四轴联动激光焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种激光焊接装置，具体涉及一种四轴联动激光焊接装置，属于焊接机械技术领域。
【背景技术】
[0002]激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，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;光纤传输激光焊接机是将高能激光束耦合进入光纤，远距离传输后，通过准直镜准直为平行光，再聚焦于工件上实施焊接的一种激光焊接设备。现有的光纤激光焊接机多数为三轴结构，最有效的加工面仅为焊接工件的上表面，无法达到环缝焊接的目的。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型提供一种四轴联动激光焊接装置，结构简单，操作方便，可以实现工件高精度环缝焊接。
[0004]为了实现上述目的所采用的技术方案:一种四轴联动激光焊接装置，包括系统控制柜、工作台以及激光焊接头，工作台设置在系统控制柜上，所述工作台上设有L型底座、悬臂横梁以及旋转工作平台，悬臂横梁安装在L型底座的竖直臂上，L型底座以及悬臂横梁构成X、Y、Z的三维悬臂结构;旋转工作平台固定在工作台上并设置在L型底座的一侧;L型底座的横臂上安装有X轴传动机构，包括设置在横臂两侧的导轨I和设置在横臂一端的驱动电机I，L型底座的竖直臂底部的两侧具有与导轨I相互配合的滑槽I，驱动电机I的输出轴通过联轴器与丝杆I相连，竖直臂底部的中间具有与丝杆I相互配合的螺母座；
[0005]L型底座的竖直臂上安装有Y轴传动机构，包括设置在竖直臂两侧的导轨II和设置竖直臂顶端的驱动电机II，悬臂横梁上具有与导轨II相互配合的滑槽I，驱动电机II的输出轴通过联轴器与丝杆II相连，两个滑槽II的中间具有与丝杆II相互配合的螺母座；
[0006]所述激光焊接头通过焊接头底座连接在悬臂横梁上，悬臂横梁上安装有Z轴传动机构，包括设置在悬臂横梁两侧的导轨III和设置悬臂横梁一端的驱动电机III，焊接头底座两侧具有与导轨III相互配合的滑槽III，驱动电机III的输出轴通过联轴器与丝杆III相连，两个滑槽III的中间具有与丝杆III相互配合的螺母座；
[0007]旋转工作平台上的旋转轴与X轴平行，旋转工作平台上设有固定工件的夹具，夹具上连接有驱动机构。
[0008]驱动电机I带动丝杆I旋转，竖直臂沿着导轨I在X轴方向上移动；驱动电机II带动丝杆II旋转，悬臂横梁沿着导轨11在Y轴方向上移动;驱动电机III带动丝杆III旋转，焊接头底座连带激光焊接头沿着导轨III在Z轴方向上移动，旋转工作平台上的工件在驱动机构的带动下沿着旋转轴旋转。
[0009]所述激光焊接头配置有光纤激光发生器，且具有红光指示校准系统。光纤激光发生器拥有独立运行数据显示单元，激光能量缓升时间可调节；红光指示校准系统中红光光斑直径与光纤激光器直径相同，与激光光斑同轴重合输出，位置偏差为零。
[0010]所述驱动电机1、驱动电机II以及驱动电机III均为伺服电机，且均由安装在系统控制柜内的PLC控制器控制。
[0011]系统控制柜内配置基于PC运动控制的伺服运动控制系统，是一种开放式结构的系统，可以充分利用PC机和第三方软件资源来完成用户应用程序的开放，运动控制器根据来自PC机的应用程序命令，按照设定的运动模式，向驱动器发出运动指令，完成相应的实时运动策划。该控制系统可以通过现场总线对设备进行交换数据实现集成控制，以实现信号采集、逻辑处理、数据交互、信号反馈等功能;实现了焊机通过该控制系统与外围系统的协同工作，达到了与周边模块的统一管理。
[0012]本实用新型可以实现焊接装置在X轴Y轴Z轴以及旋转轴四个自由度的联动，伺服电机根据PLC控制器的控制信号驱动X轴传动机构、Y轴传动机构、Z轴传动机构以及旋转夹具的动作，可以实现工件的高精度的环缝焊接，且控制过程方便，结构简单。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型主视图；
[0014]图2是图1的俯视图；
[0015]图3是图1的左视图。
[0016]图中:1、系统控制柜;2、工作台；3、激光焊接头;31、焊接头底座;32、滑槽III;4、L型底座;41、竖直臂;411、导轨11;412、驱动电机11;413、丝杆11;414、滑槽I; 42、横臂;421、导轨I ;422、驱动电机I; 423、丝杆I; 5、悬臂横梁；51、导轨III; 52、驱动电机III; 53、丝杆III ;54、滑槽II ;6、旋转工作平台；61、夹具。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1至图3所示，一种四轴联动激光焊接装置，包括系统控制柜1、工作台2以及激光焊接头3，工作台2设置在系统控制柜I上，所述工作台2上设有L型底座4、悬臂横梁5以及旋转工作平台6，悬臂横梁5安装在L型底座4的竖直臂41上，L型底座4以及悬臂横梁5构成X、Y、Z的三维悬臂结构;旋转工作平台6固定在工作台2上并设置在L型底座4的一侧;L型底座4的横臂42上安装有X轴传动机构，包括设置在横臂42两侧的导轨1421和设置在横臂一端的驱动电机I422，L型底座4的竖直臂41底部的两侧具有与导轨1421相互配合的滑槽1414，驱动电机1422的输出轴通过联轴器与丝杆1423相连，竖直臂41底部的中间具有与丝杆1423相互配合的螺母座；
[0019]L型底座4的竖直臂41上安装有Y轴传动机构，包括设置在竖直臂41两侧的导轨II411和设置竖直臂顶端的驱动电机11412，悬臂横梁5上具有与导轨II411相互配合的滑槽1154，驱动电机II412的输出轴通过联轴器与丝杆II413相连，两个滑槽1154的中间具有与丝杆II413相互配合的螺母座；
[0020]所述激光焊接头3通过焊接头底座31连接在悬臂横梁5上，悬臂横梁5上安装有Z轴传动机构，包括设置在悬臂横梁5两侧的导轨III51和设置悬臂横梁5 —端的驱动电机11152，焊接头底座31两侧具有与导轨III51相互配合的滑槽11132，驱动电机III52的输出轴通过联轴器与丝杆III53相连，两个滑槽III32的中间具有与丝杆III53相互配合的螺母座；
[0021]旋转工作平台6上的旋转轴与X轴平行，旋转工作平台6上设有固定工件的夹具61，夹具上连接有驱动机构。
[0022]驱动电机1422带动丝杆1423旋转，竖直臂41沿着导轨1421在X轴方向上移动;驱动电机II412带动丝杆II413旋转，悬臂横梁5沿着导轨II411在Y轴方向上移动；驱动电机III52带动丝杆III53旋转，焊接头底座31连带激光焊接头3沿着导轨III51在Z轴方向上移动，旋转工作平台6上的工件在驱动机构的带动下沿着旋转轴旋转。激光焊接装置的专用工作台的尺寸覆盖了数控焊接机的整个加工区域，并且留有传感器通道、闭环数据回路通道、CCD加装通道，预留温度探测器位置，预留温度传感器位置，预留位置传感器位置。
[0023]所述激光焊接头3配置有光纤激光发生器，且具有红光指示校准系统。光纤激光发生器拥有独立运行数据显示单元，激光能量缓升时间可调节;红光指示校准系统中红光光斑直径与光纤激光器直径相同，与激光光斑同轴重合输出，位置偏差为零。
[0024]所述驱动电机1422、驱动电机II412以及驱动电机III52均为伺服电机，且均由安装在系统控制柜内的PLC控制器控制。
[0025]系统控制柜内配置基于PC运动控制的伺服运动控制系统，是一种开放式结构的系统，可以充分利用PC机和第三方软件资源来完成用户应用程序的开放，运动控制器根据来自PC机的应用程序命令，按照设定的运动模式，向驱动器发出运动指令，完成相应的实时运动策划。该控制系统可以通过现场总线对设备进行交换数据实现集成控制，以实现信号采集、逻辑处理、数据交互、信号反馈等功能;实现了焊机通过该控制系统与外围系统的协同工作，达到了与周边模块的统一管理。
【主权项】
1.一种四轴联动激光焊接装置，包括系统控制柜(I)、工作台(2)以及激光焊接头(3)，工作台(2)设置在系统控制柜(I)上，其特征在于，所述工作台(2)上设有L型底座(4)、悬臂横梁(5)以及旋转工作平台(6)，悬臂横梁(5)安装在L型底座(4)的竖直臂(41)上，L型底座(4)以及悬臂横梁(5)构成X、Y、Z的三维悬臂结构;旋转工作平台(6)固定在工作台(2)上并设置在L型底座(4)的一侧;L型底座(4)的横臂(42)上安装有X轴传动机构，包括设置在横臂(42)两侧的导轨I(421)和设置在横臂一端的驱动电机I(422)，L型底座(4)的竖直臂(41)底部的两侧具有与导轨1(421)相互配合的滑槽1(414)，驱动电机1(422)的输出轴通过联轴器与丝杆1(423)相连，竖直臂(41)底部的中间具有与丝杆1(423)相互配合的螺母座； L型底座(4)的竖直臂(41)上安装有Y轴传动机构，包括设置在竖直臂(41)两侧的导轨11(411)和设置竖直臂顶端的驱动电机11(412)，悬臂横梁(5)上具有与导轨11(411)相互配合的滑槽11(54)，驱动电机11(412)的输出轴通过联轴器与丝杆11(413)相连，两个滑槽II(54)的中间具有与丝杆11(413)相互配合的螺母座； 所述激光焊接头(3)通过焊接头底座(31)连接在悬臂横梁(5)上，悬臂横梁(5)上安装有Z轴传动机构，包括设置在悬臂横梁(5)两侧的导轨111(51)和设置悬臂横梁(5) —端的驱动电机111(52)，焊接头底座(31)两侧具有与导轨111(51)相互配合的滑槽111(32)，驱动电机111(52)的输出轴通过联轴器与丝杆111(53)相连，两个滑槽III (32)的中间具有与丝杆111(53)相互配合的螺母座； 旋转工作平台(6)上的旋转轴与X轴平行，旋转工作平台(6)上设有固定工件的夹具(61)，夹具上连接有驱动机构。2.如权利要求1所述的四轴联动激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接头(3)配置有光纤激光发生器，且具有红光指示校准系统。3.如权利要求1或2所述的四轴联动激光焊接装置，其特征在于，所述驱动电机I(422)、驱动电机11(412)以及驱动电机111(52)均为伺服电机，且均由安装在系统控制柜内的PLC控制器控制。
【专利摘要】本实用新型公开了一种四轴联动激光焊接装置，包括系统控制柜(1)、工作台(2)以及激光焊接头(3)，工作台设置在系统控制柜上，所述工作台上设有L型底座(4)、悬臂横梁(5)以及旋转工作平台(6)，悬臂横梁安装在L型底座的竖直臂(41)上，L型底座以及悬臂横梁构成X、Y、Z的三维悬臂结构；旋转工作平台固定在工作台上并设置在L型底座的一侧；L型底座的横臂(42)上安装有X轴传动机构，L型底座的竖直臂上安装有Y轴传动机构，悬臂横梁上安装有Z轴传动机构。本实用新型可以实现焊接装置在X轴Y轴Z轴以及旋转轴四个自由度的联动，以达到工件的高精度的环缝焊接，且控制过程方便，结构简单。
【IPC分类】B23K26/28
【公开号】CN205271144
【申请号】CN201520972186
【发明人】徐杰, 樊宇, 卓小敏, 李朋朋, 张现虎, 田文腾, 郭跃, 冯灿
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年11月27日