异形管三维立体激光切割焊接一体化设备及其控制方法技术

本申请属于激光加工设备技术领域，尤其涉及一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备及其控制方法。异形管三维立体激光切割焊接一体化设备包括主柜体、激光系统、切割送料机构和焊接固定机构，激光系统包括驱动机构、激光头和光纤激光器，驱动机构设置于主柜体上，驱动机构用于驱动激光头在由X轴、Y轴和Z轴构成的三维立体空间内移动，光纤激光器和激光头连接，切割送料机构用于夹设管件沿X轴旋转或沿X轴进给，切割送料机构的进给路径通过激光头的下方，且焊接固定机构对应于激光头的下方设置，如此便兼具了对管件的三维立体激光切割和焊接功能。本申请的控制方法解决了异形管在三维立体激光切割焊接过程中的形控性的难题。

Three dimensional laser cutting and welding integrated equipment for special-shaped pipe and its control method

【技术实现步骤摘要】
异形管三维立体激光切割焊接一体化设备及其控制方法
本申请属于激光加工设备
，尤其涉及一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备及其控制方法。
技术介绍
在汽车制造、船舶制造以及钢结构加工等行业领域，通常会涉及到对物料(比如板件、圆管件、方管件或异形管件等)的激光切割和激光焊接加工。现有技术中，激光切割和激光焊接过程通常是分别采用切割机和焊接机实现的，如此会存在激光切割和激光焊接加工的投入成本高，且加工效率较低。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备及其控制方法，旨在解决现有技术中的激光切割和激光焊接加工的投入成本高，且加工效率较低的技术问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，包括主柜体、激光系统、切割送料机构和焊接固定机构，所述激光系统包括驱动机构、激光头和光纤激光器，所述驱动机构设置于所述主柜体上，所述激光头设置于所述驱动机构上，所述驱动机构用于驱动所述激光头在由X轴、Y轴和Z轴构成的三维立体空间内移动，所述光纤激光器设置于所述主柜体内，并和所述激光头相连接，所述切割送料机构设置于所述主柜体上，并用于夹设管件沿X轴旋转或沿X轴进给，所述切割送料机构的进给路径通过所述激光头的下方，所述焊接固定机构设置于所述主柜体上，且所述焊接固定机构对应于所述激光头的下方设置。可选地，所述驱动机构包括X轴线性模组、Y轴线性模组、Z轴线性模组和支撑架，所述支撑架设置于所述主柜体上，所述X轴线性模组设置于所述支撑架上，所述Y轴线性模组设置于所述X轴线性模组上，所述Z轴线性模组设置于所述Y轴线性模组上，所述激光头设置于所述Z轴线性模组上。可选地，所述切割送料机构包括驱动电机、装夹组件和承载架，所述承载架设置于所述主柜体上，所述装夹组件和所述驱动电机均设置于所述承载架上，所述驱动电机和所述装夹组件传动连接，并用于驱动所述装夹组件绕X轴转动，或驱动所述管件沿X轴运动。可选地，所述切割送料机构还包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件包括齿轮轴、传动带和从动齿轮，所述齿轮轴和所述驱动电机的驱动轴传动连接，所述从动齿轮设置于所述装夹组件上，所述传动带套设于所述齿轮轴和所述从动齿轮之间，所述第二传动组件包括蜗杆和驱动螺母，所述蜗杆沿X轴方向设置，所述驱动螺母套设于所述蜗杆上，并和所述管件相连接，所述驱动电机的驱动轴选择性地和所述齿轮轴或所述蜗杆传动连接。可选地，所述装夹组件包括装夹卡盘和内轴套，所述承载架上开设有装配孔，所述内轴套转动穿设于所述装配孔内，所述装夹卡盘设置于所述内轴套上。可选地，所述切割送料机构还包括尾撑机构，所述尾撑机构包括尾撑架和顶头轴，所述尾撑架沿X轴滑动设置于所述支撑架的一侧，所述顶头轴安装于所述尾撑架朝向所述装夹卡盘的一侧，且正对所述管件设置。可选地，所述尾撑机构还包括弹性件，所述顶头轴沿X轴滑动设置于所述尾撑架上，所述弹性件设置于所述顶头轴和所述尾撑架之间。可选地，所述尾撑机构还包括手拧螺栓，所述尾撑架上开设有螺纹孔，所述手拧螺栓穿过所述螺纹孔并用于和所述支撑架抵接配合。可选地，所述焊接固定机构包括焊接工作台和涡轮升降机，所述涡轮升降机固定于所述主柜体内，所述焊接工作台设置于所述涡轮升降机上并对应于所述激光头设置。本申请实施例至少具有如下的有益效果：本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，工作时，光纤激光器向激光头输出大功率激光束，使得激光头能够实现对管件进行切割或焊接，在管件切割时，驱动机构可驱动激光头在由X轴、Y轴和Z轴构成的三维立体空间内移动，同时切割送料机构可沿X轴将管件送至切割位置，并使得管件沿X轴转动，这样激光头即可在驱动机构的驱动下，对旋转中的管件实现三维立体激光切割处理。而在管件等物件的焊接过程中，激光头则可在驱动机构的驱动下快速实现对固定于焊接固定机构上的管件等物件不同位置的焊接处理，并可相对于管件等物件快速上下移动，以实现高效精准对焦。如此，本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备便兼具了对圆管、方管以及异形管件的三维立体激光切割和焊接功能，这样便显著降低了管件等物件的激光切割和激光焊接加工的加工成本，同时也有效提升了管件等物件的激光切割和激光焊接加工的加工效率。本申请实施例采用的另一技术方案是：一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的控制方法，包括以下步骤：S1：提供主柜体、激光系统、切割送料机构、反馈装置和焊接固定机构，将所述切割送料机构、所述反馈装置和所述焊接固定机构均设置于所述主柜体上，并使得所述激光系统的激光头和所述反馈装置均对应于所述切割送料机构的送料路径和所述焊接固定机构的焊接工作台，所述反馈装置根据异形管的待激光切割或激光焊接处的三维形貌确定激光束补偿半径值；S2：提供控制模组和视觉模组，所述切割送料机构、所述焊接固定机构、所述视觉模组和所述激光系统均和所述控制模组电连接，所述视觉模组和所述激光头电连接，且所述视觉模组的光路和所述激光头的激光束路径同轴设置，以实现所述激光头相对于所述异形管的待切割或焊接位置的定位；S3：所述激光头进行焊接作业时，所述控制模组根据所述视觉定位模组反馈的信息控制所述激光头对准所述焊接固定机构上的所述异形管，并控制所述反馈装置进行所述异形管的三维复杂焊缝的形貌跟踪测量和焊接补偿量确定，以实现精确激光焊接作业；S4：所述激光头进行切割和焊接复合作业时，将两不同厚度的所述异形管夹紧固定，分别对两所述异形管的待切割部位通过所述激光头进行三维激光切割以形成焊边，将两所述异形管的焊边相拼合并通过所述激光头进行焊接。本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的控制方法，通过使得控制模组实现对切割送料机构、焊接固定机构以及激光系统的有效控制，这样便保证了管件的激光切割和焊接作业流程的高效稳定进行。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的结构示意图；图2为本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的焊接固定机构的结构示意图；图3为本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的尾撑机构的结构示意图；图4为本申请实施例提供的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备的控制方法的步骤流程图。其中，图中各附图标记：10—主柜体20—激光系统21—驱动机构22—激光头23—X轴线性模组24—Y轴线性模组25—Z轴线性模组26—支撑架27—视觉模组30—切割送料机构31—驱动电机32—装夹组件33—承载架40—焊接固定机构41—焊接工作台...

【技术保护点】
1.一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：包括主柜体、激光系统、切割送料机构和焊接固定机构，所述激光系统包括驱动机构、激光头和光纤激光器，所述驱动机构设置于所述主柜体上，所述激光头设置于所述驱动机构上，所述驱动机构用于驱动所述激光头在由X轴、Y轴和Z轴构成的三维立体空间内移动，所述光纤激光器设置于所述主柜体内，并和所述激光头相连接，所述切割送料机构设置于所述主柜体上，并用于夹设管件沿X轴旋转或沿X轴进给，所述切割送料机构的进给路径通过所述激光头的下方，所述焊接固定机构设置于所述主柜体上，且所述焊接固定机构对应于所述激光头的下方设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：包括主柜体、激光系统、切割送料机构和焊接固定机构，所述激光系统包括驱动机构、激光头和光纤激光器，所述驱动机构设置于所述主柜体上，所述激光头设置于所述驱动机构上，所述驱动机构用于驱动所述激光头在由X轴、Y轴和Z轴构成的三维立体空间内移动，所述光纤激光器设置于所述主柜体内，并和所述激光头相连接，所述切割送料机构设置于所述主柜体上，并用于夹设管件沿X轴旋转或沿X轴进给，所述切割送料机构的进给路径通过所述激光头的下方，所述焊接固定机构设置于所述主柜体上，且所述焊接固定机构对应于所述激光头的下方设置。


2.根据权利要求1所述的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：所述驱动机构包括X轴线性模组、Y轴线性模组、Z轴线性模组和支撑架，所述支撑架设置于所述主柜体上，所述X轴线性模组设置于所述支撑架上，所述Y轴线性模组设置于所述X轴线性模组上，所述Z轴线性模组设置于所述Y轴线性模组上，所述激光头设置于所述Z轴线性模组上。


3.根据权利要求2所述的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：所述切割送料机构包括驱动电机、装夹组件和承载架，所述承载架设置于所述主柜体上，所述装夹组件和所述驱动电机均设置于所述承载架上，所述驱动电机和所述装夹组件传动连接，并用于驱动所述装夹组件绕X轴转动，或驱动所述管件沿X轴运动。


4.根据权利要求3所述的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：所述切割送料机构还包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件包括齿轮轴、传动带和从动齿轮，所述齿轮轴和所述驱动电机的驱动轴传动连接，所述从动齿轮设置于所述装夹组件上，所述传动带套设于所述齿轮轴和所述从动齿轮之间，所述第二传动组件包括蜗杆和驱动螺母，所述蜗杆沿X轴方向设置，所述驱动螺母套设于所述蜗杆上，并和所述管件相连接，所述驱动电机的驱动轴选择性地和所述齿轮轴或所述蜗杆传动连接。


5.根据权利要求3所述的异形管三维立体激光切割焊接一体化设备，其特征在于：所述装夹组件包括装夹卡盘和内轴套，所述承载架上开设有装配孔，所述内轴套转动穿设于所述装配孔内，所述装夹卡盘设置于所述内轴套上。


6.根据权利要求5所述的异形管三维立体激光切割焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海兵，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44