CN117259970A - 一种激光再制造焊接工装 - Google Patents

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张慧乐
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Abstract

本发明涉及激光焊接技术领域,公开了一种激光再制造焊接工装及其方法,本发明解决了现有的激光再制造焊接工装焊接头热回收再利用效果欠佳的问题。本发明通过气、软管、吸泵、箱体以及输出管,通过吸泵产生的负压通过软管二输入箱体的内部,通过箱体内部进行吸附过滤,最后被层层过滤的气体通过输出管排出箱体的内部进入气泵的输入端输入,从而可以对废气和惰性气体以及热量进行回收再利用,可以减少能源消耗,实现能源的再利用和节约。

Description

一种激光再制造焊接工装
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域,具体为一种激光再制造焊接工装及其方法。
背景技术
随着我国科学技术的快速发展,激光加工技术以其诸多优点逐步取代了传统加工手段。对于激光焊接领域而言,其需要将工件安装于激光焊接工装中,再通过激光光束来对其进行焊接,激光再制造焊接工装利用激光束对焊接件进行加热和熔化,实现焊接连接。激光加工技术具有高能量密度、高精度、非接触性等优点,可以实现高效、精细的焊接加工。
现有的激光再制造焊接工装通过将工件放置在工作台上,然后通过液压杆和固定板夹持固定,通过对气缸带动激光器和焊接头对工件表面进行固定,然而在焊接头焊接过程中产生的火花飞溅在工件的表面难以清理以及高温的火花对容易烫伤工作人员的手臂,存在一定的危险性,并且焊接产生的热量和废气混入空气中,被工作人员吸入体内,有一定的危害性,并且现有的没有对废气和热量进行回收再利用,会导致能源的浪费和环境污染,废弃遗迹惰性气体中含有大量的热能,如果不能被回收再利用,就会造成能源的浪费,惰性气体可能会含有有害物质,如果不加以处理就会排放到环境中,对环境造成污染和破坏。
针对上述问题,在原有的激光再制造焊接工装的基础上进行创新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光再制造焊接工装,采用本装置进行工作,从而解决了现有的激光再制造焊接工装焊接头热回收再利用效果欠佳的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种激光再制造焊接工装,包括工作台,设置在工作台表面的控制器,开设在工作台顶面的放置槽,设置在工作台顶端的机架,设置在工作台两端的延展板,设置在延展板一侧的液压杆,设置在液压杆输出端的固定板,设置在机架顶端的电机,设置在电机输出端的往复丝杆,螺纹连接在往复丝杆表面的移动块,设置在移动块一端的气缸,设置在气缸输出端的激光器,设置在激光器底端的焊接头,所述焊接头的外部设置有防护罩,防护罩的一端连接有气吹保护结构,所述防护罩的另一端连接有回收结构;
气吹保护结构包括设置在机架顶端的支撑台,设置在支撑台顶端的气泵,连接在气泵出气端的软管一,软管一的一端贯穿于防护罩表面开设的管槽伸入内腔;
回收结构包括连接在防护罩内腔的软管二,连接在软管二中部的吸泵,连接在软管二一端的箱体,连接在箱体一端的输出管,输出管与气泵的进气端连接。
进一步地,所述箱体的内部设置有过滤结构,过滤结构包括设置在箱体内腔的吸收剂板,箱体的内部设置有催化剂板,箱体的内部还设置有活性炭板。
气缸的两侧设置有限位结构,限位结构包括连接在气缸外壳的弹簧一,弹簧一一端连接有矩形板一,矩形板一呈C字形,矩形板一的顶板套设在气缸活塞杆的外部,矩形板一的顶板开设有槽口,槽口的长度大于活塞杆的直径。
气缸的活塞杆表面还套接有矩形板二,矩形板二也呈C字形,矩形板二的顶板也开设有槽口,矩形板二的顶面设置有弹簧二,弹簧二的一端与气缸外壳相连接。
矩形板一与矩形板二的底板齐平,矩形板一与矩形板二的底面各设置有电磁板一,两组所述电磁板一的一端吸引有电磁板二,两组所述电磁板二的各底端设置有液压缸一和液压缸二,液压缸一和液压缸二的底端与放置槽的内壁相连接。
液压缸一的一端设置有除杂结构,除杂结构包括连接在液压缸一底端的气管一,气管一的一端连接有连通管。
液压缸二的底端连接有气管二,气管二的一端与连通管相连接,连通管的一端连接有连接管,连接管的中部螺纹连接有电磁阀。
连接管贯穿于矩形板二内部开设的槽道,连接管的一端连接有喷头,喷头呈倾斜状,喷头对工件表面的杂质灰尘向左端吹动,矩形板一底板与竖板交接处开设有收渣槽。
防护罩呈锥形构造,防护罩呈上小下大的形状,防护罩的底面设置有圆台板,圆台板为中间高边缘低,圆台板与防护罩底边相连接,圆台板的中部开设有开口,开口的直径大于焊接头的直径。
一种激光再制造焊接工装的方法,包括以下步骤:
S1:准备工作:将气缸、激光器、焊接头以及防护罩进行安装好,然后将控制器以及液压杆和气缸、电机、液压缸一等连接好,再将工件放置在两组矩形板一和矩形板二之间固定,对工件限位;
S2:除杂工作:通过控制器带动焊接头和防护罩向下移动对液压缸一和液压缸二向下压动通过气管排出气体,然后通过连接管和喷头将气体喷出对工件表面清理灰尘和杂质,提高工件焊缝处的整洁性;
S3:固定工作:在通过液压杆启动固定板对矩形板一和矩形板二向中间推动,使得工件固定更稳固;
S4:通过控制器启动气吹保护结构对防护罩的内腔以及工件焊接处输入惰性气体,防止焊缝处在高温环境与氧气发生氧化反应产生气泡;
S5:焊接工作:然后通过气缸带动激光器和焊接头向下移动,再通过电机驱动往复丝杆和移动块带动气缸往复移动,使得焊接头对工件进行焊接;
S6:在焊接过程中产生的废气和热量在防护罩的内腔上空聚集,通过回收结构和过滤结构将热量和废气回收,实现能源再利用的效果。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明提出的一种激光再制造焊接工装,现有的激光再制造焊接工装焊接头热回收再利用效果欠佳;而本发明通过气、软管、吸泵、箱体以及输出管,通过吸泵产生的负压通过软管二输入箱体的内部,通过箱体内部进行吸附过滤,最后被层层过滤的气体通过输出管排出箱体的内部进入气泵的输入端输入,从而可以对废气和惰性气体以及热量进行回收再利用,可以减少能源消耗,实现能源的再利用和节约。
附图说明
图1为本发明的整体三维结构示意图;
图2为本发明的整体正视结构示意图;
图3为本发明的焊接头与防护罩的三维结构示意图;
图4为本发明的焊接头与移动块以及往复丝杆的三维结构示意图;
图5为本发明的气吹保护结构与回收结构的三维结构示意图;
图6为本发明的气吹保护结构的三维结构示意图;
图7为本发明的回收结构的三维结构示意图;
图8为本发明的过滤结构的三维结构示意图;
图9为本发明的限位结构的三维结构示意图;
图10为本发明的除杂结构的三维结构示意图。
图中:1、工作台;2、控制器;3、机架;4、液压杆;5、固定板;6、电机;7、往复丝杆;8、移动块;9、气缸;10、激光器;11、焊接头;12、防护罩;13、气吹保护结构;131、支撑台;132、气泵;133、软管一;14、回收结构;141、软管二;142、吸泵;143、箱体;144、输出管;15、过滤结构;151、吸收剂板;152、催化剂板;153、活性炭板;16、限位结构;161、矩形板一;162、弹簧一;163、矩形板二;164、弹簧二;165、电磁板一;166、电磁板二;167、液压缸一;168、液压缸二;17、除杂结构;171、气管一;172、连通管;173、气管二;174、连接管;175、电磁阀;176、喷头;177、收渣槽;18、圆台板;19、放置槽。
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。
为进一步了解本发明的内容,结合附图对本发明作详细描述。
结合图1-图7,一种激光再制造焊接工装,包括工作台1,设置在工作台1表面的控制器2,开设在工作台1顶面的放置槽19,设置在工作台1顶端的机架3,设置在工作台1两端的延展板,设置在延展板一侧的液压杆4,设置在液压杆4输出端的固定板5,设置在机架3顶端的电机6,设置在电机6输出端的往复丝杆7,螺纹连接在往复丝杆7表面的移动块8,设置在移动块8一端的气缸9,设置在气缸9输出端的激光器10,设置在激光器10底端的焊接头11,焊接头11的外部设置有防护罩12,防护罩12的一端连接有气吹保护结构13,防护罩12的另一端连接有回收结构14。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
请参阅图1-图10,气吹保护结构13包括设置在机架3顶端的支撑台131,设置在支撑台131顶端的气泵132,连接在气泵132出气端的软管一133,软管一133的一端贯穿于防护罩12表面开设的管槽伸入内腔,防止焊缝处发生氧化反应产生气泡;
回收结构14包括连接在防护罩12内腔的软管二141,连接在软管二141中部的吸泵142,连接在软管二141一端的箱体143,连接在箱体143一端的输出管144,输出管144与气泵132的进气端连接,箱体143的内部设置有过滤结构15,过滤结构15包括设置在箱体143内腔的吸收剂板151,箱体143的内部设置有催化剂板152,箱体143的内部还设置有活性炭板153,将废气过滤再利用;
气缸9的两侧设置有限位结构16,限位结构16包括连接在气缸9外壳的弹簧一162,弹簧一162一端连接有矩形板一161,矩形板一161呈C字形,矩形板一161的顶板套设在气缸9活塞杆的外部,矩形板一161的顶板开设有槽口,槽口的长度大于活塞杆的直径,气缸9的活塞杆表面还套接有矩形板二163,矩形板二163也呈C字形,矩形板二163的顶板也开设有槽口,矩形板二163的顶面设置有弹簧二164,弹簧二164的一端与气缸9外壳相连接,矩形板一161与矩形板二163的底板齐平,矩形板一161与矩形板二163的底面各设置有电磁板一165,两组电磁板一165的一端吸引有电磁板二166,两组电磁板二166的各底端设置有液压缸一167和液压缸二168,液压缸一167和液压缸二168的底端与放置槽19的内壁相连接,使得工件限位稳固;
液压缸一167的一端设置有除杂结构17,除杂结构17包括连接在液压缸一167底端的气管一171,气管一171的一端连接有连通管172,液压缸二168的底端连接有气管二173,气管二173的一端与连通管172相连接,连通管172的一端连接有连接管174,连接管174的中部螺纹连接有电磁阀175。
连接管1724贯穿于矩形板二163内部开设的槽道,连接管174的一端连接有喷头176,喷头176呈倾斜状,喷头176对工件表面的杂质灰尘向左端吹动,矩形板一161的底板与竖板交接处开设有收渣槽177,便于对工件焊缝处除尘;
防护罩12呈锥形构造,防护罩12呈上小下大的形状,防护罩12的底面设置有圆台板18,圆台板18为中间高边缘低,圆台板18与防护罩12底边相连接,圆台板18的中部开设有开口,开口的直径大于焊接头11的直径,达到将飞溅的火花阻隔收集的效果;
一种激光再制造焊接工装的方法,包括以下步骤:
S1:准备工作:将气缸9、激光器10、焊接头11以及防护罩12进行安装好,然后将控制器2以及液压杆4和气缸9、电机6、液压缸一167和液压缸二168等连接好,再将工件放置在两组矩形板一161和矩形板二163之间固定,对工件限位;
S2:除杂工作:通过控制器2带动焊接头11和防护罩12向下移动对液压缸一167和液压缸二168向下压动通过气管排出气体,然后通过连接管174和喷头176将气体喷出对工件表面清理灰尘和杂质,提高工件焊缝处的整洁性;
S3:固定工作:在通过液压杆4启动固定板5对矩形板一161和矩形板二163向中间推动,使得工件固定更稳固;
S4:通过控制器2启动气吹保护结构13对防护罩12的内腔以及工件焊接处输入惰性气体,防止焊缝处在高温环境与氧气发生氧化反应产生气泡;
S5:焊接工作:然后通过气缸9带动激光器10和焊接头11向下移动,再通过电机6驱动往复丝杆7和移动块8带动气缸9往复移动,使得焊接头11对工件进行焊接;
S6:在焊接过程中产生的废气和热量在防护罩12的内腔上空聚集,通过回收结构14和过滤结构15将热量和废气回收,实现能源再利用的效果。
具体的,首先工作人员将需要进行激光焊接的工件放置两组呈C字形的两组矩形板之间,并且工件的两端与矩形板一161和矩形板二163的的竖板和底板呈L型的位置,然后工作人员通过控制器2的按钮对气缸9启动,从而气缸9带动输出端的活塞杆连接的激光器10和焊接头11向下移动,由于激光器10的外壳底端固定有呈锥形构造的防护罩12,并且防护罩12罩在焊接头11外部,防护罩12的底端低于焊接头11的底端,当气缸9带动焊接头11向下移动时,防护罩12的底端会先接触到工件的表面,并且随着气缸9逐渐向下驱动,使得防护罩12对工件向下压动,从而使得工件带动矩形板一161向下移动,并且矩形板一161顶板连接的弹簧一162被拉伸,弹簧一162的一端与气缸9的外壳固定连接,同时矩形板二163随着工件的向下移动下压,使得矩形板二163顶板连接的弹簧二164被拉伸,弹簧二164与气缸9的外壳固定连接,从而通过控制器2对两组电磁板一165和电磁板二166启动,进而放置槽19内部固定的两组液压缸一167和液压缸二168顶端各连接的电磁板二166对矩形板一161和矩形板二163底端各设置的电磁板一165进行吸引,进一步通过气缸9向下压动以及两组电磁板的吸引力,使得工件对液压缸一167和液压缸二168的输出端向下压动到底,然后通过控制器2启动工作台1两端通过延展板固定的两组液压杆4对输出端的固定板5驱动,使得两组固定板5向中间移动对矩形板板一161和矩形板二163向中间推动,由于矩形板一161和矩形板二163的顶板均开设有槽口,矩形板一161顶板开设的槽口右侧内壁与活塞杆接触,使得气缸9活塞杆的左端有间距等于液压杆4驱动固定板5对矩形板一161向右推动时的间距相等,同理矩形板二163顶板开设的槽口左端内壁与气缸9的活塞杆相接触,槽口右端内壁与活塞杆之间的间距等于另一组液压杆4驱动固定板5左端推动的间距相等,使得矩形板一161和矩形板二163将工件的两端夹紧固定;
并且在对液压缸一167和液压缸二168下压时,通过在液压缸一167底端连接的气管一171将气体输入连通管172的内部,同时液压缸二168被向下时通过连接的气管二173将气体输入连通管172的内部,从而通过控制器2对电磁阀175启动,从而连通管172内部的气体通过连接管174一端呈倾斜状的喷头176喷出,进而喷头176喷出的气体对工件的的焊接处表面的灰尘和杂质向左端吹动,由于在矩形板一161的竖板与底板的交接处开设有收渣槽177,从而喷头176吹过去的灰尘杂质落入收渣槽177的内部即可,提高工件表面的整洁度,同时减少人工清理体积其他额外工具的除尘步骤,节省时间,提高效率;
然后工作人员通过控制器2启动激光器10和焊接头11对工件表面进行焊接,为了避免焊接处有氧气,在进行激光高温焊接时,焊接缝与氧气发生氧化反应有气孔的问题出现,在防护罩12的内部连接有软管一133与气泵132连接,气泵132的内部为惰性气体,气泵132通过支撑台131固定,通过控制器2对气泵132启动,气泵132将惰性气体通过从出气端连接的软管一133输送防护罩12的内部,并且软管一133的伸入防护罩12的一端呈倾斜状,软管一133的一端对准防护罩12底端开设的开口,防护罩12底端开设的开口大于焊接头11的直径,从而软管一133喷出的惰性气体充满在防护罩12的内部,以及通过防护罩12底端的开口环绕在焊缝处,避免焊缝氧化有气泡,同时在焊接头11对工件进行激光焊接时产生的火花被阻隔在防护罩12的内部,避免喷射在工件的表面,并且在焊接头11对工件表面进行焊接时产生的热量储存在防护罩12的内部,由于防护罩12顶端与激光器10螺栓连接固定,防护罩12的底端与工件表面相接触形成一个密闭空间,防护罩12的内部有惰性气体以及废气,从而通过控制器2对吸泵142启动,吸泵142产生的负压通过软管二141输入箱体143的内部,软管二141位于防护罩12的上端区域内,由于惰性气体以及废气聚集在防护罩12的上空,从而气体输入箱体143的内部后,通过箱体143内部的设置的活性炭板153将气体中大的杂质进行吸附过滤,然后通过设置的催化剂板152内部储存的催化剂颗粒催化有害气体的转化,然后气体通过吸收剂板151内部储存的吸收剂将有害气体以及氧气吸附,最后被层层过滤的气体通过输出管144排出箱体143的内部进入气泵132的输入端输入,从而可以对废气和惰性气体以及热量进行回收再利用,可以减少能源消耗,实现能源的再利用和节约;
然后通过控制器2对电机6启动,电机6带动往复丝杆7转动,往复丝杆7带动表面槽的移动块8螺纹连接,移动块8带动气缸9往复移动,往复丝杆7的一端与机架3表面活动连接,由于在防护罩12的底面设置有圆台板18,从而焊接头11对工件进行焊接时产生的火花会飞溅到防护罩12连接的圆台板18边缘处,由于圆台板18的中间高边缘低,从而飞溅的火花中间高的圆台板18挡住,避免落在焊缝处,提高焊缝的质量。
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)

1.一种激光再制造焊接工装,包括工作台(1),设置在工作台(1)表面的控制器(2),开设在工作台(1)顶面的放置槽(19),设置在工作台(1)顶端的机架(3),设置在工作台(1)两端的延展板,设置在延展板一侧的液压杆(4),设置在液压杆(4)输出端的固定板(5),设置在机架(3)顶端的电机(6),设置在电机(6)输出端的往复丝杆(7),螺纹连接在往复丝杆(7)表面的移动块(8),设置在移动块(8)一端的气缸(9),设置在气缸(9)输出端的激光器(10),设置在激光器(10)底端的焊接头(11),其特征在于:所述焊接头(11)的外部设置有防护罩(12),防护罩(12)的一端连接有气吹保护结构(13),所述防护罩(12)的另一端连接有回收结构(14);
气吹保护结构(13)包括设置在机架(3)顶端的支撑台(131),设置在支撑台(131)顶端的气泵(132),连接在气泵(132)出气端的软管一(133),软管一(133)的一端贯穿于防护罩(12)表面开设的管槽伸入内腔;
回收结构(14)包括连接在防护罩(12)内腔的软管二(141),连接在软管二(141)中部的吸泵(142),连接在软管二(141)一端的箱体(143),连接在箱体(143)一端的输出管(144),输出管(144)与气泵(132)的进气端连接。
2.根据权利要求1所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述箱体(143)的内部设置有过滤结构(15),过滤结构(15)包括设置在箱体(143)内腔的吸收剂板(151),箱体(143)的内部设置有催化剂板(152),箱体(143)的内部还设置有活性炭板(153)。
3.根据权利要求1所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述气缸(9)的两侧设置有限位结构(16),限位结构(16)包括连接在气缸(9)外壳的弹簧一(162),弹簧一(162)一端连接有矩形板一(161),矩形板一(161)呈C字形,矩形板一(161)的顶板套设在气缸(9)活塞杆的外部,矩形板一(161)的顶板开设有槽口,槽口的长度大于活塞杆的直径。
4.根据权利要求3所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述气缸(9)的活塞杆表面还套接有矩形板二(163),矩形板二(163)也呈C字形,矩形板二(163)的顶板也开设有槽口,矩形板二(163)的顶面设置有弹簧二(164),弹簧二(164)的一端与气缸(9)外壳相连接。
5.根据权利要求4所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述矩形板一(161)与矩形板二(163)的底板齐平,矩形板一(161)与矩形板二(163)的底面各设置有电磁板一(165),两组所述电磁板一(165)的一端吸引有电磁板二(166),两组所述电磁板二(166)的各底端设置有液压缸一(167)和液压缸二(168),液压缸一(167)和液压缸二(168)的底端与放置槽(19)的内壁相连接。
6.根据权利要求5所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述液压缸一(167)的一端设置有除杂结构(17),除杂结构(17)包括连接在液压缸一(167)底端的气管一(171),气管一(171)的一端连接有连通管(172)。
7.根据权利要求6所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述液压缸二(168)的底端连接有气管二(173),气管二(173)的一端与连通管(172)相连接,连通管(172)的一端连接有连接管(174),连接管(174)的中部螺纹连接有电磁阀(175)。
8.根据权利要求7所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述连接管(1724)贯穿于矩形板二(163)内部开设的槽道,连接管(174)的一端连接有喷头(176),喷头(176)呈倾斜状,喷头(176)对工件表面的杂质灰尘向左端吹动,矩形板一(161的)底板与竖板交接处开设有收渣槽(177)。
9.根据权利要求1所述的一种激光再制造焊接工装,其特征在于:所述防护罩(12)呈锥形构造,防护罩(12)呈上小下大的形状,防护罩(12)的底面设置有圆台板(18),圆台板(18)为中间高边缘低,圆台板(18)与防护罩(12)底边相连接,圆台板(18)的中部开设有开口,开口的直径大于焊接头(11)的直径。
10.根据权利要求8所述的一种激光再制造焊接工装的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:准备工作:将气缸(9)、激光器(10)、焊接头(11)以及防护罩(12)进行安装好,然后将控制器(2)以及液压杆(4)和气缸(9)、电机(6)、液压缸一(167和液压缸二(168)等连接好,再将工件放置在两组矩形板一(161)和矩形板二(163)之间固定,对工件限位;
S2:除杂工作:通过控制器(2)带动焊接头(11)和防护罩(12)向下移动对液压缸一(167)和液压缸二(168)向下压动通过气管排出气体,然后通过连接管(174)和喷头(176)将气体喷出对工件表面清理灰尘和杂质,提高工件焊缝处的整洁性;
S3:固定工作:在通过液压杆(4)启动固定板(5)对矩形板一(161)和矩形板二(163)向中间推动,使得工件固定更稳固;
S4:通过控制器(2)启动气吹保护结构(13)对防护罩(12)的内腔以及工件焊接处输入惰性气体,防止焊缝处在高温环境与氧气发生氧化反应产生气泡;
S5:焊接工作:然后通过气缸(9)带动激光器(10)和焊接头(11)向下移动,再通过电机(6)驱动往复丝杆(7)和移动块(8)带动气缸(9)往复移动,使得焊接头(11)对工件进行焊接;
S6:在焊接过程中产生的废气和热量在防护罩(12)的内腔上空聚集,通过回收结构(14)和过滤结构(15)将热量和废气回收,实现能源再利用的效果。
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