專利名稱：大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電弧焊接的一種焊縫跟蹤裝置。
背景技術：
焊縫跟蹤裝置是焊接自動控制系統中的重要裝置，目前較先進的焊縫跟蹤 裝置是視覺傳感式跟蹤裝置，它主要由視覺傳感器、焊槍滑塊調節裝置和微機 控制器組成，其工作原理是，傳感器將接收到的焊縫位置信息通過接口電路傳 送給微機控制器，微機控制器對焊縫偏差及偏差變化趨勢信息進行計算處理后， 通過接口電路向焊槍十字滑塊調節機構的伺服電機發出指令信號，帶動焊槍進 行左、右、上、下二維運動，從而實現焊槍對焊管焊縫的自動跟蹤。然而對于
大直徑長焊管，例如①219 x 6000mm的焊管，其焊縫錯邊有時可達30mm，偏差 角度達15.7° ，若采用滑塊調節裝置帶動焊槍左右運動跟蹤焊縫，就無法實現 焊槍始終對準焊縫的要求，從而會造成漏焊等缺陷，為此只能采用弧形滑架使 焊槍繞焊管中心軸偏轉的跟蹤方式來保證焊槍與焊縫垂直。但是不同直徑的焊 管需要配置不同的弧形滑架，工作中更換滑架既費時費力，又增加了生產成本。
發明內容
本實用新型的目的，是提供一種特別適于大直徑焊管縱縫焊接的焊縫自動 跟蹤裝置。
實現上述目的的技術解決方案為它包括與焊槍連接成一體的、位于焊槍 前方的視覺傳感器，接口電路，微機控制器和焊縫跟蹤執行機構，上述視覺傳 感器通過接口電路與微機控制器相連接，微機控制器同時又通過接口電路與焊 縫跟蹤執行機構相連接，而所述的焊槍與視覺傳感器是安裝于沿焊管縱縫方向 直線運動的行車小車上的，焊管置放于滾輪架的數對滾輪上，焊縫跟蹤執行機 構由滾輪架上設置的由與微機控制器相連接的伺服電機及減速器構成的滾輪傳 動機構和位于滾輪架底部的由與微機控制器相連接的變頻調速電機及蝸輪絲桿
升降機構成的滾輪架升降機構組成。
本實用新型的有益效果是它改變了傳統的以控制調節焊槍的二維或三維 運動來適應固定焊管上焊縫偏差的跟蹤方式，而采用控制調節焊管的偏轉使焊 管焊縫寬度位置跟蹤適應始終沿焊管縱縫方向直線運動的焊槍，從而保證焊槍 始終垂直針對焊管焊縫，確保焊接質量。本實用新型結構嚴謹，工作可靠，特 別適用于大直徑焊管縱縫焊接的自動跟蹤。
圖l為本裝置的結構原理框圖。
圖2為本裝置的總體結構示意圖。
圖3為圖2的側視結構示意圖。
圖4為本裝置的焊管定位和滾輪傳動機構結構示意圖。
圖5為本裝置的滾輪傳動齒輪箱結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖以實施例對本實用新型作進一步說明。
行車小車5上安裝有焊槍10及焊絲傳送機構9，并對焊槍10的焊矩高度 的自動跟蹤采用AvC控制，即電弧電壓恒值控制。在位于焊槍10的前方安裝 有視覺傳感器8及視頻監視器6，視覺傳感器8通過接口電路與微機控制器18 相連接。本實施例行車小車5上還特地設置了安裝視覺傳感器8的微型十字滑 塊7,以便于通過視頻監視器6中的激光條紋和焊縫位置及時調整視覺傳感器 與焊槍的相對位置。行車小車5的驅動機構3由伺服電機與減速器組成，并通 過減速器輸出軸上的齒輪4與工件上方龍門架橫梁1上的齒條導軌2相嗜合連 接。放置工件焊管11的滾輪架12是由底座23,安裝于底座23上的若干對滾 輪座24及每一滾輪座24上安裝的上滾輪19和下滾輪20組成，每對滾輪座24 上的上滾輪、下滾輪分別組成上滾輪對與下滾輪對，上滾輪對之間的中心距大 于下滾輪對之間的中心距。下滾輪對可放置直徑200 500mni的焊管，而對于 S00 800mm的焊管則需上、下滾輪對同時支承定位。滾輪架12置放于龍門架 下方且使承載的工件焊管11的軸向與龍門架橫梁1相平行。為了使焊管在滾輪 架上傳動更平穩可靠，鋼質的上、下滾輪19、 20外面包有橡膠套。滾輪傳動機 構是根據微機控制器的指令使工件焊管11偏轉保持焊縫實時跟蹤對準焊槍10
的執行機構，它由安裝于滾輪架一側端上的兩個由伺服電機17及一級減速器 16通過聯軸器28和傳動軸29帶動的二級減速器26，以及各滾輪座24側面的 齒輪箱25組成，伺服電機17通過接口電路與微機控制器18相連接，兩個二級 減速器26的輸出軸27貫穿同側的各齒輪箱25,并由輸出軸27上所安裝的齒 輪32帶動齒輪箱中的過渡齒輪31，進而傳動上滾輪軸上的齒輪30和下滾輪軸 上的齒輪33。滾輪架升降機構是根據微機控制器的指令使工件焊管11與焊槍 IO之間的距離保持穩定的調節執行機構，它由一臺帶編碼器和制動器的變頻調 速電動機13和由其驅動的四臺設置在滾輪架底座23底部的支架22上的蝸輪絲 桿升降機14組成，四臺蝸輪絲桿升降機14之間通過萬向傳動軸15和同步帶 21相連接，變頻調速電機13通過接口電路與微機控制器18相連接。
本實施例的視覺傳感器8采用META公司的MLP1/15激光傳感器，該激 光傳感器包括一個CCD攝像機以及一個激光器。激光器作為結構光源，從傳 感器前部以一定角度發射激光條紋至傳感器下面的工件表面上，攝像機直接攝 取工件表面上的激光條紋圖像。攝像機前部裝有光學濾光片，只允許激光通過， 而濾去所有其它的光，包括焊接電弧光。因為傳感器以預先設定的距離安裝在 焊槍前部，當焊槍在焊縫上方正確定位后，焊縫應接近于激光條紋的中心，這 樣才能使攝像機觀察到激光條紋和焊縫。工作中如果工件距離傳感器近，在工 件表面的激光條紋就相對靠前，反之，工件距離傳感器遠一些，工件表面的激 光條紋就相對靠后。因此通過攝像機觀察激光條紋的位置，傳感器就能測量距 離工件的垂直距離；從在工件上的激光條紋形狀上，傳感器也能夠測量出工件 表面輪廓和在條紋內焊縫的位置，從而可以測量傳感器和焊縫間的橫向距離。 傳感器激光條紋圖像即焊槍與焊縫的偏差信號通過接口電路送微機控制器18 處理，處理后發出控制指令信號，通過接口電路傳送給執行機構的滾輪傳動機 構的伺服電機，使其運轉而帶動焊管偏轉來調整焊縫的位置，以保證焊接過程 中焊管焊縫始終垂直對準焊槍。
權利要求1、一種大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，它包括與焊槍(10)連接成一體的、位于焊槍(10)前方的視覺傳感器(8)，接口電路，微機控制器(18)和焊縫跟蹤執行機構，視覺傳感器(8)通過接口電路與微機控制器(18)相連接，微機控制器(18)同時又通過接口電路與焊縫跟蹤執行機構相連接，其特征在于焊槍(10)與視覺傳感器(8)是安裝于沿焊管縱縫方向直線運動的行車小車(5)上的，焊管(11)置放于滾輪架(12)的數對滾輪上，焊縫跟蹤執行機構由滾輪架(12)上設置的由與微機控制器(18)相連接的伺服電機(17)及減速器(16)構成的滾輪傳動機構和位于滾輪架(12)底部的由與微機控制器(18)相連接的變頻調速電機(13)及蝸輪絲桿升降機(14)構成的滾輪架升降機構組成。
2、 按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于視 覺傳感器(8)是激光傳感器。
3、 按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于焊 槍(10)的焊矩高度的自動跟蹤釆用AvC控制，即電弧電壓恒值控制。
4、 按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于行 走小車(5)上設置有安裝視覺傳感器(8)的微型十字滑塊(7)。
5、 按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于滾 輪架(12)是由底座(23)，安裝于底座(23)上的若干對滾輪座(24)及每一滾輪座(24) 上安裝的上滾輪(19)和下滾輪(20)組成，每對滾輪座(24)上的上滾輪、下滾輪分 別組成上滾輪對與下滾輪對，上滾輪對之間的中心距大于下滾輪對之間的中心 距。
6、 按權利要求1或5所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在 于鋼質的上、下滾輪(19)、 (20)外面包有橡膠套。
7、 按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于滾 輪傳動機構是由安裝于滾輪架一側端上的兩個由伺服電機(17)及一級減速器(16) 通過聯軸器(28)和傳動軸(29)帶動的二級減速器(26)，以及各滾輪座(24)側面的齒 輪箱(25)組成，伺服電機(17)通過接口電路與微機控制器(18)相連接，兩個二級 減速器(26)的輸出軸(27)貫穿同側的各齒輪箱(25)，并由輸出軸(27)上所安裝的齒 輪(32)帶動齒輪箱中的過渡齒輪(31)，進而傳動上滾輪軸上的齒輪(30)和下滾輪 軸上的齒輪(33)。
8、按權利要求l所述的大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，其特征在于滾 輪架升降機構是由一臺帶編碼器和制動器的變頻調速電機(13)和由其驅動的四 臺設置在滾輪架底座(23)底部的支架(22)上的蝸輪絲桿升降機(14)組成，四臺蝸 輪絲桿升降機(14)之間通過萬向傳動軸(15)和同步帶(21)相連接，變頻調速電機 (13)通過接口電路與微機控制器(18)相連接。
專利摘要一種大直徑焊管縱縫焊接自動跟蹤裝置，它包括與焊槍連接成一體的、位于焊槍前方的視覺傳感器，接口電路，微機控制器和焊縫跟蹤執行機構，上述視覺傳感器通過接口電路與微機控制器相連接，微機控制器同時又通過接口電路與焊縫跟蹤執行機構相連接，而所述的焊槍與視覺傳感器是安裝于沿焊管縱縫方向直線運動的行車小車上的，焊管置放于滾輪架的數對滾輪上，焊縫跟蹤執行機構由滾輪架上設置的由與微機控制器相連接的伺服電機及減速器構成的滾輪傳動機構和位于滾輪架底部的由與微機控制器相連接的變頻調速電機及蝸輪絲桿升降機構成的滾輪架升降機構組成。本實用新型結構嚴謹，工作可靠，特別適用于大直徑焊管縱縫焊接的自動跟蹤。
文檔編號B23K9/127GK201006564SQ200620140800
公開日2008年1月16日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者慎建民, 曹志樑, 朱建初, 杜興吉 申請人:浙江久立特材科技股份有限公司