一种智能堆焊系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能堆焊系统，用于对磨辊进行在线堆焊，所述磨辊安装于磨盘和压紧装置之间，以在磨盘由第四电机驱动转动时，磨辊在压紧装置的压力下与磨盘紧密接触，使磨盘带动磨辊自转，所述智能堆焊系统包括底座、机器人安装座、三轴机器人以及焊机；底座与磨辊的内侧面固定连接，所述机器人安装座的下端固定连接于底座上，机器人安装座的上端与三轴机器人的始端转动连接，在三轴机器人的末端固定连接有激光测距仪和焊枪，所述激光测距仪和焊枪均指向磨辊。本实用新型通过三轴机器人末段加装激光测距装置，自动保持焊枪与磨辊表面之间的距离，在磨辊自转过程中，自动完成对磨辊的在线堆焊，操作方便，提高工作效率。
【专利说明】
一种智能堆焊系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种通过三轴机器人对磨辊进行在线堆焊的系统。
【背景技术】
[0002]本系统主要针对火力发电厂磨煤机磨辊修复，进行在线堆焊操作。火力发电厂磨煤机是发电厂重要组成部分，用于将块煤碾压成小颗粒煤粉，用以提高燃烧效率。磨煤机构成如图1所示，工作时，磨盘I由第四电机驱动自转，磨辊2在压紧装置3的压力下与磨盘I紧密接触，由磨盘I带动自转，完成磨煤工艺。由于存在磨损，需要对磨辊2采用堆焊工艺进行定期修复，磨辊安装结构如图2所示。传统方法为离线堆焊和在线堆焊，离线堆焊需要将磨辊拆除，吊装到专用场地，在线下进行堆焊修复;在线修复需要将压紧装置提升，解除磨辊与磨盘之间的接触，由外接电机和减速机对单个磨辊进行驱动使其自转，在磨辊顶部固定焊枪进行堆焊操作。上述两种方式，前者由于磨辊及压紧装置自重较大(大于3吨)拆装作业复杂工期较长;后者需要在磨煤机内部布置电机和减速机并由专业工程师操作焊枪进行作业，作业环境恶劣。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种智能堆焊系统，其通过三轴机器人末段加装激光测距装置，自动保持焊枪与磨辊表面之间的距离，在磨辊自转过程中，自动完成对磨辊的在线堆焊，操作方便，提高工作效率。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案:
[0005]一种智能堆焊系统，用于对磨辊进行在线堆焊，所述磨辊安装于磨盘和压紧装置之间，以便在磨盘被驱动转动时，磨辊在压紧装置的压力下与磨盘始终接触，使磨盘带动磨辊转动，所述智能堆焊系统包括底座、机器人安装座、三轴机器人以及焊机;所述底座与磨辊的内侧面固定连接，所述机器人安装座的下端固定连接于底座上，所述机器人安装座的上端与三轴机器人的始端转动连接，所述焊机包括焊机本体以及与所述焊机本体固定连接的焊枪，在三轴机器人的末端固定连接有激光测距仪和焊枪，所述激光测距仪和焊枪均指向磨辊。
[0006]所述三轴机器人包括第一臂、第二臂、推杆、第一电机、第二电机、第三电机、主动轮、从动轮以及同步带;所述推杆的一端与机器人安装座转动连接，所述推杆的另一端与第二臂的后端端部转动连接;与同步带均啮合的从动轮和主动轮分别安装于第二臂侧壁的前、后两端，所述第一臂的一端与机器人安装座转动连接，所述第一臂的另一端与第二臂的中部转动连接，所述第一电机用于驱动第一臂绕机器人安装座转动，所述第二电机用于驱动推杆绕机器人安装座转动，同时并带动第二臂绕第一臂转动，所述第三电机带动主动轮转动;在所述从动轮上通过手指固定连接有激光测距仪和焊枪。
[0007]所述磨辊为三个，所述三轴机器人以及机器人安装座与磨辊的数量相适应。
[0008]所述智能堆焊系统进一步包括一红外温度传感器和喷淋头，所述红外温度传感器和喷淋头均安装于从动轮上并均指向磨辊。
[0009]本实用新型提出的一种智能堆焊系统，与现有技术相比，其有益效果在于:不需对磨煤机进行拆卸操作，利用磨盘自转驱动磨辊转动，并在此过程进行堆焊作业，简化作业过程。拟在各个磨辊上部分别布放一台3轴机器人，实现各个磨辊同时进行堆焊作业，3轴机器人的末段加装激光测距装置，自动保持焊枪与磨辊表面之间的距离，并自动调节焊料的厚度，对磨损较大的位置增加焊料的量，使得焊接后磨辊恢复正圆状态，在磨辊自转过程中，自动完成对磨辊的在线堆焊，操作方便，提高工作效率。
【附图说明】
[0010]图1为现有磨煤机的结构示意图；
[0011]图2为磨辊的安装结构示意图；
[0012]图3为本实用新型智能堆焊系统的结构示意图；
[0013]图4为三轴机器人的其中一个方向的结构示意图；
[0014]图5为三轴机器人的另一个方向的结构示意图；
[0015]图6为三轴机器人的安装结构示意图；
[0016]图7为三轴机器人对磨辊焊接状态一；
[0017]图8为三轴机器人对磨辊焊接状态二；
[0018]图9为三轴机器人对磨辊焊接状态三；
[0019]图10为对磨辊建立X-Y坐标系的示意图；
[0020]图11为本实用新型智能堆焊系统的实现流程图。
[0021]其中:1、磨盘;2、磨辊;3、压紧装置;4、三轴机器人;41、第一电机;42、第二电机；43、第三电机;44、第一臂;45、推杆;46、第二臂;47、同步带壳体;48、手指;5、底座;6、磨辊支撑架;7、机器人安装座;8、焊枪;9、激光测距仪;10、监控摄像头；11、红外温度传感器;12、喷淋头。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与具体实施例来对本实用新型作进一步描述。
[0023]实施例
[0024]请参照图1所示，一种智能堆焊系统，其完成对磨煤机的磨辊进行在线堆焊。其中，磨煤机包括磨盘1、磨辊2和压紧装置3，磨辊2安装于磨盘I和压紧装置3之间，以在磨盘I由第四电机驱动转动时，磨辊2在压紧装置3的压力下以及压紧装置3下侧和磨辊2外围磨辊支撑架6的限位下与磨盘I紧密接触，使磨盘I带动磨辊2转动。
[0025]智能堆焊系统直接安装于磨煤机的磨辊2上。请参照图3-6所示，智能堆焊系统包括底座5、机器人安装座7、三轴机器人4以及焊机;底座5固定安装于磨辊2的内侧面上，底座5的三脚架部分通过磨盘I支撑，机器人安装座7的下端固定连接于底座5上，机器人安装座7的上端与三轴机器人4转动连接，其中:三轴机器人4包括第一臂44、第二臂46、推杆45、第一电机41、第二电机42、第三电机43、主动轮、从动轮以及同步带。同步带安装于同步带壳体47内。推杆45的一端与机器人安装座7通过固定于推杆45的一端的第二枢轴实现转动连接，推杆45的另一端与第二臂46的后端端部转动连接;与同步带均啮合的从动轮和主动轮分别安装于第二臂46侧壁的前、后两端，第一臂44的一端与机器人安装座7通过固定于第一臂44的一端的第一枢轴实现转动连接，第一电机41用于驱动第一枢轴转动实现第一臂44绕机器人安装座7转动。第一臂44的另一端与第二臂46的中部铰接，第二电机42用于驱动第二枢轴以使推杆45绕机器人安装座7转动，同时因第二臂46为杠杆结构，推杆45绕机器人安装座7转动的同时带动第二臂46绕第一臂44转动，第三电机43带动主动轮转动;焊机包括焊机本体以及与焊机本体固定连接的焊枪8，在从动轮上通过手指48固定连接有激光测距仪9和焊枪8，激光测距仪9和焊枪8均指向磨辊2，主动轮转动时，由同步带带动从动轮转动，从而使激光测距仪9和焊枪8的转动。三轴机器人4可完成焊枪8在X、Y、Z轴坐标系中沿磨辊2表面的运动，由于三轴机器人4末段加装激光测距仪9，可实现自动保持焊枪8与磨辊2表面之间的距离，在磨辊自转过程中，自动完成对磨辊的在线堆焊。为了保证可以实时监控焊接质量与起弧情况，可在三轴机器人末段加装监控摄像头，实现工作过程中的实时监控。
[0026]在本实用新型中，磨煤机的磨辊2为三个，因此可同样设置相同数量的三轴机器人4以及机器人安装座7，从而实现对三个磨辊2同时的在线焊接。
[0027]另外，为防止焊接过程中，磨辊2表面的温度过高，对磨辊2、磨盘I等烫伤，在本实用新型较佳的实施例中，从动轮上还安装有一红外温度传感器11和喷淋头12，红外温度传感器11和喷淋头12均指向磨辊2，焊接过程中红外温度传感器11实时监测磨辊2表面(实际为磨辊2的外围)的温度，当其表面温度大于预设温度时，则通过控制阀门由喷淋头12对磨辊2进行喷水操作，从而实现温度的自动化控制。
[0028]上述智能堆焊系统的堆焊方法，请参照图11所示，其包括以下步骤:
[0029]步骤1、初始化，包括焊机参数初始化，三轴机器人4参数初始化，以及焊枪运行轨迹的初始化，并将三轴机器人复位。焊机采用数字式焊机，其由厂家提供控制接口，这里只需要在主程序里面实现焊机控制即可。
[0030]步骤2、由于磨辊2为饼状结构，其径向截面均为圆形(或椭圆形)且这些径向截面同轴，因此可以磨辊2的轴向为X轴，径向为Y轴建立X-Y坐标系，如图1O所示；
[0031]步骤3、划分焊枪8的运行轨迹，运行轨迹为焊枪8的下端端部沿磨辊2外表面运动的封闭回路，也即是焊接过程中的各个焊道。运行轨迹为多个，每个运行轨迹的X坐标值相等，且相邻两运行轨迹间X坐标值的差值相等(例如均为5mm)，同时所有运行轨迹上的点到磨辊2的距离均相等(即任意焊点，焊枪的下端端部与磨辊表面之间的距离)。
[0032]焊枪8的运行轨迹可在三轴机器人4运动过程中被三轴机器人4的运动控制模块记录(每个伺服电机中包含编码器，可以计算焊枪的实时位置，通过位置形成的闭合回路则构成焊枪8的运行轨迹)。
[0033]步骤3、将运行轨迹的信息输入三轴机器人4的运动控制模块，以通过运动控制模块完成每个运行轨迹的操作;运行轨迹的信息为每个运行轨迹上焊枪8的下端端部对应于X-Y坐标系中的X、Y坐标值。运行轨迹的信息通过激光测距仪9焊接前的读取值减去激光测距仪9到焊枪8的下端端部的距离获得。
[0034]步骤4、以每个运行轨迹对应X坐标值的由大至小的顺序对运行轨迹进行排序，然后以排序对运行轨迹通过焊枪8对磨辊2进行焊接(图7-9分别为对某一运行轨迹进行焊接时三个位置三轴机器人的状态图)和检测，焊接和检测均在同一过程中完成，一般在磨辊2自转一周时，即完成该运行轨迹的焊接和检测。检测的方法是与设定值进行比较，例如对第i个运行轨迹对磨辊2进行焊接时，如果MAX[absY1-Yf]〈 Δ，则该运行轨迹的焊接完成，其中，Yi为第i个运行轨迹上任意一点的实际焊接高度，Yf为第i个运行轨迹上实际焊接高度Yi对应点的预设焊接高度，Δ为设定值。实际焊接高度Yi的获取方法是激光测距仪9在实际焊接高度Yi对应点焊接前后的读取值的差值。最终将所有运行轨迹全部完成。
[0035]在焊接过程中，红外温度传感器11实时监测磨辊2表面温度，如果表面温度大于预设温度，则启动喷淋头12进行喷水操作以实现温度自动控制。
[0036]以上仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种智能堆焊系统，用于对磨辊(2)进行在线堆焊，所述磨辊(2)安装于磨盘(I)和压紧装置(3)之间，以便在磨盘(I)被驱动转动时，磨辊(2)在压紧装置(3)的压力下与磨盘(I)始终接触，使磨盘(I)带动磨辊(2)转动，其特征在于，所述智能堆焊系统包括底座(5)、机器人安装座(7)、三轴机器人(4)以及焊机;所述底座(5)与磨辊(2)的内侧面固定连接，所述机器人安装座(7)的下端固定连接于底座(5)上，所述机器人安装座(7)的上端与三轴机器人(4)的始端转动连接，所述焊机包括焊机本体以及与所述焊机本体固定连接的焊枪(8)，在三轴机器人(4)的末端固定连接有激光测距仪(9)和焊枪(8)，所述激光测距仪(9)和焊枪(8)均指向磨辊(2)。2.根据权利要求1所述的智能堆焊系统，其特征在于，所述三轴机器人(4)包括第一臂(44)、第二臂(46)、推杆(45)、第一电机(41)、第二电机(42)、第三电机(43)、主动轮、从动轮以及同步带;所述推杆(45)的一端与机器人安装座(7)转动连接，所述推杆(45)的另一端与第二臂(46)的后端端部转动连接;与同步带均啮合的从动轮和主动轮分别安装于第二臂(46)侧壁的前、后两端，所述第一臂(44)的一端与机器人安装座(7)转动连接，所述第一臂(44)的另一端与第二臂(46)的中部转动连接，所述第一电机(41)用于驱动第一臂(44)绕机器人安装座(7)转动，所述第二电机(42)用于驱动推杆(45)绕机器人安装座(7)转动，同时并带动第二臂(46)绕第一臂(44)转动，所述第三电机(43)带动主动轮转动;在所述从动轮上通过手指(48)固定连接有激光测距仪(9)和焊枪(8)。3.根据权利要求2所述的智能堆焊系统，其特征在于，所述磨辊(2)为三个，所述三轴机器人(4)以及机器人安装座(7)与磨辊(2)的数量相适应。4.根据权利要求2所述的智能堆焊系统，其特征在于，所述智能堆焊系统进一步包括一红外温度传感器(11)和喷淋头(12)，所述红外温度传感器(11)和喷淋头(12)均安装于从动轮上并均指向磨辊(2)。
【文档编号】B23K9/04GK205673736SQ201620539369
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月3日 公开号201620539369.4, CN 201620539369, CN 205673736 U, CN 205673736U, CN-U-205673736, CN201620539369, CN201620539369.4, CN205673736 U, CN205673736U
【发明人】刘阳, 赖鸿基, 顾建新, 魏益群, 旋火荣, 王伟, 张学礼
【申请人】广东昊鼎机器人科技股份有限公司