[發明專利]非正圓罐體三維自動焊接設備

無效

• 申請號: 200710027277.3
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN101269435A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 黃希真;蘇立群;于云長
• 申請（專利權）人: 珠海市維捷機器人系統工程發展有限公司
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/10
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及一種由激光跟蹤的非正圓罐體三維自動焊接設備，適用于對稱或非對稱圖形剖面、圓角矩形剖面、梯形剖面、橢圓形剖面的柱形罐體封頭的直線和三維空間曲線環縫的焊接。

背景技術

焊接不在同一平面的空間環縫時，目前國內一般采用人工焊接，生產效率低、焊縫外觀差異也很大，且焊接質量沒有保證。

國外一般使用機器人焊接自動設備焊接，結構復雜、成本高。2003年5月14日公開的、授權公告號為CN?2550113Y的中國實用新型專利(名稱為：“一種非圓斷面箱體外圍閉合縫焊自動焊接機”)聲稱可以焊接任意可數學描述的環縫，由于只有簡單的機械仿形裝置，不但精度有限，而且每次焊接前必須重新設計仿形夾具和托帶輪，十分麻煩。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何克服現有焊接設備的上述缺陷，提供一種結構簡單、操作方便、成本低的非正圓罐體三維自動焊接設備。

為解決上述技術問題，本發明非正圓罐體三維自動焊接設備包括變位機和自動送絲的電焊機，其特征在于：其還包括仿形伸縮臂和PLC控制器，其中仿形伸縮臂末端壓在罐體表面上，并可伸縮，該仿形伸縮臂上設有水平滑塊，該水平滑塊的滑動軌跡與變位機的軸線平行，并設有垂直微動滑塊，該垂直微動滑塊上進一步設有激光傳感器，該激光傳感器與所述PLC控制器的輸入端口相接，所述水平滑塊、垂直微動滑塊亦分別受所述PLC控制器控制，所述電焊機的焊槍就固定在該激光傳感器的后方。焊接過程中，焊槍傾角不變。焊接前按照通常的焊接常識，選擇合適的焊槍傾角固定焊槍，本發明非正圓罐體三維自動焊接設備就可以使焊槍在整個焊接過程中始終保持最佳傾角。

如此設計，工作時，將罐體夾持在變位機上，并使其質心線與變位機的轉軸一致，仿形伸縮臂末端依靠重力或彈力壓在罐體表面上。罐體轉動時，仿形伸縮臂及依據罐體徑向長度的變化，自動伸縮，利用機械仿形實現對焊槍的初調。

焊槍與對接縫(或搭縫)的出現水平偏差時，激光傳感器將偏差信號傳輸給PLC控制器，由PLC控制器調整水平滑塊，修正水平偏差；焊槍與對接縫(或搭縫)的出現垂直偏差時，激光傳感器將偏差信號傳輸給PLC控制器，由PLC控制器調整垂直微動滑塊，修正垂直偏差。這樣PLC控制器、水平滑塊和垂直微動滑塊三者配合，形成激光跟蹤器，實現對焊槍的精調。

仿形伸縮臂能夠快速跟蹤對接縫(或搭縫)的徑向變化；水平滑塊能夠跟蹤對接縫(或搭縫)軸向變化，垂直微動滑塊能夠精確跟蹤對接縫(或搭縫)的徑向細微變化，配合變位機的轉動，可焊接任意形狀的空間環縫。

作為優化，所述仿形伸縮臂上還設有速度傳感器，該速度傳感器與所述PLC控制器相連，所述變位機的驅動電機也與該PLC控制器相連，受其控制。

如此設計，是因為對接縫(或搭縫)發生徑向變化，若變位機轉動時的角速度不變，焊接時線速度就會發生很大變化，影響焊接質量。加裝速度傳感器，使其與PLC控制器配合，及時調整變位機的角速度，就可使焊接時的線速度保持相對穩定，從而確保的焊接質量。

作為優化，其還包括移動式龍門架，所述仿形伸縮臂垂直固定在該移動式龍門架的豎直軸上，并可繞豎直軸偏轉90度。如此設計，將仿形伸縮臂繞豎直軸偏轉90度固定，使該水平滑塊的滑動軌跡與變位機的軸線垂直，就構成一個有激光跟蹤、自動修正功能的移動式龍門架焊機。使用時，只要使豎直軸大致沿對接縫(或搭縫)行走，使對接縫(或搭縫)始終處于激光跟蹤器可調整范圍，本設備就可以自動實現對任意縱縫的焊接。移動式龍門架焊機可以由PLC控制器控制，也可以手動控制。

作為優化，所述變位機下方設有升降機構。如此設計，焊接各種罐體時，先將封頭點焊在筒體上形成待焊罐體，然后放置在升降機構上，由升降機構將待焊罐體升舉到適當位置，夾持在變位機上。然后升降機構回落，以免影響待焊罐體轉動。

作為優化，所述仿形伸縮臂末端設有滾輪，其軸線與所述水平滑塊的移動軌跡平行。如此設計，可以縮小阻力、減少磨擦。

作為優化，所述水平滑塊、垂直微動滑塊分別由伺服電機通過絲杠、絲母機構驅動，所述伺服電機由所述PLC控制器控制。如此設計，結構簡單、控制方便。

作為優化，所述焊槍上還設有監視器。如此設計，便于遠距離監控焊接，避免電火花灼傷人眼。

采用上述技術方案后，本發明把激光傳感器，機械跟蹤器和速度傳感器有機地結合成一體，形成新的自動化焊接設備。本發明具有結構簡單、操作方便、焊接質量穩定、焊縫美觀、成本低的優點。