用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备的制作方法

本发明涉及汽车零部件焊接技术领域，具体为用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备。

背景技术：

激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，使其冲击在焊件接头上以达到焊接目的的技术。其中，熔融焊接中，激光束可由平面光学元件(如镜子)导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上，但需使用惰性气体以防熔池氧化。对于大幅面汽车零部件的焊接过程中，其对焊接界面的保护难度较大，且待焊接的零部件的对齐、拼接，需要精准要求。现有的激光焊接设备，对大幅面的零部件的固定，难以精准定位固定，导致对接不平齐，且在焊接过程中，焊接界面极易与空气接触，被氧化，降低了焊接质量，同时，也降低了焊接效率。

因此，本领域技术人员提供了用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备，其包括设备壳体、螺杆、t型板、焊接装置以及定位装置，所述设备科体上方设有横向设置的螺杆，所述螺杆上套有t型板，所述螺杆上、下侧均设有横向滑轨，且所述t型板中横板、竖板分别与上、下侧横向滑轨滑动连接；

所述t型板中纵板下端安装有焊接装置，且所述t型板中横板左、右板面上分别固定有冷却罐、焊接保护气体罐，对汽车零部件焊接界面进行冷却、隔绝氧气；

且所述定位装置设在设备壳体内部靠下端，对大幅面汽车零部件进行定位夹持。

作为本发明的一种优选技术方案，所述定位装置包括凹型板、支撑平板、伺服电机、液压机、夹持架板以及定位组件，所述凹型板中心开设有水平滑槽，所述支撑平板左端嵌入水平滑槽中滑动连接，且所述支撑平板上端面上固定有传动轴承座，所述传送轴承轴轴心处套有丝杠，所述丝杆一端与伺服电机输出端相连接，且所述伺服电机固定在凹型板内侧板面上；

所述支撑平板右端上、下板面上垂向固定有液压机，所述液压机输出端与横向设置的夹持架板左端固定连接，所述夹持架板内侧面板上设有定位组件。

作为本发明的一种优选技术方案，所述定位组件包括定位电机、工形夹板、l型板架、弹性推块以及辅助套件，所述定位电机输出端固定有工形夹板，所述l型板架横向短直板嵌入工形夹板右空腔中固定连接，呈左右对称设置两组，所述l型板架纵向导向板上端固定有辅助套件，所述弹性推块嵌入辅助套件内部滑动连接，且所述弹性推块下端中心面与工形夹板上端中心面通过压缩弹簧相连接；

所述弹性推块内部设有弹性组件，所述弹性组件上设有紧贴盘，所述紧贴盘。

作为本发明的一种优选技术方案，所述弹性组件中下侧设有自由伸缩件，且平行设置三组，中间所述自由伸缩件上端左、右侧铰接连接支承摆杆，左、右自由伸缩件上端铰接连接有微型伸缩器，所述微型伸缩器输出端与支承摆杆中心面铰接连接，且所述支承摆杆上端与紧贴盘下端铰接连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述紧贴盘外侧端头设有弹性帽垫，所述紧贴盘呈圆周排列设置四组，且所述紧贴盘中心设有四棱锥形架，所述四棱锥形架中四棱底端与四组紧贴盘中心处铰接连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述焊接装置包括激光焊接仪、反射装置以及保护装置，所述激光焊接仪左右侧设有垂直监测装置，且与焊接缝隙平行设置，所述激光焊接仪外侧套有耳形夹套，且所述耳形夹套左、右侧耳形座与焊接缝隙垂直设置，所述耳形座上铰接连接有纵向支杆，所述纵向支杆下端铰接连接有保护装置，与所述激光焊接仪激光对应的位于焊接缝隙的下方设有反射装置。

作为本发明的一种优选技术方案，右侧所述垂直监测装置包括驱动座、直角板、光源以及行走短板，所述驱动座下端设有光源，所述直角板上端横板固定在驱动座下端处，且所述直角板长直板与光源射线相平行，所述直角板长直板下端铰接连接有行走短板，所述行走短板上端面上设有与光源对应接收的光源接收器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述保护装置包括保护箱罩、提拉杆、扁形摆动箱、角度调节器以及扩散组件，所述保护箱罩箱壳上下角端设有引流扇，所述保护箱罩箱壳内部铺设有s型引流管，所述s型引流管与冷却罐相连通，所述保护箱罩箱壳外侧板上铰接连接有扁形摆动箱、提拉杆，所述提拉杆输出端与扁形摆动箱右侧端角处铰接连接，且所述保护箱罩中心处设有直流喷头，所述扁形摆动箱、提拉杆均以直流喷头为对称轴设置两组；

所述扁形摆动箱中心处安装有弧形罩，所述扁形摆动箱左、右端角均铰接连接有角度调节器，所述角度调节器输出端与弧形罩外侧端上连接有扩散组件，所述扁形摆动箱内侧弧面上安装有反射弧板，所述扁形摆动箱内部开设有导流腔室，所述导流腔室内侧左、右端处开设有排气口，所述导流腔室右上端开设有进气口，所述进气口、直流喷头与焊接保护气体罐相连通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述扩散组件包括密封壳、分流扩散架、推拉杆、l型滑杆、条形夹板以及椭圆引流板，所述密封壳上端与排气口管道连接，所述密封壳内部靠上侧设有分流扩散架，所述分流扩散架为上侧风扇驱散组件、下侧平行引流组件，所述推拉杆设在密封壳外侧右端角板上，所述推拉杆输出端与l型滑杆右端竖杆相连接，所述l型滑杆长横滑杆贯穿密封壳左右侧壳体，所述l型滑杆下方设有固定在密封壳内部的条形夹板，且与所述l型滑杆平行设置，且所述l型滑杆、条形夹板上对应固定有微型固定柱；

所述椭圆引流板上端与上侧微型固定柱轴承连接，所述椭圆引流板中心处开设有条形滑腔层，所述条形滑腔层套在下侧微型固定柱外侧滑动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反射装置包括驱动伸缩机、半球形反射壳以及半球形折射晶体，所述驱动伸缩机固定在下端传动带上，所述驱动伸缩机上端与半球形反射壳下端面相固定，所述半球形反射壳内部中心固定有细玻璃板，所述细玻璃板上端定有半球形折射晶体。

与现有技术相比，本发明提供了用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备，具备以下有益效果：

1、本发明中通过定位组件中的可转动式定位电机、伸缩导向的l型板架结构、压缩弹簧的弹力结构、具有摆动扭力的紧贴盘，使得定位组件与汽车零部件表面，尤其是难以固定的弧形曲面，充分贴合，且对其表面施加压力的大小调节更加安全、便捷，其中，通过紧贴盘、弹性帽垫的四倾斜弹性摆动结构，使其与汽车零部件表面完全贴合吸附，不留空隙、气泡等，从而保证汽车零部件不易发生错位、偏移，提高了焊缝对接前的精确度、对接后维持固定的稳定度，进一步提高焊接的质量。

2、本发明中通过氩气、氮气的配合使用，且氩气为主保护气体、氮气为辅保护气体，但是氮气还可作为冷却气体，且在激光焊接仪焊接过程中，能够通过垂直监测装置实时监测激光焊接仪与焊接缝隙的最佳焊接角度，通过保护组件对焊接界面进行保护，此中，通过轴心一组直流气体，外部通过扩散组件对气体进行扩散，使其充满保护箱罩内部，再结合氩气密度较大，从而不易使得外部空气进入保护箱罩内部，隔绝外部空气及杂质，避免焊接过程中，焊接界面被氧化，且配合引流扇既能将使用过后的气体及时引出，也能截流外部空气的流入，进一步保证内部保护气体的纯洁度，从而提高汽车零部件的焊接界面的光滑度、质量，同时，焊接的效率、精度也大幅度得到提高。

附图说明

图1为本发明的焊接设备结构示意图；

图2为本发明的定位装置局部结构放大示意图；

图3为本发明的定位组件局部结构放大示意图；

图4为本发明的紧贴盘结构放大示意图；

图5为本发明的与焊缝平行的一侧焊接装置局部结构放大示意图；

图6为本发明的与焊缝垂直的一侧焊接装置局部结构放大示意图；

图7为本发明的保护装置局部结构放大示意图；

图8为本发明的扩散组件局部结构放大示意图；

图中：1、设备壳体；2、螺杆；3、t型板；4、焊接装置；5、定位装置；51、凹型板；52、支撑平板；53、伺服电机；54、液压机；55、夹持架板；6、定位组件；61、定位电机；62、工形夹板；63、l型板架；64、辅助套件；65、弹性推块；66、弹性组件；67、紧贴盘；68、弹性帽垫；41、激光焊接仪；42、耳形夹套；43、纵向支杆；7、反射装置；8、保护装置；10、垂直监测装置；101、驱动座；102、直角板；103、光源；104、行走短板；81、保护箱罩；82、s型引流管；83、引流扇；84、提拉杆；85、扁形摆动箱；86、角度调节器；87、弧形罩；88、直流喷头；89、反射弧板；9、扩散组件；91、密封壳；92、分流扩散架；93、推拉杆；94、l型滑杆；95、条形夹板；96、椭圆引流板；71、驱动伸缩机；72、半球形反射壳；73、半球形折射晶体。

具体实施方式

参照图1，本发明提供一种技术方案：其包括用于大幅面汽车零部件焊接的间隙自适应激光焊接设备，其包括设备壳体1、螺杆2、t型板3、焊接装置4以及定位装置5，所述设备科体1上方设有横向设置的螺杆2，所述螺杆2上套有t型板3，所述螺杆2上、下侧均设有横向滑轨，且所述t型板3中横板、竖板分别与上、下侧横向滑轨滑动连接，所述螺杆右端连接有旋转电机；

所述t型板3中纵板下端安装有焊接装置4，且所述t型板3中横板左、右板面上分别固定有冷却罐、焊接保护气体罐，对汽车零部件焊接界面进行冷却、隔绝氧气；

且所述定位装置5设在设备壳体1内部靠下端，对大幅面汽车零部件进行定位夹持；

作为最佳实施例，焊接保护气体为惰性气体，本焊接保护气体罐中装有氩气保护气体，其密度较大，它易受高温金属等离子体电离，屏蔽了部分光束射向工件，减少了焊接的有效激光功率，也使得焊接速度与熔深，提高了焊件表面的光滑度，且冷却罐中为焊件所需一定冷却温度的氮气，通过氮气对氩气进行冷却的同时，也能够对焊件提供保护，但需要注意的是，焊件焊接外部的氮气所占比例远低于氩气所占比例，主要用于，在氩气对焊件焊接界面进行保护时，氮气能够对外部空气进一步辅助隔离，避免焊件焊接界面被氧化，从而使得焊件焊接强度、光滑度得到进一步提高。

参照图2，本实施例中，所述定位装置5包括凹型板51、支撑平板52、伺服电机53、液压机54、夹持架板55以及定位组件6，所述凹型板51中心开设有水平滑槽，所述支撑平板52左端嵌入水平滑槽中滑动连接，且所述支撑平板52上端面上固定有传动轴承座，所述传送轴承轴轴心处套有丝杠，所述丝杆一端与伺服电机53输出端相连接，且所述伺服电机53固定在凹型板51内侧板面上；

所述支撑平板52右端上、下板面上垂向固定有液压机54，所述液压机54输出端与横向设置的夹持架板55左端固定连接，所述夹持架板55内侧面板上设有定位组件6；

其中，一组定位装置仅对一块汽车零部件进行固定，通过两组定位装置对两块待焊接的汽车零部件组合固定，由伺服电机驱动两组汽车零部件进行定位拼接。

参照图3，本实施例中，所述定位组件6包括定位电机61、工形夹板62、l型板架63、弹性推块65以及辅助套件64，所述定位电机61输出端固定有工形夹板62，所述l型板架63横向短直板嵌入工形夹板62右空腔中固定连接，呈左右对称设置两组，所述l型板架63纵向导向板上端固定有辅助套件64，所述弹性推块65嵌入辅助套件64内部滑动连接，且所述弹性推块65下端中心面与工形夹板62上端中心面通过压缩弹簧相连接；

所述弹性推块65内部设有弹性组件66，所述弹性组件66上设有紧贴盘67，所述紧贴盘67，此中，定位电机下端与夹持架板板面铰接连接，以便促进紧贴盘与汽车零部件弧面相对垂直贴合，提高贴合度，使得汽车零部件的固定更加稳定。

本实施例中，所述弹性组件66中下侧设有自由伸缩件，且平行设置三组，中间所述自由伸缩件上端左、右侧铰接连接支承摆杆，左、右自由伸缩件上端铰接连接有微型伸缩器，所述微型伸缩器输出端与支承摆杆中心面铰接连接，且所述支承摆杆上端与紧贴盘67下端铰接连接；

作为最佳实施例，支承摆杆上端与紧贴盘下端铰接的铰接轴上套有扭转弹簧，其扭转弹簧的扭力方向为，使紧贴盘有向内侧轴心转动趋势。

参照图4，本实施例中，所述紧贴盘外侧端头设有弹性帽垫68，所述紧贴盘67呈圆周排列设置四组，且所述紧贴盘67中心设有四棱锥形架，所述四棱锥形架中四棱底端与四组紧贴盘67中心处铰接连接，且弹性帽垫68上开设有蜂窝孔，以便增强弹性帽垫与汽车零部件表面吸附固定强度，且四组紧贴盘初始状态为，在扭转弹簧的作用下向外侧倾斜一定角度，从而使得紧贴盘由内向外逐渐与汽车零部件表面贴合固定，不易使其在焊接过程中产生形变，导致焊接界面的缝隙变大。

参照图5、6、7，本实施例中，所述焊接装置4包括激光焊接仪41、反射装置7以及保护装置8，所述激光焊接仪41左右侧设有垂直监测装置10，且与焊接缝隙平行设置，所述激光焊接仪41外侧套有耳形夹套42，且所述耳形夹套42左、右侧耳形座与焊接缝隙垂直设置，所述耳形座上铰接连接有纵向支杆43，所述纵向支杆43下端铰接连接有保护装置8，与所述激光焊接仪41激光对应的位于焊接缝隙的下方设有反射装置7。

本实施例中，右侧所述垂直监测装置10包括驱动座101、直角板102、光源103以及行走短板104，所述驱动座101下端设有光源103，所述直角板102上端横板固定在驱动座101下端处，且所述直角板102长直板与光源103射线相平行，所述直角板102长直板下端铰接连接有行走短板104，所述行走短板104上端面上设有与光源103对应接收的光源接收器；

其驱动座上端设有固定轴，与驱动座相固定的激光焊接仪，其内侧面板与后侧固定板面铰接连接，后侧固定板面上还设有弧形导轨，以便激光焊接仪的倾斜调节；

作为最佳实施例，行走短板与直角板上端横板长度一致，且长度均较短，以便保证行走短板能够不受汽车零部件弧形表面的影响，与直角板长直板处于相对垂直结构，且行走短板左端下侧面铰接连接有一组平行的滚轮，通过光源的实时照射与接收，并传递至驱动座中，从而调节激光焊接仪的倾斜角度，使得激光能够与焊接界面实时处于垂直状态，提高焊接的质量。

本实施例中，所述保护装置8包括保护箱罩81、提拉杆84、扁形摆动箱85、角度调节器86以及扩散组件9，所述保护箱罩81箱壳上下角端设有引流扇83，所述保护箱罩81箱壳内部铺设有s型引流管82，所述s型引流管82与冷却罐相连通，所述保护箱罩81箱壳外侧板上铰接连接有扁形摆动箱85、提拉杆84，所述提拉杆84输出端与扁形摆动箱85右侧端角处铰接连接，且所述保护箱罩81中心处设有直流喷头88，所述扁形摆动箱85、提拉杆84均以直流喷头为对称轴设置两组；

所述扁形摆动箱85中心处安装有弧形罩87，所述扁形摆动箱85左、右端角均铰接连接有角度调节器86，所述角度调节器86输出端与弧形罩87外侧端上连接有扩散组件9，所述扁形摆动箱85内侧弧面上安装有反射弧板89，所述扁形摆动箱85内部开设有导流腔室，所述导流腔室内侧左、右端处开设有排气口，所述导流腔室右上端开设有进气口，所述进气口、直流喷头与焊接保护气体罐相连通；

需要注意的是，直流喷头集中高速喷射保护气体，经扩散组件流通的保护气体为流速均匀，空间面域内的保护气体浓度较为均匀，使保护箱罩内部呈一柱倾斜高速直流保护气体，其外侧空气中充满浓度、流速均较为稳定的保护气体，并在受中间高流速的影响下，使其直流外侧区域压强较小，而外侧稳定的气体在大气压的作用下，均趋向受直流气体流向焊接界面，且由于内部大部分空间气体较为稳定、流向较为规则，在配合引流扇的作用下，使得内部与焊接界面接触后的气体快速排出，对外侧趋向流入内部的气体进行截流，从而提高流向焊接界面的保护气体的纯净度；

作为最佳实施例，其s型引流管平行排列设置多组，其流入s型引流管的氮气、氩气间隔设置，在对汽车零部件焊接后的界面进行冷却，从而提高焊接、冷却效率，且通过反射弧板能够对散射的激光进一步反射至焊接界面处，提高激光利用率。

参照图8，本实施例中，所述扩散组件9包括密封壳91、分流扩散架92、推拉杆93、l型滑杆94、条形夹板95以及椭圆引流板96，所述密封壳91上端与排气口管道连接，所述密封壳91内部靠上侧设有分流扩散架92，所述分流扩散架92为上侧风扇驱散组件、下侧平行引流组件，所述推拉杆93设在密封壳91外侧右端角板上，所述推拉杆93输出端与l型滑杆94右端竖杆相连接，所述l型滑杆94长横滑杆贯穿密封壳91左右侧壳体，所述l型滑杆94下方设有固定在密封壳91内部的条形夹板95，且与所述l型滑杆94平行设置，且所述l型滑杆94、条形夹板95上对应固定有微型固定柱；

所述椭圆引流板96上端与上侧微型固定柱轴承连接，所述椭圆引流板96中心处开设有条形滑腔层，所述条形滑腔层套在下侧微型固定柱外侧滑动连接，通过上侧风扇驱散组件对进入密封壳内部的气体进行分散、扩散，使其流速均匀，形成平行引流组件对其进行引流，且可通过推拉杆驱动l型滑杆改变椭圆引流板的倾斜角度，从而对气体的流向进一步调节。

本实施例中，所述反射装置7包括驱动伸缩机71、半球形反射壳72以及半球形折射晶体73，所述驱动伸缩机71固定在下端传动带上，所述驱动伸缩机71上端与半球形反射壳72下端面相固定，所述半球形反射壳72内部中心固定有细玻璃板，所述细玻璃板上端定有半球形折射晶体73；

作为最佳实施例，半球形折射晶体上端面为内凹型弧面，通过激光焊接仪透过焊缝的激光，照向半球形折射晶体进行折射扩散，半球形反射壳表面进行反射，再次将激光射向焊接界面下端面处，从而提高激光的利用率，还使得焊接界面下端面也能够得到加热，提高焊接速率。

在具体实施时，将待焊接大幅面汽车零部件放置定位装置中，通过定位组件对其进行定位固定，通过伺服电机驱动待焊接的大幅面汽车零部件焊接边缘相互紧贴，通过螺杆右端的旋转电机驱动t型板、传送带带动反射装置均同步沿焊接边缘右左至右移动焊接，此中，由垂直监测装置实时监测激光焊接仪与焊接面的角度是否垂直，并驱动座进行调节，通过冷却罐、焊接气体保护罐分别向保护装置中充入氮气、氩气对焊接界面进行保护，防氧化，通过反射装置对散射的激光进行再次反射重利用，并照向焊接界面下端面，直至激光焊接仪完成焊接。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。