一种彩涂卷板生产线基材卷头卷尾连接激光焊接设备的制作方法
本发明属于彩涂卷板生产设备，具体涉及一种彩涂卷板生产线基材卷头卷尾连接激光焊接设备，适用于不同厚度、不同宽度规格彩涂基材的卷头与卷尾自动化对接焊接作业，可广泛应用于镀锌板、镀铝锌板、铝板、不锈钢板及冷轧钢板类彩涂卷板连续化生产线。
背景技术：
1、彩涂卷板是以各类金属板材为基材，经表面预处理、连续涂覆、烘烤固化、冷却定型制成的复合型装饰及结构板材，凭借耐腐蚀、外观美观、成型性好等优势，广泛应用于建筑屋面、墙体围护、家电外壳、装饰构件等领域。在彩涂卷板连续生产线的入口工段，行业普遍采用双开卷轮换供料模式，在前一卷基材即将走完时，必须将后一卷基材的带头与前一卷基材的带尾进行可靠连接，保证生产线不停机连续运行，避免换卷停机造成产能损失与生产节拍中断。
2、现有彩涂生产线适配基材规格跨度极大，基材厚度覆盖0.075mm～1.5mm，基材宽度覆盖650mm～1800mm。其中超薄0.075mm基材壁厚极薄，对焊接热输入、焊接速度、对接间隙极其敏感，常规焊接方式极易出现烧穿、针孔、焊缝凸起、波浪变形等缺陷；而1800mm宽幅基材对焊接设备的夹持均匀性、设备行程、对位精度、焊接稳定性要求极高，普通对接设备难以实现整板均匀、无偏差对接焊接。
3、目前行业内彩涂基材头尾连接大多采用机械铆接、冲压咬合等物理连接方式，该类连接方式存在诸多无法克服的缺陷：一是机械连接位置存在明显凸起结构，涂辊高速经过凸起位置时易产生挤压、磕碰、磨损，造成涂辊损伤、辊面变形，为保护设备，生产中必须临时抬升涂辊，导致对应板段无法涂覆，形成大面积漏涂废品，需要人工裁切报废，原材料损耗大、成材率低；二是机械铆接的结合强度有限，在生产线高张力、连续牵引工况下，铆接位置容易开裂、滑脱、断带，引发生产线紧急停机，严重影响生产连续性与生产效率；三是传统连接方式适配性差，无法兼顾超薄薄板与宽幅厚板的生产需求，产品废次品率居高不下，生产综合成本偏高。
4、现有技术中也存在少量焊接式对接设备，但普遍存在自动化程度低、对位精度差、焊缝质量不稳定、无法实现微米级间隙控制、焊接后焊缝有余高、缺陷多等问题，依然无法满足彩涂生产线免抬辊、连续涂覆、零漏涂的生产要求。因此，开发一种适配全规格基材、对接精度高、焊缝平整无凸起、自动化程度高、可保障生产线连续无间断生产的激光焊接设备，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有彩涂卷板基材头尾连接工艺存在的焊缝缺陷多、设备易损坏、漏涂废品量大、断带停机频繁、规格适配性差、生产效率低等问题，提供一种彩涂卷板生产线基材卷头卷尾连接激光焊接设备。本发明集成自动化切割、高精度对位、激光自熔焊接一体化功能，能够实现全规格彩涂基材的平整无缺陷对接焊接，焊接后焊缝无余高、无孔洞、无凸起，涂辊可直接平稳通行，无需抬辊作业，彻底消除漏涂废品，显著提升生产线成材率与连续作业能力，降低生产损耗与运维成本。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
3、一种彩涂卷板生产线基材卷头卷尾连接激光焊接设备，包括：龙门式机架；入口对中固定夹具和出口对中固定夹具，均设置于所述龙门式机架上，用于分别夹持固定钢卷带尾和钢卷带头；高精度视觉检测系统，用于采集钢卷头尾对接区域的图像并反馈对位数据；切割激光发生器和焊接激光发生器；激光切割头，与所述切割激光发生器连接，用于对钢卷带尾和带头进行预处理切割；激光焊接头，与所述焊接激光发生器连接，用于对钢卷头尾对接处进行激光焊接；切割废料与废渣接料斗，设置于激光切割工位下方，用于收集切割废料及废渣；焊接支撑台，设置于焊接工位处，用于支撑钢卷头尾对接区域；气缸驱动组件，用于驱动各夹具及运动机构动作；工装冷却系统，用于对激光切割头、激光焊接头及焊接支撑台进行冷却；伺服控制系统，用于驱动和控制各运动轴的位置及速度；以及激光焊机工作循环控制系统，分别与所述入口对中固定夹具、出口对中固定夹具、高精度视觉检测系统、切割激光发生器、焊接激光发生器、气缸驱动组件、工装冷却系统、伺服控制系统电连接，用于控制整机按预设循环依次完成初始化、作业准备、钢卷带尾预处理切割、钢卷带头预处理切割、钢卷头尾精准对中激光焊接的自动化作业。
4、作为优选地，所述入口对中固定夹具和出口对中固定夹具均采用气缸或伺服驱动调节结构，能够根据基材厚度和宽度自适应调整夹持间隙与夹持力度，并通过伺服控制系统预设不同规格对应的夹持参数和焊接参数，适配厚度0.075mm～1.5mm、宽度650mm～1800mm的全规格基材。
5、作为优选地，所述高精度视觉检测系统具备微米级对焦检测与自适应对位校正功能，能够将钢卷头尾对接间隙控制在0.05mm以内。
6、作为优选地，所述激光切割头配置独立的切割气路电磁阀，所述激光焊接头配置独立的焊接气路电磁阀；切割气路、焊接气路相互独立，分别与对应激光的启停动作实现电磁阀联动控制。
7、作为优选地，所述工装冷却系统实时对激光切割头、激光焊接头、焊接支撑台进行恒温降温。
8、作为优选地，所述激光焊机工作循环控制系统包括plc控制器、人机界面和工业通信模块，所述plc控制器内置有顺序控制程序，用于依次执行初始化、作业准备、钢卷带尾预处理切割、钢卷带头预处理切割、钢卷头尾精准对中激光焊接的控制逻辑。
9、作为优选地，所述激光焊机工作循环控制系统被配置为控制整机执行如下工作循环：
10、s1、初始化：整机上电后执行复位程序，激光切割头、激光焊接头移动至安全避让位置；激光切割头调度至切割工位，焊接支撑台下降就位，切割废料与废渣接料斗移动至接料工位，入口对中固定夹具和出口对中固定夹具完全打开并复位，夹持间隙校准至初始标准间距；
11、s2、作业准备：高精度视觉检测系统全局归零校准，视觉检测镜头移动至预设对焦焦点位置并完成对焦校准；
12、s3、钢卷带尾预处理切割：出口对中固定夹具闭合夹持钢卷带尾；开启切割气路氮气阀，锁定激光切割头并定点标定，驱动激光切割头对带尾端部进行精准切割；切割完成后关闭切割激光以及切割气路氮气阀；
13、s4、钢卷带头预处理切割：入口对中固定夹具闭合夹紧钢卷带头；开启切割气路氮气阀，锁定激光切割头并定点标定，驱动激光切割头对带头端部进行精准切割；切割完成后关闭切割激光以及切割气路氮气阀；
14、s5、钢卷头尾精准对中与激光焊接：驱动钢卷带尾与带头移动至视觉检测焦点位置，高精度视觉检测系统实时采集对接缝隙数据并闭环反馈至伺服控制系统，自适应微调板材位置，使头尾对接间隙控制在0.05mm以内；对位合格后，驱动激光焊接头移动至焊接工位，开启焊接保护气体并完成焊接定点标定，驱动激光焊接头匀速行走完成钢卷头尾连续激光自熔焊接；焊接结束后关闭焊接激光、关闭焊接保护气体，打开入口对中固定夹具和出口对中固定夹具，释放焊接完成的板材，设备复位至待机状态。
15、本发明具有以下有益效果：
16、1.对接精度高、焊缝质量优异。本发明采用高精度视觉闭环对位技术，头尾对接间隙控制在0.05mm以内，配合激光自熔焊接工艺，焊接成型后焊缝平整、无余高、无孔洞、无凸起缺陷，彻底解决传统工艺焊缝凹凸不平、缺陷多发的问题。
17、2.实现免抬辊连续涂覆，零漏涂废品。本发明焊接接头平整光滑，涂辊可直接平稳通过焊缝位置，无需抬升涂辊，彻底杜绝因抬辊导致的板材漏涂问题，无需裁切报废板材，大幅提升成材率，减少原材料浪费。
18、3.自动化程度高，生产连续性强。整机采用全自动循环控制，从机构复位、板材预处理、切割、对位、焊接全流程自动化完成；切割气路与焊接气路相互独立分时启停，避免保护气体长期无效吹扫；有效避免人工操作误差，降低断带停机故障，显著提升生产线运行稳定性与生产效率。
19、4.规格适配范围广，通用性强。设备可自适应调节夹持间隙、夹持力度与焊接参数，通过伺服控制系统预设程序适配超薄薄板至常规厚板、窄幅板材至宽幅板材的全规格彩涂基材生产，适用场景广泛。
20、5.设备稳定性好、使用寿命长。配置专用工装冷却系统，可对激光切割头、激光焊接头、焊接支撑台持续降温，避免高温影响设备精度与使用寿命；两路气路独立联动控制，设备运行故障率低。