專(zhuān)利名稱(chēng)：焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接的一種焊縫跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
焊縫跟蹤裝置是焊接自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要裝置，目前較先進(jìn)的焊縫跟蹤裝置是視覺(jué)傳感式跟蹤裝置，它主要由視覺(jué)傳感器、微機(jī)控制器和焊槍傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中與微機(jī)控制器相導(dǎo)接的焊槍傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般為十字滑塊調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它調(diào)節(jié)范圍小，只能 適應(yīng)較小直徑的焊管。為了解決大直徑焊管縱縫焊接自動(dòng)跟蹤，本申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了專(zhuān)利號(hào)為200610155082. 2的“大直徑焊管縱縫焊接自動(dòng)跟蹤裝置”，它是將焊槍與視覺(jué)傳感器安裝于沿焊管縱縫方向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的行車(chē)小車(chē)上，焊管則置放于滾輪架的數(shù)對(duì)滾輪上，焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由滾輪架上設(shè)置的由與微機(jī)控制器相連接的伺服電機(jī)及減速器構(gòu)成的滾輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和位于滾輪架底部的由與微機(jī)控制器相連接的變頻調(diào)速電機(jī)和蝸輪絲桿升降機(jī)構(gòu)成的滾輪升降機(jī)構(gòu)組成。該發(fā)明只使焊槍沿焊管縱縫方向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而采用控制調(diào)節(jié)焊管的偏轉(zhuǎn)使焊管焊縫寬度位置跟蹤適應(yīng)始終沿焊管縱縫方向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的焊槍?zhuān)瑥亩ＷC焊槍始終垂直針對(duì)焊管焊縫，確保焊接質(zhì)量。它有效地實(shí)現(xiàn)了大直徑焊管縱縫焊接的自動(dòng)跟蹤，但存在的不足之處是控制調(diào)節(jié)焊管的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)較龐雜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是提供一種以焊槍運(yùn)動(dòng)自動(dòng)跟蹤焊縫軌跡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、操作使用簡(jiǎn)便的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案為一種焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，它包括與焊槍連接成一體的、位于焊槍前方的視覺(jué)傳感器，微機(jī)控制器和焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是在焊管上方設(shè)有與焊管弧面相應(yīng)的弧形導(dǎo)軌，弧形導(dǎo)軌上安裝有由第一伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒圈帶動(dòng)的第一滑塊，所述垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有垂直導(dǎo)軌，垂直導(dǎo)軌上安裝有由第二伺服電機(jī)帶動(dòng)的第二滑塊，第二滑塊與焊槍相連接，弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝傳動(dòng)齒圈的齒圈座與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝垂直導(dǎo)軌的垂直導(dǎo)軌架相連接，第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)均與微機(jī)控制器相連接。作為優(yōu)選，所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)連接有第一減速器，第一減速器的輸出軸上安裝有與傳動(dòng)齒圈相哨合的滾輪。作為優(yōu)選，所述減速器為以鋼球?yàn)榕ぞ剞D(zhuǎn)動(dòng)的零背隙型減速機(jī)。作為優(yōu)選，懸臂導(dǎo)軌座上設(shè)有第一滑塊的左限位塊和右限位塊。作為優(yōu)選，垂直導(dǎo)軌架上設(shè)置有第二滑塊的上限位塊和下限位塊。作為優(yōu)選，弧形導(dǎo)軌的圓心和與其同處一平面上的焊管截面的圓心重合。作為優(yōu)選，傳動(dòng)齒圈為大直徑齒圈中分割出來(lái)的一小段，在與滾輪的嚙合過(guò)程中其中心線(xiàn)始終垂直于焊管弧面。[0011]作為優(yōu)選，第二滑塊通過(guò)聯(lián)接座同時(shí)連接有沿焊縫方向間隔一定距離的多把焊槍。本發(fā)明的有益效果是它巧妙地設(shè)計(jì)了由微機(jī)控制器和伺服電機(jī)控制的可以聯(lián)動(dòng)的垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)連接焊槍?zhuān)蔀楹附訄?zhí)行機(jī)構(gòu)，由于垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)幅度寬，因而能有效地適應(yīng)不同管徑的大小焊管縱縫焊接的實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤。本發(fā)明結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，工作可靠，操作使用方便。

圖I為本裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2為本裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本裝置中焊槍偏離焊縫中心線(xiàn)時(shí)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本裝置安裝多焊槍時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。焊槍11的前方通過(guò)連接板10安裝有視覺(jué)傳感器9，視覺(jué)傳感器9通過(guò)接口電路與微機(jī)控制器20相連接，視頻監(jiān)視器19安裝在微機(jī)控制器20邊上。焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。而垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有垂直導(dǎo)軌13、垂直導(dǎo)軌架15及安裝于垂直導(dǎo)軌上的第二滑塊14，第二滑塊14由通過(guò)接口電路與微機(jī)控制器20相連接的第二伺服電機(jī)22及其第二減速器23帶動(dòng)沿垂直導(dǎo)軌13滑動(dòng)，并在垂直導(dǎo)軌架15上設(shè)置有第二滑塊14的上限位塊I和下限位塊16，同時(shí)第二滑塊14通過(guò)聯(lián)接座12與焊槍11相連接，聯(lián)接座12上沿焊縫方向可間隔一定距離同時(shí)連接多把焊槍11，以對(duì)焊縫進(jìn)行多層焊接?；⌒位軅鲃?dòng)機(jī)構(gòu)則具有弧形導(dǎo)軌18、懸臂導(dǎo)軌座6及安裝于弧形導(dǎo)軌上的第一滑塊17，第一滑塊17通過(guò)齒圈座2與傳動(dòng)齒圈3連為一體,而傳動(dòng)齒圈3又與第一伺服電機(jī)7的第一減速器5的輸出軸上安裝的滾輪4相嚙合。本實(shí)施例中齒圈3是分度圓直徑為1180mm的360度完整齒圈中分割出來(lái)的26度的一小段。減速器5也安裝于懸臂導(dǎo)軌座6上，通過(guò)接口電路與微機(jī)控制器20相連接的第一伺服電機(jī)7直接裝在減速器5的輸入端。懸臂導(dǎo)軌座6上還設(shè)有第一滑塊17的左限位塊21和右限位塊24，而懸臂導(dǎo)軌座6上端則安裝于固定槽板8上。所述齒圈座2用螺釘與垂直導(dǎo)軌架15相連接。本實(shí)施例的第一減速器5為以鋼球?yàn)榕ぞ剞D(zhuǎn)動(dòng)的零背隙型減速機(jī)，其帶有滾銷(xiāo)的滾輪4在與傳動(dòng)齒圈3正反嚙合過(guò)程中始終可以保持2 3個(gè)齒的嚙合，均不會(huì)產(chǎn)生齒背間隙，消除了齒輪特有的背隙，確保了傳動(dòng)精度。另外，由于弧形導(dǎo)軌18的圓心和與其同處一平面上的焊管A截面的圓心相重合,而弧形導(dǎo)軌18、滾輪4的圓心都是固定不變的，因此通過(guò)齒圈座2與第一滑塊17連為一體的傳動(dòng)齒圈3在與滾輪4的嚙合過(guò)程中其中心線(xiàn)始終垂直于焊管A弧面，這樣可以保證焊槍始終垂直于焊縫中心線(xiàn)。 本實(shí)施例的視覺(jué)傳感器9采用META公司的MLP1/15激光傳感器，該激光傳感器包括一個(gè)CCD攝像機(jī)以及一個(gè)激光器。激光器作為結(jié)構(gòu)光源，從傳感器前部以一定角度發(fā)射激光條紋至傳感器下面的工件表面上，攝像機(jī)直接攝取工件表面上的激光條紋圖像。攝像機(jī)前部裝有光學(xué)濾光片，只允許激光通過(guò)，而濾去所有其它的光，包括焊接電弧光。因?yàn)閭鞲衅饕灶A(yù)先設(shè)定的距離安裝在焊槍前部，當(dāng)焊槍在焊縫上方正確定位后，焊縫應(yīng)接近于激光條紋的中心，這樣才能使攝像機(jī)觀察到激光條紋和焊縫。工作中如果工件距離傳感器近，在工件表面的激光條紋就相對(duì)靠前，反之，工件距離傳感器遠(yuǎn)一些，工件表面的激光條紋就相對(duì)靠后。因此通過(guò)攝像機(jī)觀察激光條紋的位置，傳感器就能測(cè)量距離工件的垂直距離；從在工件上的激光條紋形狀上，傳感器也能夠測(cè)量出工件表面輪廓和在條紋內(nèi)焊縫的位置，從而可以測(cè)量傳感器和焊縫間的橫向距離。傳感器激光條紋圖像即焊槍與焊縫的偏差信號(hào)通過(guò)接口電路送微機(jī)控制器20處理，處理后發(fā)出控制指令信號(hào)，通過(guò)接口電路傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)，使其運(yùn)轉(zhuǎn)而帶動(dòng)焊槍偏轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整焊槍的位置，以保證焊接過(guò)程中焊槍始終垂直對(duì)準(zhǔn)焊管的焊縫。當(dāng)需要焊接一種不同直徑的焊管時(shí)，首先通過(guò)垂直滑架調(diào)整視覺(jué)傳感器9和焊槍11等的初始位置，將焊槍等沿第二滑塊14垂直方向快速移動(dòng)到距離焊縫一定距離的位置。由于使用弧形滑架調(diào)整時(shí)，管徑不同時(shí)傳感器測(cè)出同樣的位置偏差，伺服電機(jī)的調(diào)整量是 不一樣的，因此在焊接前需要在觸摸屏輸入需要焊接的鋼管直徑，如果焊縫過(guò)程中焊縫中心偏離了焊槍?zhuān)瑐鞲衅鲗⒔邮盏降暮缚p左右偏差傳送給微機(jī)控制器20，微機(jī)控制器20將傳感器測(cè)出的實(shí)際偏差，乘以一個(gè)放大系數(shù)1180/鋼管直徑，其中1180mm為實(shí)施例中齒圈4的分度圓直徑。1180/鋼管直徑X實(shí)際偏差即為伺服電機(jī)需要的調(diào)整量。本裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種功能，確保焊接過(guò)程中既能實(shí)現(xiàn)激光自動(dòng)跟蹤，又能實(shí)現(xiàn)人工操控伺服電機(jī)擺動(dòng)焊槍位置，以防激光系統(tǒng)出現(xiàn)意外無(wú)法正常工作而影響生產(chǎn)。一旦在顯示器上看到焊縫稍微偏離了焊槍?zhuān)僮髡呔涂梢酝ㄟ^(guò)觸摸屏輸入命令，使相應(yīng)的伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。手動(dòng)調(diào)整的誤差可控制在0. Imm以下。本裝置既適用于一把焊槍單層焊接，也適用于對(duì)厚壁管深焊縫以多把焊槍進(jìn)行多層次焊接。由于多把焊槍的安裝間距不大，其焊縫偏差可認(rèn)為是一樣的，需要調(diào)整時(shí)多把焊槍同步偏轉(zhuǎn)。但由于鋼管是被壓輥夾送行走的，離壓輥的遠(yuǎn)近距離不同，鋼管縫隙是不完全一樣的，因此多把焊槍中的第一把焊槍的安裝位置和單焊槍時(shí)的位置應(yīng)該是一樣的，因此要在焊接前稍調(diào)整懸臂導(dǎo)軌座6在T形槽8中的位置。
權(quán)利要求1.ー種焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，它包括與焊槍(11)連接成一體的、位于焊槍(11)前方的視覺(jué)傳感器(9)，微機(jī)控制器(20)和焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是在焊管(A)上方設(shè)有與焊管(A)弧面相應(yīng)的弧形導(dǎo)軌(18)，弧形導(dǎo)軌(18)上安裝有由第一伺服電機(jī)(7)通過(guò)傳動(dòng)齒圈(3)帶動(dòng)的第一滑塊(17)，所述垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有垂直導(dǎo)軌(13)，垂直導(dǎo)軌(13)上安裝有由第二伺服電機(jī)(22)帶動(dòng)的第二滑塊(14)，第二滑塊(14)與焊槍(11)相連接，弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝傳動(dòng)齒圈(3)的齒圈座(2)與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝垂直導(dǎo)軌(13)的垂直導(dǎo)軌架(15)相連接,第一伺服電機(jī)(7)、第二伺服電機(jī)(22)均與微機(jī)控制器(20)相連接。
2.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)(7)連接有第一減速器(5),第一減速器(5)的輸出軸上安裝有與傳動(dòng)齒圈(3)相嚙合的滾輪(4)。
3.按權(quán)利要求2所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于所述第一減速器(5)為以鋼球?yàn)榕ぞ剞D(zhuǎn)動(dòng)的零背隙型減速機(jī)。
4.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有弧形導(dǎo)軌(18)、懸臂導(dǎo)軌座(6)及安裝于弧形導(dǎo)軌上的第一滑塊(17)，所述懸臂導(dǎo)軌座(6)上設(shè)有第一滑塊(17)的左限位塊(21)與右限位塊(24)。
5.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于垂直導(dǎo)軌架(15)上設(shè)置有第二滑塊(14)的上限位塊(I)和下限位塊(16)。
6.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于弧形導(dǎo)軌(18)的圓心和與其同處一平面上的焊管(A)截面的圓心重合。
7.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于傳動(dòng)齒圈(3)為大直徑齒圈中分割出來(lái)的一小段，在與滾輪(4)的嚙合過(guò)程中其中心線(xiàn)始終垂直于焊管(A)弧面。
8.按權(quán)利要求I所述的焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，其特征在于第二滑塊(14)通過(guò)聯(lián)接座(12)同時(shí)連接有沿焊縫方向間隔一定距離的多把焊槍(11)。
專(zhuān)利摘要一種焊管縱縫焊接實(shí)時(shí)跟蹤裝置，它包括與焊槍連接成一體的、位于焊槍前方的視覺(jué)傳感器，微機(jī)控制器和焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述焊縫跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是在焊管上方設(shè)有與焊管弧面相應(yīng)的弧形導(dǎo)軌，弧形導(dǎo)軌上安裝有由第一伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒圈帶動(dòng)的第一滑塊，所述垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有垂直導(dǎo)軌，垂直導(dǎo)軌上安裝有由第二伺服電機(jī)帶動(dòng)的第二滑塊，第二滑塊與焊槍相連接，弧形滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝傳動(dòng)齒圈的齒圈座與垂直滑架傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中安裝垂直導(dǎo)軌的垂直導(dǎo)軌架相連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，工作可靠，能有效地適應(yīng)不同管徑的大小焊管縱縫焊接的實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤。
文檔編號(hào)B23K9/127GK202411631SQ201120509368
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者徐阿敏, 慎建民, 曹志樑, 朱建初, 杜興吉 申請(qǐng)人:浙江久立特材科技股份有限公司