[发明专利]应用于大尺寸Invar钢模具的自动焊接装备以及焊接方法

权利要求书

1.一种应用于大尺寸Invar钢模具的自动焊接装备，所述Invar钢模具的表面为弧面，其特征在于，所述自动焊接装备包括：

移动支架，移动支架安装在Invar钢模具的上表面或者安装在Invar钢模具一侧的地面上，该移动支架与Invar钢模具中的焊缝平行设置；

行走机构，所述行走机构滑动安装在所述移动支架上；

焊接设备主体，所述焊接设备主体固定在所述行走机构上，该焊接设备主体设置有一万向吊臂，在所述万向吊臂的末端且位于所述焊缝的正上方设置有视觉检测装置、位置角度传感器、焊接头调节机构、K-TIG焊枪，所述K-TIG焊枪安装在焊接头调节机构上，位置角度传感器设置有两个测距激光头，该两个测距激光头用于同时发射两束呈α夹角的激光至Invar钢模具的表面，K-TIG焊枪的焊接角度与第一激光束的发射角度一致，第二激光束在Invar钢模具的照射点在K-TIG焊枪行进方向上位于当前K-TIG焊枪焊接点的前方；

控制装置，所述控制装置与行走机构、视觉检测装置、位置角度传感器、焊接头调节机构、K-TIG焊枪相连，通过位置角度传感器测算出当前K-TIG焊枪与Invar钢模具上表面之间的夹角步骤包括：利用两个测距激光头同时发射两束呈α夹角的激光至Invar钢模具的表面，两束激光接触工件后分别计算两个测距激光头与对应Invar钢模具上表面的激光照射点之间的距离a和b，根据夹角α以及a、b距离利用余弦定理计算第一激光束与Invar钢模具表面之间的夹角β；

其中，K-TIG焊枪的焊接角度与第一激光束的发射角度一致，第二激光束在Invar钢模具的照射点在K-TIG焊枪行进方向上位于当前K-TIG焊枪焊接点的前方。

2.如权利要求1所述的应用于大尺寸Invar钢模具的自动焊接装备，其特征在于，所述控制装置搭载有修正系统，所述修正系统与视觉检测装置、位置角度传感器、焊接头调节机构相连。

3.一种大尺寸Invar钢模具的自动焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、提供若干段拼接在一起的弧面大尺寸Invar钢模具，所述Invar钢模具在靠近拼接处焊缝的边缘上表面有凸台；

S2、在Invar钢模具的背面的焊缝处粘贴U形陶瓷衬垫，所述焊缝位于U形陶瓷衬垫的中心；

S3、采用K-TIG深熔焊工艺对焊缝进行一次性焊透；在焊接过程中，实时采集焊缝的图像并进行图像处理后生成前方未焊接焊缝的轨迹，根据轨迹对当前K-TIG焊枪的焊接轨迹进行实时修正，以及，通过位置角度传感器测算出当前K-TIG焊枪与Invar钢模具上表面之间的夹角，根据当前夹角来对K-TIG焊枪的焊接角度进行实时修正；

S4、焊接完成后，揭掉焊缝背面的U形陶瓷衬垫，并对焊缝上表面进行打磨以磨掉凸台和多余材料，使得Invar钢模具的焊接面趋于平整；

步骤S3中，通过位置角度传感器测算出当前K-TIG焊枪与Invar钢模具上表面之间的夹角步骤包括：利用两个测距激光头同时发射两束呈α夹角的激光至Invar钢模具的表面，两束激光接触工件后分别计算两个测距激光头与对应Invar钢模具上表面的激光照射点之间的距离a和b，根据夹角α以及a、b距离利用余弦定理计算第一激光束与Invar钢模具表面之间的夹角β；

其中，K-TIG焊枪的焊接角度与第一激光束的发射角度一致，第二激光束在Invar钢模具的照射点在K-TIG焊枪行进方向上位于当前K-TIG焊枪焊接点的前方。

4.如权利要求3所述的大尺寸Invar钢模具的自动焊接方法，其特征在于，待焊接的Invar钢模具厚度为8mm-12mm。

5.如权利要求3所述的大尺寸Invar钢模具的自动焊接方法，其特征在于，在步骤S1中，所述凸台一体加工在所述Invar钢模具边缘。

6.如权利要求3或5所述的大尺寸Invar钢模具的自动焊接方法，其特征在于，凸台的宽度为4-6mm、高度为1mm-2mm。