本发明专利技术属于激光焊接技术领域，尤其涉及一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,包括底部工装与机器人摇臂，底部工装的顶面放置有下面板，底部工装的顶面设置有第一限位机构，下面板的相对两侧通过第一限位机构限位，底部工装的顶面从下至上依次设置有第二限位机构、上面板与第三限位机构，第二限位机构内夹持有若干芯子，通过第二限位机构限位将若干芯子接触设置在下面板的顶面，上面板通过第三限位机构限位在若干芯子上，第三限位机构连接在第二限位机构上方，机器人摇臂位于底部工装的一侧，机器人摇臂的一端连接有焊接机构，焊接机构的焊接端穿过第三限位机构与上面板的顶面对应设置，焊接机构的焊接端能够根据上面板的平整度自行调节。板的平整度自行调节。板的平整度自行调节。
【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置
[0001]本专利技术属于激光焊接
，尤其涉及一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置。
技术介绍
[0002]金属夹层结构是由两块高强度的上下蒙皮和充填其中的夹芯结构组成，当夹芯板弯曲时，上下蒙皮分别承受拉伸载荷与压缩载荷，此时芯子传递剪切载荷。与实心结构相比，可以在相同的质量下达到较高的比刚度和比强度，可以在较小的质量代价下满足力学性能要求，是一种高效结构材料。在航空航天、船舶、高铁、建筑、汽车等多个军用及民用领域具有广阔的应用前景。
[0003]现有金属结构制备方法有钎焊、熔模铸造、挤压成形、切割等，这些制造方法对设备的依赖性较强，难以实现大尺寸复杂点阵夹层结构的制造。激光焊接具有优异的穿透性，是实现大尺寸复杂点阵夹层结构理想制造工艺方法。
[0004]激光焊接机器人自动化程度高，焊接工艺简单，操作方便，由于聚焦光斑小，焊缝定位精度高，光束传输和操作方便，无需频繁更换焊枪和喷嘴，大大减少了时间。非接触式操作方式，满足洁净环保要求。能量来自激光，与工件没有物理接触，因此不会对工件施加力。生产效率高，成品工件外形美观，焊缝小，焊接深度大，焊接质量高。
[0005]当前激光焊接金属夹层结构存在着许多问题：
[0006]1、手工操作进行划线操作，人工判断易出错，划线的位置与芯子所在的位置存在误差，准确率低；
[0007]2、无法判断面板与芯子之间的间隙量，导致焊接存在间隙；
[0008]3、无法判断芯子的弯曲状况，导致焊接存在漏焊；
[0009]4、一些体积较大的材料无法实现全方位的固定焊接，造成了体积较大的材料进行激光焊接时的效果较差，并且由于该缺点的存在，造成了较大的材料进行焊接时无法进行高效准确的焊接，使实际加工可靠程度以及精确度降低。这些问题易造成芯子与面板之间存在间隙和漏焊，无法保证夹层结构的加工可靠性和强度要求。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是提供一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置，以解决上述问题，达到有效提高焊接精度和质量的目的。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,包括底部工装与机器人摇臂，所述底部工装的顶面放置有下面板，所述底部工装的顶面设置有第一限位机构，所述下面板的相对两侧通过所述第一限位机构限位，所述底部工装的顶面从下至上依次设置有第二限位机构、上面板与第三限位机构，所述第二限位机构内夹持有若干芯子，通过所述第二限位机构限位将若干所述芯子接触设置在所述下面板的顶面，所述上面板通过所述第三限位机构限位在若干所述芯子上，所述第三限位机构
连接在所述第二限位机构上方，所述机器人摇臂位于所述底部工装的一侧，所述机器人摇臂的一端连接有焊接机构，所述焊接机构的焊接端穿过所述第三限位机构与所述上面板的顶面对应设置，所述焊接机构的焊接端能够根据所述上面板的平整度自行调节。
[0012]优选的，所述第一限位机构包括若干磁吸底座、若干三轴液压缸与两组侧限位块，若干所述磁吸底座与若干所述三轴液压缸分别固定连接在所述底部工装的顶面，两组所述侧限位块分别固定连接在若干所述磁吸底座与若干所述三轴液压缸的相对侧，两组所述侧限位块抵接在所述下面板的相对侧上。
[0013]优选的，所述第二限位机构包括两组芯子限位块支架、对称设置在两组所述芯子限位块支架背离侧的若干液压顶杆、设置在两组所述芯子限位块支架相对侧上的距离调节单元，所述距离调节单元夹持若干所述芯子，若干所述液压顶杆的固定端分别固定连接在所述底部工装的顶面，两组所述芯子限位块支架的背离侧分别固定连接在若干所述液压顶杆的伸缩端。
[0014]优选的，所述距离调节单元包括若干芯子限位块两组第一条形通槽与若干紧固螺栓，两组所述第一条形通槽分别对应开设在两组所述芯子限位块支架上，若干所述芯子限位块分别沿所述第一条形通槽滑动连接在两组所述芯子限位块支架的相对侧上，若干所述紧固螺栓的螺杆穿过所述第一条形通槽且还与若干所述芯子限位块螺纹连接，所述芯子夹持在相邻所述芯子限位块之间。
[0015]优选的，相邻所述芯子限位块之间形成凹槽，相邻所述凹槽关于所述芯子限位块对称设置，两组所述芯子限位块支架上的若干所述凹槽对应设置。
[0016]优选的，所述第三限位机构包括两组U形槽钢与若干组多点约束架，两组U形槽钢分别固定连接在若干所述液压顶杆的上方，两组所述U形槽钢位于上面板的两侧，若干所述多点约束架固定连接在两组所述U形槽钢之间，其中一组所述U形槽钢上连接有吹水装置，所述吹水装置的出口与所述上面板顶面对应设置，每一所述多点约束架内的相对侧分别开设有多点约束固定槽，每一组所述多点约束固定槽的底壁上等间距固定连接有若干多点约束液压缸，若干所述多点约束液压缸的多点约束液压缸顶杆穿过所述多点约束固定槽与所述上面板顶面对应设置，所述焊接机构的焊接端位于两组所述多点约束架之间且与所述上面板的顶面对应设置。
[0017]优选的，所述多点约束架底部开设有若干第二条形通槽，若干所述第二条形通槽与若干所述芯子的侧边对应设置，所述焊接机构的焊接端穿过任一所述第二条形通槽与所述上面板对应设置。
[0018]优选的，所述焊接机构包括支架总成，所述支架总成上固定连接在所述机器人摇臂的焊接端，所述支架总成上固定连接有超声波探头组件与两组激光焊接头，两组所述激光焊接头位于所述超声波探头组件的两侧，两组所述激光焊接头的焊接端靠近所述超声波探头组件倾斜设置。
[0019]优选的，所述支架总成包括多工位头架，所述多工位头架固定连接在所述机器人摇臂的焊接端，所述多工位头架上转动连接有丝杠，所述多工位头架上固定连接有多工位架固定板，所述超声波探头组件固定连接在所述多工位架固定板上，所述多工位头架上滑动连接有两组滑块，两组所述滑块位于所述多工位架固定板的两侧，所述丝杠穿过两组所述滑块，两组所述激光焊接头分别通过转向盘固定连接在两组所述滑块上。
[0020]优选的，所述超声波探头组件包括竖向设置的超声波探头移动气缸，所述超声波探头移动气缸的一端通过所述超声波探头固定架固定连接在所述多工位架固定板上，所述超声波探头移动气缸的底端竖向滑动连接有超声波探头，所述超声波探头的顶端与所述超声波探头移动气缸的底端之间固定接有弹簧，所述超声波探头的底端滚动配合有橡胶滚子，所述超声波探头移动气缸一侧连接有滴水管，所述滴水管的出口与所述超声波探头的底端对应设置。
[0021]本专利技术具有如下技术：第一限位机构的主要作用是将下面板限制在底部工装上，第二限位机构的主要作用是夹持若干芯子，使若干芯子与下面板对应，第三限位机构的主要作用是限制上面板，进一步调整上面板与若干芯子之间的间隙，从而满足焊接质量和要求；焊接机构检测芯子在上面板下的的位置，通过算法计算形成路径，对弯曲部分也能进行路径调整，取代手工划线的操作，形成的路径与芯子所在位置无误差，减少了漏焊。第三限位机构限制上面板后，利用全息C扫描技术根据焊接机构检测出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：包括底部工装(5)与机器人摇臂(1)，所述底部工装(5)的顶面放置有下面板(16)，所述底部工装(5)的顶面设置有第一限位机构，所述下面板(16)的相对两侧通过所述第一限位机构限位，所述底部工装(5)的顶面从下至上依次设置有第二限位机构、上面板(14)与第三限位机构，所述第二限位机构内夹持有若干芯子(15)，通过所述第二限位机构限位将若干所述芯子(15)接触设置在所述下面板(16)的顶面，所述上面板(14)通过所述第三限位机构限位在若干所述芯子(15)上，所述第三限位机构连接在所述第二限位机构上方，所述机器人摇臂(1)位于所述底部工装(5)的一侧，所述机器人摇臂(1)的一端连接有焊接机构，所述焊接机构的焊接端穿过所述第三限位机构与所述上面板(14)的顶面对应设置，所述焊接机构的焊接端能够根据所述上面板(14)的平整度自行调节。2.根据权利要求1所述的大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：所述第一限位机构包括若干磁吸底座(30)、若干三轴液压缸(17)与两组侧限位块(18)，若干所述磁吸底座(30)与若干所述三轴液压缸(17)分别固定连接在所述底部工装(5)的顶面，两组所述侧限位块(18)分别固定连接在若干所述磁吸底座(30)与若干所述三轴液压缸(17)的相对侧，两组所述侧限位块(18)抵接在所述下面板(16)的相对侧上。3.根据权利要求1所述的大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：所述第二限位机构包括两组芯子限位块支架(8)、对称设置在两组所述芯子限位块支架(8)背离侧的若干液压顶杆(6)、设置在两组所述芯子限位块支架(8)相对侧上的距离调节单元，所述距离调节单元夹持若干所述芯子(15)，若干所述液压顶杆(6)的固定端分别固定连接在所述底部工装(5)的顶面，两组所述芯子限位块支架(8)的背离侧分别固定连接在若干所述液压顶杆(6)的伸缩端。4.根据权利要求3所述的大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：所述距离调节单元包括若干芯子限位块(9)两组第一条形通槽与若干紧固螺栓，两组所述第一条形通槽分别对应开设在两组所述芯子限位块支架(8)上，若干所述芯子限位块(9)分别沿所述第一条形通槽滑动连接在两组所述芯子限位块支架(8)的相对侧上，若干所述紧固螺栓的螺杆穿过所述第一条形通槽且还与若干所述芯子限位块(9)螺纹连接，所述芯子(15)夹持在相邻所述芯子限位块(9)之间。5.根据权利要求4所述的大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：相邻所述芯子限位块(9)之间形成凹槽，相邻所述凹槽关于所述芯子限位块(9)对称设置，两组所述芯子限位块支架(8)上的若干所述凹槽对应设置。6.根据权利要求3所述的大尺寸金属夹层结构的自动激光焊接装置,其特征在于：所述第三限位机构包括两组U形槽钢(7)与若干组多点约束架(10)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆晓峰，刘传昊，朱晓磊，李明轩，刘杨，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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