一种全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，结构中包括焊接作业平台，所述焊接作业平台上设置中央立柱，此中央立柱顶端设置焊接主臂，焊接主臂的末端设置焊接小臂，此焊接小臂的末端通过万向旋转机构连接有一导轨，执行焊接作业的程控式焊接机头设置在此导轨上，焊接机头上还设置有焊缝辅助定位机构。本实用新型通过激光校正装置实时显示焊接作业坐标点与标准坐标点的差值，协助提升焊工的焊接作业水平，大大缩短熟练焊工的培养周期，对国内焊接行业的发展具有现实的促进意义。
【专利说明】一种全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焊接装置，尤其是一种激光辅助定位、手动调整、程控焊接相结合的全位置半自动焊接装置。
【背景技术】
[0002]目前，普通的焊接设备包括焊接能源设备、焊接机头和焊接控制系统。
[0003]焊接能源设备用于提供焊接所需的能量，常用的是各种弧焊电源，也称电焊机；它的空载电压为60?100伏，工作电压为25?45伏特，输出电流为50?1000安。
[0004]焊接机头作用是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热，并不断送进焊接材料，同时机头自身向前移动，实现焊接。手工电弧焊用的电焊钳，随电焊条的熔化，须不断手动向下送进电焊条，并向前移动形成焊缝。自动焊机有自动送进焊丝机构，并有机头行走机构使机头向前移动。
[0005]焊接控制系统的作用是控制整个焊接过程，包括控制焊接程序和焊接规范参数。从设备分类上看，大致有如下几个种类:①手弧焊设备，手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强，但对焊工操作要求高；手弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。②埋弧焊(SAW)设备，其电源可以用交流、直流或交直流并用；埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类。③C02气体保护焊设备，主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。④MIG惰性气体保护焊设备，包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。⑤等离子弧焊设备，主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。⑥超声波焊接设备，主要包括超声波塑料焊接机和超声波金属焊接机。
[0006]目前，常用的焊接作业方式主要包括:常规手工电弧焊、机械式自动焊机、数控开环自动焊。
[0007]常规手工电弧焊用的焊钳随焊条的熔化须不断手动向下送进焊条，并向前移动形成焊缝，主要依靠焊工的操作经验和手法。一个能进行水平焊接的、高水准焊接的焊工须
2-3年的培养和工作经验，一个全位置高水准焊工须10年左右的工作经验。实践证明一般的工厂百十个焊工才能有一个这样的焊工。
[0008]机械式自动焊机在水平焊缝上应用较广泛，市场价在I万至几万元之间。但这类设备均存在移动困难的缺点，须事前移动设备或焊件，对准焊件上的焊缝，并放置水平，不断调整机头和焊缝的位置，否则将焊偏，造成次品或返工。机械式自动焊机对小型焊件基本上不可用，尚未见小型焊件用机械式自动焊进行作业。这是由于在移动设备的时间内手工焊已完成工作，反复移动设备太繁锁，不实用，费工、费时太多，效率太低。
[0009]数控开环自动焊机是目前工业化国家普遍采用的焊接机械，较机械式自动焊有很大的优点，市场价格在30万元左右,基本上是进口机械或合资企业生产。此种机械仅适宜批量较大的同一种零件的焊接，并且对零件的加工精度一致性要求相当高，形位工差应在0.2毫米范围内，同一零件上的多条焊道相对位置的形位工差要小于0.2毫米，每个零件在空间的放置位置差异应小于0.2毫米。由于形位工差要求较高，焊头移动需要编程操作，操作工需要懂得相应软件的使用，许多进口设备还需要操作工懂得外语，懂得高级编程语言、数据结构、高等数学、数学建模以及许多高等知识，这对中国目前大多数劳动力几乎是不可能的；有些设备需越洋专家前往维护修理，费用昂贵。尤其对于零件差异较大的钢结构件完全不可能。许多工厂斥巨资购机后不能使用、不会使用，白白浪费银子和时间，成为摆设。
[0010]上述无论哪种电弧焊接不管采取何种焊接均有二个基本问题:第一是焊道识别即焊道方位的识别，人胜于机器比机器灵活，无论什么焊道均能识别；第二是电弧运行方法，机器胜于人，无论是焊接质量和速度远胜于人工焊接。
[0011]目前，发达国家焊接设备的发展方向主要是朝高效、自动化、智能型、节能、环保型的焊接方向上发展。国内的发展相对滞后一些。结合中国的国情来看，盲目的发展大型化、智能化、自动化的焊接设备是不合时宜的，一方面与生产实际结合不深，同时这类设备超高价格、超高维护费用、动辄请越洋专家维修的情况也是国内同行无法接受的。
[0012]但是，手工焊也存在很大的问题，除了效率问题之外，在业内还有一个更为棘手的问题，即培养一个合格、成熟的焊工一般需要2-3年的时间，否则焊接作业的质量难于保障。这样，在我国焊接行业的现状下，如何快速提升焊工的作业水平成为一个亟需解决的问题。
实用新型内容
[0013]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的种种不足，提供一种全位置激光辅助瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，通过激光校正装置实时显示焊接作业坐标点与标准坐标点的差值，协助提升焊工的焊接作业水平，大大缩短熟练焊工的培养周期，对国内焊接行业的发展具有现实的促进意义。
[0014]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0015]一种全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，结构中包括焊接作业平台，所述焊接作业平台上设置中央立柱，此中央立柱顶端设置焊接主臂，焊接主臂的末端设置焊接小臂，此焊接小臂的末端通过万向旋转机构连接有一导轨，执行焊接作业的程控式焊接机头设置在此导轨上，焊接机头上还设置有焊缝辅助定位机构。
[0016]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述焊接主臂铰接设置在中央立柱的顶端；所述焊接小臂铰接设置焊接主臂的末端；上述两组铰接机构的铰链相互垂直设置。
[0017]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述中央立柱通过轴承旋转设置在焊接作业平台上。
[0018]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述焊缝辅助定位机构为带有显示屏的激光辅助定位装置。
[0019]作为本实用新型的一种优选技术方案，所述激光辅助定位装置上设置保护罩，此保护罩由分设在激光辅助定位装置上下方的两个半罩扣合而成，其中上半罩为透明半椭圆体形，下半罩的底端为透明平板。
[0020]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:根据国内焊接行业的实际情况来看，培养一个合格、成熟的焊工一般需要2-3年的时间；采用本实用新型的焊接设备，能够协助提升焊工的焊接作业水平，大大缩短熟练焊工的培养周期，对国内焊接行业的发展具有现实的促进意义。
[0021]本实用新型采用程控焊接装置与激光辅助定位装置相结合的作业模式，焊工只需根据激光辅助定位装置显示的校正数据实时手动调整程控焊接装置的位置，程控焊接装置即可精准、高质量的完成焊接作业，形成激光辅助定位、手动校准、程控焊接相结合的半自动化焊接作业，这样，焊工只需稍加培训和实习即可稳定的操作设备，实现高标准焊接。这种半自动的焊接作业虽然较国际上的大型化、智能化、自动化焊接设备效能较低，但是与我国目前的行业发展现状相适应，购买、使用、维护都很便捷，具有极高的实用性。
[0022]本实用新型的中央立柱、焊接主臂、焊机小臂等部件均活动连接，实现全位置焊接，焊工在作业时能够实时调整焊接点的位置，操作方便，可调性强，焊接质量有保障。
[0023]本实用新型的激光辅助定位装置上设置显示屏，能够实时显示焊接作业坐标点与标准坐标点的差值，方便焊工实时调整焊点位置；同时激光辅助定位装置上设置椭圆形、平板形保护罩，既不影响激光校正的准确性和数据读取的便捷性，也切实的实现了对设备的保护。
[0024]本实用新型源于焊接实践，结合了机械焊、手工焊、开环数控焊、闭环数控焊各自的优点，形成了一个全新的焊接装置。在实际应用中，无论大型、小型、微型构件，焊道位置是平焊、横焊、立焊、仰焊，无论各个焊件的形位公差大小，不同焊道的形位公差大小，放置位置方向差异大小，只要使用相应尺寸的本实用新型设备都能进行高水准的全位置数控焊接。
[0025]针对国内实际操作焊工来说，本实用新型使用时的文化水平要求较低，无需懂得外语、数据结构、微积分、数学建模等专业知识。对于一个从未从事过焊接工作的人员来说，告诉其焊道位置、焊道方向、相应的焊道参数按钮，然后手动快速将焊头拉至焊道相对位置并制动，再用激光瞄准仪和肉眼对准焊道，余下的焊接完全由机械来完成，通过这样简易的操作即能完成高质量的焊接，形成合格产品，无须经过几年乃至十几年的工作经验就能实现高水平的焊接作业。
[0026]这种焊机非常适合我国各行各业中多种多样的零件，以及大小批量的焊接工作。且其成本只有进口焊接设备的十分之一，无论企业大小均购买的起；同时其结构简单，维护容易，并且效率是现有常规焊接方法的几倍甚至十几倍，收回设备投资十分容易，相对雇佣高级焊工的薪水要合算的多。同时本实用新型对工人的劳动保护也大大增强。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0028]图中:1、焊接作业平台；2、中央立柱；3、焊接主臂；4、焊接小臂；5、万向旋转机构；6、导轨；7、焊接机头；8、激光定位器；81、显示屏。
【具体实施方式】
[0029]参看附图，本实用新型一个具体实施例的结构中包括焊接作业平台1，焊接作业平台I上通过轴承旋转设置中央立柱2，此中央立柱2顶端铰接设置焊接主臂3，焊接主臂3的末端铰接设置焊接小臂4，上述两组铰接机构的铰链相互垂直设置；焊接小臂4的末端通过万向旋转机构5连接有一导轨6，执行焊接作业的程控式焊接机头7设置在此导轨6上，焊接机头7上还设置有焊缝辅助定位机构，焊缝辅助定位机构为带有显示屏81的激光定位器8 ;激光定位器8上设置保护罩，此保护罩由分设在激光定位器8上下方的两个半罩扣合而成，其中上半罩为透明半椭圆体形，下半罩的底端为透明平板。
[0030]参看附图，本实用新型的工作原理在于:使用时，由于中央立柱2、焊接主臂3、焊机小臂4等部件均活动连接，能够便捷的实现全位置焊接，焊工在作业时能够实时调整焊接点的位置，操作方便，可调性强，焊接质量有保障。本实用新型采用程控焊接装置与激光辅助定位装置相结合的作业模式，焊工只需根据激光辅助定位装置显示的校正数据实时手动调整程控焊接装置的位置，程控焊接装置即可精准、高质量的完成焊接作业，形成激光辅助定位、手动校准、程控焊接相结合的半自动化焊接作业，这样，焊工只需稍加培训和实习即可稳定的操作设备，实现高标准焊接。这种半自动的焊接作业虽然较国际上的大型化、智能化、自动化焊接设备效能较低，但是与我国目前的行业发展现状相适应，购买、使用、维护都很便捷，具有极高的实用性。
[0031]上述描述仅作为本实用新型可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
【权利要求】
1.一种全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，结构中包括焊接作业平台(1)，其特征在于:所述焊接作业平台(1)上设置中央立柱(2)，此中央立柱(2)顶端设置焊接主臂(3)，焊接主臂(3)的末端设置焊接小臂(4)，此焊接小臂(4)的末端通过万向旋转机构(5)连接有一导轨￠)，执行焊接作业的程控式焊接机头(7)设置在此导轨(6)上，焊接机头(7)上还设置有焊缝辅助定位机构。
2.根据权利要求1所述的全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，其特征在于:所述焊接主臂(3)铰接设置在中央立柱(2)的顶端；所述焊接小臂(4)铰接设置焊接主臂(3)的末端；上述两组铰接机构的铰链相互垂直设置。
3.根据权利要求1所述的全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，其特征在于:所述中央立柱(2)通过轴承旋转设置在焊接作业平台(1)上。
4.根据权利要求1所述的全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，其特征在于:所述焊缝辅助定位机构为带有显示屏(81)的激光定位器(8)。
5.根据权利要求4所述的全位置激光瞄准、手动调整的数控电弧焊接机，其特征在于:所述激光定位器(8)上设置保护罩，此保护罩由分设在激光定位器(8)上下方的两个半罩扣合而成，其中上半罩为透明半椭圆体形，下半罩的底端为透明平板。
【文档编号】B23K9/32GK204053209SQ201420542372
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】王均益, 王佳, 景建涛, 胡志红 申请人:王均益