CN207806843U - 一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置。包括Y轴直线模组、Z轴直线模组和X轴直线模组，三个直线模组均主要由导轨块和滑块组成，三轴机器人Z轴直线模组上装有焊枪和光视觉探测器，Z轴直线模组的底端有可旋转圆台，可旋转圆台置待焊接零件。本实用新型实现了螺旋板式换热器端面焊缝的信息采集及焊接，能取代费时费力的人工焊接，降低成本，提高工艺稳定性。

Description

一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置

技术领域

本实用新型涉及焊缝连接领域，尤其涉及了一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置。

背景技术

螺旋板式换热器是一种新型换热器，传热效率好，运行稳定性高，适用于汽－汽、汽－液、液－液传热，并广泛应用于化学、石油、医药、轻工、轧钢等行业。按结构形式可以分为不可拆卸式(I型)螺旋板式及可拆卸式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式换热器，现行标准为JB/T4751-2003《螺旋板式换热器》。其中I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因为具有较高密封性。在生产I型螺旋板式换热器过程中，需要对端面进行焊接密封。螺旋板式换热器由两块相互平行的钢板张卷制而成，形成了两个相互隔开的均匀螺旋通道，其端面的焊缝亦是同样轨迹的焊缝。传统的手工焊接费时费力，成本颇高且焊接效果会因为工人技术差异较大而难以保持稳定的工艺技术水平。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，解决了螺旋焊缝的机械臂焊接问题，替代了传统的手工焊接，使得焊接产品质量稳定，焊接效率提高。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型包括Y轴直线模组、Z轴直线模组和X轴直线模组，三个直线模组均主要由导轨块和嵌装在导轨块的条形槽上的滑块组成，Y轴直线模组和X轴直线模组水平相垂直地布置安装，X轴直线模组固定连接Y轴直线模组的滑块，Z轴直线模组竖直地布置安装，Z轴直线模组固定连接X轴直线模组的滑块；三轴机器人Z轴直线模组的滑块上安装有焊枪和光视觉探测器，Z轴直线模组的底端下方设有可旋转圆台，可旋转圆台上放置待焊接零件。

所述的待焊接零件为螺旋板式换热器，上设有平面螺纹式的焊缝。

由Y轴直线模组带动X轴直线模组沿Y轴方向水平移动，由X轴直线模组带动Z轴直线模组沿X轴方向水平移动，由Z轴直线模组带动焊枪和光视觉探测器沿Z轴方向竖直移动。

所述焊枪末端和光视觉探测器末端的连线与Y轴直线模组平行。

所述光视觉探测器包括外壳以及安装在外壳内的激光发射器、鲍威尔棱镜、反光镜、CCD相机、光学镜头和带通滤波片；激光发射器和CCD相机朝下，激光发射器下方依次布置有鲍威尔棱镜和反光镜，CCD相机下方依次布置有光学镜头和带通滤波片；激光发射器产生点状激光束，依次经鲍威尔棱镜和反光镜后照射到待焊接零件，经待焊接零件表面反射的光束依次经带通滤波片、光学镜头后入射到CCD相机被接收。

所述的鲍威尔棱镜下方安装两片可调角度的反光镜，调整两片反光镜的角度和位置使得线结构激光经两片反光镜依次反射后照射到CCD相机正下方的待焊接零件表面。

所述的可旋转圆台和三个直线模组均连接伺服电机，由伺服电机驱动，伺服电机连接机器人控制柜。

所述的光视觉探测器由CCD面阵相机与镜头上下相连接，镜头正下方放置带通滤波镜，用以去除弧光干扰，获得焊缝位置的较好激光条纹图片；CCD面阵相机左侧同一水平高度放置激光发射器，激光发射器下端放置鲍威尔棱镜，鲍威尔棱镜下方放置两块反光镜，用于调整线激光的照射角度。

所述的焊接装置主要为焊枪固定在机器人Z轴末端，并与自动焊接机相连，自动焊接机连接继电器，并连接PLC控制柜由工业PC给出控制开关信号进行工作。

所述的可旋转圆台由伺服电机控制，装有伺服驱动器并连接PLC控制柜，工业PC连接PLC控制柜并控制可旋转圆台的角速度。

本实用新型将激光发生器、CCD面阵相机、光学镜头、鲍威尔棱镜和反光镜所组成的光视觉探测器结合三轴机器人、PLC控制柜、焊枪、可旋转圆台等，实现对螺旋板式换热器端面螺旋焊缝的实时跟踪焊接，以提高焊接效率，降低人工成本以及保证工艺稳定性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型能够用于实现螺旋板式换热器端面焊缝的焊接信息采集，针对螺旋板式换热器端面螺旋焊缝进行焊接，以机器人自动焊接系统替代传统手工焊接，减少了人工成本，提高了焊接质量，大大提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型装置的总体结构图。

图2为本实用新型中光视觉探测器结构图。

图中：激光发射器1、鲍威尔棱镜2、反光镜3、CCD相机4、光学镜头5、带通滤波片6、待焊接零件7、光视觉探测器8、焊枪9、Y轴直线模组10、Z轴直线模组11、X轴直线模组12、可旋转圆台13。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便清晰的理解本实用新型。

如图1所示，本实用新型具体实施包括Y轴直线模组10、Z轴直线模组11和X轴直线模组12，三个直线模组均主要由导轨块和嵌装在导轨块的条形槽上的滑块组成，Y轴直线模组10和X轴直线模组12水平相垂直地布置安装，X轴直线模组12固定连接Y轴直线模组10的滑块，Z轴直线模组11竖直地布置安装，Z轴直线模组11固定连接X轴直线模组12的滑块，Y轴直线模组10、Z轴直线模组11和X轴直线模组12构成了三轴机器人的主要组成部分，以Z轴直线模组11作为三轴机器人的机械臂输出。

三轴机器人Z轴直线模组11的滑块上安装有焊枪9和光视觉探测器8，Z轴直线模组11的底端下方设有可旋转圆台13，可旋转圆台13上放置待焊接零件7。

由Y轴直线模组10带动X轴直线模组12沿Y轴方向水平移动，由X轴直线模组12带动Z轴直线模组11沿X轴方向水平移动，由Z轴直线模组11带动焊枪9和光视觉探测器8沿Z轴方向竖直移动。

如图2所示，光视觉探测器8包括外壳以及安装在外壳内的激光发射器1、鲍威尔棱镜2、反光镜3、CCD相机4、光学镜头5和带通滤波片6；外壳下端开口，为长宽高分别是10×5×10cm的金属长方体；激光发射器1和CCD相机4朝下，激光发射器1下方依次布置有鲍威尔棱镜2和反光镜3，CCD相机4下方依次布置有光学镜头5和带通滤波片6，光学镜头5下方1cm处放置带通滤波片6，激光发射器1下方1cm处放置鲍威尔棱镜2；激光发射器1产生线结构激光，依次经鲍威尔棱镜2和反光镜3后照射到待焊接零件7，经待焊接零件7表面反射的光束依次经带通滤波片6、光学镜头5后入射到CCD相机4被接收。

鲍威尔棱镜2下方安装两片可微调角度的反光镜3，调整两片反光镜3的角度和位置使得线结构激光经两片反光镜3依次反射后照射到CCD相机4正下方的待焊接零件7表面。

具体实施中，可旋转圆台13和三个直线模组均连接伺服电机，由伺服电机驱动，伺服电机连接机器人控制柜，工业PC连接PLC控制柜并控制圆台旋转机构的角速度ω。

工业PC机具有图像分析处理和控制机器人控制柜的功能并执行如下步骤：

1、控制圆台以速度ω转动；

2、以固定采集频率采集焊缝实时图片并记录采集时刻；

3、对采集图像进行实时图像处理获得焊接点位置信息；

6、通过PLC控制器控制焊枪工作，同时利用机器人控制柜控制焊枪移动完成焊接。

以上为螺旋板式换热器的具体实施过程，上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，其特征在于：包括Y轴直线模组(10)、Z轴直线模组(11)和X轴直线模组(12)，三个直线模组均主要由导轨块和嵌装在导轨块的条形槽上的滑块组成，Y轴直线模组(10)和X轴直线模组(12)水平相垂直地布置安装，X轴直线模组(12)固定连接Y轴直线模组(10)的滑块，Z轴直线模组(11)竖直地布置安装，Z轴直线模组(11)固定连接X轴直线模组(12)的滑块；三轴机器人Z轴直线模组(11)的滑块上安装有焊枪(9)和光视觉探测器(8)，Z轴直线模组(11)的底端下方设有可旋转圆台(13)，可旋转圆台(13)上放置待焊接零件(7)；

所述光视觉探测器(8)包括外壳以及安装在外壳内的激光发射器(1)、鲍威尔棱镜(2)、反光镜(3)、CCD相机(4)、光学镜头(5)和带通滤波片(6)；激光发射器(1)和CCD相机(4)朝下，激光发射器(1)下方依次布置有鲍威尔棱镜(2)和反光镜(3)，CCD相机(4)下方依次布置有光学镜头(5)和带通滤波片(6)；激光发射器(1)产生点状激光束，依次经鲍威尔棱镜(2)和反光镜(3)后照射到待焊接零件(7)，经待焊接零件(7)表面反射的光束依次经带通滤波片(6)、光学镜头(5)后入射到CCD相机(4)被接收。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，其特征在于：所述焊枪(9)末端和光视觉探测器(8)末端的连线与Y轴直线模组(10)平行。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，其特征在于：所述的鲍威尔棱镜(2)下方安装两片可调角度的反光镜(3)，调整两片反光镜(3)的角度和位置使得线结构激光经两片反光镜(3)依次反射后照射到CCD相机(4)正下方的待焊接零件(7)表面。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，其特征在于：所述的可旋转圆台(13)和三个直线模组均连接伺服电机，由伺服电机驱动，伺服电机连接机器人控制柜。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋板式换热器端面焊缝的焊接装置，其特征在于：所述的焊枪(9)与外部的自动焊接机相连。