CN105364305B - 用于激光焊接机器人的焊接头 - Google Patents

Abstract

本专利属于板材焊接仪器领域，具体公开了一种用于激光焊接机器人的焊接头，所述焊接头包括激光喷嘴和与副转动轴转动连接的圆形摆动筒，所述激光喷嘴位于圆形摆动筒内，所述圆形摆动筒内壁的圆周上设有与副转动轴上的控制板电连接的四个均布的电磁铁，四个电磁铁形成环形腔；所述激光喷嘴的尾部安装有环形磁铁，且环形磁铁位于环形腔内；所述环形磁铁与电磁铁之间设有弹性件，所述电磁铁上靠近激光喷嘴的端面上设有防撞柱。本专利在焊接微小直线缝时相对于传统的焊接头而言，机器人能耗较小的特点。

Description

用于激光焊接机器人的焊接头

技术领域

本发明涉及板材焊接仪器领域，具体涉及一种用于激光焊接机器人的焊接头。

背景技术

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法，在汽车制造中得到广泛应用。随着科技的进步，镀层钢板、轻金属材料的焊接问题对汽车焊接提出了新的挑战。汽车焊接过程中的机器人与自动化激光焊接技术使汽车焊接面貌大为改观。汽车工业的飞速发展，使得激光焊接技术开启了汽车焊接的新时代。

与目前传统的点焊工艺不同，激光焊接可以达到两块钢板之间的分子结合，通俗而言就是焊接后的钢板硬度相当于一整块钢板，从而将车身强度提升30%，车身的结合精度同样大大提升。当然，激光焊接的实际使用意义并不仅于此。一般来说，车辆在道路上行进时来自地面的颠簸会转换成每分钟上千次的扭曲运动考验车身，如果车身结合精度、强度不够，轻则车内异响频频、噪音大，严重的可能导致安装在车辆上的零部件如变速箱、前后桥的损坏或者车身断裂。由此可见激光焊接相对传统的点焊具有较大意义。

目前，为了更好的提高汽车钣金件的焊接效率通常是激光焊接机器人对钣金件进行焊接。激光焊接机器人具有活动半径大，焊接自由度大的特点，得到了广泛的应用。如图1所示，激光焊接机器人通常主要是由底座10、主转动电机20、主转动轴30、副转动电机40和副转动轴50等组成，底座10与主转动轴30通过主转动电机20连接，主转动轴30与副转动轴50通过副转动电机40连接，副转动轴50的自由端上安装有焊接头60，焊接头60与副转动轴50通过微型伺服电机连接。由于现有的激光焊接机器人上的焊接头均是通过一系列的回转转动合成，然而在对一些钣金进行微小直线焊接而言非常困难，需要机器人做一系列的合成运动，耗能较大，且运动精度较低。

由此可见现需要设计一种降低激光焊接机器人对微小直线缝焊接能耗的焊接头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低激光焊接机器人对微小直线缝焊接能耗的焊接头。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：用于激光焊接机器人的焊接头，所述焊接头包括激光喷嘴和与副转动轴转动连接的圆形摆动筒，所述激光喷嘴位于圆形摆动筒内，所述圆形摆动筒内壁的圆周上设有与副转动轴上的控制板电连接的四个均布的电磁铁，四个电磁铁形成环形腔；所述激光喷嘴的尾部安装有环形磁铁，且环形磁铁位于环形腔内；所述环形磁铁与电磁铁之间设有弹性件，所述电磁铁上靠近激光喷嘴的端面上设有防撞柱。

本方案的工作原理及优点在于：针对微小直线缝焊接时，首先启动机器人，使焊接头位于焊缝上方。然后通过调节位于副转动轴上的控制板控制四个电磁铁上线圈的通电电流，进而达到调节四个电磁铁磁力的目的。环形磁铁受到的磁力不平衡时，环形磁铁会随之移动，进而达到激光喷嘴移动的目的。环形磁铁移动的过程中，弹性件一方面对环形磁铁起消震作用，避免焊接环境中气流对激光喷嘴的阻碍导致激光喷嘴发生晃动，影响焊接质量；另一方面，当电磁铁通电的瞬间，此时环形磁铁会瞬间产生磁场，环形磁铁会受到磁力的瞬间冲击，弹性件能较好的克服瞬间冲击对激光喷嘴造成的影响。另外，防撞柱能避免操作人员因误操作导致激光喷嘴撞击到圆形摆动筒上，影响激光喷嘴的使用寿命。

本方案巧妙利用环形磁铁处于四个电磁铁形成的磁场中，当磁场改变时，激光喷嘴随环形磁铁移动。针对微小直线缝焊接时，只需调节相应正对的电磁铁的磁力大小即可实现激光喷嘴直线移动，并不需要机器人做复杂的回转运动合成，进而达到降低能耗的目的。另外，由于激光喷嘴的移动精度主要取样于控制板对电磁铁的电流控制，减小了相应零件加工误差对激光喷嘴移动精度的影响，变向提高了焊接精度高。

优选方案二：作为优选方案一的优选方案：所述电磁铁上设有若干绕线电圈，该绕线电圈与控制板电连接。绕线电圈通电后会形成磁场，通过绕线电圈对环形磁铁的移动进行微小纠偏，进而提高激光喷嘴移动的精度。

优选方案三：作为优选方案二的优选方案：所述激光喷嘴的尾部与环形磁铁通过膨胀套固定。膨胀套便于激光喷嘴与环形磁铁的固定，当激光喷嘴需要维修更换时，方便激光喷嘴从环形磁铁上拆掉。

优选方案四：作为优选方案三的优选方案：所述膨胀套为橡胶膨胀套，所述电磁铁靠近激光喷嘴的端部呈下凹弧形，所述绕线电圈在电磁铁靠近激光喷嘴的端部呈矩阵分布。四个电磁铁同时通电时，可形成一个环形磁场，更有利用调整环形磁铁的运动。绕线电圈呈矩阵分布，减少磁场的紊流，更加有利于环形磁铁做直线运动。

附图说明

图1是现有技术激光焊接机器人的结构示意图；

图2是本发明用于激光焊接机器人的焊接头实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座10、主转动电机20、主转动轴30、副转动电机40、副转动轴50、焊接头60、圆形摆动筒61、电磁铁62、控制板63、压簧64、橡胶膨胀套65、绕线电圈66、环形磁铁67、激光喷嘴68、防撞柱69。

实施例基本如附图2所示：用于激光焊接机器人的焊接头，包括激光喷嘴68和圆形摆动筒61，激光喷嘴68位于圆形摆动筒61内，圆形摆动筒61内壁的同一圆周上设有四个均布的与副转动轴50上的控制板63电连接的电磁铁62，四个电磁铁62形成环形腔，激光喷嘴68的尾部安装有环形磁铁67，且环形磁铁67位于环形腔内。

电磁铁62靠近激光喷嘴68的端部呈下凹弧形，电磁铁62上靠近激光喷嘴68的端部安装有防撞柱69、弹性件和呈矩阵分布的绕线电圈66，该弹性件可以是橡胶条和压簧，本实施例选用压簧64。每个电磁铁62上的防撞柱69关于压簧64对称布置。该绕线电圈66与控制板63电连接。激光喷嘴68的尾部与环形磁铁67通过橡胶膨胀套65固定。

针对微小直线缝焊接时，首先启动机器人，通过主动转动电机和副转动电机40的运动使焊接头60位于焊缝上方。然后通过控制板63调节四个电磁铁62上线圈的通电电流，进而达到调节四个电磁铁62的磁力。环形磁铁67受到的磁力不平衡时，环形磁铁67会随之移动，进而达到激光喷嘴68移动的目的。

例如，现需要激光喷嘴68向上移动时，调节激光喷嘴68上、下方向的电磁铁62，使上电磁铁62对环形磁铁67的吸力较大，此时环形磁铁67会向上移动。通过调节上下电磁铁62上线圈通过的电流强度和频率时，来实现上、下电磁铁62对环形磁铁67的磁力大小，进而达到调节环形磁铁67移动的速度。环形磁铁67移动的过程中，压簧64一方面对环形磁铁67起消震作用，避免焊接环境中气流对激光喷嘴68的阻碍导致激光喷嘴68发生晃动，影响焊接质量；另一方面，当电磁铁通电的瞬间，此时环形磁铁67会瞬间产生磁场，环形磁铁67会受到磁力的瞬间冲击，压簧64能较好的克服瞬间冲击对激光喷嘴68造成的影响。

本方案巧妙利用环形磁铁67处于四个电磁铁62形成的磁场中，当磁场改变时，激光喷嘴68随环形磁铁67移动。针对微小直线缝焊接时，只需调节相应正对的电磁铁62的磁力大小即可实现激光喷嘴68直线移动，并不需要机器人做复杂的回转运动合成，进而达到降低能耗的目的。另外，由于激光喷嘴68的移动精度主要取样于控制板63对电磁铁62的电流控制，减小了相应零件加工误差对激光喷嘴68移动精度的影响，变向提高了焊接精度高。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (1)

1.用于激光焊接机器人的焊接头，其特征在于，包括激光喷嘴和与副转动轴转动连接的圆形摆动筒，所述激光喷嘴位于圆形摆动筒内，所述圆形摆动筒内壁的圆周上设有与副转动轴上的控制板电连接的四个均布的电磁铁，四个电磁铁形成环形腔；所述激光喷嘴的尾部安装有环形磁铁，且环形磁铁位于环形腔内；所述环形磁铁与电磁铁之间设有弹性件，所述电磁铁上靠近激光喷嘴的端面上设有防撞柱；所述电磁铁上设有若干绕线电圈，该绕线电圈与控制板电连接；所述激光喷嘴的尾部与环形磁铁通过膨胀套固定；所述膨胀套为橡胶膨胀套，所述电磁铁靠近激光喷嘴的端部呈下凹弧形，所述绕线电圈在电磁铁靠近激光喷嘴的端部呈矩阵分布。