一种可提高焊接精度的自动焊接设备制造技术

本发明专利技术公开了一种可提高焊接精度的自动焊接设备，涉及焊接自动化领域，以解决现有技术中无法保证精密器件中金属薄片的焊接精度要求的缺点；其包括基座和设置在基座上的龙门机构以及配合设置在龙门机构上的焊接机构，焊接机构分别通过沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的X轴行走组件、Y轴行走组件和Z轴行走组件驱动，焊接机构包括焊枪以及驱动焊枪分别沿X轴转动的X轴转动组件和沿Y轴转动的Y轴转动组件，焊枪上设有激光跟踪系统和光谱共焦传感器，激光跟踪系统包括激光器和监控镜头。通过实施本技术方案，可灵活的焊接不同的金属薄片，并可对精密器件加工生产过程中的金属薄片精确焊接，保证精密器件中金属薄片的焊接精度要求。

An automatic welding equipment that can improve welding accuracy

The invention discloses an automatic welding equipment which can improve the welding precision, and relates to the field of welding automation to solve the shortcoming of the existing technology that can not guarantee the welding precision requirement of the metal sheet in the precision device, including a base and a gantry mechanism arranged on the base and a welding mechanism arranged on the gantry mechanism coordinated with the gantry mechanism. The welding mechanism is driven by X-axis moving component, Y-axis moving component and Z-axis moving component respectively. The welding mechanism includes X-axis rotating component and Y-axis rotating component which are rotated along X-axis and Y-axis respectively by welding torch and driving torch. The welding torch is equipped with laser tracking system and spectrum. The confocal sensor and laser tracking system include laser and monitoring lens. Through the implementation of this technical scheme, different sheets of metal can be flexibly welded, and the sheets of metal can be precisely welded in the process of precision device processing, ensuring the welding accuracy requirements of the sheets of metal in precision device.

【技术实现步骤摘要】
一种可提高焊接精度的自动焊接设备
本专利技术涉及焊接自动化领域，更具体的是涉及一种可提高焊接精度的自动焊接设备。
技术介绍
直封和环缝是钢板拼焊中最常见的焊接缝隙，对精密器件加工生产过程中的金属薄片焊接不仅在焊接强度、精度、效率、外观等方面都提出了更高的要求。激光焊接作为一种重要的精细加工手段，具有焊缝窄、热影响区小、焊接精度高，焊缝光滑等优点，已经广泛应用于各类金属薄片的焊接，如微创医用器械部件焊接、传感器微小零部件焊接封装、燃料电池金属隔膜焊接封装、特种传感器部件的精密焊接封装以及FBG光纤光栅应变传感模块焊接封装等。申请号为CN201520536312.4的专利公开了一种五自由度焊接切割机器人，一种五自由度焊接切割机器人，包括立柱和机器人本体，所述机器人本体安装在所述立柱上且能够沿立柱的垂直方向上下移动；所述机器人本体包括依次相连接的后摆臂座、后摆臂、前摆臂以及机头装配组件；所述后摆臂的一端与后摆臂座可转动地连接，通过后摆臂的转动带动机头装配组件在水平面内移动；所述后摆臂的另一端与前摆臂可转动地连接，通过前摆臂的转动带动机头装配组件实现圆周运动；所述机头装配组件与前摆臂的末端相连接；所述机头装配组件包括第三传动机构、斜齿轮接杆、斜齿轮组、座摆臂以及焊接切割工具组件，其中焊接切割工具组件固定在座摆臂的自由端，第三传动机构通过从斜齿轮接杆中穿过的中心轴与斜齿轮组连接，该斜齿轮组驱动座摆臂使焊接切割工具组件沿自身轴线自由回转，实现连接电缆的无缠绕释放；而且，第三传动机构还直接驱动斜齿轮接杆以使斜齿轮接杆进行圆周摆动。该技术方案在满足传统机器人焊接切割操作功能的同时，能够解决空间复杂封闭曲面的连续切割和复杂封闭曲线连续重复焊接，然而该技术方案仍然存在以下不足之处：焊接精度无法保证，从而无法保证对一些精密器件的焊接精度要求，特别是对一些精密器件加工生产过程中的金属薄片的焊接，直接影响精密器件的加工质量。因此，针对现有技术中的不足，研究设计一种针对精密器件加工生产过程中金属薄片焊接的龙门式五轴联动自动焊接设备，提高金属薄片的焊接加工质量，显得尤为重要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可提高焊接精度的自动焊接设备，可对精密器件加工生产过程中的金属薄片精确焊接，保证精密器件中金属薄片的焊接精度要求。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种可提高焊接精度的自动焊接设备，包括基座和设置在基座上的龙门机构以及配合设置在龙门机构上的焊接机构，所述龙门机构包括龙门架以及驱动焊接机构分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的X轴行走组件、Y轴行走组件和Z轴行走组件，所述龙门架包括两个竖直立柱，两个竖直立柱设置在所述基座的两端，两个竖直立柱上端分别套设有左连接块和右连接块，所述焊接机构通过移动板架设在两个竖直立柱之间，所述移动板一端延伸至左连接块内，移动板另一端延伸至右连接块内，所述X轴行走组件设置在左连接块/右连接块内并驱动移动板沿X轴方向移动；所述Y轴行走组件设置在基座上并同步驱动左连接块和右连接块沿Y轴方向移动；所述移动板上设有沿Z轴方向的移动导轨，所述焊接机构嵌入在移动导轨底部并与其固定连接，所述Z轴行走组件可驱动移动导轨沿Z轴方向移动；所述焊接机构包括焊枪以及驱动焊枪分别沿X轴转动的X轴转动组件和沿Y轴转动的Y轴转动组件，所述焊枪上设有激光跟踪系统和光谱共焦传感器。本专利技术基础方案的工作原理为：采用上述结构，在焊接金属薄片的时候，可将复杂曲面的金属薄片放置在基座上，通过X轴行走组件、Y轴行走组件和Z轴行走组件分别驱动焊接机构沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动，且焊接机构通过移动板架设在设置的龙门机构上，可有效的保证焊接机构的移动稳定性；进一步地，在焊接机构上还设有驱动焊枪分别沿X轴做180°往复回转运动的X轴转动组件和沿Y轴做360°转动的Y轴转动组件，构成五轴回转体自动焊接设备，可灵活的焊接复杂曲面或者对不同的金属薄片进行连续重复焊接，灵活度高。此外，在焊枪上还设有激光跟踪系统和光谱共焦传感器，激光跟踪系统包括激光器和监控镜头，监控镜头的作用是通过监控显示器监控焊缝，激光跟踪系统的作用是用来对金属薄片的焊缝实时跟踪焊接，进一步可利用光谱共焦传感器发射的一束白光经过棱镜，生成沿Z轴连续的单色光，其中一个特定波长的单色光聚焦在物体表面，这束单色光通过针孔滤波光谱仪发射回光学系统，通过处理器分析其单色光的颜色便可精确跟踪金属薄片焊缝准确度，通过处理器能够及时修正焊接路线。进一步地，所述Y轴行走组件包括第一丝杠和配合与第一丝杠上端连接的第一伺服电机以及第二丝杠和配合与第二丝杠上端连接的第二伺服电机，所述第一丝杠向下穿过左连接块并延伸至基座上的固定座A内，且第一丝杠与左连接块螺纹连接；所述第二丝杠向下穿过右连接块并延伸至基座上的固定座B内，且第二丝杠与右连接块螺纹连接。同时通过第一伺服电机和第二伺服电机分别驱动第一丝杆和第二丝杆水平转动，从而可同步带动分别与第一丝杠螺纹连接的左连接块和与第二丝杠螺纹连接的右连接块沿Y轴方向自由移动，通过丝杠螺旋副可直接在驱动左连接块和右连接块沿Y轴自由方向移动后将其锁紧，不会产生相对滑动，提高金属薄片焊接的精度。进一步地，所述X轴行走组件包括步进电机A和与步进电机A输出轴连接的齿轮，所述移动板上表面横向设有与齿轮相啮合的啮合齿。通过步进电机A驱动齿轮转动而带动移动板沿X轴方向移动，结构简单，通过齿轮传动可使得移动板移动紧度高。进一步地，所述Z轴行走组件包括动力传动机构、步进电机B以及与移动导轨固定连接的推进机构，步进电机B通过动力传动机构和推进机构驱动移动导轨沿Z轴方向自由移动。具体可在移动板上开设供移动导轨滑动的导槽，使得步进电机B通过动力传动机构和推进机构驱动移动导轨导槽滑动，提高焊枪沿Z轴方向的移动精度。进一步地，所述动力传动机构为传送带，推进机构包括与移动导轨平行设置的螺杆和套设在螺杆上的螺套，所述移动导轨与螺套固定连接，步进电机B通过传送带驱动螺杆转动而带动移动导轨随螺套沿Z轴方向自由移动。进一步地，所述焊接机构还包括固定壳体和转动壳体，所述固定壳体与移动导轨的底部固定连接，所述X轴转动组件包括设置在固定壳体内的第一驱动电机和第一转轴以及设置在转动壳体内的第二转轴，所述第二转轴沿X轴方向设置，所述焊枪通过U形板与所述第二转轴的两端连接，所述第一转轴的一端与第一驱动电机输出轴连接，第一转轴的另一端延伸至转动壳体内并通过锥齿轮与第二转轴连接。通过第一驱动电机驱动第一转轴转动而带动第二转轴沿X轴做180°往复回转运动，从而带动通过U形板设置在第二转轴上的焊枪沿X轴做180°往复回转运动。进一步地，所述Y轴转动组件包括设置在U形板底部内侧的第二驱动电机和设置在U形板底部外侧的转动盘，所述第二驱动电机的输出轴穿过U形板底部与转动盘同轴固定连接，所述焊枪偏心的设置在转动盘上。通过第二驱动电机驱动转动盘转动而带动偏心的设置在转动盘上的焊枪沿沿Y轴做360°转动，结构简单，转动自由度高。进一步地，所述基座内设置有驱动金属薄片沿Y轴方向移动的移动驱动组件，所述移动驱动组件包括驱动气缸、定位杆、移动块和连接杆，所述定位杆水平设置在基座的底部，所述移动块横本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高焊接精度的自动焊接设备，包括基座和设置在基座上的龙门机构以及配合设置在龙门机构上的焊接机构，其特征在于：所述龙门机构包括龙门架以及驱动焊接机构分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的X轴行走组件、Y轴行走组件和Z轴行走组件，所述龙门架包括两个竖直立柱，两个竖直立柱设置在所述基座的两端，两个竖直立柱上端分别套设有左连接块和右连接块，所述焊接机构通过移动板架设在两个竖直立柱之间，所述移动板一端延伸至左连接块内，移动板另一端延伸至右连接块内，所述X轴行走组件设置在左连接块/右连接块内并驱动移动板沿X轴方向移动；所述Y轴行走组件设置在基座上并同步驱动左连接块和右连接块沿Y轴方向移动；所述移动板上设有沿Z轴方向的移动导轨，所述焊接机构嵌入在移动导轨底部并与其固定连接，所述Z轴行走组件可驱动移动导轨沿Z轴方向移动；所述焊接机构包括焊枪以及驱动焊枪分别沿X轴转动的X轴转动组件和沿Y轴转动的Y轴转动组件，所述焊枪上设有激光跟踪系统和光谱共焦传感器。

【技术特征摘要】
1.一种可提高焊接精度的自动焊接设备，包括基座和设置在基座上的龙门机构以及配合设置在龙门机构上的焊接机构，其特征在于：所述龙门机构包括龙门架以及驱动焊接机构分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的X轴行走组件、Y轴行走组件和Z轴行走组件，所述龙门架包括两个竖直立柱，两个竖直立柱设置在所述基座的两端，两个竖直立柱上端分别套设有左连接块和右连接块，所述焊接机构通过移动板架设在两个竖直立柱之间，所述移动板一端延伸至左连接块内，移动板另一端延伸至右连接块内，所述X轴行走组件设置在左连接块/右连接块内并驱动移动板沿X轴方向移动；所述Y轴行走组件设置在基座上并同步驱动左连接块和右连接块沿Y轴方向移动；所述移动板上设有沿Z轴方向的移动导轨，所述焊接机构嵌入在移动导轨底部并与其固定连接，所述Z轴行走组件可驱动移动导轨沿Z轴方向移动；所述焊接机构包括焊枪以及驱动焊枪分别沿X轴转动的X轴转动组件和沿Y轴转动的Y轴转动组件，所述焊枪上设有激光跟踪系统和光谱共焦传感器。2.根据权利要求1所述的一种可提高焊接精度的自动焊接设备，其特征在于:所述Y轴行走组件包括第一丝杠和配合与第一丝杠上端连接的第一伺服电机以及第二丝杠和配合与第二丝杠上端连接的第二伺服电机，所述第一丝杠向下穿过左连接块并延伸至基座上的固定座A内，且第一丝杠与左连接块螺纹连接；所述第二丝杠向下穿过右连接块并延伸至基座上的固定座B内，且第二丝杠与右连接块螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种可提高焊接精度的自动焊接设备，其特征在于：所述X轴行走组件包括步进电机A和与步进电机A输出轴连接的齿轮，所述移动板上表面横向设有与齿轮相啮合的啮合齿。4.根据权利要求1所述的一种可提高焊接精度的自动焊接设备，其特征在于：所述Z轴行走组件包括动力传动机构、步进电机B以及与移动导轨固定连接的推进机构，步进电机B通过动力传动机构和推进机构驱动移动导轨沿Z轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：章显红，
申请(专利权)人：成都融创智谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51