CN201006564Y - 大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置 - Google Patents

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曹志樑
杜兴吉
慎建民
朱建初
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Abstract

一种大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，它包括与焊枪连接成一体的、位于焊枪前方的视觉传感器，接口电路，微机控制器和焊缝跟踪执行机构，上述视觉传感器通过接口电路与微机控制器相连接，微机控制器同时又通过接口电路与焊缝跟踪执行机构相连接，而所述的焊枪与视觉传感器是安装于沿焊管纵缝方向直线运动的行车小车上的，焊管置放于滚轮架的数对滚轮上，焊缝跟踪执行机构由滚轮架上设置的由与微机控制器相连接的伺服电机及减速器构成的滚轮传动机构和位于滚轮架底部的由与微机控制器相连接的变频调速电机及蜗轮丝杆升降机构成的滚轮架升降机构组成。本实用新型结构严谨，工作可靠，特别适用于大直径焊管纵缝焊接的自动跟踪。

Description

大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置
技术领域
本实用新型涉及电弧焊接的一种焊缝跟踪装置。
背景技术
焊缝跟踪装置是焊接自动控制系统中的重要装置，目前较先进的焊缝跟踪装置是视觉传感式跟踪装置，它主要由视觉传感器、焊枪滑块调节装置和微机控制器组成，其工作原理是，传感器将接收到的焊缝位置信息通过接口电路传送给微机控制器，微机控制器对焊缝偏差及偏差变化趋势信息进行计算处理后，通过接口电路向焊枪十字滑块调节机构的伺服电机发出指令信号，带动焊枪进行左、右、上、下二维运动，从而实现焊枪对焊管焊缝的自动跟踪。然而对于大直径长焊管，例如Φ219×6000mm的焊管，其焊缝错边有时可达30mm，偏差角度达15.7°，若采用滑块调节装置带动焊枪左右运动跟踪焊缝，就无法实现焊枪始终对准焊缝的要求，从而会造成漏焊等缺陷，为此只能采用弧形滑架使焊枪绕焊管中心轴偏转的跟踪方式来保证焊枪与焊缝垂直。但是不同直径的焊管需要配置不同的弧形滑架，工作中更换滑架既费时费力，又增加了生产成本。
发明内容
本实用新型的目的，是提供一种特别适于大直径焊管纵缝焊接的焊缝自动跟踪装置。
实现上述目的的技术解决方案为：它包括与焊枪连接成一体的、位于焊枪前方的视觉传感器，接口电路，微机控制器和焊缝跟踪执行机构，上述视觉传感器通过接口电路与微机控制器相连接，微机控制器同时又通过接口电路与焊缝跟踪执行机构相连接，而所述的焊枪与视觉传感器是安装于沿焊管纵缝方向直线运动的行车小车上的，焊管置放于滚轮架的数对滚轮上，焊缝跟踪执行机构由滚轮架上设置的由与微机控制器相连接的伺服电机及减速器构成的滚轮传动机构和位于滚轮架底部的由与微机控制器相连接的变频调速电机及蜗轮丝杆升降机构成的滚轮架升降机构组成。
本实用新型的有益效果是：它改变了传统的以控制调节焊枪的二维或三维运动来适应固定焊管上焊缝偏差的跟踪方式，而采用控制调节焊管的偏转使焊管焊缝宽度位置跟踪适应始终沿焊管纵缝方向直线运动的焊枪，从而保证焊枪始终垂直针对焊管焊缝，确保焊接质量。本实用新型结构严谨，工作可靠，特别适用于大直径焊管纵缝焊接的自动跟踪。
附图说明
图1为本装置的结构原理框图。
图2为本装置的总体结构示意图。
图3为图2的侧视结构示意图。
图4为本装置的焊管定位和滚轮传动机构结构示意图。
图5为本装置的滚轮传动齿轮箱结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以实施例对本实用新型作进一步说明。
行车小车5上安装有焊枪10及焊丝传送机构9，并对焊枪10的焊矩高度的自动跟踪采用AvC控制，即电弧电压恒值控制。在位于焊枪10的前方安装有视觉传感器8及视频监视器6，视觉传感器8通过接口电路与微机控制器18相连接。本实施例行车小车5上还特地设置了安装视觉传感器8的微型十字滑块7，以便于通过视频监视器6中的激光条纹和焊缝位置及时调整视觉传感器与焊枪的相对位置。行车小车5的驱动机构3由伺服电机与减速器组成，并通过减速器输出轴上的齿轮4与工件上方龙门架横梁1上的齿条导轨2相啮合连接。放置工件焊管11的滚轮架12是由底座23，安装于底座23上的若干对滚轮座24及每一滚轮座24上安装的上滚轮19和下滚轮20组成，每对滚轮座24上的上滚轮、下滚轮分别组成上滚轮对与下滚轮对，上滚轮对之间的中心距大于下滚轮对之间的中心距。下滚轮对可放置直径200～500mm的焊管，而对于500～800mm的焊管则需上、下滚轮对同时支承定位。滚轮架12置放于龙门架下方且使承载的工件焊管11的轴向与龙门架横梁1相平行。为了使焊管在滚轮架上传动更平稳可靠，钢质的上、下滚轮19、20外面包有橡胶套。滚轮传动机构是根据微机控制器的指令使工件焊管11偏转保持焊缝实时跟踪对准焊枪10的执行机构，它由安装于滚轮架一侧端上的两个由伺服电机17及一级减速器16通过联轴器28和传动轴29带动的二级减速器26，以及各滚轮座24侧面的齿轮箱25组成，伺服电机17通过接口电路与微机控制器18相连接，两个二级减速器26的输出轴27贯穿同侧的各齿轮箱25，并由输出轴27上所安装的齿轮32带动齿轮箱中的过渡齿轮31，进而传动上滚轮轴上的齿轮30和下滚轮轴上的齿轮33。滚轮架升降机构是根据微机控制器的指令使工件焊管11与焊枪10之间的距离保持稳定的调节执行机构，它由一台带编码器和制动器的变频调速电动机13和由其驱动的四台设置在滚轮架底座23底部的支架22上的蜗轮丝杆升降机14组成，四台蜗轮丝杆升降机14之间通过万向传动轴15和同步带21相连接，变频调速电机13通过接口电路与微机控制器18相连接。
本实施例的视觉传感器8采用META公司的MLP1/15激光传感器，该激光传感器包括一个CCD摄像机以及一个激光器。激光器作为结构光源，从传感器前部以一定角度发射激光条纹至传感器下面的工件表面上，摄像机直接摄取工件表面上的激光条纹图像。摄像机前部装有光学滤光片，只允许激光通过，而滤去所有其它的光，包括焊接电弧光。因为传感器以预先设定的距离安装在焊枪前部，当焊枪在焊缝上方正确定位后，焊缝应接近于激光条纹的中心，这样才能使摄像机观察到激光条纹和焊缝。工作中如果工件距离传感器近，在工件表面的激光条纹就相对靠前，反之，工件距离传感器远一些，工件表面的激光条纹就相对靠后。因此通过摄像机观察激光条纹的位置，传感器就能测量距离工件的垂直距离；从在工件上的激光条纹形状上，传感器也能够测量出工件表面轮廓和在条纹内焊缝的位置，从而可以测量传感器和焊缝间的横向距离。传感器激光条纹图像即焊枪与焊缝的偏差信号通过接口电路送微机控制器18处理，处理后发出控制指令信号，通过接口电路传送给执行机构的滚轮传动机构的伺服电机，使其运转而带动焊管偏转来调整焊缝的位置，以保证焊接过程中焊管焊缝始终垂直对准焊枪。

Claims (8)

1.一种大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，它包括与焊枪(10)连接成一体的、位于焊枪(10)前方的视觉传感器(8)，接口电路，微机控制器(18)和焊缝跟踪执行机构，视觉传感器(8)通过接口电路与微机控制器(18)相连接，微机控制器(18)同时又通过接口电路与焊缝跟踪执行机构相连接，其特征在于焊枪(10)与视觉传感器(8)是安装于沿焊管纵缝方向直线运动的行车小车(5)上的，焊管(11)置放于滚轮架(12)的数对滚轮上，焊缝跟踪执行机构由滚轮架(12)上设置的由与微机控制器(18)相连接的伺服电机(17)及减速器(16)构成的滚轮传动机构和位于滚轮架(12)底部的由与微机控制器(18)相连接的变频调速电机(13)及蜗轮丝杆升降机(14)构成的滚轮架升降机构组成。
2.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于视觉传感器(8)是激光传感器。
3.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于焊枪(10)的焊矩高度的自动跟踪采用AvC控制，即电弧电压恒值控制。
4.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于行走小车(5)上设置有安装视觉传感器(8)的微型十字滑块(7)。
5.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于滚轮架(12)是由底座(23)，安装于底座(23)上的若干对滚轮座(24)及每一滚轮座(24)上安装的上滚轮(19)和下滚轮(20)组成，每对滚轮座(24)上的上滚轮、下滚轮分别组成上滚轮对与下滚轮对，上滚轮对之间的中心距大于下滚轮对之间的中心距。
6.按权利要求1或5所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于钢质的上、下滚轮(19)、(20)外面包有橡胶套。
7.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于滚轮传动机构是由安装于滚轮架一侧端上的两个由伺服电机(17)及一级减速器(16)通过联轴器(28)和传动轴(29)带动的二级减速器(26)，以及各滚轮座(24)侧面的齿轮箱(25)组成，伺服电机(17)通过接口电路与微机控制器(18)相连接，两个二级减速器(26)的输出轴(27)贯穿同侧的各齿轮箱(25)，并由输出轴(27)上所安装的齿轮(32)带动齿轮箱中的过渡齿轮(31)，进而传动上滚轮轴上的齿轮(30)和下滚轮轴上的齿轮(33)。
8.按权利要求1所述的大直径焊管纵缝焊接自动跟踪装置，其特征在于滚轮架升降机构是由一台带编码器和制动器的变频调速电机(13)和由其驱动的四台设置在滚轮架底座(23)底部的支架(22)上的蜗轮丝杆升降机(14)组成，四台蜗轮丝杆升降机(14)之间通过万向传动轴(15)和同步带(21)相连接，变频调速电机(13)通过接口电路与微机控制器(18)相连接。
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