一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，包括超聲波探測(cè)模塊，超聲波分析模塊分別與超聲波探測(cè)模塊和機(jī)器人操控模塊電連接并進(jìn)行通訊，激光焊接模塊與機(jī)器人操控模塊固定連接；超聲波分析模塊利用超聲探傷設(shè)備對(duì)刷式密封的排絲根部的焊接面進(jìn)行掃描，并將掃描得到的波形信號(hào)送至超聲波分析模塊進(jìn)行焊接區(qū)域定位、焊縫追蹤和焊接熔深檢測(cè)，確定操作參數(shù)，并將操作參數(shù)發(fā)送至機(jī)器人操控模塊；機(jī)器人操控模塊與激光焊接模塊配合工作，完成焊接操作。本實(shí)用新型利用超聲波探測(cè)技術(shù)進(jìn)行焊接區(qū)域定位、焊縫追蹤、熔深監(jiān)測(cè)，結(jié)合機(jī)器人焊接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，焊接質(zhì)量得到充分的保證，同時(shí)提高了焊接工作效率。
【專利說(shuō)明】
一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種焊接系統(tǒng)，尤其涉及一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，利用超聲波探測(cè)技術(shù)追蹤焊縫，并且配合機(jī)器人焊接系統(tǒng)完成刷式密封自動(dòng)焊接工藝，尤其適用于汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的刷式密封制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]刷式密封因?yàn)榫哂休^小的密封間隙，耐磨的柔性刷絲材料，良好的密封性能，更長(zhǎng)的使用壽命，使其廣泛應(yīng)用在透平機(jī)械的高速動(dòng)密封領(lǐng)域，尤其是汽輪機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的密封領(lǐng)域，它可以代替原有的硬齒密封，提高了密封效率，并且延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，是現(xiàn)代先進(jìn)透平機(jī)械發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]傳統(tǒng)的刷封焊接方式存在如下幾個(gè)問(wèn)題:
[0004](I)焊接過(guò)程中對(duì)焊縫的精準(zhǔn)度難以控制；
[0005](2)焊接參數(shù)控制不穩(wěn)定，焊接后存在虛焊，空鼓，氣穴等現(xiàn)象；
[0006](3)在引弧，收弧的操作過(guò)程中，起始和終點(diǎn)的焊接位置與其他焊接位置的焊接質(zhì)量不匹配；
[0007](4)由于刷絲排絲密度不均勻會(huì)造成焊接過(guò)程中熱量傳導(dǎo)不一致，導(dǎo)致刷絲發(fā)生變色，熱彎曲，斷裂的現(xiàn)象；
[0008](5)焊接后焊接熔深及寬度無(wú)法監(jiān)測(cè)。
[0009]由于透平機(jī)械的內(nèi)部使用環(huán)境非?？量蹋野殡S著溫度的劇烈變化，傳統(tǒng)的刷封焊接方式已經(jīng)不能滿足刷式密封使用壽命和性能的要求，需要更精確更可靠的焊接新工
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【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有焊接技術(shù)存在的焊接溫度不穩(wěn)定、焊接過(guò)程變形、焊接效率過(guò)低的缺陷，提供一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，利用超聲波探測(cè)技術(shù)進(jìn)行焊接區(qū)域定位、焊縫追蹤、熔深監(jiān)測(cè)，結(jié)合機(jī)器人焊接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案如下:
[0012]—種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:包括超聲波探測(cè)模塊、超聲波分析模塊、機(jī)器人操控模塊、激光焊接模塊；
[0013]所述超聲波分析模塊分別與超聲波探測(cè)模塊和機(jī)器人操控模塊電連接并進(jìn)行通訊，所述激光焊接模塊與機(jī)器人操控模塊固定連接；
[0014]所述超聲波探測(cè)模塊包括超聲探傷設(shè)備，所述超聲探傷設(shè)備對(duì)刷式密封的排絲根部的焊接面進(jìn)行掃描，并將掃描得到的波形信號(hào)送至超聲波分析模塊；
[0015]所述超聲波分析模塊根據(jù)超聲探傷設(shè)備得到的波形信號(hào)進(jìn)行焊接區(qū)域定位、焊縫追蹤和焊接熔深檢測(cè)，確定操作參數(shù)，并將操作參數(shù)發(fā)送至機(jī)器人操控模塊；
[0016]所述機(jī)器人操控模塊包括機(jī)器人焊接手臂以及與其固定連接的焊槍和送絲機(jī)，所述機(jī)器人焊接手臂根據(jù)超聲波分析模塊發(fā)送來(lái)的操作參數(shù)，操作焊槍、送絲機(jī)與激光焊接模塊配合工作，進(jìn)行焊接操作或終止焊接操作；
[0017]所述激光焊接模塊用于焊接工件。
[0018]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述激光焊接模塊為光纖輸出激光焊接機(jī)，包括激光器和傳輸光纖。
[0019]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:還包括冷卻模塊，所述冷卻模塊包括氮?dú)饫鋮s單元和水冷單元，所述氮?dú)饫鋮s單元用于冷卻激光頭和被焊的工件，所述水冷單元用于冷卻激光器。
[0020]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器為全固態(tài)激光器。
[0021]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述傳輸光纖為柔性光纖。
[0022]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)器人焊接手臂為6軸三維機(jī)器人焊接手臂。
[0023]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述送絲機(jī)為自動(dòng)送絲機(jī)。
[0024]前述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述操作參數(shù)包括排絲區(qū)域以及對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)、焊縫行程參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)，超聲波分析模塊通過(guò)焊接區(qū)域定位，確定排絲區(qū)域并設(shè)定對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù);通過(guò)焊縫追蹤，確定焊縫行程參數(shù);通過(guò)焊接熔深檢測(cè)，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)確定質(zhì)量參數(shù)。
[0025]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0026](I)采用超聲波探傷設(shè)備追蹤焊縫、檢測(cè)焊接熔深，焊接質(zhì)量得到充分的保證；
[0027](2)利用機(jī)器人焊接系統(tǒng)，保證了從電弧引燃到液橋斷開(kāi)的整個(gè)周期的精細(xì)控制，解決了起弧和收弧時(shí)的焊接能力不匹配的問(wèn)題；
[0028](3)采用全固態(tài)激光器，配合光纖傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)超低的焊渣飛濺，同時(shí)焊接過(guò)程中無(wú)須移動(dòng)工件，利用6軸關(guān)節(jié)手臂可以實(shí)現(xiàn)直徑4米以內(nèi)的刷式密封的連續(xù)焊接；
[0029](4)采用自動(dòng)焊接系統(tǒng)，配合自動(dòng)送絲機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種材料的脈沖和短路焊接，并且采用全數(shù)字高速逆變控制，快速調(diào)整電弧電壓實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊縫寬度和深度；
[0030](5)—體化調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單，電弧狀態(tài)自由調(diào)整，可以適應(yīng)不同要求的焊接。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0033]—種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括超聲波探測(cè)模塊、超聲波分析模塊、機(jī)器人操控模塊、激光焊接模塊和冷卻模塊;超聲波分析模塊分別與超聲波探測(cè)模塊和機(jī)器人操控模塊電連接并進(jìn)行通訊，激光焊接模塊與機(jī)器人操控模塊固定連接。
[0034]超聲波探測(cè)模塊，包括超聲探傷設(shè)備，超聲探傷設(shè)備對(duì)刷式密封的排絲根部的焊接面進(jìn)行掃描，并將掃描得到的波形信號(hào)送至超聲波分析模塊。
[0035]超聲波分析模塊，根據(jù)超聲探傷設(shè)備得到的波形信號(hào)進(jìn)行焊接區(qū)域定位，確定排絲區(qū)域并設(shè)定對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù)，進(jìn)行焊縫追蹤，確定焊縫行程參數(shù)，進(jìn)行焊接熔深檢測(cè)，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)確定質(zhì)量參數(shù)，并將這些操作參數(shù)發(fā)送至機(jī)器人操控模塊。超聲波分析模塊根據(jù)存在的刷絲空隙的排絲區(qū)間與完整材料構(gòu)成的刷絲護(hù)板反射的不同波形，通過(guò)濾波器將其區(qū)分開(kāi)，以此確定排絲區(qū)域，同時(shí)根據(jù)波形和能量信號(hào)設(shè)定相對(duì)應(yīng)的焊接參數(shù);超聲波分析模塊還依據(jù)波形信號(hào)確定焊縫的行程，控制焊接激光頭與焊接面的高度，起到焊縫追蹤的作用;超聲波分析模塊通過(guò)波形信號(hào)分析焊接質(zhì)量進(jìn)行焊接熔深檢測(cè)。
[0036]機(jī)器人操控模塊包括機(jī)器人焊接手臂以及與其固定連接的焊槍和送絲機(jī)，所述機(jī)器人焊接手臂根據(jù)超聲波分析模塊發(fā)送來(lái)的操作參數(shù)，操作焊槍、送絲機(jī)與激光焊接模塊配合工作，進(jìn)行焊接操作或終止焊接操作；機(jī)器人焊接手臂為立式6軸三維機(jī)器人焊接手臂，配合防撞焊槍和自動(dòng)送絲機(jī)，實(shí)現(xiàn)最大2m的動(dòng)作半徑，自動(dòng)送絲機(jī)送絲速度達(dá)到1.5m/min0
[0037]所述激光焊接模塊為光纖輸出激光焊接機(jī)，包括全固態(tài)激光器和柔性傳輸光纖，用于焊接工件。全固態(tài)激光器，采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，功率3kw_4kw可調(diào)，工控標(biāo)準(zhǔn)接口，可連接機(jī)器人操作系統(tǒng);柔性傳輸光纖，芯徑200μπι或400μπι，數(shù)值孔徑0.2，波長(zhǎng)1064nm，冷卻方式為水冷。
[0038]冷卻模塊包括氮?dú)饫鋮s單元和水冷單元，所述氮?dú)饫鋮s單元用于冷卻激光頭和被焊的工件，水冷單元用于冷卻激光器。
[0039]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:包括超聲波探測(cè)模塊、超聲波分析模塊、機(jī)器人操控模塊、激光焊接模塊； 所述超聲波分析模塊分別與超聲波探測(cè)模塊和機(jī)器人操控模塊電連接并進(jìn)行通訊，所述激光焊接模塊與機(jī)器人操控模塊固定連接； 所述超聲波探測(cè)模塊包括超聲探傷設(shè)備，所述超聲探傷設(shè)備對(duì)刷式密封的排絲根部的焊接面進(jìn)行掃描，并將掃描得到的波形信號(hào)送至超聲波分析模塊； 所述超聲波分析模塊根據(jù)超聲探傷設(shè)備得到的波形信號(hào)進(jìn)行焊接區(qū)域定位、焊縫追蹤和焊接熔深檢測(cè)，確定操作參數(shù)，并將操作參數(shù)發(fā)送至機(jī)器人操控模塊； 所述機(jī)器人操控模塊包括機(jī)器人焊接手臂以及與其固定連接的焊槍和送絲機(jī)，所述機(jī)器人焊接手臂根據(jù)超聲波分析模塊發(fā)送來(lái)的操作參數(shù)，操作焊槍、送絲機(jī)與激光焊接模塊配合工作，進(jìn)行焊接操作或終止焊接操作； 所述激光焊接模塊用于焊接工件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述激光焊接模塊為光纖輸出激光焊接機(jī)，包括激光器和傳輸光纖。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:還包括冷卻模塊，所述冷卻模塊包括氮?dú)饫鋮s單元和水冷單元，所述氮?dú)饫鋮s單元用于冷卻激光頭和被焊的工件，所述水冷單元用于冷卻激光器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述激光器為全固態(tài)激光器。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述傳輸光纖為柔性光纖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)器人焊接手臂為6軸三維機(jī)器人焊接手臂。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波探測(cè)技術(shù)的刷式密封機(jī)器人焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述送絲機(jī)為自動(dòng)送絲機(jī)。
【文檔編號(hào)】B23K26/21GK205414701SQ201620134348
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月23日
【發(fā)明人】申先念, 左飛
【申請(qǐng)人】江蘇拓平密封科技有限公司