本發(fā)明涉及一種用于金屬或非金屬的板卷料焊接的焊接對位裝置以及焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

激光焊接的應(yīng)用越來越廣，由于不銹鋼薄板卷料厚度較薄，焊接時容易變形彎曲，并且卷料在切割時也存在形狀公差，不同位置的焊接間隙大小(對應(yīng)填絲焊、填料焊或拼焊)或焊件搭接處的寬度(對應(yīng)疊焊)差別較大，造成焊接時部分區(qū)域焊接失效，需要后期補充焊接，嚴(yán)重影響成品生產(chǎn)進(jìn)度和加工質(zhì)量。

目前薄板焊接焊縫的對位和定位主要還是依賴操作人員的經(jīng)驗，用眼睛判別對準(zhǔn)，通過手工移動來調(diào)整焊接位置，再用夾緊機(jī)構(gòu)將薄板固定，其缺點是：1、隨意性大，焊接位置難找，定位精度差，影響焊接質(zhì)量；2、夾持薄板的夾緊機(jī)構(gòu)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、夾持薄板的夾緊機(jī)構(gòu)邊緣距離薄板焊接邊距離大，由于板的厚度極薄，薄板焊接部位受熱變形，無法保障焊接處全部焊縫的高質(zhì)量和一致性。

另外，現(xiàn)有的焊接設(shè)備僅適用于單一焊接工藝，而零件的整個加工工藝中往往包含多種焊接工序，因此需要制造廠商采購多臺設(shè)備，長流水線操作，較高的成本投入進(jìn)一步壓縮制造廠商的微薄利潤，不利于實業(yè)發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種可調(diào)節(jié)焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度的焊接對位裝置，以及對應(yīng)的焊接方法，焊接前調(diào)節(jié)焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度以適應(yīng)不同焊接工藝，焊接過程中微調(diào)焊接對位裝置，可彌補因卷料自身形狀公差造成的焊接失效。

實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種焊接對位裝置，包括構(gòu)件a、構(gòu)件b和驅(qū)動單元b，構(gòu)件b位于構(gòu)件a上方，構(gòu)件b通過驅(qū)動單元b驅(qū)動、相對構(gòu)件a上、下、左、右移動；所述構(gòu)件a具有一個對位區(qū)a和一個引導(dǎo)區(qū)c，構(gòu)件b具有一個對位區(qū)b和一個引導(dǎo)區(qū)d，所述對位區(qū)a為平面、位于構(gòu)件a的右側(cè)面，所述對位區(qū)b為平面、位于構(gòu)件b的左側(cè)面，所述引導(dǎo)區(qū)c位于構(gòu)件a的上表面、引導(dǎo)區(qū)d位于構(gòu)件b的下表面，引導(dǎo)區(qū)c平行于引導(dǎo)區(qū)d。

所述構(gòu)件a中安裝有驅(qū)動單元a，驅(qū)動單元a位于構(gòu)件a的右側(cè)部，對位區(qū)a通過驅(qū)動單元a驅(qū)動。

還包括控制單元，控制單元控制驅(qū)動單元a和驅(qū)動單元b中的驅(qū)動元件。

所述控制單元包括主控制器、視覺傳感器和信號處理器，視覺傳感器通過信號處理器連接至主控制器。

本發(fā)明還對應(yīng)提供了基于上述焊接對位裝置的焊接方法，包括如下步驟：

(1)焊接前，根據(jù)設(shè)定的焊接工藝調(diào)節(jié)構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置，調(diào)節(jié)對位區(qū)a與對位區(qū)b的相對距離，該距離即為焊接間隙寬度或焊件搭接寬度；

(2)將待焊接的工件c和工件d通過焊接對位裝置對位，其中工件c的焊接邊貼緊對位區(qū)a、工件d的焊接邊貼緊對位區(qū)b，對位后采用夾具夾緊工件c和工件d；

(3)按照預(yù)定的焊接工藝將工件c和工件d焊接，具體內(nèi)容為，調(diào)節(jié)焊槍的焊嘴位于焊接對位裝置的前方，工件c和工件d向前持續(xù)進(jìn)料，焊接過程中通過改變構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置實時微調(diào)焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度，直至焊接結(jié)束。

步驟(1)中焊接前預(yù)先檢測工件c和工件d的焊接邊的形狀公差，步驟(3)中根據(jù)焊接邊的形狀公差調(diào)整構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置，使得焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度始終保持在設(shè)定焊接工藝的設(shè)定范圍內(nèi)。

步驟(3)中實時采集當(dāng)前待焊處的焊接間隙大小或焊件搭接寬度，根據(jù)采集的信息調(diào)整構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置，使得焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度始終保持在設(shè)定焊接工藝的設(shè)定范圍內(nèi)。

焊槍通過焊槍自由度調(diào)節(jié)裝置安裝固定，步驟(3)中焊接過程中保持焊槍相對于焊接對位裝置的位置不變，通過焊槍自由度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)焊嘴的焊接角度和/或焊嘴與待焊接工件之間的間距。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的焊接對位裝置具一個固定的構(gòu)件a和一個位置可調(diào)的構(gòu)件b，構(gòu)件a和構(gòu)件b在焊接時分別向待焊接的兩個工件即工件c和工件d提供對位面(對位區(qū)必須為平面)，以供工件c和工件d的焊面(或邊)貼緊，因此對位區(qū)a與對位區(qū)b的相對距離即為焊接間隙寬度或焊件搭接寬度；構(gòu)件b通過驅(qū)動單元b驅(qū)動，可相對構(gòu)件a上、下、左、右移動，從而可根據(jù)設(shè)定的焊接工藝調(diào)節(jié)二者的相對位置，將焊接間隙寬度或焊件搭接寬度調(diào)節(jié)至合適范圍，或使得待焊接的兩個工件在空間上單點接觸或多點接觸，因此本發(fā)明適用于各種熔焊和填絲焊焊接工藝。

對位區(qū)a與對位區(qū)b的相對距離相對位置的調(diào)節(jié)還可通過對位區(qū)b固定、調(diào)節(jié)對位區(qū)a的方式實現(xiàn)，本發(fā)明中，構(gòu)件a的右側(cè)部中安裝驅(qū)動單元a，對位區(qū)a通過驅(qū)動單元a驅(qū)動，相對于構(gòu)件a的右側(cè)面外凸或內(nèi)凹，從而改變對位區(qū)a與對位區(qū)b的相對距離。

本發(fā)明提供的焊接方法，在焊接前調(diào)節(jié)焊接間隙寬度或焊件搭接寬度，在焊接過程中微調(diào)焊接間隙寬度或焊件搭接寬度，即對位區(qū)a與對位區(qū)b的相對距離，其中對位區(qū)a與對位區(qū)b相對距離在焊接前的調(diào)節(jié)是依據(jù)具體的焊接工藝，比如采用填絲焊，則調(diào)節(jié)構(gòu)件a與構(gòu)件b在垂直投影方向上相互分離，對位區(qū)a與對位區(qū)b正向形成間隔，其間隔可容納一定數(shù)量填絲；又比如疊焊，則調(diào)節(jié)構(gòu)件a與構(gòu)件b在垂直投影方向上部分重合，對位區(qū)a與對位區(qū)b反向形成間隔，其間隔滿足疊焊的搭接寬度要求。

對位區(qū)a與對位區(qū)b相對距離在焊接過程中的微調(diào)方式有兩種，其一是在焊接前預(yù)先檢測工件c和工件d的焊接邊的形狀公差，根據(jù)焊接邊的形狀公差調(diào)整構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置，適用于厚度較大、焊接變形小的板件焊接，其二是通過采集待焊接處的視頻或圖像，通過信號處理器處理采集的信息，提取實時焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度，由控制器控制驅(qū)動單元a或驅(qū)動單元b，調(diào)節(jié)構(gòu)件a與構(gòu)件b的相對位置，采用此方法不僅可以克服工件存在形狀公差不利因素，還可以消除工件熱變形對焊接質(zhì)量的影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過設(shè)置焊接對位裝置為待焊接工件提供對位面，使得工件可按照對位后的相對空間位置進(jìn)行焊接，對位精度高；兩個對位區(qū)一個固定、另一個位置可調(diào)，可在焊接前預(yù)先調(diào)節(jié)相對間距，以適應(yīng)不同的焊接工藝；焊接過程中可實時微調(diào)兩個對位區(qū)的相對距離，以克服工件形狀公差和/或工件受熱形變的不利影響。

附圖說明

圖1為實施例1提供的焊接對位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例2提供的焊接對位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于疊焊的主視使用狀態(tài)圖。

圖4為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于疊焊的俯視使用狀態(tài)圖。

圖5為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于拼焊的主視使用狀態(tài)圖。

圖6為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于拼焊的俯視使用狀態(tài)圖。

圖7為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于填絲焊的主視使用狀態(tài)圖。

圖8為本發(fā)明提供的焊接對位裝置用于填絲焊的俯視使用狀態(tài)圖。

其中，1-構(gòu)件a，11-對位區(qū)a，12-引導(dǎo)區(qū)c，2-構(gòu)件b，21-對位區(qū)b，22-引導(dǎo)區(qū)d，3-驅(qū)動單元a，4-驅(qū)動單元b，5-工件c，6-工件d。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實施例。

實施例1：

一種焊接對位裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括構(gòu)件a1、構(gòu)件b2和驅(qū)動單元b4，構(gòu)件b2位于構(gòu)件a1上方，構(gòu)件b2通過驅(qū)動單元b4驅(qū)動、相對構(gòu)件a1上、下、左、右移動；構(gòu)件a1具有一個對位區(qū)a11和一個引導(dǎo)區(qū)c12，構(gòu)件b2具有一個對位區(qū)b21和一個引導(dǎo)區(qū)d22，引導(dǎo)區(qū)c12位于構(gòu)件a1的上表面，引導(dǎo)區(qū)d22位于構(gòu)件b2的下表面，本實施例中，構(gòu)件a1和構(gòu)件b2均呈長方體，對位區(qū)a11為平面，即構(gòu)件a1的整個右側(cè)面均為對位區(qū)a11，對位區(qū)b21同樣為平面，即構(gòu)件b2的整個左側(cè)面均為對位區(qū)b21，引導(dǎo)區(qū)c12和引導(dǎo)區(qū)d22也同樣為水平面，二者相互平行，構(gòu)件b2可順利向構(gòu)件a1靠近。

參見圖1，一種基于上述焊接對位裝置的焊接方法，包括如下步驟：

(1)焊接前首先檢測工件c5和工件d6的焊接邊的形狀公差，根據(jù)設(shè)定的焊接工藝調(diào)節(jié)構(gòu)件a1與構(gòu)件b2的相對位置，調(diào)節(jié)對位區(qū)a11與對位區(qū)b21的相對距離，該距離即為焊接間隙寬度或焊件搭接寬度，調(diào)節(jié)時引導(dǎo)區(qū)c12貼緊引導(dǎo)區(qū)d22，保證調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性；

(2)將待焊接的工件c5和工件d6通過焊接對位裝置對位，其中工件c5的焊接邊貼緊對位區(qū)a11、工件d6的焊接邊貼緊對位區(qū)b21，對位后采用夾具夾緊工件c5和工件d6，夾具采用兩組可轉(zhuǎn)動的夾輪，每組夾輪包含兩個，兩個夾輪呈一定夾角，夾輪夾緊工件c5和工件d6，同時對工件c5和工件d6施加一個向?qū)ξ谎b置靠緊的分力；

(3)按照預(yù)定的焊接工藝將工件c5和工件d6焊接，具體內(nèi)容為，調(diào)節(jié)焊槍的焊嘴位于焊接對位裝置的前方，焊嘴與焊接對位裝置之間間隔以焊接火焰或激光不會對焊接對位裝置產(chǎn)生燒蝕為宜，通過焊槍自由度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)焊嘴的焊接角度和/或焊嘴與待焊接工件之間的間距，焊接過程中保持焊槍相對于焊接對位裝置的位置不變，工件c5和工件d6持續(xù)進(jìn)料，焊接過程中根據(jù)焊接邊的形狀公差改變構(gòu)件b2相對于構(gòu)件a1的位置，實時調(diào)節(jié)焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度，使得焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度始終保持在設(shè)定焊接工藝的設(shè)定范圍內(nèi)，直至焊接結(jié)束。

實施例2：

一種焊接對位裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括構(gòu)件a1、構(gòu)件b2、驅(qū)動單元a3、驅(qū)動單元b4和控制單元，構(gòu)件b2位于構(gòu)件a1上方，構(gòu)件b2通過驅(qū)動單元b4驅(qū)動、相對構(gòu)件a1上、下、左、右移動；所述構(gòu)件a1具有一個對位區(qū)a11和一個引導(dǎo)區(qū)c12，構(gòu)件b2具有一個對位區(qū)b21和一個引導(dǎo)區(qū)d22，引導(dǎo)區(qū)c12位于構(gòu)件a1的上表面，引導(dǎo)區(qū)d22位于構(gòu)件b2的下表面，驅(qū)動單元a3位于構(gòu)件a1的右側(cè)部；

本實施例中，對位區(qū)a11為平面，通過位于構(gòu)件a1右側(cè)面中的驅(qū)動單元a3驅(qū)動，以凸出或內(nèi)凹于構(gòu)件a1的右側(cè)面；對位區(qū)b21同樣為平面，構(gòu)件b2的整個左側(cè)面均為對位區(qū)b21；引導(dǎo)區(qū)c12和引導(dǎo)區(qū)d22均采用傾斜平面，二者相互平行，傾斜面起引導(dǎo)作用，構(gòu)件b2可順利向構(gòu)件a1靠近；

所述控制單元包括主控制器、視覺傳感器和信號處理器，視覺傳感器通過信號處理器連接至主控制器，主控制器控制驅(qū)動單元a3和驅(qū)動單元b4中的驅(qū)動元件。

參見圖2，一種基于上述焊接對位裝置的焊接方法，包括如下步驟：

(1)焊接前，根據(jù)設(shè)定的焊接工藝調(diào)節(jié)構(gòu)件a1與構(gòu)件b2的相對位置，調(diào)節(jié)對位區(qū)a11與對位區(qū)b21的相對距離，該距離即為焊接間隙寬度或焊件搭接寬度，調(diào)節(jié)時引導(dǎo)區(qū)c12貼緊引導(dǎo)區(qū)d22，保證調(diào)節(jié)過程的穩(wěn)定性；

(2)將待焊接的工件c5和工件d6通過焊接對位裝置對位，其中工件c5的焊接邊貼緊對位區(qū)a11、工件d6的焊接邊貼緊對位區(qū)b21，對位后采用夾具夾緊工件c5和工件d6，夾具采用現(xiàn)有的焊接夾具；

(3)按照預(yù)定的焊接工藝將工件c5和工件d6焊接，具體內(nèi)容為，調(diào)節(jié)焊槍的焊嘴位于焊接對位裝置的前方，焊嘴與焊接對位裝置之間間隔以焊接火焰或激光不會對焊接對位裝置產(chǎn)生燒蝕為宜，焊接過程中保持焊槍相對于焊接對位裝置的位置不變，工件c5和工件d6持續(xù)進(jìn)料，焊接過程中通過視覺傳感器實時采集當(dāng)前待焊處的焊接間隙大小或焊件搭接寬度，并通過信號處理器實時反饋至主控制器，主控制器根據(jù)采集的信息控制驅(qū)動單元a3和/或驅(qū)動單元b4，調(diào)整構(gòu)件b2相對于構(gòu)件a1的位置，實時調(diào)節(jié)焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度，使得焊接間隙大小或焊件搭接處的寬度始終保持在設(shè)定焊接工藝的設(shè)定范圍內(nèi)，主控制器同時通過焊槍自由度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)焊嘴的焊接角度和/或焊嘴與待焊接工件之間的間距，保證焊接均勻，直至焊接結(jié)束。

本發(fā)明可適用于填絲焊、拼焊或疊焊等不同焊接工藝，下面以實施例1提供的焊接對位裝置為例，對上述不同焊接工藝的具體操作步驟進(jìn)行詳細(xì)描述：

1、采用本發(fā)明的焊接對位裝置進(jìn)行疊焊：

參見圖3和圖4，構(gòu)件a1和構(gòu)件b2在焊接時分別向待焊接的兩個工件即工件c5和工件d6提供對位面，以供工件c5和工件d6的焊面(或邊)貼緊，通過驅(qū)動單元b4移動構(gòu)件b2，使得構(gòu)件b2位于構(gòu)件a1上方，并且二者在垂直投影方向上部分重合，重合寬度為l1，該重合寬度為l1即為工件c5與工件d6的搭接寬度。

2、采用本發(fā)明的焊接對位裝置進(jìn)行激光拼焊：

參見圖5和圖6，構(gòu)件a1和構(gòu)件b2在焊接時分別向待焊接的兩個工件即工件c5和工件d6提供對位面，以供工件c5和工件d6的焊面(或邊)貼緊，通過驅(qū)動單元b4移動構(gòu)件b2，使得構(gòu)件b2位于構(gòu)件a1上方，并且二者的對位面在垂直投影方向上對接，其間隙l2不超過1mm，該間隙l2即為工件c5與工件d6的焊接間隙。

3、采用本發(fā)明的焊接對位裝置進(jìn)行填絲熔焊：

參見圖7和圖8，構(gòu)件a1和構(gòu)件b2在焊接時分別向待焊接的兩個工件即工件c5和工件d6提供對位面，以供工件c5和工件d6的焊面(或邊)貼緊，通過驅(qū)動單元b4移動構(gòu)件b2，使得構(gòu)件b2位于構(gòu)件a1上方，并且二者的對位面在垂直投影方向上間隔一定距離，該間隔l3即為工件c5與工件d6的填絲間隙，間隔l3不小于焊絲直徑的1倍。