CN212420195U - 自动焊接小车、装置及用于环形焊缝焊接的自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动焊接设备技术领域，具体涉及自动焊接小车、装置及用于环形焊缝焊接的自动焊接设备，本实用新型的自动焊接小车包括行走部件和转向部件，转向部件包括安装有移动滑块的直线模组，以及驱动移动滑块的动力源，移动滑块通过连杆机构与原地转向机构连接，自动焊接装置包括自动焊接小车，且小车安装有焊缝检测部件和焊接部件，焊接部件包括焊接控制器，焊接控制器与焊缝检测部件通信连接，并通过接收的焊缝信息控制所述转向部件和行走部件，使自动焊接小车沿焊缝行走、跟踪，并完成自动焊接，本方案中的焊接装置能对焊缝进行长距离焊接，不受跟踪装置行程影响，具有灵活方便、适应性强及控制精度高的优点。

Description

自动焊接小车、装置及用于环形焊缝焊接的自动焊接设备

技术领域

本实用新型涉及自动焊接设备技术领域，特别是自动焊接小车、装置及用于环形焊缝焊接的自动焊接设备。

背景技术

随着自动焊接技术的发展，自动焊接技术逐步替换手工焊，从而使焊接工艺实现自动化、智能化，不仅大幅度提升了焊接生产效率，而且具有较高的焊接质量，同时还彻底改善了生产劳动条件。在自动焊接过程中，需要采用焊缝跟踪设备及时调整焊枪的姿态。

现有的焊缝跟踪设备多集成于焊接专机（如龙门式焊机、焊接操作臂等）或焊接机器人，但是焊接专机或焊接机器人由于自身的特点，在使用过程中存在以下不足：

一方面，由于焊接专机或焊接机器人的体积较大，其只能适用于焊接空间较大的部分场合，而对于因为空间狭小或空间受限等各种原因影响的地方，则无法采用焊接专机或焊接机器人进行自动焊接；

另一方面，现有的焊缝跟踪设备通过直线调整，焊接机械手为多轴联动的调整方式，均有较大的行程限制，无法进行长距离自动焊接，适用范围受到严重影响。

此外，现在行业内也有采用移动小车对焊缝进行自动焊接的方式，例如，申请号为201711212263.9，名称为一种基于视觉及激光跟踪的自动化埋弧焊，其采用小车搭载焊接部件（焊接设备）从而形成自动化焊接设备，在自动焊接时，通过直流电机控制小车前进，伺服电机根据激光跟踪器所反馈的信息通过控制器控制焊枪在Z轴、X轴方向进给完成焊接，完成第一道后，小车根据控制器自动实现轨道和高度调节直至封焊完成，该设备通过相关控制部件及控制过程，由三轴机械手和激光配合完成，使自动小车到达精确的X、Y、Z轴的位置。从这件现有的专利技术文件中看到，其同样受到在三轴方向上的行程调节限制。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术中采用焊接专机或焊接机器人进行自动焊接过程中，存在使用时行程受限的问题，提供自动焊接小车、装置及用于环形焊缝焊接的自动焊接设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种自动焊接小车，包括用于控制小车行走的行走部件，以及用于控制小车转向的转向部件，所述转向部件包括安装有移动滑块的直线模组，该模组上设有控制所述移动滑块沿直线模组前后移动的动力源，所述移动滑块通过连杆机构与原地转向机构连接，该自动焊接小车用于安装焊缝检测部件和焊接部件，所述焊接部件用于对焊缝自动施焊。

采用本申请的自动焊接小车，通过行车部件驱动小车沿焊缝布置的方向行走，由于摒弃了现有技术中采用导轨方式控制焊接部件沿焊缝移动并进行焊接的方式，从而解决了自动焊接装置受到行程限制的问题，可以进行长距离焊接；转向部件控制自动焊接小车的行走方向，自动焊接小车在使用过程中，通常安装有焊缝检测部件，转向部件根据焊缝检测部件检测到的焊缝信息，及时调整小车的行车路径，使得焊接部件始终处于焊缝的待焊部位，确保焊接部件对焊缝完成施焊；通过动力源控制移动滑块沿直线模组前后移动，能精确控制移动滑块的移动距离，进而通过连杆机构传动至原地转向机构，实现转向部件的精确转向，保证焊接质量。

本方案的小车用作自动焊接过程中的跟踪装置，在自动焊接过程中，安装上焊接部件用于进行自动焊接，相对于小车自身的重量，由于对焊缝施焊的焊接部件具有较大的重量，自动焊接小车在使用过程中很难控制其位置，本方案中的所述行走部件主要向小车提供动力，并驱动自动焊接小车沿焊缝延伸方向行走，所述转向部件上安装动力源，主要用于控制自动焊接小车转向，从而能精确调整自动焊接小车的位置，完成自动施焊过程，保证焊缝焊接质量。

另外，由于采用本申请技术方案的自动焊接小车，转向部件和行走部件根据使用过程中焊缝检测部件检测到的焊缝信息就能实现其行走和精确转向，大幅度简化了自动焊接小车的结构，从而保证小车在焊接专机或焊接机器人因空间狭小或空间受限等原因导致无法进行焊接的地方也适用。

作为本实用新型的优选方案，所述行走部件与转向部件独立设置，所述行走部件包括中间连接有传动轴的行走轮，以及用于驱动所述行走轮行走的减速电机，所述传动轴上安装有与所述减速电机啮合的传动齿轮，所述传动轴上还设有控制该传动轴与减速电机动力脱离的离合器。

离合器能控制传动轴脱离减速电机的驱动，从而控制行走轮与减速电机动力输出部位的离与合，便于对自动焊接小车进行启停；

采用行走部件和转向部件单独设置的方式，行走部件设置有动力单独驱动的行走轮，转向部件设置有动力单独驱动的转向轮，从而使自动焊接小车完成转向，保证转向精度，避免小车因转向部件同时为行走部件（或行走部件同时为转向部件）时，存在小车在进行转向的时还需要同时控制其行走的问题，或者存在小车在进行行走时还需要同时控制其转向的问题，进而导致降低了自动焊接小车的转向精度，影响自动焊接质量。

作为本实用新型的优选方案，所述动力源为步进电机或伺服电机或直流电机或液压马达。布置动力源向直线模组提供驱动力，并根据原地转向机构的转动角度来调整移动滑块的移动量，从而实现原地转向机构的精确转向。

焊缝检测部件检测到焊缝信息并传输至焊接部件的控制器，焊接部件的控制器驱动动力源带动小车转向，使小车的位置与焊缝匹配，进而完成自动焊接。

对应地，本申请还提供了一种自动焊接装置，包括如上述所述的自动焊接小车，该自动焊接小车上安装有焊缝检测部件和用于对焊缝自动施焊的焊接部件，所述焊缝检测部件用于检测焊缝信息，所述焊接部件对应设置在焊缝检测部件对焊缝检测的路径上，所述焊接部件包括焊接控制器，所述焊接控制器与焊缝检测部件通信连接，并通过接收的焊缝信息控制所述转向部件和行走部件，使所述自动焊接小车沿焊缝行走、跟踪。

采用本技术方案的自动焊接装置，通过焊缝检测部件检测到焊缝信息并将焊缝信息传输至焊接控制器，焊接控制器根据焊缝信息控制转向部件实现小车转向，同时根据焊缝信息控制行走部件实现小车行走；

所述焊接部件包括焊丝盘、送丝机构及导电咀，所述焊丝盘用于安装焊丝，焊丝连接至送丝机构，并依靠送丝机构向导电咀对焊缝的施焊部位送丝，保证自动焊接过程持续不断地进行，所述焊接部件还包括用于向施焊部位输送焊剂的漏料斗，使得该自动焊接装置在采用埋伏焊对焊缝施焊时，通过漏料斗持续不断地向焊缝提供焊剂，完成焊接过程。

本方案中的焊接装置采用自动焊接小车，并配合焊缝检测部件和焊接部件完成自动焊接过程，可以对焊缝进行长距离焊接，不受行程影响，同时能用于焊接专机或焊接机器人因空间狭小或空间受限等原因导致无法进行焊接的地方，具有灵活方便、适应性强的优点。

作为本实用新型的优选方案，所述焊接部件安装在所述行走部件相邻部位处。将焊接部件安装在靠近行走部件的部位，从而使焊接部件的重心紧挨行走部件，由行走部件承受焊接部件的载荷，进一步削减转向部件的承载力，进一步提高自动焊接小车转向部件的转向精度，避免其发生偏移、打滑等现象。

作为本实用新型的优选方案，所述焊缝检测部件包括工业相机、激光器和工业计算机，所述激光器偏离待焊工件表面的法线斜向布置，所述工业相机用于获取所述激光器照射到焊缝上的光线信息，所述工业计算机对光线信息进行处理并得到焊缝信息，并将所述焊缝信息传输至焊接控制器。

利用激光三角测量原理对焊缝信息进行测量检测，为转向部件对小车位置进行调整提供依据。

作为本实用新型的优选方案，所述转向部件上设有闭环控制器，所述焊接控制器与所述闭环步进控制器通信连接。

采用在转向部件上设置闭环控制器进行控制，根据移动滑块的移动量反馈，进一步通过焊接控制器对转向部件进行控制，能提高转向部件的转动精度，得到极限控制精度指标。

进一步地，所述焊接控制器与所述闭环控制器电性连接，采用有线连接的方式实时通信。

作为本实用新型的优选方案，所述焊接部件还包括无线数据传输模块，用于向外部转动机构的控制系统传输控制数据，所述控制数据包括自动焊接装置与水平面的夹角，所述外部转动机构用于驱动焊件转动，所述焊件转动的速度根据所述夹角的变化调整匹配。

进一步地，所述无线数据传输模块整合于焊接控制器上。

通过布置无线数据传输模块，实现将自动焊接装置的数据传输至外部转动机构的控制系统，从而通过无线数据传输模块控制外部转动机构速度，实现小车与转动机构速度同步，同时通过外部转动机构的控制系统，可在外部控制和显示自动焊接小车的工作状态。

作为本实用新型的优选方案，所述焊接部件通过竖向连接件安装在所述自动焊接小车上，所述竖向连接件上设有用于调节焊接部件在小车横向位置的横向调节机构。

采用竖向连接件的方式将焊接部件安装在自动焊接小车上，使焊接部件中除导电咀以外的构件远离焊接工件，从而保证自动焊接小车的正常转向和行走，通过在竖向连接件上设置横向调节机构，使焊接部件的导电咀位置得以调整，保证导电咀处于焊缝检测部件对焊缝的检测路径上，实现自动焊接装置的自动焊接过程。

进一步地，所述横向调节机构采用滚珠丝杆或滑动丝杆的调节方式。

本技术方案还提供了一种用于环形焊缝焊接的自动焊接设备，包括如上述所述的自动焊接装置，所述自动焊接装置布置于环形焊缝的内侧或外侧。

进一步地，该自动焊接装置上还安装有倾斜角度传感器，该倾斜角度传感器与焊接控制器、外部转动机构的控制系统通信连接，通过倾斜角度传感器检测，并通过焊接控制器和/或外部转动机构的控制系统控制自动焊接小车一直处在平焊状态。

作为本实用新型的优选方案，所述自动焊接设备还包括焊剂回收机和吹扫装置，所述焊剂回收机包括带有负压吸入口的吸收管，所述吸收管连接有负压装置，该吸收管的负压吸入口布置于所述自动焊接装置施焊后的焊道路径上，所述吹扫装置包括安装于自动焊接小车上的吹气管，所述吹气管连接外部气源，吹气管上连接有控制其启闭的气动电磁阀。

通过气动电磁阀控制吹气管的启动和关闭，从而实现对即将焊接的表面进行气体吹扫，保障焊接质量；焊剂回收机对已焊部份表面焊剂进行回收处理降低焊接工人工作量。

本方案还提供了一种自动焊接装置的控制方法，在采用上述所述的自动焊接装置进行焊接时，包括如下控制步骤：

a、焊缝信息检测，通过焊缝检测部件检测到焊缝位置信息；

b、焊缝位置信息交换，所述焊缝检测部件将焊缝位置信息传输至焊接控制器；

c、自动焊接小车的角度调整，所述焊接控制器控制自动焊接小车的动力源推动直线模组工作，由移动滑块带动连杆机构，并通过所述连杆机构带动小车原地转向机构使小车按设定角度旋转，从而实现小车转向角度的控制；

d、自动焊接小车通过焊接部件对焊缝自动施焊。

采用本方案的自动焊接装置控制方法，通过动力源作为自动焊接小车角度调整的驱动力，并由自动焊接小车的转向机构使小车按设定角度转向，能实现小车转向角度的精准控制，避免自动焊接小车出现角度调整偏差，从而保证自动焊接小车的位置精度，顺利施焊并保证焊缝质量。

作为本实用新型的优选方案，所述焊接控制器采用PLC可编程控制器，所述步骤c中在对自动焊接小车进行角度调整前，还包括步骤c’:对自动焊接小车的前进角度计算，所述PLC可编程控制器启动对小车转向部件进行回零操作，让转向部件和PLC可编程控制器中的零位信息匹配，在运行时，自动焊接小车的角度通PLC可编程控制器的PID模块进行计算，所述PID模块在自动焊接小车启动时记录当前焊缝检部件给出的偏移位置信息，该偏移位置信息为PID模块调节的目标值，在小车前进运行时的实时焊缝偏移信息为PID模块调节的输入反馈值，PID模块内部计算得到的值为输出值，输出值用于调整自动焊接小车的转向部件的转向角度。

焊接控制器采用PLC可编程控制器，在对自动焊接小车的角度进行计算时，采用自动焊接小车前进运行时的实施焊缝偏移信息作为PID模块调节的输入反馈值，能根据自动焊接小车的实时运行状态进行反馈，从而大幅度提高自动焊接小车的转向角度精度控制，能对小车转向过程实时调节，精度高，反应快。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、采用本申请的自动焊接小车，通过行车部件驱动小车沿焊缝布置的方向行走，由于摒弃了现有技术中采用导轨方式控制焊接部件沿焊缝移动并进行焊接的方式，从而解决了自动焊接装置受到行程限制的问题，可以进行长距离焊接，不受跟踪装置行程影响；

2、转向部件控制自动焊接小车的行走方向，自动焊接小车在使用过程中，通常安装有焊缝检测部件，转向部件根据焊缝检测部件检测到的焊缝信息，及时调整小车的行车路径，保证自动焊接小车始终沿焊缝方向移动，确保焊接部件对焊缝完成施焊；采用单独布置动力源控制移动滑块沿模组前后移动，能精确控制移动滑块的移动距离，进而通过连接机构传动至原地转向机构，实现转向部件的精确转向；

3、采用在转向部件上设置闭环控制器进行控制，根据移动滑块的移动量反馈，进一步通过焊接控制器对转向部件进行控制，能提高转向部件的转动精度，得到极限控制精度指标；

4、采用本技术方案的自动焊接装置，通过焊缝检测部件检测到焊缝信息并将焊缝信息传输至焊接控制器，焊接控制器根据焊缝信息控制转向部件实现小车转向，同时根据焊缝信息控制行走部件实现小车行走；

5、通过布置无线数据传输模块，实现将自动焊接装置的数据传输至外部转动机构的控制系统，从而通过无线数据传输模块控制外部转动机构速度，实现小车与转动机构速度同步，同时通过外部转动机构的控制系统，可在外部控制和显示自动焊接小车的工作状态。

附图说明

图1为实施例1中车架支撑板剖去一半的自动焊接小车结构示意图。

图2为自动焊接小车的转向部件结构示意图。

图3为自动焊接小车的行走部件结构示意图。

图4为实施例2的自动焊接装置的结构示意图。

图5为自动焊接装置的焊缝检测部件的位置结构示意图。

图6为实施例3中的自动焊接设备的结构示意图。

图7为实施例4中的自动焊接装置控制方法的流程示意图。

图中标记：1A-自动焊接装置，1a-自动焊接小车，1-焊缝检测部件，101-工业相机，1011-滤光片，102-激光器，1021-柱透镜，2-工件，3-转向部件，31-移动滑块，32-直线模组，33-动力源，34-连杆机构，35-原地转向机构，351-转向轮，352-轴承，36-位移传感器，4-焊缝，5-行走部件，51-传动轴，52-行走轮，53-减速电机，54-传动齿轮，55-离合器，6-吹气管，7-吸收管，8-焊接控制器，9-焊丝盘，10-送丝机构，11-漏料斗，15-气动电磁阀，16-车架支撑板，16a-护板，17-导电咀，18-横向连接件，19-竖向连接件，20-横向调节机构，21-竖向调节机构，22-横向撑杆，23-外部转动机构。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供了一种自动焊接小车1a，如图1所示，包括用于控制小车行走的行走部件5，以及用于控制小车转向的转向部件3，所述行走部件5和所述转向部件3均安装在车架支撑板16上，使得三者形成小车结构，所述车架支撑板16为长条形结构，所述转向部件3和所述行走部件5布置在车架支撑板16下方，并且转向部件3位于小车行走方向的前方，所述行走部件5位于小车行走方向的后方，所述行走部件5与转向部件3独立设置，所述车架支撑板16顶部用于安装焊缝检测部件和焊接部件，所述焊接部件用于对焊缝自动施焊，所述焊缝检测部件用于检测焊缝信息，自动焊接小车1a根据焊缝信息控制转向部件3转向。

作为其中一种优选的实施方式，车架支撑板16的四周垂直布置有护板16a，用于对转向部件3和行走部件5形成围挡保护。

如1和图2所示，所述转向部件3包括安装有移动滑块31的直线模组32，该直线模组32上设有控制所述移动滑块31沿直线模组32前后移动的动力源33，所述移动滑块31通过连杆机构34与原地转向机构35连接，连杆机构34采用万向连杆，原地转向机构35包括转向轮351以及轴承352，所述转向轮351通过轴承352安装在车架支撑板16上，使得转向轮351能相对于车架支撑板16自由转动，从而实现小车自由转向，所述转向部件3的直线模组32通过紧固件（螺栓或螺钉）连接在车架支撑板16上，实现固定，所述转向部件3还包括用于监测移动滑块31滑动距离的位移传感器36，所述位移传感器36对应设置在移动滑块31移动行程范围的前方，且固定在车架支撑板16上。

作为其中一种优选的实施方式，动力源33采用步进电机，布置步进电机向直线模组32提供驱动力，并根据原地转向机构35的转动角度来调整移动滑块31的移动量，从而实现原地转向机构35的精确转向。

所述动力源33也可以采用伺服电机或直流电机或液压马达，采用这些动力源为直线模组32提供驱动力，其结构和连接方式均为现有技术，在此不再赘述。

如图1和图3所示，所述行走部件5与转向部件3独立设置于车架支撑板16上，所述行走部件5包括中间连接有传动轴51的行走轮52，以及用于驱动所述行走轮52行走的减速电机53，所述传动轴51上安装有与所述减速电机53啮合的传动齿轮54，所述传动轴51上还设有控制该传动轴51与减速电机53提供的动力脱离的离合器55，离合器55采用现有技术中常用的设置方式和设置结构，使得离合器能控制行走轮52与减速电机53动力输出部位的离与合，便于对自动焊接小车1a进行启停。行走部件5和转向部件3独立布置在车架支撑板16上，提高了自动焊接小车1a的转向精度，避免自动焊接小车1a在进行转向的时候还需要同时控制其行走，提高自动焊接小车1a的转向精度，从而有效保证自动焊接质量，所述行走部件5的离合器55和减速电机53通过支座和紧固件安装在车架支撑板16上，所述行走轮52通过轮架521安装在车架支撑板16上，所述轮架521通过轴承352与传动轴51连接。

实施例2

本实施例提供了一种自动焊接装置1A，如图4所示，包括如实施例1中的自动焊接小车1a，该自动焊接小车1a上安装有焊缝检测部件1和用于对焊缝4自动施焊的焊接部件，所述焊缝检测部件1用于检测焊缝信息，所述焊接部件对应设置在焊缝检测部件1对焊缝检测的路径上，所述焊接部件包括焊接控制器8，所述焊接控制器8与焊缝检测部件1通信连接，并通过接收的焊缝信息控制所述转向部件3和行走部件5，使所述自动焊接小车1a沿焊缝行走、跟踪。

作为其中一种优选的实施方式，所述转向部件3和行走部件5与所述焊接控制器8电路连接，使得焊接控制器8能及时有效地对转向部件3和行走部件5进行控制，也可以采用无线通信连接，通过电磁信号进行控制。

如图5所示，所述焊缝检测部件1包括工业相机101、激光器102和工业计算机，所述激光器102偏离待焊工件2表面的法线，呈斜向布置，通过在激光器102之前布置柱透镜1021，激光器102向焊缝发射激光，工业相机101之前布置滤光片1011，工业相机101获取所述激光器102照射到焊缝4上的光线信息，所述工业计算机对光线信息进行处理并得到焊缝信息，并将所述焊缝信息传输至如图4中的焊接控制器8，焊缝检测部件1采用现有技术中的激光三角测量原理，从而得到准确的焊缝信息，为转向部件3对自动焊接小车1a位置进行调整提供依据，同时根据焊缝信息控制行走部件5实现自动焊接小车1a行走。

所述工业计算机为信号处理器，包括信号处理电路，将工业相机101获取的光线信息进行处理计算，得到焊缝4的宽度、深度和坡口角度等信息，作为其中一种优选的实施方式，本实施例的工业计算机集成于工业相机101中，集成有工业计算机的工业相机与焊接控制器8通信连接，进而通过采用集成布置的方式，能节约空间，缩小自动焊接装置的体积，也可以采用单独布置工业计算机的方式，单独布置时，工业计算机与工业相机电路连接，且工业计算机与焊接控制器8通信连接。

如图4所示，所述焊缝检测部件1固定在横向撑杆22上，该横向撑杆22通过带夹持部的夹持座安装在车架支撑板16上，所述夹持座的夹持部可张开夹紧，所述横向撑杆22可在夹持部中横向滑动，用以调节焊缝检测部件1的位置。

如图4所示，所述焊接部件包括焊丝盘9、送丝机构10及导电咀17，所述焊丝盘9用于安装焊丝，焊丝盘9的转轴上连接有电机，通过电机控制焊丝盘转动，控制焊丝盘9转动的电机与焊接控制器8电路连接，或在电机上布置电磁阀开关，电磁阀开关于焊接控制器8通信连接，实现焊接控制器8对焊丝盘转速的控制，保持合理的送丝速度向送丝机构10送丝，送丝机构10将焊丝输送至导电咀17处，使导电咀17对待焊工件2的焊缝4完成施焊，布置由焊接控制器8控制的焊丝盘9，并连接至送丝机构10，保证自动焊接过程持续不断地进行，所述焊接部件还包括用于向施焊部位输送焊剂的漏料斗11，使得该自动焊接装置1A在采用埋伏焊对焊缝施焊时，通过漏料斗11持续不断地向焊缝提供焊剂，完成焊接过程。

根据实施例1中自动焊接小车1a的结构形式，可在自动焊接小车1a的转向部件3上设有闭环控制器，并将焊接控制器8与所述闭环步进控制器通信连接，采用该结构形式，可使焊接控制器8对转向部件3实现有线控制或无线通信控制，优选采用电路连接的方式，采用有线通信连接控制，采用在转向部件3上设置闭环控制器进行控制，根据移动滑块31的移动量反馈，进一步通过焊接控制器8对转向部件3进行控制，能提高转向部件3的转动精度，得到极限控制精度指标。

作为另一实施方式，也可以采用开环的控制形式，通过在转向轮351上布置编码器，该编码器与焊接控制器8通信连接（有线或无线），编码器用于监测转向轮351的转向角度，从而使得焊接控制器8根据编码器监测到的转向轮351的转动角度反馈，通过动力源35对转向轮351进行角度控制，确保转向精度，实现小车对焊缝进行跟踪。

作为其中一种优选的实施方式，焊接部件还包括无线数据传输模块，用于向外部转动机构（见实施例3中）的控制系统传输自动焊接装置与水平面夹角等控制数据，所述自动焊接小车1a上安装有倾斜角度传感器，所述外部转动机构用于驱动焊件转动，并根据所述的自动焊接装置与水平面夹角控制数据（依靠倾斜角度传感器测得）加速或减速，从而保持自动焊接小车始终处于平焊状态，无线数据传输模块可单独布置在自动焊接装置1A上，也可以整合于焊接控制器8上，本实施例优选采用后一种方案，尽量缩小自动焊接装置1A的体积。

本实施例焊丝盘9紧挨焊接控制器8布置，便于焊接控制器8对焊丝盘9的转动速度进行控制，可将带动焊丝盘9转动的转轴部分布置于焊接控制器8的箱体中，同时将控制焊丝盘9转动的电机及控制电路布置于焊接控制器8中，缩小自动焊接装置1A的体积。

所述送丝机构10、导电咀17和漏料斗11的连接关系采用现有自动焊接设备中通常采用的连接方式和结构，此三者部件组装后通过横向连接件18与焊接控制器8和焊丝盘9连接，所述横向连接件18与焊接控制器8和焊丝盘9布置在横向连接件18的另一端，所述横向连接件18上设置有用于调节导电咀7高度的竖向调节机构21，所述竖向调节机构21采用现有技术中的滚珠丝杆或滑动丝杆的调节方式。

连接有焊接部件的横向连接件18通过竖向连接件19安装在所述自动焊接小车1a上，所述横向连接件18上固定有夹持安装座，所述竖向连接件19通过夹持安装座的夹持部与横向连接件18可滑动式连接，使得竖向连接件19可相对焊接部件上下滑动，用于调节自动焊接小车1a与焊接部件的相对高度，夹持安装座的夹持部上设有锁定螺栓，所述竖向连接件19的高度调整好后，通过锁定螺栓锁止固定，所述竖向连接件19上设有用于调节焊接部件在自动焊接小车1a横向位置的横向调节机构20，所述横向调节机构20采用现有技术中的滚珠丝杆或滑动丝杆的调节方式，所述竖向连接件19通过法兰连接的方式安装在自动焊接小车1a的车架支撑板16上。

采用竖向连接件19的方式将焊接部件安装在自动焊接小车1a上，并通过夹持座的夹持部实现高度调节，可根据实际使用空间调整自动焊接装置1A的整体体积大小，在空间更大的焊接场合，可调高焊接部件，使焊接部件远离焊接工件，从而保证自动焊接小车1a的正常转向和行走，同时通过横向连接件18上的竖向调节机构21调节导电咀17的高度，在空间更小的焊接场合，可调低焊接部件，缩小自动焊接装置的体积，扩大其适用范围。

作为其中一种优选的实施方式，连接有焊接部件的横向连接件18与竖向连接件19连接后，竖向连接件19通过法兰安装在车架支撑板16上，安装部位靠近所述行走部件5一端，在保证自动焊接小车1a平衡的基础上，主要由竖向连接件19承受焊接部件的中心，从而保证转向部件3精准、平稳转向。

实施例3

本实施例提供了一种用于环形焊缝焊接的自动焊接设备，如图4和图6所示，包括如实施例2中所述的自动焊接装置1A，所述自动焊接装置1A布置于环形焊缝上，包括环形焊缝的内侧或外侧，环形焊缝由弧形的待焊工件2拼接形成，自动焊接装置1A上安装有倾斜角度传感器，该倾斜角度传感器与焊接控制器8、外部转动机构23的控制系统通信连接，依据倾斜角度传感器检测的数据，并通过焊接控制器8和/或外部转动机构23的控制系统控制自动焊接小车1a一直处在平焊状态，所述外部转动机构23用于固定待焊工件2，并通过其自身（外部转动机构23）的控制系统控制旋转。

在压力容器、大型管路的环形焊缝焊接过程中，现有的焊接专机或焊接机器人难以施焊，而采用本技术方案的自动焊接装置，能方便、高效地完成焊接，并且焊接质量高，并且自动焊接装置1A上布置有无线数据传输模块，将自动焊接装置1A的数据传输至外部转动机构23的控制系统，从而通过无线数据传输模块控制外部转动机构23的转动速度，实现小车与外部转动机构23速度同步，同时通过外部转动机构23的控制系统，可在外部控制和显示自动焊接小车1a的工作状态。

作为其中一种优选的实施方式，所述自动焊接设备还包括焊剂回收机和吹扫装置，所述焊剂回收机包括带有负压吸入口的吸收管7，所述吸收管7连接有负压装置，该吸收管7的负压吸入口布置于所述自动焊接装置1A施焊后的焊道路径上，所述吹扫装置包括安装于自动焊接小车上的吹气管6，所述吹气管6连接外部气源，吹气管6上连接有控制其启闭的气动电磁阀15，所述吹气管6安装在横向撑杆22上，并伸长到焊缝检测部件1的前侧，通过气动电磁阀15控制吹气管6的启动和关闭，从而实现对即将焊接的表面进行气体吹扫，保障焊接质量，焊剂回收机对已焊部份表面焊剂进行回收处理降低焊接工人工作量。

实施例4

本实施例提供了一种自动焊接装置的控制方法，在采用实施例2中的自动焊接装置进行焊接时，如图1-6及图7所示，包括如下控制过程：

a、焊缝信息检测，通过焊缝检测部件1检测到焊缝位置信息，具体包括图像读取、图像处理和焊缝位置信息提取，图像读取时，通过工业相机101读取激光器102所反映的焊缝信息并二值化处理，图像处理包括把二值化处理完的图像进行霍夫线变换，统计概率霍夫线变换运行结果并完成图像线条转换，焊缝位置信息提取时，以V型焊缝为例，通过计算公式提取V型焊缝两个坡口斜面特征线条，通过两个坡口斜面线条交点得到焊缝4的最低点或中心点，同时也得到该点在图像中的坐标信息，通过已标定的相机数据和图像坐标点数据计算出该点以中心点的偏移量；

b、焊缝位置信息交换，所述焊缝检测部件1将焊缝位置信息传输至焊接控制器8，焊接控制器8采用PLC可编程控制器，焊缝检测部件1与PLC可编程控制器通过标准RS485通信协议进行数据交换；

c、自动焊接小车1a前进角度计算，PLC可编程控制器启动后会对转向部件3进行回零操作，让转向部件3和PLC可编程控制器中的零位信息匹配，在运行时小车角度通过PLC可编程控制器的PID模快进行计算，在按下小车运行按钮后记录当前焊缝检测部件1给出的偏移位置信息，该偏移位置信息为PID模块调节的目标值，在小车前进运行时的实时焊缝偏移信息为PID模块调节的输入反馈值，PID模块内部计算得到的值为输出值，输出值用于调整小车转向部件3的转向角度；

d、自动焊接小车1a前进角度调整，把转向角度进行转换得到转向部件3直线模组32运行的位置信息，通过PLC可编程控制器绝对定位指令发出脉冲信号驱动闭环步进驱动器控制器，使得动力源33推动直线模组32，直线模组32的移动滑块31带动连杆机构34运动，连杆机构34带动自动焊接小车1a的原地转向机构35使小车转向轮351按设定角度旋转，实现小车转向角度的精准控制；

e、自动焊接小车1a水平检测，为保障焊接过程为水平焊接，优选方案在自动焊接小车1a车身上加装倾斜角度传感器，倾斜角度传感器通过RS485通信的方式与PLC可编程控制器连接进行数据交换。

在采用实施例3中的自动焊接设备进行焊接时，所述步骤e后面还包括步骤f，自动焊接小车1a与配套设备联动，具体包括：

f1、自动焊接小车1a在运行过程中实时读取倾斜角度传感器的倾斜角度信息，倾斜角度信息用于控制外部转动机构23的转动速度，自动焊接小车1a的转动速度通过RS485加无线通信模块和外部转动机构23的变频器进行通信连接，实现自动焊接小车1a转动速度与外部转动机构23同步；

f2、通过气动电磁阀15控制压缩空气对即将焊接的焊缝4进行表面吹扫；

f3、通过安装在吸收管6上的气动电磁阀控制焊剂回收机对已焊部分的焊剂进行回收，同时控制焊剂供应装置输送焊剂到漏料斗11完成自动输送工作；

f4、通过无线通信模块可以用外部具备RS485通信功能的人机交互设备实现控制、监控、修改自动焊接小车的相关参数。

在进行焊接时，首先进行自动焊接小车1a的姿态调整，即把自动焊接小车1a放到与焊缝4平行的水平面上。

实施例5

本实施例提供了一种自动焊接装置的操作步骤：

1、自动跟踪小车姿态调整：把自动跟踪小车放到与焊缝平行的水平面上；

2、通电：接通电源，自动跟踪小车电源为三孔AC220V插头；

3、检查：接通电源后查看测量激光器及相机指示灯是否运行正常；

4、启动回零：确定指示灯正常后按下停止按钮并保持2秒，停止按钮按下保持2秒是启动转向部件回零，在回零成功完成后停止按钮指示灯为常亮；

5、激光传感器调整：通过调整机械旋钮把激光传感器调整到焊缝上并让焊缝在激光器的中间或检测范围内（检测范围为激光器的中心点±30mm）；

6、导电咀调整：把导电咀调整到焊缝中心位置或需要焊接的位置；

7、启动自动跟踪:按下启动按钮自动跟踪启动，自动跟踪运行过程中启动按钮指示灯常亮，自动跟踪启动后外部设备也相应的启动，包括吹扫装置、焊剂回收机、外部转动机构23；

8、运行过程中调整：在运行过程中对激光进行左右调整可以调整导电咀位置，方向为导电咀需要移动方向的反方向；

9、停止自动跟踪：在运行过程中按下停止按钮自动跟踪停止，启动按钮指示灯熄灭，自动跟踪停止后外部设备也相应停止；

10、断电：在自动跟踪停止后可以断开电源，严禁在自动跟踪小车在运行过程中断开电源。

需要指出的是，本申请文件中所有实施例中所述的小车均为自动焊接小车，该自动焊接小车本身并不带有焊接部件，只有安装有焊接部件成为自动焊接装置时才能进行焊接，因此，该自动焊接小车也可称之为自动跟踪小车。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种自动焊接小车，其特征在于，包括用于控制小车行走的行走部件（5），以及用于控制小车转向的转向部件（3），所述转向部件（3）包括安装有移动滑块（31）的直线模组（32），该直线模组（32）上设有动力源（33），所述动力源（33）控制所述移动滑块（31）沿直线模组（32）前后移动，所述移动滑块（31）通过连杆机构（34）与原地转向机构（35）连接，该自动焊接小车用于安装焊缝检测部件（1）和焊接部件，所述焊接部件用于对焊缝（4）自动施焊。

2.根据权利要求1所述的自动焊接小车，其特征在于，所述行走部件（5）与转向部件（3）独立设置，所述行走部件（5）包括中间连接有传动轴（51）的行走轮（52），以及用于驱动所述行走轮（52）行走的减速电机（53），所述传动轴（51）上安装有与所述减速电机（53）啮合的传动齿轮（54），所述传动轴（51）上还设有控制该传动轴（51）与减速电机（53）动力脱离的离合器（55）。

3.根据权利要求1所述的自动焊接小车，其特征在于，所述动力源（33）为步进电机或伺服电机或直流电机或液压马达。

4.一种自动焊接装置，其特征在于，包括如权利要求1-3之一所述的自动焊接小车（1a），该自动焊接小车（1a）上安装有焊缝检测部件（1）和用于对焊缝（4）自动施焊的焊接部件，所述焊缝检测部件（1）用于检测焊缝信息，所述焊接部件对应设置在焊缝检测部件（1）对焊缝（4）检测的路径上，所述焊接部件包括焊接控制器（8），所述焊接控制器（8）与焊缝检测部件（1）通信连接，所述焊接控制器（8）通过接收的焊缝信息控制所述转向部件（3）和行走部件（5），使所述自动焊接小车（1a）沿焊缝（4）行走、跟踪。

5.根据权利要求4所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊接部件安装在靠近所述行走部件（5）部位处。

6.根据权利要求4所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊缝检测部件（1）包括工业相机（101）、激光器（102）和工业计算机，所述激光器（102）偏离待焊工件（2）表面的法线斜向布置，所述工业相机（101）用于获取所述激光器（102）照射到焊缝（4）上的光线信息，所述工业计算机根据光线信息得到焊缝信息，并将所述焊缝信息传输至焊接控制器（8）。

7.根据权利要求4所述的自动焊接装置，其特征在于，所述转向部件（3）上设有闭环步进控制器，所述焊接控制器（8）与所述闭环步进控制器通信连接。

8.根据权利要求4-7之一所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊接部件还包括无线数据传输模块，用于向外部转动机构的控制系统传输控制数据，所述控制数据包括自动焊接装置与水平面的夹角，所述外部转动机构用于驱动焊件转动，所述焊件转动的速度根据所述夹角的变化调整匹配。

9.根据权利要求4-7之一所述的自动焊接装置，其特征在于，所述焊接部件通过竖向连接件（19）安装在所述自动焊接小车（1a）上，所述竖向连接件（19）上设有用于调节焊接部件在小车横向位置的横向调节机构（20）。

10.一种用于环形焊缝焊接的自动焊接设备，其特征在于，包括如权利要求4-9之一所述的自动焊接装置（1A），所述自动焊接装置（1A）布置于由弧形的待焊工件（2）拼接形成的环形焊缝内侧或外侧。

11.根据权利要求10所述的用于环形焊缝焊接的自动焊接设备，其特征在于，所述自动焊接装置（1A）还包括焊剂回收机和吹扫装置，所述焊剂回收机包括带有负压吸入口的吸收管（7），所述吸收管（7）连接有负压装置，该吸收管（7）的负压吸入口布置于所述自动焊接装置（1A）施焊后的焊道路径上，所述吹扫装置包括安装于自动焊接小车（1a）上的吹气管（6），所述吹气管（6）连接外部气源，所述吹气管（6）上连接有控制其启闭的气动电磁阀（15）。

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