[發明專利]一種激光焊接頭調位裝置

無效

• 申請號: 201210076451.4
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102581482A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張曉兵;蔡凡;鞏水利;陳俐;邱靈
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/20
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種激光焊接頭調位裝置，屬于激光材料加工技術領域。

背景技術

激光焊接特別適合于大型結構件的焊接，已經成為二十一世紀解決大型復雜結構制造的先進焊接技術之一。激光焊，尤其是激光雙光束焊接技術已經在國外空客等飛機整體壁板制造中得到工程化應用，主要用于筋板與壁板T型接頭焊接。隨著我國航空工業的發展，跟蹤國外應用現狀和發展趨勢，目前我國新型戰機、大型客機機身壁板結構設計中也開始采用帶筋壁板的整體焊接結構，而激光雙光束焊是機身帶筋壁板制造的主要焊接工藝。因此，實現激光雙光束焊接技術的工程化應用已成為我國激光焊接技術的重要發展目標。

激光焊接技術的工程化應用離不開激光焊接裝備的開發及實用化，作為大功率雙光束激光焊接設備的關鍵部件--激光雙光束焊接頭，在設備開發中起到決定性作用，而實現激光焊接頭焊接角度精確調整，焦點、焊接頭的精確定位以及焊接過程通過焊縫測量反饋控制技術完成焊接位置的實時、快速、精確調整、跟蹤，是實現壁板類零件T型接頭雙光束激光焊接和其他角焊縫類接頭焊接工程化應用的關鍵。

而國內目前雙光束激光焊接仍停留在試驗研究階段，主要采用兩臺機器人同步焊接T型接頭。雖然姿態調整、定位靈活、方便，但焊接速度受精度限制難以提高，焊接行程也有限。

在工程化應用的關鍵—焊縫跟蹤技術方面，實現了龍門機床單束激光焊接焊縫實時跟蹤，由于是龍門機床X、Y、Z、A、C軸進行實時聯動調整，導致跟蹤速度較高時，跟蹤精度誤差較大。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的問題而設計提供了一種激光焊接頭調位裝置，其目的是實現激光焊接頭與角焊縫焊接夾角位置的調整以及激光焊接頭與焊縫相對位置的調整。可以在焊接過程中對激光焊接頭進行位置實時微動調整，實現較高焊接速度下的焊縫高精度實時跟蹤。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

該種激光焊接頭調位裝置，其特征在于：該裝置包括一個弧形板(9)，弧形板(9)的外緣帶弧形齒圈(8)，弧形板(9)的扇形面上加工有弧形導軌(6)，在弧形導軌(6)上通過滑塊安裝法向滑臺(4)，法向滑臺(4)上設置有齒輪(7)，齒輪(7)與弧形板(9)外緣的弧形齒圈(8)嚙合，通過手動旋轉齒輪(7)使法向滑臺(4)沿弧形導軌(6)作相對于弧形板(9)圓心的角向轉動，法向滑臺(4)通過法向伺服電機(5)驅動滾珠絲杠、直線導軌移動機構實現法向滑臺(4)沿弧形板(9)的法線方向移動；

在法向滑臺(4)上安裝切向滑臺(2)，切向滑臺(2)通過切向伺服電機(3)驅動滾珠絲杠、直線導軌移動機構實現切向滑臺(2)沿弧形板(9)的切線方向移動，激光焊接頭(1)安裝在切向滑臺(2)上。

本發明技術方案實現三維空間焊縫快速、高精度實時跟蹤的基本思路是：在焊接過程中，使機床的5軸聯動插補運動不參與焊縫的實時跟蹤運動，焊縫檢測信號僅僅反饋控制安裝焊接頭的兩套精密滑臺在法向和切向的實時移動。由于與5軸聯動控制及運動算法相比簡單，非常容易實現在高速焊接速度下的高精度實時跟蹤焊接。

本發明裝置的優點是：

1.采用數控十字滑臺實現激光焊接頭位置的精確調整；焊縫跟蹤功能僅通過實時微調十字滑臺實現，從而保證了較高的焊縫跟蹤速度和跟蹤精度；

2.采用圓弧導軌、齒輪、齒圈結構，實現焊接頭與筋板相對夾角位置調節，一體化設計易于保證雙激光焊接頭對稱性；同時采用磁柵尺保證角度調整的準確性和可數字化讀取。

附圖說明

圖1為本發明裝置的整體結構示意圖

圖2為本發明裝置的立體視圖

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對本發明裝置作進一步地詳述：

參見附圖1～2所示，將本發明裝置應用到T型接頭兩側同步焊接中，該裝置包括一個弧形板9，弧形板9的外緣帶弧形齒圈8，弧形板9的扇形面上加工有弧形導軌6，在弧形導軌6的兩側上通過滑塊安裝兩個法向滑臺4，法向滑臺4上設置有齒輪7，齒輪7與弧形板9外緣的弧形齒圈8嚙合，通過手動旋轉齒輪7使法向滑臺4沿弧形導軌6作相對于弧形板9圓心的角向轉動，法向滑臺4通過法向伺服電機5驅動滾珠絲杠、直線導軌移動機構實現法向滑臺4沿弧形板9的法線方向移動；

在每個法向滑臺4上安裝一個切向滑臺2，切向滑臺2通過切向伺服電機3驅動滾珠絲杠、直線導軌移動機構實現切向滑臺2沿弧形板9的切線方向移動，激光焊接頭1安裝在切向滑臺2上。