本实用新型涉及激光焊接领域，特别涉及一种适用于环形焊缝激光焊接的装置。
背景技术：
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，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，已成功应用现代工业。现有的真空激光焊接装置真空腔体的体积偏大，焊接前抽真空的花费较多时间，导致焊接效率低。申请号为201920016636.3的中国实用新型专利将激光焊接头置于密闭型腔体外部，但焊接功能单一，不能针对环形焊缝焊接，其中申请号为201310149610.3的中国发明专利，公开了一种用于真空激光焊接的装置，但该装置存在如下缺陷：
1、该装置只能针对待焊工件的端面环形焊缝进行激光焊接，对于对待焊工件的焊接面位置存在局限性；
2、其真空腔体的密封需要待焊工件的侧面进行配合，进而对待焊接件的侧面形状和光洁度有较高要求；
3、在焊接过程中需要真空腔体与待焊工件一同旋转，机构复杂；
4、待焊工件与真空腔体装配时需要增加真空腔体锁紧操作，程序繁琐。
综上所述，现有的焊接装置在应用的过程中仍有许多缺点和不足，需进一步改进，以适应现代工业的发展需要。
技术实现要素：
本实用新型为了克服现有技术的缺点，提供一种适用于环形焊缝激光焊接的装置。
本实用新型一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述激光焊接头通过光纤与激光器连接，所述激光焊接头设于焊接箱外部，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件；
所述焊接箱上设有与所述工件旋转组件活动连接的对接口，
所述焊接箱连通气氛柜；
所述工件旋转组件、升降组件均设于焊接箱的外部，
所述升降组件与所述工件旋转组件或焊接箱连接，所述升降组件用于所述工件旋转组件与所述对接口的贴合或分离，所述工件旋转组件上设有工件夹持装置。
进一步地，所述焊接箱的外表面包括上端面和/或侧面，所述焊接箱的侧面设有观察窗。
更进一步地，所述焊接箱为矩形体、圆柱体、锥体中的任一种。
更进一步地，所述透光镜片为透光率95％以上的石英玻璃。
进一步地，所述激光焊接头与激光焊接头驱动组件连接，所述激光焊接头驱动组件包括z轴线性模组、y轴线性模组、a轴旋转模组。
进一步地，所述焊接箱内设有真空压力表和/或氧含量测试仪，所述真空压力表和氧含量测试仪与气氛柜通讯连接，所述气氛柜内设有真空发生装置和/或保护气体置换装置。
进一步地，所述升降组件与所述工件旋转组件连接，所述对接口的边沿设有密封结构。
进一步地，所述工件旋转组件包括外套、旋转轴、角接触球轴承、轴承压紧端盖、伺服电机、安装座，所述工件夹持装置设于旋转轴上端，所述旋转轴通过角接触球轴承、轴承压紧端盖安装于外套上，所述外套安装于安装座上，所述旋转轴的下端与伺服电机连接。
更进一步地，所述升降组件包括升降驱动器、固定板、连接件，所述固定板上设有滑道，所述连接件一端与滑道活动连接，另一端与安装座连接，所述升降驱动器驱动连接件沿滑道移动。
更进一步具体地，所述密封结构包括密封凹槽和密封圈，所述密封圈设于密封凹槽内，所述密封凹槽设于外套上端或对接口的边沿。
进一步地，还包括油封组件，所述油封组件设于工件旋转组件上，所述油封组件包括高压气室、加压装置和一对回转密封圈，所述一对回转密封圈安装于旋转轴上，所述一对回转密封圈之间与高压气室连通，所述高压气室内设有密封油，所述高压气室的上部与加压装置连通。
更进一步地，所述高压气室的上部与真空发生装置连通。
进一步地，还包括控制组件，所述控制组件包括plc控制器，所述plc控制器与激光器、激光焊接头驱动组件、气氛柜、升降组件、伺服电机连接。
所述装置采用的适用于环形焊缝激光焊接的方法，包括以下步骤：
s1、升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件分离，将待焊工件固定至工件夹持装置上，升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件贴合，气氛柜将焊接箱内的气氛环境调整至可焊接标准；
s2、工件旋转组件带动待焊工件旋转，激光焊接头发出激光，经由透光镜片透射至待焊工件的焊接部位；
s3、焊接完成后，气氛柜将焊接箱内的气氛环境调整至焊接箱与工件旋转组件可分离标准，升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件分离，取下焊接工件。
更进一步地，步骤s2中，所述焊接部位包括待焊工件的上端面及侧面。
本实用新型一种适用于环形焊缝激光焊接的装置主要优点是：
1、在焊接箱的顶部和侧面安装透光镜片，可实现待焊工件的端面焊缝和侧面焊缝在气氛环境下的焊接工作；
2、焊接箱的下表面设计有密封圈，当工件旋转组件上升与气氛焊接箱组件对接时，可在焊接箱的内部形成密封腔体，代替了传统的开闭式密封门；
3、工件旋转组件的外套和旋转轴中间设计密封结构，保证待焊工件在焊接箱内部旋转的同时又起到了密封的作用，保证了焊接箱内的气氛标准，提高了焊接质量；
4、该装置结构将旋转轴伸出焊接箱外部，保证了伺服电机的安装位置不在焊接箱内，减小了焊接箱的体积，缩短了气氛柜对焊接箱内气氛调整至焊接标准的时间，提高了焊接效率；
5、该装置结构对于焊接装夹过程具有较好的便捷性，进一步提高了焊接效率，同时结构简单便于维护。
附图说明
图1为适用于环形焊缝激光焊接的装置的整体结构示意图；
图2为待焊工件及焊缝位置示意图；
图3为焊接箱的剖面结构示意图；
图4为工件旋转组件的剖面结构剖视图。
其中，1激光焊接头驱动组件；1-1z轴线性模组；1-2y轴线性模组；1-3a轴旋转模组；1-4激光焊接头；2焊接箱；2-1透光镜片；2-2抽气孔；2-3送气孔；2-4密封圈；2-5对接口；2-6观察窗；2-7真空压力表；2-8氧含量测试仪；3待焊工件；3-1端面焊缝；3-2待焊工件a；3-3侧面焊缝；3-4待焊工件b；4油封组件；4-1高压气室；4-2密封油；5工件旋转组件；5-1工件夹持装置；5-2外套；5-3旋转轴；5-4角接触球轴承；5-5回转密封圈；5-6轴承压紧端盖；5-7高压密封腔；6伺服电机；7升降组件；8安装座；9光纤；10激光器；11连接气管；12气氛柜；13控制线缆；14plc。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。
实施例1
一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述激光焊接头通过光纤与激光器连接，所述激光焊接头设于焊接箱外部，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件；
所述焊接箱上设有与所述工件旋转组件活动连接的对接口，
所述焊接箱连通气氛柜；
所述工件旋转组件、升降组件均设于焊接箱的外部，
所述升降组件与所述工件旋转组件或焊接箱连接，所述升降组件用于所述工件旋转组件与所述对接口的贴合或分离，所述工件旋转组件上设有工件夹持装置。
所述焊接箱的外表面包括上端面和侧面，所述焊接箱的侧面设有观察窗，通过观察窗可肉眼观察内部的焊接情况，观察窗上贴有激光防护膜。
本实施例中，所述焊接箱为矩形体，可适应多种外形待焊工件的环形焊缝焊接；所述透光镜片为透光率95％以上的石英玻璃。
所述工件旋转组件包括外套、旋转轴、角接触球轴承、轴承压紧端盖、伺服电机、安装座，所述工件夹持装置设于旋转轴上端，所述旋转轴通过角接触球轴承、轴承压紧端盖安装于外套上，所述外套安装于安装座上，所述旋转轴的下端与伺服电机连接。
该装置完成焊接通过以下步骤完成：
s1、升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件分离，将待焊工件固定至工件夹持装置上，工件夹持装置为机械式三爪卡盘，可自动对中装夹方便快捷，升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件贴合，气氛柜将焊接箱内的气氛环境调整至可焊接标准；升降组件可驱动焊接箱或工件旋转组件，使焊接箱与工件旋转组件分离，本实施例中升降组件驱动工件旋转组件使焊接箱与工件旋转组件分离，所述升降组件包括升降驱动器、固定板、连接件，所述固定板上设有滑道，所述连接件一端与滑道活动连接，另一端与安装座连接，所述升降驱动器驱动连接件沿滑道移动。升降驱动器为气缸、油缸或驱动电机组件中的任一种，驱动电机组件包括驱动电机和传动组件，传动组件为丝杆结构或齿轮齿条结构；所述焊接箱内设有真空压力表，所述真空压力表与气氛柜通讯连接，所述气氛柜内设有真空发生装置，焊接箱上设有抽气孔和送气孔，真空发生装置与抽气孔和送气孔连通，真空发生装置通过抽气孔将焊接箱内环境抽真空至焊接标准；
s2、工件旋转组件带动待焊工件旋转，激光焊接头发出激光，经由透光镜片透射至待焊工件的焊接部位，其中待焊工件的旋转速度可通过伺服电机进行调节，进而适用于多种不同的待焊工件；
s3、焊接完成后，气氛柜将焊接箱内的气氛环境调整至焊接箱与工件旋转组件可分离标准，真空发生装置通过送气孔将空气送至焊接箱内，打破真空负压状态，升降组件驱动焊接箱与工件旋转组件分离，取下焊接工件，便于接箱与工件旋转组件分离。相对于其他焊接装置，本实用新型装置完成焊接的步骤更加简单，提升焊接效率和焊接质量明显。
所述激光焊接头与激光焊接头驱动组件连接，所述激光焊接头驱动组件包括z轴线性模组、y轴线性模组、a轴旋转模组。待焊工件由待焊工件a和待焊工件b组成，激光焊接头先对待焊工件上端面的端面焊缝进行焊接，再由z轴线性模组、y轴线性模组将激光焊接头移动至焊接箱侧面的透光镜片位置，通过a轴旋转模组将激光焊接头旋转至与侧面的透光镜片垂直，再对待焊工件的侧面焊缝进行焊接。
实施例2
如图1、图2、图3、图4所示，一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述激光焊接头通过光纤与激光器连接，所述激光焊接头设于焊接箱外部，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件；
所述焊接箱上设有与所述工件旋转组件活动连接的对接口，
所述焊接箱连通气氛柜；
所述工件旋转组件、升降组件均设于焊接箱的外部，
所述升降组件与所述工件旋转组件或焊接箱连接，所述升降组件用于所述工件旋转组件与所述对接口的贴合或分离，所述工件旋转组件上设有工件夹持装置。
所述焊接箱的外表面包括上端面和侧面，所述焊接箱的侧面设有观察窗。
本实施例中，所述焊接箱为圆柱体，其中待焊工件外形也为圆柱体，焊接箱与待焊工件外形一致有利于减小焊接箱内抽真空或充入惰性气体的体积，进一步提升焊接效率，减少能耗。
所述透光镜片为透光率95％以上的石英玻璃。
所述激光焊接头与激光焊接头驱动组件连接，所述激光焊接头驱动组件包括z轴线性模组、y轴线性模组、a轴旋转模组。
所述焊接箱内设有真空压力表和氧含量测试仪，所述真空压力表和氧含量测试仪与气氛柜通讯连接，所述气氛柜内设有真空发生装置和保护气体置换装置，保护气体置换装置可将惰性气体(氩气或氦气)、二氧化碳置换至焊接箱内，使用时可适用于真空环境焊接或惰性气体环境焊接，可根据使用焊接场景选取真空发生装置或保护气体置换装置中任一种，使焊接箱内气氛环境达到使用标准。
所述升降组件与所述工件旋转组件连接，所述对接口的边沿设有密封结构。所述密封结构包括密封凹槽和密封圈，所述密封圈设于密封凹槽内，所述密封凹槽设于对接口的边沿。
所述工件旋转组件包括外套、旋转轴、角接触球轴承、轴承压紧端盖、伺服电机、安装座，所述工件夹持装置设于旋转轴上端，所述旋转轴通过角接触球轴承、轴承压紧端盖安装于外套上，所述外套安装于安装座上，所述旋转轴的下端与伺服电机连接，如图4所示，角接触球轴承为一对，安装于旋转轴靠近两端的位置，旋转轴旋转过程中稳定性更好。
所述升降组件包括升降驱动器、固定板、连接件(图中未示出)，所述固定板上设有滑道，所述连接件一端与滑道活动连接，另一端与安装座连接，所述升降驱动器驱动连接件沿滑道上下移动，其中上下移动的行程可通过在固定板一侧设置两个行程开关，通过调节两个行程开关的位置控制焊接箱和工件旋转组件分离的距离，距离以可方便装卸待焊工件的高度为准。
本实施例中，还包括油封组件，所述油封组件设于工件旋转组件上，所述油封组件包括高压气室、加压装置和一对回转密封圈，所述一对回转密封圈安装于旋转轴上，所述一对回转密封圈之间与高压气室连通，所述高压气室内设有密封油，所述高压气室的上部与加压装置连通。对待焊工件焊接前加压装置对高压气室内加压，通过油封组件密封后，旋转轴在旋转过程中，焊接箱外部的空气不会窜入焊接箱内，进而使焊接质量高于常规的焊接装置。
还包括控制组件，所述控制组件包括plc控制器，所述plc控制器通过控制线缆与激光器、激光焊接头驱动组件、气氛柜、升降组件、伺服电机连接。
通过plc控制器该装置焊接过程的全部动作均可按时序自动化完成，便于匹配自动化生产线，其中工件夹持装置为液压或气动或电动卡盘，待焊工件的装夹过程可通过自动化机械手完成，相比于传统的激光焊接装置，本实用新型的方案对于焊接装夹过程具有较好的便捷性，提高了焊接效率，其合理简单的结构，使焊接过程更加高效快捷，装置结构易维护，同时使待焊工件在真空或惰性气体的保护下获得高质量的焊接效果。
实施例3
一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述激光焊接头通过光纤与激光器连接，所述激光焊接头设于焊接箱外部，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件；
所述焊接箱上设有与所述工件旋转组件活动连接的对接口，
所述焊接箱连通气氛柜；
所述工件旋转组件、升降组件均设于焊接箱的外部，
所述升降组件与所述工件旋转组件或焊接箱连接，所述升降组件用于所述工件旋转组件与所述对接口的贴合或分离，所述工件旋转组件上设有工件夹持装置。
所述焊接箱的外表面包括上端面和侧面，所述焊接箱的侧面设有观察窗。
本实施例中，所述焊接箱为锥体，焊接箱与待焊工件的外形契合，有利于减小抽真空或充入惰性气体的体积，提升焊接效率。
所述激光焊接头与激光焊接头驱动组件连接，所述激光焊接头驱动组件包括z轴线性模组、y轴线性模组、a轴旋转模组。
所述焊接箱内设有真空压力表和氧含量测试仪，所述真空压力表和氧含量测试仪与气氛柜通讯连接，所述气氛柜内设有真空发生装置和保护气体置换装置，待焊工件需要真空焊接环境时，对焊接箱内进行抽真空，通过真空压力表监测真空环境是否达到焊接要求；待焊工件需要保护气体的焊接环境时，通过保护气体置换装置置换出焊接箱内空气，通过氧含量测试仪监测焊接箱内的氧气含量是否达到焊接要求，真空和保护气体环境可适应不同待焊工件的焊接场景。
所述升降组件与所述工件旋转组件连接，所述对接口的边沿设有密封结构。
所述工件旋转组件包括外套、旋转轴、角接触球轴承、轴承压紧端盖、伺服电机、安装座，所述工件夹持装置设于旋转轴上端，所述旋转轴通过角接触球轴承、轴承压紧端盖安装于外套上，所述外套安装于安装座上，所述旋转轴的下端与伺服电机连接。
所述升降组件包括升降驱动器、固定板、连接件，所述固定板上设有滑道，所述连接件一端与滑道活动连接，另一端与安装座连接，所述升降驱动器驱动连接件沿滑道移动。
所述密封结构包括密封凹槽和密封圈，所述密封圈设于密封凹槽内，所述密封凹槽设于外套上端。
还包括油封组件，所述油封组件设于工件旋转组件上，所述油封组件包括高压气室和一对回转密封圈，回转密封圈为唇形密封圈，所述一对回转密封圈安装于旋转轴上，所述一对回转密封圈之间与高压气室连通，所述高压气室内设有密封油。
所述高压气室的上部与真空发生装置连通，焊接箱抽真空抽出的部分空气可直接加压至高压密封腔内，高压密封腔内的密封油压迫回转密封圈，使回转密封圈紧贴旋转轴外表面，密封油不向一对回转密封圈的两端泄露，从而达到焊接箱内部腔体和外界大气压之间的密封效果。
1.一种适用于环形焊缝激光焊接的装置，包括激光焊接头和焊接箱，所述激光焊接头通过光纤与激光器连接，其特征在于所述激光焊接头设于焊接箱外部，所述焊接箱的外表面设有透光镜片，还包括工件旋转组件、升降组件；
所述焊接箱上设有与所述工件旋转组件活动连接的对接口，
所述焊接箱连通气氛柜；
所述工件旋转组件、升降组件均设于焊接箱的外部，
所述升降组件与所述工件旋转组件或焊接箱连接，所述升降组件用于所述工件旋转组件与所述对接口的贴合或分离，所述工件旋转组件上设有工件夹持装置。
2.根据权利要求1所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于，所述焊接箱的外表面包括上端面和/或侧面，所述焊接箱的侧面设有观察窗。
3.根据权利要求1或2所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于，所述激光焊接头与激光焊接头驱动组件连接，所述激光焊接头驱动组件包括z轴线性模组、y轴线性模组、a轴旋转模组。
4.根据权利要求3所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于所述焊接箱内设有真空压力表和/或氧含量测试仪，所述真空压力表和氧含量测试仪与气氛柜通讯连接，所述气氛柜内设有真空发生装置和/或保护气体置换装置。
5.根据权利要求4所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于所述升降组件与所述工件旋转组件连接，所述对接口的边沿设有密封结构。
6.根据权利要求5所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于，所述工件旋转组件包括外套、旋转轴、角接触球轴承、轴承压紧端盖、伺服电机、安装座，所述工件夹持装置设于旋转轴上端，所述旋转轴通过角接触球轴承、轴承压紧端盖安装于外套上，所述外套安装于安装座上，所述旋转轴的下端与伺服电机连接。
7.根据权利要求6所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于还包括油封组件，所述油封组件设于工件旋转组件上，所述油封组件包括高压气室、加压装置和一对回转密封圈，所述一对回转密封圈安装于旋转轴上，所述一对回转密封圈之间与高压气室连通，所述高压气室内设有密封油，所述高压气室的上部与加压装置连通。
8.根据权利要求7所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于还包括控制组件，所述控制组件包括plc控制器，所述plc控制器与激光器、激光焊接头驱动组件、气氛柜、升降组件、伺服电机连接。
9.根据权利要求8所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置,其特征在于所述密封结构包括密封凹槽和密封圈，所述密封圈设于密封凹槽内，所述密封凹槽设于外套上端或对接口的边沿。
10.根据权利要求9所述的适用于环形焊缝激光焊接的装置，其特征在于所述高压气室的上部与真空发生装置连通。
技术总结