单向流连续激光拼焊系统的制作方法

本发明属于激光拼焊板料的技术领域，具体地说是一种单向流连续激光拼焊系统。

背景技术：

目前，拼焊技术应用越来越成熟，更多的车型选择拼焊件。轻量化是汽车企业应对燃油汽车排放的标准要求愈加严格的效果最快速和技术相对成熟的一个方式。轻量化的多种技术路线中，铝车身和复合材料目前因为成本和技术原因还不能成为主流。轻量化的钢板冲压成型件焊接结构车身仍会是5-10年内的车身主流。高强钢件是必然的选择，热成型和拼焊是高强钢件的二种主要形式。

拼焊件的材料也发生了一些变化，钢板的强度逐渐提高，钢板的涂层也多样化。除了镀锌板，还有铝硅涂层等新技术，同时提出了焊前去除涂层，焊后附加镀层等新要求。目前的拼焊设备功能单一，效率较低，无法满足市场需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种单向流连续激光拼焊系统，以解决现有拼焊设备功能单一，效率比较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单向流连续激光拼焊系统，包括板料定位机构、a车、激光头焊接机构、激光头固定横梁、b车及床身，其中a车设置于床身的顶部，且具有沿x、y轴方向运动的自由度，所述b车设置于床身内，且具有沿x、z轴运动的自由度，所述激光头焊接机构通过激光头固定横梁设置于a车和b车的上方，所述板料定位机构设置于所述a车上方，用于板料的定位。

所述所述a车包括可沿y轴方向开合的左半车和右半车，所述左半车和右半车均与所述床身两侧设有的a车x轴导轨滑动连接。

所述左半车和右半车结构相同，均包括a车底座、a车车体、a车电磁铁、a车x轴驱动机构及a车y轴驱动机构，其中a车底座与所述a车x轴导轨滑动连接、且通过a车x轴驱动机构驱动沿所述a车x轴导轨滑动，所述a车车体沿y轴方向可滑动地安装在a车底座上，且通过a车y轴驱动机构的驱动沿y轴方向运动，所述a车车体上设有用于固定板料的a车电磁铁。

所述a车x轴驱动机构包括a车x轴驱动减速机、a车齿轮及上齿条，其中上齿条沿x轴方向设置于所述床身上方，所述a车x轴驱动减速机设置于所述a车底座上、且输出端设有与所述上齿条啮合的a车齿轮；所述a车y轴驱动机构包括设置所述a车底座上的a车y轴驱动丝杠和a车y轴驱动电机，其中a车y轴驱动丝杠通过丝母与所述a车车体连接，所述a车y轴驱动电机与a车y轴驱动丝杠连接。

所述a车电磁铁内设有循环水冷却系统。

所述b车包括b车底座、b车车体、b车电磁铁、b车z轴驱动机构及b车x轴驱动机构，其中b车底座与所述床身上设有的b车x轴导轨滑动连接，且通过b车x轴驱动机构驱动沿x轴移动；所述b车车体可沿z轴方向滑动地安装在所述b车底座上，且通过所述b车z轴驱动机构驱动沿z轴方向运动，所述b车车体上设有用于固定板料的b车电磁铁。

所述b车x轴驱动机构包括b车x轴驱动减速机、b车x轴驱动电机、b车齿轮及下齿条，其中下齿条沿x方向设置于所述床身的下方，所述x轴驱动减速机与b车x轴驱动电机连接、且均安装在所述b车底座上，所述x轴驱动减速机的输出端设有与所述下齿条啮合的b车齿轮；所述b车z轴驱动机构包括设置于所述b车底座上的b车z轴驱动丝杠和b车z轴驱动电机，其中b车z轴驱动丝杠通过丝母与所述b车车体连接。

所述b车电磁铁内设有循环水冷却系统。

所述激光头固定横梁为龙门结构，所述激光头固定横梁上连接有定位机构横梁，所述板料定位机构设置于所述定位机构横梁上。

所述板料定位机构可沿z方向伸缩。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明是一种单向流连续激光拼焊系统，适用于将相同或不同材料、等厚或差厚钢板使用激光焊接的方法焊成一体。

2.本发明降低整体设备成本：两套设备集成为一套，省掉一套上料及下料机构，设备成本降低30％以上。

3.本发明提高生产效率：比传统拼焊设备效率高出35％。

4.本发明占地面积小结构紧凑：前端上料，后端下料，设备结构清晰。

5.本发明满足市场的发展方向：客户追求价格低、高效率设备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明a车和b车的结构示意图；

图4为本发明a车和b车的俯视图

图5为图4的a-a剖视图。

图中：1为定位机构横梁，2为板料定位机构，3为a车，4为激光头焊接机构，5为激光头固定横梁，6为b车，7为毛刷板，8为a车电磁铁，9为a车y轴驱动丝杠，10为a车x轴驱动减速机，11为a车y轴驱动电机，12为a车x轴驱动电机，13为b车电磁铁，14为x轴导轨，15为齿条，16为b车z轴驱动丝杠，17为b车x轴驱动减速机，18为b车x轴驱动电机，19为床身。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种单向流连续激光拼焊系统，包括板料定位机构2、a车3、激光头焊接机构4、激光头固定横梁5、b车6及床身19，其中a车3设置于床身19的顶部，且具有沿x、y轴方向运动的自由度，b车6设置于床身19内，且具有沿x、z轴运动的自由度，激光头焊接机构4通过激光头固定横梁5设置于a车3和b车6的上方，板料定位机构2设置于a车3上方，用于板料的定位。

进一步地，激光头固定横梁5为龙门结构，激光头固定横梁5上连接有定位机构横梁1，板料定位机构2设置于定位机构横梁1上。板料定位机构2可沿z方向伸缩。

如图3-4所示，a车3包括可沿y轴方向开合的左半车和右半车，左半车和右半车均与床身19两侧设有的a车x轴导轨14滑动连接。

所述左半车和右半车结构相同，均包括a车底座、a车车体、a车电磁铁8、a车x轴驱动机构及a车y轴驱动机构，其中a车底座与a车x轴导轨14滑动连接、且通过a车x轴驱动机构驱动沿a车x轴导轨14滑动，a车车体沿y轴方向可滑动地安装在a车底座上，且通过a车y轴驱动机构的驱动沿y轴方向运动，a车车体上设有用于固定板料的a车电磁铁8。

a车x轴驱动机采用同步技术，使左半车和右半车形成一个整体单元沿x轴往复同步运动。

a车x轴驱动机构包括a车x轴驱动减速机10、a车齿轮及上齿条15，其中上齿条15沿x轴方向设置于床身19上方，a车x轴驱动减速机10设置于a车底座上、且输出端设有与上齿条15啮合的a车齿轮；a车y轴驱动机构包括设置a车底座上的a车y轴驱动丝杠9和a车y轴驱动电机12，其中a车y轴驱动丝杠9通过丝母与a车车体连接，a车y轴驱动电机12与a车y轴驱动丝杠9连接。

进一步地，a车电磁铁8内设有循环水冷却系统。

b车6包括b车底座、b车车体、b车电磁铁13、b车z轴驱动机构及b车x轴驱动机构，其中b车底座与床身19上设有的b车x轴导轨滑动连接，且通过b车x轴驱动机构驱动沿x轴移动；b车车体可沿z轴方向滑动地安装在b车底座上，且通过b车z轴驱动机构驱动沿z轴方向运动，b车车体上设有用于固定板料的b车电磁铁13。

b车x轴驱动机构包括b车x轴驱动减速机17、b车x轴驱动电机18、b车齿轮及下齿条，其中下齿条沿x方向设置于床身19的下方，x轴驱动减速机17与b车x轴驱动电机18连接、且均安装在b车底座上，x轴驱动减速机17的输出端设有与下齿条啮合的b车齿轮；b车z轴驱动机构包括设置于b车底座上的b车z轴驱动丝杠16和b车z轴驱动电机，其中b车z轴驱动丝杠16通过丝母与b车车体连接。

进一步地，b车电磁铁13内设有循环水冷却系统。

本发明单向流连续激光拼焊系统主要技术指标：激光焊接速度：12m/min；空程输送速度：70m/min。主机电磁铁上部集成有板料定位机构2，此机构是焊缝的基准，厚板以此基准定位。配置薄板定位导向机构以避免在薄板定位过程中的错边，导向机构高度可依据板厚伺服调节适应不同厚度的板型。由于定位基准块在焊接定位过程中受板料持续冲撞，定位基准块采用高强度合金材料，可获得更稳定的加工精度及冲击稳定性。

本发明的工作原理是：

a车和b车采用交叉运动形式，a车沿x轴往复运动的同时，还可以沿y轴运动，a车的左半车和右半车沿y轴分开或合并，避让b车运动，驱动方式采用伺服电机滚珠丝杠驱动；b车沿x轴往复运动的同时，还可以沿z轴运动，b车车体沿z轴升降，避让a车运动，驱动方式采用伺服电机滚珠丝杠驱动。a车和b车焊缝轨迹共享，避免轨迹干涉，线路缠绕。

如上所述a车为水平矩形运行轨迹，b车为垂直矩形运行轨迹，a车焊接时，b车提前完成上料并追a车，减少激光关光时间，提高激光焊接效率。

如上所述a车矩形运行轨迹与水平成8度角，b车矩形运行轨迹垂直成8度角，目的是当a车y向往外移动时避让钢板支撑面，b车z向往下移动时避让除尘口。

a车y轴合并时，b车z轴举升时，a车电磁铁8、b车电磁铁13共面可形成一体同步往复运动，满足更长焊缝焊接。a车和b车同时具有焊接2000mm钢板焊缝能力，a车和b车连接后具备4000mm焊接能力。a车和b车板料运动单元电磁铁内部设置循环水冷却系统，有效冷却焊接时产生的热量从而防止热积累造成板材变形。

自动上、下料与a车和b车之间采用伺服电机同步技术，上、下料系统与a车和b车车在相应位置实现运动同步，减少上、下料时间。

本发明的工作过程是：

1)上料机械手从上料位置取料，经伺服系统，与a车同步，将厚料进行精确定位，另侧机械手判断厚料定位后，以厚板焊接面位置为基准，薄板焊接面靠到厚板焊接面上进行精确定位。

2)a车移动开始焊接，b车开始上料，上料结束，b车追a车，a车下料后分开回程等待上料，b车焊接，a车开始上料，上料结束，a车追b车以此循环往复，保证焊接连续性。

3)a或b工位焊后经过在线检测，反馈到下料机器人进行挑选不合格品。

4)焊接后，系统判断板料位置，下料机器人与输送线同步，取料，堆垛。

综上所述，本发明采用双循环车结构，结构紧凑，提升焊接效率；伺服双车连续循环具备双驱同步，板间变速，长短板兼容功能；焊接时效床身或铸造稳定结构，不易变形，高精度焊缝定位机构，定位精确。设备主机定位部分采取自动控制，便于板型更换时进行快速定位调整，定位挡块均位于焊接台上面，不易粘焊渣。a车和b车能连接在一起，同步行驶，可以满足更长板型的拼焊，且采用plc电气控制系统，稳定可靠。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。