[发明专利]一种全位置背幕型立焊装置及焊接方法

权利要求书

1.一种全位置背幕型立焊装置，其特征在于包括右边六自由度模块、垫板、右边工具执行器、左边六自由度模块、左边工具执行器和控制器，其中，右边工具执行器包括焊接金属丝、回收模块，左边工具执行器包括左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块、右边加温矢量气体喷射模块，并且左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块和右边加温矢量气体喷射模块均包括视觉机构，控制器与视觉机构连接，

右边六自由度模块、左边六自由度模块分别水平固定，右边六自由度模块末端连接右边工具执行器，右边六自由度模块提供右边工具执行器相对于地面至少空间六自由度的运动，左边六自由度模块末端连接左边工具执行器，左边六自由度模块能提供左边工具执行器相对于地面至少空间六自由度的运动；右边工具执行器的工作端为焊接金属丝，左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块和右边加温矢量气体喷射模块均能够矢量喷射加热的保护气体，并伺服控制保护气体的空间速度矢量，回收模块能够对保护气体和粉尘进行回收；立焊接时，右侧被结合材料、左侧被结合材料间隙相邻放置，并且其上分别制有右侧坡口、左侧坡口，中间加温矢量气体喷射模块的气体喷射口端穿过左侧被结合材料和右侧被结合材料之间的间隙，使得中间加温矢量气体喷射模块的气体喷射口从左侧被结合材料和右侧被结合材料的背后对向焊接处，控制器通过调整左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块、右边加温矢量气体喷射模块和回收模块相对于熔滴为空间定点的变换姿态运动，同时调整左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块、右边加温矢量气体喷射模块和回收模块的气体喷射强度和回收强度，使得焊接高温熔融的熔滴稳定悬托于焊缝上并可控增长逐滴冷却形成立焊缝，然后通过立焊缝的自上而下趋势的连续生长实现对左侧被结合材料和右侧被结合材料的全位置背幕立焊焊接。

2.根据权利要求1所述的一种全位置背幕型立焊装置，其特征在于视觉机构包括针孔视觉摄像头和视觉控制器。

3.根据权利要求2所述的一种全位置背幕型立焊装置，其特征在于左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块和右边加温矢量气体喷射模块的气体喷射口一端安装针孔视觉摄像头，针孔视觉摄像头前置滤光片，针孔视觉摄像头通过光纤接通视觉控制器，视觉控制器连接控制器，通过视觉机构三维动态在线的判断熔融状态的焊接熔滴形状与焊接工艺特征。

4.根据权利要求1所述的一种全位置背幕型立焊装置，其特征在于右侧坡口和左侧坡口为焊接手册中的任意组合。

5.根据权利要求1所述的一种全位置背幕型立焊装置，其特征在于右侧坡口和左侧坡口为曲面形状。

6.一种全位置背幕型立焊焊接方法，其特征在于使用如权利要求1所述的一种全位置背幕型立焊装置，并包括如下步骤；

步骤1：辅助吊装设备将左侧被结合材料和右侧被结合材料转运至指定位置，使得左侧被结合材料和右侧被结合材料之间的右侧坡口、左侧坡口相邻，并且左侧被结合材料和右侧被结合材料之间留有间隙；

步骤2：垫板安置于左侧被结合材料和右侧被结合材料之间的右侧坡口、左侧坡口相邻的上端，并与右侧坡口、左侧坡口形成焊接处；

步骤3：右边六自由度模块1将右边工具执行器、左边六自由度模块将左边工具执行器均移动至焊接处，同时将中间加温矢量气体喷射模块的气体喷射口一端穿过左侧被结合材料和右侧被结合材料之间的间隙，使得中间加温矢量气体喷射模块的气体喷射口从左侧被结合材料和右侧被结合材料的背后对向焊接处，

步骤4：启动左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块和右边加温矢量气体喷射模块矢量喷射加热的保护气体，并伺服控制保护气体的空间速度矢量，同时，启动回收模块对保护气体和粉尘进行回收；此时，左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块和右边加温矢量气体喷射模块矢量喷射的保护气体、回收模块的回收流场、垫板、右侧坡口、左侧坡口之间形成动态稳定矢量伺服可控流场；

步骤5：右边工具执行器上的焊接金属丝在焊接处开始进行立焊缝的焊接工艺作业形成焊接高温熔融的熔滴，同时视觉机构三维动态在线的判断熔融状态的焊接熔滴形状与焊接工艺特征，并将信息传输给控制器，

步骤6：控制器通过调整左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块、右边加温矢量气体喷射模块和回收模块相对于熔滴为空间定点的变换姿态运动，同时调整左边加温矢量气体喷射模块、中间加温矢量气体喷射模块、右边加温矢量气体喷射模块和回收模块的气体喷射强度和回收强度，使得焊接高温熔融的熔滴稳定悬托于焊缝上并可控增长，直至使得稳定悬凝的熔滴达到焊接要求；

步骤7：依次按照步骤4-6的相同操作沿水平方向进行立焊缝的焊接工艺作业将焊接高温熔融的熔滴冷却形成立焊缝，使得立焊缝自上而下趋势连续生长，实现对左侧被结合材料和右侧被结合材料的全位置背幕立焊焊接。