CN117961291A - 一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，包括底板、夹具、铝板、焊头，底板上夹持铝板，铝板通过焊头进行激光焊，通过探针、高速摄像头捕捉焊接情况，并通过送丝管和送保护气体的送气管辅助焊接的进行，底板上设置有两组夹具，两组夹具分别夹持一块铝板并调整其位置，铝板上设置有焊头，焊头上固定连接支架盘，支架盘上设置有若干安装槽，安装槽中安装安装块，安装块通过支架连接高速摄像头或探针，通过管件连接送丝管或送气管。本发明探针通过支架可灵活进行调整，以便监测等离子体，送气管通过管件进行调整，从而实现根据不同焊接材质、激光能量密度对焊接位置进行配合，探针和送气管始终跟随焊头移动，保证检测准确性。

Description

一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体为一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置。

背景技术

在激光焊接过程中，当激光功率密度达到某一阈值时，熔化金属在激光束聚焦的位置开始气化，并在熔池的中心形成小孔，在熔池上方及小孔中形成的高温金属蒸气中有一定的初始自由电子,处在激光辐照区的自由电子将吸收能量而被加速，当自由电子具有足够的能量时，就会碰撞周围的金属蒸气粒子和气体粒子，使其发生电离，从而使电子密度雪崩式地增大，形成致密的激光等离子体。除了激光束对等离子体的激发作用，激光束可以通过小孔更深入地穿透金属并在穿过金属蒸气及等离子体时伴随着等离子体对激光的逆韧致吸收、折射及散射作用。激光与等离子体之间的这三种作用会影响激光到达材料表面的功率密度进而影响激光焊接的质量。已有研究表明了激光焊接过程中小孔与等离子体之间存在的相互关系，等离子体的动态行为及变化规律可以直接或间接地反映小孔的动态行为及变化规律。

与传统焊接方法相比，激光焊接具有焊接速度快、生产效率高、焊缝变形小、能量密度大、热影响区小、焊接精度高等优点，具有较高的灵活性、有效性、非接触性及自动化程度，因而广泛应用于汽车制造、船舶生产、桥梁建设、航空航天、电子工业等领域。对于工业制造而言，确保产品中的焊缝质量良好是重中之重。

激光焊接质量检测方法一般为三类:焊前检测、焊接过程监测及焊后检测。但无论是焊前检测还是焊后检测，都不能对焊接过程中随时可能出现的潜在问题做出迅速判断和处理。由于激光焊接过程中尤其是在厚板的深熔焊接过程中，激光束与焊接材料之间的相互作用比较强。因此，高功率激光焊接的在线监测和质量检测是高质量生产的关键。在激光焊接状态监测方面，由于小孔始终处于熔池内部，并且温度很高，因此寻常监测方法很难对其进行直接观察和监测。寻找并利用一些实时监测手段提取并分析等离子体中包含的大量反映激光焊接过程的声、光、电等信息对于实现激光焊接状态的在线监控具有重要的实际意义。近年来，国内外学者研究激光等离子体的主要方法有高速摄像法、光谱分析法、光信号探测法、声信号诊断法、电信号检测法等。高速摄像法受限于图像处理技术，光谱分析法受限于处理时限，光信号探测法易被环境光源影响，声信号诊断法则受噪音干扰，电信号检测法能有效反映出电子温度和等离子体的震荡特性，且由于焊接过程中产生的等离子体通常包含电子和正离子,因此可以通过由电阻器、电容器及无源电子探针组成的电路来感测探针和工件之间的电压，从而实现实时的数据采集，以便对焊缝进行检测。

在使用激光焊接过程中，根据不同焊接材质、激光能量密度等，所需的检测位置以及对应的保护气体喷出位置也不同，现有的激光焊接装置大多固定设置这些，无法根据情况进行灵活调整，因此不便于进行检测，一些设备中，探针单独设置，虽然可以灵活放置，但如何固定依然存在问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，包括底板、夹具、铝板、焊头，底板上夹持铝板，铝板通过焊头进行激光焊，通过探针、高速摄像头捕捉焊接情况，并通过送丝管和送保护气体的送气管辅助焊接的进行，所述底板上设置有两组夹具，两组夹具分别夹持一块铝板并调整其位置，铝板上设置有焊头，焊头上固定连接支架盘，支架盘上设置有若干安装槽，安装槽中安装安装块，安装块通过支架连接高速摄像头或探针，通过管件连接送丝管或送气管。

优选的，所述夹具包括下夹板、上夹板，所述下夹板中转动连接螺杆的一端，螺杆螺纹连接上夹板，为避免上夹板跟随螺杆转动，上夹板还滑动连接至少一根导向柱，导向柱固定在下夹板上，下夹板转动连接在夹具支座上，夹具支座可以移动。

优选的，所述下夹板通过轴固定连接夹具蜗轮，夹具蜗轮与夹具蜗杆啮合，夹具蜗轮、夹具蜗杆均转动连接在夹具支座中，夹具蜗杆的一端伸出夹具支座。

优选的，所述夹具支座滚珠丝杠副连接支座丝杆，支座丝杆通过电机驱动，支座丝杆转动连接在底板中。

优选的，所述安装块两侧分别固定连接一个侧杆，安装槽两侧分别滑动连接一个挡块，挡块设置有斜面，挡块下端固定连接拉杆的一端，拉杆的另一端穿出并滑动连接支架盘，拉杆上设置有挡块弹簧，挡块弹簧一端固定连接支架盘一端固定连接挡块，挡块弹簧始终推动挡块使挡块处于伸出状态。

优选的，所述支架滑动连接在转动球中，转动球球接在安装块上，所述支架上端设置有槽，槽中滑动连接滑动柱，滑动柱固定连接在电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块上，通过电动推杆与滑动柱配合调整支架的角度。

优选的，所述支架下部滚动连接滚轮，滚轮转动连接在延伸杆的一端，延伸杆的另一端与固定杆的一端铰接，铰接点上设置有扭簧使滚轮始终与支架贴合，所述固定杆固定在安装块上，所述滚轮固定连接电机的输出端，电机通过支架固定在延伸杆上，以便滚轮调整支架的高度。

优选的，所述管件滑动连接在滑套中，滑套铰接在安装块中，管件下端铰接平移杆的一端，平移杆的另一端滑动连接平移杆滑套，平移杆滑套固定连接电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块上。

优选的，所述滑套两侧各固定连接一个滑套轴的一端，滑套轴的另一端转动连接在安装块中，所述滑套轴上环形设置有多个凹槽，凹槽中卡接滚珠，滚珠滑动连接在安装块中并通过滚珠弹簧推动，每个滑套轴至少配套设置一个滚珠，通过滚珠和凹槽配合实现对管件的限位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明探针通过支架可灵活进行调整，以便监测等离子体，从而确认焊接情况，送气管通过管件进行调整，从而实现根据不同焊接材质、激光能量密度对焊接位置进行配合，且探针和送气管始终跟随焊头移动，保证检测的准确性；同时，夹具可以根据需要调整位置和角度，以便焊接的进行。

附图说明

图1为本发明的主要结构示意图；

图2为本发明夹具的结构示意图；

图3为本发明安装块的结构示意图；

图4为本发明挡块的结构示意图；

图5为本发明支架的结构示意图；

图6为本发明管件的结构示意图；

图7为本发明滑套轴的结构示意图；

图8为本发明滑套的结构示意图。

图中：1、底板，2、夹具，201、下夹板，202、上夹板，203、螺杆，204、夹具支座，205、支座丝杆，206、夹具蜗轮，207、夹具蜗杆，3、铝板，4、焊头，5、支架盘，501、安装槽，6、安装块，601、侧杆，602、挡块，603、拉杆，604、挡块弹簧，7、支架，701、滑动柱，702、转动球，703、固定杆，704、延伸杆，705、滚轮，8、管件，801、滑套，802、滑套轴，803、滚珠，804、滚珠弹簧，805、平移杆，806、平移杆滑套，807、滚珠杆。

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。

请参阅图1-8，为解决现有的激光焊接装置大多固定设置，无法根据情况进行灵活调整，因此不便于进行检测的问题，达到探针通过支架可灵活进行调整，以便监测等离子体，从而确认焊接情况，送气管通过管件进行调整，从而实现根据不同焊接材质、激光能量密度对焊接位置进行配合，且探针和送气管始终跟随焊头移动，保证检测的准确性；同时，夹具可以根据需要调整位置和角度，以便焊接的进行。本发明提供一种技术方案：一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，包括底板1、夹具2、铝板3、焊头4，底板1上夹持铝板3，铝板3通过焊头4进行激光焊，通过探针、高速摄像头捕捉焊接情况，并通过送丝管和送保护气体的送气管辅助焊接的进行，底板1上设置有两组夹具2，两组夹具2分别夹持一块铝板3并调整其位置，铝板3上设置有焊头4，焊头4上固定连接支架盘5，支架盘5上设置有若干安装槽501，安装槽501中安装安装块6，安装块6通过支架7连接高速摄像头或探针，通过管件8连接送丝管或送气管。本申请中，电机气缸推杆等电气元件均采用现有耐高温型号，探针、送丝管、送气管及其配套设备均采用现有技术。使用时，将两块铝板3分别夹持在两个夹具2，通过两个夹具2调整两块铝板之间的距离角度以备焊接；将焊接所需的送气管和探针分别安装到管件8和支架7上，根据实际需要选择是否使用高速摄像机和送丝管，并将对应的安装块6安装在支架盘5的合适位置，通过管件8和支架7对各部件进行位置调整，然后通过手持或机床带动焊头4移动进行焊接，当无需高速摄像机跟随移动时可以将高速摄像机通过支架架在合适位置。

为便于调整两块铝板3的位置，设置有夹具2，夹具2包括下夹板201、上夹板202，下夹板201中转动连接螺杆203的一端，螺杆203螺纹连接上夹板202，为避免上夹板202跟随螺杆203转动，上夹板202还滑动连接至少一根导向柱，导向柱固定在下夹板201上，下夹板201转动连接在夹具支座204上，夹具支座204可以移动。根据需要，下夹板201、上夹板202上可设置防滑垫。下夹板201通过轴固定连接夹具蜗轮206，夹具蜗轮206与夹具蜗杆207啮合，夹具蜗轮206、夹具蜗杆207均转动连接在夹具支座204中，夹具蜗杆207的一端伸出夹具支座204。夹具支座204滚珠丝杠副连接支座丝杆205，支座丝杆205通过电机驱动，支座丝杆205转动连接在底板1中。使用时，将铝板3置于下夹板201、上夹板202之间，转动螺杆203使上夹板202下移，从而夹住铝板3；当需要进行位置调整的时候，启动电机，电机带动支座丝杆205转动，支座丝杆205转动使夹具支座204移动，从而使两块铝板3相靠近或相远离；当需要进行角度调整的时候，转动夹具蜗杆207，夹具蜗杆207带动夹具蜗轮206转动，夹具蜗轮206带动下夹板201转动，从而带动两块铝板3之间形成一定角度，以便焊接的进行。

为便于灵活设置探针等装置的位置，设置有安装块6，安装块6两侧分别固定连接一个侧杆601，安装槽501两侧分别滑动连接一个挡块602，挡块602设置有斜面，挡块602下端固定连接拉杆603的一端，拉杆603的另一端穿出并滑动连接支架盘5，拉杆603上设置有挡块弹簧604，挡块弹簧604一端固定连接支架盘5一端固定连接挡块602，挡块弹簧604始终推动挡块602使挡块602处于伸出状态。使用时，根据需要灵活选择支架盘5上安装槽501的位置，选好之后将安装块6卡进对应的安装槽501中，安装块6带动侧杆601卡入支架盘5中，在进入过程中侧杆601通过挡块602的斜面推动挡块602收回，当侧杆601越过挡块602后，挡块602在挡块弹簧604的作用下弹起，挡住侧杆601，避免安装块6脱落出来；当需要取下安装块6的时候，拉动拉杆603，拉杆603带动挡块602收回的同时压缩挡块弹簧604，此时即可将安装块6取下。

为便于调整探针或高速摄像机的位置和高度，设置有支架7，支架7滑动连接在转动球702中，转动球702球接在安装块6上，支架7上端设置有槽，槽中滑动连接滑动柱701，滑动柱701固定连接在电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块6上，通过电动推杆与滑动柱701配合调整支架7的角度。支架7下部滚动连接滚轮705，滚轮705转动连接在延伸杆704的一端，延伸杆704的另一端与固定杆703的一端铰接，铰接点上设置有扭簧使滚轮705始终与支架7贴合，固定杆703固定在安装块6上，滚轮705固定连接电机的输出端，电机通过支架固定在延伸杆704上，电机采用步进电机，滚轮705为橡胶或其他有较大摩擦系数的材质，以便滚轮705调整支架7的高度。使用时，当需要调整探针高度的时候，首先启动电机，电机带动滚轮705转动，滚轮705转动使支架7在转动球702中滑动，在此过程中，滑动柱701在调整支架7中滑动做适应性调整；当需要调整探针的角度的时候，启动电动推杆，电动推杆带动滑动柱701进行水平方向的移动，滑动柱701带动支架7摆动，在此过程滑动柱701在支架7的槽中做适应性调整发生相对滑动，同时扭簧使延伸杆704带动滚轮705始终向支架7方向靠近，保证滚轮705始终与支架7贴合，实现对支架7高度调整和固定。

为便于调整送气管或送丝管位置，设置有管件8，管件8滑动连接在滑套801中，滑套801铰接在安装块6中，管件8下端铰接平移杆805的一端，平移杆805的另一端滑动连接平移杆滑套806，平移杆滑套806固定连接电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块6上。滑套801两侧各固定连接一个滑套轴802的一端，滑套轴802设置有两个，沿滑套801轴线对称分布，滑套轴802的另一端转动连接在安装块6中，滑套轴802上环形设置有多个凹槽，凹槽中卡接滚珠803，滚珠803滑动连接在安装块6中并通过滚珠弹簧804推动，滚珠803滚动设置在滚珠杆807的一端，滚珠杆807的另一端固定连接滚珠弹簧804的一端，滚珠弹簧804的另一端固定连接在安装块6中，每个滑套轴802至少配套设置一个滚珠803，通过滚珠和凹槽配合实现对管件8的限位。使用时，将送气管或送丝管固定在管件8中，当需要进行高度调整的时候，启动电动推杆，电动推杆带动平移杆滑套806水平移动，平移杆滑套806带动平移杆805水平移动，当需要下降的时候，电动推杆带动平移杆滑套806向远离滑套801的方向移动，在此过程中，平移杆滑套806带动平移杆805移动，平移杆805带动管件8在滑套801中向下滑动，从而带动平移杆805在平移杆滑套806中向下滑动，需要上移的时候则反之；当需要进行角度调整的时候，转动滑套801，滑套801通过滚珠803和凹槽配合实现对角度的固定，在此过程中，管件8在滑套801中滑动，同时管件8带动平移杆805在平移杆滑套806中滑动。

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 (9)

1.一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，包括底板（1）、夹具（2）、铝板（3）、焊头（4），底板（1）上夹持铝板（3），铝板（3）通过焊头（4）进行激光焊，通过探针、高速摄像头捕捉焊接情况，并通过送丝管和送保护气体的送气管辅助焊接的进行，其特征在于：所述底板（1）上设置有两组夹具（2），两组夹具（2）分别夹持一块铝板（3）并调整其位置，铝板（3）上设置有焊头（4），焊头（4）上固定连接支架盘（5），支架盘（5）上设置有若干安装槽（501），安装槽（501）中安装安装块（6），安装块（6）通过支架（7）连接高速摄像头或探针，通过管件（8）连接送丝管或送气管。

2.根据权利要求1所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述夹具（2）包括下夹板（201）、上夹板（202），所述下夹板（201）中转动连接螺杆（203）的一端，螺杆（203）螺纹连接上夹板（202），为避免上夹板（202）跟随螺杆（203）转动，上夹板（202）还滑动连接至少一根导向柱，导向柱固定在下夹板（201）上，下夹板（201）转动连接在夹具支座（204）上，夹具支座（204）可以移动。

3.根据权利要求2所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述下夹板（201）通过轴固定连接夹具蜗轮（206），夹具蜗轮（206）与夹具蜗杆（207）啮合，夹具蜗轮（206）、夹具蜗杆（207）均转动连接在夹具支座（204）中，夹具蜗杆（207）的一端伸出夹具支座（204）。

4.根据权利要求2所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述夹具支座（204）滚珠丝杠副连接支座丝杆（205），支座丝杆（205）通过电机驱动，支座丝杆（205）转动连接在底板（1）中。

5.根据权利要求1所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述安装块（6）两侧分别固定连接一个侧杆（601），安装槽（501）两侧分别滑动连接一个挡块（602），挡块（602）设置有斜面，挡块（602）下端固定连接拉杆（603）的一端，拉杆（603）的另一端穿出并滑动连接支架盘（5），拉杆（603）上设置有挡块弹簧（604），挡块弹簧（604）一端固定连接支架盘（5）一端固定连接挡块（602），挡块弹簧（604）始终推动挡块（602）使挡块（602）处于伸出状态。

6.根据权利要求5所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述支架（7）滑动连接在转动球（702）中，转动球（702）球接在安装块（6）上，所述支架（7）上端设置有槽，槽中滑动连接滑动柱（701），滑动柱（701）固定连接在电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块（6）上，通过电动推杆与滑动柱（701）配合调整支架（7）的角度。

7.根据权利要求6所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述支架（7）下部滚动连接滚轮（705），滚轮（705）转动连接在延伸杆（704）的一端，延伸杆（704）的另一端与固定杆（703）的一端铰接，铰接点上设置有扭簧使滚轮（705）始终与支架（7）贴合，所述固定杆（703）固定在安装块（6）上，所述滚轮（705）固定连接电机的输出端，电机通过支架固定在延伸杆（704）上，以便滚轮（705）调整支架（7）的高度。

8.根据权利要求5所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述管件（8）滑动连接在滑套（801）中，滑套（801）铰接在安装块（6）中，管件（8）下端铰接平移杆（805）的一端，平移杆（805）的另一端滑动连接平移杆滑套（806），平移杆滑套（806）固定连接电动推杆的输出端，电动推杆固定在安装块（6）上。

9.根据权利要求8所述的一种便于调节检测点的铝合金激光焊接装置，其特征在于：所述滑套（801）两侧各固定连接一个滑套轴（802）的一端，滑套轴（802）的另一端转动连接在安装块（6）中，所述滑套轴（802）上环形设置有多个凹槽，凹槽中卡接滚珠（803），滚珠（803）滑动连接在安装块（6）中并通过滚珠弹簧（804）推动，每个滑套轴（802）至少配套设置一个滚珠（803），通过滚珠和凹槽配合实现对管件（8）的限位。