一种铜管激光焊接方法、设备和智能工控设备与流程

1.本发明涉及铜管激光焊接领域，尤其涉及一种铜管激光焊接方法、设备和智能工控设备。


背景技术：

2.激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
3.中国实用新型专利申请(公开号205927447u，公开日：20170208)公开了一种用于冷却水管管接头激光焊接的装置，包括焊枪枪架、设置在焊枪枪架上的焊枪以及设置在焊枪枪架下方的激光焊接工作区，该激光焊接工作区包括设置在焊枪枪架下方的工作台以及分别设置在工作台上的水管定位单元、管接头定位单元，水管定位单元及管接头定位单元分别对冷却水管及管接头进行定位，之后由焊枪将冷却水管与管接头激光焊接在一起。与现有技术相比，本实用新型能够通过电气控制柜对装置进行调控，自动化程度高，且通过压力传感器及位移传感器进行精确控制，简化了操作，大大提高了工作效率，保证了激光焊接产品的加工一致性及激光焊接质量，适用于激光焊接产品的大批量生产。
4.现有技术存在以下不足：在对铜管激光焊接时，采用人工在单个工作台单独完成各个工序，再通过输送线将产品流送至下一工作台进行加工，最终完成铜管激光焊接过程；而每个工序都需要人工参与并且进行辅助下料流转，造成整个设备的自动化程度较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：针对上述问题，提出将铜管自动定位夹紧并且转动至不同工位，自动对不同铜管调整角度激光焊接，提高整个设备的自动化程度的一种铜管激光焊接方法。
6.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
7.一种铜管激光焊接方法，该方法采用的设备包括工作台和固定在工作台上的定位装置和激光焊接装置；定位装置定位端与铜管定位部位相接触，激光焊接装置激光焊接端与定位装置定位端相衔接并且与铜管激光焊接部位相接触；定位装置用于对铜管定位并且带动铜管转动至不同激光焊接角度；激光焊接装置用于调整不同角度对多种铜管激光焊接；
8.该方法包括以下的步骤：
9.(s1)铜管上料：将两个铜管上料至定位装置中的上料工位；
10.(s2)铜管定位：定位装置将上料工位的两个铜管定位夹紧；
11.(s3)激光焊接头调整角度：激光焊接装置依据不同种类铜管调整至设定激光焊接
角度；
12.(s4)铜管转动激光焊接：定位装置带动夹紧后的铜管转动至不同的角度以完成多个不同部位的激光焊接，并且在激光焊接过程中激光焊接装置根据激光焊接部位情况不断调整激光焊接角度；
13.(s5)产品下料：将激光焊接后的铜管下料完成铜管激光焊接过程。
14.另外，本发明还公开了一种铜管激光焊接设备，该设备包括工作台和固定在工作台上的定位装置和激光焊接装置；定位装置定位端与铜管定位部位相接触，激光焊接装置激光焊接端与定位装置定位端相衔接并且与铜管激光焊接部位相接触；定位装置用于对铜管定位并且带动铜管转动至不同激光焊接角度；激光焊接装置用于调整不同角度对多种铜管激光焊接；
15.该设备采用的方法包括以下的步骤：
16.(s1)铜管上料：将两个铜管上料至定位装置中的上料工位；
17.(s2)铜管定位：定位装置将上料工位的两个铜管定位夹紧；
18.(s3)激光焊接头调整角度：激光焊接装置依据不同种类铜管调整至设定激光焊接角度；
19.(s4)铜管转动激光焊接：定位装置带动夹紧后的铜管转动至不同的角度以完成多个不同部位的激光焊接，并且在激光焊接过程中激光焊接装置根据激光焊接部位情况不断调整激光焊接角度；
20.(s5)产品下料：将激光焊接后的铜管下料完成铜管激光焊接过程。
21.为了解决采用固定的定位装置对铜管定位，对铜管不同部位进行激光焊接时需要人工手动将定位装置转动至不同激光焊接角度；增加了工人的劳动强度，也降低了铜管激光焊接效率的问题，本发明还公开了定位装置，包括转动驱动机构、定位转盘、第一定位头和第二定位头；转动驱动机构驱动端与定位转盘相连接，第一定位头和第二定位头都固定在定位转盘上；第一定位头包括第一底座、第一气缸和第一定位块；第二定位头包括第二底座、第二气缸和第二定位块；第一气缸输出端与第一定位块相连接，第二气缸输出端与第二定位块相连接，第一定位块和第二定位块相对分布并且分别与两个铜管定位部位相接触。
22.作为优选，第一定位块包括第一定位下块和第一定位上块；第二定位块包括第二定位下块和第二定位上块；第一定位下块和第二定位下块的下端分别与第一气缸和第二气缸的输出端相连接，第一定位下块和第二定位下块的上端分别与第一定位上块和第二定位上块的后端相连接；第一定位上块和第二定位上块的前端分别与两个铜管定位部位相接触；第一定位块还包括接收板，接收板后端固定在第一定位上块上，接收板前端设置有圆弧凹槽；圆弧凹槽与铜管下端圆柱外表面相配合，并且圆弧凹槽与第二定位上块圆柱外表面相配合；第一底座和第二底座都设置有三角形凹槽，第一定位下块和第二定位下块都设置有三角形凸起，第一定位下块和第二定位下块的三角形凸起分别与第一底座和第二底座的三角形凹槽滑动配合。第一定位下块固定设置有第一限位板，第二定位下块固定设置有第二限位板，第一限位板位于第二限位板上方并且其前端侧面与第二定位下块前端侧面相接触；转动驱动机构包括转动驱动电机、转动驱动带轮和转动驱动轴；转动驱动电机输出端通过皮带与转动驱动带轮相连接，转动驱动轴上下端分别与定位转盘和转动驱动带轮固定连接。
23.为了解决采用固定倾斜角度的激光焊接头对铜管激光焊接，当需要对多种不同规格的铜管激光焊接时需要重新设计加工不同倾斜角度的激光焊接底座；从而增加了设备的成本，降低了设备的适应性的问题，本发明还公开了激光焊接装置，包括激光焊接机架、激光焊接驱动机构、传动机构和激光焊接头机构；传动机构包括传动底座、传动轴、传动带轮、铰接座和传动连杆；传动轴两端与传动底座转动配合，传动带轮固定在传动轴中端并且与激光焊接驱动机构通过皮带相连接；铰接座固定在传动轴一端，传动连杆下端铰接设置有连杆头，连杆头与铰接座滑动配合；激光焊接头机构包括激光焊接底座、转动底座和激光焊接头；激光焊接底座设置有圆弧形状的转动凹槽，转动底座相应凸起与转动凹槽滑动配合，并且转动底座与传动连杆上端铰接；激光焊接头固定在转动底座上，并且其激光焊接端与铜管激光焊接部位相接触。
24.作为优选，铰接座包括铰接座本体、铰接座导柱和铰接座滑槽；铰接座导柱位于铰接座滑槽内，并且铰接座导柱与连杆头滑动配合；传动底座下端设置有涨紧底座、涨紧轮和涨紧螺钉；涨紧底座设置有涨紧滑槽，涨紧轮两端与涨紧滑槽滑动配合，涨紧轮内侧表面与皮带相接触；涨紧螺钉穿过涨紧底座外壁至涨紧滑槽，并且涨紧螺钉顶端与涨紧轮嵌入涨紧滑槽部分的外侧面相接触。转动底座包括底座本体和底座铰接块；底座本体下端为缺口形状，底座铰接块位于缺口两侧，并且传动连杆上端伸入底座本体下端缺口与底座铰接块相铰接；激光焊接底座的转动凹槽外侧设置有显示转动底座转动角度的刻度；转动底座相应凸起外端面设置有刻度凹槽，刻度凹槽与激光焊接底座上的不同刻度相对齐；激光焊接驱动机构包括激光焊接驱动电机、减速机和激光焊接驱动带轮，激光焊接驱动电机转动端与减速机输入端相连接；减速机输出端与激光焊接驱动带轮固定连接，激光焊接驱动带轮通过皮带与传动带轮相连接。
25.另外，本发明还公开了一种智能工控设备，该设备包括处理器，该处理器执行所述的铜管激光焊接方法。
26.另外，本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器执行所述的铜管激光焊接方法。
27.本发明采用上述技术方案的一种铜管激光焊接方法的优点是：
28.1、第一定位头和第二定位头对两个铜管进行定位夹紧，转动驱动机构带动两个铜管转动至不同激光焊接角度使得激光焊接装置对铜管不同部位进行激光焊接；即此种方式中，铜管的定位夹紧和转动都为设备自动完成，降低了工人的劳动强度，也提高了铜管的激光焊接效率。
29.2、激光焊接驱动机构通过传动机构可以带动转动底座绕着转动凹槽转动至不同激光焊接角度，即激光焊接头可以转动至不同角度对铜管进行激光焊接；当需要对不同规格的铜管激光焊接时，只需要调整激光焊接头角度即可；而不需要重新设计加工不同倾斜角度的激光焊接底座，降低了设备的成本，提高了设备的适应性。
附图说明
30.图1为铜管激光焊接方法的流程框图。
31.图2为铜管激光焊接设备的结构示意图。
32.图3为铜管产品的结构示意图。
33.图4、图5为定位装置的结构示意图。
34.图6-8为激光焊接装置的结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
36.实施例1
37.如图2所示的一种铜管激光焊接设备，该设备包括工作台和固定在工作台上的定位装置1和激光焊接装置2；定位装置1定位端与铜管定位部位相接触，激光焊接装置2激光焊接端与定位装置1定位端相衔接并且与铜管激光焊接部位相接触；定位装置1用于对铜管定位并且带动铜管转动至不同激光焊接角度；激光焊接装置2用于调整不同角度对多种铜管激光焊接。
38.铜管的产品流动方向为：定位装置1到激光焊接装置2。
39.如图3所示为铜管的产品结构示意图。铜管产品包括第一铜管a和第二铜管b，第一铜管a内侧和第二铜管b内侧通过激光焊接方式相连接。
40.如图4所示，定位装置1包括转动驱动机构11、定位转盘12、第一定位头13和第二定位头14；转动驱动机构11驱动端与定位转盘12相连接，第一定位头13和第二定位头14都固定在定位转盘12上；第一定位头13包括第一底座131、第一气缸132和第一定位块133；第二定位头14包括第二底座141、第二气缸142和第二定位块143；第一气缸132输出端与第一定位块133相连接，第二气缸142输出端与第二定位块143相连接，第一定位块133和第二定位块143相对分布并且分别与两个铜管定位部位相接触。
41.如图4所示，第一定位块133包括第一定位下块134和第一定位上块135；第二定位块143包括第二定位下块144和第二定位上块145；第一定位下块134和第二定位下块144的下端分别与第一气缸132和第二气缸142的输出端相连接，第一定位下块134和第二定位下块144的上端分别与第一定位上块135和第二定位上块145的后端相连接；第一定位上块135和第二定位上块145的前端分别与两个铜管定位部位相接触；第一定位块133还包括接收板136，接收板136后端固定在第一定位上块135上，接收板136前端设置有圆弧凹槽137；圆弧凹槽137与铜管下端圆柱外表面相配合，并且圆弧凹槽137与第二定位上块145圆柱外表面相配合；第一底座131和第二底座141都设置有三角形凹槽，第一定位下块134和第二定位下块144都设置有三角形凸起，第一定位下块134和第二定位下块144的三角形凸起分别与第一底座131和第二底座141的三角形凹槽滑动配合。第一定位下块134固定设置有第一限位板138，第二定位下块144固定设置有第二限位板146，第一限位板138位于第二限位板146上方并且其前端侧面与第二定位下块144前端侧面相接触。
42.如图5所示，转动驱动机构11包括转动驱动电机、转动驱动带轮112和转动驱动轴113；转动驱动电机输出端通过皮带与转动驱动带轮112相连接，转动驱动轴113上下端分别与定位转盘12和转动驱动带轮112固定连接。
43.定位装置1在工作过程中：1)将两个铜管上料至接收板136的圆弧凹槽137中；2)第一气缸132和第二气缸142伸出分别带动第一定位头13和第二定位头14伸出，第一定位上块135和第二定位上块145相对运动并且两者的前端分别与两个铜管定位部位相接触将两个铜管夹紧；3)激光焊接装置2调整至相应的激光焊接角度后，转动驱动机构11带动定位转盘
12转动进而带动夹紧后的两个铜管转动至不同的激光焊接部位将其激光焊接完成铜管定位过程。
44.定位装置1解决了采用固定的定位装置对铜管定位，对铜管不同部位进行激光焊接时需要人工手动将定位装置转动至不同激光焊接角度；增加了工人的劳动强度，也降低了铜管激光焊接效率的问题。第一定位头13和第二定位头14对两个铜管进行定位夹紧，转动驱动机构11带动两个铜管转动至不同激光焊接角度使得激光焊接装置2对铜管不同部位进行激光焊接；即此种方式中，铜管的定位夹紧和转动都为设备自动完成，降低了工人的劳动强度，也提高了铜管的激光焊接效率。
45.如图6-8所示，激光焊接装置2包括激光焊接机架3、激光焊接驱动机构4、传动机构5和激光焊接头机构6；传动机构5包括传动底座51、传动轴、传动带轮53、铰接座54和传动连杆55；传动轴两端与传动底座51转动配合，传动带轮53固定在传动轴中端并且与激光焊接驱动机构4通过皮带相连接；铰接座54固定在传动轴一端，传动连杆55下端铰接设置有连杆头，连杆头与铰接座54滑动配合；激光焊接头机构6包括激光焊接底座61、转动底座62和激光焊接头63；激光焊接底座61设置有圆弧形状的转动凹槽64，转动底座62相应凸起与转动凹槽64滑动配合，并且转动底座62与传动连杆55上端铰接；激光焊接头63固定在转动底座62上，并且其激光焊接端与铜管激光焊接部位相接触。
46.如图7所示，铰接座54包括铰接座本体541、铰接座导柱542和铰接座滑槽543；铰接座导柱542位于铰接座滑槽543内，并且铰接座导柱542与连杆头滑动配合；传动底座51下端设置有涨紧底座511、涨紧轮512和涨紧螺钉513；涨紧底座511设置有涨紧滑槽514，涨紧轮512两端与涨紧滑槽514滑动配合，涨紧轮512内侧表面与皮带相接触；涨紧螺钉513穿过涨紧底座511外壁至涨紧滑槽514，并且涨紧螺钉513顶端与涨紧轮512嵌入涨紧滑槽514部分的外侧面相接触。
47.如图8所示，转动底座62包括底座本体621和底座铰接块622；底座本体621下端为缺口形状，底座铰接块622位于缺口两侧，并且传动连杆55上端伸入底座本体621下端缺口与底座铰接块622相铰接；激光焊接底座61的转动凹槽64外侧设置有显示转动底座62转动角度的刻度；转动底座62相应凸起外端面设置有刻度凹槽，刻度凹槽与激光焊接底座61上的不同刻度相对齐；激光焊接驱动机构4包括激光焊接驱动电机、减速机和激光焊接驱动带轮，激光焊接驱动电机转动端与减速机输入端相连接；减速机输出端与激光焊接驱动带轮固定连接，激光焊接驱动带轮通过皮带与传动带轮53相连接。
48.激光焊接装置2在工作过程中：1)定位装置1将两个铜管定位夹紧并且转动至激光焊接工位；2)激光焊接驱动机构4带动传动带轮53和传动轴转动进而带动铰接座54转动；3)传动连杆55下端绕着连杆头转动并且连杆头沿着铰接座滑槽543滑动，传动连杆55上端带动转动底座62绕着转动凹槽64转动至设定激光焊接角度对铜管激光焊接部位进行激光焊接并且在激光焊接过程中不断对激光焊接角度进行调整完成激光焊接过程。
49.激光焊接装置2解决了采用固定倾斜角度的激光焊接头对铜管激光焊接，当需要对多种不同规格的铜管激光焊接时需要重新设计加工不同倾斜角度的激光焊接底座；从而增加了设备的成本，降低了设备的适应性的问题。此种方式中，激光焊接驱动机构4通过传动机构5可以带动转动底座62绕着转动凹槽64转动至不同激光焊接角度，即激光焊接头63可以转动至不同角度对铜管进行激光焊接；当需要对不同规格的铜管激光焊接时，只需要
调整激光焊接头63角度即可；而不需要重新设计加工不同倾斜角度的激光焊接底座，降低了设备的成本，提高了设备的适应性。
50.另外，本发明还公开了一种智能工控设备，该设备包括处理器，该处理器执行所述的铜管激光焊接方法。
51.另外，本发明还公开了一种存储程序指令的非暂时性计算机可读载体介质，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器执行所述的铜管激光焊接方法。
52.如图1所示的一种铜管激光焊接方法，该方法采用所述的铜管激光焊接设备，该方法包括以下的步骤：
53.(s1)铜管上料：将两个铜管上料至定位装置1中的上料工位；
54.(s2)铜管定位：定位装置1将上料工位的两个铜管定位夹紧；
55.(s3)激光焊接头调整角度：激光焊接装置2依据不同种类铜管调整至设定激光焊接角度；
56.(s4)铜管转动激光焊接：定位装置1带动夹紧后的铜管转动至不同的角度以完成多个不同部位的激光焊接，并且在激光焊接过程中激光焊接装置2根据激光焊接部位情况不断调整激光焊接角度；
57.(s5)产品下料：将激光焊接后的铜管下料完成铜管激光焊接过程。