一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108857134A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810851508.0(22)申请日2018.07.27(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号湘潭大学(72)发明人李湘文袁孙辉洪波唐林波汪雷(51)Int.Cl.B23K33/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置(57)摘要本发明公开了一种用于锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置，本发明提供的装置主要用于解决锅炉内壁与对流圆管形成的环角焊缝的自动焊接问题，本发明通过合理的结构布局，采用前置式单目交叉激光定位系统、贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统对锅炉内壁与对流圆管形成的环角焊缝进行精确定位与跟踪，具体为基于前置式单目交叉激光定位系统对各对流圆管进行定位进而实现对焊缝轨迹的预判，同时通过贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统对焊枪姿态进行实时调节，本发明非常适合于锅炉内壁与密布对流圆管形成的狭小空间环境下环角焊缝的精确跟踪与焊接。CN108857134ACN108857134A权利要求书1/1页1.一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置，包括前置式单目交叉激光定位系统、贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统、焊枪、焊接电源等，其特征是前置式单目交叉激光定位系统包括可变式台架、焊枪接近机构、前置式单目交叉激光视觉传感器，贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统包括贴片式双电容传感器、焊枪姿态实时调节机构。2.根据权利要求1所述的前置式单目交叉激光定位系统，其特征在于前置式单目交叉激光定位系统的可变式台架由固定底座、圆形立柱、滑套、横梁、方形立柱、夹具、方形小车、小车轨道构成；前置式单目交叉激光定位系统的焊枪接近机构包括主悬臂、主悬臂转轴、伸缩轴，前置式单目交叉激光定位系统的前置式单目交叉激光传感器包括激光发生器、转轴、一字滑架、光电传感器；该系统通过前置式单目交叉激光传感器对对流管端面中心进行定位，先调动可变式台架使横梁处于锅筒轴心线上，再调动焊枪接近机构使焊枪接近对流管。3.根据权利要求1所述的贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统，其特征在于贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统的贴片式双电容传感器由方形伸缩轴、贴片式圆形电极板、电容信号处理器；贴片式双电容位移传感焊枪姿态实时调节系统的焊枪姿态实时调节机构包括丝盘架、水平转轴、一字滑架、径向转轴、小悬臂、焊枪夹具；其中贴片式圆形电极板位于远离焊枪一侧的方形伸缩轴上下两端，丝盘架位于水平转轴上，在焊枪接近对流管后，下放方形伸缩轴，贴片式圆形电极板通电，两电极板与对流管内壁形成双电容；整个系统根据贴片式双电容传感器的传感，调动焊枪姿态实时调节机构进行焊枪姿态的实时调节，保证焊枪相对对流管侧壁都平行。2CN108857134A说明书1/5页一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置技术领域[0001]本发明属于自动焊接装置，具体涉及一种对锅炉圆筒内壁与对流管形成的环角焊缝进行自动焊接的装置。背景技术[0002]自动焊接装置一般是针对某种特殊的焊接操作环境和焊接要求设计多自由度的机械运动手臂或其它运动方式的机构，机构末端夹持焊枪的焊接智能化设备，在焊接操作空间内完成对工件所形成的焊缝轨迹的自动焊接，它是一种能够完成一定复杂焊缝轨迹的自动化焊接装置。但对于一些特殊的工件所形成的狭小空间或更为复杂多样的焊接环境，现有机器人的结构设计仍然不能满足当前某些焊接环境的要求。列如，锅炉容器内密布的对流圆管与锅炉圆筒内壁之间的连接所形成的环角焊缝具有工作空间狭小，工作量大，焊接环境恶劣等特点，导致工人行动不便、对工人危害大等问题，因此，难以对其进行焊接。由于焊接空间的狭小，需要运用多自由度的小机械手臂，以完成这种特殊条件下的焊接。[0003]哈尔滨工程大学杜宏旺等于2009年在焊接学报上发表的《接管焊接机器人运动学及轨迹修正》中所研制的接管焊接机器人采用悬挂式四自由度结构，这种焊接机器人采用的是示教的方法进行线性插值来对轨迹修正，不能实现实时跟踪，过程相对费时，且这种接管焊接针对的是对接管的外壁进行焊接，焊接操作空间相对较大，不能完成对接管内部的焊接。2013年授权发明专利“环缝焊接机器人装置”[专利号:CN102049638B]，这种装置的自由度很多，控制起来较为复杂，传感器只有激光视觉传感器且安装在离枪头较近的地方，这样激光视觉传感器易受弧光干扰，工作面积相对来说也要求较大，装置没有涉及焊枪姿态的调节，且其用于大型球冠面工件与管件形成的拼接焊缝进行焊接的特殊装置，难以完成锅筒内壁与对流管所形成的环角焊缝的焊接。发明内容[0004