CN214978523U - 厚壁管道激光-电弧复合焊接平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属管道焊接技术领域，具体地说，涉及厚壁管道激光‑电弧复合焊接平台。其包括Y轴导轨系统、X轴导轨系统、Z轴导轨系统以及机架，所述Y轴导轨系统包括安装在机架上方两端的从Y轴导轨和主Y轴导轨，所述从Y轴导轨和主Y轴导轨的一端连接有同步带机构，所述同步带机构的一侧连接有同步带电机，该厚壁管道激光‑电弧复合焊接平台中，通过设置的三坐标滑台模组，带动电弧焊枪和激光焊枪在空间内完成X、Y、Z三个方向的往复运动，使得电弧焊枪和激光焊枪可以到达空间内任一点，实现电弧焊枪和激光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。

Description

厚壁管道激光-电弧复合焊接平台

技术领域

本实用新型涉及金属管道焊接技术领域，具体地说，涉及厚壁管道激光-电弧复合焊接平台。

背景技术

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。

为了提高更好的焊接效果，大部分人们开始使用激光电弧复合焊接，由于激光焊接的熔深大，在电弧引导的复合焊接中激光对电弧引导的熔池有一定的调整，因此可以获得质量更好的焊缝。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。激光电弧复合焊接能实现更深的熔深以及均匀的焊缝组织，获得良好的焊接接头，因此在厚壁管道的焊接中得到了越来越多的应用。

如中国专利公开号为CN210548863U的一种新型可调节复合焊枪装置，包括固定支架，固定支架右侧内部通过电机安装板固定设有第一控制电机，第一控制电机右端设有第一旋转轴，第一旋转轴贯穿固定支架并延伸至固定支架外部，第一旋转轴右端固定设有第一主动轮，固定支架两侧之间设有水平固定梁，转轴通过轴承与固定支架可转动的相连接，水平固定梁右端贯穿轴承并延伸至固定支架外部并固定设有第一从动轮，水平固定梁上设有水平旋转装置，本实用新型同时考虑1G堆焊成型和4G堆焊成型的需要，结合极坐标成型方式实现了两种焊接工位的堆焊成型，能够成型结构复杂的金属零部件，激光电弧焊枪在成型过程中实现了自动位置切换。

但是上述的焊枪只能对平面进行焊接，且调节焊接角度时需要人工更换连接杆，不能使焊枪的角度进行自动调节，因此，并不能满足焊接设备的智能化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，包括Y轴导轨系统、X轴导轨系统、Z轴导轨系统以及机架，所述Y轴导轨系统包括安装在机架上方两端的从Y轴导轨和主Y轴导轨，所述从Y轴导轨和主Y轴导轨的一端连接有同步带机构，所述同步带机构的一侧连接有Y轴同步带电机，所述X轴导轨系统包括安装在同步带机构上方 X轴导轨，所述X轴导轨的一端连接有X轴电机；所述Z轴导轨系统包括安装在X轴导轨一侧的滑动导轨，所述滑动导轨的上方连接有Z轴电机，所述滑动导轨的一侧连接有Z轴滑台，所述Z轴滑台的外壁连接有复合夹具，所述复合夹具的外壁设置有电弧焊枪和激光焊枪，所述Y轴导轨系统、X轴导轨系统、Z轴导轨系统及旋转轴组成设备传动系统，所述机架的底部设置有电动旋转卡盘，所述电动旋转卡盘作为工装支架结构，所述Y轴同步带电机，X轴电机、Z轴电机和电动旋转卡盘皆受动控制器所控制。

作为本技术方案的进一步改进，所述Y轴导轨系统、X轴导轨系统和所述Z轴导轨系统组成双Y单X单Z龙门式坐标台。

作为本技术方案的进一步改进，所述Y轴导轨系统、X轴导轨系统和Z轴导轨系统通过控制器可以按照设定好的程序自动焊接。

作为本技术方案的进一步改进，所述Z轴末端安装了旋转轴。

作为本技术方案的进一步改进，所述复合夹具上预留有多个焊枪固定孔。

作为本技术方案的进一步改进，所述Y轴导轨系统、X轴导轨系统、所述Z轴导轨系统、电弧焊枪、激光焊枪和电动旋转卡盘的输入端连接有系统总控制箱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

该厚壁管道激光-电弧复合焊接平台中，通过设置的三坐标滑台模组，带动电弧焊枪和激光焊枪在空间内完成X、Y、Z三个方向的往复运动，使得电弧焊枪和激光焊枪可以到达空间内任一点，实现电弧焊枪和激光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。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的机架结构示意图；

图3为本实用新型的Y轴导轨系统结构示意图；

图4为本实用新型的Z轴导轨系统结构示意图；

图中各个标号意义为：

1、Y轴导轨系统；11、从Y轴导轨；12、主Y轴导轨；13、同步带机构；14、同步带电机；

2、X轴导轨系统；21、X轴导轨；22、X轴电机；

3、Z轴导轨系统；31、滑动导轨；32、Z轴电机；33、Z轴滑台；

4、旋转轴；41、复合夹具；

5、电弧焊枪；

6、激光焊枪；

7、电动旋转卡盘；

8、机架。

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

实施例1

请参阅图1-图4所示，本实施例提供厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，包括Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2、Z轴导轨系统3以及机架8，Y轴导轨系统1包括安装在机架8 上方两端的从Y轴导轨11和主Y轴导轨12，从Y轴导轨11和主Y轴导轨12的一端连接有同步带机构13，同步带机构13的一侧连接有Y轴同步带电机14，X轴导轨系统2包括安装在同步带机构13上方X轴导轨21，X轴导轨21的一端连接有X轴电机22；Z轴导轨系统 3包括安装在X轴导轨21一侧的滑动导轨31，滑动导轨31的上方连接有Z轴电机32，滑动导轨31的一侧连接有Z轴滑台33，Z轴滑台33的外壁连接有复合夹具41，复合夹具 41的外壁设置有电弧焊枪5和激光焊枪6，Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2、Z轴导轨系统3及旋转轴4组成设备传动系统，机架8的底部设置有电动旋转卡盘7，电动旋转卡盘 7作为工装支架结构，Y轴同步带电机14，X轴电机22、Z轴电机32和电动旋转卡盘7皆受动控制器所控制，Y轴同步带电机14，X轴电机22和Z轴电机32的运行是由型号为： TC55H的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，通过设置的三坐标滑台模组，带动电弧焊枪5和激光焊枪6在空间内完成X、Y、Z三个方向的往复运动，使得电弧焊枪5和激光焊枪6可以到达空间内任一点，实现电弧焊枪5和激光焊枪6的焊接对焦过程。

其中，激光焊枪6优选采用高功率激光器，型号为CorePower-1200-CW-1080-SM单模连续光纤激光器，激光器功率输出范围为0～1200W，波长范围为1080±10nm，电光转换效率>30％，电弧焊枪5采用Mig焊机，激光电弧复合焊接厚壁管道，可以获得组织均匀的焊缝，减少了气孔和夹渣等缺陷的生成。

除此之外，Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2和Z轴导轨系统3组成双Y单X单Z龙门式坐标台，以便于Z轴端点的Z轴滑台33在导轨范围内的空间各点进行移动。

其中，龙门式坐标台用控制器进行操作，只需与电脑连接，通过简单地G代码编写即可设定好路径让其运行，复合夹具41上电弧焊枪5和激光焊枪6的安装位置可以根据不同焊接情况进行调整，安装激光电弧复合焊接时，将电弧机的连线与龙门式坐标台连接，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；

控制器在控制管理上有自动和手动两种操作模式，自动包括自动执行、单步执行、终止程序三种，在实际操作中，对于固定轨迹的焊接通过预定的程序即可完成，针对实验的各种对照只需要更改焊接的不同参数就能实现自动的焊接操作。

进一步的，Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2和Z轴导轨系统3通过控制器可以按照设定好的程序自动焊接。

进一步的，为了提高焊接设备的灵活性，Z轴末端安装了旋转轴4，旋转轴4增加了焊枪的自由度，能在多个工装位置进行焊接操作，旋转轴4的设计提高了焊接设备的灵活性。

除此之外，为了便于对电弧焊枪5和激光焊枪6的位置进行调整，复合夹具41上预留有多个焊枪固定孔，可根据实际焊接需求，能实现单焊枪或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。

进一步的，为了便于控制该设备，Y轴导轨系统1、X轴导轨系统2、Z轴导轨系统3、电弧焊枪5、激光焊枪6和电动旋转卡盘7的输入端连接有系统总控制箱，通过编写程序即可进行路径与动作规划。

本实施例厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，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，采用激光电弧复合焊接时，要根据焊接材料或焊接结构选择激光引导或电弧引导的焊接方式，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，要对电弧焊枪5进行固定，普通的卡具即可实现对电弧焊枪5的固定，激光焊枪6则可以直接在复合夹具41上装卡，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，根据焊接的实际情况，配合焊枪对管道进行焊接，降低焊接难度。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，其特征在于：包括Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)、Z轴导轨系统(3)以及机架(8)，所述Y轴导轨系统(1)包括安装在机架(8)上方两端的从Y轴导轨(11)和主Y轴导轨(12)，所述从Y轴导轨(11)和主Y轴导轨(12)的一端连接有同步带机构(13)，所述同步带机构(13)的一侧连接有Y轴同步带电机(14)，所述X轴导轨系统(2)包括安装在同步带机构(13)上方X轴导轨(21)，所述X轴导轨(21)的一端连接有X轴电机(22)；所述Z轴导轨系统(3)包括安装在X轴导轨(21)一侧的滑动导轨(31)，所述滑动导轨(31)的上方连接有Z轴电机(32)，所述滑动导轨(31)的一侧连接有Z轴滑台(33)，所述Z轴滑台(33)的外壁连接有复合夹具(41)，所述复合夹具(41)的外壁设置有电弧焊枪(5)和激光焊枪(6)，所述Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)、Z轴导轨系统(3)及旋转轴(4)组成设备传动系统，所述机架(8)的底部设置有电动旋转卡盘(7)，所述电动旋转卡盘(7)作为工装支架结构，所述Y轴同步带电机(14)，X轴电机(22)、Z轴电机(32)和电动旋转卡盘(7)皆受动控制器所控制。

2.根据权利要求1所述的厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，其特征在于：所述Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)和所述Z轴导轨系统(3)组成双Y单X单Z龙门式坐标台。

3.根据权利要求1所述的厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，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)通过控制器可以按照设定好的程序自动焊接。

4.根据权利要求1所述的厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，其特征在于：所述Z轴末端安装了旋转轴(4)。

5.根据权利要求1所述的厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，其特征在于：所述复合夹具(41)上预留有多个焊枪固定孔。

6.根据权利要求1所述的厚壁管道激光-电弧复合焊接平台，其特征在于：所述Y轴导轨系统(1)、X轴导轨系统(2)、所述Z轴导轨系统(3)、电弧焊枪(5)、激光焊枪(6)和电动旋转卡盘(7)的输入端连接有系统总控制箱。

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