[實(shí)用新型]數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)柔性弧焊系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920021365.7
• 申請(qǐng)日: 2009-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN201493620U
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海波;欒景毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南海通焊接技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B23K37/00
• 分類號(hào): B23K37/00;G05B19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)化焊接系統(tǒng)，具體地說是數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)柔性弧焊系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著機(jī)械裝備與技術(shù)的不斷提高，先進(jìn)的焊接工藝及裝備對(duì)提高焊接件產(chǎn)品的外觀質(zhì)量、工作效率、焊接性能起著關(guān)鍵而重要的作用，傳統(tǒng)的手工焊工藝技術(shù)已不能適應(yīng)當(dāng)前先進(jìn)設(shè)備技術(shù)的要求。

焊接自動(dòng)化已成為國(guó)內(nèi)外焊接領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢(shì)。目前的焊接自動(dòng)化有兩類主要的技術(shù)：一類是普通的自動(dòng)焊接機(jī)，由機(jī)械驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)或焊槍運(yùn)動(dòng)，與焊接電源和電控部分簡(jiǎn)單的組合，代替人工完成比較單一的焊接任務(wù)；另一類是焊接機(jī)器人及其工作站，能完成品種多變和復(fù)雜工件的焊接，但技術(shù)含量高，價(jià)格很高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的技術(shù)任務(wù)是提供一種介于焊接專機(jī)與機(jī)器人工作站二者之間的既有較高自動(dòng)化和柔性化程度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格較低、適用范圍廣、用戶能夠接受的能替代機(jī)器人工作站的數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)柔性弧焊系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括焊接電源、送絲機(jī)、工件夾持運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、保護(hù)氣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)；焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及微動(dòng)機(jī)構(gòu)；電氣控制系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)及常規(guī)電控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)焊接參數(shù)和程序設(shè)定來控制工件夾持運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和送絲機(jī)；常規(guī)電控系統(tǒng)控制冷卻系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止、保護(hù)氣系統(tǒng)中氣源的開關(guān)、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(jié)合，實(shí)現(xiàn)柔性弧焊中心的自動(dòng)路徑行進(jìn)、自動(dòng)調(diào)整軌跡、自動(dòng)調(diào)整焊槍姿態(tài)等功能。

工件夾持運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可為滾輪架、變位機(jī)、琴鍵式直縫夾緊裝置或焊接機(jī)床類結(jié)構(gòu)。

數(shù)控系統(tǒng)是基于PC總線的一種高性能、低價(jià)位的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器，它包括脈沖輸出、脈沖計(jì)數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)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(jī)的速度，改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來控制電機(jī)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(jì)數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機(jī)器準(zhǔn)確的位置，糾正傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入/輸出點(diǎn)可進(jìn)行機(jī)器兩端和原點(diǎn)限位及控制輸出等。庫函數(shù)包括S型和T型加速，直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，多軸聯(lián)動(dòng)函數(shù)等。產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中需要精確定位、定長(zhǎng)的位置控制系統(tǒng)和基于PC的NC控制系統(tǒng)。

主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括XYZ軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊槍姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)；微動(dòng)機(jī)構(gòu)包括焊槍的電弧電壓自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、電弧擺動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式為A、B軸小型精密十字滑架，焊槍的電弧電壓自動(dòng)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(cè)信號(hào)是在焊槍與工件相對(duì)位置變化時(shí)，由電弧自身電參數(shù)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(cè)信號(hào)；微動(dòng)機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)焊接過程中焊槍的電弧電壓自動(dòng)跟蹤、電弧擺動(dòng)和電弧長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。

XYZ軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)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(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；龍門式包括龍門運(yùn)動(dòng)X軸、滑塊沿橫梁運(yùn)動(dòng)的Y軸和沿滑塊上下運(yùn)動(dòng)的Z軸；XYZ軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌部件，由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成焊槍三維運(yùn)動(dòng)。

焊槍姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式為單關(guān)節(jié)機(jī)械手，包括回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和傾仰機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。完成焊槍的回轉(zhuǎn)、傾仰等不同姿態(tài)的調(diào)整，達(dá)到焊槍滿足不同位置焊縫的要求。

微動(dòng)機(jī)構(gòu)在非熔化極TIG和等離子弧焊中，焊槍的電弧電壓自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)為閉環(huán)控制，根據(jù)弧長(zhǎng)的電壓信號(hào)，反饋調(diào)節(jié)小型精密十字滑架B軸上下微動(dòng)，以達(dá)到弧長(zhǎng)調(diào)節(jié)功能，保證焊接過程中弧長(zhǎng)的穩(wěn)定；電弧擺動(dòng)系統(tǒng)通過小型精密十字滑架A軸橫向的運(yùn)動(dòng)，使焊槍做橫向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)不同焊接工藝規(guī)范，通過編程可實(shí)現(xiàn)直線、三角、矩形、梯形等圖形的電弧掃描動(dòng)作，完成焊縫的填充。

送絲機(jī)由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可跟據(jù)需要進(jìn)行焊接過程送絲速度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，從而保證焊絲的熔化量和焊接工藝參數(shù)的有機(jī)聯(lián)動(dòng)；在熔化極MIG焊接中為閉環(huán)自動(dòng)控制，根據(jù)弧長(zhǎng)反饋信號(hào)自動(dòng)控制送絲速度，以保證穩(wěn)定的弧長(zhǎng)，達(dá)到高質(zhì)量的焊縫要求；在非熔化極TIG、等離子焊接中根據(jù)焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的微動(dòng)機(jī)構(gòu)的電弧電壓跟蹤系統(tǒng)，自動(dòng)控制送絲速度和焊槍的高度，可實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)送絲及回縮功能。