[發(fā)明專利]數控多軸聯(lián)動柔性弧焊系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910020746.8
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101612687A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉海波;欒景毅
• 申請（專利權）人: 濟南海通焊接技術有限公司
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/12;B23K9/095;B23K9/133;B23K9/16;B23K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種自動化焊接系統(tǒng)，具體地說是一種數控多軸聯(lián)動柔性弧焊系統(tǒng)。?

背景技術

隨著機械裝備與技術的不斷提高，先進的焊接工藝及裝備對提高焊接件產品的外觀質量、工作效率、焊接性能起著關鍵而重要的作用，傳統(tǒng)的手工焊工藝技術已不能適應當前先進設備技術的要求。?

焊接自動化已成為國內外焊接領域發(fā)展的主要趨勢。目前的焊接自動化有兩類主要的技術：一類是普通的自動焊接機，由機械驅動工件運動或焊槍運動，與焊接電源和電控部分簡單的組合，代替人工完成比較單一的焊接任務；另一類是焊接機器人及其工作站，能完成品種多變和復雜工件的焊接，但技術含量高，價格很高。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術任務是提供一種介于焊接專機與機器人工作站二者之間的既有較高自動化和柔性化程度，結構簡單、運行可靠、操作簡便、價格較低、適用范圍廣、用戶能夠接受的能替代機器人工作站的數控多軸聯(lián)動柔性弧焊系統(tǒng)。?

本發(fā)明的技術任務是按以下方式實現的，包括焊接電源、送絲機、工件夾持運動機構、焊槍運動機構、冷卻系統(tǒng)、保護氣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)；焊槍運動機構包括主運動機構以及微動機構；電氣控制系統(tǒng)包括數控系統(tǒng)及常規(guī)電控系統(tǒng)，數控系統(tǒng)根據焊接參數和程序設定來控制工件夾持運動機構、焊槍運動機構和送絲機；常規(guī)電控系統(tǒng)控制冷卻系統(tǒng)的啟動和停止、保護氣系統(tǒng)中氣源?的開關、提前送氣、滯后送氣以及引弧、熄弧；電氣控制系統(tǒng)與焊接專家系統(tǒng)結合，實現柔性弧焊中心的自動路徑行進、自動調整軌跡、自動調整焊槍姿態(tài)等功能。?

工件夾持運動機構可為滾輪架、變位機、琴鍵式直縫夾緊裝置或焊接機床類結構。?

數控系統(tǒng)是基于PC總線的一種高性能、低價位的步進電機或伺服電機運動控制器，它包括脈沖輸出、脈沖計數、數字輸入、數字輸出等功能。它可以發(fā)出連續(xù)的高頻率的脈沖串，通過改變發(fā)出脈沖的頻率來控制電機的速度，改變發(fā)出脈沖的數量來控制電機的位置，它的脈沖輸出模式包括脈沖/方向和脈沖/脈沖方式。脈沖計數可用于編碼器的位置反饋，提供機器準確的位置，糾正傳動過程中產生的誤差。數字輸入/輸出點可進行機器兩端和原點限位及控制輸出等。庫函數包括S型和T型加速，直線插補和圓弧插補，多軸聯(lián)動函數等。產品可廣泛應用于工業(yè)自動化控制領域中需要精確定位、定長的位置控制系統(tǒng)和基于PC的NC控制系統(tǒng)。?

主運動機構包括XYZ軸運動機構和焊槍姿態(tài)調整機構；微動機構包括焊槍的電弧電壓自動跟蹤系統(tǒng)、電弧擺動系統(tǒng)，其結構形式為A、B軸小型精密十字滑架，焊槍的電弧電壓自動跟蹤系統(tǒng)的核心工作部分是電弧傳感器，電弧傳感器的被檢測信號是在焊槍與工件相對位置變化時，由電弧自身電參數的變化中提取的，在等速送絲、采用水平外特性焊接電源的系統(tǒng)中，可通過電弧電流的變化來獲得檢測信號；微動機構由步進電機或伺服電機驅動來實現焊接過程中焊槍的電弧電壓自動跟蹤、電弧擺動和電弧長度的調節(jié)。?

XYZ軸運動機構包括十字架式和龍門式兩種形式；十字架式包括Y、Z軸十字架和X軸縱向運動導軌；龍門式包括龍門運動X軸、滑塊沿橫梁運動的Y軸和沿滑塊上下運動的Z軸；XYZ軸運動機構采用滾珠絲杠和直線導軌部件，由步進電機或伺服電機驅動完成焊槍三維運動。?

焊槍姿態(tài)調整機構的結構形式為單關節(jié)機械手，包括回轉機構和傾仰機?構，由步進電機或伺服電機驅動。完成焊槍的回轉、傾仰等不同姿態(tài)的調整，達到焊槍滿足不同位置焊縫的要求。?

微動機構在非熔化極TIG和等離子弧焊中，焊槍的電弧電壓自動跟蹤系統(tǒng)為閉環(huán)控制，根據弧長的電壓信號，反饋調節(jié)小型精密十字滑架B軸上下微動，以達到弧長調節(jié)功能，保證焊接過程中弧長的穩(wěn)定；電弧擺動系統(tǒng)通過小型精密十字滑架A軸橫向的運動，使焊槍做橫向擺動運動，根據不同焊接工藝規(guī)范，通過編程可實現直線、三角、矩形、梯形等圖形的電弧掃描動作，完成焊縫的填充。?

送絲機由步進電機或伺服電機驅動，可跟據需要進行焊接過程送絲速度的聯(lián)動調節(jié)，從而保證焊絲的熔化量和焊接工藝參數的有機聯(lián)動；在熔化極MIG焊接中為閉環(huán)自動控制，根據弧長反饋信號自動控制送絲速度，以保證穩(wěn)定的弧長，達到高質量的焊縫要求；在非熔化極TIG、等離子焊接中根據焊槍運動機構中的微動機構的電弧電壓跟蹤系統(tǒng)，自動控制送絲速度和焊槍的高度，可實現脈動送絲及回縮功能。?