[发明专利]多自由度激光-电弧复合焊接头装置

说明书

技术领域

本发明涉及专用焊接设备技术领域，特指一种激光-电弧多自由度可调的复合焊接装置。

背景技术

激光一电弧复合焊接作为一种焊接新技术，不仅具有高功率密度、低热输入量等优点，而且焊接质量好、速度快，提高了电光能量转换效率和利用率，使得焊接过程更加稳定。与传统的TIG焊、MIG焊相比，它是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密焊接方法。激光复合焊接技术已在航空航天、汽车制造、造船、核电设备等领域得到广泛应用，成为了研究最多最广泛的复合焊接方法。焊接过程中．电弧焊炬相对于激光焊炬具有固定的位置和姿态，现有的多数复合焊接头的结构都是如此。采用固定焊接头焊接曲线焊缝时，保持激光焦点位于曲线焊缝上，电弧焊炬相对于焊接进给方向的位置和姿态会不断变化，导致焊接质量不可控。因此．这种结构只能适应一般的点焊、直线焊缝或者简单的非封闭曲线焊缝。

为保证焊接过程中电弧焊炬相对于焊接进给方向的位置和姿态不变。电弧焊炬相对于激光焊炬的位置和姿态必须实时调整，特别是焊接封闭曲线焊缝时，电弧焊炬需要能绕激光焊炬旋转360°。有的焊接的母材形状都很复杂，焊缝可能不在同一平面，在Z方向有变化。为保证达到最佳焊接效果，保证焊接质量，还需要实时调整焊接焦距。为此设计一种具有多自由度的焊接装置。复合焊接头安装在该装置上。通过伺服电机驱动齿轮机构，设计一种环形轨道，使激光头与电弧头可以转动360°。电弧焊炬绕激光束中心旋转．从而可实现焊接过程中电弧焊炬相对于激光焊炬的实时调整。同时使用线性移动平台实现Z轴的上下移动，实时调整焊接头距离,控制焊接焦距，可以满足不在平面的焊缝的焊接；激光头与电弧头的夹角可调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合焊接头装置，电弧焊炬能够围绕激光焊炬旋转360°，且可以调整两焊炬的夹角，复合头可以上下移动，便于焊接。

本发明是这样实现的，构造一种多自由度激光-电弧复合焊接头装置，其特征在于：包括机架、环形轨道、环形滑块、滑块挡板、电机、小齿轮、大内齿齿轮、连接座、Z轴线性位移平台以及复合头；

其中，所述复合头由激光焊炬、电弧焊炬、激光头支架、焊枪套筒、激光头压块组成；

电弧焊炬通过激光头支架固定在激光焊炬周围；小齿轮与大内齿齿轮啮合连接；电机和连接座直接固定环形滑块上， Z轴线性位移平台固定在连接座上，所述复合头固定在Z轴线性位移平台上，电机通过小齿轮围绕大内齿齿轮旋转，以此带动环形滑块在环形轨道上360°旋转；复合头固定在Z轴线性位移平台上，通过线性位移平台的移动实现复合头上下位移；复合头上通过调整焊枪套筒改变激光焊炬和电弧焊炬之间的角度。

根据本发明所述的多自由度激光-电弧复合焊接头装置，其特征在于：环形轨道镶嵌在机架内，用螺钉紧固在机架上与之成为一体；环形滑块放到环形轨道上，再盖上滑块挡板；将滑块挡板紧固于环形轨道上，使之成为一体，确保环形滑块不会转出；环形轨道与环形滑块相接触的面、滑块挡板下表面、环形轨道均为精加工，保证环形滑块的旋转。

根据本发明所述的多自由度激光-电弧复合焊接头装置，其特征在于：激光焊炬通过激光支架连接在Z轴线性位移平台上，可实现复合头的Z向位移，控制焊接焦距。

根据本发明所述的多自由度激光-电弧复合焊接头装置，其特征在于：Z轴线性位移平台通过连接座连接在环形滑块上，且激光焊炬中心轴设置在环形滑块的中心轴上。

根据本发明所述的多自由度激光-电弧复合焊接头装置，其特征在于：电弧焊炬采用TIG电弧，激光焊炬采用光纤激光头；电弧焊炬通过焊枪套筒固定在激光头支架上；激光头支架上设有一弧形轨道，其圆心在激光束的焦点上，焊枪套筒可以沿弧形轨道移动，以此调整电弧焊炬的焊接角度。

本发明所述的多自由度激光-电弧复合焊接头装置，电弧焊炬通过激光头支架固定在激光焊炬周围，可实现激光焊炬和电弧焊炬之间角度的改变；激光焊炬通过激光支架连接头Z轴线性位移平台上，可实现复合头的Z向位移，控制焊接焦距。Z轴线性位移平台通过连接座连接在环形滑块上，且激光焊炬中心轴设置在环形滑块的中心轴上。