CN114101949A - 一种焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备及焊接方法。该焊接设备包括第一焊接组件、第二焊接组件以及运动机构。其中，第一焊接组件用于采用第一种焊接方式焊接，第二焊接组件用于采用第二种焊接方式焊接，运动机构设置在第一焊接组件和第二焊接组件之间，运动机构用于同时或分别调节第一焊接组件和第二焊接组件的位置，从而能够实现第一焊接组件或第二焊接组件单独工作，或者第一焊接组件和第二焊接组件同时工作。该焊接设备能够使两种焊接手段相互配合，相互协同焊接，利用两种焊接方式不同焊接手段，提高焊接结构质量。该焊接方法，通过上述焊接设备，以达到两种焊接手段相互配合，协同焊接，提高焊接接头质量的效果。

Description

一种焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备及焊接方法。

背景技术

热塑性复合材料由于具有高比强度、高比模量、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好、可焊接装配、可回收再利用等优点，在航空航天、轨道交通、国防军工等领域受到了广泛关注。与热固性复合材料不同，热塑性复合材料的树脂基体加热发生熔化，冷却重新固化，可在压力作用下形成接头，因而可以使用焊接技术实现热塑性复合材料的连接。与机械连接与胶接等传统的复合材料连接技术相比，焊接技术的工艺周期短、接头质量好、连接强度高，应用前景广阔。特别是热塑性复合材料大尺寸复杂结构件直接成型的难度较大，采用“成型+焊接”的技术路线可显著提高制造效率、减低生产成本。目前，焊接技术是大规模装配热塑性复合材料构件的关键技术之一。

热塑性复合材料常见的焊接技术有感应焊接、超声焊接、电阻焊接、激光焊接等。随着热塑性复合材料构件的尺寸越来越大，结构愈加复杂，单一的焊接技术已经无法满足实际的生产制造需求。目前在该技术领域中，两种焊接技术及设备相对独立且相互分离，无法进行协同配合工作。

为解决上述问题，亟待提供一种焊接设备及焊接方法。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种焊接设备，以达到两种焊接手段相互配合，协同焊接，提高焊接接头质量的效果。

本发明的另一个目的是提出一种焊接方法，通过上述焊接设备，以达到两种焊接手段相互配合，协同焊接，提高焊接接头质量的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种焊接设备，包括：

第一焊接组件，被配置为采用第一种焊接方式焊接；

第二焊接组件，被配置为采用第二种焊接方式焊接；以及

运动机构，设置在所述第一焊接组件和所述第二焊接组件之间，所述运动机构被配置为同时或分别调节所述第一焊接组件和所述第二焊接组件的位置。

作为一种可选方案，所述运动机构包括：

第一Z向驱动组件，所述第一焊接组件与所述第一Z向驱动组件的输出端连接；以及

第二Z向驱动组件，所述第二焊接组件与所述第二Z向驱动组件的输出端连接。

作为一种可选方案，所述第一Z向驱动组件包括：

第一Z向驱动件；

第一丝杆，沿Z方向设置，且所述第一丝杆与所述第一Z向驱动件的输出端连接；以及

第一螺母，所述第一丝杆穿过所述第一螺母，且所述第一螺母与所述第一丝杆螺纹连接，所述第一焊接组件设置在所述第一螺母上。

作为一种可选方案，所述运动机构还包括安装架，所述运动机构还包括：

第一Y向驱动组件，设置在所述安装架上，所述第一Z向驱动组件与所述第一Y向驱动组件的输出端连接；以及

第二Y向驱动组件，设置在所述安装架上，所述第二Z向驱动组件与所述第二Y向驱动组件的输出端连接。

作为一种可选方案，所述第一Y向驱动组件包括：

第一Y向驱动件；

第二丝杆，沿Y方向设置，且所述第二丝杆与所述第一Y向驱动件的输出端连接；以及

第二螺母，所述第二丝杆穿过所述第二螺母，且所述第二螺母与所述第二丝杆螺纹连接，所述第一Z向驱动组件设置在所述第二螺母上。

作为一种可选方案，所述运动机构还包括：

第一X向驱动组件，所述第一Y向驱动组件设置在所述X向第一驱动组件的输出端，所述第一X向驱动组件被配置为调节所述第一Y向驱动组件沿X方向运动；以及

第二X向驱动组件，所述第二Y向驱动组件设置在所述第二X向驱动组件的输出端，所述第二X向驱动组件被配置为调节所述第二Y向驱动组件沿X方向运动。

作为一种可选方案，所述第一X向驱动组件包括：

第一X向驱动件；

第三丝杆，沿所述X方向设置，且所述第三丝杆与所述第一X向驱动件的输出端连接；以及

第三螺母，套设在所述第三丝杆上，且所述第一Y向驱动组件设置在所述第三螺母上，所述第一X向驱动件能够驱动所述第三螺母沿所述X方向运动。

作为一种可选方案，所述焊接设备还包括：

控制系统，与所述第一焊接组件、所述第二焊接组件以及所述运动机构电连接，所述控制系统能够控制所述第一焊接组件和/或所述第二焊接组件工作。

一种焊接方法，通过如上所述的焊接设备，所述焊接设备还包括控制系统，所述焊接方法的步骤如下：

装夹待焊接组件；

设置所述控制系统的焊接路径和焊接参数；以及

所述控制系统控制第一焊接组件和/或第二焊接组件工作。

作为一种可选方案，所述焊接方法的步骤还包括：

检测焊接过程工艺参数并进行适时调整；

监测是否完成所述待焊接组件的焊接；以及

如果监测结果反馈未完成焊接，则继续进行焊接，如果监测结果完成焊接，则结束焊接工作。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种焊接设备，该焊接设备包括第一焊接组件、第二焊接组件以及运动机构。其中，第一焊接组件用于采用第一种焊接方式焊接，第二焊接组件用于采用第二种焊接方式焊接，运动机构设置在第一焊接组件和第二焊接组件之间，运动机构用于同时或分别调节第一焊接组件和第二焊接组件的位置，从而能够实现第一焊接组件或第二焊接组件单独工作，或者第一焊接组件和第二焊接组件同时工作。该焊接设备能够使两种焊接手段相互配合，相互协同焊接，利用两种焊接方式不同焊接手段，提高焊接结构质量。同时，第一焊接组件和第二焊接组件分别适用于不同的工况，从而扩大焊接设备的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的焊接设备的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的运动机构的结构示意图一；

图3是本发明实施例一提供的运动机构的结构示意图二；

图4是本发明实施例一提供的运动机构的局部结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的焊接方法流程图。

图中标记如下：

100-第一焊接组件；

200-第二焊接组件；

300-运动机构；310-第一Z向驱动组件；311-第一Z向驱动件；312-第一丝杆；313-第一螺母；320-第二Z向驱动组件；321-第二Z向驱动件；322-第四丝杆；323-第五螺母；330-第一Y向驱动组件；331-第一Y向驱动件；332-第二丝杆；333-第二螺母；340-第二Y向驱动组件；341-第二Y向驱动件；342-第五丝杆；343-第六螺母；350-第一X向驱动组件；351-第一X向驱动件；352-第三丝杆；353-第三螺母；360-安装架；370-第二X向驱动组件；371-第二X向驱动件；372-第四丝杆；373-第四螺母；

400-控制系统；410-超声波发生器；420-一体式感应焊机；430-控制器；

500-温度检测装置；

600-工作台；

700-焊接机器人；

800-待焊接组件；810-第一待焊接件；820-第二待焊接件；830-第三待焊接件；840-第四待焊接件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的结构分而非全结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内结构的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

热塑性复合材料常见的焊接技术有感应焊接、超声焊接、电阻焊接、激光焊接等。目前在该技术领域中，两种焊接技术及设备相对独立且相互分离，无法进行协同配合工作。

如图1和图2所示，为了解决上述问题，本实施例提供一种焊接设备，该焊接设备包括第一焊接组件100、第二焊接组件200以及运动机构300。其中，第一焊接组件100用于采用第一种焊接方式焊接，第二焊接组件200用于采用第二种焊接方式焊接，运动机构300设置在第一焊接组件100和第二焊接组件200之间，运动机构300用于同时或分别调节第一焊接组件100和第二焊接组件200的位置，从而能够实现第一焊接组件100或第二焊接组件200单独工作，或者第一焊接组件100和第二焊接组件200同时工作。该焊接设备能够使两种焊接手段相互配合，相互协同焊接，利用两种焊接方式不同焊接手段，提高焊接结构质量。同时，第一焊接组件100和第二焊接组件200分别适用于不同的工况，通过该焊接设备能够扩大焊接设备的适用范围。

感应焊接的生产效率高、结构适应性好、可加热面积大、接头质量高，特别是配合机器人能够实现长焊缝的自动化连续焊接，是大尺寸热塑性复合材料构件工业化焊接制造的首选技术。同时，超声焊接具有绿色清洁、成本低、操作灵活等优点，但无法形成连续焊缝，因而适合构件的焊前点固或小型零部件的焊接。为了便于说明，第一焊接组件100为感应焊接组件，第二焊接组件200为超声焊接组件。通过运动机构300能够单独调节感应焊接组件或超声焊接组件，或者同时调节调节感应焊接组件和超声焊接组件。感应焊接组件用于焊接进行感应焊接，超声焊接组件用于进行超声焊接。通过该焊接设备，在焊接过程中加热待焊接区域的热塑性复合材料及感应元件，实现热塑性复合材料构件的焊接。通过该焊接设备既能够适用于感应焊接的工况和条件，又能够适用于超声焊接的工况和条件，且该焊接设备还能够结合感应焊接和超声焊接的特点共同完成焊接。

该焊接设备集成感应焊接与超声焊接两种热塑性复合材料最重要的焊接工艺，并能够实现两种技术的协同配合与快速转化，改善了焊接技术的灵活性与适应性，简化了构件的焊接工艺流程，大幅度提高了热塑性复合材料构件的焊接生产效率；特别是焊接机器人700与运动机构300的运动配合解决了热塑性复合材料大尺寸复杂空间焊缝的焊接难题；提出的多种焊接工作模式以及多种焊接方式的运动轨迹与配合，改善了焊接面温度分布均匀性，提高了感应焊接组件和超声焊接组件的性能与质量；本发明提出的多工艺协同焊接设备能够完成热塑性复合材料大尺寸复杂构件的高质量高效率焊接制造。

示例性地，单独采用感应焊接时，由于感应焊接的加热面积大，比较适合两种材料大面积焊接连接的情况。单独采用超声焊接时，由于超声焊接是通过点焊的形式，对于局部位置以及线连接时的焊接效果良好。此外，不可避免的是，感应焊接由于加热面积大，存在加热面上加热不均匀的情况。因此，将存在焊接温度相对较低位置，焊接强度不足，焊接质量降低的问题。针对这一种情况，通过感应焊接和超声焊接同时进行，利用超声焊接对感应焊接过程温度偏低、焊接强度有限的位置同时进行焊接，从而提高焊接强度，提高焊接质量，且有利于提高焊接效率。可以理解的是，超声焊接存在焊接面积小的问题，那么，针对大面积或长距离焊接时，本实施例的焊接设备可以优选采用超声焊接通过点焊的方式将待焊接组件800进行连接固定，然后再采用感应焊接整体焊接。该方案能够避免待焊接组件800在感应焊接过程中发生热变形而导致焊接质量降低。

当然，本实施例的焊接设备还可以适用于其他的焊接方式进行配合，本实施例对此不作限定。

如图1所示，可以理解的是，焊接设备还包括控制系统400，控制系统400与感应焊接组件、超声焊接组件以及运动机构300电连接，控制系统400能够控制感应焊接组件和超声焊接组件分别单独工作，或者同时工作。

请继续参见图1，具体而言，控制系统400包括与运动机构300连接的焊接机器人700，从而实现通过控制运动结构控制感应焊接组件和超声焊接组件的焊接路径。焊接机器人700能够带动运动机构300整体按规定的焊接模式、以设定的焊接速度、沿规划的焊接路径完成焊接。同时，控制系统400还包括超声波发生器410和一体式感应焊机420，超声波发生器410与超声焊接组件连接，以为超声焊接组件提供超声波。一体式感应焊机420和感应焊接组件连接，以为感应焊接组件提供焊接条件。示例性地，一体化感应焊机与超声波发生器410可调节功率、加热时间与加热频率，分别通过感应焊机线缆和超声焊机线缆与感应焊接组件和超声焊接组件相连接，在焊接过程中加热待焊接区域的热塑性复合材料及感应元件，实现热塑性复合材料构件的焊接。

如图1所示，作为一种可选方案，该焊接设备还包括温度检测装置500和工作台600，温度检测装置500设置在工作台600上，且温度检测装置500与控制器430电连接，温度检测装置500能够检测焊接温度并向控制器430反馈检测信息。示例性地，温度检测装置500在焊接过程中对焊接区域进行非接触式的温度测量，采集温度数据并反馈至控制系统400，当焊接区域温度超过规划温度区间时，控制系统400将自动调整焊接功率，使得焊接区域温度维持在最佳区间。

如图1所示，进一步地，控制系统400还包括控制器430，与该焊接设备的其他结构电连接，以便于进行控制。示例性地，控制器430连接运动机构300、焊接机器人700、一体式感应焊机420、超声波发生器410和温度检测装置500，集中完成运动机构300与焊接机器人700的运动控制、感应焊接参数与超声焊接参数设定、多工艺协同焊接程序的规划，实现焊接过程温度数据实时反馈与工艺参数的实时调节。

现结合图2～图4对运动机构300的结构细节进行说明。

如图2所示，运动机构300包括第一Z向驱动组件310和第二Z向驱动组件320，感应焊接组件与第一Z向驱动组件310的输出端连接，以实现调节感应焊接组件沿靠近或远离待焊接组件800的方向运动，以便于根据需要调节焊接参数或者根据需要选择感应焊接组件是否进行焊接工作。同时，超声焊接组件与第二Z向驱动组件320的输出端连接，以实现调节超声焊接组件沿靠近或远离待焊接组件800的方向运动，以便于根据需要调节焊接参数或者根据需要选择超声焊接组件是否进行焊接工作。

如图2～图4所示，具体而言，第一Z向驱动组件310包括第一Z向驱动件311、第一丝杆312以及第一螺母313。其中，第一丝杆312沿Z方向设置，且第一丝杆312与第一Z向驱动件311的输出端连接，第一丝杆312穿过第一螺母313，且第一螺母313与第一丝杆312螺纹连接，第一焊接组件100设置在第一螺母313上，使第一Z向驱动件311能够驱动第一丝杆312转动，进而使第一螺母313在第一丝杠上沿Z方向运动，以调节感应焊接组件沿靠近或远离待焊接组件800的方向运动。该结构传动效率高，结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能，且运动精度高，有利于保证感应焊接组件多次往复沿Z方向的运动精度。示例性地，本实施例中感应焊接组件沿Z方向的运动行程为200mm。

请继续参见图2～图4，可以理解的是，第二Z向驱动组件320包括第二Z向驱动件321、第四丝杆322以及第二螺母333。其中，第四丝杆322沿Z方向设置，且第四丝杆322与第二Z向驱动件321的输出端连接，第四丝杆322穿过第五螺母323，且第五螺母323与第四丝杆322螺纹连接，第二焊接组件200设置在第五螺母323上，使第二Z向驱动件321能够驱动第四丝杆322转动，进而使第五螺母323在第二丝杠上沿Z方向运动，以调节超声焊接组件沿靠近或远离待焊接组件800的方向运动。该结构传动效率高，结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能，且运动精度高，有利于保证超声焊接组件多次往复沿Z方向的运动精度。示例性地，本实施例中超声焊接组件沿Z方向的运动行程为200mm。

请继续参见图2～图4，作为一种优选方案，运动机构300还包括安装架360，运动机构300还包括设置在安装架360上的第一Y向驱动组件330和第二Y向驱动组件340。其中，第一Z向驱动组件310与第一Y向驱动组件330的输出端连接，第二Z向驱动组件320与第二Y向驱动组件340的输出端连接，以实现调节感应焊接组件和超声焊接组件沿Y方向运动。

请继续参见图2～图4，具体而言，第一Y向驱动组件330包括第一Y向驱动件331、第二丝杆332和第二螺母333。其中，第二丝杆332沿Y方向设置，且第二丝杆332与第一Y向驱动件331的输出端连接，第二丝杆332穿过第二螺母333，且第二螺母333与第二丝杆332螺纹连接，第一Z向驱动组件310设置在第二螺母333上。通过第一Y向驱动件331实现调节第一Z向驱动组件310沿Y方向运动，进而调节感应焊接组件沿Y方向运动，从而控制感应焊接的具体位置。示例性地，本实施例中感应焊接组件沿Y方向的运动行程为500mm。

请继续参见图2～图4，可以理解的是，第二Y向驱动组件340包括第二Y向驱动件341、第二丝杆332和第二螺母333。其中，第二丝杆332沿Y方向设置，且第二丝杆332与第二Y向驱动件341的输出端连接，第二丝杆332穿过第二螺母333，且第二螺母333与第二丝杆332螺纹连接，第二Z向驱动组件320设置在第二螺母333上。通过第二Y向驱动件341实现调节第二Z向驱动组件320沿Y方向运动，进而调节超声焊接组件沿Y方向运动，从而控制超声焊接的具体位置。示例性地，本实施例中超声焊接组件沿Y方向的运动行程为500mm。

请继续参见图2～图4，运动机构300还包括第一X向驱动组件350和第二X向驱动组件370,，第一Y向驱动组件330设置在第一X向驱动组件350的输出端，第二Y向驱动组件340设置在第二X向驱动组件370的输出端，第一X向驱动组件350能够调节第一Y向驱动组件330沿X方向运动，第二X向驱动组件370能够调节第二Y向驱动组件340沿X方向运动，从而控制感应焊接和超声焊接的焊接路径，同时调节感应焊接和超声焊接的具体焊接方式。

请继续参见图2～图4，进一步地，第一X向驱动组件350包括第一X向驱动件351、第三丝杆352以及第三螺母353。其中，第三丝杆352沿X方向设置，且第三丝杆352与第一X向驱动件351的输出端连接，第三螺母353套设在第三丝杆352上，且第一Y向驱动组件330设置在第三螺母353上，第一X向驱动件351能够驱动第三螺母353沿X方向运动，进而驱动第一Y向驱动组件330运动。

可以理解的是，第二X向驱动组件370包括第二X向驱动件371、第四丝杆372以及第四螺母373。其中，第四丝杆372沿X方向设置，且第四丝杆372与第二X向驱动件371的输出端连接，第四螺母373套设在第四丝杆372上，且第二Y向驱动组件340设置在第四螺母373上，第二X向驱动件371能够驱动第四螺母373沿X方向运动，进而驱动第二Y向驱动组件340运动。

通过第一X向驱动组件350和第二X向驱动组件370的驱动，当第三螺母353和第四螺母373相互靠近时，感应焊接和超声焊接的焊接工作区域靠近，二者可以相互协同共同进行焊接。当第三螺母353和第四螺母373相互远离时，感应焊接和超声焊接的焊接工作区域远离，二者可以单独或者远距离协同焊接，从而满足不同的焊接需求，扩大焊接设备的适用范围。示例性地，本实施例中感应焊接组件和超声焊接组件沿X方向的运动行程分别为500mm。

具体而言，通过第一Y向驱动组件330、第一X向驱动组件350以及机器人700协同配合能够实现感应组件的摆动运动，有利于扩大焊接面积。可以理解的是，超声焊接组件也可以进行摆动运动。即控制器430控制运动机构300使感应焊接组件和超声焊接组件分别进行Y方向(或X方向)直线往复运动，配合焊接机器人700带动运动机构300进行X方向(或Y方向)的直线运动，能够实现感应焊接组件和超声焊接组件进行双摆动焊接协同运动配合，且摆动幅度可以单独设定。

通过上述运动机构300的结构设计，使运动机构300通过感应焊接组件和超声焊接组件在X、Y、Z三个方向上的运动，能够在一定范围内灵活调整感应焊接组件和超声焊接组件的相对位置，改变焊接过程加热范围、温度分布与焊接效果，实现多种焊接工作模式的快速转换。

实施例二

如图1～图5所示，本实施例提供一种焊接方法，通过上述焊接设备，焊接方法的步骤如下：

装夹待焊接组件800；

设置控制系统400的焊接路径和焊接参数；

控制系统400控制第一焊接组件100和/或第二焊接组件200工作；以及

输入焊接参数。

感应焊接组件用于焊接进行感应焊接，超声焊接组件用于进行超声焊接。通过该焊接方法，在焊接过程中加热待焊接区域的热塑性复合材料及感应元件，实现热塑性复合材料构件的焊接。通过该焊接设备既能够适用于感应焊接的工况和条件，又能够适用于超声焊接的工况和条件，且该焊接设备还能够结合感应焊接和超声焊接的特点共同完成焊接。

具体而言，该焊接设备存在四种不同的焊接模式：

焊接模式一为单独采用感应焊接，通过控制系统400控制感应焊接组件向靠近待焊接组件800运动，控制超声焊接组件向远离待焊接组件800运动，并设置感应焊接的焊接路径和参数，进行感应焊接。即控制器430单独控制感应焊接组件进行Y方向(或X方向)的直线往复运动，超声焊接组件保持静止。

焊接模式二为单独采用超声焊接，通过控制系统400控制超声焊接组件向靠近待焊接组件800运动，控制感应焊接组件向远离待焊接组件800运动，并设置超声焊接的焊接路径和参数，进行超声焊接。即控制器430单独控制超声焊接组件进行Y方向(或X方向)的直线往复运动，感应焊接组件保持静止。

焊接模式三为感应焊接组件和超声焊接组件相互远离同时单独焊接。首先操作者通过控制系统400控制感应焊接组件和超声焊接组件在Z方向处于同一工作平面，通过第一X向驱动件351调整感应焊接组件和超声焊接组件沿X方向的相对位置和距离，使得超声焊组件的作用位置处于感应焊组件的加热范围以外，此时感应加热效应与超声加热效应同时作用于待焊接组件800的不同工作区域。该模式下，控制器430控制运动机构300分别设定感应焊接组件和超声焊接组件的运动速度、运动行程、运动方向，配合焊接机器人700带动运动机构300以不同的速度和路径进行运动，感应焊接组件和超声焊接组件能够实现更加复杂的运动轨迹和运动配合。

焊接模式四为感应焊接组件和超声焊接组件相互靠近协同焊接。操作者通过控制系统400控制感应焊接组件和超声焊接组件在Z方向处于同一工作平面，通过第一X向驱动件351调整感应焊接组件和超声焊接组件沿X方向的相对位置和距离，是感应焊接组件和超声焊接组件相互靠近，是的超声焊组件的作用位置处于感应焊组件的加热范围以内，此时感应加热效应与超声加热效应同时作用于待焊接组件800的同一工作区域。该模式下，控制器430控制运动机构300使感应焊接组件和超声焊接组件分别进行Y方向(或X方向)直线往复运动，配合焊接机器人700带动运动机构300进行X方向(或Y方向)的直线运动，能够实现感应焊接组件和超声焊接组件进行双摆动焊接协同运动配合，且摆动幅度可以单独设定。

请参见图1～图5，现以焊接模式二为例具体说明操作步骤：

待焊接组件800包括第一待焊接件810，步骤装夹待焊接组件800过程是将第一待焊接件810装夹在焊接工作台600上，并在待焊接区域预设焊接感应元件。

步骤设置控制系统400的焊接路径和焊接参数以及步骤控制系统400控制感应焊接组件和/或超声焊接组件工作的具体内容包括：在控制器430中设定焊接机器人700带动运动机构300的运动速度v₁＝10mm/s，设置运动路径的起点与终点；通过运动机构300调整感应焊接组件和超声焊接组件的相对位置，使感应焊接组件和超声焊接组件待进行的工作模式；确定超声焊接组件在Z方向上的初始位置，并设定其以v_BZ1＝1mm/s的速度在Z方向上做运动行程为1mm的直线往复运动，从而对焊接感应元件周期性施加超声焊接压力。

步骤输入焊接参数的过程包括在控制器430中设定超声焊接功率为800W，频率为20kHz，启动焊接设备，进行焊接感应元件的超声焊接点固。

在上述焊接步骤之后，还包括：

待焊接组件800还包括第二待焊接件820，焊接感应元件的超声焊接点固完成后，将热塑性复合材料第二待焊接件820装夹至热塑性复合材料第一待焊接件810上。

在控制器430中设定焊接机器人700带动运动机构300的运动速度v₂＝5mm/s，设置运动路径的起点与终点；通过运动机构300调整两个感应焊接组件和超声焊接组件的相对位置，此时为焊接模式三。感应焊接组件和超声焊接组件在Y方向上起始位置处于同一平面，在X方向上距离d＝200mm；设定感应焊接组件在Z方向上距离待焊接面2mm，在Y方向上做直线往复运动，运动行程为10mm，运动速度v₂＝10mm/s；确定超声焊接组件在Z方向上的初始位置，并设定其以v_BZ2＝1mm/s的速度在Z方向上做运动行程为1.5mm的直线往复运动。

在控制器430中设定超声焊接功率为1500W，频率为20kHz；感应焊接功率为2200W，频率为200kHz。启动焊接设备，完成热塑性复合材料第二待焊接件820的焊接。此时超声焊接组件在前方进行直线焊接，对第二待焊接件820进行预焊接，点固第二待焊接件820的位置，提高焊接精度，减少焊接变形；感应焊接组件在后方进行摆动焊接，提高焊接加热的范围和温度分布的均匀性，对第二待焊接件820进行正式焊接。

作为一种优选方案，在上述焊接步骤之后还包括：

检测焊接过程工艺参数并进行适时调整；

监测是否完成待焊接组件800的焊接；以及

如果监测结果反馈未完成焊接，则继续进行焊接，如果监测结果完成焊接，则结束焊接工作。

具体而言，在焊接过程中，温度检测装置500实时测量并记录焊接区域温度，控制系统400根据焊接过程温度监测数据进行工艺参数的实时调节，当焊接区域监测温度超出预先设定的最佳加工温度区间时，控制系统400将自动调整焊接工艺参数。

调整超声焊接组件的位置，选择焊接模式二(单独超声焊接)，设定超声焊接功率为1500W，频率为20kHz，完成热塑性复合材料第三待焊接件830、第四待焊接件840超声波焊接。

热塑性复合材料构件整体焊接制造完成后，关闭设备。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种焊接设备，其特征在于，包括：

第一焊接组件(100)，被配置为采用第一种焊接方式焊接；

第二焊接组件(200)，被配置为采用第二种焊接方式焊接；以及

运动机构(300)，设置在所述第一焊接组件(100)和所述第二焊接组件(200)之间，所述运动机构(300)被配置为同时或分别调节所述第一焊接组件(100)和所述第二焊接组件(200)的位置。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述运动机构(300)包括：

第一Z向驱动组件(310)，所述第一焊接组件(100)与所述第一Z向驱动组件(310)的输出端连接；以及

第二Z向驱动组件(320)，所述第二焊接组件(200)与所述第二Z向驱动组件(320)的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述第一Z向驱动组件(310)包括：

第一Z向驱动件(311)；

第一丝杆(312)，沿Z方向设置，且所述第一丝杆(312)与所述第一Z向驱动件(311)的输出端连接；以及

第一螺母(313)，所述第一丝杆(312)穿过所述第一螺母(313)，且所述第一螺母(313)与所述第一丝杆(312)螺纹连接，所述第一焊接组件(100)设置在所述第一螺母(313)上。

4.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述运动机构(300)还包括安装架(360)，所述运动机构(300)还包括：

第一Y向驱动组件(330)，设置在所述安装架(360)上，所述第一Z向驱动组件(310)与所述第一Y向驱动组件(330)的输出端连接；以及

第二Y向驱动组件(340)，设置在所述安装架(360)上，所述第二Z向驱动组件(320)与所述第二Y向驱动组件(340)的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述第一Y向驱动组件(330)包括：

第一Y向驱动件(331)；

第二丝杆(332)，沿Y方向设置，且所述第二丝杆(332)与所述第一Y向驱动件(331)的输出端连接；以及

第二螺母(333)，所述第二丝杆(332)穿过所述第二螺母(333)，且所述第二螺母(333)与所述第二丝杆(332)螺纹连接，所述第一Z向驱动组件(310)设置在所述第二螺母(333)上。

6.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述运动机构(300)还包括：

第一X向驱动组件(350)，所述第一Y向驱动组件(330)设置在所述X向第一驱动组件(350)的输出端，所述第一X向驱动组件(350)被配置为调节所述第一Y向驱动组件(330)沿X方向运动；以及

第二X向驱动组件(370)，所述第二Y向驱动组件(340)设置在所述第二X向驱动组件(370)的输出端，所述第二X向驱动组件(370)被配置为调节所述第二Y向驱动组件(340)沿X方向运动。

7.根据权利要求6所述的焊接设备，其特征在于，所述第一X向驱动组件(350)包括：

第一X向驱动件(351)；

第三丝杆(352)，沿所述X方向设置，且所述第三丝杆(352)与所述第一X向驱动件(351)的输出端连接；以及

第三螺母(353)，套设在所述第三丝杆(352)上，且所述第一Y向驱动组件(330)设置在所述第三螺母(353)上，所述第一X向驱动件(351)能够驱动所述第三螺母(353)沿所述X方向运动。

8.根据权利要求1～7任一项所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接设备还包括：

控制系统(400)，与所述第一焊接组件(100)、所述第二焊接组件(200)以及所述运动机构(300)电连接，所述控制系统(400)能够控制所述第一焊接组件(100)和/或所述第二焊接组件(200)工作。

9.一种焊接方法，其特征在于，通过如权利要求1～8所述的焊接设备，所述焊接设备还包括控制系统(400)，所述焊接方法的步骤如下：

装夹待焊接组件；

设置所述控制系统(400)的焊接路径和焊接参数；以及

所述控制系统(400)控制第一焊接组件(100)和/或第二焊接组件(200)工作。

10.根据权利要求9的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法的步骤还包括：

检测焊接过程工艺参数并进行适时调整；

监测是否完成所述待焊接组件的焊接；以及

如果监测结果反馈未完成焊接，则继续进行焊接，如果监测结果完成焊接，则结束焊接工作。

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