[发明专利]一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置

说明书

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。

技术领域

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

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。

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

本发明的目的是提供一种对锅炉圆筒内壁与对流圆管形成的环角焊缝进行自动焊接的装置。

以下参照附图对本发明的原理和技术方案进行说明。一种锅炉内壁圆管环角焊缝的自动焊接装置具有十一个运动轴，两个宏观旋转运动轴，一个宏观平移运动轴，四个微动旋转运动轴，四个微动平移运动轴。装置的机械结构包括：固定底座、立柱、横梁、滑套、夹具、方形立柱、小车、小车导轨、滑环、一字滑架、旋转轴、伸缩轴等。机械结构原理为：横梁与立柱以滑块结构形式实现横梁沿立柱上下微观调节达到转轴旋转轴心在锅炉圆筒中心，滑套可沿横梁左右滑动，实现焊枪和前置式单目交叉激光传感器等在锅炉圆筒轴向上大范围移动，与前置式单目交叉激光传感器固连的转轴绕滑套旋转，结合前置式单目交叉激光传感器内的激光发生器径向转动和轴向滑动，实现前置式单目交叉激光传感器扫描并识别对流管的端面中心的目的，滑套左侧的转轴下方刚性固定有垂直方向悬臂，悬臂内有一伸缩轴，伸缩轴可上下伸缩，用于调整焊枪的下枪高度，滑环系统安装于整个装置的各个轴承和滑套处，这里滑环系统包括导线滑环和流体滑环，采用滑环系统可以很好的疏通装配导线和保护气管线，同时有利于机构的运动。伸缩轴下方连接着绕伸缩轴转动的水平转轴，这里水平转轴负责使焊枪做圆周运动完成对环角焊缝的焊接，丝盘架设于水平转轴上，焊丝经滑环系统和管束后进入焊枪，水平转轴下方刚性固定有一字滑架，滑架上的小滑块可沿一字滑架滑动而对焊枪进行径向调节，滑块下方的径向转轴可使固定于其下方的机构摆动，形成的摆臂可对焊枪进行调姿，径向转轴下方小悬臂内的方形伸缩轴在远离焊枪平面的上下两侧固定有贴片式圆形电极板，一字滑架和其下方的摆臂就是利用贴片式圆形电极板与对流管内壁形成的电容式位移传感器实现对焊枪的调姿和径向位移的调节。