[发明专利]多自由度激光-电弧复合焊接头装置有效

专利信息
申请号: 201310312861.9 申请日: 2013-07-24
公开(公告)号: CN103358038A 公开(公告)日: 2013-10-23
发明(设计)人: 曾志;李迅波;方文华;余红光;苗玉刚 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: B23K28/02 分类号: B23K28/02;B23K9/28;B23K26/08;B23K37/02
代理公司: 成都中亚专利代理有限公司 51126 代理人: 王岗
地址: 611731 四川省*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 自由度 激光 电弧 复合 焊接 装置
【说明书】:

技术领域

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。

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