CN113714587A - 一种焊枪、焊接装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊枪、焊枪装置及系统，焊枪包括：焊枪本体、送丝嘴和摄像头，所述送丝嘴和摄像头设于焊枪本体上，所述焊枪本体的一端设有喷嘴，所述送丝嘴的轴向相对喷嘴的轴向呈倾斜设置，且送丝嘴的出口向所述喷嘴的出口靠近；所述摄像头的镜头朝向工件的待焊接区域，且所述摄像头的视角至少覆盖喷嘴的出口、送丝嘴的出口和工件的待焊接区域。通过将摄像头安装在焊枪上，以实时拍摄喷嘴的出口、送丝嘴的出口和工件的待焊接区域的画面，摄像头可通过电连接至远程控制系统，以便其对焊枪的位置进行远程控制调整，从而避免操作人员暴露在核焊接环境中。

Description

一种焊枪、焊接装置及系统

技术领域

本发明具体涉及一种焊枪、焊接装置及系统。

背景技术

针对服役期满的核电设备，需要对其进行相应的退役处理，其中一环就是对专用机构件的焊接封堵工作，以此确保在安全封存期间其内放射性物质不对公众及环境造成不可接受的危害。

由于核电设备所处区域放射性水平较高，人员无法近距离作业，需要采用远距离操控的方式进行焊接封堵作业，常规的焊接设备难以满足此要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种辅助控制系统远程控制的焊枪，还相应提供一种具有该焊枪的焊接装置和系统。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种焊枪，包括：焊枪本体、送丝嘴和摄像头，所述送丝嘴和摄像头设于焊枪本体上，

所述焊枪本体的一端设有喷嘴，

所述送丝嘴的轴向相对喷嘴的轴向呈倾斜设置，且送丝嘴的出口向所述喷嘴的出口靠近；

所述摄像头的镜头朝向工件的待焊接区域，且所述摄像头的视角至少覆盖喷嘴的出口、送丝嘴的出口和工件的待焊接区域。

可选地，还包括托架，所述送丝嘴和摄像头均设于所述托架上。

可选地，还包括第一调节机构，所述第一调节机构连接于托架和焊枪本体之间，用于调整托架相对焊枪本体沿喷嘴轴向方向的距离，以及调整托架相对焊枪本体沿喷嘴径向方向的距离。

可选地，所述第一调节机构包括固定块、第一滑块和第二滑块，所述固定块设于焊枪本体上，所述第一滑块滑设于固定块上，且能够相对固定块沿喷嘴径向方向滑移，所述第二滑块滑设于第一滑块上，且能够相对第一滑块沿喷嘴轴向方向滑移，所述托架与第二滑块相连。

可选地，还包括第二调节机构，所述第二调节机构连接于托架与第二滑块之间，用于调整托架上的送丝嘴的中心轴与喷嘴中心轴之间的夹角的角度。

可选地，所述第二调节机构包括调节板和紧固件，所述调节板的一端与第二滑块相连，另一端上开设有弧形槽，所述紧固件穿过弧形槽后与托架螺纹连接，以将调节板和托架连为一体。

本发明还提供一种焊接装置，包括：底座、送丝机构、调整机构，以及上述的焊枪；

所述调整机构设于底座上且与焊枪相连，用于调整焊枪相对底座的位置，以调整焊枪相对工件的位置；

所述送丝机构设于底座上且通过焊丝与焊枪的送丝嘴相连，用于牵引焊丝通过送丝嘴。

可选地，所述调整机构包括二维线性驱动机构，所述二维线性驱动机构连接于底座和焊枪之间，用于驱动焊枪相对底座沿水平面第一方向往复移动，以及驱动焊枪相对底座沿竖直方向往复移动。

可选地，所述调整机构还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接于二维线性驱动机构和焊枪之间，用于驱动焊枪相对二维线性驱动机构在第一方向所在的竖直平面内转动。

本发明还提供一种焊接系统，包括焊机、控制系统和上述的焊接装置；

所述焊机与焊接装置相连，用于驱动焊接装置运行，

所述焊接装置的摄像头与控制系统电连接，用于将实时摄像信号传输给控制系统，

所述控制系统分别与焊机和调整机构电连接，用于根据所述实时摄像信号判断焊枪的喷嘴和送丝嘴是否正对工件的待焊接区域，若是，控制焊机启动；若否，则控制调整机构动作，以调整焊枪相对底座的位置，至焊枪的喷嘴和送丝嘴正对工件的待焊接区域。

本发明中，通过将摄像头安装在焊枪上，以实时拍摄喷嘴的出口、送丝嘴的出口和工件的待焊接区域的画面，摄像头可通过无线电连接至远程控制系统，以便其对焊枪的位置进行远程控制调整，从而避免操作人员暴露在核焊接环境中。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的焊枪的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的焊枪另一视角的结构示意图；

图3为第一调节机构的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的焊接装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的焊接装置另一视角的结构示意图；

图6为二维线性驱动机构的结构示意图；

图7为焊枪与旋转驱动机构的装配结构示意图。

图中：1、焊枪；11、焊枪本体；111、喷嘴；112、夹持电机；113、钨极；12、送丝嘴；13、摄像头；14、托架；15、第一调节机构；151、固定块；152、第一滑块；153、第二滑块；154、第一旋杆；155、第二旋杆；16、第二调节机构；161、调节板；162、紧固件；163、弧形槽；17、安装架；18、气缸；19、安装座；2、底座；3、送丝机构；31、储丝盒；32、送丝传动机构；321、轮箱；322、校丝轮；323、驱动轮；324、压丝轮；33、送丝驱动电机；4、调整机构；41、二维线性驱动机构；411、第一外壳；412、支撑座；413、第二外壳；414、连接座；42、角摆器；43、角摆器电机；5、限位件。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种焊枪，包括：焊枪本体、送丝嘴和摄像头，所述送丝嘴和摄像头设于焊枪本体上，

所述焊枪本体的一端设有喷嘴，

所述送丝嘴的轴向相对喷嘴的轴向呈倾斜设置，且送丝嘴的出口向所述喷嘴的出口靠近；

所述摄像头的镜头朝向工件的待焊接区域，且所述摄像头的视角至少覆盖喷嘴的出口、送丝嘴的出口和工件的待焊接区域。

本发明还提供一种焊接装置，包括：底座、送丝机构、调整机构，以及上述的焊枪；

所述调整机构设于底座上且与焊枪相连，用于调整焊枪相对底座的位置，

所述送丝机构设于底座上且通过焊丝与焊枪的送丝嘴相连，用于牵引焊丝通过送丝嘴。

本发明还提供一种焊接系统，包括焊机、控制系统和上述的焊接装置；

所述焊机与焊接装置相连，用于驱动焊接装置运行，

所述焊接装置的摄像头与控制系统电连接，用于将实时摄像信号传输给控制系统，

所述控制系统分别与焊机和调整机构电连接，用于根据所述实时摄像信号判断焊枪的喷嘴和送丝嘴是否正对工件的待焊接区域，若是，控制焊机启动；若否，则控制调整机构动作，以调整焊枪相对底座的位置，至焊枪的喷嘴和送丝嘴正对工件的待焊接区域。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种焊枪1，其包括：焊枪本体11、送丝嘴12和摄像头13。送丝嘴12和摄像头13设于焊枪本体11上。

焊枪本体11为筒状结构，其一端设有喷嘴111，另一端设有夹持电机112，焊枪本体11内设有夹持机构和钨极113，钨极113一端被夹持机构夹紧，另一端从喷嘴111中伸出。夹持电机112与夹持机构通过锥齿轮传动相连，控制夹持机构夹持或松开钨极，便于自动更换钨极的操作。

送丝嘴12的轴向相对喷嘴111的轴向呈倾斜设置，且送丝嘴12的出口向喷嘴111的出口靠近。

摄像头13的镜头朝向工件的待焊接区域，且摄像头13的视角至少覆盖喷嘴111的出口、送丝嘴12的出口和工件的待焊接区域。

由此，通过将摄像头13安装在焊枪1上，以实时拍摄喷嘴111的出口、送丝嘴12的出口和工件的待焊接区域的画面，摄像头13可通过无线电连接至远程控制系统，以便其对焊枪1的位置进行远程控制调整，从而避免操作人员暴露在核焊接环境中。

本实施例中，还包括托架14，送丝嘴12和摄像头13均设于托架14上。

其中，送丝嘴12穿过托架14。托架14上设有水冷仓，摄像头13位于水冷仓中，其设有镜头的一端与水冷仓的开口端对应，托架14与水冷仓开口对应的一端铰接有一安装架17，安装架17上设有滤光片，安装架17旋转至其与托架14的水冷仓开口端面贴合时，滤光片位于摄像头13镜头的前端，以便于焊接过程中摄像头13进行焊接的熔池观察，保护镜头不受烟雾等的污染。

托架14上还安装有一气缸18，该气缸18与安装架17相连，用于驱动安装架17绕其铰接轴旋转。

本实施例中，还包括第一调节机构15，第一调节机构15连接于托架14和焊枪本体11之间，用于调整托架14相对焊枪本体11沿喷嘴111轴向方向的距离，以及调整托架14相对焊枪本体11沿喷嘴111径向方向的距离。

本实施例中，如图3所示，第一调节机构15包括固定块151、第一滑块152和第二滑块153，固定块151设于焊枪本体11上，第一滑块152滑设于固定块151上，且能够相对固定块151沿喷嘴111径向方向滑移，第二滑块153滑设于第一滑块152上，且能够相对第一滑块152沿喷嘴111轴向方向滑移，托架14与第二滑块153相连。

具体地，第一调节机构15还包括第一旋杆154和第二旋杆155。

第一滑块152与固定块151相对的端面上开设有沿喷嘴111径向方向的第一通槽，固定块151与第一滑块152相对的端面上设有与第一通槽对应的第一滑动部，第一旋杆154的轴向沿喷嘴111径向方向布置，其穿过第一滑动部和第一滑块152，并与第一滑块152螺纹连接，第一旋杆154旋转时，使得第一滑块152沿喷嘴111径向方向移动，从而带动托架14及其上的送丝嘴12沿喷嘴111径向方向移动，以微调送丝嘴12出口与喷嘴111出口的相对位置。

第二滑块153与第一滑块152相对的端面上开设有沿喷嘴111轴向方向的第二通槽，第一滑块152与第二滑块153相对的端面上设有与第二通槽对应的第二滑动部，第二旋杆155的轴向沿喷嘴111轴向方向布置，其穿过第二滑动部和第二滑块153，并与第二滑块153螺纹连接，第二旋杆155旋转时，使得第二滑块153沿喷嘴111轴向方向移动，从而带动托架14及其上的送丝嘴12沿喷嘴111轴向方向移动，以微调送丝嘴12出口与喷嘴111出口的相对位置。

本实施例中，还包括第二调节机构16，第二调节机构16连接于托架14与第二滑块153之间，用于调整托架14上的送丝嘴12的中心轴与喷嘴111中心轴之间的夹角的角度。

本实施例中，第二调节机构16包括调节板161和紧固件162，调节板161的一端与第二滑块153相连，另一端上开设有弧形槽163，紧固件162穿过弧形槽163后与托架14螺纹连接，以将调节板161和托架14连为一体。通过将托架14上的螺纹孔与弧形槽163不同位置对应，以调节送丝嘴12的中心轴与喷嘴111中心轴之间的夹角的角度。

送丝嘴12和喷嘴111的相对位置在进现场前即调整且固定好。

实施例2：

如图4和图5所示，本实施例提供一种焊接装置，包括：底座2、送丝机构3、调整机构4，以及实施例1的焊枪1。

调整机构4设于底座2上且与焊枪1相连，用于调整焊枪1相对底座2的位置，以调整焊枪1相对工件的位置。

送丝机构3设于底座2上且通过焊丝与焊枪1的送丝嘴12相连，用于牵引焊丝通过送丝嘴12。

本实施例中，调整机构4包括二维线性驱动机构41，二维线性驱动机构41连接于底座2和焊枪1之间，用于驱动焊枪1相对底座2沿水平面第一方向往复移动，以及驱动焊枪1相对底座2沿竖直方向往复移动，以使焊枪1位于最佳的焊接位置。

具体地，如图6所示，二维线性驱动机构41包括水平滑台和竖直滑台。

水平滑台包括第一外壳411、支撑座412，以及设于第一外壳411内的第一电机和第一螺杆，第一外壳411固定于底座2上，第一螺杆沿水平面第一方向布置，第一电机与第一螺杆传动相连，用于驱动第一螺杆旋转，支撑座412与第一螺杆螺纹连接。竖直滑台设于支撑座412上，第一电机驱动第一螺杆旋转时，带动支撑座412、竖向滑台和焊枪1沿第一螺杆的轴向方向移动，从而调整焊枪1相对工件沿水平面第一方向的位置。

竖直滑台第二外壳413、连接座414，以及设于第二外壳413内的第二电机和第二螺杆，第二螺杆沿竖直方向布置，第二电机与第二螺杆通过齿轮组传动相连，用于驱动第二螺杆旋转，连接座414与第二螺杆螺纹连接。焊枪1与连接座414相连，第二电机驱动第二螺杆旋转时，带动连接座414和焊枪1沿第二螺杆的轴向方向移动，从而调整焊枪1相对工件沿竖向方向的位置。

其中，第一螺杆和第二螺杆均为梯形螺杆，第一螺杆与支撑座412构成梯形丝杠副，第二螺杆与连接座414也构成梯形丝杠副。其次，第一外壳411与第二外壳413内部均设置滑轨和限位开关，支撑座412和连接座414滑设于相应的滑轨上，并由相应的限位开关限位。

本实施例中，调整机构4还包括旋转驱动机构，该旋转驱动机构连接于二维线性驱动机构41和焊枪1之间，用于驱动焊枪1相对二维线性驱动机构41在第一方向所在的竖直平面内转动。

具体地，焊枪本体11穿设于一安装座19上，该安装座19与旋转驱动机构相连，旋转驱动机构通过L型板与二维线性驱动机构41的第二螺母相连，旋转驱动机构安装在L型板与水平面第一方向平行的分板上，该分板上还设有限位件5，如图7所示，用于当焊枪1旋转至其沿竖向向下布置时，阻挡其继续旋转，以便于更换钨极。旋转驱动机构包括角摆器42和角摆器电机43，角摆器电机43用于驱动角摆器42旋转，以带动焊枪1在第一方向所在的竖直平面内转动，从而调整焊枪1相对工件的位置。

本实施例中，送丝机构3包括送丝驱动电机33、送丝传动机构32和储丝盒31。焊丝绕设在储丝盒31中的送丝盘上，送丝盘固定在阻尼盘轴上，可以保证焊丝盘不散乱，只有在送丝时，送丝盘才会转动。送丝传动机构32包括轮箱321以及设于轮箱321内的三个校丝轮322、一个驱动轮323和一个压丝轮324，三个校丝轮322呈倒三角形分布，上两个校丝轮322与压丝轮324沿焊丝传送方向依次布置，下校丝轮322与上两个校丝轮322均相切，压丝轮324与其最接近的校丝轮322相切。驱动轮323设于压丝轮324的上方并与压丝轮324相切，送丝驱动电机33与驱动轮323相连，用于驱动其旋转，驱动轮323旋转后，带动压丝轮324和校丝轮组旋转，为焊丝输送提供动力，以将焊丝从送丝盘上源源不断抽出，并经送丝嘴12送入焊接熔池中。

由于焊丝在未使用时盘在送丝盘上，焊丝难免会呈现一定的弧度。通过三个校丝轮322组成的校丝轮组可以将焊丝校正，保证焊丝可以平直的输送到焊接熔池当中。

实施例3：

本实施例提供一种焊接系统，其包括焊机、控制系统和实施例2的焊接装置。

焊接装置的底座2设于一移动小车上，焊机与焊接装置相连，用于驱动焊接装置运行，

焊接装置的摄像头13与控制系统电连接，用于将实时摄像信号传输给控制系统，

控制系统分别与焊机和调整机构4电连接，用于根据实时摄像信号判断焊枪1的喷嘴111和送丝嘴12是否正对工件的待焊接区域，若是，控制焊机启动；若否，则控制调整机构4动作，以调整焊枪1相对底座2的位置，至焊枪1的喷嘴111和送丝嘴12正对工件的待焊接区域。

为提高系统抗辐照能力，TIG焊接电源(焊机)与控制系统一起放置在场外，移动小车上的焊枪1通过延长电缆与TIG焊机相连接，其他电驱动设备通过延长电缆与控制系统相连。为解决长电缆的收放与拖拽问题，本系统配置有移动式电缆自动收放装置，能实现机器人移动作业过程中的线缆自动收放。线缆收集车位于作业区域入口处，根据机器人移动距离，自动收放线缆。将线缆收集车放置在入口处，避免了机器人移动过程中，线缆剐蹭门边。同时与机器人距离较近，收放线缆更方便。

由此，通过摄像头远程辅助监控的反馈，控制系统控制调整机构4动作，驱使二维线性驱动机构41和旋转驱动机构42自主移动，以调节焊枪1相对工件的位置，解决远程高精度的焊接定位要求。并通过摄像头监控熔池，以实时监控和调整焊枪，实现焊枪1的定位和焊接作业。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种焊枪，其特征在于，包括：焊枪本体(11)、送丝嘴(12)和摄像头(13)，所述送丝嘴(12)和摄像头(13)设于焊枪本体(11)上，

所述焊枪本体(11)的一端设有喷嘴(111)，

所述送丝嘴(12)的轴向相对喷嘴(111)的轴向呈倾斜设置，且送丝嘴(12)的出口向所述喷嘴(111)的出口靠近；

所述摄像头(13)的镜头朝向工件的待焊接区域，且所述摄像头(13)的视角至少覆盖喷嘴(111)的出口、送丝嘴(12)的出口和工件的待焊接区域。

2.根据权利要求1所述的焊枪，其特征在于，还包括托架(14)，所述送丝嘴(12)和摄像头(13)均设于所述托架(14)上。

3.根据权利要求2所述的焊枪，其特征在于，还包括第一调节机构(15)，所述第一调节机构(15)连接于托架(14)和焊枪本体(11)之间，用于调整托架(14)相对焊枪本体(11)沿喷嘴(111)轴向方向的距离，以及调整托架(14)相对焊枪本体(11)沿喷嘴(111)径向方向的距离。

4.根据权利要求3所述的焊枪，其特征在于，所述第一调节机构(15)包括固定块(151)、第一滑块(152)和第二滑块(153)，所述固定块(151)设于焊枪本体(11)上，所述第一滑块(152)滑设于固定块(151)上，且能够相对固定块(151)沿喷嘴(111)径向方向滑移，所述第二滑块(153)滑设于第一滑块(152)上，且能够相对第一滑块(152)沿喷嘴(111)轴向方向滑移，所述托架(14)与第二滑块(153)相连。

5.根据权利要求4所述的焊枪，其特征在于，还包括第二调节机构(16)，所述第二调节机构(16)连接于托架(14)与第二滑块(153)之间，用于调整托架(14)上的送丝嘴(12)的中心轴与喷嘴(111)中心轴之间的夹角的角度。

6.根据权利要求5所述的焊枪，其特征在于，所述第二调节机构(16)包括调节板(161)和紧固件(162)，所述调节板(161)的一端与第二滑块(153)相连，另一端上开设有弧形槽(163)，所述紧固件(162)穿过弧形槽(163)后与托架(14)螺纹连接，以将调节板(161)和托架(14)连为一体。

7.一种焊接装置，其特征在于，包括：底座(2)、送丝机构(3)、调整机构(4)，以及如权利要求1-6任一项所述的焊枪(1)；

所述调整机构(4)设于底座(2)上且与焊枪(1)相连，用于调整焊枪(1)相对底座(2)的位置，以调整焊枪(1)相对工件的位置；

所述送丝机构(3)设于底座(2)上且通过焊丝与焊枪(1)的送丝嘴(12)相连，用于牵引焊丝通过送丝嘴(12)。

8.根据权利要求7所述的焊接装置，其特征在于，所述调整机构(4)包括二维线性驱动机构(41)，所述二维线性驱动机构(41)连接于底座(2)和焊枪(1)之间，用于驱动焊枪(1)相对底座(2)沿水平面第一方向往复移动，以及驱动焊枪(1)相对底座(2)沿竖直方向往复移动。

9.根据权利要求8所述的焊接装置，其特征在于，所述调整机构(4)还包括旋转驱动机构，所述旋转驱动机构连接于二维线性驱动机构(41)和焊枪(1)之间，用于驱动焊枪(1)相对二维线性驱动机构(41)在第一方向所在的竖直平面内转动。

10.一种焊接系统，其特征在于，包括焊机、控制系统和如权利要求7-9任一项所述的焊接装置；

所述焊机与焊接装置相连，用于驱动焊接装置运行，

所述焊接装置的摄像头(13)与控制系统电连接，用于将实时摄像信号传输给控制系统，

所述控制系统分别与焊机和调整机构(4)电连接，用于根据所述实时摄像信号判断焊枪(1)的喷嘴(111)和送丝嘴(12)是否正对工件的待焊接区域，若是，控制焊机启动；若否，则控制调整机构(4)动作，以调整焊枪(1)相对底座(2)的位置，至焊枪(1)的喷嘴(111)和送丝嘴(12)正对工件的待焊接区域。

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