CN214978499U - 一种小型管道智能焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能焊接设备技术领域，具体为一种小型管道智能焊接设备，包括焊接设备和控制系统，所述焊接设备和控制系统包括Y轴导轨系统、X轴导轨系统、Z轴导轨系统、激光焊枪、机架、三爪卡盘和顶尖，所述X轴导轨系统安装在Y轴导轨系统上方，且Z轴导轨系统安装在X轴导轨系统上方，所述Z轴导轨系统底端固定连接有激光焊枪，所述Y轴导轨系统底端安装有机架，所述机架左侧内壁安装有三爪卡盘。本实用新型通过此装置使得焊接设备实现了小型管道的智能化焊接，利用现代信息技术，进行焊缝识别，自动完成焊接动作，有效提高工件焊接效率并降低成本。

Description

一种小型管道智能焊接设备

技术领域

本实用新型涉及智能焊接设备技术领域，具体为一种小型管道智能焊接设备。

背景技术

在金属材料的制造过程中需要把各种各样的零件按照设计好的方案连接起来制成产品，焊接则是将这些零件连接起来的理想加工方法，焊接技术发展到今天，在机械加工、航天航空、交通及化工等各领域都离不开焊接技术，焊接技术的发展是现代工业快速发展的重要标志之一，传统的人工焊接已经无法满足工业发展的需求，焊接设备的自动化成为发展趋势，因此现代的发展需要快速且智能化的焊接设备，随着现代科技的发展，激光焊接的出现，填补了传统焊接的许多空白，其灵活性更适合与智能焊接设备配合应用，激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池，它是一种新型的焊接方式，主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，深宽比高、焊缝宽度小、热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝平整、美观。焊后无需处理或只需简单处理，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化。因此相比于传统的焊接方法如氩弧焊，激光焊接因其操作简单焊接效果完美耗材少的优势比传统氩弧焊和电焊更受欢迎，同时激光电弧复合焊接针对某些难焊材料如铜等有较好的焊接效果，因此智能焊接设备得到不断发展和创新，现已基本上满足人们的使用需求，但仍然存在一些问题。

现在的小型管道智能焊接设备在进行焊接时，大都需要人工进行手动进行焊接，且在进行焊接时，需要一边进行焊接一边对管材进行旋转翻面，操作十分复杂繁琐，降低了操作人员的工作效率，影响了易用性和实用性；

另外，在小型管道智能焊接设备长时间不使用时，焊接头长时间暴露在外部，可能会产生受到碰撞产生损坏，大大降低了焊接头的使用寿命，增加了使用成本，因此急需一种小型管道智能焊接设备来解决上述问题。

实用新型内容

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种小型管道智能焊接设备，以解决上述背景技术中提出的小型管道智能焊接设备在进行焊接时在焊接时操作繁琐的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型管道智能焊接设备，包括焊接设备和控制系统，所述焊接设备和控制系统包括Y轴导轨系统、X轴导轨系统、Z轴导轨系统、激光焊枪、机架、三爪卡盘和顶尖，所述X轴导轨系统安装在Y轴导轨系统上方，且Z轴导轨系统安装在X轴导轨系统上方，所述Z轴导轨系统底端固定连接有激光焊枪，所述Y轴导轨系统底端安装有机架，所述机架左侧内壁安装有三爪卡盘，且机架右侧内壁安装有顶尖，所述Y轴导轨系统包括Y轴导轨，主Y轴导轨，同步带机构和同步带电机，且Y轴导轨系统顶端安装有Y轴导轨，所述Y轴导轨前端有主Y轴导轨，且主Y轴导轨外侧设置有同步带机构，所述X轴导轨系统左端安装有同步带电机，所述X轴导轨系统包括X轴导轨和X轴电机，且X轴导轨系统顶端安装有X轴导轨，所述X轴导轨左端安装有X轴电机，所述Z轴导轨系统包括滑动台、Z轴导轨和Z轴电机，且Z轴导轨系统前端下方安装有滑动台，所述激光焊枪安装在滑动台上，且激光焊枪底端设置有防护机构，所述Y轴导轨系统，X轴导轨系统和Z轴导轨系统组成设备传动系统，且三爪卡盘与顶尖组成工装支架结构，所述三爪卡盘和顶尖皆安装于机架上，且同步带电机，X轴电机、Z轴电机和三爪卡盘电机皆受TC5HH运动控制器所控制。

优选的，所述防护机构包括防护壳，所述激光焊枪底端外表面套设有防护壳，且激光焊枪顶端两侧皆固定连接有插杆，两组所述插杆皆插设在激光焊枪内壁两侧，且激光焊枪内壁两侧皆开设有开槽，两组所述开槽内壁皆插设有连接杆，两组所述开槽内侧皆固定连接有限位板，且开槽外表面皆缠绕有弹簧，两组所述限位板内侧皆固定连接有固定块，且固定块皆插设在防护壳内壁开设的孔洞内。

优选的，所述Y轴导轨系统、X轴导轨系统与Z轴导轨系统组成双Y单X单Z龙门式坐标台，且双Y单X单Z龙门式坐标台可使得Z轴端点的滑动台在导轨范围内的空间各点进行移动。

优选的，所述Y轴导轨系统，X轴导轨系统和Z轴导轨系统皆通过控制器可以自动寻找并识别焊缝进行焊接。

优选的，所述激光焊枪上预留有安装电弧焊枪位置，根据实际焊接需求，可进行激光焊或激光-电弧复合焊接，各类焊枪可根据焊接要求进行安装或拆卸。

优选的，所述Y轴导轨系统，X轴导轨系统，Z轴导轨系统、激光焊枪和三爪卡盘同时被单片机控制运行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该小型管道智能焊接设备设置有Y轴导轨系统、X轴导轨系统和Z轴导轨系统，为了使焊接设备智能化，选用三坐标滑台模组，带动焊枪在空间内完成x、y、z三个方向的往复运动，使得焊枪可以到达空间内任一点，实现焊枪的焊接对焦过程，同时工装系统自旋转可以对管道各个位置进行焊接操作，该设备预留了继电器端口与电弧设备连接，可以与激光器配合连接进行激光电弧复合焊接，因此通过此装置使得焊接设备实现了小型管道的智能化焊接，利用现代信息技术，进行焊缝识别，自动完成焊接动作，有效提高工件焊接效率并降低成本；

2、该小型管道智能焊接设备设置有防护壳，当激光焊枪长期不需要使用时，通过在激光焊枪外表面罩设有防护壳，再通过推动连接杆，使得连接杆带动固定块对防护壳进行固定，从而使得激光焊枪在不使用期间不会因为长时间暴露在外部，而受到碰撞产生损坏，有效的对激光焊枪进行了保护，延长了激光焊枪的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的设备整体结构示意图；

图2是本实用新型的图1中滑台组示意图；

图3是本实用新型的图1中机架结构示意图；

图4是本实用新型的图1中三爪卡盘支架示意图；

图5是本实用新型的图1中激光焊枪示意图；

图6是本实用新型的图5中A处结构放大示意图。

图中：1、Y轴导轨系统；2、X轴导轨系统；3、Z轴导轨系统；4、激光焊枪；5、机架；6、三爪卡盘；7、顶尖；11、Y轴导轨；12、主Y轴导轨；13、同步带机构；14、同步带电机；21、X轴导轨；22、X轴电机；31、滑动台；32、Z轴导轨；33、Z轴电机；41、防护壳；42、插杆；43、开槽；44、连接杆；45、限位板；46、弹簧；47、固定块；61、三爪卡盘电机。

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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供的一种实施例：一种小型管道智能焊接设备，包括焊接设备和控制系统，焊接设备和控制系统包括Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2、Z轴导轨系统3、激光焊枪4、机架5、三爪卡盘6和顶尖7，X轴导轨系统2安装在Y轴导轨系统1上方，且Z轴导轨系统3安装在X轴导轨系统2上方，Z轴导轨系统3底端固定连接有激光焊枪4，Y轴导轨系统1底端安装有机架5，机架5左侧内壁安装有三爪卡盘6，且机架5右侧内壁安装有顶尖7，Y轴导轨系统1包括Y轴导轨11，主Y轴导轨12，同步带机构13和同步带电机14，且Y轴导轨系统1顶端安装有Y轴导轨11，Y轴导轨11前端有主Y轴导轨12，且主Y轴导轨12外侧设置有同步带机构13，X轴导轨系统2左端安装有同步带电机14，X轴导轨系统2包括X轴导轨21和X轴电机22，且X轴导轨系统2顶端安装有X轴导轨21，X轴导轨21左端安装有X轴电机22，Z轴导轨系统3包括滑动台31、Z轴导轨32和Z轴电机33，且Z轴导轨系统3前端下方安装有滑动台31，激光焊枪4安装在滑动台31上，且激光焊枪4底端设置有防护机构，Y轴导轨系统1，X轴导轨系统2和Z轴导轨系统3组成设备传动系统，且三爪卡盘6与顶尖7组成工装支架结构，三爪卡盘6和顶尖7皆安装于机架5上，且同步带电机14，X轴电机22、Z轴电机33和三爪卡盘电机61皆受TC5HH运动控制器所控制，其作用在于，电机的运行是由TC55H运动控制器进行操作脉冲频率最高可达400K，较高的脉冲频率使得控制系统最高的运行速度大大提高，Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2与Z轴导轨系统3组成双Y单X单Z龙门式坐标台，且双Y单X单Z龙门式坐标台可使得Z轴端点的滑动台31在导轨范围内的空间各点进行移动，Y轴导轨系统1，X轴导轨系统2和Z轴导轨系统3皆通过控制器可以自动寻找并识别焊缝进行焊接，激光焊枪4上预留有安装电弧焊枪位置，根据实际焊接需求，可进行激光焊或激光电弧复合焊接，各类焊枪可根据焊接要求进行安装或拆卸，其作用在于，通过更换夹具来固定不同的激光焊枪4，激光焊枪4或电弧焊枪，若需要激光电弧复合焊接时，可以将电弧机的连线与坐标台连接，当焊接结束时，内置的继电器给出信号电焊机停止运行，减少了操作的复杂程度，Y轴导轨系统1，X轴导轨系统2，Z轴导轨系统3、激光焊枪4和三爪卡盘6同时被单片机控制运行。

防护机构包括防护壳41，激光焊枪4底端外表面套设有防护壳41，且激光焊枪4顶端两侧皆固定连接有插杆42，两组插杆42皆插设在激光焊枪4内壁两侧，且激光焊枪4内壁两侧皆开设有开槽43，两组开槽43内壁皆插设有连接杆44，两组开槽43内侧皆固定连接有限位板45，且开槽43外表面皆缠绕有弹簧46，两组限位板45内侧皆固定连接有固定块47，且固定块47皆插设在防护壳41内壁开设的孔洞内，其作用在于，通过设置有防护壳41，可以使得激光焊枪4在不使用期间对其进行防护。

工作原理：当三坐标滑台组装完成后，与机架5通过15mm厚的铝板进行对接固定，机架5采用了4040和8080R铝型材进行拼装固定，

在焊接过程中，通过控制器进行G代码的编写对焊接的路径进行规划，如若采用激光器进行焊接时，要根据激光器的焦点位置设置好焊接的离焦量等参数，以保证实验的准确性，同时要保证对各类设备的线路进行保护措施，以防焊接时的花型溅射到线路造成设备的老化，在该设备要采取复合焊接时，只需在激光焊枪4旁固定一个夹具板即可对其进行扩展安装多种焊接器材，根据管道的不同材料选取不同的焊接方式进行焊接，可极大的提升焊接的可靠性，对例如铜管等反光性较大金属进行激光焊接时，复合焊接能提高其可焊性；

如图3所示工装机架5可以对管道自身进行旋转，根据焊接的实际情况，配合激光焊枪4对管道进行焊接，降低焊接难度；

当需要对激光焊枪4进行防护时，通过将防护壳41罩设在激光焊枪4外表面，通过推动连接杆44，在弹簧46的弹性作用下，使得固定块47对插杆42进行固定，从而使得防护壳41得以固定，操作到此结束。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种小型管道智能焊接设备，包括焊接设备和控制系统，其特征在于：所述焊接设备和控制系统包括Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)、Z轴导轨系统(3)、激光焊枪(4)、机架(5)、三爪卡盘(6)和顶尖(7)，所述X轴导轨系统(2)安装在Y轴导轨系统(1)上方，且Z轴导轨系统(3)安装在X轴导轨系统(2)上方，所述Z轴导轨系统(3)底端固定连接有激光焊枪(4)，所述Y轴导轨系统(1)底端安装有机架(5)，所述机架(5)左侧内壁安装有三爪卡盘(6)，且机架(5)右侧内壁安装有顶尖(7)，所述Y轴导轨系统(1)包括Y轴导轨(11)，主Y轴导轨(12)，同步带机构(13)和同步带电机(14)，且Y轴导轨系统(1)顶端安装有Y轴导轨(11)，所述Y轴导轨(11)前端有主Y轴导轨(12)，且主Y轴导轨(12)外侧设置有同步带机构(13)，所述X轴导轨系统(2)左端安装有同步带电机(14)，所述X轴导轨系统(2)包括X轴导轨(21)和X轴电机(22)，且X轴导轨系统(2)顶端安装有X轴导轨(21)，所述X轴导轨(21)左端安装有X轴电机(22)，所述Z轴导轨系统(3)包括滑动台(31)、Z轴导轨(32)和Z轴电机(33)，且Z轴导轨系统(3)前端下方安装有滑动台(31)，所述激光焊枪(4)安装在滑动台(31)上，且激光焊枪(4)底端设置有防护机构，所述Y轴导轨系统(1)，X轴导轨系统(2)和Z轴导轨系统(3)组成设备传动系统，且三爪卡盘(6)与顶尖(7)组成工装支架结构，所述三爪卡盘(6)和顶尖(7)皆安装于机架(5)上，且同步带电机(14)，X轴电机(22)、Z轴电机(33)和三爪卡盘电机(61)皆受TC5HH运动控制器所控制。

2.根据权利要求1所述的一种小型管道智能焊接设备，其特征在于：所述防护机构包括防护壳(41)，所述激光焊枪(4)底端外表面套设有防护壳(41)，且激光焊枪(4)顶端两侧皆固定连接有插杆(42)，两组所述插杆(42)皆插设在激光焊枪(4)内壁两侧，且激光焊枪(4)内壁两侧皆开设有开槽(43)，两组所述开槽(43)内壁皆插设有连接杆(44)，两组所述开槽(43)内侧皆固定连接有限位板(45)，且开槽(43)外表面皆缠绕有弹簧(46)，两组所述限位板(45)内侧皆固定连接有固定块(47)，且固定块(47)皆插设在防护壳(41)内壁开设的孔洞内。

3.根据权利要求1所述的一种小型管道智能焊接设备，其特征在于：所述Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)与Z轴导轨系统(3)组成双Y单X单Z龙门式坐标台，且双Y单X单Z龙门式坐标台可使得Z轴端点的滑动台(31)在导轨范围内的空间各点进行移动。

4.根据权利要求1所述的一种小型管道智能焊接设备，其特征在于：所述Y轴导轨系统(1)，X轴导轨系统(2)和Z轴导轨系统(3)皆通过控制器可以自动寻找并识别焊缝进行焊接。

5.根据权利要求1所述的一种小型管道智能焊接设备，其特征在于：所述激光焊枪(4)上预留有安装电弧焊枪位置，根据实际焊接需求，可进行激光焊或激光-电弧复合焊接，各类焊枪可根据焊接要求进行安装或拆卸。

6.根据权利要求1所述的一种小型管道智能焊接设备，其特征在于：所述Y轴导轨系统(1)，X轴导轨系统(2)，Z轴导轨系统(3)、激光焊枪(4)和三爪卡盘(6)同时被单片机控制运行。

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