[發(fā)明專(zhuān)利]電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010539624.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111545946B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 和平安;崔文平;崔燦;許焱平;康鵬;韓發(fā)龍;李樹(shù)康;?？∶?/a>;劉靜;吳柯穎;和子竣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 焦作智造機(jī)電設(shè)備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K31/02
• 分類(lèi)號(hào): B23K31/02;B23H3/04;B25J11/00;B23K37/00
• 代理公司: 安陽(yáng)金泰專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 41150
• 代理人: 王暉

1.電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)方法，采用電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接系統(tǒng)，其特征在于：所述的電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接系統(tǒng)包括陽(yáng)極鋼爪固定架，所述的自動(dòng)焊接系統(tǒng)還包括焊接機(jī)器人和機(jī)械臂測(cè)量裝置，所述的焊接機(jī)器人包括控制系統(tǒng)，所述的機(jī)械臂測(cè)量裝置包括機(jī)械臂和計(jì)算機(jī)，所述的計(jì)算機(jī)與焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)相通訊，所述的機(jī)械臂包括立柱，在所述的立柱上通過(guò)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)一轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一測(cè)量臂，水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)一上連接有角度傳感器一，第二測(cè)量臂通過(guò)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)二轉(zhuǎn)動(dòng)在第一測(cè)量臂的末端，水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)二上連接有角度傳感器二；在第二測(cè)量臂末端上下方向滑動(dòng)設(shè)置有Z軸測(cè)量頭，與Z軸測(cè)量頭配合設(shè)置有位移傳感器，所述的角度傳感器一、角度傳感器二、位移傳感器均連接至計(jì)算機(jī)；

包括以下步驟：

第一步：將鋼爪損壞的部分沿豎直方向切掉，形成豎直方向的焊接端面；加工需要長(zhǎng)度的新圓鋼，新圓鋼與鋼爪的直徑相等，在新圓鋼的焊接端或者陽(yáng)極的焊接端面任一個(gè)上開(kāi)設(shè)上下兩個(gè)斜面，兩個(gè)斜面之間的夾角為50度至80度，將新圓鋼焊接端對(duì)接在鋼爪切割掉的部位，新圓鋼與原鋼爪同心，對(duì)接后新圓鋼的焊接端與鋼爪之間形成V形坡口；

第二步：采用人工在一側(cè)的V形坡口底部通過(guò)點(diǎn)焊將新圓鋼與鋼爪之間相固定；

第三步：將需要焊接的鋼爪置放到陽(yáng)極鋼爪固定架上，移動(dòng)到焊接機(jī)器人和機(jī)械臂測(cè)量裝置的作業(yè)范圍內(nèi)，鋼爪置放到陽(yáng)極鋼爪固定架上后，?V形坡口底角的等分線為豎直方向的線；朝上的V形坡口為第二步中未進(jìn)行底部點(diǎn)焊的；

第四步：手持Z軸測(cè)量頭測(cè)量用于表征V形坡口形狀的關(guān)鍵點(diǎn)，所述的測(cè)量用于表征V形坡口形狀的關(guān)鍵點(diǎn)至少包括V形底兩端的兩個(gè)端點(diǎn)，測(cè)量過(guò)程中計(jì)算機(jī)記錄測(cè)量用于表征V形坡口形狀的關(guān)鍵點(diǎn)的空間坐標(biāo)；

第五步：如斜面在鋼爪上開(kāi)設(shè)，視覺(jué)觀察斜面上是否有缺陷，如斜面在新圓鋼上開(kāi)設(shè)，視覺(jué)觀察焊接端面上是否有缺陷，缺陷包括凹坑、凸起；如果有缺陷，測(cè)量能夠表征缺陷形狀的缺陷關(guān)鍵點(diǎn)，如果沒(méi)有缺陷，則直接進(jìn)行第六步；

第六步：計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)得的關(guān)鍵點(diǎn)的信息得到V形坡口的形狀和空間位置，得到V形坡口的形狀的過(guò)程中，若第四步中的關(guān)鍵點(diǎn)只測(cè)量了V形底兩端的兩個(gè)端點(diǎn)，在新圓鋼與鋼爪上殘留的圓鋼之間的焊接時(shí)，計(jì)算機(jī)結(jié)合新圓鋼的直徑、兩個(gè)斜面與水平方向之間的夾角得到V形坡口的形狀，在新圓鋼與橫梁之間焊接時(shí)，計(jì)算機(jī)結(jié)合新圓鋼的直徑、兩個(gè)斜面與水平方向之間的夾角及橫梁的形狀尺寸得到V形坡口的形狀，在若關(guān)鍵點(diǎn)還包含了斜面上的最高點(diǎn)或者斜面邊緣的其它任意兩個(gè)點(diǎn)、以及V形坡口斜面相對(duì)面邊緣上的任意點(diǎn)，則直接通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置得到V形坡口的形狀；若第五步進(jìn)行了缺陷關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)量，則計(jì)算機(jī)根據(jù)缺陷關(guān)鍵點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)得到缺陷的形狀和位置；

第七步：計(jì)算機(jī)根據(jù)V形坡口的形狀以及缺陷的形狀和位置規(guī)劃出整體焊接路徑；

第八步：計(jì)算機(jī)將規(guī)劃好的整體焊接路徑和V形坡口的空間位置信息傳輸至焊接機(jī)器人；

第九步：焊接機(jī)器人根據(jù)整體焊接路徑和V形坡口的空間位置信息從V形坡口底部開(kāi)始逐層焊接，直至將整個(gè)V形坡口堆焊滿(mǎn)；

第十步：將鋼爪翻轉(zhuǎn)180度，另一側(cè)的坡口朝上；執(zhí)行第三步至第九步。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：第一步中所述的兩個(gè)斜面上下對(duì)稱(chēng)，當(dāng)修復(fù)是新圓鋼與鋼爪上殘留的圓鋼之間的焊接時(shí)，兩個(gè)斜面開(kāi)設(shè)在新圓鋼上，當(dāng)修復(fù)是新圓鋼與橫梁之間焊接時(shí)，兩個(gè)斜面開(kāi)設(shè)在橫梁上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：所述的兩個(gè)斜面之間的夾角為70±4度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：第五步所述的能夠表征缺陷形狀的缺陷關(guān)鍵點(diǎn)包括以下：若缺陷是凹坑或凸起，缺陷關(guān)鍵點(diǎn)包括底部邊緣上的至少兩個(gè)、最上部邊緣上的至少兩個(gè)點(diǎn)，如缺陷是斜面，則缺陷關(guān)鍵點(diǎn)包括至少斜面在斜率變化位置的點(diǎn)以及斜率變化位置的點(diǎn)兩側(cè)的點(diǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解鋁陽(yáng)極鋼爪高效自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：所述的角度傳感器一、角度傳感器二分別為旋轉(zhuǎn)編碼器一、旋轉(zhuǎn)編碼器二，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器分別連接在兩個(gè)水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)件上。