[发明专利]配有光学定位设备的管板焊机及其定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管板焊接的设备极其定位方法，尤其涉及配有光学定位设备的管板焊机及方法，属于焊接设备的制造技术领域。

背景技术

管板式换热器广泛应用于锅炉、化工、制药、发电等行业，而生产管板式换热器的重要工序就是将管板按要求焊接。除了传统手工施焊方式外，现有的管板焊机都需要定中心，即将管板焊炬的回转中心定位到与被焊件中心基本重合的状态，通过焊炬绕管口旋转来完成焊接。再进一步来说，现有的自动管板定位方式都通过中心杆或中心杆加涨芯体机构来实现的。通常的做法是后一种，即中心杆加涨芯体机构。

然而，这种涨芯体机构存在以下缺陷：1、该涨芯体机构的膨胀头的膨胀是通过扩张筒扩张来实现的，而扩张筒变径范围极为有限，一种扩张筒仅仅适用于一种管径且同一壁厚的被焊管，当被焊管管径或壁厚不同时无法通用。2、现有的涨芯体机构的最小定位管径都普遍偏大，导致自动管板焊机在对较小管径的管板焊接中难以施焊。3、如图1～3所示：当被焊管1跟板2的连接形式为管缩进时，即被焊管1跟板2的焊接焊缝在板孔内，由于涨芯体机构无法进入，所以现有的涨芯体机构自动管焊机也难以实施焊接。4、当被焊件较大时会因焊接错产生的高热发生一定的变形，即使焊前准备工作做得很到位，也会发生孔位出现中心偏移的现象，影响焊接精度，不利于大规模的生产加工。同样的缺陷还存在于管伸出、管齐平的焊接中。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供种管板焊机的光学定位设备及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种光学定位管板焊接设备，涉及被焊管，包括有焊枪、机架、电气控制系统，焊枪安装在机架上，机架由水平轴向支架、前后轴向支架、垂直轴向支架连接组成，电气控制系统安装在垂直轴向支架的一端，焊枪上设有焊炬及三脚支撑，其中：在焊枪上加装有摄像头，其光学中心线与焊枪中心线平行，且焊枪通过辅助定位装置连接到前后轴向支架上。

上述的配有光学定位设备的管板焊机，其中：所述的辅助定位装置包括仰俯机构和轴承机构，令焊机进行仰俯及左右摆动，确保焊机的焊炬回转中心线与被焊管的被焊面垂直。

进一步地，上述的配有光学定位设备的管板焊机，其中：所述的水平轴向支架、前后轴向支架、垂直轴向支架上均安装有独立的步进电机或是伺服电机。

管板焊机的定位方法，其中：首先将被焊管的参数输入电气控制系统，再以焊枪的三脚支撑进行三点定平面，接着调整焊炬的回转中心线，使其跟被焊管中心线平行，同时让摄像头的光学中心线与焊炬回转中心线的连线同水平轴向支架平行；随后通过摄像头采集被焊管口信息，计算出摄像头光学中心线跟被焊管中心线的距离；然后调整水平轴向支架及垂直轴向支架，使摄像头光学中心线跟被焊管中心线共线；之后通过电气控制系统纪录被焊管管口的当前坐标，驱动水平轴向支架移过一个焊炬回转中心线跟摄像头光学中心线之间的已知距离，令焊炬回转中心线跟被焊管中心线共线；最后电气控制系统驱动前后轴向支架带动焊枪向前移动一个已知距离，进行焊接。

进一步地，上述的管板焊机的定位方法，其中：所述的参数包括管径、管间距

更进一步地，上述的管板焊机的定位方法，其中：所述的电气控制系统内设有图象处理系统。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

以摄像头捕捉到的图象信息以及机架和换位机构的配合，实现焊接回转中心线同被焊管中心线共线定位，对被焊管管径公差要求较低，当被焊管管径或壁厚不同时也能使用，通用性好。并且，不采用涨芯体定焊接回转中心，以摄像头捕捉到的图象信息以及机架和换位机构的配合，实现焊接回转中心线同被焊管中心线共线定位，使可焊管径范围可以设计的很大，最小焊接管径小于10mm。同时使焊枪焊炬能跟理想的接近焊缝，实现管伸出、管平头、管缩进的全状态焊接工。更为重要的是使用电器控制自动实现了管口图象采集、分析并驱动机架位移，从真正意义上实现了自动焊接工艺。因此，本发明在本领域中有着极佳的应用前景，值得推广。

附图说明

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，

图1是管缩进结构的剖面示意图；

图2是管伸出结构的剖面示意图；

图3是管齐平结构的剖面示意图；

图4是平移式管板焊接设备的总体示意图；