WO2018170635A1

WO2018170635A1 - 一种高智能激光焊接机械人系统

Info

Publication number: WO2018170635A1
Application number: PCT/CN2017/077185
Authority: WO
Inventors: 肖丽芳
Original assignee: 深圳市方鹏科技有限公司
Priority date: 2017-03-18
Filing date: 2017-03-18
Publication date: 2018-09-27

Abstract

一种高智能激光焊接机械人系统，包括：工作台支架（1）、导轨（2）、滑块（3）、底盘（4）、限位块（5）、限位条（6）、电动伸缩长杆（7）、步进电机（8）、承台箱（9），所述的工作台支架（1）上顶端两侧均设有导轨（2），导轨（2）上通过滑块（3）搁置有底盘（4）；所述的底盘（4）一侧边与电动伸缩长杆（7）的伸缩端杆相固定，电动伸缩长杆（7）的机座部分通过连接件与工作台支架（1）相固定；所述的底盘中心位置开有圆形的孔槽，孔槽的两侧各设有限位条（6），孔槽的端角位置处设有限位块（5）；所述的底盘的孔槽下设有承台箱（9），承台箱（9）底下设有步进电机（8），所述的步进电机（8）其动力输出轴贯通孔槽。该系统结构简单、机件装配容易；适用于在计算机的智能系统控制下实现激光焊接的各个高精度的操作；工作台装置中各个工作配件集成度高，且可拆卸更换性强，实现了高精度激光焊接。

Description

说明书发明名称：一种高智能激光焊接机械人系统技术领域

[0001] 本发明涉及一种高智能激光焊接机械人系统。

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。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。 20世纪 70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。中国的激光焊接处于世界先进水平，具备了使用激光成形超过 12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。 2013年 10月，中国焊接专家获得了焊接领域最高学术奖- -布鲁克奖，中国激光焊接水平得到了世界的肯定。激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于 104~105 W/cm2为热传导焊，此吋熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于 105~107 W/cm2吋，金属表面受热作用下凹成"孔穴"，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过"小孔" (Key-hole) 结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达 2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移幵后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。

技术问题

[0003] 提供一种高智能激光焊接机械人系统。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明解决其上述的技术问题所采用以下的技术方案：一种高智能激光焊接机械人系统，其主要构造有：工作台支架、导轨、滑块、底盘、限位块、限位条、电动伸缩长杆、步进电机、承台箱、车轱辘盘、 L形举臂、固定钢板组、前激光座夹持台、后激光座夹持台、电动伸缩短杆 a、激光座 a、激光座 b、激光座 c、激光座 d、角钢片、激光焊接板、左电动伸缩双杆、右电动伸缩双杆、电动伸缩短杆 b、焊接助焊剂，所述的工作台支架上顶端两侧均设有导轨，导轨上通过滑块搁置有底盘；所述的底盘一侧边与电动伸缩长杆的伸缩端杆相固定，电动伸缩长杆的机座部分通过连接件与工作台支架相固定。所述的底盘中心位置幵有圆形的孔槽，孔槽的两侧各设有限位条，孔槽的端角位置处设有限位块；所述的底盘的孔槽下设有承台箱，承台箱底下设有步进电机，所述的步进电机其动力输出轴贯通孔槽。所述的工作台支架一侧通过钢板螺栓固定有 L形举臂， L形举臂末端焊接有固定钢板组，固定钢板组左右两侧通过螺栓各固定有左电动伸缩双杆、右电动伸缩双杆。所述的前激光座夹持台通过螺栓固定于 L形举臂末端底下位置处，所述的后激光座夹持台通过螺栓固定于 L形举臂中端底下位置处。所述的前激光座夹持台内夹持有两个电动伸缩短杆 a，并且在电动伸缩短杆 a下分别固定有激光座&、激光座 b。所述的后激光座夹持台内夹持有两个电动伸缩短杆 a, 并且在后激光座夹持台下分别固定有激光座^ 激光座 d。所述的固定钢板组前端通过螺栓与角钢片相固定，角钢片底端与后激光座夹持台底端之间架立有激光焊接板。所述的左电动伸缩双杆、右电动伸缩双杆末端槽腔内均夹持电动伸缩短杆 b，所述的电动伸缩短杆 b下固定有焊接助焊剂。进一步地，所述的底盘中心位置上搁置有车轱辘盘。进一步地，所述的车轱辘盘中心位置被步进电机的动力输出轴所固定。进一步地，所述的步进电机、电动伸缩短杆 a、电动伸缩短杆 b通过计算机的智能系统控制。

发明的有益效果

有益效果

[0005] 结构简单、机件装配容易；适用于在计算机的智能系统控制下实现激光焊接的各个高精度的操作；此外工作台的装置中各个工作配件集成度高，且可拆卸更换性强，能够真正意义上实现了高精度下激光焊接的目的。

对附图的简要说明

附图说明

[0006] 图 1为本发明一种高智能激光焊接机械人系统整体结构图。图 2为本发明一种高智能激光焊接机械人系统上部整体结构图。图 3为本发明一种高智能激光焊接机械人系统上部爆炸结构图。图 4为本发明一种高智能激光焊接机械人系统下部整体结构图。图 5为本发明一种高智能激光焊接机械人系统下部爆炸结构图。图中 1-工作台支架， 2-导轨， 3-滑块， 4-底盘， 5-限位块， 6-限位条， 7-电动伸缩长杆， 8-步进电机， 9-承台箱， 10-车轱辘盘， 11-L形举臂， 12-固定钢板组， 13-前激光座夹持台， 14-后激光座夹持台， 15-电动伸缩短杆 a， 16-激光座 a， 17-激光座 b ， 18-激光座 c， 19-激光座 d， 20-角钢片， 21-激光焊接板， 22-左电动伸缩双杆， 23-右电动伸缩双杆， 24-电动伸缩短杆 b， 25-焊接助焊剂。

本发明的实施方式

[0007] 下面结合附图 1-5对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。实施例: 一种高智能激光焊接机械人系统，其主要构造有：工作台支架 1、导轨 2、滑块 3、底盘 4、限位块 5、限位条 6、电动伸缩长杆 7、步进电机 8、承台箱 9、车轱辘盘 10 、 L形举臂 11、固定钢板组 12、前激光座夹持台 13、后激光座夹持台 14、电动伸缩短杆 al5、激光座 al6、激光座 bl7、激光座 cl8、激光座 dl9、角钢片 20、激光焊接板 21、左电动伸缩双杆 22、右电动伸缩双杆 23、电动伸缩短杆 b24、焊接助焊剂 25，所述的工作台支架 1上顶端两侧均设有导轨 2，导轨 2上通过滑块 3搁置有底盘 4; 所述的底盘 4一侧边与电动伸缩长杆 7的伸缩端杆相固定，电动伸缩长杆 7的机座部分通过连接件与工作台支架 1相固定。所述的底盘 4中心位置幵有圆形的孔槽，孔槽的两侧各设有限位条 6，孔槽的端角位置处设有限位块 5 ; 所述的底盘 4的孔槽下设有承台箱 9，承台箱 9底下设有步进电机 8，所述的步进电机 8 其动力输出轴贯通孔槽。所述的工作台支架 1一侧通过钢板螺栓固定有 L形举臂 1 1， L形举臂 11末端焊接有固定钢板组 12，固定钢板组 12左右两侧通过螺栓各固定有左电动伸缩双杆 22、右电动伸缩双杆 23。所述的前激光座夹持台 13通过螺栓固定于 L形举臂 11末端底下位置处，所述的后激光座夹持台 14通过螺栓固定于 L形举臂 11中端底下位置处。所述的前激光座夹持台 13内夹持有两个电动伸缩短杆 al5，并且在电动伸缩短杆 al5下分别固定有激光座 al6、激光座 Μ7。所述的后激光座夹持台 14内夹持有两个电动伸缩短杆 al5，并且在后激光座夹持台 14下分别固定有激光座 cl8、激光座 dl9。所述的固定钢板组 12前端通过螺栓与角钢片 20 相固定，角钢片 20底端与后激光座夹持台 14底端之间架立有激光焊接板 21。所述的左电动伸缩双杆 22、右电动伸缩双杆 23末端槽腔内均夹持电动伸缩短杆 b24 ，所述的电动伸缩短杆 b24下固定有焊接助焊剂 25。所述的底盘 4中心位置上搁置有车轱辘盘 10。所述的车轱辘盘 10中心位置被步进电机 8的动力输出轴所固定。所述的步进电机 8、电动伸缩短杆 al5、电动伸缩短杆 b24通过计算机的智能系统控制。本发明设计的工作台主要是为车轱辘盘 10激光焊接使用的。设备采用了两套系统同吋协同工作的，下面针对本工作台整个实施过程进行一个描述：首先将需要焊接的两块车轱辘盘 10依次的套入步进电机 8的动力输出轴上，并且通过限位块 5、限位条 6将其在一定的范围进行可活动性的夹持。将激光焊接材料放置于激光焊接板 21上吸附固定，在电动伸缩短杆 b24下装载好焊接助焊剂 25 ；调整好前激光座夹持台 13、后激光座夹持台 14下的激光座 al6、激光座 Μ7、激光座 cl8、激光座 dl9的相对位置。启动左电动伸缩双杆 22、右电动伸缩双杆 23将焊接助焊剂 25推入工作台支架 1下，并且调整好激光焊接板 21上的激光覆材料条。最后启动电动伸缩长杆 7使得底盘 4平移至 L形举臂 11的正对位置下。驱动步进电机 8高速旋转，启动激光座 al6、激光座 Μ7、激光座 cl8、激光座 dl9的同吋，与之匹配的激光焊接板 21及焊接助焊剂 25协同工作。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种高智能激光焊接机械人系统，其主要构造有：工作台支架（1

、导轨（2) 、滑块（3) 、底盘（4) 、限位块（5) 、限位条（6

、电动伸缩长杆（7) 、步进电机（8) 、承台箱（9) 、车轱辘盘（1 0) 、 L形举臂（11) 、固定钢板组（12) 、前激光座夹持台（13) 、后激光座夹持台（14) 、电动伸缩短杆 a ( 15) 、激光座 a ( 16) 、激光座 b ( 17) 、激光座 c ( 18) 、激光座 d ( 19) 、角钢片（20) 、激光焊接板（21) 、左电动伸缩双杆 (22) 、右电动伸缩双杆（23) 、电动伸缩短杆 b (24) 、焊接助焊剂（25) ，其特征在于：工作台支架（1) 上顶端两侧均设有导轨（2) ，导轨（2) 上通过滑块（3) 搁置有底盘（4) ；所述的底盘（4) 一侧边与电动伸缩长杆（7) 的伸缩端杆相固定，电动伸缩长杆（7) 的机座部分通过连接件与工作台支架（1) 相固定。所述的底盘（4) 中心位置幵有圆形的孔槽，孔槽的两侧各设有限位条（6) ，孔槽的端角位置处设有限位块（5) ；所述的底盘（4) 的孔槽下设有承台箱（9) ，承台箱（9) 底下设有步进电机（8) ，所述的步进电机（8) 其动力输出轴贯通孔槽。所述的工作台支架（1) 一侧通过钢板螺栓固定有 L形举臂（11) ， L形举臂（11) 末端焊接有固定钢板组（12) ，固定钢板组（12) 左右两侧通过螺栓各固定有左电动伸缩双杆 (22) 、右电动伸缩双杆（23) 。所述的前激光座夹持台（13) 通过螺栓固定于 L形举臂（11) 末端底下位置处，所述的后激光座夹持台（14) 通过螺栓固定于 L形举臂（ 11) 中端底下位置处。所述的前激光座夹持台（13) 内夹持有两个电动伸缩短杆 a ( 15) ，并且在电动伸缩短杆 a ( 15) 下分别固定有激光座 a ( 16) 、激光座 b ( 17) 。所述的后激光座夹持台（14) 内夹持有两个电动伸缩短杆 a ( 15) ，并且在后激光座夹持台（14) 下分别固定有激光座 c ( 18) 、激光座 d ( 19) 。所述的固定钢板组（12) 前端通过螺栓与角钢片（20) 相固定，角钢片（20) 底端与后激光座夹持台（14) 底端之间架立有激光焊接板（21) 。所述的左电动伸缩双杆 (22) 、右电动伸缩双杆（23) 末端槽腔内均夹持电动伸缩短杆 b (2 4) ，所述的电动伸缩短杆 b (24) 下固定有焊接助焊剂（25) 。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种高智能激光焊接机械人系统，其特征在于所述的底盘（4) 中心位置上搁置有车轱辘盘（10) 。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种高智能激光焊接机械人系统，其特征在于所述的车轱辘盘（10) 中心位置被步进电机（8) 的动力输出轴所固定。

[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的一种高智能激光焊接机械人系统，其特征在于所述的步进电机（8) 、电动伸缩短杆 a ( 15) 、电动伸缩短杆 b (24 ) 通过计算机的智能系统控制。