一种旋转复合焊接设备

本发明涉及焊接装备技术领域，具体为一种旋转复合焊接设备。

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，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，因此可知现在的焊接设备虽然已基本满足了人们的需求，但是仍然存在着一些问题。

现有焊接装置在焊接位置处于仰焊时复杂的焊接角度对操作人员的实施难度较大，不仅对操作人员技术水平的要求变高，同时也会增加劳动强度，实用性和易用性较低，因此亟需一种旋转复合焊接设备来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种旋转复合焊接设备，以解决上述背景技术中提出的现有焊接装置在焊接位置处于仰焊时复杂的焊接角度对操作人员的实施难度较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种旋转复合焊接设备，包括三坐标滑台机构、旋转平台机构、复合焊接夹具机构、电机控制部分和坐标台设备框架，所述三坐标滑台机构包括y轴导轨系统，所述y轴导轨系统包括从动y轴导轨、主动y轴导轨、铝板x轴引导导轨、x轴电机、z轴引导导轨、z轴电机、固定板、旋转c轴平台和c轴电机，所述旋转c轴平台与c轴电机安装在z轴导轨系统的末端，且y轴导轨系统、x轴导轨系统、z轴导轨系统与旋转c轴平台组成设备传动系统，所述设备传动系统安装在机架上，所述y轴电机、x轴电机、z轴电机和c轴电机皆与电机控制器连接。

优选的，所述x轴导轨系统设置在y轴导轨系统上，且x轴导轨系统上设置有z轴导轨系统，所述旋转c轴平台通过螺钉与固定板固定连接，所述从动y轴导轨与联轴器通过转轴活动连接。

优选的，所述旋转c轴平台上设置有复合焊接夹具安装板，且旋转c轴平台上活动连接有电弧焊枪紧固块和电弧焊接枪，所述复合焊接夹具安装板上设置有激光焊枪。

优选的，所述x轴导轨系统的两端分别与从动y轴导轨和主动y轴导轨通过滑块活动连接，所述z轴导轨系统与x轴导轨系统同样通过滑块活动连接，所述c轴电机与固定板固定连接。

优选的，所述复合焊接夹具机构包括复合焊接夹具安装板、电弧焊枪紧固块，所述复合焊接夹具安装板上固定安装有电弧焊接枪和激光焊枪，且复合焊接夹具安装板上开设有三对螺纹孔。

优选的，所述旋转c轴平台上开设有安装槽位，且安装槽位与复合焊接夹具安装板相配合。

优选的，所述y轴导轨系统、x轴导轨系统、z轴导轨系统和旋转c轴平台皆被单片机控制运行，且单片机通过g代码编写控制控制运行路径。

优选的，所述y轴导轨系统的底端固定安装有机架，且机架的底端固定安装有垫板四组，四组所述垫板通过螺栓与地面固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该旋转复合焊接设备设置有y轴导轨系统、x轴导轨系统、z轴导轨系统与旋转c轴平台，通过y轴导轨系统、x轴导轨系统、z轴导轨系统与旋转c轴平台的作用起到带动焊接设备在空间内完成x、y、z三个方向的复合运动，焊枪与旋转台配合，使得焊枪可以到达空间内任一点的同时，能实现焊枪旋转，可以对工件完成对工人来说难度较高的立焊操作，较现有的焊接装置实用性和易用性得到了提升，解决了现有焊接装置在焊接位置处于仰焊时复杂的焊接角度对操作人员的实施难度较大的问题；

2、该旋转复合焊接设备设置有电弧焊枪和激光焊枪，通过电弧焊枪和激光焊枪的作用起到复合焊接的效果，在对不同材料进行焊接时，可以针对使用不同的焊枪进行焊接，较现有的装置实用性和易用性得到了提升。

附图说明

图1为本发明的俯视立体结构示意图；

图2为本发明的后侧局部立体俯视结构示意图；

图3为本发明的z轴引导导轨、z轴电机、固定板和c轴电机侧视立体结构示意图；

图4为本发明的旋转c轴平台、复合焊接夹具安装板、电弧焊枪紧固块、电弧焊接枪和激光焊枪侧视结构示意图。

图中：1、y轴导轨系统；11、从动y轴导轨；12、主动y轴导轨；13、铝板；14、y轴电机；15、联轴器；2、x轴导轨系统；21、x轴引导导轨；22、x轴电机；3、z轴导轨系统；31、z轴引导导轨；32、z轴电机；33、固定板；4、旋转c轴平台；41、c轴电机；5、复合焊接夹具安装板；51、电弧焊枪紧固块；52、电弧焊接枪；53、激光焊枪；6、机架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种旋转复合焊接设备，包括三坐标滑台机构、旋转平台机构、复合焊接夹具机构、电机控制部分和坐标台设备框架，三坐标滑台机构包括y轴导轨系统1，y轴导轨系统1包括从动y轴导轨11、主动y轴导轨12、x轴引导导轨21、x轴电机22、z轴引导导轨31、z轴电机32、固定板33、旋转c轴平台4和c轴电机41，旋转c轴平台4与c轴电机41安装在z轴导轨系统3的末端，且y轴导轨系统1、x轴导轨系统2、z轴导轨系统3与旋转c轴平台4组成设备传动系统，设备传动系统安装在机架6上，y轴电机14、x轴电机22、z轴电机32和c轴电机41皆与电机控制器连接，焊接结构由双y轴、单x轴、单z轴及c轴组成的龙门式滑台，每个轴的运动分别由一个步进电机带动。

x轴导轨系统2设置在y轴导轨系统1上，且x轴导轨系统2上设置有z轴导轨系统3，旋转c轴平台4通过螺钉与固定板33固定连接，从动y轴导轨11与联轴器15通过转轴活动连接。

y轴有两条导轨(主动y轴导轨12与从动y轴导轨11)，从动y轴导轨11由联轴器15传动和主动y轴导轨12保持同一转速，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。

旋转c轴平台4上设置有复合焊接夹具安装板5，且旋转c轴平台4上活动连接有电弧焊枪紧固块51和电弧焊接枪52，复合焊接夹具安装板5上设置有激光焊枪53，电弧焊接枪52与激光焊枪53复合安装在一起，c轴旋转至立焊的位置，调整对其焊缝，三坐标滑台由四个轴组成，稳定性提高的同时也增加了运行的精度，滑台组装完成后，与机架6通过15mm厚的铝板13进行对接固定。

x轴导轨系统2的两端分别与从动y轴导轨11和主动y轴导轨12通过滑块活动连接，z轴导轨系统3与x轴导轨系统2同样通过滑块活动连接，c轴电机41与固定板33固定连接，固定板33上安装旋转c轴平台4，焊枪则固定在复合焊接夹具安装板5上，旋转c轴平台4可以实现180°内的转动，角度的灵活性使焊接设备可以实现多种焊接操作，对于反射率较大的金属采用激光焊接时难以实现，但是通过焊接角度的变化可以实现。

复合焊接夹具机构包括复合焊接夹具安装板5、电弧焊枪紧固块51，复合焊接夹具安装板5上固定安装有电弧焊接枪52和激光焊枪53，且复合焊接夹具安装板5上开设有三对螺纹孔，复合安装焊接设备的夹具部分由复合焊接夹具安装板5与电弧焊枪紧固块51组成，复合焊接夹具安装板5与旋转c轴平台4连接固定，激光焊枪53通过螺纹连接可以直接固定，电弧焊接枪52要通过电弧焊枪紧固块51进行加紧再固定于复合焊接夹具安装板5上，实现了激光-电弧的复合串联，若需要改变焊接设备的前后顺序，将激光焊枪53与电弧焊枪夹具电弧焊枪紧固块51调整即可。

旋转c轴平台4上开设有安装槽位，且安装槽位与复合焊接夹具安装板5相配合。

y轴导轨系统1、x轴导轨系统2、z轴导轨系统3和旋转c轴平台4皆被单片机控制运行，且单片机通过g代码编写控制控制运行路径。

y轴导轨系统1的底端固定安装有机架6，且机架6的底端固定安装有垫板四组，四组垫板通过螺栓与地面固定连接，旋转台上安装的是高效率的激光焊枪53，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％，激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高。

坐标台则用控制器进行操作，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，旋转台上可以通过更换夹具来固定不同的焊接器，激光焊接头或电弧焊枪，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。

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。

工作原理：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，只需在旋转c轴平台4上固定一个复合焊接夹具安装板5即可对其进行扩展安装多种焊接器材，旋转台的设计增加了焊接设备的实用性，例如对铝材等有反射的金属进行激光焊接时，旋转一定角度能减少激光的反射提高可焊性；电弧焊进行仰焊操作时，旋转台也增加了焊接的安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明。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，本发明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发明内。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。