CN109175706A - 一种多功能焊接试验机 - Google Patents

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李京洋
朱加雷
毕学松
焦向东
肖镌璐
王凯
冯聪
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Beijing Institute of Petrochemical Technology
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TANGSHAN KAIYUAN WELDING AUTOMATION TECHNOLOGY INSTITUTE Co Ltd
Beijing Institute of Petrochemical Technology
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Abstract

本发明公开了一种多功能焊接试验机,包括三维移动机构、焊接平台、双轴伺服变位机和复合焊接头,焊接平台和双轴伺服变位机固定安装在平台底座上,复合焊接头安装在三维移动机构上,三维移动机构安装在焊接行走装置上,支柱支撑所述焊接行走装置,支柱与所述平台底座固定相连;三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构,可以实现复合焊接头在X、Y、Z三维方向上移动;焊接平台包括装卡平台、第三伺服电机、水平导轨、夹具;双轴伺服变位机安装于平台底座之上。能使复合焊接头在一个三维空间内自由移动,可以满足各种形状工件的激光电弧复合焊接需要,可实现复合焊接头平摆,可适应激光焊接或MIG、MAG焊接等不同焊接种类。

Description

一种多功能焊接试验机
技术领域
本发明涉及一种焊接设备,尤其涉及一种多功能焊接试验机。
背景技术
现今社会,随着制造业的蓬勃发展,焊接技术越来越广泛的应用于国家经济社会发展当中,小到生活中的家用电器,大到航空、飞机、轮船等设备。激光电弧复合焊能够弥补单纯激光焊接的不足,极大增强工艺适应性,改善焊缝成形,提高焊接质量。在激光复合焊接过程中,激光焊接头、被焊工件需能够在三维空间中自由移动且精准定位,焊接头的移动速度与移动位置也应实现精准控制,以获得高精度的焊接。因此,激光复合焊接装置必须能够实现复合焊接所需各种位置和各种方向的灵活调节,以满足多种形状工件的激光电弧复合焊接需求。复合焊接位置包括平焊、立焊、横焊、全位置焊接等。
现有的实验设备很难满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现不同焊接位置、焊缝类型和焊接结构的多功能焊接试验机。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明的多功能焊接试验机,包括三维移动机构、焊接平台、双轴伺服变位机和复合焊接头,所述焊接平台和双轴伺服变位机固定安装在平台底座上,所述复合焊接头安装在所述三维移动机构上,所述三维移动机构安装在焊接行走装置上,支柱支撑所述焊接行走装置,所述支柱与所述平台底座固定相连;
所述三维移动机构包括由所述焊接行走装置、第一直线运动单元、第二直线运动单元、升降直线运动单元、第一伺服电机、第二伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机构成的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的多功能焊接试验机,能使复合焊接头在一个三维空间内自由移动,并能达到移动位置和移动速度的高精度控制以实现高精度的焊接,同时,双轴伺服变位机可用于短管带法兰、短管带弯头,等短管件焊接的专用焊接设备,可实现平、立、横空间位置的直缝焊接,也可进行环缝焊接等不同焊接位置的高精度焊接,以满足各种形状工件的激光电弧复合焊接需要,可实现复合焊接头平摆,可适应激光焊接或MIG、MAG焊接等不同焊接种类。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多功能焊接试验机结构示意图。
图2为本发明实施例的局部示意图一。
图3为本发明实施例的局部示意图二。
图中:
1、第一伺服电机,2、焊接行走装置,3、支柱,4、三爪卡盘,5、平台底座,6、双轴伺服变位机,7、夹具,8、装卡台面,9、第二伺服电机,10、第三伺服电机,11、第一直线运动单元,12、复合焊接头,13、升降直线运动单元,14、第四伺服电机,15、第五伺服电机,16、第二直线运动单元,17、水平导轨,18、倾翻电机,19、变位机支架,20、回转电机,21、从动齿轮一,22、主动齿轮一,23、从动齿轮二,24、主动齿轮二,25、旋转平台。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的多功能焊接试验机,其较佳的具体实施方式是:
包括三维移动机构、焊接平台、双轴伺服变位机和复合焊接头,所述焊接平台和双轴伺服变位机固定安装在平台底座上,所述复合焊接头安装在所述三维移动机构上,所述三维移动机构安装在焊接行走装置上,支柱支撑所述焊接行走装置,所述支柱与所述平台底座固定相连;
所述三维移动机构包括由所述焊接行走装置、第一直线运动单元、第二直线运动单元、升降直线运动单元、第一伺服电机、第二伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机构成的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构和焊接方向行走机构。
所述第二直线运动单元与焊接行走装置相连,升降直线运动单元与第二直线运动单元垂直相连,第一直线运动单元与升降直线运动单元垂直相连,第一直线运动单元与复合焊接头相连,以焊接行走装置方向定义为X轴移动方向,则第一直线运动单元和第二直线运动单元为Y轴移动方向,升降直线运动单元为Z轴移动方向;
所述焊接行走装置由第一伺服电机驱动丝杠螺母传动模块实现运动。所述第一直线运动单元由第二伺服电机驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述第二直线运动单元由第五伺服电机驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述升降直线运动单元由第四伺服电机驱动丝杠螺母传动模块实现运动;
所述第一伺服电机滚珠丝杠安装于焊接行走装置内部;所述焊接行走装置和第二直线运动单元通过丝杠滑块相连,第五伺服电机安装于丝杠螺母传动模块壳体内部,滚珠丝杠安装于第二直线运动单元内部;
所述第二直线运动单元与升降直线运动单元通过丝杠滑块连接,丝杠滑块与第二直线运动单元紧固配合,第四伺服电机安装于升降直线运动单元顶部,滚珠丝杠安装于升降直线运动单元内部;
所述升降直线运动单元与第一直线运动单元通过丝杠滑块紧固配合的方式相连接,第二伺服电机安装于第一直线运动单元尾部,复合焊接头通过丝杠滑块固定在第一直线运动单元上。
所述焊接平台包括装卡平台、第三伺服电机、水平导轨、夹具;
所述水平导轨安装在所述平台底座上,所述装卡平台安装在所述水平导轨上,所述第三伺服电机安装于所述平台底座外侧。
所述装卡平台由所述第三伺服电机驱动通过滚珠丝杠做直线运动,所述装卡平台与水平导轨通过丝杠滑块紧固配合,所述夹具安装在所述装卡平台上,用于固定待焊接的工件,夹具与装卡平台通过螺丝连接;
所述双轴伺服变位机安装于所述平台底座之上,包括回转电机、倾翻电机、三爪卡盘、旋转平台、主动齿轮一、主动齿轮二、从动齿轮一、从动齿轮二、变位机支架;
所述回转电机与倾翻电机固定安装于变位机支架内,所述回转电机带动主动齿轮一,主动齿轮一带动从动齿轮一,从动齿轮一带动旋转平台进行回转,所述倾翻电机带动主动齿轮二,主动齿轮二带动从动齿轮二,从动齿轮二带动旋转平台进行翻转,所述回转减速机通过齿轮减速,所述倾翻减速机通过齿轮减速,所述三爪卡盘为手动卡盘。
本发明中,三维移动机构可以实现复合焊接头在X、Y、Z三维方向上移动;直线运动单元、升降直线运动单元都是有由伺服电机、减速机驱动滚珠丝杠通过直线导轨运动,运行平稳,精度高,升降直线运动单元电机带有制动器,保证设备安全;双轴伺服变位机可进行回转和倾翻两个轴向的运动,倾翻电机带动齿轮,通过齿轮传动带动旋转平台进行翻转,回转减速机通过齿轮减速,保证运行平稳,倾翻减速机通过齿轮减速,保证运行平稳,三爪卡盘为手动卡盘,方便工件的安装。
本发明的有益效果是:
它能使复合焊接头在一个三维空间内自由移动,并能达到移动位置和移动速度的高精度控制以实现高精度的焊接,同时,双轴伺服变位机可用于短管带法兰、短管带弯头以及相关短管件的焊接,可实现平、立、横空间位置的直缝焊接,也可进行环缝焊接等不同焊接位置的高精度焊接,以满足各种形状工件的激光电弧复合焊接需要,既可实现复合焊接头平摆,也可适应激光焊接或MIG、MAG焊接等不同焊接种类。
具体实施例:
如图1至图3所示,所述焊接平台和双轴伺服变位机6固定安装在平台底座5上,所述三维移动机构安装在焊接行走装置2,上,支柱3支撑焊接行走装置2,支柱3与平台底座5固定相连;
所述三维移动机构是由焊接行走装置2、支柱3、第一直线运动单元11、第二直线运动单元16、升降直线运动单元13、第一伺服电机1、第二伺服电机9、第四伺服电机14、第五伺服电机15和平台底座5构成的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构,以实现复合焊接头在X、Y、Z三维方向上移动;
第二直线运动单元16与焊接行走装置2相连,升降直线运动单元13与第二直线运动单元16垂直相连,第一直线运动单元11与升降直线运动单元13垂直相连,第一直线运动单元11与复合焊接头12相连,以焊接行走装置2的移动方向定义为X轴移动方向,则第一直线运动单元11和第二直线运动单元16为Y轴移动方向,升降直线运动单元13为Z轴移动方向,可实现复合焊接头在X、Y、Z三维各种方向上的焊接;
所述焊接行走装置2由第一伺服电机1驱动丝杠螺母传动模块实现运动。所述第一直线运动单元11由第二伺服电机9驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述第二直线运动单元16由第五伺服电机15驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述升降直线运动单元13由第四伺服电机14驱动丝杠螺母传动模块实现运动,升降直线运动单元电机带有制动器,保证设备安全;
所述第一伺服电机1和滚珠丝杠安装于焊接行走装置2内部;
所述焊接行走装置2和第二直线运动单元16通过丝杠滑块相连,丝杠滑块与焊接行走装置2紧固相配合,第五伺服电机15安装于第一丝杠滑块内部,滚珠丝杠安装于第二直线运动单元16内部;
所述第二直线运动单元16与升降直线运动单元13通过丝杠滑块紧固方式连接,第四伺服电机14安装于升降直线运动单元13顶部;
所述升降直线运动单元13与第一直线运动单元11通过丝杠滑块紧固方式连接,第二伺服电机9安装于第一直线运动单元11尾部,复合焊接头固定于丝杠滑块上并滑动方式与第一直线运动单元11相连。
所述焊接平台的特征在于,包括装卡台面8、平台底座5、第三伺服电机10、水平导轨17、夹具7;
所述焊接平台安装于平台底座5上,包括:水平导轨17安装在所述平台底座5上,所述焊接平台8安装在水平导轨17上,第三伺服电机10、第三伺服电机10安装于平台底座5外侧;
所述装卡台面8由第三伺服电机10驱动做直线导轨运动,装卡台面8与水平导轨17通过丝杠滑块紧固连接相配合,所述夹具7安装在所述装卡台面8上,以用于固定待焊接的工件,夹具7与装卡台面8通过螺丝连接。
所述双轴伺服变位机由回转电机20、倾翻电机18、三爪卡盘4、旋转平台25、主动齿轮一22、主动齿轮二24、从动齿轮一21、从动齿轮二23、变位机支架19构成,可进行回转和倾翻两个轴向的运动;
所述双轴伺服变位机安装于平台底座5之上,回转电机20与倾翻电机18固定安装于变位机支架19内,所述回转电机20带动主动齿轮一22,主动齿轮一22带动从动齿轮一21,从动齿轮一21带动旋转平台25进行回转,所述倾翻电机18带动主动齿轮二24,主动齿轮二24带动从动齿轮二23,从动齿轮二23带动旋转平台25进行翻转,所述回转减速机通过齿轮减速,保证运行平稳,所述倾翻减速机通过齿轮减速,保证运行平稳,三爪卡盘4为手动卡盘,方便工件的安装。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种多功能焊接试验机,其特征在于,包括三维移动机构、焊接平台、双轴伺服变位机(6)和复合焊接头(12),所述焊接平台和双轴伺服变位机固定安装在平台底座(5)上,所述复合焊接头安装在所述三维移动机构上,所述三维移动机构安装在焊接行走装置(2)上,支柱(3)支撑所述焊接行走装置(2),所述支柱(3)与所述平台底座(5)固定相连;
所述三维移动机构包括由所述焊接行走装置(2)、第一直线运动单元(11)、第二直线运动单元(16)、升降直线运动单元(13)、第一伺服电机(1)、第二伺服电机(9)、第四伺服电机(14)、第五伺服电机(15)构成的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构。
2.根据权利要求1所述的多功能焊接试验机,其特征在于,所述第二直线运动单元(16)与焊接行走装置(2)相连,升降直线运动单元(13)与第二直线运动单元(16)垂直相连,第一直线运动单元(11)与升降直线运动单元(13)垂直相连,第一直线运动单元(11)与复合焊接头(12)相连,以焊接行走装置(2)方向定义为X轴移动方向,则第一直线运动单元(11)和第二直线运动单元(16)为Y轴移动方向,升降直线运动单元(13)为Z轴移动方向;
所述焊接行走装置(2)由第一伺服电机(1)驱动丝杠螺母传动模块实现运动。所述第一直线运动单元(11)由第二伺服电机(9)驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述第二直线运动单元(16)由第五伺服电机(15)驱动丝杠螺母传动模块实现运动,所述升降直线运动单元(13)由第四伺服电机(14)驱动丝杠螺母传动模块实现运动;
所述第一伺服电机(1)滚珠丝杠安装于焊接行走装置(2)内部;所述焊接行走装置(2)和第二直线运动单元(16)通过丝杠滑块紧固配合方式相连,第五伺服电机(15)安装于丝杠滑块内部,滚珠丝杠安装于第二直线运动单元(16)内部;
所述第二直线运动单元(16)与升降直线运动单元(13)通过丝杠滑块连接,丝杠滑块与第二直线运动单元(16)紧固相配合,第四伺服电机(14)安装于升降直线运动单元(13)顶部,滚珠丝杠安装于升降直线运动单元(13)内部;
所述升降直线运动单元(13)与第一直线运动单元(11)通过丝杠滑块紧固配合的方式相连接,第二伺服电机(9)安装于第一直线运动单元(11)尾部,复合焊接头通过丝杠滑块固定在第一直线运动单元(11)上。
3.根据权利要求1所述的多功能焊接试验机,其特征在于,所述焊接平台包括装卡平台(8)、第三伺服电机(10)、水平导轨(17)、夹具(7);
所述水平导轨(17)安装在所述平台底座(5)上,所述装卡平台(8)安装在所述水平导轨(17)上,所述第三伺服电机(10)安装于所述平台底座(5)外侧。
4.根据权利要求3所述的多功能焊接试验机,其特征在于,所述装卡平台(8)由所述第三伺服电机(10)驱动通过滚珠丝杠做直线导轨运动,所述装卡平台(8)与水平导轨(17)通过丝杠滑块紧固相配合,所述夹具(7)安装在所述装卡平台(8)上,用于固定待焊接的工件,夹具(7)与装卡平台(8)通过螺丝连接。
5.根据权利要求1所述的多功能焊接试验机,其特征在于,所述双轴伺服变位机(6)安装于所述平台底座(5)之上,包括回转电机(20)、倾翻电机(18)、三爪卡盘(4)、旋转平台(25)、主动齿轮一(22)、主动齿轮二(24)、从动齿轮一(21)、从动齿轮二(23)、变位机支架(19);
所述回转电机(20)与倾翻电机(18)固定安装于变位机支架(19)内,所述回转电机(20)带动主动齿轮一(22),主动齿轮一(22)带动从动齿轮一(21),从动齿轮一(21)带动旋转平台(25)进行回转,所述倾翻电机(18)带动主动齿轮二(24),主动齿轮二(24)带动从动齿轮二(23),从动齿轮二(23)带动旋转平台(25)进行翻转,所述回转减速机通过齿轮减速,所述倾翻减速机通过齿轮减速,所述三爪卡盘(4)为手动卡盘。
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