一种钛合金高效精密焊接对口装置

本发明属于钛合金焊接设备，具体涉及一种钛合金高效精密焊接对口（或焊缝对口）装置。

背景技术：

1、钛合金具有高强度、低密度、以及极好的耐热和耐腐蚀能力，广泛应用于航空航天、汽车、医疗设备等领域。随着高端装备的发展，越来越多的装备上需要使用钛合金管，而钛合金管道焊接前，需要借助于焊缝对口装置进行精准、细致的对口，以便于能够顺利、高质量的进行焊接。

2、现有技术中，文献cn113927196b公开了一种基于视觉定位的管道内焊弯头对口器及对口方法，运动控制机构用以将对口器运送至管道和弯头的对口处，管道弯头对口机构用以对管道和弯头的对口间隙进行图像采集及分析，并根据分析结果对管道和弯头的对口间隙处进行涨紧及焊接，柔性偏转机构连接于运动控制机构和管道弯头对口机构之间。然而，该设备必须借助于高精密的机器视觉终端和涨紧机构才能实现对口，不仅所需设施成本高昂，相应的零部件高达约三万元，而且结构复杂。而且，如前所述装置很容易坏掉，只有采用结构简单且使用寿命长的装置才更实用。

3、此外，文献cn106141531b公开了弯头组对专用内对口器，包括管道组对内对口器，在该管道组对内对口器的第一支撑盘上定位连接有一后部支撑行走装置，在该管道组对内对口器的第二支撑盘上还定位连接有一前部支撑转动装置，在该管道组对内对口器处于自然状态下，该前部支撑转动装置能够带动该管道组对内对口器在待对口管件内实现轴向移动及径向转动，便于管道组对内对口器在管件内的位置调整，组对点焊完成后，通过人工手动或电动施力于该后部支撑行走装置，进而将该管道组对内对口器从弯头侧拉出。该方案本质上也属于利用张紧机构的涨紧来实现对口操作，依然存在结构复杂、对荷载要求高的问题。

4、前述对口装置更适合应用于薄壁管（壁厚不大于10mm）或直径不大于dn200mm钛合金管段-管件/管段进行对口，在实际操作过程中，针对厚大型（管径不小于dn200mm、壁厚不小于12mm）的钛合金管段-弯头对口时，因弯头和管件重量相对较大，如何顺利、精准且快速进行对口是技术人员比较棘手的问题。更关键的是，钛合金焊缝对口的一次性合格率直接关系到焊接进度，目前采用常规对口方式（抱箍式对口器或涨紧式对口器）通常只有不到百分之五十的一次性对口合格率（一次性对口合格是指点焊过程中无需进行工件姿态调整的情况），针对不合格的对口必须要切除焊点或者调整工件姿态并二次对口，非常麻烦，而如何提高厚大型钛合金管段-弯头对口的一次性合格率是当前面临的技术难题。

技术实现思路

1、至少针对背景技术中提到的问题，本发明目的在于提供一种钛合金高效精密焊接对口装置。

2、一种钛合金高效精密焊接对口装置，包括机器人及搭配在机器人上的焊接设备，在机器人附近设置有工件装配机构，在工件装配机构外围设置有丝杠升降机，丝杠升降机的升降部件顶部设置有锥形体，锥形体的最大外径大于弯头工件内腔直径，锥形体长度不大于弯头工件的中心至断面尺寸且不小于10cm，锥形体能够竖向自下往上插入弯头工件内腔并用于支撑弯头工件，当丝杠升降机驱动锥形体上升至目标位置后，工件装配机构上的管道工件刚好对准弯头工件。本发明中，钛合金管段简称管道工件，钛合金弯头简称弯头工件。

3、进一步地，在丝杠升降机侧方设置有第二升降机构，第二升降机构具有水平悬臂杆，在水平悬臂杆上设置有坡口对准限位组件，坡口对准限位组件用于同时卡紧管道工件和弯头工件。

4、进一步地，坡口对准限位组件采用v形定位支架，当v形定位支架贴靠在管道工件和弯头工件上时，管道工件刚好对准弯头工件且均被限位；在弯头工件的水平段正下方设置有第四升降机构，第四升降机构的升降杆顶部设置有v形支撑件，v形支撑件仅用于径向限位弯头工件的水平段。

5、进一步地，锥形体通过轴承连接在升降部件顶部。

6、为了进一步提高厚大型钛合金管段-弯头对口的一次性合格率，在锥形体上径向设置有条形孔，锥形体下部呈空腔结构，在锥形体下部的空腔内设置有第三升降机构，第三升降机构的升降杆顶部铰接连接活动杆，铰接部位中心位于锥形体轴线上，活动杆长度大于锥形体下部直径，在位于锥形体外部的活动杆上竖向设置有两个相互平行的测距传感器，当活动杆处于水平状态且贴靠在弯头工件下端时，两个测距传感器感应到的距离值相同。

7、本发明中，测距传感器、丝杠升降机、第二升降机构、第三升降机构、第四升降机构的驱动系统分别连接控制系统，控制系统的处理器执行程序时至少能够实现以下功能/步骤：

8、s1，当管道工件就位且弯头工件插入锥形体上之后，控制第三升降机构运行，使活动杆上升并贴靠弯头工件下端，然后读取两个测距传感器反馈距离值一；

9、s2，判别两个距离值一是否相同，若两个距离值一相同则进行s2；若两个距离值一不相同则输出“请调整弯头工件姿态”的信息，并在调整弯头工件姿态后按照s1再次进行检测，直到两个测距传感器反馈距离值一相同后进行s2；

10、s3，控制第三升降机构复位；

11、s4，先控制第二升降机构运行，使锥形体上升至第二目标高度后停止；然后控制第四升降机构运行，使v形支撑件上升至第一目标高度后停止，此时的v形支撑件基本不受弯头工件的荷载；

12、s5，控制丝杠升降机运行，使v形定位支架同时压靠在坡口附近区域的管道工件和弯头工件上；

13、s6，控制机器人及其焊接设备工作，在坡口处实施点焊；

14、s7，再次控制第三升降机构运行，使活动杆上升并贴靠弯头工件下端，然后读取两个测距传感器反馈距离值二；

15、s8，判别两个距离值二是否相同，若两个距离值二相同则对口结束；若两个距离值二不相同则输出“请再次调整弯头工件姿态或重新实施点焊”的信息，并在调整弯头工件姿态或重新实施点焊后再次进行检测，直到两个测距传感器反馈距离值二相同；

16、s9，控制丝杠升降机、第二升降机构、第三升降机构复位。

17、作为优选方案，v形定位支架压紧弯头工件的长度为10~20mm。

18、作为优选方案，活动杆采用方管。

19、本发明中，当锥形体上升至目标高度后，条形孔顶点高于弯头工件下端。

20、作为优选方案，弯头工件为90°弯头。

21、有益效果：本发明不仅适用于对钛合金薄壁管段-弯头进行对口，以及适用于厚大型的钛合金管段-弯头对口，而且便于管工顺利、精准且快速进行对口，更重要的是显著提高了厚大型钛合金管段-弯头的焊缝对口的一次性合格率，可达到百分之九十以上的一次性对口合格率；采用本发明中焊缝对口装置进行对口的过程中，焊点（点焊熔接点）和坡口对准限位组件均不承受管段和弯头的荷载（重力），巧妙的将弯头自身的重力转变成了有利于对口的作用力，能够自适应消除点焊过程中产生的应力，能够有效防止弯头扭曲，有效地保证了钛合金焊缝的精密对口，并借助于前述特定结构的活动杆及其动作方式共同实现了点焊前和点焊后的快速、准确、灵活检测，进一步提高了厚大型钛合金管段-弯头对口的一次性合格率。