本發(fā)明涉及機(jī)器人焊接智能化領(lǐng)域的管子-管板機(jī)器人焊接系統(tǒng)，特別涉及一種管子-管板焊接系統(tǒng)的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

核電由于具有能量密度高、潔凈、低碳等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)能源發(fā)展的重要方向。蒸汽發(fā)生器作為核島主設(shè)備，其制造過(guò)程中管子-管板的焊接質(zhì)量和焊接效率，直接影響到管板一次側(cè)的耐腐蝕性、密封性以及蒸汽發(fā)生器的制造進(jìn)度。

在管子-管板焊接的過(guò)程中，為了保證焊縫質(zhì)量，需要保證U型管端部與管板平齊。通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行管子-管板自動(dòng)焊接的過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)待焊管孔進(jìn)行激光掃描定位后，控制機(jī)器人帶動(dòng)管子-管板焊槍到達(dá)待焊管孔附近，將焊槍的定位芯軸插入待焊管孔，在定位脹效果不好，且初始焊位導(dǎo)引精度誤差偏大時(shí)，會(huì)在定位芯軸插入過(guò)程中造成U型管的軸向移動(dòng)，導(dǎo)致U型管端部與管板平齊度不滿足要求（公差±0.1mm）。在U型管端部與管板平齊度不滿足要求的條件下進(jìn)行焊接，會(huì)造成堵管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種管子-管板焊接系統(tǒng)的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置及方法，對(duì)管子軸向移動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，以保證管子-管板焊縫的焊接質(zhì)量，避免堵管。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種管子-管板焊接系統(tǒng)的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置，包含：

探針，其在接觸到管板及接觸到U型管端部時(shí)分別發(fā)送信號(hào)；

探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)所述探針進(jìn)行軸向移動(dòng)，以使探針得以接觸管板或接觸U型管端部；

探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，其驅(qū)動(dòng)所述探針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使探針在朝著管板的位置及朝著U型管端部的位置之間切換；

信號(hào)處理系統(tǒng)，其與所述探針信號(hào)連接，接收探針?lè)謩e發(fā)送的信號(hào)來(lái)確定探針?lè)謩e對(duì)應(yīng)的軸向位置進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果計(jì)算U型管端部與管板的實(shí)際平齊度。

優(yōu)選地，所述U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置固定設(shè)置在機(jī)器人管子-管板焊接系統(tǒng)的管子-管板焊槍上；所述探針與管子-管板焊槍前端設(shè)置的鎢極及定位芯軸平行布置。

優(yōu)選地，所述探針朝著U型管端部的位置，包含所述探針與已插入待焊管孔的定位芯軸之間距離最近的位置。

優(yōu)選地，所述探針與第一桿段連接，該第一桿段與第二桿段垂直連接，該第二桿段與所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置分別連接；

通過(guò)所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使第一桿段及第二桿段軸向移動(dòng)，帶動(dòng)所述探針進(jìn)行軸向移動(dòng)；

通過(guò)所述探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使第一桿段繞第二桿段旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述探針繞第二桿段旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述信號(hào)處理系統(tǒng)還對(duì)實(shí)際平齊度是否滿足設(shè)定的平齊度公差要求進(jìn)行判斷，并在判斷實(shí)際平齊度滿足或不滿足平齊度公差要求時(shí)，分別向機(jī)器人管子-管板焊接系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)發(fā)送允許或不允許起弧焊接的指令。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種管子-管板焊接系統(tǒng)的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)方法，在管子-管板焊槍上的定位芯軸插入待焊管孔后，探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置控制朝著管板的探針沿軸向移動(dòng)，在探針接觸到管板時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)探針?biāo)幍牡谝晃恢眠M(jìn)行記錄；

所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置還控制切換到朝著U型管端部的所述探針沿軸向移動(dòng)，在探針接觸到U型管端部時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)探針?biāo)幍牡诙恢眠M(jìn)行記錄；

所述信號(hào)處理系統(tǒng)基于其對(duì)第一位置與第二位置比對(duì)的結(jié)果，來(lái)計(jì)算U型管端部與管板的實(shí)際平齊度，并對(duì)實(shí)際平齊度是否滿足設(shè)定的平齊度公差要求進(jìn)行判斷：當(dāng)實(shí)際平齊度滿足或不滿足平齊度公差要求時(shí)，所述信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)應(yīng)向機(jī)器人管子-管板焊接系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)發(fā)送允許或不允許起弧焊接的指令。

優(yōu)選地，所述探針朝著管板及朝著U型管端部進(jìn)行的軸向移動(dòng)，分別是使所述探針沿機(jī)器人管子-管板焊接系統(tǒng)中鎢極尖端方向進(jìn)行的移動(dòng)。

優(yōu)選地，通過(guò)探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)所述探針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以使探針在朝著管板的位置與朝著U型管端部的位置之間切換。

優(yōu)選地，所述探針朝著U型管端部的位置，包含所述探針與已插入待焊管孔的定位芯軸之間距離最近的位置；所述探針接觸到U型管端部時(shí)，停止軸向移動(dòng)并通過(guò)探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)所述探針旋轉(zhuǎn)，將所述探針移動(dòng)到與已插入待焊管孔的定位芯軸之間距離最遠(yuǎn)的位置。

優(yōu)選地，所述探針與第一桿段連接，并通過(guò)與第一桿段垂直相連的第二桿段與所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置分別連接；

通過(guò)所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使第一桿段及第二桿段軸向移動(dòng)，帶動(dòng)所述探針進(jìn)行軸向移動(dòng)；通過(guò)所述探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使第一桿段繞第二桿段旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述探針繞第二桿段旋轉(zhuǎn)。

綜上所述，本發(fā)明所述U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置及方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)定位芯軸插入待焊管孔后，本發(fā)明對(duì)U型管軸向移動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到U型管端部與管板平齊度不滿足要求時(shí)（公差±0.1mm），不起弧進(jìn)行焊接；當(dāng)檢測(cè)到U型管端部與管板平齊度滿足要求時(shí)，起弧進(jìn)行管子-管板焊接。本發(fā)明適用于蒸汽發(fā)生器的管子-管板機(jī)器人焊接系統(tǒng)，可以保證機(jī)器人管子-管板焊接的焊縫質(zhì)量，避免堵管。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)及其與焊槍和焊縫的位置關(guān)系示意圖。

圖2是本發(fā)明所述U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種管子-管板焊接系統(tǒng)的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置及方法，適用于蒸汽發(fā)生器的管子-管板機(jī)器人焊接系統(tǒng)。

如圖1所示，本發(fā)明所述的U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)裝置（以下簡(jiǎn)稱檢測(cè)裝置），集成在焊接系統(tǒng)的管子-管板焊槍10上。所述管子-管板焊槍10通過(guò)其后端設(shè)置的連接頭11與焊接系統(tǒng)的機(jī)器人連接，該管子-管板焊槍10通過(guò)插入管孔的定位芯軸30進(jìn)行軸向定位。焊接系統(tǒng)控制位于管子-管板焊槍10前端的鎢極20旋轉(zhuǎn)，及啟動(dòng)對(duì)管子-管板焊縫40的自動(dòng)焊接。

所述檢測(cè)裝置通過(guò)固定裝置80固定在管子-管板焊槍10上。該檢測(cè)裝置的探針50與鎢極20及定位芯軸30平行布置。探針50與一個(gè)L型連接桿的第一桿段（圖1中較短的桿段）連接，L型連接桿的第二桿段（較長(zhǎng)的桿段）前端連接第一桿段，后端穿過(guò)固定裝置80并與探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置60和探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70連接；所述探針50與檢測(cè)裝置的信號(hào)處理系統(tǒng)90信號(hào)連接，該信號(hào)處理系統(tǒng)90設(shè)置在固定裝置80的后方。

其中，所述探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置60能夠通過(guò)L型連接桿帶動(dòng)探針50沿軸向前后移動(dòng)。所述探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70能夠通過(guò)L型連接桿帶動(dòng)探針50旋轉(zhuǎn)，由第一桿段帶動(dòng)探針50繞第二桿段旋轉(zhuǎn)；圖1所示的探針50位置是該探針50在旋轉(zhuǎn)過(guò)程離定位芯軸30最近的位置。

所述信號(hào)處理系統(tǒng)90能夠接收探針50接觸管板及接觸U型管端部時(shí)分別發(fā)送的信號(hào)，確定探針50這兩次接觸所對(duì)應(yīng)的軸向位置并進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果向焊接系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)發(fā)送允許或不允許起弧焊接的指令。

如圖2所示，本發(fā)明所述U型管軸向移動(dòng)檢測(cè)方法，包含以下過(guò)程：

管子-管板機(jī)器人焊接系統(tǒng)對(duì)待焊管孔進(jìn)行激光掃描定位后，中央控制系統(tǒng)控制機(jī)器人帶動(dòng)管子-管板焊槍10到達(dá)待焊管孔附近位置，然后將定位芯軸30插入待焊管孔中。

定位芯軸30插入動(dòng)作完成后，檢測(cè)裝置通過(guò)探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置60控制探針50沿軸向向前朝著管板移動(dòng)，即沿鎢極尖端方向移動(dòng)；當(dāng)探針50接觸到管板后停止軸向運(yùn)動(dòng)并發(fā)出第一信號(hào)，信號(hào)處理系統(tǒng)90收到第一信號(hào)后自動(dòng)記錄探針50前端當(dāng)前的軸向位置（稱為第一位置）。

然后，檢測(cè)裝置通過(guò)探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70，將探針50移動(dòng)到離定位芯軸30最近的位置。如果為防止碰撞，還可以在旋轉(zhuǎn)之前，先控制探針50沿軸向向后移動(dòng)，避開待焊管孔等部件。

到達(dá)所述位置后，探針50向信號(hào)處理系統(tǒng)90發(fā)送第二信號(hào)，信號(hào)處理系統(tǒng)90收到第二信號(hào)后啟動(dòng)探針軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置60，控制探針50沿軸向向前朝著U型管端部移動(dòng)（即再次沿鎢極尖端方向移動(dòng)）。

當(dāng)探針50接觸到U型管端部后停止軸向運(yùn)動(dòng)并給出第三信號(hào)。然后檢測(cè)裝置通過(guò)探針徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置70，將探針50移動(dòng)到離定位芯軸30最遠(yuǎn)的位置，避免探針受到焊接弧光的損傷。

信號(hào)處理系統(tǒng)90收到第三信號(hào)后自動(dòng)記錄當(dāng)前探針50前端的軸向位置（稱為第二位置），基于對(duì)第一位置與第二位置的比對(duì)結(jié)果，獲得U型管端部與管板的平齊度。

如果平齊度滿足要求（公差±0.1mm），信號(hào)處理系統(tǒng)90向焊接系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)發(fā)送允許起弧焊接的指令，起弧進(jìn)行管子-管板焊縫的焊接；如果平齊度不滿足要求，則向焊接系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)發(fā)送不允許起弧焊接的指令，不進(jìn)行焊接，從而保證機(jī)器人管子-管板焊接的焊縫質(zhì)量，避免堵管。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。