CN112388124A - 一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，包括用于焊接电力塔杆缝隙的焊接组件以及用于支撑电力塔杆活动的行走支架组件，所述焊接组件包括用于深入电力塔杆内部的横臂、用于支撑横臂的升降机构、用于跟踪焊接的内纵缝焊组件以及用于保持横臂平衡的配重，所述配重和所述内纵缝焊组件分别设置于所述横臂两侧，所述升降机构设置于所述横臂中部下方。本发明通过上述技术方案，采用智能实时焊缝跟踪技术、非接触式跟踪模式，通过传感器测量焊缝偏移，引导并控制焊枪精确定位，避免因工件位置偏差、热变形等造成的焊接缺陷，提高生产效率及产品质量。

Description

一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备。

背景技术

对于有一定锥度的管的内纵焊缝埋弧，传统的方法为调节支撑钢管的滚轮架的高度，使纵焊缝尽量的在同一水平高度后进行内埋弧，但是这种方法埋弧精度差，易造成焊缝直线度级表面余高超标，并且对于焊道较长且形状非直线的内纵焊缝，由于无法实时控制焊枪跟随焊缝的行进角度，很难做到一次焊接成型。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，包括用于焊接电力塔杆缝隙的焊接组件以及用于支撑电力塔杆活动的行走支架组件，所述焊接组件包括用于深入电力塔杆内部的横臂、用于支撑横臂的升降机构、用于跟踪焊接的内纵缝焊组件以及用于保持横臂平衡的配重，所述配重和所述内纵缝焊组件分别设置于所述横臂两侧，所述升降机构设置于所述横臂中部下方。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述内纵缝焊组件包括从横臂前端依次设置的回收输送装置、导电杆、焊道吹嘴、焊缝跟踪器、微调装置以及数据收集箱和摄像头。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述微调装置包括电动横向微调和焊道支撑轮，所述焊道支撑轮设置于横臂前端下方，所述电动横向微调设置于横臂前端。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述回收输送装置、导电杆和焊道吹嘴设置于同一水平直线上。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述行走支架组件包括用于调整电力塔杆轴线处于水平线上的两个滚轮架以及用于拖动电力塔杆相对焊接组件前后运动的滑动组件，两个滚轮架间隔设置于滑动组件上。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述滚轮架包括主滚轮架和从滚轮架，所述主滚轮架上的两侧滚轮为同步主动轮，所述同步主动轮通过双电机驱动。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述焊缝跟踪器包括用于发射激光的激光器、用于接收激光反射形成图像信息的光学传感器以及用于处理图像信息的中央处理器，所述光学传感器与所述中央处理器信号连接。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述横臂下方还设置有用于支撑横臂前端重量的横臂支撑机构。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：所述升降机构包括支撑框架、减速机、丝杠升降机和导向柱，导向柱设置在支撑框架的四周，减速机两端通过螺杆涡轮连接连接丝杠升降机的丝杠，丝杠升降机上的丝母座固定连接支撑框架。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：还包括用于控制滚轮架速度及方向的控制系统。

有益效果:

本发明通过上述技术方案，采用智能实时焊缝跟踪技术、非接触式跟踪模式，通过传感器测量焊缝偏移，引导并控制焊枪精确定位，避免因工件位置偏差、热变形等造成的焊接缺陷，提高生产效率及产品质量。

附图说明

图1为本发明实施例中一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备结构示意图；

图2为本发明实施例中一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备机头处内纵缝焊组件结构示意图；

图3为本发明实施例中一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备焊缝跟踪器跟踪原理示意图；

图4为本发明实施例中电力塔杆锥度调水平结构示意图；

图5为本发明实施例中升降组件结构示意图。

其中，附图标记为：1、控制系统；2、配重；3、横臂；4、导向柱；5、丝杠升降机；6、减速机；7、横臂支撑机构；8、回收输送装置；9、导电杆；10、焊道吹嘴；11、焊缝跟踪器；12、电动横向微调；13、支撑轮；14、数据收集箱；15、摄像头；16、主动滚轮架；17、从动滚轮架；18、电力塔杆；19、激光二极管；20、工业镜头；21、激光条纹；22、内纵缝焊组件。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，包括用于焊接电力塔杆18缝隙的焊接组件以及用于支撑电力塔杆18活动的行走支架组件，焊接组件包括用于深入电力塔杆18内部的横臂3、用于支撑横臂3的升降机构、用于跟踪焊接的内纵缝焊组件22以及用于保持横臂3平衡的配重2，配重2和内纵缝焊组件22分别设置于横臂3两侧，升降机构设置于横臂3中部下方。内纵缝焊接专机固定不动，电力塔杆18放在滚轮架上，由滚轮架拖动工件行走焊接。滚轮架行走焊接的方向应该是远离内纵缝专机的方向。横臂3由多节型钢组成，能完成13m的内纵缝焊接。横臂3整体为固定不可伸缩的，其一端固定在升降机构上，在高度方向可以进行电动调整，以适应不同直径工件焊接时在高度方向上微调的需要。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：内纵缝焊组件22包括从横臂3前端依次设置的回收输送装置8、导电杆9、焊道吹嘴10、焊缝跟踪器11、微调装置以及数据收集箱14和摄像头15。内纵缝焊组件22固定在横臂3前端，水平位置电动可调，导电杆9端部的导电嘴距工件的距离焊前可手动微调。焊缝跟踪器11在焊接过程中会自动跟踪带动焊枪进行上下、左右调整。在焊接之前，保证焊缝跟踪器11的调整滑块处于中间的位置，以满足焊接过程中焊枪自动调节的距离，避免导向轮偏离焊道。摄像头15能监控焊接跟踪轨迹，方便工人实时查看焊接状态，以便监督内纵缝焊组件22是否正常运行。采用YDMJ-4超小机头适应小筒体内纵缝焊接，机头配有垂直机械跟踪装置，能使焊枪沿焊缝进行垂直方向的自动微调，水平方向由激光跟踪系统中的横向执行滑道微调对缝。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：微调装置包括电动横向微调12和焊道支撑轮13，焊道支撑轮13设置于横臂3前端下方，电动横向微调12设置于横臂3前端。焊道支撑轮13支撑横臂3前端高度，使横臂3前端始终与电力塔杆18内壁缝隙保持固定距离，避免与前端的内纵缝焊组件22触碰导致设备损坏，同时省去了上下调整机构的设置，电动横向微调12用于根据焊缝跟踪器11跟踪的焊缝位置调整焊枪的横向焊接位置，因此，通过电动横向微调12和焊道支撑轮13二者的配合，实现机头的上下左右调整，使焊接位置始终处于缝隙位置处。支撑轮13还可对整个横臂3起到支撑作用。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：回收输送装置8、导电杆9和焊道吹嘴10设置于同一水平直线上。由于有焊道支撑轮13的辅助，使得回收输送装置8、导电杆9和焊道吹嘴10始终与焊道支撑轮13保持相同的高度差，横臂3虽有自然下挠属正常情况，但不会影响纵缝的焊接。焊道吹嘴10通过电磁阀控制压缩气体吹出，在焊前对焊道进行预处理。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：行走支架组件包括用于调整电力塔杆18轴线处于水平线上的两个滚轮架以及用于拖动电力塔杆18相对焊接组件前后运动的滑动组件，两个滚轮架间隔设置于滑动组件上。如图4所示，电力塔杆18有一定的锥度，滚轮架采用丝杆调节的滚轮架，两滚轮架之间的距离通过手动丝杆调节，根据塔杆的锥度大小，适当调整滚轮座之间的间距，使纵焊缝尽量处在水平的位置，然后再将支撑轮13恰好压到调整水平后的焊道上，进而进行下一步的微调焊接工序。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：滚轮架包括主滚轮架和从滚轮架，主滚轮架上的两侧滚轮为同步主动轮，同步主动轮通过双电机驱动。从滚轮架跟随主滚轮架的运动而运动，滚轮架行走焊接启动或停止和电源有联动控制，能够实现一体化控制。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：焊缝跟踪器11包括用于发射激光的激光器、用于接收激光反射形成图像信息的光学传感器以及用于处理图像信息的中央处理器，光学传感器与中央处理器信号连接。采用光学传播与成像原理，得到激光扫描区域各个点的位置信息，通过复杂的程序算法完成对常见焊缝的在线实时检测，如图3所示，用激光二极管19发射一条以绝对平行方向照射在目标物体上的激光条纹21，物体表面的反射光线穿过工业镜头20的透镜，通过聚焦成像在采集矩阵上形成光斑，改变传感器和目标物体之间的距离，反射光线的夹角和采集矩阵上的光斑位置都会随之变化，通过转换后，将测量结果输出，上位机通过预先标定好的激光条与工业相机的位置关系来精确计算激光头经过工件表面反射的所有点的坐标，计算当前焊缝和标准值的左右和上下的偏差量，结合焊枪位置，实时将焊炬处的焊缝位置偏差发送给运动控制机构对焊枪位置进行运动补偿，完成焊接跟踪工作。该装置可一键解决如检测范围、检测能力以及焊接过程中的常见问题；可实现实时纠正焊缝偏差，智能实时跟踪，精确引导焊枪自动焊接；可有效解决焊缝偏差带来的问题，确保焊缝成型完美。采用智能实时焊缝跟踪技术、非接触式跟踪模式，通过传感器测量焊缝偏移，引导并控制焊枪精确定位，避免因工件位置偏差、热变形等造成的焊接缺陷，提高生产效率及产品质量。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：横臂3下方还设置有用于支撑横臂3前端重量的横臂3支撑机构。横臂3支撑机构在焊接时放倒，避免影响横臂3深入电力塔杆18内部，在平时不使用焊接时立起，辅助支撑横臂3前端，避免横臂3长时间受机头重力影响下挠变形。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：升降机构包括支撑框架、减速机6、丝杠升降机5和导向柱4，导向柱4设置在支撑框架的四周，减速机6两端通过螺杆涡轮连接连接丝杠升降机5的丝杠，丝杠升降机5上的丝母座固定连接支撑框架。

其中，本发明还可以进一步包括以下技术方案：还包括用于控制滚轮架速度及方向的控制系统1。控制系统1由控制箱和手控盒组成，滚轮架行走焊接时速度的调整及滚轮架滚轮的回转，都能通过手控盒进行控制，手控盒上能对专机和焊枪的所有动作进行控制调整，方便操作人员在不同位置进行焊接操作。

本发明研制的内纵焊缝埋弧设备参数为：

纵缝有效焊接长度13000mm；横臂升降行程250mm；横臂升降速度160mm/min；最小焊接直径400mm；自动跟踪范围：X、Y方向各50mm；额定焊接电流1000A。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：包括用于焊接电力塔杆缝隙的焊接组件以及用于支撑电力塔杆活动的行走支架组件，所述焊接组件包括用于深入电力塔杆内部的横臂、用于支撑横臂的升降机构、用于跟踪焊接的内纵缝焊组件以及用于保持横臂平衡的配重，所述配重和所述内纵缝焊组件分别设置于所述横臂两侧，所述升降机构设置于所述横臂中部下方。

2.根据权利要求1所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述内纵缝焊组件包括从横臂前端依次设置的回收输送装置、导电杆、焊道吹嘴、焊缝跟踪器、微调装置以及数据收集箱和摄像头。

3.根据权利要求2所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述微调装置包括电动横向微调和焊道支撑轮，所述焊道支撑轮设置于横臂前端下方，所述电动横向微调设置于横臂前端。

4.根据权利要求2所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述回收输送装置、导电杆和焊道吹嘴设置于同一水平直线上。

5.根据权利要求1所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述行走支架组件包括用于调整电力塔杆轴线处于水平线上的两个滚轮架以及用于拖动电力塔杆相对焊接组件前后运动的滑动组件，两个滚轮架间隔设置于滑动组件上。

6.根据权利要求5所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述滚轮架包括主滚轮架和从滚轮架，所述主滚轮架上的两侧滚轮为同步主动轮，所述同步主动轮通过双电机驱动。

7.根据权利要求2所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述焊缝跟踪器包括用于发射激光的激光器、用于接收激光反射形成图像信息的光学传感器以及用于处理图像信息的中央处理器，所述光学传感器与所述中央处理器信号连接。

8.根据权利要求1所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述横臂下方还设置有用于支撑横臂前端重量的横臂支撑机构。

9.根据权利要求1所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：所述升降机构包括支撑框架、减速机、丝杠升降机和导向柱，导向柱设置在支撑框架的四周，减速机两端通过螺杆涡轮连接连接丝杠升降机的丝杠，丝杠升降机上的丝母座固定连接支撑框架。

10.根据权利要求1所述一种激光追踪伺服控制的内纵焊缝埋弧设备，其特征在于：还包括用于控制滚轮架速度及方向的控制系统。

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