上的第二卡爪相互配合以用于将待焊接的管件固定在固定座与活动座之间；内撑杆用于对固定在固定座与活动座之间的管件提供内部支撑，并使该管件在卷绕过程中形成的对接缝处于第一凹槽和第二凹槽之间；第二驱动机构用于驱动第一冲压头向第一凹槽方向移动，第三驱动机构用于驱动第二冲压头向第二凹槽方向移动，以使第一冲压头与第一凹槽配合、第二冲压头与第二凹槽配合在管件上形成两条沿其对接缝对称布置的冲压槽，以利用这两条冲压槽阻挡焊接机构在焊接作业时焊液沿管件的周向延流，以确保焊接时的焊液全部堆焊在对接缝处，以增强焊接的牢固性，提高管件的合格率。

综合分析上述参考专利，存在以下缺陷：

焊接前，现有技术中常用电动钢丝除锈轮机手动对金属管焊接区域进行打磨处理，该种方法存在劳动强度大、处理效率低的缺陷，而且打磨过程产生金属粉末容易飞散在周围空气中，危害工作人员的呼吸道健康。

焊接后，需使用砂轮机对焊缝位置进行磨削处理，但很难掌控磨削时的力度，容易导致焊接区域表面不平整，降低金属管件之间的焊接牢固度，缩短金属管件的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，解决了现有手持电动钢丝除锈轮机除锈方式存在劳动强度大、处理效率低的缺陷，而且打磨过程产生金属粉末容易飞散在周围空气中，危害工作人员的呼吸道健康，使用砂轮机对焊缝磨削处理难以掌控磨削力度，容易导致焊接区域表面不平整，降低金属管件之间的焊接牢固度，缩短金属管件使用寿命的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：第一方面，一种产线用自动化激光焊接装置，包括焊接台和固定连接在焊接台顶部的支架以及固定设置在支架侧壁上用于控制激光焊接过程的控制箱，所述焊接台顶部分别设置有斜齿盘和焊件定位清理机构，所述焊件定位清理机构转动设置在焊接台顶部，用于夹持定位待焊接的金属管，所述斜齿盘固定连接在焊接台的顶部，用于驱动焊件定位清理机构绕其自身轴线转动，所述焊接台腔体底部固定设置有第二伺服电机，所述第二伺服电机输出轴和焊件定位清理机构相连接，用于驱动焊件定位清理机构发生公转，所述焊件定位清理机构的下方设置有夹持驱动组件，用于控制焊件定位清理机构夹持待焊接金属管的力度，所述支架的底部设置有焊接机构，用于焊接金属管。

优选的，所述焊件定位清理机构包括安装架组件和转动设置在安装架内部左右两侧的第一焊件夹持组件和第二焊件夹持组件，所述第一焊件夹持组件和第二焊件夹持组件分别用于夹持固定两个待焊接的金属管件，安装架组件包括转动架、支撑臂、第一吊环和第二吊环，两个所述支撑臂分别固定连接在转动架两侧的相对侧壁上，所述第一吊环和第二吊环均固定连接在两个支撑臂的相对侧壁上，所述第一吊环和第二吊环的外壁上共同可拆卸设置有焊缝清理组件，用于清理金属管焊接区域。

优选的，所述第一焊件夹持组件包括用于定位焊接金属管的锁定组件和固定套设在锁定组件外壁两侧的斜齿环、齿环，锁定组件和第二焊件夹持组件结构完全相同，锁定组件包括筒体、通孔、导向槽、夹持块组件和驱动套组件，所述通孔和导向槽分别均匀开设在筒体外壁上，所述夹持块组件滑动连接在通孔内部，驱动套组件包括锥形环和均匀固定连接在锥形环内壁上的导向滑块以及固定设置在导向滑块一端的第一弹簧，导向滑块滑动连接在导向槽内部，第一弹簧远离锥形环的一端固定连接在导向槽的内壁上，所述筒体外壁两侧分别固定套设有斜齿环和齿环，所述斜齿环和斜齿盘啮合连接，所述筒体外壁靠近齿环的一侧开设有环形槽，所述第一吊环滑动套设在环形槽的内部，所述第二吊环转动套设在第二焊件夹持组件外壁上。

优选的，所述夹持块组件包括滑动连接在通孔内部的楔形板和固定连接在楔形板底端的橡胶夹持板，所述橡胶夹持板顶部和筒体内壁之间固定设置有第二弹簧。

优选的，所述焊缝清理组件包括集尘筒和开设在集尘筒顶部的集尘口以及设置在集尘筒内部的除锈磨削组件以及设置在集尘筒底部的粉尘收集组件，所述除锈磨削组件和粉尘收集组件之间设置有用于传递动力的动力传输机构，动力传输机构包括第二齿轮、第三齿轮、第二皮带轮、传动轴、承载架和传动皮带，所述第二齿轮、第三齿轮和第二皮带轮均固定套设在传动轴的外壁上，所述传动皮带套设在第二皮带轮外壁上，用于将第二皮带轮动力传递给粉尘收集组件。

优选的，所述除锈磨削组件包括左右对称设置的两个衔接板，其中一个所述衔接板的内部上下位置上分别转动设置有第一清洁轴和第二清洁轴，所述第一清洁轴和第二清洁轴远离衔接板的一端均固定连接有第一齿轮，且第一清洁轴和第二清洁轴靠近衔接板的一端均固定连接有法兰盘，另一个所述衔接板和两个第一清洁轴相对侧壁上均分别通过转轴转动设置有第二法兰盘，相邻两个相对的法兰盘和第二法兰盘之间分别可拆卸设置有除锈辊和磨削辊，两个所述第一清洁轴和第二清洁轴外壁上共同转动套设有圆板，远离所述圆板一侧的衔接板外壁上通过联轴器连接有第一伺服电机。

优选的，所述粉尘收集组件包括固定连接在集尘筒底部的导料斗和开设在导料斗侧壁上的气孔以及螺纹连接在导料斗底部的储存盒，气孔内部固定连接有风管，所述风管内部固定连接有过滤板，所述风管内部转动连接有转轴，所述转轴一端转动贯穿风管并固定套设有第一皮带轮，所述转轴外壁上且位于风管内部固定套设有扇叶。

优选的，所述夹持驱动组件包括承载板和固定连接在承载板顶部的外驱动环和内驱动环以及通过连杆固定连接在承载板底部的升降架，所述升降架底部固定连接有电动推杆。

优选的，所述焊接机构包括固定连接在支架底部的激光焊接头座和开设在激光焊接头座底部的环形槽，所述环形槽内部滑动连接有激光焊接头，所述激光焊接头外壁上固定连接有驱动臂。

第二方面，本发明还公开了一种产线用自动化激光焊接的一体化控制系统，包括产线用自动化激光焊接装置，还包括运动控制系统、传感器和监测系统、数据处理和分析系统以及人机交互界面，自动化激光焊接装置能产生高能量密度激光束用于焊接工件，运动控制系统通过控制焊接头的运动轨迹和速度，用于精确控制焊接过程，传感器和监测系统用于实时监测焊接过程中的温度、能量、焊接缺陷等参数，并将这些数据传输给数据处理和分析系统，数据处理和分析系统能够对传感器数据进行处理和分析，提供实时的焊接质量评估和异常检测，人机交互界面提供了操作人员与系统进行交互的界面，使其能够对系统进行设定和监控。

本发明提供了一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

1、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过焊接台顶部分别设置有斜齿盘和焊件定位清理机构，焊件定位清理机构转动设置在焊接台顶部，用于夹持定位待焊接的金属管，斜齿盘固定连接在焊接台的顶部，用于驱动焊件定位清理机构绕其自身轴线转动，焊接台腔体底部固定设置有第二伺服电机，第二伺服电机输出轴和焊件定位清理机构相连接，用于驱动焊件定位清理机构发生公转，焊件定位清理机构的下方设置有夹持驱动组件，用于控制焊件定位清理机构夹持待焊接金属管的力度，支架的底部设置有焊接机构，用于焊接金属管，解决了现有手持电动钢丝除锈轮机除锈方式存在劳动强度大、处理效率低的缺陷，而且打磨过程产生金属粉末容易飞散在周围空气中，危害工作人员的呼吸道健康，使用砂轮机对焊缝磨削处理难以掌控磨削力度，容易导致焊接区域表面不平整，降低金属管件之间的焊接牢固度，缩短金属管件使用寿命的问题。

2、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过设置焊件定位清理机构能够利用第一焊件夹持组件和第二焊件组件对待焊接的金属管进行位置限定，防止待焊接管件位置移动，便于后续焊接工作的顺利进行；其次，通过外驱动环和内驱动环同步上移，能够同时推动第一焊件夹持组件和第二焊件组件中的锥形环向相互远离的方向移动，从而锥形环能够在滑动过程中实现下压夹持块组件的目的，实现对焊接金属管位置的快速锁定，无需使用螺栓等紧固件对金属管位置进行固定，实现的焊接金属管快速固定的目的，有利于提高焊接效率；再者，由于夹持块组件呈环形分布，多个夹持块组件能够同时将焊接金属管向筒体中间位置推动，并且由于外驱动环和内驱动环同步运动，实现夹持焊接金属管的同时能够起到将焊接金属管推至筒体中间位置的效果，使得两根焊件金属管轴线对齐，起到校准焊接管件位置的目的，保证了激光焊接过程的精准性。

3、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过设置夹持驱动组件，能够通过控制电动推杆升降的高度从而控制内、外驱动环推动锥形环移动距离大小的目的，两个锥形环相背离移动的距离越大，则锥形环下压夹持块组件高度越大，夹持块组件向筒体内部移动的距离越大，从而能够满足较小外径金属管件的夹持定位工作；反之，两个锥形环相互远离移动的距离越小，则对夹持块组件的下压距离越小，从而多个夹持块组件形成的环形半径越大，能够满足对较大外径的金属管件的夹持操作，提高了本发明的实用性。

4、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过第二伺服电机能够带动焊件定位清理机构公转，由于斜齿环和斜齿盘啮合连接，因此焊件定位清理机构公转的同时能够使得第一焊接夹持组件绕其自身轴线转动，待焊接金属管的焊接位置在自转过程中不断改变，从而在不拆卸金属管的前提下能够实现对焊接面全方位快速焊接的目的；其次，筒体自转的同时能够带动齿环转动，由于齿环和第三齿轮啮合连接，因此能够为动力传输机构的转动提供动力支持，从而为除锈辊和磨削辊的工作提供动力支持，且无需为除锈磨削组件工作单独设置动力装置，节省了设置动力装置的费用，同时使得结构更加简单，便于后续的检修和维护工作；再者，通过选择除锈辊或磨削辊与金属管焊接区域相对，能够在焊接操作前进行焊接面的自动除锈操作，焊接后能够实现焊渣的自动清理操作，无需人工焊接后再次清理焊缝，降低了工作人员的劳动强度，而且除锈辊和磨削辊的外径大小可根据待焊接管件外径大小进行对应调换，使得除锈辊和磨削辊调节位置后能够刚好进行除锈或磨削处理。

5、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过设置粉尘收集组件能够利用第一皮带轮带动第二皮带轮转动，从而为扇叶的在转动提供动力，扇叶转动能够在导料斗顶部区域产生抽吸力，除锈或者磨削过程产生的金属粉尘能够被抽吸到导料斗内部，而金属粉尘受重力作用能够落在储存和中；其次，储存盒与导料斗之间为螺纹连接，储存盒收集粉尘后可将其与导料斗分离，便于清理其内部的金属粉尘。

6、一种产线用自动化激光焊接装置及一体化控制系统，通过利用传动皮带将第一皮带轮的动力传递给第二皮带轮，使得磨削除锈组件、粉尘收集组件和动力传输机构形成联动，均通过第一焊件夹持组件的转动为自身运转提供动力，且仅通过设置一个第二伺服电机即可实现，减少了电机的使用数量，降低了使用电机的成本。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明爆炸结构示意图；

图3为本发明焊接台内部结构示意图；

图4为本发明焊件定位清理机构结构示意图；

图5为本发明焊件定位清理机构爆炸结构示意图；

图6为本发明A部分放大结构示意图；

图7为本发明第一焊件夹持组件结构示意图；

图8为本发明夹持块组件结构示意图；

图9为本发明焊缝清理组件结构示意图；

图10为本发明焊缝清理组件爆炸结构示意图；

图11为本发明除锈磨削组件第一结构示意图；

图12为本发明除锈磨削组件第二结构示意图；

图13为本发明B部分放大结构示意图；

图14为本发明粉尘收集组件剖视结构示意图；

图15为本发明夹持驱动组件结构示意图；

图16为本发明焊接机构结构示意图；

图17为本发明自动化激光焊接的一体化控制系统结构原理框图。

图中：1、焊接台；2、支架；3、控制箱；4、斜齿盘；5、焊件定位清理机构；51、转动架；52、支撑臂；53、第一吊环；54、第二吊环；55、第一焊件夹持组件；551、筒体；552、通孔；553、导向槽；554、锥形环；555、第一弹簧；556、夹持块组件；5561、楔形板；5562、橡胶夹持板；5563、第二弹簧；557、斜齿环；558、齿环；56、第二焊件夹持组件；57、焊缝清理组件；571、集尘筒；572、除锈磨削组件；5721、衔接板；5722、第一清洁轴；5723、第二清洁轴；5724、第一齿轮；5725、法兰盘；5726、除锈辊；5727、磨削辊；5728、圆板；5729、第一伺服电机；573、粉尘收集组件；5731、导料斗；5732、储存盒；5733、风管；5734、过滤板；5735、转轴；5736、第一皮带轮；5737、扇叶；574、第二齿轮；575、第三齿轮；576、第二皮带轮；577、传动轴；578、承载架；579、传动皮带；6、伺服电机；7、夹持驱动组件；71、承载板；72、外驱动环；73、内驱动环；74、升降架；75、电动推杆；8、焊接机构；81、激光焊接头座；82、环形槽；83、激光焊接头；84、驱动臂。

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。

本发明提供四种技术方案：

如图1-3，15-17示出了第一种实施方式：一种产线用自动化激光焊接装置，包括焊接台1和固定连接在焊接台1顶部的支架2以及固定设置在支架2侧壁上用于控制激光焊接过程的控制箱3，焊接台1顶部分别设置有斜齿盘4和焊件定位清理机构5，焊件定位清理机构5转动设置在焊接台1顶部，用于夹持定位待焊接的金属管，斜齿盘4固定连接在焊接台1的顶部，用于驱动焊件定位清理机构5绕其自身轴线转动，焊接台1腔体底部固定设置有第二伺服电机6，第二伺服电机6输出轴和焊件定位清理机构5相连接，用于驱动焊件定位清理机构5发生公转，焊件定位清理机构5的下方设置有夹持驱动组件7，用于控制焊件定位清理机构5夹持待焊接金属管的力度，支架2的底部设置有焊接机构8，用于焊接金属管，夹持驱动组件7包括承载板71和固定连接在承载板71顶部的外驱动环72和内驱动环73以及通过连杆固定连接在承载板71底部的升降架74，升降架74底部固定连接有电动推杆75，外驱动环72和内驱动环73顶部两侧均设置有和两个锥形环554相对侧壁上的斜面相适配的倒角，用于外驱动环72和内驱动环73向上移动时方便向两侧推动两个锥形环554，连杆底端滑动贯穿焊接台1并延伸至内部，升降架74设置在焊接台1腔体内部，电动推杆75固定连接在焊接台1腔体内部，控制箱3内部还设置有用于控制电动推杆75升降高度控制器，并且电动推杆75输出端每升高一厘米，两个锥形环554相向移动五毫米，夹持块组件556被下压一毫米，焊接机构8包括固定连接在支架2底部的激光焊接头座81和开设在激光焊接头座81底部的环形槽82，环形槽82内部滑动连接有激光焊接头83，激光焊接头83外壁上固定连接有驱动臂84，驱动臂84底端固定连接在转动架51的顶部，激光焊接头83与环形槽82之间为电性滑动连接，能够保证正常滑动连接的同时，满足激光焊接头83的正常供电，激光焊接头座81内部设置有供电线路，供电线路和外部电源相连接，且同时向环形槽82供电。

如图4-8示出了第二种实施方式，与第一种实施方式的主要区别在于：一种产线用自动化激光焊接装置，焊件定位清理机构5包括安装架组件和转动设置在安装架内部左右两侧的第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56，第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56分别用于夹持固定两个待焊接的金属管件，安装架组件包括转动架51、支撑臂52、第一吊环53和第二吊环54，两个支撑臂52分别固定连接在转动架51两侧的相对侧壁上，第一吊环53和第二吊环54均固定连接在两个支撑臂52的相对侧壁上，第一吊环53和第二吊环54的外壁上共同可拆卸设置有焊缝清理组件57，用于清理金属管焊接区域。转动架51底部和第二伺服电机6的输出轴固定连接，且转动架51底部和焊接台1顶部转动连接。第一焊件夹持组件55包括用于定位焊接金属管的锁定组件和固定套设在锁定组件外壁两侧的斜齿环557、齿环558，锁定组件和第二焊件夹持组件56结构完全相同，锁定组件包括筒体551、通孔552、导向槽553、夹持块组件556和驱动套组件，通孔552和导向槽553分别均匀开设在筒体551外壁上，夹持块组件556滑动连接在通孔552内部，驱动套组件包括锥形环554和均匀固定连接在锥形环554内壁上的导向滑块以及固定设置在导向滑块一端的第一弹簧555，导向滑块滑动连接在导向槽553内部，第一弹簧555远离锥形环554的一端固定连接在导向槽553的内壁上，筒体551外壁两侧分别固定套设有斜齿环557和齿环558，斜齿环557和斜齿盘4啮合连接，筒体551外壁靠近齿环558的一侧开设有环形槽，第一吊环53滑动套设在环形槽的内部，第二吊环54转动套设在第二焊件夹持组件56外壁上。夹持块组件556包括滑动连接在通孔552内部的楔形板5561和固定连接在楔形板5561底端的橡胶夹持板5562，橡胶夹持板5562顶部和筒体551内壁之间固定设置有第二弹簧5563。

如图9-13示出了第三种实施方式，与第二种实施方式的主要区别在于：一种产线用自动化激光焊接装置，焊缝清理组件57包括集尘筒571和开设在集尘筒571顶部的集尘口以及设置在集尘筒571内部的除锈磨削组件572以及设置在集尘筒571底部的粉尘收集组件573，除锈磨削组件572和粉尘收集组件573之间设置有用于传递动力的动力传输机构，动力传输机构包括第二齿轮574、第三齿轮575、第二皮带轮576、传动轴577、承载架578和传动皮带579，第二齿轮574、第三齿轮575和第二皮带轮576均固定套设在传动轴577的外壁上，传动皮带579套设在第二皮带轮576外壁上，用于将第二皮带轮576动力传递给粉尘收集组件573，齿环558的半径远大于第三齿轮575，并且第二齿轮574的半径远大于第一齿轮5724，使得齿环558转动时能够加快第三齿轮575转速的目的，并且又由于第三齿轮575和第二齿轮574连接在同一根传动轴577上，因此，第二齿轮574随第三齿轮575同步转动，且进一步加快第一齿轮5724转速的目的。

除锈磨削组件572包括左右对称设置的两个衔接板5721，其中一个衔接板5721的内部上下位置上分别转动设置有第一清洁轴5722和第二清洁轴5723，第一清洁轴5722和第二清洁轴5723远离衔接板5721的一端均固定连接有第一齿轮5724，且第一清洁轴5722和第二清洁轴5723靠近衔接板5721的一端均固定连接有法兰盘5725，另一个衔接板5721和两个第一清洁轴5722相对侧壁上均分别通过转轴转动设置有第二法兰盘，相邻两个相对的法兰盘5725和第二法兰盘之间分别可拆卸设置有除锈辊5726和磨削辊5727，两个第一清洁轴5722和第二清洁轴5723外壁上共同转动套设有圆板5728，远离圆板5728一侧的衔接板5721外壁上通过联轴器连接有第一伺服电机5729。第一伺服电机5729固定连接在集尘筒571的外壁上，集尘筒571侧壁上开设有圆孔，圆板5728转动连接在圆孔内部，第一齿轮5724和第二齿轮574啮合连接，且其中一个第一齿轮5724和第二齿轮574啮合时，另一个第一齿轮5724与第二齿轮574脱离，承载架578和集尘筒571外壁固定连接，传动皮带579分别套设在第二皮带轮576和第一皮带轮5736外壁上，用于传递动力，第三齿轮575和齿环558啮合连接，通过对第一伺服电机5729编程控制，每次其转动角度为一百八十度后间歇三秒，三秒期间以判断具体使用磨削辊5727或除锈辊5726，即除锈状态时选用除锈辊5726，清理焊渣时选用磨削辊5727，第一伺服电机5729的输出轴上还设置有锁止装置，第一伺服电机5729开启时锁止装置自动开启，解除对输出轴的锁定，第一伺服电机5729关闭时，锁止装置对输出轴进行锁定，以避免其自由转动。

如图14示出了第四种实施方式，与第三种实施方式的主要区别在于：一种产线用自动化激光焊接装置，粉尘收集组件573包括固定连接在集尘筒571底部的导料斗5731和开设在导料斗5731侧壁上的气孔以及螺纹连接在导料斗5731底部的储存盒5732，气孔内部固定连接有风管5733，风管5733内部固定连接有过滤板5734，风管5733内部转动连接有转轴5735，转轴5735一端转动贯穿风管5733并固定套设有第一皮带轮5736，转轴5735外壁上且位于风管5733内部固定套设有扇叶5737，集尘筒571底部开设有排尘口，导料斗5731固定连接在排尘口内部。

本发明实施例还提供了一种产线用自动化激光焊接的一体化控制系统，包括产线用自动化激光焊接装置，还包括运动控制系统、传感器和监测系统、数据处理和分析系统以及人机交互界面，运动控制系统、传感器和监测系统、数据处理和分析系统、人机交互界面以及自动化激光焊接装置均和自动化激光焊接一体化控制系统实现双向连接，自动化激光焊接装置能产生高能量密度激光束用于焊接工件，运动控制系统通过控制焊接头的运动轨迹和速度，用于精确控制焊接过程，传感器和监测系统用于实时监测焊接过程中的温度、能量、焊接缺陷等参数，并将这些数据传输给数据处理和分析系统，数据处理和分析系统能够对传感器数据进行处理和分析，提供实时的焊接质量评估和异常检测，人机交互界面提供了操作人员与系统进行交互的界面，使其能够对系统进行设定和监控，通过集成以上组成部分，自动化激光焊接的一体化控制系统能够实现以下功能：

可编程控制：系统能够根据不同焊接任务的要求进行编程，并自动执行焊接过程。

实时监测和反馈：系统能够实时监测焊接过程中的关键参数，并通过反馈机制对其进行调整，以达到更好的焊接质量。

数据分析和质量评估：系统能够对焊接过程中的数据进行分析和评估，提供焊接质量的统计数据和缺陷诊断结果。

远程控制和监控：系统支持远程控制和监控，使焊接过程可以在远程进行，并进行实时的远程监控。

操作简便：系统提供友好的人机交互界面，使操作人员可以方便地进行系统设定和监控。

使用时，首先将待焊接的金属管件分别放置在第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56中的筒体551中，并保持两个金属管件待焊接的一端相抵，并且保证焊缝位置与激光焊接头83的位置相对，然后，根据当前金属管件的外径尺寸计算夹持驱动组件7中电动推杆的上移距离，以实现对两跟金属管件的夹持，夹持驱动组件7工作时，电动推杆75向上推动升降架74，外驱动环72和内驱动环同步向上移动，外驱动环72和内驱动环73分别推动第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56中的两个锥形环554沿筒体551外壁向相反方向移动，由于锥形环554靠近夹持块组件556的一端设置有倒角，锥形环554移动时和楔形板5561平滑接触，并同时推动楔形板5561沿通孔552内壁向下移动多个夹持块组件556同步向筒体551的轴线位置移动，位于筒体551内部的金属管被多个夹持块组件556夹持，同理，位于第二焊件夹持组件56中的金属管同样被夹持，并且由于内驱动环73和外驱动环72顶部设置的倒角大小相同，二者同步上移距离相同，能够使得第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56中的锥形环554移动距离相同，从而第一焊件夹持组件55和第二焊件夹持组件56中的金属管被推向筒体551轴线方向距离相同，即两根待焊接的金属管轴心共线，接着在焊接前需对焊接区域除锈处理，更换与当前焊接金属管系列外径相适配的除锈辊5726和磨削辊5727，接着启动第一伺服电机5729带动除锈辊5726和磨削辊5727翻转，在除锈辊5726处于焊接金属管的正下方时，关闭第一伺服电机5729后，其输出轴被锁止而无法转动，和除锈辊5726相对应的第一齿轮5724和第二齿轮574啮合连接，与磨削辊5727相对应的第一齿轮5724则远离第二齿轮574，接着启动第二伺服电机6带动焊件定位清理机构5转动，由于斜齿环557和斜齿盘4啮合连接，因此焊件定位清理机构5公转的同时能够发生自转，并且两根被固定位置的金属管端部相抵，利用摩擦力作用能够同步带动第二焊件夹持组件56转动，齿环558和第三齿轮575啮合连接，因此齿环558转动的同时带动第二齿轮574转动，除锈辊5726对焊接金属管焊接区域进行打磨处理，与此同时，第一皮带轮5736通过传动皮带将动力传递给第二皮带轮576，扇叶5737转动时在风管5733内部产生抽吸力，打磨产生的金属粉尘通过导料斗5731顶部抽吸到导料斗5731内部，金属碎屑受重力作用最终落至储存盒5732中，空气则通过风管5733端部的出气口排出，除锈结束后，再次启动第一伺服电机5729，使得磨削辊5727位于金属管件的正下方，此时与磨削辊5727相对应的第一齿轮5724和第二齿轮574啮合，接着，启动激光焊接头83对金属管与其相对的位置上进行焊接，初步焊接后，两根金属管连接更加牢固，接着再次，启动第二伺服电机6带动焊件定位清理机构5转动，与上述金属管件除锈运动过程相同，两根金属管公转的同时发生自转，激光焊接头83对金属管连接位置进行持续焊接，焊接的同时，磨削辊5727对焊接后凸起部分进行磨削处理，磨削产生的金属粉尘与除锈过程相同，同样被掉入集尘盒中储存，加工完成后，电动推杆75输出轴下移，内驱动环73和外驱动环72远离锥形环554，从而在第一弹簧555的弹力作用下推动两个锥形环554相互靠近，夹持块组件556在第二弹簧5563弹力作用下推动夹持块组件556远离金属管，此时抽出焊接完成的金属管即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种产线用自动化激光焊接装置，包括焊接台和固定连接在焊接台顶部的支架以及固定设置在支架侧壁上用于控制激光焊接过程的控制箱，其特征在于：所述焊接台顶部分别设置有斜齿盘和焊件定位清理机构，所述焊件定位清理机构转动设置在焊接台顶部，用于夹持定位待焊接的金属管，所述斜齿盘固定连接在焊接台的顶部，用于驱动焊件定位清理机构绕其自身轴线转动，所述焊接台腔体底部固定设置有第二伺服电机，所述第二伺服电机输出轴和焊件定位清理机构相连接，用于驱动焊件定位清理机构发生公转，所述焊件定位清理机构的下方设置有夹持驱动组件，用于控制焊件定位清理机构夹持待焊接金属管的力度，所述支架的底部设置有焊接机构，用于焊接金属管。

2.根据权利要求1所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述焊件定位清理机构包括安装架组件和转动设置在安装架内部左右两侧的第一焊件夹持组件和第二焊件夹持组件，所述第一焊件夹持组件和第二焊件夹持组件分别用于夹持固定两个待焊接的金属管件，安装架组件包括转动架、支撑臂、第一吊环和第二吊环，两个所述支撑臂分别固定连接在转动架两侧的相对侧壁上，所述第一吊环和第二吊环均固定连接在两个支撑臂的相对侧壁上，所述第一吊环和第二吊环的外壁上共同可拆卸设置有焊缝清理组件，用于清理金属管焊接区域。

3.根据权利要求2所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述第一焊件夹持组件包括用于定位焊接金属管的锁定组件和固定套设在锁定组件外壁两侧的斜齿环、齿环，锁定组件和第二焊件夹持组件结构完全相同，锁定组件包括筒体、通孔、导向槽、夹持块组件和驱动套组件，所述通孔和导向槽分别均匀开设在筒体外壁上，所述夹持块组件滑动连接在通孔内部，驱动套组件包括锥形环和均匀固定连接在锥形环内壁上的导向滑块以及固定设置在导向滑块一端的第一弹簧，导向滑块滑动连接在导向槽内部，第一弹簧远离锥形环的一端固定连接在导向槽的内壁上，所述筒体外壁两侧分别固定套设有斜齿环和齿环，所述斜齿环和斜齿盘啮合连接，所述筒体外壁靠近齿环的一侧开设有环形槽，所述第一吊环滑动套设在环形槽的内部，所述第二吊环转动套设在第二焊件夹持组件外壁上。

4.根据权利要求3所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述夹持块组件包括滑动连接在通孔内部的楔形板和固定连接在楔形板底端的橡胶夹持板，所述橡胶夹持板顶部和筒体内壁之间固定设置有第二弹簧。

5.根据权利要求2所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述焊缝清理组件包括集尘筒和开设在集尘筒顶部的集尘口以及设置在集尘筒内部的除锈磨削组件以及设置在集尘筒底部的粉尘收集组件，所述除锈磨削组件和粉尘收集组件之间设置有用于传递动力的动力传输机构，动力传输机构包括第二齿轮、第三齿轮、第二皮带轮、传动轴、承载架和传动皮带，所述第二齿轮、第三齿轮和第二皮带轮均固定套设在传动轴的外壁上，所述传动皮带套设在第二皮带轮外壁上，用于将第二皮带轮动力传递给粉尘收集组件。

6.根据权利要求5所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述除锈磨削组件包括左右对称设置的两个衔接板，其中一个所述衔接板的内部上下位置上分别转动设置有第一清洁轴和第二清洁轴，所述第一清洁轴和第二清洁轴远离衔接板的一端均固定连接有第一齿轮，且第一清洁轴和第二清洁轴靠近衔接板的一端均固定连接有法兰盘，另一个所述衔接板和两个第一清洁轴相对侧壁上均分别通过转轴转动设置有第二法兰盘，相邻两个相对的法兰盘和第二法兰盘之间分别可拆卸设置有除锈辊和磨削辊，两个所述第一清洁轴和第二清洁轴外壁上共同转动套设有圆板，远离所述圆板一侧的衔接板外壁上通过联轴器连接有第一伺服电机。

7.根据权利要求5所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述粉尘收集组件包括固定连接在集尘筒底部的导料斗和开设在导料斗侧壁上的气孔以及螺纹连接在导料斗底部的储存盒，气孔内部固定连接有风管，所述风管内部固定连接有过滤板，所述风管内部转动连接有转轴，所述转轴一端转动贯穿风管并固定套设有第一皮带轮，所述转轴外壁上且位于风管内部固定套设有扇叶。

8.根据权利要求1所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述夹持驱动组件包括承载板和固定连接在承载板顶部的外驱动环和内驱动环以及通过连杆固定连接在承载板底部的升降架，所述升降架底部固定连接有电动推杆。

9.根据权利要求1所述的一种产线用自动化激光焊接装置，其特征在于：所述焊接机构包括固定连接在支架底部的激光焊接头座和开设在激光焊接头座底部的环形槽，所述环形槽内部滑动连接有激光焊接头，所述激光焊接头外壁上固定连接有驱动臂。

10.一种产线用自动化激光焊接的一体化控制系统，其特征在于：包括权利要求1-9任意一项所述的产线用自动化激光焊接装置，还包括运动控制系统、传感器和监测系统、数据处理和分析系统以及人机交互界面，自动化激光焊接装置能产生高能量密度激光束用于焊接工件，运动控制系统通过控制焊接头的运动轨迹和速度，用于精确控制焊接过程，传感器和监测系统用于实时监测焊接过程中的温度、能量、焊接缺陷参数，并将这些数据传输给数据处理和分析系统，数据处理和分析系统能够对传感器数据进行处理和分析，用于完成实时的焊接质量评估和异常检测。