[实用新型]一种激光焊接工作头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊接工作头，属于激光材料焊接技术领域。

背景技术

激光焊接具有能量密度高，焊接速度快，焊缝深宽比大，接头性能好，焊接结构变形小等突出优点。随着工业激光器发展，激光焊接技术得到了越来越广泛得应用。

激光焊接工艺要求在焊接过程中，要求将焊接工件良好地夹紧，才能保证焊接工艺稳定顺利进行。

工件夹紧装置一般安装在工件置放工作台面上，布置在被焊接部位两侧，将焊接工件压紧。这种装夹装置结构比较复杂，占据空间大。对于焊接工件表面有起伏不平整的情况，工装结构更加复杂。

为了保证焊接质量，激光焊接工艺对焊接头(包括送丝头、送粉头及气体保护头)轴线和激光束中心线的交点相对于焊接工件表面的相对位置有着较严格的要求，也就是要求在焊接过程中，焊接头轴线和激光束中心线的交点相对于焊接工件表面的相对位置应该保持不变。

如图1a所示，在激光焊接过程中，在焊接a点时，焊接头(包括送丝头、送粉头及气体保护头)末端距离工件表面距离为L1，其轴线和激光束中心线的交点在工件表面上，此时可以保证良好的焊接质量。

但是由于工件实际表面外轮廓曲线同理论外轮廓曲线发生偏差，在焊接b点时，焊接头(包括送丝头、送粉头及气体保护头)末端距离工件表面距离为L2，如图1b所示，L2＞L1，即焊接头(包括送丝头、送粉头及气体保护头)轴线和激光束中心线的交点位于高于工件表面距离d处，如果d过大(例如d＞1mm)，就会严重影响焊接质量，或导致激光焊接无法完成。

激光焊接中，焊接头一般是固定在机床Z轴或机器手上，所以在将工件通过工装系统固定在工件置放平台上的同时，要求激光焊接设备运行程序要根据焊接工件在高度方向上轮廓曲线的位置变化进行相应的调整和修正，才可以保证焊接头末端(包括送丝头、送粉头及气体保护头)距离工件表面距离不变，也就是令其轴线和激光束中心线的交点始终位于焊接工件表面处，才可以保证焊接工艺的稳定性和可靠性。但是由于焊接工件表面变形的不规则性，通过激光焊接设备控制焊接头(包括送丝头、送粉头及气体保护头)，令其末端距离工件表面距离不变，是件非常困难和繁琐的工作。

发明内容

本实用新型目的是提供一种集成工件压紧力跟踪及焊接喷嘴高度跟踪性能的一体化的激光焊接工作头。

本实用新型采用的具体技术方案参见图3，包括焊接喷嘴16和焊接头17，还包括机架板12、静支撑板7、动支撑板6、导轨10、弹簧9、滑块8、压紧部件3、高度跟踪传感器5、高度跟踪参考面4、信号处理单元14、Z轴控制系统15；其中，焊接头17连接在机架板12上，其轴线同激光传输轴线重合，机架板12同Z轴传动轴18连接在一起，静支撑板7分布于焊接头17两侧，安装在机架板12上，静支撑板内侧安装导轨10，弹簧9安装在导轨10上，滑块8安装在导轨10的底部，弹簧9套在导轨10顶部与滑块8之间的导轨部分外周，动支撑板6安装在滑块8上，压紧部件连接板20安装在动支撑板6底部，压紧部件3安装在压紧部件连接板20底部，静支撑板7、导轨10、动支撑板6均与焊接头17的轴线平行且竖直设置，高度跟踪传感器5安装在静支撑板7的外侧，高度跟踪参考面4安装在动支撑板6的外侧，高度跟踪传感器5在高度跟踪参考面4的正上方，高度跟踪传感器5通过信号传输线13同信号处理单元14连接，信号处理单元14同Z轴控制系统15相连接，信号处理单元14将高度跟踪传感器5检测到的高度跟踪传感器5末端同高度跟踪参考面4之间电容变化量转换为模拟电压变化量，传输给Z轴控制系统15，Z轴控制系统15根据模拟电压变化量进行闭环负反馈处理，控制Z轴做出相应上下补偿运动，焊接喷嘴支撑板19安装在静支撑板7上方或者安装在动支撑板6上，焊接喷嘴16安装在焊接喷嘴支撑板19上。

本实用新型利用激光切割系统中使用的高度跟踪传感器作为焊接工作头的高度跟踪传感器5。

所述的高度跟踪参考面4安装在动支撑板6外侧，并在高度跟踪传感器传感方向上连续可调。

所述的压紧部件3同压紧部件连接板20之间通过螺栓刚性固定连接，螺栓的材料为树脂。

所述的压紧部件3在焊接喷嘴16左右或前后对称分布。

进行一维焊接时候，所述的压紧部件3为滚轮。

进行二维或三维焊接时，所述的压紧部件3为压紧滚球。