[实用新型]水下焊接机器人多功能焊接系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接工艺及设备技术，更具体地说，涉及一种水下焊接机器人多功能焊接系统。

背景技术

随着国民经济的高速发展、能源战略的迫切需求，海洋工程不断地向深海推进。水下焊接作为海洋工程领域的重要技术，正受到越来越多的关注。从海上油气平台的安装建造到海底管线的铺设维修，从海上打捞营救工作到大型船舰的应急修理，随处可见水下焊接的身影。水下焊接机器人的研究，推动了水下焊接行业的发展，相比较于以前的人工水下焊接，水下焊接机器人的焊接效率更高，焊接工程质量更可靠，焊接成本更低廉，是海底工程发展的基础。

由于水下环境的复杂性和不确定性，目前还没有焊接机器人从事完全的水下焊接活动。影响水下焊缝质量的因素很多，但焊接时电弧是否稳定燃烧是基本要求。与通常的焊接电弧相比，水环境下的电弧由于水压力及其他因素的影响，其燃烧的稳定性很差。从机理上分析，要使水下电弧燃烧稳定，就必须有相应的电源与之匹配，能够建立稳定的电源-电弧系统。从国内外相关应用及研究报道来看，水下焊接通常直接使用陆上通用型焊接系统，或者在通用型焊接系统的基础上进行结构微调。也就是说，水下焊接工艺的调整只能依赖于现有通用焊接系统的性能，即只能是工艺去适应电源，还无法做到电源去适应水下焊接工艺。因此，现有的电源-电弧系统很难针对水下电弧的特殊性对工艺做出最有效的调控，用陆上焊接电源进行水下焊接，要电弧燃烧稳定并获得良好的焊接效果是非常困难的。逆变焊机具有节能、省材、动态性能好等诸多优点，非常有利于实现精密化控制，将它与先进的数字控制技术相结合，能够从根本上提高焊接系统的性能指标，控制更灵活，扩展性好。在硬件资源得到合理配置的情况下，只需根据不同应用需求，更换相应的控制策略或者修改相应的控制软件就可获得预期效果。这为研发适应于水下焊接电弧特性的专用焊接系统奠定了基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种水下焊接机器人多功能焊接系统，在焊接过程能够自动适应水下焊接电弧的特性，建立稳定的焊接电源-水下电弧系统，实现高质量的水下机器人焊接。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种水下焊接机器人多功能焊接系统，其特征在于：包括弧焊机器人接口、数字化弧焊逆变电源、潜水送丝机、机器人专用焊炬、微型排水罩、压缩气体装置和保护气体装置；所述弧焊机器人接口、数字化弧焊逆变电源、潜水送丝机和机器人专用焊炬依次连接；所述弧焊机器人接口还分别与机器人、潜水送丝机、压缩气体装置和保护气体装置连接；所述机器人专用焊炬安装于机器人上，并还与微型排水罩、电弧负载一相连；所述压缩气体装置与微型排水罩连接，保护气体装置与潜水送丝机连接。

在上述方案中，本实用新型焊接系统的机器人专用焊炬安装在焊接机器人的本体上；而弧焊机器人接口通过CAN总线直接与机器人相连；机器人专用焊炬为焊接机器人的通用型焊炬，微型排水罩直接安装于机器人专用焊炬的端部；压缩气体装置采用空气压缩机系统，直接与微型排水罩相连，为微型排水罩提供压缩空气，将焊接电弧区的水排出；机器人专用焊炬直接与潜水送丝机相连，焊丝经过机器人专用焊炬送给到焊接区域；保护气体装置为富氩或者纯氩气体供给装置，直接与潜水送丝机相连，并经机器人专用焊炬送入焊接电弧区域，实现可靠保护。

所述数字化弧焊逆变电源包括主电路一和与主电路一相互连接的控制电路一；所述主电路一由整流滤波电路、逆变桥、中频变压器和快速整流滤波电路依次连接组成；所述整流滤波电路与三相交流输入电源电连接，快速整流滤波电路与电弧负载二连接。

所述主电路一的逆变桥采用工作于硬开关换流模式，或者采用工作于软开关模式的全桥高频逆变拓扑结构。

所述控制电路一包括与三相交流输入电源电连接并用于给控制电路一提供电能的供电模块、最小系统以及分别与最小系统连接的动作检测模块、过热检测模块、过压欠压检测模块、高频驱动模块、峰值电流检测模块、电流反馈电路、数字面板、CAN接口电路和继电器模块；其中，所述过压欠压检测模块与三相交流输入电源电连接。

所述高频驱动模块与主电路一的逆变桥连接，峰值电流检测模块与主电路一的中频变压器连接，电流反馈电路与主电路一的快速整流滤波电路连接；所述控制电路一的最小系统设置有逐脉冲限流保护和直接关断保护两种保护模式。