專利名稱：不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置和方法，屬于激光精細(xì)加 工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光焊接的應(yīng)用越來越廣，由于厚度小于0. 3mm的不銹鋼或鎳板很薄，容易變形 彎曲，兩薄板拼焊的接觸面又小，在激光焊接時受熱后極易變形，且變形量大，給拼焊帶來 了相當(dāng)大的難度，所以薄板拼焊時拼接位置的對準(zhǔn)和薄板的定位裝夾顯得極為關(guān)鍵。而目 前薄板拼焊焊縫的對位和定位主要還是依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)，用眼睛判別來對準(zhǔn)，用手工 移動來調(diào)整焊接位置，再用壓板和螺釘將薄板固定。其缺點(diǎn)是1、隨意性大，焊接位置難找， 定位精度差，影響焊接質(zhì)量；2、夾持薄板的托板和壓板與薄板焊面間的相對位置不確定，造 成批量生產(chǎn)時的焊縫不一致；3、夾持薄板的托板和壓板邊緣距薄板焊接縫距離大，由于板 的厚度極薄，薄板焊接部位受熱變形，無法保證焊接處全部縫的高質(zhì)量和一致性。申請?zhí)枮?00410015618. 1的專利揭示了一種提供給激光薄板切割焊接機(jī)的工件 夾緊裝置，采用復(fù)數(shù)個電磁鐵和復(fù)數(shù)個氣動夾緊機(jī)構(gòu)，在微機(jī)控制下工件自動夾緊定位的 裝置。雖然實(shí)現(xiàn)了自動化，但工件定位控制和圖像處理過程復(fù)雜，且定位精度受攝入圖像信 號的影響。另外夾緊電磁鐵和氣動夾緊機(jī)構(gòu)分布間隔大，焊接時薄板受熱易變形，不能保證 薄板尤其是厚度小于0. 3m的薄板整條焊接邊緣都被均勻夾持和焊接。申請?zhí)枮?00820062771. 3的專利所述的是用焊槍焊接薄板的夾具，盡管采用上 下壓板均勻壓住兩薄板，但兩薄板待焊接邊緣相距1. 5-2毫米，焊縫寬，不加焊料是無法將 其焊在一起的，不能滿足薄板的拼焊要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有薄板拼焊時拼接位置的對準(zhǔn)和薄板的定位裝夾技 術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置和方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，特點(diǎn) 是，它包括激光頭、XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)和磁鐵氣 動裝夾機(jī)構(gòu)，所述XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括X軸水平平移臺、Y軸水平平移 臺、Z軸垂直平移臺和繞Z軸轉(zhuǎn)動的RZ旋轉(zhuǎn)臺，X軸運(yùn)動方向?yàn)榈谝粔K薄板和第二塊薄板的 拼接方向，Y軸與X軸正交，所述激光頭與Z垂直平移臺相連接；所述視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī) 構(gòu)包括CCD攝像系統(tǒng)、十字叉絲、視頻監(jiān)視器、基板、定位銷和對位塊，定位銷用于定位對位 塊，對位塊定位第一真空吸盤托板和第二真空吸盤托板、第一磁性壓板和第二磁性壓板，對 位塊定位裝夾第一塊薄板和第二塊薄板，十字叉絲和CCD攝像系統(tǒng)相連接，與對位塊的對 位面和第一塊薄板和第二塊薄板焊面在一個成像面上，所述視頻監(jiān)視器與CXD攝像系統(tǒng)連 接，C⑶攝像系統(tǒng)與激光頭相連接；所述磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)包括第一真空吸盤托板和第二 真空吸盤托板、第一磁性壓板和第二磁性壓板、水晶玻璃壓板、第一氣缸組和第二氣缸組、側(cè)向壓緊板、由拉簧和壓簧組成的彈性元件，由鋼質(zhì)材料制成的并在表面置有多個氣孔的 第一真空吸盤托板和第二真空吸盤托板與第一磁性壓板和第二磁性壓板相吸，由真空吸盤 托板真空吸力和磁性壓板磁力對需拼焊薄板夾持實(shí)現(xiàn)初壓緊，通過彈性元件使第一塊薄板 和第二塊薄板的縫壓實(shí)，再用第一氣缸組和第一氣缸組壓緊第一塊薄板和第二塊薄板，實(shí) 現(xiàn)拼焊薄板的定位裝夾。特別適合于厚度小于0. 3mm的不銹鋼或鎳薄板在激光拼焊時拼焊 位置的對準(zhǔn)、定位和裝夾。所述的XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是X軸平移臺固定在裝置的基 座上，一維旋轉(zhuǎn)平臺固定在X軸平移臺上，Y軸平移臺固定在基座的龍門架橫梁上，Z軸平移 臺固定在Y軸平移臺上。所述對位塊兩側(cè)面呈凹字形，同時定位真空吸盤托板、薄板和磁性壓板，一側(cè)的兩 端側(cè)邊凹陷和凹字形的凹面凹陷0. 5-lmm，是第一薄板和第二薄板拼接的焊縫位置，對位塊 兩端的高度與第一薄板和第二薄板焊接面一致。利用上述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼和鎳薄板進(jìn)行 激光拼焊的對位方法，包括如下步驟
1)將兩定位銷固定在基板上，對位塊的右側(cè)緊靠兩定位銷，然后用螺釘固定在基板
上；
2)將十字叉絲與對位塊的對位面和兩薄板的焊面放在一個成像面上，通過Z平移臺移 動可以上下調(diào)焦，通過CCD，在視頻監(jiān)測器上可以觀測對位塊兩端側(cè)邊和十字叉絲交叉點(diǎn)的 相對位置，轉(zhuǎn)動RZ旋轉(zhuǎn)平臺，移動Y軸平移臺，調(diào)整對位塊兩端凹陷側(cè)邊和十字叉絲的相對 位置，來回移動X平移臺，反復(fù)微調(diào)RZ旋轉(zhuǎn)平臺和Y平移臺，使對位塊兩端凹陷側(cè)邊始終在 十字叉絲的交叉點(diǎn)上，鎖定RZ旋轉(zhuǎn)平臺和Y平移臺，完成薄板拼接縫的位置對準(zhǔn)，保證激光 焊點(diǎn)始終在兩薄板的拼接縫上。利用上述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼和鎳薄板進(jìn)行 激光拼焊的定位裝夾方法之一，包括如下步驟
1)將第一真空吸盤托板的側(cè)面緊貼對位塊有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在基 板上，第一薄板置于第一真空吸盤托板上緊貼對位塊的一側(cè)面并被真空吸住，將第一
磁性壓板置于第一薄板上也緊貼對位塊的一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第一真空吸盤托板間的 磁力夾持住第一薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第一薄板突出第一真空吸盤托板和第一 磁性壓板側(cè)邊0. 5-lmm，與對位塊的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第一薄板的初壓緊；
2)啟動第一氣缸組，從上往下頂住第一磁性壓板，將第一薄板壓緊，完成第一 薄板的定位裝夾；
3)將第二真空吸盤托板置于定位塊的另一側(cè)通過拉簧固定在基板上，一側(cè)緊
貼對位塊的另一側(cè)面，第二真空吸盤托板的另一側(cè)受壓簧側(cè)向作用，使其緊靠對位塊， 第二薄板置于第二真空吸盤托板上緊貼對位塊的另一側(cè)面并被真空吸住，將第二磁性壓板 置于第二薄板上也緊貼對位塊的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾 持住第二薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第二薄板突出第二真空吸盤托板和第二磁性壓 板側(cè)邊0. 5-lmm，與對位塊另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第二薄板的初壓緊；
4)抽去固定在基板上的對位塊，第二真空吸盤托板受壓簧的側(cè)向作用，使第二
薄板緊貼第一薄板，壓簧的側(cè)向作用力要小于第二真空吸盤托板和第二磁性壓板對第
5二薄板的夾持力，以確保第二薄板與第二真空吸盤托板和第二磁性壓板的相對位置保持不 變；
5)啟動第二氣缸組，從上往下頂住第二磁性壓板，將第二薄板壓緊，完成第二 薄板的定位裝夾；
6)開啟激光和X平移臺，可實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。利用上述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼和鎳薄板進(jìn)行 激光拼焊的定位裝夾方法之二，包括如下步驟
1)將第一真空吸盤托板的側(cè)面緊貼對位塊有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在基
6
板上，第一薄板置于第一真空吸盤托板上緊貼對位塊的一側(cè)面并被真空吸住，將第一 磁性壓板置于第一薄板上，壓住第一薄板的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)的第一真空吸盤托板間的 磁力夾持住第一薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第一薄板突出第一真空吸盤托板的側(cè)邊 0. 5-lmm，與對位塊的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第一薄板的初壓緊；
2)第二真空吸盤托板置于定位塊的另一側(cè)，通過拉簧固定在基板上，一側(cè)緊貼
對位塊的另一側(cè)面，第二真空吸盤托板的另一側(cè)受壓簧側(cè)向作用，使其緊靠對位塊，第 二薄板置于第二真空吸盤托板上緊貼對位塊的另一側(cè)面并被真空吸住，將第二磁性壓板置 于第二薄板上，壓住第二薄板的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾持住 第二薄板，也緊貼對位塊的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾持住 第二薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第二薄板突出第二真空吸盤托板的側(cè)邊0. 5-lmm,與 對位塊另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第二薄板的初壓緊；
3)抽去固定在基板上的對位塊，第二真空吸盤托板受壓簧的側(cè)向作用，使第二
薄板緊貼第一薄板，壓簧的側(cè)向作用力要小于第二真空吸盤托板和第二磁性壓板對第 二薄板的夾持力，以確第二保薄板與第二真空吸盤托板和第二磁性壓板的相對位置保持不 變；
4)將一塊寬度尺寸小于第一磁性壓板和第二磁性壓板間距的水晶玻璃壓板置于
第一薄板和第二薄板上，啟動第一氣缸組和第二氣缸組，從上往下頂住水晶玻璃壓板 兩邊，將第一薄板和第二薄板同時壓緊，完成第一薄板和第二薄板的定位裝夾；
5)開啟激光和X平移臺，可實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。
本發(fā)明的有益效果是提供一種不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置和方法，特別 對厚度小于0. 3mm不銹鋼或鎳薄板激光拼焊時拼接位置的對準(zhǔn)和薄板的定位裝夾更有效， 解決薄板本身易變形和焊接時熱應(yīng)力作用導(dǎo)致薄板變形的薄板拼焊難的問題，裝置結(jié)構(gòu)簡 單，定位精度高，夾持壓力均勻可靠，可有效提高薄板拼焊的質(zhì)量和成品率。


圖1薄板激光拼焊對位裝夾裝置框架圖2薄板激光拼焊對位裝夾裝置總體結(jié)構(gòu)圖示意圖； 圖3對位塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4裝在基板上的磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5采用水晶玻璃壓板的定位裝夾結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。一種不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，由圖1、圖2、圖4、圖5所示， 它包括激光頭8、XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)1、視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)2和磁鐵氣 動裝夾機(jī)構(gòu)3，所述XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)1包括X軸水平平移臺4、Υ軸水平 平移臺5、Ζ軸垂直平移臺6和繞Z軸轉(zhuǎn)動的RZ旋轉(zhuǎn)臺7，Χ軸運(yùn)動方向?yàn)榈谝粔K薄板17和 第二塊薄板18的拼接方向，Y軸與X軸正交，所述激光頭8與Z垂直平移臺6相連接，當(dāng)Z 平移臺6上下運(yùn)動時，激光頭8和CXD攝像系統(tǒng)9 一起上下移動，用于調(diào)節(jié)CXD攝像系統(tǒng)9 成像面和焊接點(diǎn)的位置。所述視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)2包括CXD攝像系統(tǒng)9、十字叉絲10、 視頻監(jiān)視器11、基板12、定位銷13和對位塊14，定位銷13用于定位對位塊14，對位塊14 定位第一真空吸盤托板15和第二真空吸盤托板16、第一磁性壓板19和第二磁性壓板20， 對位塊14定位裝夾第一塊薄板17和第二塊薄板18，十字叉絲10和CXD攝像系統(tǒng)9相連 接，與對位塊14的對位面和第一塊薄板17、第二塊薄板18的焊面在一個成像面上，所述視 頻監(jiān)視器11與CXD攝像系統(tǒng)9連接，CXD攝像系統(tǒng)9與激光頭8相連接。所述磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)3固定在視頻對位調(diào)整機(jī)構(gòu)2的基板12上，基板12固定 在RZ —維旋轉(zhuǎn)平臺7上。所述磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)3包括第一真空吸盤托板15和第二真空 吸盤托板16、第一磁性壓板19和第二磁性壓板20、水晶玻璃壓板24、第一氣缸組25和第二 氣缸組26、側(cè)向壓緊板21、由拉簧22和壓簧23組成的彈性元件，由鋼質(zhì)材料制成的并在表 面置有多個氣孔的第一真空吸盤托板15和第二真空吸盤托板16與第一磁性壓板19和第 二磁性壓板20相吸，由真空吸盤托板真空吸力和磁性壓板磁力對需拼焊薄板夾持實(shí)現(xiàn)初 壓緊，通過彈性元件使第一塊薄板17和第二塊薄板18的縫壓實(shí)，再用第一氣缸組25和第 二氣缸26組壓緊第一塊薄板17和第二塊薄板18，實(shí)現(xiàn)拼焊薄板的定位裝夾。由圖2所示，XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是X軸平移臺4固定在裝 置的基座27上，繞Z軸轉(zhuǎn)動的RZ旋轉(zhuǎn)臺7固定在X軸平移臺4上，Y軸平移臺5固定在基 座27的龍門架橫梁28上，Z軸平移臺6固定在Y軸平移臺5上。由圖3所示，對位塊14兩側(cè)面呈凹字形，同時定位真空吸盤托板15、16、薄板17、 18和磁性壓板19、20，且三者邊緣的相對位置保持在0. 5-lmm之間平行，不需要調(diào)節(jié)間距和 平行度，保證壓力的均勻性和焊接的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對位和定位的一體化，一側(cè)的兩端側(cè)邊凹陷 和凹字形的凹面凹陷0. 5-lmm,是第一薄板17和第二薄板18拼接的焊縫位置，對位塊14兩 端的高度與第一薄板17和第二薄板18焊接面一致。利用上述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼和鎳薄板進(jìn)行 激光拼焊的對位方法，包括如下步驟
1)將兩定位銷13固定在基板12上，對位塊14的右側(cè)緊靠兩定位銷13，然后用螺釘固 定在基板12上。2)將十字叉絲10與對位塊14的對位面和薄板17和18的焊面放在一個成像面 上，通過Z平移臺6移動可以上下調(diào)焦，通過(XD9，在視頻監(jiān)測器11上可以觀測對位塊14 兩端側(cè)邊和十字叉絲10交叉點(diǎn)的相對位置。轉(zhuǎn)動RZ旋轉(zhuǎn)平臺7，移動Y軸平移臺5，可以調(diào) 整對位塊14兩端凹陷側(cè)邊和十字叉絲10的相對位置。來回移動X平移臺4，反復(fù)微調(diào)RZ 旋轉(zhuǎn)平臺7和Y平移臺5，使對位塊14兩端凹陷側(cè)邊始終在十字叉絲10的交叉點(diǎn)上。鎖定 RZ旋轉(zhuǎn)平臺7和Y平移臺5，完成薄板拼接縫的位置對準(zhǔn)，保證激光焊點(diǎn)始終在兩薄板的拼 接縫上。利用上述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對銹鋼和鎳薄板進(jìn)行激 光拼焊的定位裝夾方法之一，采用二種方法
1)定位裝夾方法之一，如圖4所示，包括如下步驟
a)將真空吸盤托板15的側(cè)面緊貼對位塊14有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在 基板12上，薄板17置于真空吸盤托板15上緊貼對位塊14的一側(cè)面并被真空吸住。將 磁性壓板19置于薄板17上也緊貼對位塊14的一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)真空吸盤托板15間 的磁力夾持住薄板17。因?qū)ξ粔K14兩側(cè)面呈凹字形，薄板17突出真空吸盤托板15和磁性 壓板19側(cè)邊0. 5-lmm,與對位塊14的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成薄板17的初壓緊。b)啟動氣缸組25，從上往下頂住磁性壓板19，將薄板17壓緊，完成薄板17的定 位裝夾。c)真空吸盤托板16置于定位塊14的另一側(cè)，通過拉簧22固定在基板14上，
一側(cè)緊貼對位塊14的另一側(cè)面，真空吸盤托板16的另一側(cè)受壓簧23側(cè)向作用，使其 緊靠對位塊14。薄板18置于真空吸盤托板16上緊貼對位塊14的另一側(cè)面并被真空吸住。 將磁性壓板20置于薄板18上也緊貼對位塊14的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)真空吸盤托板16 間的磁力夾持住薄板18。因?qū)ξ粔K14兩側(cè)面呈凹字形，薄板18突出真空吸盤托板16和磁 性壓板20側(cè)邊0. 5-lmm,與對位塊14另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成薄板18的初壓緊。d)抽去固定在基板12上的對位塊14，真空吸盤托板16受壓簧23的側(cè)向作用，使 薄片18緊貼薄片17。壓簧23的側(cè)向作用力要小于真空吸盤托板16和磁性壓板20對薄板 18的夾持力，以確保薄板18與真空吸盤托板16和磁性壓板20的相對位置保持不變。e)啟動氣缸組26，從上往下頂住磁性壓板20，將薄板18壓緊，完成薄板18的定 位裝夾。f)開啟激光和X平移臺4，可實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。2)定位裝夾方法之二，如圖5所示，包括如下步驟
a)將真空吸盤托板15的側(cè)面緊貼對位塊14有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在基板12 上，薄板17置于真空吸盤托板15上緊貼對位塊14的一側(cè)面并被真空吸住。將磁性壓板19 置于薄板17上，壓住薄板17的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)真空吸盤托板15間的磁力夾持住薄板 17。因?qū)ξ粔K14兩側(cè)面呈凹字形，薄板17突出真空吸盤托板15的側(cè)邊0. 5-lmm,與對位塊 14的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成薄板17的初壓緊。b)真空吸盤托板16置于定位塊14的另一側(cè)，通過拉簧22固定在基板12上，一 側(cè)緊貼對位塊14的另一側(cè)面，真空吸盤托板16的另一側(cè)受壓簧23側(cè)向作用，使其緊
靠對位塊1。薄板18置于真空吸盤托板16上緊貼對位塊14的另一側(cè)面并被真空吸住。將 磁性壓板20置于薄板18上，壓住薄板18的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)真空吸盤托板16間的磁力 夾持住薄板18。也緊貼對位塊14的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)真空吸盤托板16間的磁力夾持住薄板18。因?qū)ξ粔K14兩側(cè)面呈凹字形，薄板18突出真空吸盤托板16的側(cè)邊0. 5-lmm, 與對位塊14另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成薄板18的初壓緊。c)抽去固定在基板12上的對位塊14，真空吸盤托板16受壓簧23的側(cè)向作用， 使薄片18緊貼薄片17。壓簧23的側(cè)向作用力要小于真空吸盤托板16和磁性壓板20對薄 板18的夾持力，以確保薄板18與真空吸盤托板16和磁性壓板20的相對位置保持不變。d)將一塊寬度尺寸小于兩磁性壓板19和20間距的水晶玻璃板24置于兩薄板17 和18上，啟動氣缸組25和26，從上往下頂住水晶玻璃板24兩邊，將兩薄板17和18同時壓 緊，完成兩薄板17和18的定位裝夾。e)開啟激光和X平移臺4，實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。定位裝夾方法之二采用水晶玻璃板和氣缸組壓緊兩薄板，使兩薄板拼接邊緣被完 全壓平，避免薄板拼接時受熱變形而影響焊縫質(zhì)量。不銹鋼或鎳薄板拼焊的對位裝夾方法在批量加工時，完成第一次對位后，鎖定RZ 旋轉(zhuǎn)平臺和與拼焊方向垂直的Y平移臺，以后每次裝夾薄板不再需要對位，只需定位就可 以。
權(quán)利要求
一種不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置，其特征在于，它包括激光頭、XYZ三維平移RZ一維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)和磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)，所述XYZ三維平移RZ一維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括X軸水平平移臺、Y軸水平平移臺、Z軸垂直平移臺和繞Z軸轉(zhuǎn)動的RZ旋轉(zhuǎn)臺，X軸運(yùn)動方向?yàn)榈谝粔K薄板和第二塊薄板的拼接方向，Y軸與X軸正交，所述激光頭與Z垂直平移臺相連接；所述視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)包括CCD攝像系統(tǒng)、十字叉絲、視頻監(jiān)視器、基板、定位銷和對位塊，定位銷用于定位對位塊，對位塊定位第一真空吸盤托板和第二真空吸盤托板、第一磁性壓板和第二磁性壓板，對位塊定位裝夾第一塊薄板和第二塊薄板，十字叉絲和CCD攝像系統(tǒng)相連接，與對位塊的對位面和第一塊薄板和第二塊薄板焊面在一個成像面上，所述視頻監(jiān)視器與CCD攝像系統(tǒng)連接，CCD攝像系統(tǒng)與激光頭相連接；所述磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)包括第一真空吸盤托板和第二真空吸盤托板、第一磁性壓板和第二磁性壓板、水晶玻璃壓板、第一氣缸組和第二氣缸組、側(cè)向壓緊板、由拉簧和壓簧組成的彈性元件，由鋼質(zhì)材料制成的并在表面置有多個氣孔的第一真空吸盤托板和第二真空吸盤托板與第一磁性壓板和第二磁性壓板相吸，由真空吸盤托板真空吸力和磁性壓板磁力對需拼焊薄板夾持實(shí)現(xiàn)初壓緊，通過彈性元件使第一塊薄板和第二塊薄板的縫壓實(shí)，再用第一氣缸組和第二氣缸組壓緊第一塊薄板和第二塊薄板，實(shí)現(xiàn)拼焊薄板的定位裝夾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置，其特征在于，所述 的XYZ三維平移RZ —維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是X軸平移臺固定在裝置的基座上，一維旋轉(zhuǎn) 平臺固定在X軸平移臺上，Y軸平移臺固定在基座的龍門架橫梁上，Z軸平移臺固定在Y軸 平移臺上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置，其特征在于，所述 對位塊兩側(cè)面呈凹字形，同時定位真空吸盤托板、薄板和磁性壓板，一側(cè)的兩端側(cè)邊凹陷和 凹字形的凹面凹陷0. 5-lmm，是第一薄板和第二薄板拼接的焊縫位置，對位塊兩端的高度與 第一薄板和第二薄板焊接面一致。
4.一種利用權(quán)利要求1所述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼 和鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位方法，包括如下步驟1)將兩定位銷固定在基板上，對位塊的右側(cè)緊靠兩定位銷，然后用螺釘固定在基板上；2)將十字叉絲與對位塊的對位面和兩薄板的焊面放在一個成像面上，通過Z平移臺移 動可以上下調(diào)焦，通過CCD，在視頻監(jiān)測器上可以觀測對位塊兩端側(cè)邊和十字叉絲交叉點(diǎn)的 相對位置，轉(zhuǎn)動RZ旋轉(zhuǎn)平臺，移動Y軸平移臺，調(diào)整對位塊兩端凹陷側(cè)邊和十字叉絲的相對 位置，來回移動X平移臺，反復(fù)微調(diào)RZ旋轉(zhuǎn)平臺和Y平移臺，使對位塊兩端凹陷側(cè)邊始終在 十字叉絲的交叉點(diǎn)上，鎖定RZ旋轉(zhuǎn)平臺和Y平移臺，完成薄板拼接縫的位置對準(zhǔn)，保證激光 焊點(diǎn)始終在兩薄板的拼接縫上。
5.一種利用權(quán)利要求1所述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼 和鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的定位裝夾方法之一，包括如下步驟將第一真空吸盤托板的側(cè)面緊貼對位塊有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在基板上，第一薄板置于第一真空吸盤托板上緊貼對位塊的一側(cè)面并被真空吸住，將第一 磁性壓板置于第一薄板上也緊貼對位塊的一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第一真空吸盤托板間的磁力夾持住第一薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第一薄板突出第一真空吸盤托板和第一 磁性壓板側(cè)邊0. 5-lmm，與對位塊的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第一薄板的初壓緊； 啟動第一氣缸組，從上往下頂住第一磁性壓板，將第一薄板壓緊，完成第一 薄板的定位裝夾；將第二真空吸盤托板置于定位塊的另一側(cè)，通過拉簧固定在基板上，一側(cè)緊 貼對位塊的另一側(cè)面，第二真空吸盤托板的另一側(cè)受壓簧側(cè)向作用，使其緊靠對位塊， 第二薄板置于第二真空吸盤托板上緊貼對位塊的另一側(cè)面并被真空吸住，將第二磁性壓板 置于第二薄板上也緊貼對位塊的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾 持住第二薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第二薄板突出第二真空吸盤托板和第二磁性壓 板側(cè)邊0. 5-lmm，與對位塊另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第二薄板的初壓緊； 抽去固定在基板上的對位塊，第二真空吸盤托板受壓簧的側(cè)向作用，使第二 薄板緊貼第一薄板，壓簧的側(cè)向作用力要小于第二真空吸盤托板和第二磁性壓板對第 二薄板的夾持力，以確保第二薄板與第二真空吸盤托板和第二磁性壓板的相對位置保持不 變；啟動第二氣缸組，從上往下頂住第二磁性壓板，將第二薄板壓緊，完成第二 薄板的定位裝夾；6)開啟激光和X平移臺，可實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。
6. 一種利用權(quán)利要求1所述不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置，對不銹鋼 和鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的定位裝夾方法之二，包括如下步驟將第一真空吸盤托板的側(cè)面緊貼對位塊有兩端凹陷的一側(cè)面，然后固定在基 板上，第一薄板置于第一真空吸盤托板上緊貼對位塊的一側(cè)面并被真空吸住，將第一 磁性壓板置于第一薄板上，壓住第一薄板的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)的第一真空吸盤托板間的 磁力夾持住第一薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第一薄板突出第一真空吸盤托板的側(cè)邊 0. 5-lmm，與對位塊的一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第一薄板的初壓緊；第二真空吸盤托板置于定位塊的另一側(cè)，通過拉簧固定在基板上，一側(cè)緊貼 對位塊的另一側(cè)面，第二真空吸盤托板的另一側(cè)受壓簧側(cè)向作用，使其緊靠對位塊，第 二薄板置于第二真空吸盤托板上緊貼對位塊的另一側(cè)面并被真空吸住，將第二磁性壓板置 于第二薄板上，壓住第二薄板的外側(cè)，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾持住 第二薄板，也緊貼對位塊的另一側(cè)面，并通過與鋼質(zhì)的第二真空吸盤托板間的磁力夾持住 第二薄板，因?qū)ξ粔K兩側(cè)面呈凹字形，第二薄板突出第二真空吸盤托板的側(cè)邊0. 5-lmm,與 對位塊另一側(cè)邊的凹陷尺寸一致，完成第二薄板的初壓緊；抽去固定在基板上的對位塊，第二真空吸盤托板受壓簧的側(cè)向作用，使第二 薄板緊貼第一薄板，壓簧的側(cè)向作用力要小于第二真空吸盤托板和第二磁性壓板對第 二薄板的夾持力，以確第二保薄板與第二真空吸盤托板和第二磁性壓板的相對位置保持不 變；4)將一塊寬度尺寸小于第一磁性壓板和第二磁性壓板間距的水晶玻璃壓板置于第一薄板和第二薄板上，啟動第一氣缸組和第二氣缸組，從上往下頂住水晶玻璃壓板 兩邊，將第一薄板和第二薄板同時壓緊，完成第一薄板和第二薄板的定位裝夾；5)開啟激光和X平移臺，可實(shí)現(xiàn)X方向的激光薄板拼焊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不銹鋼或鎳薄板進(jìn)行激光拼焊的對位裝夾裝置和方法，包括XYZ三維平移RZ一維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)、磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)，不銹鋼或鎳薄板激光拼焊對位裝夾裝置采用XYZ三維平移RZ一維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)和視頻監(jiān)測對位調(diào)整機(jī)構(gòu)對薄板進(jìn)行對位和定位，然后由磁鐵氣動裝夾機(jī)構(gòu)將不銹鋼或鎳薄板夾緊固定，實(shí)現(xiàn)不銹鋼或鎳薄板拼焊。本發(fā)明可解決厚度小于0.3mm不銹鋼或鎳薄板激光拼焊時由于薄板本身易變形和熱應(yīng)力導(dǎo)致薄板變形的焊接難問題，保證拼接焊縫的質(zhì)量。
文檔編號B23K26/02GK101890576SQ20101025656
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者姜兆華, 張偉, 潘涌, 陳俊, 駱公序 申請人:上海市激光技術(shù)研究所