特种钢板焊接机构论文和设计-尹庆东

全文摘要

本实用新型涉及金属板材生产领域，具体地说是一种特种钢板焊接机构，包括机架、激光发生器、调焦组件、焊丝驱动机构和焊丝出口单元，调焦组件包括升降座和升降驱动装置，机架上设有一个安装座，所述升降座和升降驱动装置均设于所述安装座上，在所述安装座内设有检测所述升降座升降高度的高度传感器，激光发生器安装于所述升降座上，焊丝驱动机构设于所述机架上侧，焊丝出口单元设于所述机架下侧，且焊丝通过焊丝驱动机构驱动进入所述焊丝出口单元中，所述焊丝出口单元末端设有焊丝出口嘴，且所述焊丝出口嘴位于激光发生器下方。本实用新型能够实现焊接激光焦点精确调整，保证焦点对正，并且能够满足不同厚度板材的焊接需要。

主设计要求

1.一种特种钢板焊接机构，其特征在于：包括机架(6)、激光发生器(3)、调焦组件、焊丝驱动机构(11)和焊丝出口单元(10)，所述调焦组件包括升降座(9)和升降驱动装置(4)，所述机架(6)上设有一个安装座(5)，所述升降座(9)和升降驱动装置(4)均设于所述安装座(5)上，且升降座(9)通过升降驱动装置(4)驱动升降，在所述安装座(5)内设有检测所述升降座(9)升降高度的高度传感器，激光发生器(3)安装于所述升降座(9)上，焊丝驱动机构(11)设于所述机架(6)上侧，焊丝出口单元(10)设于所述机架(6)下侧，且焊丝通过焊丝驱动机构(11)驱动进入所述焊丝出口单元(10)中，所述焊丝出口单元(10)末端设有焊丝出口嘴(105)，且所述焊丝出口嘴(105)位于激光发生器(3)下方。

设计方案

2.根据权利要求1所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述焊丝驱动机构(11)包括焊丝驱动装置(111)和驱动支座(115)，且在所述驱动支座(115)内设有驱动齿轮(112)、主动辊(113)和从动辊(114)，其中主动辊(113)和从动辊(114)一一对应，且焊丝由对应的主动辊(113)和从动辊(114)之间穿过，所述主动辊(113)上设有从动齿轮，所述驱动齿轮(112)与主动辊(113)上的从动齿轮啮合，且所述驱动齿轮(112)通过所述焊丝驱动装置(111)驱动转动。

3.根据权利要求1所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述焊丝出口单元(10)包括定向座(101)和焊丝导向座(106)，所述定向座(101)上设有多个导向槽，所述焊丝导向座(106)上侧设有导向块(102)，且所述导向块(102)固定于所述定向座(101)上的任一导向槽中，在所述焊丝导向座(106)自由端设有焊丝出口嘴(105)。

4.根据权利要求3所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述定向座(101)上的导向槽包括中间导向槽(1011)和分设于所述中间导向槽(1011)两侧的侧导向槽(1012)。

5.根据权利要求1所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述机架(6)设置于一个安装板(8)上，在所述安装板(8)上设有Y向驱动机构，且所述机架(6)通过所述Y向驱动机构驱动沿着Y向移动。

6.根据权利要求5所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述Y向驱动机构包括Y向电机(603)、Y向丝杠和Y向丝母，Y向电机(603)和Y向丝杠均设于所述安装板(8)上，且Y向丝杠通过所述Y向电机(603)驱动旋转，所述机架(6)下侧设有与所述Y向丝杠配合的Y向丝母。

7.根据权利要求5所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述安装板(8)安装于一个支撑架上，在所述支撑架上设有X向驱动机构，且所述安装板(8)通过所述X向驱动机构驱动沿着X向移动。

8.根据权利要求7所述的特种钢板焊接机构，其特征在于：所述X向驱动机构包括X向电机(801)、X向丝杠和X向丝母，X向电机(801)和X向丝杠均设于所述支撑架上，且X向丝杠通过X向电机驱动旋转，所述安装板(8)下侧设有与所述X向丝杠配合的X向丝母。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及金属板材生产领域，具体地说是一种特种钢板焊接机构。

背景技术

特种钢板有别于传统钢板，它主要由合金形式构成，普遍具有很好的抗氧化、耐腐蚀、耐高温等特性，可在极为苛刻的环境下使用，比如用于航空航天、核工业等特殊行业，而随着汽车制造业的快速发展，其对汽车车身要求“提高强度、减轻重量”，因此符合此要求的特种钢板也大量应用于汽车车身的结构件和安全件上。相比于传统钢板，特种钢板由于具有不同的结构强度和特性，其加工难度也与普通钢板有所差别，一般特种钢板对于加工设备的精度要求较高，而且随着现代制造业的发展，企业生产还要求保证较高的生产效率，这进一步提高了特种钢板对于加工设备的技术要求。在特种钢板的生产过程中，经常会用到激光焊接对两块板材进行拼焊，但现有技术中的激光发生元件通常是固定结构，调整比较困难，另外焊接时需要焊丝不断输出，而现有技术中的焊丝出口单元通常是固定结构，不能根据焊接板材厚度不同进行及时调整，这无法满足特种钢板加工对于设备精度方面的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种特种钢板焊接机构，激光发生器移动至焊接位置后能够实现焦点精确调整，保证焦点对正，并且能够满足不同厚度板材的焊接需要。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种特种钢板焊接机构，包括机架、激光发生器、调焦组件、焊丝驱动机构和焊丝出口单元，所述调焦组件包括升降座和升降驱动装置，所述机架上设有一个安装座，所述升降座和升降驱动装置均设于所述安装座上，且升降座通过升降驱动装置驱动升降，在所述安装座内设有检测所述升降座升降高度的高度传感器，激光发生器安装于所述升降座上，焊丝驱动机构设于所述机架上侧，焊丝出口单元设于所述机架下侧，且焊丝通过焊丝驱动机构驱动进入所述焊丝出口单元中，所述焊丝出口单元末端设有焊丝出口嘴，且所述焊丝出口嘴位于激光发生器下方。

所述焊丝驱动机构包括焊丝驱动装置和驱动支座，且在所述驱动支座内设有驱动齿轮、主动辊和从动辊，其中主动辊和从动辊一一对应，且焊丝由对应的主动辊和从动辊之间穿过，所述主动辊上设有从动齿轮，所述驱动齿轮与主动辊上的从动齿轮啮合，且所述驱动齿轮通过所述焊丝驱动装置驱动转动。

所述焊丝出口单元包括定向座和焊丝导向座，所述定向座上设有多个导向槽，所述焊丝导向座上侧设有导向块，且所述导向块固定于所述定向座上的任一导向槽中，在所述焊丝导向座自由端设有焊丝出口嘴。

所述定向座上的导向槽包括中间导向槽和分设于所述中间导向槽两侧的侧导向槽。

所述机架设置于一个安装板上，在所述安装板上设有Y向驱动机构，且所述机架通过所述Y向驱动机构驱动沿着Y向移动。

所述Y向驱动机构包括Y向电机、Y向丝杠和Y向丝母，Y向电机和Y向丝杠均设于所述安装板上，且Y向丝杠通过所述Y向电机驱动旋转，所述机架下侧设有与所述Y向丝杠配合的Y向丝母。

所述安装板安装于一个支撑架上，在所述支撑架上设有X向驱动机构，且所述安装板通过所述X向驱动机构驱动沿着X向移动。

所述X向驱动机构包括X向电机、X向丝杠和X向丝母，X向电机和X向丝杠均设于所述支撑架上，且X向丝杠通过X向电机驱动旋转，所述安装板下侧设有与所述X向丝杠配合的X向丝母。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型在激光发生器移动至焊接位置后能够实现焦点精确调整，保证焦点对正。

2、本实用新型的焊丝出口单元设有带多个导向槽的定向座，能够满足不同厚度板材的焊接需要，其中中间导向槽用于等厚度的两块板材拼焊，左侧的侧导向槽用于右侧板材较厚的两块板材拼焊，右侧的侧导向槽用于左侧板材较厚的两块板材拼焊。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为图1中的机架内部结构示意图，

图3为图2中激光发生器的安装位置示意图，

图4为图1中的焊丝驱动机构示意图，

图5为图1中的焊丝出口单元示意图，

图6为本实用新型的调焦状态示意图。

其中，1为Y向滑块，2为Y向滑轨，3为激光发生器，4为升降驱动装置，5为安装座，6为机架，7为Y向电机，8为安装板，801为X向电机，802为X向滑块，803为缓冲器，9为升降座，10为焊丝出口单元，101为定向座，1011为中间导向槽，1012为侧导向槽，102为导向块，103为固定螺栓，104为保护气喷嘴，105为焊丝出口嘴，106为焊丝导向座，11为焊丝驱动机构，111为焊丝驱动装置，112为驱动齿轮，113为主动辊，114为从动辊，115为驱动支座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～5所示，本实用新型包括机架6、安装板8、激光发生器3、调焦组件、焊丝驱动机构11和焊丝出口单元10，机架6可移动地设于安装板8上，激光发生器3、调焦组件、焊丝驱动机构11和焊丝出口单元10均设于所述机架6上，其中激光发生器3通过调焦组件驱动调整高度，焊丝驱动机构11设于所述机架6上侧，焊丝出口单元10设于所述机架6下侧，且焊丝通过焊丝驱动机构11驱动进入所述焊丝出口单元10中，所述焊丝出口单元10末端设有焊丝出口嘴105，且所述焊丝出口嘴105位于激光发生器3的下方，所述激光发生器3为本领域公知技术且为市购产品。

如图2～3所示，所述机架6上设有一个安装座5，在所述安装座5上设有所述调焦组件，所述调焦组件包括升降座9和升降驱动装置4，且所述升降座9通过所述升降驱动装置4驱动升降，激光发生器3安装于所述升降座9上。本实施例中，所述升降驱动装置4为气缸。

所述升降座9与所述安装座5通过滑块滑轨组件实现滑动连接，其中滑轨设于安装座5内壁上，滑块设于升降座9后侧，所述升降驱动装置4的输出轴端部通过连板与所述升降座9相连，从而驱动所述升降座9升降。

在所述安装座5内设有高度传感器用于实时监测所述升降座9的升降高度，在所述升降座9一侧设有与所述高度传感器配合的检测板，所述高度传感器即通过检测所述检测板高度，进而实现检测所述升降座9的升降高度。如图6所示，所述高度传感器将升降座9调整时的高度值传回设备系统，并通过设备系统控制保证精确调整焊接焦点，使焊接焦点正好落在焊接位置。所述高度传感器为本领域公知技术且为市购产品。

如图4所示，所述焊丝驱动机构11包括焊丝驱动装置111和驱动支座115，且在所述驱动支座115内设有驱动齿轮112、主动辊113和从动辊114，其中驱动齿轮112和主动辊113位于驱动支座115内的同一侧，从动辊114位于驱动支座115内的另一侧，且所述主动辊113和从动辊114一一对应，焊丝即由对应的主动辊113和从动辊114之间穿过，所述主动辊113上设有从动齿轮，且所述驱动齿轮112与所述主动辊113上的从动齿轮啮合，所述驱动齿轮112通过所述焊丝驱动装置111驱动转动，本实施例中，所述焊丝驱动装置111为带减速机的伺服电机。机构工作时，焊丝驱动装置111通过所述驱动齿轮112驱动各个主动辊113转动，进而驱动焊丝向下移动输出。本实施例中，在所述驱动齿轮112上下两侧各设有一个主动辊113，驱动支座115内另一侧与各个主动辊113对应设有两个从动辊114。

如图5所示，所述焊丝出口单元10包括定向座101和焊丝导向座106，所述定向座101上设有多个导向槽，所述焊丝导向座106上侧设有导向块102，且所述导向块102通过固定螺栓103固定于所述定向座101上的任一导向槽中，拧松所述固定螺栓103即可将导向块102卸下，在所述焊丝导向座106自由端设有焊丝出口嘴105和保护气喷嘴104。焊丝由焊丝驱动机构11输出后进入所述焊丝导向座106中，在所述焊丝导向座106上端设有供焊丝进入的通孔，然后焊丝由所述焊丝出口嘴105输出。

如图5所示，所述定向座101上设有三个导向槽，包括中间导向槽1011和分设于所述中间导向槽1011两侧的侧导向槽1012，所述定向座1上的不同导向槽用于不同厚度板材的拼焊，其中中间导向槽101用于等厚度的两块板材拼焊，而两侧的侧导向槽102可以使焊丝出口嘴105左右偏转一定角度以适应不同厚度板材的拼焊，其中左侧的侧导向槽102用于右侧板材较厚的两块板材拼焊，此时焊丝出口嘴105偏向右侧并对准两块板材结合处，右侧的侧导向槽102用于左侧板材较厚的两块板材拼焊，此时焊丝出口嘴105偏向左侧并对准两块板材结合处。

如图1所示，所述机架6设置所述安装板8上，在所述安装板8上设有Y向驱动机构，且所述机架6通过所述Y向驱动机构驱动沿着Y向移动。所述机架6与所述安装板8滑动连接，在所述安装板8上设有两条平行的Y向滑轨2，在所述机架6下侧设有与对应Y向滑轨2配合的Y向滑块1，所述Y向驱动机构包括Y向电机7、Y向丝杠和Y向丝母，Y向电机7和Y向丝杠均设于所述安装板8上，且Y向丝杠通过所述Y向电机7驱动旋转，所述机架6下侧设有与所述Y向丝杠配合的Y向丝母。

如图1所示，所述安装板8沿着Y向的两端均设有缓冲器803限定所述机架6位移，所述缓冲器803同时起到防撞保护作用，所述缓冲器803为本领域公知技术且为市购产品。

所述安装板8安装于一个支撑架上，所述支撑架上设有两条平行的X向滑轨，如图1所示，所述安装板8端部设有与对应X向滑轨配合的X向滑块802，所述支撑架上设有X向驱动机构，且所述安装板8通过所述X向驱动机构驱动沿着X向移动，所述X向驱动机构包括X向电机801、X向丝杠和X向丝母，X向电机801和X向丝杠均设于所述支撑架上，且X向丝杠通过X向电机驱动旋转，所述安装板8下侧设有与所述X向丝杠配合的X向丝母。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型工作时，所述安装板8和机架6通过X向驱动机构实现X向移动，所述机架6通过Y向驱动机构实现Y向移动，从而使所述机架6具有X向和Y向两个移动自由度，当机架6移动到焊接工位时，激光发生器3先通过所述X向驱动机构和Y向驱动机构调整水平位置，保证对准焊接处，然后如图6所示，升降驱动装置4驱动激光发生器3升降调整，从而实现焦点精确调整，保证焦点正好处于焊接处，调整时升降座9通过安装座5内的高度传感器实时监测升降高度，保证调整精确，然后设备开始焊接作业，在焊接时，焊丝通过焊丝驱动机构11驱动进入焊丝出口单元10中，并由焊丝出口嘴105输出，激光发生器3位于焊丝出口嘴105上方并发射激光使焊丝熔化实现板材焊接，此为本领域公知技术。另外由于在实际操作时经常需要焊接不同厚度的板材，本实用新型的焊丝出口单元10设有带多个导向槽的定向座101，其中中间导向槽101用于等厚度的两块板材拼焊，而两侧的侧导向槽102可以使焊丝出口嘴105左右偏转一定角度以适应不同厚度板材的拼焊，其中左侧的侧导向槽102用于右侧板材较厚的两块板材拼焊，右侧的侧导向槽102用于左侧板材较厚的两块板材拼焊。

设计图

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