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CN110977161A - 一种高精度三轴激光焊接设备 - Google Patents

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赵凯
时云
郝云波
杨萍
杜洋
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Abstract

本发明公开了一种高精度三轴激光焊接设备，包括：底座、立柱框架、X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置、激光焊接头、焊接头角度调节机构和工作平台；立柱框架的底部和工作平台的底部均固定在底座上；立柱框架的顶部安装有依次连接的X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置和焊接头角度调节机构；激光焊接头安装在焊接头角度调节机构上，通过焊接头角度调节机构实现激光焊接头的角度调整。本发明能够使激光焊接头精准地运动至三维空间内的任意一点；同时通过调整激光焊接头角度和工作平台高度，既可实现铝合金等高反材料的高质量焊接，又可实现各种复杂形状工件的焊接。

Description

一种高精度三轴激光焊接设备
技术领域
本发明涉及激光加工设备技术领域，特别是一种高精度三轴激光焊接设备。
背景技术
随着工业激光产业的快速发展，市场对激光加工技术的要求越来越高，激光技术的应用也越来越多元化，激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。与TIG、MIG等焊接方式，激光焊接具有高速、无变形、焊缝狭小、接头性能好和易于自动化等优点，高可靠性和高自动化的激光焊接机床在是市场上已形成了较大的规模。
激光焊接机床在用于焊接薄板等工件时，其对接焊缝极小，故要求激光焊接设备自身具有高精度；同时，在焊接铝合金等高反材料时，由于工件自身对激光反射率极高，激光直射后大部分被反射回镜组中，可能对镜片等关键部件产生损伤，影响焊接性能和焊接质量；因此，有必要设计机构对激光焊接头激光的入射角度进行调整。此外，待焊接工件的复杂程度也在逐步增加，激光焊接头的多轴运动以及工作平台的运动亦是十分必要的。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高精度三轴激光焊接设备，可以实现激光焊接头高精度准确地运动至三维空间内的任意一点；同时，激光焊接头可利用焊接头调节机构小角度调整，以提高铝合金的高反材料工件焊接焊缝的性能与质量；此外，综合激光焊接头角度调节功能和工作平台高度调整功能，能够对各种复杂形状工件的焊接。
本发明的技术解决方案是：
本发明公开了一种高精度三轴激光焊接设备，包括：底座、立柱框架、X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置、激光焊接头、焊接头角度调节机构和工作平台；
立柱框架的底部和工作平台的底部均固定在底座上，工作平台安装在底座的中心位置处，立柱框架安装在工作平台外侧；立柱框架的顶部安装有X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置和焊接头角度调节机构，立柱框架、X轴驱动装置、Y轴驱动装置、Z轴驱动装置和焊接头角度调节机构依次连接；激光焊接头安装在焊接头角度调节机构上，通过焊接头角度调节机构实现激光焊接头的角度调整。
可选地，X轴驱动装置采用机械同步形式，包括：X轴电机、T型减速机、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第一连接轴、第二连接轴、第一L型减速机、第二L型减速机、第一X轴线性模组和第二X轴线性模组；
X轴电机安装在T型减速机上；T型减速机左输出轴通过第一联轴器、第一连接轴、第二联轴器与第一L型减速机输入轴连接；T型减速机(10右输出轴通过第三联轴器、第二连接轴、第四联轴器与第二L型减速机输入轴连接；第一L型减速机和第二L型减速机分别安装于第一X轴线性模组和第二X轴线性模组上；第一X轴线性模组和第二X轴线性模组均以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
可选地，Y轴驱动装置，包括：横梁、Y轴电机和Y轴线性模组；
Y轴线性模组安装在横梁上，Y轴电机安装在Y轴线性模组上；Y轴线性模组以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
可选地，Z轴驱动装置，包括：Z轴电机、Z轴线性模组和转接板；
Z轴电机安装在Z轴线性模组上；Z轴线性模组以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度；转接板安装在Z轴线性模组的滑块上。
可选地，激光焊接头，包括：镜组、CCD相机和气帘；
镜组与CCD相机固连在一起；气帘设置在激光焊接头的端部，可在焊接过程中通入惰性气体。
可选地，焊接头角度调节机构，包括：刻度板和指针板；
刻度板上加工有定位凸台和螺纹孔，周向刻有刻度；指针板上加工有定位孔和环形开槽，周向刻有指针；刻度板与指针板通过定位凸台和定位孔对接安装，并通过螺纹孔采用螺钉固定。
可选地，还包括：手轮；手轮安装在工作平台侧面，工作平台可通过手轮对台面高度进行无极调节。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明公开了一种高精度三轴激光焊接设备，可以实现激光焊接头高精度准确地运动至三维空间内的任意一点；同时，激光焊接头可利用焊接头调节机构小角度调整，以提高铝合金的高反材料工件焊接焊缝的性能与质量；此外，综合激光焊接头角度调节功能和工作平台高度调整功能，能够对各种复杂形状工件的焊接。
附图说明
图1为本发明一种高精度三轴激光焊接设备的立体示意图；
图2为本发明一种X轴驱动装置的立体示意图；
图3为本发明一种Y轴驱动装置的立体示意图；
图4为本发明一种Z轴驱动装置的立体示意图；
图5为本发明一种激光焊接头的立体示意图；
图6为本发明一种焊接头角度调节机构的立体示意图；
图7为本发明一种工作平台的立体示意图。
具体实施方式
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
参照图1，为本发明一种高精度三轴激光焊接设备的立体示意图，所述高精度三轴激光焊接设备，包括：底座1、立柱框架2、X轴驱动装置3、Y轴驱动装置4、Z轴驱动装置5、激光焊接头6、焊接头角度调节机构7和工作平台8。具体连接关系如下：立柱框架2的底部和工作平台8的底部均固定在底座1上，工作平台8安装在底座1的中心位置处，立柱框架2安装在工作平台8外侧；立柱框架2的顶部安装有X轴驱动装置3、Y轴驱动装置4、Z轴驱动装置5和焊接头角度调节机构7，立柱框架2、X轴驱动装置3、Y轴驱动装置4、Z轴驱动装置5和焊接头角度调节机构7依次连接；激光焊接头6安装在焊接头角度调节机构7上，通过焊接头角度调节机构7实现激光焊接头的角度调整。
参照图2，为本发明一种X轴驱动装置的立体示意图，X轴驱动装置3采用机械同步形式，包括：X轴电机9、T型减速机10、第一联轴器11、第二联轴器12、第三联轴器13、第四联轴器14、第一连接轴15、第二连接轴16、第一L型减速机17、第二L型减速机18、第一X轴线性模组19和第二X轴线性模组20。具体连接关系如下：X轴电机9安装在T型减速机10上；T型减速机10左输出轴通过第一联轴器11、第一连接轴15、第二联轴器12与第一L型减速机17输入轴连接；T型减速机10右输出轴通过第三联轴器13、第二连接轴16、第四联轴器14与第二L型减速机18输入轴连接；第一L型减速机17和第二L型减速机18分别安装于第一X轴线性模组19和第二X轴线性模组20上；第一X轴线性模组19和第二X轴线性模组20均以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
参照图3，为本发明一种Y轴驱动装置的立体示意图，Y轴驱动装置4包括：横梁21、Y轴电机22和Y轴线性模组23。具体连接关系如下：Y轴线性模组23安装在横梁21上，Y轴电机22安装在Y轴线性模组23上；Y轴线性模组23以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
参照图4，为本发明一种Z轴驱动装置的立体示意图，Z轴驱动装置5，包括：Z轴电机24、Z轴线性模组25和转接板26。具体连接关系如下：Z轴电机24安装在Z轴线性模组25上；Z轴线性模组25以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度；转接板26安装在Z轴线性模组25的滑块上。
参照图5，为本发明一种激光焊接头的立体示意图，激光焊接头6，包括：镜组27、CCD相机28和气帘29。镜组27与CCD相机28固连在一起；气帘29设置在激光焊接头6的端部，可在焊接过程中通入惰性气体。优选的，利用CCD相机28既能够对焊接前焊缝的间隙和对中状态进行检查，又能够对焊接后焊缝质量进行检测，可大幅提高焊接质量和焊接效率；气帘29在焊接过程中会通入氩气等惰性气体，提高焊缝成形质量和外观质量。
参照图6，为本发明一种焊接头角度调节机构的立体示意图，焊接头角度调节机构7，包括：刻度板30和指针板31。优选的，刻度板30上加工有定位凸台和螺纹孔，周向刻有刻度；指针板31上加工有定位孔和环形开槽，周向刻有指针。刻度板30上加工有定位凸台和螺纹孔，周向刻有刻度；指针板31上加工有定位孔和环形开槽，周向刻有指针；刻度板30与指针板31通过定位凸台和定位孔对接安装，并通过螺纹孔采用螺钉固定。进一步的，通过手动旋转指针板31，观察指针和可读，旋转至指定角度后再利用螺钉固定，即可实现激光焊接头6角度的调节。
参照图7，为本发明一种工作平台的立体示意图，所述高精度三轴激光焊接设备还包括：手轮32。手轮32安装在工作平台8侧面，工作平台8可通过手轮32对台面高度进行无极调节。其中，工作平台8在通过手轮32对台面高度进行无极调节时以滚珠丝杠为传动，导向轴为导向。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (7)

1.一种高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，包括：底座(1)、立柱框架(2)、X轴驱动装置(3)、Y轴驱动装置(4)、Z轴驱动装置(5)、激光焊接头(6)、焊接头角度调节机构(7)和工作平台(8)；
立柱框架(2)的底部和工作平台(8)的底部均固定在底座(1)上，工作平台(8)安装在底座(1)的中心位置处，立柱框架(2)安装在工作平台(8)外侧；立柱框架(2)的顶部安装有X轴驱动装置(3)、Y轴驱动装置(4)、Z轴驱动装置(5)和焊接头角度调节机构(7)，立柱框架(2)、X轴驱动装置(3)、Y轴驱动装置(4)、Z轴驱动装置(5)和焊接头角度调节机构(7)依次连接；激光焊接头(6)安装在焊接头角度调节机构(7)上，通过焊接头角度调节机构(7)实现激光焊接头(6)的角度调整。
2.根据权利要求1所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，X轴驱动装置(3)采用机械同步形式，包括：X轴电机(9)、T型减速机(10)、第一联轴器(11)、第二联轴器(12)、第三联轴器(13)、第四联轴器(14)、第一连接轴(15)、第二连接轴(16)、第一L型减速机(17)、第二L型减速机(18)、第一X轴线性模组(19)和第二X轴线性模组(20)；
X轴电机(9)安装在T型减速机(10)上；T型减速机(10)左输出轴通过第一联轴器(11)、第一连接轴(15)、第二联轴器(12)与第一L型减速机(17)输入轴连接；T型减速机(10右输出轴通过第三联轴器(13)、第二连接轴(16)、第四联轴器(14)与第二L型减速机(18)输入轴连接；第一L型减速机(17)和第二L型减速机(18)分别安装于第一X轴线性模组(19)和第二X轴线性模组(20)上；第一X轴线性模组(19)和第二X轴线性模组(20)均以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
3.根据权利要求1所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，Y轴驱动装置(4)，包括：横梁(21)、Y轴电机(22)和Y轴线性模组(23)；
Y轴线性模组(23)安装在横梁(21)上，Y轴电机(22)安装在Y轴线性模组(23)上；Y轴线性模组(23)以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度。
4.根据权利要求1所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，Z轴驱动装置(5)，包括：Z轴电机(24)、Z轴线性模组(25)和转接板(26)；
Z轴电机(24)安装在Z轴线性模组(25)上；Z轴线性模组(25)以滚珠丝杠为传动，以导轨滑块为导向，保证运动的高精度；转接板(26)安装在Z轴线性模组(25)的滑块上。
5.根据权利要求1所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，激光焊接头(6)，包括：镜组(27)、CCD相机(28)和气帘(29)；
镜组(27)与CCD相机(28)固连在一起；气帘(29)设置在激光焊接头(6)的端部，可在焊接过程中通入惰性气体。
6.根据权利要求1所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，焊接头角度调节机构(7)，包括：刻度板(30)和指针板(31)；
刻度板(30)上加工有定位凸台和螺纹孔，周向刻有刻度；指针板(31)上加工有定位孔和环形开槽，周向刻有指针；刻度板(30)与指针板(31)通过定位凸台和定位孔对接安装，并通过螺纹孔采用螺钉固定。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的高精度三轴激光焊接设备，其特征在于，还包括：手轮(32)；手轮(32)安装在工作平台(8)侧面，工作平台(8)通过手轮(32)对台面高度进行无极调节。
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