四軸聯(lián)動激光焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種激光焊接裝置，具體涉及一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，屬于焊接機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法，主要用于焊接薄壁材料、低速焊接以及微、小型零件的精密焊接等;光纖傳輸激光焊接機(jī)是將高能激光束耦合進(jìn)入光纖，遠(yuǎn)距離傳輸后，通過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直為平行光，再聚焦于工件上實(shí)施焊接的一種激光焊接設(shè)備?，F(xiàn)有的光纖激光焊接機(jī)多數(shù)為三軸結(jié)構(gòu)，最有效的加工面僅為焊接工件的上表面，無法達(dá)到環(huán)縫焊接的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)工件高精度環(huán)縫焊接。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案:一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，包括系統(tǒng)控制柜、工作臺以及激光焊接頭，工作臺設(shè)置在系統(tǒng)控制柜上，所述工作臺上設(shè)有L型底座、懸臂橫梁以及旋轉(zhuǎn)工作平臺，懸臂橫梁安裝在L型底座的豎直臂上，L型底座以及懸臂橫梁構(gòu)成X、Y、Z的三維懸臂結(jié)構(gòu);旋轉(zhuǎn)工作平臺固定在工作臺上并設(shè)置在L型底座的一側(cè);L型底座的橫臂上安裝有X軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在橫臂兩側(cè)的導(dǎo)軌I和設(shè)置在橫臂一端的驅(qū)動電機(jī)I，L型底座的豎直臂底部的兩側(cè)具有與導(dǎo)軌I相互配合的滑槽I，驅(qū)動電機(jī)I的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿I相連，豎直臂底部的中間具有與絲桿I相互配合的螺母座；
[0005]L型底座的豎直臂上安裝有Y軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在豎直臂兩側(cè)的導(dǎo)軌II和設(shè)置豎直臂頂端的驅(qū)動電機(jī)II，懸臂橫梁上具有與導(dǎo)軌II相互配合的滑槽I，驅(qū)動電機(jī)II的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿II相連，兩個滑槽II的中間具有與絲桿II相互配合的螺母座；
[0006]所述激光焊接頭通過焊接頭底座連接在懸臂橫梁上，懸臂橫梁上安裝有Z軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在懸臂橫梁兩側(cè)的導(dǎo)軌III和設(shè)置懸臂橫梁一端的驅(qū)動電機(jī)III，焊接頭底座兩側(cè)具有與導(dǎo)軌III相互配合的滑槽III，驅(qū)動電機(jī)III的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿III相連，兩個滑槽III的中間具有與絲桿III相互配合的螺母座；
[0007]旋轉(zhuǎn)工作平臺上的旋轉(zhuǎn)軸與X軸平行，旋轉(zhuǎn)工作平臺上設(shè)有固定工件的夾具，夾具上連接有驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0008]驅(qū)動電機(jī)I帶動絲桿I旋轉(zhuǎn)，豎直臂沿著導(dǎo)軌I在X軸方向上移動；驅(qū)動電機(jī)II帶動絲桿II旋轉(zhuǎn)，懸臂橫梁沿著導(dǎo)軌11在Y軸方向上移動;驅(qū)動電機(jī)III帶動絲桿III旋轉(zhuǎn)，焊接頭底座連帶激光焊接頭沿著導(dǎo)軌III在Z軸方向上移動，旋轉(zhuǎn)工作平臺上的工件在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0009]所述激光焊接頭配置有光纖激光發(fā)生器，且具有紅光指示校準(zhǔn)系統(tǒng)。光纖激光發(fā)生器擁有獨(dú)立運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示單元，激光能量緩升時(shí)間可調(diào)節(jié)；紅光指示校準(zhǔn)系統(tǒng)中紅光光斑直徑與光纖激光器直徑相同，與激光光斑同軸重合輸出，位置偏差為零。
[0010]所述驅(qū)動電機(jī)1、驅(qū)動電機(jī)II以及驅(qū)動電機(jī)III均為伺服電機(jī)，且均由安裝在系統(tǒng)控制柜內(nèi)的PLC控制器控制。
[0011]系統(tǒng)控制柜內(nèi)配置基于PC運(yùn)動控制的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)，是一種開放式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以充分利用PC機(jī)和第三方軟件資源來完成用戶應(yīng)用程序的開放，運(yùn)動控制器根據(jù)來自PC機(jī)的應(yīng)用程序命令，按照設(shè)定的運(yùn)動模式，向驅(qū)動器發(fā)出運(yùn)動指令，完成相應(yīng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動策劃。該控制系統(tǒng)可以通過現(xiàn)場總線對設(shè)備進(jìn)行交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集成控制，以實(shí)現(xiàn)信號采集、邏輯處理、數(shù)據(jù)交互、信號反饋等功能;實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)通過該控制系統(tǒng)與外圍系統(tǒng)的協(xié)同工作，達(dá)到了與周邊模塊的統(tǒng)一管理。
[0012]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)焊接裝置在X軸Y軸Z軸以及旋轉(zhuǎn)軸四個自由度的聯(lián)動，伺服電機(jī)根據(jù)PLC控制器的控制信號驅(qū)動X軸傳動機(jī)構(gòu)、Y軸傳動機(jī)構(gòu)、Z軸傳動機(jī)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)夾具的動作，可以實(shí)現(xiàn)工件的高精度的環(huán)縫焊接，且控制過程方便，結(jié)構(gòu)簡單。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型主視圖；
[0014]圖2是圖1的俯視圖；
[0015]圖3是圖1的左視圖。
[0016]圖中:1、系統(tǒng)控制柜;2、工作臺；3、激光焊接頭;31、焊接頭底座;32、滑槽III;4、L型底座;41、豎直臂;411、導(dǎo)軌11;412、驅(qū)動電機(jī)11;413、絲桿11;414、滑槽I; 42、橫臂;421、導(dǎo)軌I ;422、驅(qū)動電機(jī)I; 423、絲桿I; 5、懸臂橫梁；51、導(dǎo)軌III; 52、驅(qū)動電機(jī)III; 53、絲桿III ;54、滑槽II ;6、旋轉(zhuǎn)工作平臺；61、夾具。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1至圖3所示，一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，包括系統(tǒng)控制柜1、工作臺2以及激光焊接頭3，工作臺2設(shè)置在系統(tǒng)控制柜I上，所述工作臺2上設(shè)有L型底座4、懸臂橫梁5以及旋轉(zhuǎn)工作平臺6，懸臂橫梁5安裝在L型底座4的豎直臂41上，L型底座4以及懸臂橫梁5構(gòu)成X、Y、Z的三維懸臂結(jié)構(gòu);旋轉(zhuǎn)工作平臺6固定在工作臺2上并設(shè)置在L型底座4的一側(cè);L型底座4的橫臂42上安裝有X軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在橫臂42兩側(cè)的導(dǎo)軌1421和設(shè)置在橫臂一端的驅(qū)動電機(jī)I422，L型底座4的豎直臂41底部的兩側(cè)具有與導(dǎo)軌1421相互配合的滑槽1414，驅(qū)動電機(jī)1422的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿1423相連，豎直臂41底部的中間具有與絲桿1423相互配合的螺母座；
[0019]L型底座4的豎直臂41上安裝有Y軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在豎直臂41兩側(cè)的導(dǎo)軌II411和設(shè)置豎直臂頂端的驅(qū)動電機(jī)11412，懸臂橫梁5上具有與導(dǎo)軌II411相互配合的滑槽1154，驅(qū)動電機(jī)II412的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿II413相連，兩個滑槽1154的中間具有與絲桿II413相互配合的螺母座；
[0020]所述激光焊接頭3通過焊接頭底座31連接在懸臂橫梁5上，懸臂橫梁5上安裝有Z軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在懸臂橫梁5兩側(cè)的導(dǎo)軌III51和設(shè)置懸臂橫梁5 —端的驅(qū)動電機(jī)11152，焊接頭底座31兩側(cè)具有與導(dǎo)軌III51相互配合的滑槽11132，驅(qū)動電機(jī)III52的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿III53相連，兩個滑槽III32的中間具有與絲桿III53相互配合的螺母座；
[0021]旋轉(zhuǎn)工作平臺6上的旋轉(zhuǎn)軸與X軸平行，旋轉(zhuǎn)工作平臺6上設(shè)有固定工件的夾具61，夾具上連接有驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0022]驅(qū)動電機(jī)1422帶動絲桿1423旋轉(zhuǎn)，豎直臂41沿著導(dǎo)軌1421在X軸方向上移動;驅(qū)動電機(jī)II412帶動絲桿II413旋轉(zhuǎn)，懸臂橫梁5沿著導(dǎo)軌II411在Y軸方向上移動；驅(qū)動電機(jī)III52帶動絲桿III53旋轉(zhuǎn)，焊接頭底座31連帶激光焊接頭3沿著導(dǎo)軌III51在Z軸方向上移動，旋轉(zhuǎn)工作平臺6上的工件在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。激光焊接裝置的專用工作臺的尺寸覆蓋了數(shù)控焊接機(jī)的整個加工區(qū)域，并且留有傳感器通道、閉環(huán)數(shù)據(jù)回路通道、CCD加裝通道，預(yù)留溫度探測器位置，預(yù)留溫度傳感器位置，預(yù)留位置傳感器位置。
[0023]所述激光焊接頭3配置有光纖激光發(fā)生器，且具有紅光指示校準(zhǔn)系統(tǒng)。光纖激光發(fā)生器擁有獨(dú)立運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示單元，激光能量緩升時(shí)間可調(diào)節(jié);紅光指示校準(zhǔn)系統(tǒng)中紅光光斑直徑與光纖激光器直徑相同，與激光光斑同軸重合輸出，位置偏差為零。
[0024]所述驅(qū)動電機(jī)1422、驅(qū)動電機(jī)II412以及驅(qū)動電機(jī)III52均為伺服電機(jī)，且均由安裝在系統(tǒng)控制柜內(nèi)的PLC控制器控制。
[0025]系統(tǒng)控制柜內(nèi)配置基于PC運(yùn)動控制的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)，是一種開放式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以充分利用PC機(jī)和第三方軟件資源來完成用戶應(yīng)用程序的開放，運(yùn)動控制器根據(jù)來自PC機(jī)的應(yīng)用程序命令，按照設(shè)定的運(yùn)動模式，向驅(qū)動器發(fā)出運(yùn)動指令，完成相應(yīng)的實(shí)時(shí)運(yùn)動策劃。該控制系統(tǒng)可以通過現(xiàn)場總線對設(shè)備進(jìn)行交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集成控制，以實(shí)現(xiàn)信號采集、邏輯處理、數(shù)據(jù)交互、信號反饋等功能;實(shí)現(xiàn)了焊機(jī)通過該控制系統(tǒng)與外圍系統(tǒng)的協(xié)同工作，達(dá)到了與周邊模塊的統(tǒng)一管理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，包括系統(tǒng)控制柜(I)、工作臺(2)以及激光焊接頭(3)，工作臺(2)設(shè)置在系統(tǒng)控制柜(I)上，其特征在于，所述工作臺(2)上設(shè)有L型底座(4)、懸臂橫梁(5)以及旋轉(zhuǎn)工作平臺(6)，懸臂橫梁(5)安裝在L型底座(4)的豎直臂(41)上，L型底座(4)以及懸臂橫梁(5)構(gòu)成X、Y、Z的三維懸臂結(jié)構(gòu);旋轉(zhuǎn)工作平臺(6)固定在工作臺(2)上并設(shè)置在L型底座(4)的一側(cè);L型底座(4)的橫臂(42)上安裝有X軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在橫臂(42)兩側(cè)的導(dǎo)軌I(421)和設(shè)置在橫臂一端的驅(qū)動電機(jī)I(422)，L型底座(4)的豎直臂(41)底部的兩側(cè)具有與導(dǎo)軌1(421)相互配合的滑槽1(414)，驅(qū)動電機(jī)1(422)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿1(423)相連，豎直臂(41)底部的中間具有與絲桿1(423)相互配合的螺母座； L型底座(4)的豎直臂(41)上安裝有Y軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在豎直臂(41)兩側(cè)的導(dǎo)軌11(411)和設(shè)置豎直臂頂端的驅(qū)動電機(jī)11(412)，懸臂橫梁(5)上具有與導(dǎo)軌11(411)相互配合的滑槽11(54)，驅(qū)動電機(jī)11(412)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿11(413)相連，兩個滑槽II(54)的中間具有與絲桿11(413)相互配合的螺母座； 所述激光焊接頭(3)通過焊接頭底座(31)連接在懸臂橫梁(5)上，懸臂橫梁(5)上安裝有Z軸傳動機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在懸臂橫梁(5)兩側(cè)的導(dǎo)軌111(51)和設(shè)置懸臂橫梁(5) —端的驅(qū)動電機(jī)111(52)，焊接頭底座(31)兩側(cè)具有與導(dǎo)軌111(51)相互配合的滑槽111(32)，驅(qū)動電機(jī)111(52)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲桿111(53)相連，兩個滑槽III (32)的中間具有與絲桿111(53)相互配合的螺母座； 旋轉(zhuǎn)工作平臺(6)上的旋轉(zhuǎn)軸與X軸平行，旋轉(zhuǎn)工作平臺(6)上設(shè)有固定工件的夾具(61)，夾具上連接有驅(qū)動機(jī)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的四軸聯(lián)動激光焊接裝置，其特征在于，所述激光焊接頭(3)配置有光纖激光發(fā)生器，且具有紅光指示校準(zhǔn)系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1或2所述的四軸聯(lián)動激光焊接裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)I(422)、驅(qū)動電機(jī)11(412)以及驅(qū)動電機(jī)111(52)均為伺服電機(jī)，且均由安裝在系統(tǒng)控制柜內(nèi)的PLC控制器控制。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種四軸聯(lián)動激光焊接裝置，包括系統(tǒng)控制柜(1)、工作臺(2)以及激光焊接頭(3)，工作臺設(shè)置在系統(tǒng)控制柜上，所述工作臺上設(shè)有L型底座(4)、懸臂橫梁(5)以及旋轉(zhuǎn)工作平臺(6)，懸臂橫梁安裝在L型底座的豎直臂(41)上，L型底座以及懸臂橫梁構(gòu)成X、Y、Z的三維懸臂結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)工作平臺固定在工作臺上并設(shè)置在L型底座的一側(cè)；L型底座的橫臂(42)上安裝有X軸傳動機(jī)構(gòu)，L型底座的豎直臂上安裝有Y軸傳動機(jī)構(gòu)，懸臂橫梁上安裝有Z軸傳動機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)焊接裝置在X軸Y軸Z軸以及旋轉(zhuǎn)軸四個自由度的聯(lián)動，以達(dá)到工件的高精度的環(huán)縫焊接，且控制過程方便，結(jié)構(gòu)簡單。
【IPC分類】B23K26/28
【公開號】CN205271144
【申請?zhí)枴緾N201520972186
【發(fā)明人】徐杰, 樊宇, 卓小敏, 李朋朋, 張現(xiàn)虎, 田文騰, 郭躍, 馮燦
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月27日