CN215846511U - 基于激光跟踪的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于激光跟踪的焊接装置，涉及焊接设备领域。所述基于激光跟踪的焊接装置包括：焊枪；激光传感器，所述激光传感器发出的激光前置于所述焊枪运行的方向；第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端形成有第一驱动轴，从而驱动所述焊枪和所述激光传感器以所述第一驱动轴为旋转轴同步旋转；第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端形成有第二驱动轴，用于驱动所述焊枪摆动以调整焊接的角度。根据本实用新型的基于激光跟踪的焊接装置，能够被应用在多种场合内，且能够利用激光预先对焊接的轨迹进行规划，进而精准、高质量地完成焊接工作。

Description

基于激光跟踪的焊接装置

技术领域

本申请涉及焊接设备领域，尤其是涉及一种基于激光跟踪的焊接装置。

背景技术

焊接技术自发明至今已有百年多的历史，几乎可以满足当前各个领域的工业生产中产品生产制造的需要，是工业生产中极为重要的一个工艺过程。传统的焊接技术采用人工手动进行焊接，工人的作业环境恶劣，且人工焊接对工人的技术要求较高，焊接质量难以保证。

随着工业技术的不断发展，目前在工业生产中主要采用专用的焊接设备进行焊接作业，但当待焊接工件形状复杂且待焊接处形状不规则时，现有的焊接设备难以及时、灵活地调整焊接的位置及角度，仍需要人工进行辅助才能完成焊接，即便如此也无法保证焊接的准确性，且生产成本较高、生产效率较低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于激光跟踪的焊接装置，以解决现有焊接设备难以及时、灵活地调整焊接的位置及角度，从而造成了焊接质量不高的问题。

本实用新型提供一种基于激光跟踪的焊接装置，其中，所述基于激光跟踪的焊接装置包括：

焊枪；

激光传感器，所述激光传感器发出的激光前置于所述焊枪运行的方向；

第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端形成有第一驱动轴，从而驱动所述焊枪以所述第一驱动轴为旋转轴旋转；

第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端形成有第二驱动轴，用于驱动所述焊枪摆动以调整焊接的角度。

优选地，所述第一驱动轴与所述焊枪的轴线平行，所述第二驱动轴与所述焊枪的轴线垂直。

优选地，所述第一驱动轴通过第一减速器与所述焊枪连接，或者所述第二驱动轴通过第二减速器与所述焊枪连接。

优选地，当所述第一驱动轴通过第一减速器与所述焊枪连接时，所述第二驱动轴通过所述第二减速器与所述第一驱动机构连接。

优选地，当所述第二驱动轴通过第二减速器与所述焊枪连接时，所述第一驱动轴通过所述第一减速器与所述第二驱动机构连接。

优选地，所述基于激光跟踪的焊接装置还包括滑动机构，所述滑动机构连接有所述焊枪和所述激光传感器。

优选地，所述滑动机构连接有第三驱动机构，用于驱动所述激光传感器沿所述焊枪的轴线方向移动。

优选地，所述滑动机构包括滚珠丝杠及滑台，所述滚珠丝杠与所述焊枪的轴线平行，所述滑台与所述滚珠丝杠连接，所述第三驱动机构能够驱动所述滑台在所述滚珠丝杠上滑动，所述激光传感器与所述滑台固定连接。

优选地，所述滑动机构还包括分布于所述滚珠丝杠两侧的直线模组，所述直线模组与所述滚珠丝杠平行，用于导向所述滑台的滑动。

优选地，所述基于激光跟踪的焊接装置还包括支架，所述支架与所述第一驱动机构或第二驱动机构连接。

根据本实用新型的基于激光跟踪的焊接装置，能够精准地完成各类零件以及各种形状的接缝处地焊接。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据本实用新型的实施例的基于激光跟踪的焊接装置的示意图；

图2是根据本实用新型的实施例的基于激光跟踪的焊接装置的部分组件连接关系的示意图；

图3是根据本实用新型的实施例的基于激光跟踪的焊接装置的部分组件连接关系的另一示意图；

图4是根据本实用新型的实施例的滑动机构的示意图。

附图标记：1-主体支架；10-第一驱动机构；101-第一驱动轴；11-第一减速器安装板；12-第一减速器；13-法兰；2-电机外壳；20-第二驱动机构；201-第二驱动轴；21-第二减速器安装板；22-第二减速器；3-滑轨外壳；30-第三驱动机构；31-直线模组；32-滚珠丝杠；33-滑块；34-固定板；4-悬臂支架；5-焊枪；50-夹具；6-激光轮廓传感器；61-激光光束。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

如图1至图2所示，本实施例的基于激光跟踪的焊接装置可以包括焊枪5；能够使焊枪5在水平面内绕主体支架1旋转的第一驱动机构10；能够使焊枪5在竖直面内摆动的第二驱动机构20；以及激光轮廓传感器6和能够使其上下滑动的第三驱动机构30。

在下文中，将详细描述根据本实用新型的基于激光跟踪的焊接装置的上述组件的具体结构。

如图1至图2所示，在本实施例中焊枪5用于焊接水平放置的工件，故将焊枪5竖立放置并通过夹具50将其夹紧固定，从而与本实施例中的下述其他组件固定以完成焊接。夹具50的形状是没有限制的，其仅作为能够使焊枪5与下述其他组件连接的结构而存在。此外，在本实施例中，夹具50被设置在焊枪5靠上的位置处，以保证焊枪5在被驱动完成下述旋转、摆动等动作时能够维持稳定的状态，从而保证焊接的质量，同时也使得下述激光轮廓传感器6能够具有更大的移动范围，以获得更大的扫描范围和更精确的扫描结果。需要说明的是，夹具50的夹持位置并不固定，只要其能够保证焊接时的稳定性和焊接质量即可。

在本实施例中，如图2至图3所示，在夹具50的任意一侧连接有能够使焊枪5在竖直平面内摆动成一定角度的第二驱动机构20，以便焊枪5被用于不同的场合时，可根据实际情况例如待焊接工件的厚度、材料或待焊接处的形状等因素来调节焊枪5焊接时最适合的角度，从而使其能够更好地完成焊接工作。具体地，如图3所示，第二驱动机构20被设置为伺服电机，其动力输出端形成有水平的第二驱动轴201，该第二驱动轴201与第二减速器22连接从而将动力输入第二减速器22。而第二减速器22的动力输出端与上述夹具50固定，最终第二驱动轴201转动着驱使焊枪5摆动焊接。此外，为了增加第二驱动轴201与第二减速器22连接的稳定性，在其两者中间设置有第二减速器安装板21。

需要说明的是，在本实施例中第二驱动机构20为伺服电机，其具有运行平稳，抗过载能力强，精度高等优点，能够按照下述数控系统的指令精准的驱动焊枪5倾斜成特定的角度，而伺服电机作为常规的驱动机构易于更换调试。此外，由于上述电机启动过快，可能使得数控系统反应不及时而造成焊枪5焊接错误，因此在本装置中设置第二减速器22是必要的，其能够给予数控系统足够的反应时间，从而保证焊接的准确性。第二减速器22被设置为谐波减速器，其具有高精度、体积小、安装方便等优点，适用于本装置，且谐波减速器作为目前市面上主流的减速器容易更换。

在本实施例中，如图2至图3所示，还设置有能够驱动焊枪5旋转以使其可以在不同的位置完成焊接的第一驱动机构10。具体地，第一驱动机构10为伺服电机，其输出端形成有竖直向下的第一驱动轴101，该第一驱动轴101与第一减速器12连接从而将动力输入第一减速器12。而第一减速器12的动力输出端通过法兰13固定在上述第二驱动机构20的上表面，最终第一驱动轴101转动着驱使第二驱动机构20和与其连接的第二减速器安装板21、第二减速器22、夹具50及焊枪5共同绕第一驱动轴101旋转。同样地，为了增加第一驱动轴101与第一减速器12连接的稳定性，在其两者中间设置有第一减速器安装板11。此外，基于与上述内容相同的理由，第一驱动机构10同样被设置为伺服电机，第一减速器12也同样被设置为谐波减速器。

如此，在第一驱动机构10和第二驱动机构20等组件的共同作用下，即可使焊枪5根据实际情况按照下述数控系统的指令在不同的位置处以不同的角度完成焊接动作。然而第一驱动机构10和第二驱动机构20的设置位置并不限于此，例如第一驱动机构10也可以连接在第二驱动机构20的下表面，或者将第一驱动机构10通过安装板直接安装在焊枪5上端，进而将第二驱动机构20安装在第一驱动机构10的侧面，如此焊枪5也可以被驱动完成上述动作。此外，第一驱动机构10和第二驱动机构20放置的角度也并不限于此，例如若需要用本装置焊接竖直放置的工件，只需要将本装置水平放置即可，即保证第一驱动轴101与焊枪5的轴线平行，第二驱动轴201与焊枪5的轴线垂直即可。需要说明的是，基于装置外观的简洁美观和装置运行的平稳性的考虑，将第一驱动机构10和第二驱动机构20连接之后再与焊枪5连接是明显优于其两者均直接与焊枪5连接的。

需要说明的是，第一减速器安装板11和第二减速器安装板21的作用仅为增强驱动机构与减速器连接的稳定性，从而能够稳定的传递动力，因此其二者的具体形状、大小及厚度等是没有限制的。如图2所示，在本实施例中，第一减速器安装板11为圆盘状，第二减速器安装板21为板状。此外，由于法兰13安装在第二驱动机构20的方形上表面，出于连接的紧密度和本装置的美观度考虑，将法兰13设置为方形，而将第二减速器安装板21设置为板状也能够使其与法兰13紧密连接，进而再用与第二减速器安装板21和法兰13均适配的立方体型的电机外壳2套设在第二驱动机构20的外部。而由于第一减速器安装板11被设置为圆盘状，套设在第一驱动机构10外部的主体支架1则被设置为圆柱状，从而与第一减速器安装板11相连接。也就是说，第一减速器安装板11、第二减速器安装板21、法兰13、主体支架1及电机外壳2的形状只要能彼此适配，在连接稳定的情况下保证本装置的美观整洁即可。

此外，如图1所示，在主体支架1的上端还连接有悬臂支架4，通过悬臂支架4固定在其他机构例如移动轨道上，即可实现本装置的移动。而通过调整悬臂支架4的摆放角度例如将本实施例中的悬臂支架4由固定在竖直面上改为固定在水平面上，则能够调整焊枪5的位置和摆放角度，进而能够焊接不同位置处的工件。

此外，在本实施例中，如图1至图2所示，还设置有激光轮廓传感器6和滑动机构。具体地，滑动机构设置在上述夹具50与第二减速器22相对的一侧上，且与夹具50固定连接。如图4所示，滑动机构包括直线模组31、滑台以及和设置在直线模组31中间的滚珠丝杠32，滑台形成有滑块33和固定板34。直线模组31、滚珠丝杠32穿过滑块33，而激光轮廓传感器6与固定板34固定，从而通过设置在滑动机构上端的第三驱动机构30能够驱动滑块33上下移动，最终实现驱动激光轮廓传感器6上下移动。此外，设置激光轮廓传感器6发出的激光光束61的轴线与焊枪5的轴线平行且在同一平面内。此外，如图1所示，考虑本装置的美观整洁，在滑动机构上设置有适配的滑轨外壳3。

需要说明的是，激光轮廓传感器6作为现有技术，其型号等特性并不做具体限制。此外，滑动机构、第三驱动机构30以及激光轮廓传感器6的设置位置并不限于此，激光光束61也不是一定要与焊枪5轴线平行，只要保证激光轮廓传感器6发出的激光能够前置于焊枪5运行的方向即可。如此在技术人员使用本装置焊接时，通过激光轮廓传感器6的移动使其发出的激光对准焊缝，从而将通过激光预先采集焊缝的偏置数据实时传输给配备的数控系统，进而数控系统能够规划跟踪所述焊缝的焊接轨迹，驱动上述第一驱动机构10和第二驱动机构20实现对焊枪5的位置或角度的调整。此外，也可以采用其他方式实现激光轮廓传感器6的移动，例如可以将滑动机构设置为轨道的形式，或者也可以将滑动机构设置为滑轮的结构。此外，在本实施例中，由于第三驱动机构30对转矩没有要求，因此将其设置为价格相对较低的步进电机，也能满足其精准控制的需求。

根据本实用新型的如上所述的基于激光跟踪的焊接装置，能够利用激光预先对焊接的轨迹进行规划，进而通过第一驱动机构10和第二驱动机构20分别实现对焊枪5的焊接位置和焊接角度的控制，而当焊枪5与焊缝之间出现偏差时，通过激光轮廓传感器6也可以及时纠正偏差，从而使得本装置能够精准、高质量地完成焊接工作。此外，本实用新型中采用的均为现有的零件，维护修理简单方便，且可以根据实际应用情况灵活调整例如悬臂支架4的位置等，具有更大的适用范围。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述基于激光跟踪的焊接装置包括：

焊枪；

激光传感器，所述激光传感器发出的激光前置于所述焊枪运行的方向；

第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端形成有第一驱动轴，从而驱动所述焊枪以所述第一驱动轴为旋转轴旋转；

第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端形成有第二驱动轴，用于驱动所述焊枪摆动以调整焊接的角度。

2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述第一驱动轴与所述焊枪的轴线平行，所述第二驱动轴与所述焊枪的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述第一驱动轴通过第一减速器与所述焊枪连接，或者所述第二驱动轴通过第二减速器与所述焊枪连接。

4.根据权利要求3所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，当所述第一驱动轴通过第一减速器与所述焊枪连接时，所述第二驱动轴通过所述第二减速器与所述第一驱动机构连接。

5.根据权利要求3所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，当所述第二驱动轴通过第二减速器与所述焊枪连接时，所述第一驱动轴通过所述第一减速器与所述第二驱动机构连接。

6.根据权利要求1所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述基于激光跟踪的焊接装置还包括滑动机构，所述滑动机构连接有所述焊枪和所述激光传感器。

7.根据权利要求6所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述滑动机构连接有第三驱动机构，用于驱动所述激光传感器沿所述焊枪的轴线方向移动。

8.根据权利要求7所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述滑动机构包括滚珠丝杠及滑台，所述滚珠丝杠与所述焊枪的轴线平行，所述滑台与所述滚珠丝杠连接，所述第三驱动机构能够驱动所述滑台在所述滚珠丝杠上滑动，所述激光传感器与所述滑台固定连接。

9.根据权利要求8所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述滑动机构还包括分布于所述滚珠丝杠两侧的直线模组，所述直线模组与所述滚珠丝杠平行，用于导向所述滑台的滑动。

10.根据权利要求1所述的基于激光跟踪的焊接装置，其特征在于，所述基于激光跟踪的焊接装置还包括支架，所述支架与所述第一驱动机构或第二驱动机构连接。

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