一種智能堆焊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能堆焊系統(tǒng)，用于對磨輥進行在線堆焊，所述磨輥安裝于磨盤和壓緊裝置之間，以在磨盤由第四電機驅動轉動時，磨輥在壓緊裝置的壓力下與磨盤緊密接觸，使磨盤帶動磨輥自轉，所述智能堆焊系統(tǒng)包括底座、機器人安裝座、三軸機器人以及焊機；底座與磨輥的內側面固定連接，所述機器人安裝座的下端固定連接于底座上，機器人安裝座的上端與三軸機器人的始端轉動連接，在三軸機器人的末端固定連接有激光測距儀和焊槍，所述激光測距儀和焊槍均指向磨輥。本實用新型通過三軸機器人末段加裝激光測距裝置，自動保持焊槍與磨輥表面之間的距離，在磨輥自轉過程中，自動完成對磨輥的在線堆焊，操作方便，提高工作效率。
【專利說明】
一種智能堆焊系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及焊接技術領域，尤其涉及一種通過三軸機器人對磨輥進行在線堆焊的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]本系統(tǒng)主要針對火力發(fā)電廠磨煤機磨輥修復，進行在線堆焊操作?；鹆Πl(fā)電廠磨煤機是發(fā)電廠重要組成部分，用于將塊煤碾壓成小顆粒煤粉，用以提高燃燒效率。磨煤機構成如圖1所示，工作時，磨盤I由第四電機驅動自轉，磨輥2在壓緊裝置3的壓力下與磨盤I緊密接觸，由磨盤I帶動自轉，完成磨煤工藝。由于存在磨損，需要對磨輥2采用堆焊工藝進行定期修復，磨輥安裝結構如圖2所示。傳統(tǒng)方法為離線堆焊和在線堆焊，離線堆焊需要將磨輥拆除，吊裝到專用場地，在線下進行堆焊修復;在線修復需要將壓緊裝置提升，解除磨輥與磨盤之間的接觸，由外接電機和減速機對單個磨輥進行驅動使其自轉，在磨輥頂部固定焊槍進行堆焊操作。上述兩種方式，前者由于磨輥及壓緊裝置自重較大(大于3噸)拆裝作業(yè)復雜工期較長;后者需要在磨煤機內部布置電機和減速機并由專業(yè)工程師操作焊槍進行作業(yè)，作業(yè)環(huán)境惡劣。
【實用新型內容】
[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種智能堆焊系統(tǒng)，其通過三軸機器人末段加裝激光測距裝置，自動保持焊槍與磨輥表面之間的距離，在磨輥自轉過程中，自動完成對磨輥的在線堆焊，操作方便，提高工作效率。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下技術方案:
[0005]一種智能堆焊系統(tǒng)，用于對磨輥進行在線堆焊，所述磨輥安裝于磨盤和壓緊裝置之間，以便在磨盤被驅動轉動時，磨輥在壓緊裝置的壓力下與磨盤始終接觸，使磨盤帶動磨輥轉動，所述智能堆焊系統(tǒng)包括底座、機器人安裝座、三軸機器人以及焊機;所述底座與磨輥的內側面固定連接，所述機器人安裝座的下端固定連接于底座上，所述機器人安裝座的上端與三軸機器人的始端轉動連接，所述焊機包括焊機本體以及與所述焊機本體固定連接的焊槍，在三軸機器人的末端固定連接有激光測距儀和焊槍，所述激光測距儀和焊槍均指向磨輥。
[0006]所述三軸機器人包括第一臂、第二臂、推桿、第一電機、第二電機、第三電機、主動輪、從動輪以及同步帶;所述推桿的一端與機器人安裝座轉動連接，所述推桿的另一端與第二臂的后端端部轉動連接;與同步帶均嚙合的從動輪和主動輪分別安裝于第二臂側壁的前、后兩端，所述第一臂的一端與機器人安裝座轉動連接，所述第一臂的另一端與第二臂的中部轉動連接，所述第一電機用于驅動第一臂繞機器人安裝座轉動，所述第二電機用于驅動推桿繞機器人安裝座轉動，同時并帶動第二臂繞第一臂轉動，所述第三電機帶動主動輪轉動;在所述從動輪上通過手指固定連接有激光測距儀和焊槍。
[0007]所述磨輥為三個，所述三軸機器人以及機器人安裝座與磨輥的數(shù)量相適應。
[0008]所述智能堆焊系統(tǒng)進一步包括一紅外溫度傳感器和噴淋頭，所述紅外溫度傳感器和噴淋頭均安裝于從動輪上并均指向磨輥。
[0009]本實用新型提出的一種智能堆焊系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于:不需對磨煤機進行拆卸操作，利用磨盤自轉驅動磨輥轉動，并在此過程進行堆焊作業(yè)，簡化作業(yè)過程。擬在各個磨輥上部分別布放一臺3軸機器人，實現(xiàn)各個磨輥同時進行堆焊作業(yè)，3軸機器人的末段加裝激光測距裝置，自動保持焊槍與磨輥表面之間的距離，并自動調節(jié)焊料的厚度，對磨損較大的位置增加焊料的量，使得焊接后磨輥恢復正圓狀態(tài)，在磨輥自轉過程中，自動完成對磨輥的在線堆焊，操作方便，提高工作效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有磨煤機的結構示意圖；
[0011]圖2為磨輥的安裝結構示意圖；
[0012]圖3為本實用新型智能堆焊系統(tǒng)的結構示意圖；
[0013]圖4為三軸機器人的其中一個方向的結構示意圖；
[0014]圖5為三軸機器人的另一個方向的結構示意圖；
[0015]圖6為三軸機器人的安裝結構示意圖；
[0016]圖7為三軸機器人對磨輥焊接狀態(tài)一；
[0017]圖8為三軸機器人對磨輥焊接狀態(tài)二；
[0018]圖9為三軸機器人對磨輥焊接狀態(tài)三；
[0019]圖10為對磨輥建立X-Y坐標系的示意圖；
[0020]圖11為本實用新型智能堆焊系統(tǒng)的實現(xiàn)流程圖。
[0021]其中:1、磨盤;2、磨輥;3、壓緊裝置;4、三軸機器人;41、第一電機;42、第二電機；43、第三電機;44、第一臂;45、推桿;46、第二臂;47、同步帶殼體;48、手指;5、底座;6、磨輥支撐架;7、機器人安裝座;8、焊槍;9、激光測距儀;10、監(jiān)控攝像頭；11、紅外溫度傳感器;12、噴淋頭。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖與具體實施例來對本實用新型作進一步描述。
[0023]實施例
[0024]請參照圖1所示，一種智能堆焊系統(tǒng)，其完成對磨煤機的磨輥進行在線堆焊。其中，磨煤機包括磨盤1、磨輥2和壓緊裝置3，磨輥2安裝于磨盤I和壓緊裝置3之間，以在磨盤I由第四電機驅動轉動時，磨輥2在壓緊裝置3的壓力下以及壓緊裝置3下側和磨輥2外圍磨輥支撐架6的限位下與磨盤I緊密接觸，使磨盤I帶動磨輥2轉動。
[0025]智能堆焊系統(tǒng)直接安裝于磨煤機的磨輥2上。請參照圖3-6所示，智能堆焊系統(tǒng)包括底座5、機器人安裝座7、三軸機器人4以及焊機;底座5固定安裝于磨輥2的內側面上，底座5的三腳架部分通過磨盤I支撐，機器人安裝座7的下端固定連接于底座5上，機器人安裝座7的上端與三軸機器人4轉動連接，其中:三軸機器人4包括第一臂44、第二臂46、推桿45、第一電機41、第二電機42、第三電機43、主動輪、從動輪以及同步帶。同步帶安裝于同步帶殼體47內。推桿45的一端與機器人安裝座7通過固定于推桿45的一端的第二樞軸實現(xiàn)轉動連接，推桿45的另一端與第二臂46的后端端部轉動連接;與同步帶均嚙合的從動輪和主動輪分別安裝于第二臂46側壁的前、后兩端，第一臂44的一端與機器人安裝座7通過固定于第一臂44的一端的第一樞軸實現(xiàn)轉動連接，第一電機41用于驅動第一樞軸轉動實現(xiàn)第一臂44繞機器人安裝座7轉動。第一臂44的另一端與第二臂46的中部鉸接，第二電機42用于驅動第二樞軸以使推桿45繞機器人安裝座7轉動，同時因第二臂46為杠桿結構，推桿45繞機器人安裝座7轉動的同時帶動第二臂46繞第一臂44轉動，第三電機43帶動主動輪轉動;焊機包括焊機本體以及與焊機本體固定連接的焊槍8，在從動輪上通過手指48固定連接有激光測距儀9和焊槍8，激光測距儀9和焊槍8均指向磨輥2，主動輪轉動時，由同步帶帶動從動輪轉動，從而使激光測距儀9和焊槍8的轉動。三軸機器人4可完成焊槍8在X、Y、Z軸坐標系中沿磨輥2表面的運動，由于三軸機器人4末段加裝激光測距儀9，可實現(xiàn)自動保持焊槍8與磨輥2表面之間的距離，在磨輥自轉過程中，自動完成對磨輥的在線堆焊。為了保證可以實時監(jiān)控焊接質量與起弧情況，可在三軸機器人末段加裝監(jiān)控攝像頭，實現(xiàn)工作過程中的實時監(jiān)控。
[0026]在本實用新型中，磨煤機的磨輥2為三個，因此可同樣設置相同數(shù)量的三軸機器人4以及機器人安裝座7，從而實現(xiàn)對三個磨輥2同時的在線焊接。
[0027]另外，為防止焊接過程中，磨輥2表面的溫度過高，對磨輥2、磨盤I等燙傷，在本實用新型較佳的實施例中，從動輪上還安裝有一紅外溫度傳感器11和噴淋頭12，紅外溫度傳感器11和噴淋頭12均指向磨輥2，焊接過程中紅外溫度傳感器11實時監(jiān)測磨輥2表面(實際為磨輥2的外圍)的溫度，當其表面溫度大于預設溫度時，則通過控制閥門由噴淋頭12對磨輥2進行噴水操作，從而實現(xiàn)溫度的自動化控制。
[0028]上述智能堆焊系統(tǒng)的堆焊方法，請參照圖11所示，其包括以下步驟:
[0029]步驟1、初始化，包括焊機參數(shù)初始化，三軸機器人4參數(shù)初始化，以及焊槍運行軌跡的初始化，并將三軸機器人復位。焊機采用數(shù)字式焊機，其由廠家提供控制接口，這里只需要在主程序里面實現(xiàn)焊機控制即可。
[0030]步驟2、由于磨輥2為餅狀結構，其徑向截面均為圓形(或橢圓形)且這些徑向截面同軸，因此可以磨輥2的軸向為X軸，徑向為Y軸建立X-Y坐標系，如圖1O所示；
[0031]步驟3、劃分焊槍8的運行軌跡，運行軌跡為焊槍8的下端端部沿磨輥2外表面運動的封閉回路，也即是焊接過程中的各個焊道。運行軌跡為多個，每個運行軌跡的X坐標值相等，且相鄰兩運行軌跡間X坐標值的差值相等(例如均為5mm)，同時所有運行軌跡上的點到磨輥2的距離均相等(即任意焊點，焊槍的下端端部與磨輥表面之間的距離)。
[0032]焊槍8的運行軌跡可在三軸機器人4運動過程中被三軸機器人4的運動控制模塊記錄(每個伺服電機中包含編碼器，可以計算焊槍的實時位置，通過位置形成的閉合回路則構成焊槍8的運行軌跡)。
[0033]步驟3、將運行軌跡的信息輸入三軸機器人4的運動控制模塊，以通過運動控制模塊完成每個運行軌跡的操作;運行軌跡的信息為每個運行軌跡上焊槍8的下端端部對應于X-Y坐標系中的X、Y坐標值。運行軌跡的信息通過激光測距儀9焊接前的讀取值減去激光測距儀9到焊槍8的下端端部的距離獲得。
[0034]步驟4、以每個運行軌跡對應X坐標值的由大至小的順序對運行軌跡進行排序，然后以排序對運行軌跡通過焊槍8對磨輥2進行焊接(圖7-9分別為對某一運行軌跡進行焊接時三個位置三軸機器人的狀態(tài)圖)和檢測，焊接和檢測均在同一過程中完成，一般在磨輥2自轉一周時，即完成該運行軌跡的焊接和檢測。檢測的方法是與設定值進行比較，例如對第i個運行軌跡對磨輥2進行焊接時，如果MAX[absY1-Yf]〈 Δ，則該運行軌跡的焊接完成，其中，Yi為第i個運行軌跡上任意一點的實際焊接高度，Yf為第i個運行軌跡上實際焊接高度Yi對應點的預設焊接高度，Δ為設定值。實際焊接高度Yi的獲取方法是激光測距儀9在實際焊接高度Yi對應點焊接前后的讀取值的差值。最終將所有運行軌跡全部完成。
[0035]在焊接過程中，紅外溫度傳感器11實時監(jiān)測磨輥2表面溫度，如果表面溫度大于預設溫度，則啟動噴淋頭12進行噴水操作以實現(xiàn)溫度自動控制。
[0036]以上僅是本實用新型較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術范圍作任何限制，故凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種智能堆焊系統(tǒng)，用于對磨輥(2)進行在線堆焊，所述磨輥(2)安裝于磨盤(I)和壓緊裝置(3)之間，以便在磨盤(I)被驅動轉動時，磨輥(2)在壓緊裝置(3)的壓力下與磨盤(I)始終接觸，使磨盤(I)帶動磨輥(2)轉動，其特征在于，所述智能堆焊系統(tǒng)包括底座(5)、機器人安裝座(7)、三軸機器人(4)以及焊機;所述底座(5)與磨輥(2)的內側面固定連接，所述機器人安裝座(7)的下端固定連接于底座(5)上，所述機器人安裝座(7)的上端與三軸機器人(4)的始端轉動連接，所述焊機包括焊機本體以及與所述焊機本體固定連接的焊槍(8)，在三軸機器人(4)的末端固定連接有激光測距儀(9)和焊槍(8)，所述激光測距儀(9)和焊槍(8)均指向磨輥(2)。2.根據權利要求1所述的智能堆焊系統(tǒng)，其特征在于，所述三軸機器人(4)包括第一臂(44)、第二臂(46)、推桿(45)、第一電機(41)、第二電機(42)、第三電機(43)、主動輪、從動輪以及同步帶;所述推桿(45)的一端與機器人安裝座(7)轉動連接，所述推桿(45)的另一端與第二臂(46)的后端端部轉動連接;與同步帶均嚙合的從動輪和主動輪分別安裝于第二臂(46)側壁的前、后兩端，所述第一臂(44)的一端與機器人安裝座(7)轉動連接，所述第一臂(44)的另一端與第二臂(46)的中部轉動連接，所述第一電機(41)用于驅動第一臂(44)繞機器人安裝座(7)轉動，所述第二電機(42)用于驅動推桿(45)繞機器人安裝座(7)轉動，同時并帶動第二臂(46)繞第一臂(44)轉動，所述第三電機(43)帶動主動輪轉動;在所述從動輪上通過手指(48)固定連接有激光測距儀(9)和焊槍(8)。3.根據權利要求2所述的智能堆焊系統(tǒng)，其特征在于，所述磨輥(2)為三個，所述三軸機器人(4)以及機器人安裝座(7)與磨輥(2)的數(shù)量相適應。4.根據權利要求2所述的智能堆焊系統(tǒng)，其特征在于，所述智能堆焊系統(tǒng)進一步包括一紅外溫度傳感器(11)和噴淋頭(12)，所述紅外溫度傳感器(11)和噴淋頭(12)均安裝于從動輪上并均指向磨輥(2)。
【文檔編號】B23K9/04GK205673736SQ201620539369
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201620539369.4, CN 201620539369, CN 205673736 U, CN 205673736U, CN-U-205673736, CN201620539369, CN201620539369.4, CN205673736 U, CN205673736U
【發(fā)明人】劉陽, 賴鴻基, 顧建新, 魏益群, 旋火榮, 王偉, 張學禮
【申請人】廣東昊鼎機器人科技股份有限公司