一种三轴数控高频焊接装置及其焊接控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种三轴数控高频焊接装置及其焊接控制方法，包括三维运动机构、高频焊接装置、送丝装置以及控制单元；高频焊接装置安装在三维运动机构上，包括高频焊接控制器、高频焊接感应线圈；送丝装置安装在三维运动机构上，包括第一送丝器、第二送丝器、第一送丝管、第二送丝管；第一送丝器、第二送丝器分别置于高频焊接控制器两边；第一送丝管介于第一送丝器与高频焊接感应圈之间；第二送丝管介于第二送丝器与高频焊接感应圈之间；高频焊接装置通电后，即可控制所述高频焊接感应圈工作，瞬间融化锡丝，完成焊接点位的焊接；控制单元一方面控制所述三维运动机构运动，另一方面控制高频焊接装置进行点位焊接。本发明实现多工位自动高频焊接。
【专利说明】
-种Ξ轴数控高频焊接装置及其焊接控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种Ξ轴数控高频焊接装置及其焊接控制方法，具体设及一种用于多 工位、高频焊接的数控系统，属于机械加工设备领域。
【背景技术】
[0002] 焊接技术作为制造业的传统工艺与技术，在近几年的工业应用中的发展非常迅 速。在工业化自动领域，很多企业对先进焊接设备的需求非常紧迫。传统的焊接一般采用手 工焊，生产效率低，焊接质量不稳定，容易出现因人工因素造成产品的不合格，生产成本较 高，产品经检测后返工率高，而且工人的劳动强度也较大，不能满足现代化大生产的需要。
[0003] 公布号为CN201410292261的发明专利《焊接机》，提出了一种多焊头式焊接机。该 机身上水平设置有丝杆，丝杆可W做垂直升降运动，丝杆上安装有多个可W滑动的焊枪，机 身下部设有可固定工件的工作台，首先调整焊枪对准工件每个焊接点位，校对完成后即可 进行工件的焊接加工。运种方式的局限性在于:灵活性差，对人工校对水平要求高，对于焊 接点距较小的工件则无法进行加工，此外，需要多个焊枪实现多工位焊接，机器成本较高。
[0004] 公布号为CN201110380942的发明专利《自动焊接机》，提出了一种Ξ维自动焊接装 置。首先通过焊接平台垂直移动装置和水平移动装置实现二维焊接定位，再通过烙铁头运 动装置实现烙铁头的焊接定位。运种方式的局限性在于:烙铁头运动装置过于复杂，烙铁头 运动必须由气缸运动装置与步进电机联合运动才可实现烙铁头的焊接定位;焊接加工范围 有限，仅适用于较粗糖的焊接加工，不适用于焊接精确程度要求较高的焊接加工。
[0005] 因此，如何提供一种自动化程度高、结构简单、工作可靠、焊接效果美观的自动焊 接系统，是本领域技术人员需要解决的问题。
【发明内容】
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种Ξ轴数控高频焊接装置，包括Ξ维运动机构、高频焊接装置、送丝装置W及控 制单元；
[000引所述高频焊接装置安装在所述Ξ维运动机构上面，包括高频焊接控制器、高频焊 接感应圈；
[0009] 所述送丝装置安装在所述Ξ维运动机构上面，包括第一送丝器、第二送丝器、第一 送丝管、第二送丝管;所述第一送丝器、所述第二送丝器分别置于所述高频焊接控制器的两 边;所述第一送丝管介于第一送丝器与高频焊接感应圈之间，将锡丝导向高频焊接感应圈 的一侧;所述第二送丝管介于第二送丝器与高频焊接感应圈之间，将锡丝导向高频焊接感 应圈的另一侧;所述高频焊接装置接通电源后，即可控制所述高频焊接感应圈工作，融化锡 丝，完成焊接点位的焊接；
[0010] 所述控制单元一方面控制所述Ξ维运动机构作Ξ维空间运动，进而带动所述高频 焊接装置和所述送丝装置作Ξ维空间运动;所述控制单元另一方面控制高频焊接装置进行 点位焊接。
[0011] 进一步，所述Ξ维运动机构包括X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构；
[0012] 所述X轴运动机构、所述巧由运动机构、所述巧由运动机构的构造相同，均包括:底 座、导轨、步进电机、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母底座、零位接近开关、限位接近开关;所述导轨 设置在所述底座上面;所述滚珠丝杠设置在两根导轨中间；所述步进电机位于滚珠丝杠的 一端，所述滚珠丝杠螺母底座与所述滚珠丝杠连接，所述步进电机转动带动所述滚珠丝杠 转动，进而带动所述滚珠丝杠螺母底座沿着所述导轨做相对直线运动;所述零位接近开关 设置在导轨中间靠近步进电机的一端，决定底座运动的起始位置;所述限位接近开关设置 在导轨中间的另一端，决定底座运动的最大行程；
[0013] 所述X轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座与所述Z轴运动机构的底座的一端固定，所 述X轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座能够带动所述Z轴运动机构一起沿X轴方向运动;所述Z 轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座与所述Y轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座固定连接，所述Z 轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座能够带动所述Y轴运动机构一起沿Z轴方向运动;所述X轴 运动机构、所述Y轴运动机构、所述Z轴运动机构两两之间相互垂直。
[0014] 进一步，所述导轨由对称设置在底座上的两根滑轨实现。
[0015] 进一步，所述高频焊接装置安装在所述Y轴运动机构的前端，所述高频焊接控制器 位于上方，高频焊接感应线圈位于下方;所述第一送丝器、所述第二送丝器均安装于Y轴运 动机构的前端。
[0016] 进一步，所述控制单元包括单片机、工业串口屏及Ξ轴霍尔操纵杆;所述单片机与 所述步进电机相连，用于驱动所步进电机旋转;所述单片机与所述高频焊接控制器相连，用 于控制高频点位焊接;所述工业串口屏作为人机接口界面，实时呈现装置的运行状态与参 数，同时接收将用户指令并发送给单片机;所述Ξ轴霍尔操纵杆通过单片机控制多个焊接 工位的位置设定。
[0017] 进一步，所述单片机通过电机驱动器与所述步进电机相连;所述单片机与所述高 频焊接控制器之间还设有继电器。
[0018] 进一步，所述步进电机与所述单片机之间还设有接近传感器，所述接近传感器在 每个轴的末端和始端分别有一个，当相应的轴运动到始端或者末端时，接近传感器发送指 令给单片机，然后单片机发送指令使步进电机停止运转。
[0019] 进一步，所述工业串口屏设置在控制柜的顶面;所述单片机设置所述控制柜的内 部;所述Ξ轴霍尔操纵杆的手柄穿出所述控制柜。
[0020] 根据上述装置，本发明还提出了一种Ξ轴数控高频焊接控制方法，包括如下步骤：
[0021] 步骤一：在一批同规格待焊接工件中选择其中一个待焊工件放在焊接平台上固 定，然后执行下一步；
[0022] 步骤二:给装置上电，判断Ξ个步进电机是否在电气零点，具体是通过Ξ个零位接 近开关指示灯进行识别，若某轴上的步进电机不在电气零点，该轴对应的限位接近开关指 示灯处于焰灭状态；如果Ξ个零位接近开关指示灯亮，执行下一步；反之按下工业串口屏 "回零"按钮，使Ξ个电机回到电气零点再执行下一步；
[0023] 步骤Ξ:如果该待焊工件焊接工艺在之前的工作中已存储，则按下工业串口屏"自 动焊接"按钮进入自动焊接模式，执行步骤十六;反之，需要对运个焊接工件进行手动设置， 按下"手动设置"按钮进入手动设置模式，执行下一步；
[0024] 步骤四：进入"手动设置"页面，首先对参数进行设置，参数包括焊接点个数m、送丝 器送丝长度、送丝器送丝速度、送丝器回丝长度、高频焊保溫时间、高频焊预热时间，参数设 置完成后，执行下一步；
[0025] 步骤五:判断该待焊工件的多个焊接点是否等距，若是，按下"复制递推"按钮，进 入复制递推焊接模式，执行下一步;若不是，按下"逐点设置"按钮，进入逐点焊接模式，执行 步骤十二；
[0026] 步骤六:按下工业串口屏"复制递推焊接点1设置"按钮，通过立轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴上的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1;其中焊接工位点的标 号按照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从 左往右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"复制递推焊接点1完成"按钮，工业串口屏自 动跳转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步；
[0027] 步骤屯:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆 操纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的位 置作为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步；
[002引步骤八:按下工业串口屏"复制递推焊接点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"复制 递推焊接点2完成"按钮，工业串日屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步；
[0029] 步骤九:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆 操纵X轴、Y轴、Z轴Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的位置 作为焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点2完成" 按钮，工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行下一步；
[0030] 步骤十:在该装置中设计了 1-10共十个可供存储的存储通道，点击任意数字即可 将该待焊工件的点位信息W及焊接参数保存在该数字对应的存储通道，W便下次需要焊接 同种类型的焊接工件时直接进入自动焊接模式即可，数据保存成功后执行下一步；
[0031] 步骤十一:按下"回零"按钮，让X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机回到电气零点，执行 步骤十屯；
[0032] 步骤十二:按下工业串口屏"逐点设置焊接点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1，其中焊接工位点的标 号按照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从 左往右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"逐点设置焊接点1完成"按钮，工业串口屏自 动跳转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步；
[0033] 步骤十Ξ:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵 杆操纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的 位置作为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步；
[0034] 步骤十四：按下工业串口屏"逐点设置焊接点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"逐 点设置焊接点2完成"按钮，工业串日屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步；
[0035] 步骤十五:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵 杆操纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的 位置作为焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点3操作页面，W下步骤操作方法同步骤十四和 步骤十五，依次完成焊接工位点3、焊接过渡点3......焊接工位点m、焊接过渡点m，按下工业 串口屏"逐点设置焊接过渡点m完成"按钮，工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行步骤 十；
[0036] 步骤十六:进入自动焊接模式界面，会出现1-10十个功能按钮，按下该待焊工件焊 接工艺之前保存的存储通道即可将该待焊工件的点位信息W及焊接参数调取出来，确认数 据无误后按下"确认调取数据"按钮，执行下一步；
[0037] 步骤十屯:按下"运行"按钮，装置进入自动焊接状态，待焊工件焊接完成后，X轴、Y 轴、Z轴的Ξ个步进电机自动回到电气零点，当确认Ξ个电机回到电气零点后，执行下一步；
[0038] 步骤十八:将焊接完成后的工件取下，并将下一个同批次待焊工件放在焊接平台 上并固定，执行步骤十屯;若该批次焊接工件已全部完成焊接工作，执行步骤十九；
[0039] 步骤十九:关闭电源。
[0040] 本发明的有益效果：
[0041] (1)Ξ轴数控高频焊接平台由Ξ个自由度构成，可按着设定的空间轨迹运动，实现 多工位自动高频焊接；
[0042] (2)由丝杠传动，定位精度高；
[0043] (3)由Ξ轴霍尔操作杆实现焊接多工位的设定，大大降低对操作人员的技术要求。
[0044] (4)由工业串口屏作为上位机与STM32通讯，不仅仅提高了系统的性能稳定性，而 且成本低廉，更加适用于市场化生产。
【附图说明】
[0045] 图1为本发明的结构示意图。
[0046] 图2为本发明的系统结构框图。
[0047] 图3为本发明的操作流程图。
[004引附图标记说明：
[0049]
[(Κ)加 ]
【具体实施方式】
[0化1]首先需要理解的是，术语"中屯、"、"纵向"、"横向"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、 "右"、''竖直"、''水平"、''顶"、''底"、''内"、''外"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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此 夕h术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指 明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或者隐含地包括 一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明"，多个"的含义是两个或两个W 上。
[0052] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0053] 如图1所示，本发明提供了一种Ξ轴数控高频焊接平台，主要由控制单元、X轴运动 机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、送丝装置、高频焊接装置等构成。其中X轴运动机构、Y轴 运动机构W及Z轴运动机构的构造完全相同。
[0054] 所述X轴运动机构包括X轴底座1、第一导轨2、第一滚珠丝杠4、第一步进电机3、第 一滚珠丝杠螺母座5、X轴零位接近开关6、X轴限位接近开关7。第一导轨2由两滑轨W-定间 隙对称布置在X轴底座1上，第一滚珠丝杠4置于两导轨之间；第一步进电机3置于第一滚珠 丝杠4左端，第一滚珠丝杠螺母座5与第一滚珠丝杠4相连，并且能够沿第一导轨2滑动;第一 步进电机带动第一滚珠丝杠4转动，进而带动第一滚珠丝杠螺母座5相对于X轴底座1沿着第 一导轨2左右做往复运动;X轴零位接近开关6置于X轴运动机构的左端，决定X轴运动机构的 起始位置，X轴限位接近开关7置于X轴运动机构的右端，决定X轴运动机构的最大行程。
[0055] 所述Z轴运动机构包括Z轴底座8、第Ξ导轨9、第Ξ滚珠丝杠11、第Ξ步进电机10、 第Ξ滚珠丝杠螺母座12、Z轴零位接近开关13、Z轴限位接近开关14。2轴底座8的底端垂直固 定于第一滚珠丝杠螺母座12上;第Ξ导轨9由两滑轨W-定间隙对称布置在Z轴底座8上;第 Ξ滚珠丝杠11置于两导轨之间，第Ξ步进电机10置于第Ξ滚珠丝杠11顶端，驱动Z轴的第Ξ 滚珠丝杠螺母座12相对于Z轴底座8沿着第Ξ导轨11垂直做往复运动。Z轴零位接近开关13 置于Z轴运动机构的顶端，决定Z轴运动机构的起始位置，Z轴限位接近开关14置于Z轴运动 机构的底端，决定Z轴运动机构的最大行程。
[0056] 所述Υ轴运动机构包括Υ轴底座15、第二导轨16、第二滚珠丝杠18、第二步进电机 17、第二滚珠丝杠螺母座19、Υ轴零位接近开关20、Υ轴限位接近开关21 dY轴底座15通过第二 滚珠丝杠螺母座19固定连接于第Ξ滚珠丝杠螺母座12上;第二导轨16由两滑轨W-定间隙 对称布置在Y轴底座15上;第二滚珠丝杠18置于两导轨之间，第二步进电机17置于第二滚珠 丝杠18前端，驱动第二滚珠丝杠螺母座19相对于Y轴底座15沿着第二导轨16前后做往复运 动。Y轴零位接近开关20置于Y轴运动机构的前端，决定Y轴运动机构的起始位置，Y轴限位接 近开关21置于Y轴运动机构的后端，决定Y轴运动机构的最大行程。
[0057] 所述高频焊接装置包括高频焊接控制器25、高频焊接感应线圈26,安装于Y轴运动 机构的前端。
[0化引所述的送丝装置包括第一送丝器27、第一送丝管29、第二送丝器28、第二送丝管 30。第一送丝器27安装于Y轴运动机构的前端，并置于高频焊接控制器25的左边;第一送丝 管29介于第一送丝器27与高频焊接感应圈26之间，将锡丝导向高频焊接感应圈26的左侧； 第二送丝器28安装于Y轴运动机构的前端，并置于高频焊接控制器25的右边;第二送丝管30 介于第二送丝器28与高频焊接感应圈26之间，将锡丝导向高频焊接感应圈26的右侧;高频 焊接装置接通电源后，即可控制高频焊接感应圈26工作，瞬间融化锡丝，从而完成焊接点位 的焊接。
[0化9] 所述控制单元包括STM32单片机31、工业串口屏24、Ξ轴霍尔操纵杆23、控制柜22。 电路连接如图2所示，单片机通过电机驱动器与3个轴上的步进电机相连，用于驱动步进电 机;单片机通过继电器控制高频焊接装置进行点位焊接;所述单片机设置在控制柜内部;工 业串口屏24作为人机接口界面，设置控制柜22的顶面，能W液晶屏画面实时呈现系统的运 行状态与参数，同时可W将用户的指令发送给单片机。所述Ξ轴霍尔操纵杆23主要用于多 个焊接工位的位置设定，通过STM32单片机3巧Ε动X轴运动机构、Υ轴运动机构、Ζ轴运动机构 完成，其手柄穿出所述控制柜22;在步进电机与单片机直接还连接有接近传感器，所述接近 传感器在每个轴的末端和始端分别有一个，当一个轴的运动机构运动到另一个轴底座的始 端或者末端时，接近传感器发送指令给单片机，然后单片机发送指令使步进电机停止运转。 接近传感器置于轴的首末端的目的就是起到一个保护运动，不然Ξ个轴的上、下、左、右、 前、后运动无法停止，运样如果超过了每个轴的长度，就会冲毁机床。
[0060] 如图3所示，本发明还公开了一种利用上述Ξ轴数控高频焊接系统进行焊接的控 制方法，具体包括W下步骤。
[0061] 步骤一：在一批同规格待焊接工件中选择其中一个待焊工件放在焊接平台上固 定，然后执行下一步；
[0062] 步骤二:给装置上电，判断Ξ个步进电机是否在电气零点，具体是通过Ξ个零位接 近开关指示灯进行识别，若某轴上的步进电机不在电气零点，该轴对应的限位接近开关指 示灯处于焰灭状态；如果Ξ个零位接近开关指示灯亮，执行下一步；反之按下工业串口屏 "回零"按钮，使Ξ个电机回到电气零点再执行下一步；
[0063] 步骤Ξ:如果该待焊工件焊接工艺在之前的工作中已存储，则按下工业串口屏"自 动焊接"按钮进入自动焊接模式，执行步骤十六;反之，需要对运个焊接工件进行手动设置， 按下"手动设置"按钮进入手动设置模式，执行下一步；
[0064] 步骤四：进入"手动设置"页面，首先对参数进行设置，参数包括焊接点个数m、送丝 器送丝长度、送丝器送丝速度、送丝器回丝长度、高频焊保溫时间、高频焊预热时间，参数设 置完成后，执行下一步；
[0065] 步骤五:判断该待焊工件的多个焊接点是否等距，若是，按下"复制递推"按钮，进 入复制递推焊接模式，执行下一步;若不是，按下"逐点设置"按钮，进入逐点焊接模式，执行 步骤十二；
[0066] 步骤六:按下工业串口屏"复制递推焊接点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴上的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1;其中焊接工位点的标 号按照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从 左往右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"复制递推焊接点1完成"按钮，工业串口屏自 动跳转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步；
[0067] 步骤屯:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆 操纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的位 置作为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步；
[0068] 步骤八:按下工业串口屏"复制递推焊接点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"复制 递推焊接点2完成"按钮，工业串日屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步；
[0069] 步骤九:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆 操纵X轴、Y轴、Z轴Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的位置 作为焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点2完成" 按钮，工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行下一步；
[0070] 步骤十:在该装置中设计了 1-10共十个可供存储的存储通道，点击任意数字即可 将该待焊工件的点位信息W及焊接参数保存在该数字对应的存储通道，W便下次需要焊接 同种类型的焊接工件时直接进入自动焊接模式即可，数据保存成功后执行下一步；
[0071] 步骤十一:按下"回零"按钮，让X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机回到电气零点，执行 步骤十屯；
[0072] 步骤十二:按下工业串口屏"逐点设置焊接点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1，其中焊接工位点的标 号按照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从 左往右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"逐点设置焊接点1完成"按钮，工业串口屏自 动跳转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步；
[0073] 步骤十Ξ:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵 杆操纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的 位置作为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步；
[0074] 步骤十四：按下工业串口屏"逐点设置焊接点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"逐 点设置焊接点2完成"按钮，工业串日屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步；
[0075] 步骤十五:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2设置"按钮，通过Ξ轴霍尔操纵 杆操纵X轴、Υ轴、z轴的Ξ个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的 位置作为焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2完 成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点3操作页面，W下步骤操作方法同步骤十四和 步骤十五，依次完成焊接工位点3、焊接过渡点3......焊接工位点m、焊接过渡点m，按下工业 串口屏"逐点设置焊接过渡点m完成"按钮，工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行步骤 十；
[0076] 步骤十六:进入自动焊接模式界面，会出现1-10十个功能按钮，按下该待焊工件焊 接工艺之前保存的存储通道即可将该待焊工件的点位信息W及焊接参数调取出来，确认数 据无误后按下"确认调取数据"按钮，执行下一步；
[0077] 步骤十屯:按下"运行"按钮，装置进入自动焊接状态，待焊工件焊接完成后，X轴、Y 轴、Z轴的Ξ个步进电机自动回到电气零点，当确认Ξ个电机回到电气零点后，执行下一步；
[0078] 步骤十八:将焊接完成后的工件取下，并将下一个同批次待焊工件放在焊接平台 上并固定，执行步骤十屯;若该批次焊接工件已全部完成焊接工作，执行步骤十九；
[0079] 步骤十九:关闭电源。
[0080] 进一步，所述的选择合适的位置作为过渡点的方法:将高频焊接感应圈离开焊接 工位点后所处的位置点作为过渡点。
[0081] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明，它们并非用W限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，包括三维运动机构、高频焊接装置、送丝 装置以及控制单元； 所述高频焊接装置安装在所述三维运动机构上面，包括高频焊接控制器(25)、高频焊 接感应圈（26); 所述送丝装置安装在所述三维运动机构上面，包括第一送丝器(27)、第二送丝器(28)、 第一送丝管（29)、第二送丝管(30);所述第一送丝器(27)、所述第二送丝器(28)分别置于所 述高频焊接控制器(25)的两边;所述第一送丝管(29)介于第一送丝器(27)与高频焊接感应 圈（26)之间，将锡丝导向高频焊接感应圈（26)的一侧;所述第二送丝管（30)介于第二送丝 器(28)与高频焊接感应圈（26)之间，将锡丝导向高频焊接感应圈（26)的另一侧;所述高频 焊接装置接通电源后，即可控制所述高频焊接感应圈（26)工作，融化锡丝，完成焊接点位的 焊接； 所述控制单元一方面控制所述三维运动机构作三维空间运动，进而带动所述高频焊接 装置和所述送丝装置作三维空间运动;所述控制单元另一方面控制高频焊接装置进行点位 焊接。2. 根据权利要求1所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述三维运动机构 包括X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构； 所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构、所述Z轴运动机构的构造相同，均包括:底座、导 轨、步进电机、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺母底座、零位接近开关、限位接近开关;所述导轨设置 在所述底座上面;所述滚珠丝杠设置在两根导轨中间;所述步进电机位于滚珠丝杠的一端， 所述滚珠丝杜螺母底座与所述滚珠丝杜连接，所述步进电机转动带动所述滚珠丝杜转动， 进而带动所述滚珠丝杠螺母底座沿着所述导轨做相对直线运动;所述零位接近开关设置在 导轨中间靠近步进电机的一端，决定底座运动的起始位置;所述限位接近开关设置在导轨 中间的另一端，决定底座运动的最大彳丁程； 所述X轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座与所述Z轴运动机构的底座的一端固定，所述X 轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座能够带动所述Z轴运动机构一起沿X轴方向运动;所述Z轴 运动机构的滚珠丝杠螺母底座与所述Y轴运动机构的滚珠丝杠螺母底座固定连接，所述Z轴 运动机构的滚珠丝杠螺母底座能够带动所述Y轴运动机构一起沿Z轴方向运动;所述X轴运 动机构、所述Y轴运动机构、所述z轴运动机构两两之间相互垂直。3. 根据权利要求2所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述导轨由对称设 置在底座上的两根滑轨实现。4. 根据权利要求2所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述高频焊接装置 安装在所述Y轴运动机构的前端，所述高频焊接控制器（25)位于上方，高频焊接感应线圈 (26)位于下方;所述第一送丝器(27)、所述第二送丝器(28)均安装于Y轴运动机构的前端。5. 根据权利要求2所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述控制单元包括 STM32单片机(31)、工业串口屏(24)及三轴霍尔操纵杆(23);所述单片机与所述步进电机相 连，用于驱动所步进电机旋转;所述单片机与所述高频焊接控制器(25)相连，用于控制高频 点位焊接;所述工业串口屏(24)作为人机接口界面，实时呈现装置的运行状态与参数，同时 接收将用户指令并发送给单片机;所述三轴霍尔操纵杆(23)通过单片机控制多个焊接工位 的位置设定。6. 根据权利要求5所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述单片机通过电 机驱动器与所述步进电机相连;所述单片机与所述高频焊接控制器之间还设有继电器。7. 根据权利要求5所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述步进电机与所 述单片机之间还设有接近传感器，所述接近传感器在每个轴的末端和始端分别有一个，当 相应的轴运动到始端或者末端时，接近传感器发送指令给单片机，然后单片机发送指令使 步进电机停止运转。8. 根据权利要求5所述的一种三轴数控高频焊接装置，其特征在于，所述工业串口屏设 置在控制柜（22)的顶面;所述单片机设置所述控制柜（22)的内部；所述三轴霍尔操纵杆 (23)的手柄穿出所述控制柜(22)。9. 一种三轴数控高频焊接控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一:在一批同规格待焊接工件中选择其中一个待焊工件放在焊接平台上固定，然 后执行下一步； 步骤二：给装置上电，判断三个步进电机是否在电气零点，具体是通过三个零位接近开 关指示灯进行识别，若某轴上的步进电机不在电气零点，该轴对应的限位接近开关指示灯 处于熄灭状态;如果三个零位接近开关指示灯亮，执行下一步;反之按下工业串口屏"回零" 按钮，使三个电机回到电气零点再执行下一步； 步骤三:如果该待焊工件焊接工艺在之前的工作中已存储，则按下工业串口屏"自动焊 接"按钮进入自动焊接模式，执行步骤十六;反之，需要对这个焊接工件进行手动设置，按下 "手动设置"按钮进入手动设置模式，执行下一步； 步骤四：进入"手动设置"页面，首先对参数进行设置，参数包括焊接点个数m、送丝器送 丝长度、送丝器送丝速度、送丝器回丝长度、高频焊保温时间、高频焊预热时间，参数设置完 成后，执行下一步； 步骤五:判断该待焊工件的多个焊接点是否等距，若是，按下"复制递推"按钮，进入复 制递推焊接模式，执行下一步;若不是，按下"逐点设置"按钮，进入逐点焊接模式，执行步骤 十二； 步骤六:按下工业串口屏"复制递推焊接点1设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵X轴、 Y轴、Z轴上的三个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1;其中焊接工位点的标号按 照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从左往 右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"复制递推焊接点1完成"按钮，工业串口屏自动跳 转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步； 步骤七:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的位置作 为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点1完成"按 钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步； 步骤八:按下工业串口屏"复制递推焊接点2设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵X轴、 Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"复制递推 焊接点2完成"按钮，工业串口屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步； 步骤九:按下工业串口屏"复制递推焊接过渡点2设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵 X轴、Y轴、Z轴三个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的位置作为 焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串□屏"复制递推焊接过渡点2完成"按钮， 工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行下一步； 步骤十:在该装置中设计了 1-10共十个可供存储的存储通道，点击任意数字即可将该 待焊工件的点位信息以及焊接参数保存在该数字对应的存储通道，以便下次需要焊接同种 类型的焊接工件时直接进入自动焊接模式即可，数据保存成功后执行下一步； 步骤十一 ：按下"回零"按钮，让X轴、Y轴、Z轴的三个步进电机回到电气零点，执行步骤 十七； 步骤十二：按下工业串口屏"逐点设置焊接点1设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵X 轴、Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点1，其中焊接工位点的标号 按照放置在焊接工作台固定后从左往右的顺序排列，在焊接过程中焊接工作也是按照从左 往右的焊接顺序进行焊接;按下工业串口屏"逐点设置焊接点1完成"按钮，工业串口屏自动 跳转至焊接过渡点1操作页面，执行下一步； 步骤十三:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点1，选择一个合适的位置 作为焊接工位点1与焊接工位点2的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点1完成" 按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点2操作页面，执行下一步； 步骤十四：按下工业串口屏"逐点设置焊接点2设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操纵X 轴、Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈到达焊接工位点2,按下工业串口屏"逐点设 置焊接点2完成"按钮，工业串□屏自动跳转至焊接过渡点2操作页面，执行下一步； 步骤十五:按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2设置"按钮，通过三轴霍尔操纵杆操 纵X轴、Y轴、Z轴的三个步进电机使高频焊接感应圈离开焊接工位点2,选择一个合适的位置 作为焊接工位点2与焊接工位点3的过渡点，按下工业串口屏"逐点设置焊接过渡点2完成" 按钮，工业串口屏自动跳转至焊接工位点3操作页面，以下步骤操作方法同步骤十四和步骤 十五，依次完成焊接工位点3、焊接过渡点3……焊接工位点m、焊接过渡点m，按下工业串口 屏"逐点设置焊接过渡点m完成"按钮，工业串口屏自动跳转至数据存储页面，执行步骤十； 步骤十六:进入自动焊接模式界面，会出现1-10十个功能按钮，按下该待焊工件焊接工 艺之前保存的存储通道即可将该待焊工件的点位信息以及焊接参数调取出来，确认数据无 误后按下"确认调取数据"按钮，执行下一步； 步骤十七:按下"运行"按钮，装置进入自动焊接状态，待焊工件焊接完成后，X轴、Y轴、Z 轴的三个步进电机自动回到电气零点，当确认三个电机回到电气零点后，执行下一步； 步骤十八:将焊接完成后的工件取下，并将下一个同批次待焊工件放在焊接平台上并 固定，执行步骤十七;若该批次焊接工件已全部完成焊接工作，执行步骤十九； 步骤十九:关闭电源。
【文档编号】B23K13/01GK105983778SQ201610547193
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】潘天红, 舒杰, 孙金林
【申请人】江苏大学