[發(fā)明專利]一種激光焊接復雜拼縫空間三維補償裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710718857.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107378241A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃禹;榮佑民;龔時華;徐加俊;趙業(yè)強;蔣平;鄭豪杰;雷艇
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/08;B23K26/70
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張彩錦,曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種激光焊接復雜拼縫空間三維補償裝置。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)廣泛使用示教機器人進行激光焊接，在普通平面拼縫焊接中該方法的路徑示教簡單、裝配誤差小，可實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量激光焊接。然而，復雜拼縫的焊接路徑往往是三維空間曲線，而且其形狀無規(guī)則。因此，復雜拼縫機器人焊接的路徑示教難度大，再加上其裝配難度大，焊接效率往往較低，并且復雜拼縫焊接的裝備誤差大，焊接質(zhì)量低。

激光焊接在線補償技術(shù)可對焊接過程中實際的焊槍位置進行控制，以避免由于裝配誤差及示教誤差導致的焊接質(zhì)量降低。該技術(shù)具有減少加工時間，降低加工成本，提高焊件質(zhì)量的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用到金屬和非金屬材料的加工中。為了進行高精度、高效率的補償控制，必須對激光焊接裝置的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。例如，CN200710063087.7公開了一種激光焊接工作頭，該工作頭的作用是在激光焊接中，保證激光焊接噴嘴相對于工件表面相對位置恒定，保證激光焊接質(zhì)量的可靠和穩(wěn)定；CN201610532605.4公開了一種可調(diào)節(jié)激光焊接裝置，該裝置通過十字滑臺與激光焊槍安裝座連接，實現(xiàn)焊槍橫向位置、縱向位置控制。但是，其改進主要是針對普通平面拼縫，不能進行焊槍姿態(tài)的控制，難以滿足復雜拼縫焊接的補償控制要求。因此，本領(lǐng)域亟需設(shè)計一種能夠適應(yīng)于復雜空間拼縫焊接的移動靈活、控制精度高、生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好的激光焊接復雜拼縫空間三維補償裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種激光焊接復雜拼縫空間三維補償裝置，其中結(jié)合激光復雜拼縫焊接自身的特點，相應(yīng)設(shè)計了適用于激光焊接復雜拼縫空間的三維補償裝置，并對其關(guān)鍵組件如固定機構(gòu)、轉(zhuǎn)動機構(gòu)和直線運動機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及其具體布置方式進行研究和設(shè)計，相應(yīng)的可有效解決現(xiàn)有焊接裝置不能進行焊槍姿態(tài)控制難以滿足復雜拼縫焊接補償控制要求的問題，同時還具備結(jié)構(gòu)緊湊合理，重量輕，控制精度高，移動反應(yīng)迅速等特點，因而具有普遍的適用性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種激光焊接復雜拼縫空間三維補償裝置，其包括固定機構(gòu)、轉(zhuǎn)動機構(gòu)和直線運動機構(gòu)，其中：

所述固定機構(gòu)包括從左至右依次設(shè)置的固定板一、固定板二、固定板三和固定板四，所述固定板一的右側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動導軌和齒條，所述固定板二的左側(cè)設(shè)置有與所述轉(zhuǎn)動導軌配合的轉(zhuǎn)動滑塊，其右側(cè)設(shè)置有豎直運動導軌，所述固定板三的左側(cè)設(shè)置有與所述豎直運動導軌配合的豎直運動滑塊，其右側(cè)設(shè)置有水平運動滑塊，所述固定板四的左側(cè)設(shè)置有與所述水平運動滑塊配合的水平運動導軌，其右側(cè)連接有焊槍；

所述轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動伺服電機和齒輪，所述轉(zhuǎn)動伺服電機安裝在所述固定板二上，其與所述齒輪相連，該齒輪與所述齒條嚙合，由此在所述轉(zhuǎn)動伺服電機的帶動下實現(xiàn)所述固定板二隨著所述轉(zhuǎn)動滑塊在所述轉(zhuǎn)動導軌上滑動，進而實現(xiàn)所述焊槍的角度調(diào)節(jié)；

所述直線運動機構(gòu)包括豎直運動機構(gòu)和水平運動機構(gòu)，所述豎直運動機構(gòu)設(shè)置在所述固定板二上，用于實現(xiàn)所述焊槍豎直方向的運動，所述水平運動機構(gòu)設(shè)置在所述固定板三上，用于實現(xiàn)所述焊槍水平方向的運動。

作為進一步優(yōu)選的，所述豎直運動機構(gòu)包括豎直運動伺服電機和豎直滾珠絲杠副，所述豎直運動伺服電機設(shè)置在所述固定板二上，其通過聯(lián)軸器與所述豎直滾珠絲杠副相連，所述豎直滾珠絲杠副與所述固定板三相連，由此在所述豎直運動伺服電機的帶動下，通過所述豎直滾珠絲杠副驅(qū)動所述固定板三隨著所述豎直運動滑塊在所述豎直運動導軌上滑動，進而實現(xiàn)所述焊槍在豎直方向上的運動。

作為進一步優(yōu)選的，所述水平運動機構(gòu)包括水平運動伺服電機和水平滾珠絲杠副，所述水平運動伺服電機設(shè)置在所述固定板三上，其通過聯(lián)軸器與所述水平滾珠絲杠副相連，所述水平滾珠絲杠副與所述固定板四相連，由此在所述水平運動伺服電機的帶動下，通過所述水平滾珠絲杠副驅(qū)動所述固定板四隨著所述水平運動導軌在所述水平運動滑塊上滑動，進而實現(xiàn)所述焊槍在水平方向上的運動。

作為進一步優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動導軌、水平運動導軌和豎直運動導軌均為T型導軌，所述轉(zhuǎn)動滑塊、水平運動滑塊和豎直運動滑塊上均設(shè)置有T型槽。

作為進一步優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動導軌包括兩段同心的圓弧形導軌，所述齒條為圓弧齒條，該圓弧齒條位于兩段圓弧形導軌之間，并且與所述兩段圓弧形導軌同心。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點：