一种直角拼接铝材激光焊接装置及方法
阅读说明：本技术 一种直角拼接铝材激光焊接装置及方法 (Right-angle spliced aluminum laser welding device and method ) 是由 盛小轩 孙志勇 石勇 王召君 于 2021-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种直角拼接铝材激光焊接装置及方法,尤其是一种一次装夹自动双面激光焊接成型的装置,包括上激光焊接头运动组件和下激光焊接头运动组件,激光焊接头上装有工业相机,其控制柜内设有工控机,工控机上安装有视觉处理软件。所述激光焊接头固定在垂直运动模组和水平运动模组上,水平运动模组安装在机架平台上,垂直运动模组通过安装固定座和水平运动模组连接。在激光焊接头的正前方的机架平台上设置有工件放置台,工件放置台上设置有自动夹紧机构,并且夹紧机构和工件放置台在铝板工件拼缝处设置开放式沟槽。本发明可以对直角拼缝的铝板的两侧同时进行焊接并检查,无需人工翻转,二次焊接检查,节约了大量的焊接检查时间,提高了生产质量和效率。(The invention discloses a right-angle spliced aluminum laser welding device and method, in particular to a device for automatic double-sided laser welding molding through one-time clamping. The laser welding head is fixed on the vertical movement module and the horizontal movement module, the horizontal movement module is installed on the rack platform, and the vertical movement module is connected with the horizontal movement module through the installation fixing seat. The laser welding head is characterized in that a workpiece placing table is arranged on a rack platform in front of the laser welding head, an automatic clamping mechanism is arranged on the workpiece placing table, and an open groove is formed in the position of the seam of the aluminum plate workpiece by the clamping mechanism and the workpiece placing table. The invention can weld and inspect the two sides of the straight angle spliced aluminum plate simultaneously without manual turnover and secondary welding inspection, thereby saving a large amount of welding inspection time and improving the production quality and efficiency.)
技术领域
本发明涉及铝材激光焊接领域，尤其涉及一种直角拼接铝材激光焊接装置。
背景技术
四方型吊顶灯边框一般由薄板铝制件焊接而成，传统的焊接方式为氩弧焊，焊接质量不好控制，而且铝板需要双面焊接，焊好一面后需要翻面后再次装夹定位，操作比较复杂繁琐，并且后续质量检测也需要增加一道特别的工序，耗时耗力。
激光焊接机，又常称为激光焊机、镭射焊机，是激光材料加工用的机器，是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接。使用具有视觉检测系统的激光焊接机，通过生产流水线的机器化作业可提高铝制件焊接速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本。鉴于此，我们提出一种直角拼接铝材激光焊接装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种直角拼接铝材激光焊接装置。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种直角拼接铝材激光焊接装置，包括上激光焊接头运动组件、下激光焊接头运动组件、机架平台、相机显示屏、控制操作盒、HMI人机界面、电控箱、三色灯塔；
所述上激光焊接头运动组件包括设置于机架平台上的固定座，固定座上方安装上水平运动模组，上水平运动模组上设置垂直运动模组，垂直运动模组与水平运动模组之间有垂直安装座连接，所述垂直运动模组上固定有连接板，连接板上安装有夹紧座，第一激光焊接头与上激光头安装座固定连接，所述上激光头安装座固定在激光头固定座前方，激光头固定座后方设置有激光头固定轴，所述夹紧座与激光头固定轴通过环形夹紧结构螺栓紧固，第一激光焊接头相机位于第一激光焊接头左上方；
所述下激光焊接头运动组件设置于固定平台下方，与上激光焊接头运动组件对应设置，上水平运动模组和下水平运动模组平行设置，由激光焊接头安装尺寸及其本体大小决定平行线之间的距离；
所述机架平台上还设置有工件放置台，所述工件放置台上安装有自动夹紧机构，该自动夹紧机构由夹紧气缸驱动执行，夹紧气缸的活塞杆连接夹紧座，并且夹紧机构和工件放置台在铝板工件拼缝处设置开放式焊接用避让沟槽。
优选的，所述上水平运动模组包含水平驱动电机，所述垂直运动模组包含垂直驱动电机，且水平驱动电机和垂直驱动电机均为伺服电机，具有闭环控制系统。
优选的，所述用于固定激光焊接头的激光头固定座与激光头固定轴螺栓固定，且激光头固定轴由夹紧座夹持固定，激光头固定轴可轴向移动和转动，轴向移动以使得上下激光焊接头可同时处于焊缝所在竖直焊接平面内，夹紧座通过连接板与垂直运动模组连接固定。
优选的，所述相机显示屏通过相机电缆与电控箱电性连接；控制操作盒通过操作控制电缆与电控箱电性连接；通过操作控制操作盒上人机界面可以人为设定相机显示屏所显示的是第一激光焊接头相机拍摄的画面还是第二激光焊接头相机拍摄的画面。在非远程控制情况下，为了便于现场操作人员观察，一般显示位于固定平台下方的第二激光焊接头相机拍摄的画面。
优选的，所述自动夹紧机构在该激光焊接装置单机使用时，现场操作人员通过脚踏开关控制夹紧气缸运动，从而使焊接工件在工件放置台上完全固定。另一方面，如果该激光焊接装置与其他机台联机配合使用时，自动按钮切换到自动模式，由其他联动机台给出夹紧气缸是否夹紧的联机信号控制，可实现更高智能化工作。
优选的，所述电控箱包括工控机，工控机上安装有视觉处理软件，当每个工件焊接过程中，该视觉处理软件就会判断焊接质量是否合格，在单机使用时，三色灯塔会给出相应的提示信息。如果是自动模式下联机模式，工控机则会对下料机构发出不合格产品处理机制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、本发明，在使用时，将待焊接铝板放置于工件放置台上，通过特制的夹紧机构使铝板工件在放置平台上自动的完全固定，位置校正过的激光焊接头按预定程序直接实施焊接，并可以实现一次装夹，同时完成双面焊接，从而对铝板工件无需人工翻转，反面再次装夹，再次焊接，节约了大量的焊接时间。
二、本发明，在使用时，通过激光焊接头上方的相机，可随时拍摄焊接的情况，实时显示焊接情况，方便人工观察，并作出准确的判断和操作。
三、本发明，在使用时，接通系统的电源，在手动模式下调整好激光头各原点位置，系统将自动识别各元器件初始位置，并处于待命状态，当待焊接工件到位后，自动启动焊接程序，完成焊接任务，并自动释放夹紧的工件。
附图说明
图1为本发明的整体结构主视图；
图2为本发明的整体结构轴侧视图；
图3为本发明的整体结构俯视图；
图4为本发明的激光焊接头运动组件轴侧视图；
图5为本发明的激光焊接头运动组件主视图。
图中：第一激光焊接头相机1、第一激光焊接头2、上激光头安装座3、上水平运动模组4、固定座5、第二激光焊接头6、电控箱7、脚踏开关8、水平调整脚9、第二激光焊接头相机10、第二固定座11、下激光头安装座12、下水平运动模组13、机架平台14、相机显示屏15、控制操作盒16、HMI人机界面17、三色灯塔18、光纤电缆支撑架19、上激光焊接头运动组件20、下激光焊接头运动组件21、放置台22、夹紧座23、夹紧气缸24、自动按钮25、水平运动模组电缆26、垂直运动模组电缆27、相机电缆28、脚踏开关电缆29、操作控制电缆30、激光头固定座31、激光头固定轴32、连接板33、垂直安装座34、水平驱动电机35、垂直驱动电机36、夹紧座37。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1-5所示的一种直角拼接铝材激光焊接装置，包括机架平台14，位于机架平台14上方的第一激光焊接头2和位于机架平台14下方的第二激光焊接头6，机架平台14正前方设置有工件放置台22，右侧方设置有相机显示屏15，相机显示屏15上方为控制操作盒16，控制操作盒16中间为可触摸操作的HMI人机界面17，HMI人机界面17下方有若干个操作按钮，控制操作盒16顶部为三色灯塔18。
在使用前，通过上激光焊接头运动组件20和下激光焊接头运动组件21的调节机构，调节上下激光焊接头与工件放置台22上焊接工件焊缝处于同一平面内。
上激光焊接头运动组件20包括设置于机架平台14上的固定座5，机架平台14的水平位置可通过水平调整脚9调节，固定座5上方安装上水平运动模组4，上水平运动模组4上设置垂直运动模组，垂直运动模组与水平运动模组之间有垂直安装座34连接，所述垂直运动模组上固定有连接板33，连接板33上安装有夹紧座37，第一激光焊接头2与上激光头安装座3固定连接，所述上激光头安装座3固定在激光头固定座31前方，激光头固定座31后方设置有激光头固定轴32，所述夹紧座37与激光头固定轴通过环形夹紧结构螺栓紧固，第一激光焊接头相机1位于第一激光焊接头2左上方；上激光焊接头运动组件20后方设置有光纤电缆支撑架19，在激光焊接头运动过程中，光纤电缆可在光纤电缆支撑架19里自由滑动。
在使用时，铝板工件放置于机架平台14前方的放置台22上，由放置台22的直角凹槽结构自动定位，工件放置好后，在单机操作情况下人为踩动脚踏开关8，通过脚踏开关电缆29将脚踏开关8的开关信号传达到电控箱7，当电控箱7接收到该信号时，将发出驱动夹紧气缸24运动的指令，夹紧气缸24运动后带动固定于夹紧气缸24活塞杆端的夹紧座23运动，从而使铝板工件在多个方位上得到完全的固定，并且夹紧座23和工件放置台22在铝板工件拼缝处设置的开放式沟槽正好有效的避开激光焊接头，从而使夹紧和焊接工作可同时进行，并且互不干涉。
下激光焊接头运动组件21设置于机架平台14下方，与上激光焊接头运动组件20对应设置，上水平运动模组4和下水平运动模组13平行设置，平行线之间的距离由激光焊接头安装尺寸及其本体大小决定，两上下模组安装后，第一激光焊接头2和第二激光焊接头6正对，且可调节至与铝板工件拼缝共面的位置，当焊接角度需要改变时，可通过激光头固定轴32的转动实现；
第一激光焊接头相机1位于第一激光焊接头2的左上方，可对第一激光焊接头2的作业过程摄像或拍照。第二激光焊接头相机10位于第二激光焊接头6的右下方，可对第二激光焊接头6的作业过程摄像或拍照，第二激光焊接头相机10安装于第二固定座11上，第二激光焊接头6固定在下激光头安装座12上。相机显示屏15通过从电控箱7中获取相机电缆28传送的相机数据，进而按照现场操作人员在HMI人机界面17中设定的参数显示出各激光焊接头工作情况。HMI人机界面17安装于控制操作盒16的面板上，通过操作控制电缆30与电控箱7电性连接，控制操作盒16的面板上还设置有自动按钮25，其顶部安装有三色灯塔18。
上水平运动模组4通过水平运动模组电缆26与电控箱7电性连接，垂直驱动电机36通过垂直运动模组电缆27与电控箱7电性连接，脚踏开关8通过脚踏开关电缆29与电控箱7电性连接。
本发明工作原理：
在使用时，选择单机模式时，该直角拼接铝材激光焊接装置上电后，上水平运动模组4按自动设定程序执行其回原点动作，当感应开关感应到原点位置后即停止运动，处于待命状态，其次，下水平运动模组13也同样的执行其回原点动作，直至上激光焊接头运动组件20、下激光焊接头运动组件21各运动部件都到达预设原点位置，整机处于待命状态。
当人工需要执行具体焊接作业时，将需要焊接的铝板工件放置于放置台22上，人为踩动脚踏开关8，通过连接于脚踏开关8上的脚踏开关电缆29可将脚踏开关8发出的夹紧信号传送给电控箱7，经过电控箱7内的电器处理原件处理运算，将给出让夹紧气缸24动作的指令信号，夹紧气缸24接到该指令后即执行夹紧的动作，从而驱动连接于夹紧气缸24活塞杆上的夹紧座23运动，从而夹紧放置于放置台22上的铝板工件。夹紧到位后，第一激光焊接头2和第二激光焊接头6开始自动执行焊接作业，在第一次焊接过程中，对应相机将时刻采样焊接情况，及时判断焊接质量是否达到预设要求，如果不达标将及时发出信号，提示人工调节第一激光焊接头2和第二激光焊接头6的焊接角度和相关参数，直到满足焊接预设要求。
另外，如果选择联机模式时，同理完成该直角拼接铝材激光焊接装置初始化模式后，脚踏开关8将不再使用，整个装置上铝板工件的上料和下料将由其他自动化机台完成，夹紧气缸24的动作与否靠联机信号给出，这将使该直角拼接铝材激光焊接装置实现更高程度的自动化，从而进一步提高生产效率。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
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，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，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的范围内，本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
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