CN114619138A - 一种随动式自负载焊接头及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光焊接技术领域,公开了一种随动式自负载焊接头及其控制方法,包括焊接头本体、上下随动机构和焊接压紧机构;所述上下随动机构安装在焊接头本体侧面上端,用于适应工件的高度,并带动焊接头进行上下滑动;所述焊接压紧机构安装在焊接头本体的下端,用于对工件进行压紧,保证焊接质量。本发明中的板式换热器板片以及其他薄板在焊接时,由于激光焊接具有能量输入少、焊接变形小、焊接速度高等优点,所以多使用激光焊接。本发明设计了一种随动式自负载焊接头,结构简单,制作成本低,能够以零驱动的方式配合激光焊接技术完成板式换热器等的薄片焊接,焊接过程简单便捷,提高生产效率的同时保证焊接质量。
Description
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域,尤其涉及一种随动式自负载焊接头及其控制方法。
背景技术
目前,由于激光焊接具有高能量密度、单色性、强方向性、焊缝窄、热影响区小等优点,近年来,激光焊接在各领域中的应用变得十分广泛。包括板式换热器的金属片焊接,金属薄板与塑料的焊接等。但是在一些复杂机构件的焊接过程中,夹具无法保证待焊接件之间的紧密接触,严重影响焊接的成形质量甚至无法形成有效焊接。所以设计一款在焊接过程中,始终能有效保证焊件紧实的装置就显得尤为重要。
中国专利CN 208788109 U公开了一种换热器夹具及使用其的加工***,其所述装置能够夹持换热器,并且对换热器定位,使得换热器能平稳地在加工***中运输,运输至需要的工位时,能够保持在预设位置被加工设备加工。但是该套设备占地空间较大,需要将换热器提前夹持在夹具上,并放到输送带上,等待它输送到各个工位,需要大量时间。
中国专利CN 109664511 B公开了一种具有压紧装置的激光焊接头,其所述的焊接头在焊接时可以适应工件表面的高度,减少设备对产品表面的冲击压力,避免了对工件表面的刮伤,提高了工件加工的加工效率。但是在工作过程中,激光要透过压紧装置中的钢化玻璃球,这就需要重复调节激光的焦点位置,需要消耗大量时间,甚至会影响加工质量。
中国专利CN 208343482 U公开了一种随动式圆柱压紧焊接头,其所述装置主要采用集成同轴光学压装机构到激光焊接头上,激光塑料焊接过程中可实时对焊接位置产生压力,从而保证材料完全贴合以达到良好的焊接效果。但是在工作时需要使用气缸驱动上下随动压力机构,使用电机驱动圆柱转动机构,还要手动转动调节旋钮,***非常复杂,需要占用大量空间。
通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:
(1)在一些复杂机构件的焊接过程中,夹具无法保证待焊接件之间的紧密接触,严重影响焊接的成形质量甚至无法形成有效焊接。
(2)现有的压紧装置占地空间较大,所使用的驱动装置比较复杂;压紧装置安装的位置位于激光正下方,不利于调节激光的焦点,需要耗费大量时间,手动调节旋钮更会令生产效率大打折扣,甚至会影响加工质量。
解决以上问题及缺陷的难度为:
传统的激光焊接工艺及技术难以兼顾效率以及质量问题,在焊接时如果每一次都要先定位夹紧再进行焊接,则会占用大量时间;否则的话焊接质量则没有办法保证。所以通过优化焊接头装置,将二者更好的融合在一起,则可以大大提高激光焊接的应用价值。
解决以上问题及缺陷的意义为:
本发明将实现一种随动式自负载焊接头,全程由重力以及和物体之间接触的作用力完成工作,真正实现了零驱动。在激光焊接换热器等薄板过程中,如果两焊接件之间存在间隙,则会严重影响焊接质量。本发明装置会自动将工件进行压紧,提高焊接的成型质量,并且可以提高生产效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种随动式自负载焊接头及其控制方法。
本发明是这样实现的,一种随动式自负载焊接头包括:
焊接头本体、上下随动机构和焊接压紧机构;
所述上下随动机构使用螺钉一端连接在焊接头本体上端,另一端通过法兰盘与机械臂相连,用于适应工件的高度,并带动焊接头进行上下滑动;
所述焊接压紧机构通过螺纹连接在焊接头本体的下端,在焊接过程中用于对工件进行压紧,保证焊接质量。
进一步,所述上下滑动机构包括导轨端盖、滑块、导轨、垫板和法兰盘;
在安装过程中,使用螺钉将滑块与焊接头本体连接。将导轨轻置于垫板上,使导轨侧面贴合垫板上的侧向基准面,使用内六角圆柱头螺钉将导轨和垫板紧密连接。
进一步,使用内六角圆柱头螺钉将垫板与法兰盘连接。再将滑块***到导轨中,使滑块可以在导轨内上下滑动,并且垫板底部可以对滑块起到限位的作用。
进一步,将导轨端盖利用螺钉与垫板相连,所述端盖用于对滑块进行限位,防止滑块脱离导轨。
进一步,所述焊接压紧机构包括套筒、旋转体、转接件、连接件和压紧装置;
进一步,所述焊接头本体下端通过螺纹连接调整垫,所述调整垫包括两个,分别位于套筒上端以及下端,用于调整套筒与焊接头本体之间的相对距离。
进一步,所述套筒分为上下两个部分,通过螺纹连接在焊接头本体的下端,两部分套筒外端均设置有边沿,可以用于对旋转体进行限位。所述旋转体套在套筒的外侧,可以360°转动。
进一步,所述转接件通过螺纹与旋转体连接,所述转接件下端与连接件用销轴连接;所述压紧装置与连接件通过螺纹连接并可一起转动。通过销轴锁紧,可以调整压紧装置与激光器出光口的距离,防止干涉。在工作时对焊件保持一定的压力,保证焊接质量。
本发明的另一目的在于提供一种随动式自负载焊接头的控制方法,所述随动式自负载焊接头的控制方法包括:焊接时时刻对待焊接件施加预紧力;利用零驱动配合激光焊接进行板式换热器薄片焊接。具体包括:
步骤一,在不工作时,由于焊接头本身的重力,滑块连接着焊接头本体带着焊接压紧机构位于导轨的最下端;
步骤二,将待焊接件放置好,调节压紧装置与待焊接件接触的位置;
步骤三,在工作时,由于压紧装置与工件接触的作用力,使得滑块带动焊接头与压紧机构向上滑动,并给工件一定的压紧力;
步骤四,当机械臂带动焊接头做连续工作时,由于焊接头自身的重力以及压紧装置与工件之间的作用力,滑块会在导轨内做往复运动;
步骤五,在做连续工作时,压紧装置会在设定好的轨道内随着焊接头一起运动,导向块也会相应工件的高度变化上下滑动,时刻保持对工件的压紧力,保证焊接质量;
步骤六,当完成工作以后,整个装置又会在重力的作用下回到最初的状态。
本发明的另一目的在于提供一种用于板式换热器的金属片焊接、金属薄板或塑料焊接的随动式自负载焊接头装置,所述随动式自负载焊接头装置搭载所述的随动式自负载焊接头。
结合上述的所有技术方案,本发明所具备的优点及积极效果为:
在焊接板式换热器等薄板时,由于激光焊接具有能量输入少、焊接变形小、焊接速度高等优点,所以多使用激光焊接。但是在激光焊接过程中,有些结构件无法只靠夹具进行压紧,待焊接件之间存在间隙,会出现漏焊等情况,无法保证焊接质量。而本发明设计了一种随动式自负载焊接头,结构简单,制作成本低,在焊接时可以时刻对待焊接件提供预紧力,消除由间隙带来的漏焊等情况。而且本发明能够以零驱动的方式配合激光焊接技术完成板式换热器等薄片焊接,焊接过程简单便捷,提高生产效率的同时保证焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的随动式自负载焊接头的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的焊接头本体的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的上下随动机构的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的滑块的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的导轨的结构示意图。
图6是本发明实施例提供的垫板的结构示意图。
图7是本发明实施例提供的焊接压紧机构结构示意图。
图8是本发明实施例提供的套筒的结构示意图。
图9是本发明实施例提供的旋转体的结构示意图。
图10是本发明实施例提供的转接件的结构示意图。
图11是本发明实施例提供的压紧装置的结构示意图。
图12是使用传统夹具焊接的实验结果图。
图13是使用本发明实施例焊接的实验结果图。
图中:1、焊接头本体;2、上下随动机构;3、焊接压紧机构;4、导轨端盖;5、SSEBMLZ16-100直线导轨;6、SSEBMLZ16-100滑块;7、垫板;8、法兰盘;9、调整垫;10、套筒;11、旋转体;12、转接件;13、连接件;14、压紧装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种随动式自负载焊接头及其控制方法,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的随动式自负载焊接头包括:焊接头本体1、上下随动机构2以及焊接压紧机构3。
如图2所示,本发明实施例中的焊接头本体1为常见的激光焊接头,在其内部带有激光焊接光路,可以产生激光并可以正常工作。所述焊接头本体1可以使用内六角扳手进行安装与拆卸,在其上端可以与上下随动机构2进行连接,在其下端可以安装焊接压紧机构3。
如图3至图6所示,本发明实施例中的上下随动机构2主要包括导轨端盖4、SSEBMLZ16-100直线导轨5(为标准件)、SSEBMLZ16-100滑块6(为标准件)、垫板7和法兰盘8。其中导轨5通过内六角圆柱头螺钉安装在垫板7上,垫板7既可以对导轨5起到定位的作用也会对滑块6起到限位的作用。再将垫板7与法兰盘8连接。滑块6通过十字槽圆柱头螺钉连接在焊接头本体1的上端,再将轨道***到导轨5中,使二者可以实现相互滑动,再使用螺钉将导轨端盖4与导轨5连接,起到限位的作用,保证滑块6在导轨5内滑动时不会脱离,最后使用螺栓将法兰盘8和机械臂连接在一起,使机械臂可以带动焊接头前后左右移动,保证焊接头可以正常工作。
如图7至图11所示,本发明实施例中的焊接压紧机构主要包括调整垫9、套筒10、旋转体11、转接件12、连接件13和压紧装置14。其中调整垫9通过螺纹连接在焊接头本体1的下端,可以调节套筒10与焊接头本体1的距离;套筒10通过螺纹连接在焊接头本体1的下端,分为两块,将两块对接,外表面光滑,可以套上旋转体11;旋转体11内表面光滑,套在套筒上,可以承受较大的径向力和轴向力,并且在工作时可以360°转动,以适应预先在工件上准备好的轨道;转接件12通过螺纹连接在旋转体11上,可以一起进行转动;连接件13通过销与转接件12连在一起,下端通过螺纹与压紧装置14连接在一起,并保证压紧装置14与激光器的出光口保持一定距离,防止在焊接时产生干涉,影响焊接质量。
本发明实施例中的随动式自负载焊接头在不工作时,由于焊接头本身的自重,滑块6会带动整个装置位于导轨5的最下方。在工作时,先将待焊接件放置好,对激光进行调焦,调整压紧装置14与工件的位置。当压紧装置14与工件接触时,在接触产生的作用力与焊接头自身重力的共同作用下,滑块6会带动焊接头与压紧装置14向上滑动,并对工件产生一定的压力。当机械臂带动激光器焊接头前后左右连续工作时,在重力与接触力的作用下,压紧装置14会适应工件的高度变化,并在滑块6的带动下,在导轨5内上下滑动,时刻保证对工件的压紧力,保证焊接质量。综上所述,本发明实例所述的随动式自负载焊接头在零驱动情况下,实现了对换热器等薄板边压紧边焊接的功能,结构简单,制作成本低。焊接过程简单稳定,提高了工件的加工质量。
如图12所示为采用传统夹具焊接的换热器薄板的成品图,从图中可以看出,使用传统夹具没有办法保证两薄板处处紧密贴合,在有间隙的地方,焊接过程中会出现漏焊等情况,严重影响焊接质量。如果使用本发明实施例所提供的焊接方法,则实验结果会有较大改善,正如图13所示。在使用本发明实施例所提供的焊接方法时,先将两块薄板放置好,调整好压紧装置与待焊接件之间的相对位置,在焊接过程中,由于重力以及压紧装置与焊接件之间接触的作用力,滑块会在导轨内做上下往复运动,使得压紧装置时刻保持对焊接件的压紧力,减小间隙,消除漏焊等情况,保证较好的焊接质量并且提高焊接效率,焊接结果如图13所示。
在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,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本发明揭露的技术范围内,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种随动式自负载焊接头,其特征在于,所述随动式自负载焊接头包括焊接头本体、上下随动机构和焊接压紧机构;
所述上下随动机构使用螺钉一端连接在焊接头本体上端,另一端通过法兰盘与机械臂相连,用于适应工件的高度,并带动焊接头进行上下滑动;
所述焊接压紧机构通过螺纹连接在焊接头本体的下端,在焊接过程中用于对工件进行压紧,保证焊接质量。
2.如权利要求1所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述上下滑动机构包括滑块、导轨、垫板和法兰盘;
所述滑块使用螺钉与焊接头本体上端连接,用于带动焊接头一起上下往复运动;所述导轨通过内六角圆柱头螺钉连接在垫板上,垫板再与法兰盘以及机械手臂连接;
在安装过程中,使用螺钉将滑块与焊接头本体连接。将导轨轻置于垫板上,使导轨侧面贴合垫板上的侧向基准面,使用内六角圆柱头螺钉将导轨和垫板紧密连接;
使用内六角圆柱头螺钉将垫板与法兰盘连接。再将滑块***到导轨中,使滑块可以在导轨内上下滑动,并且垫板底部可以对滑块起到限位的作用。
3.如权利要求2所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述导轨上端通过螺钉固定有端盖,所述端盖用于对滑块进行限位,防止导向块脱离导轨。
4.如权利要求1所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述焊接压紧机构包括套筒、旋转体、转接件、连接件和压紧装置;
所述套筒通过螺纹连接在焊接头本体的下端,所述旋转体套在套筒的外侧,所述转接件通过螺纹与旋转体连接,所述转接件下端与连接件用销轴连接;
所述压紧装置与连接件通过螺纹连接并可一起转动。
5.如权利要求4所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述套筒分为上下两个部分,两部分套筒外端均设置有边沿,用于对旋转体进行限位。
6.如权利要求4所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述压紧装置与激光器出光口保持一定距离。
7.如权利要求4所述的随动式自负载焊接头,其特征在于,所述焊接头本体下端通过螺纹连接有调整垫,所述调整垫位于套筒上端,用于调整套筒与焊接头本体之间的相对距离;
所述焊接头本体下端通过螺纹连接调整垫,所述调整垫包括两个,分别位于套筒上端以及下端,用于调整套筒与焊接头本体之间的相对距离;
所述套筒分为上下两个部分,通过螺纹连接在焊接头本体的下端,两部分套筒外端均设置有边沿,可以用于对旋转体进行限位。所述旋转体套在套筒的外侧,可以360°转动;
所述转接件通过螺纹与旋转体连接,所述转接件下端与连接件用销轴连接;所述压紧装置与连接件通过螺纹连接并可一起转动。通过销轴锁紧,可以调整压紧装置与激光器出光口的距离,防止干涉。在工作时对焊件保持一定的压力,保证焊接质量。
8.一种用于权利要求1~7任意一项所述的随动式自负载焊接头的控制方法,其特征在于,所述随动式自负载焊接头的控制方法包括:焊接时时刻对待焊接件施加预紧力;利用零驱动配合激光焊接进行板式换热器薄片焊接。
9.如权利要求8所述的随动式自负载焊接头的控制方法,其特征在于,所述随动式自负载焊接头的控制方法包括以下步骤:
步骤一,在不工作时,由于焊接头本身的重力,滑块连接着焊接头本体带着焊接压紧机构位于导轨的最下端;
步骤二,将待焊接件放置好,调节压紧装置与待焊接件接触的位置;
步骤三,在工作时,由于压紧装置与工件接触的作用力,使得滑块带动焊接头与压紧机构向上滑动,并给工件一定的压紧力;
步骤四,当机械臂带动焊接头做连续工作时,由于焊接头自身的重力以及压紧装置与工件之间的作用力,滑块会在导轨内做往复运动;
步骤五,在做连续工作时,压紧装置会在设定好的轨道内随着焊接头一起运动,导向块也会相应工件的高度变化上下滑动,时刻保持对工件的压紧力,保证焊接质量;
步骤六,当完成工作以后,整个装置又会在重力的作用下回到最初的状态。
10.一种用于板式换热器的金属片焊接、金属薄板或塑料焊接的随动式自负载焊接头装置,其特征在于,所述随动式自负载焊接头装置搭载权利要求1~7任意一项所述的随动式自负载焊接头。
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