[0004] 为解决现有技术中间隙立焊焊接存在的上述问题，本发明提供了一种全位置背幕型立焊装置及焊接方法。
[0005] 本发明利用流体技术结合智能控制的方法，突破了焊接熔滴和熔滴铁水冷凝成型的关键技术，解决了传统的间隙立焊接过程中存在的焊缝流动以及焊缝不均匀导致的难以一次焊接成型的缺陷，以及必须依赖衬板的缺陷，本发明通过流体工艺融合智能控制实现了间隙立焊缝一次焊接成型，可以控制焊缝质量，保证焊缝外形均匀，提高焊缝强度和焊接效率，尤其适用于需要打底的立焊接场景以及联通的坡口间隙的情况。
[0006] 本发明的技术方案如下所述：
[0007] 全位置背幕型立焊装置，包括右边六自由度模块1、右侧被结合材料2、左侧被结合材料3、垫板5、右边工具执行器8、左边六自由度模块13、左边工具执行器16和控制器，其中，右边工具执行器8包括焊接金属丝9、回收模块10，左边工具执行器16包括左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14、右边加温矢量气体喷射模块15，并且左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14和右边加温矢量气体喷射模块15均包含视觉机构，控制器（13）与视觉机构连接，
[0008] 右边六自由度模块1水平固定，右边六自由度模块1末端连接右边工具执行器8，右边六自由度模块1能提供右边工具执行器8相对于地面至少空间六自由度的运动；左边六自由度模块13底端固定于地面，左边六自由度模块13末端连接左边工具执行器16，左边六自由度模块13能提供左边工具执行器16相对于地面至少空间六自由度的运动；右边工具执行器8的工作端为焊接金属丝9，左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14和右边加温矢量气体喷射模块15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10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
2、左侧被结合材料3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14的气体喷射口端穿过左侧被结合材料3和右侧被结合材料2之间的间隙，使得中间加温矢量气体喷射模块14的气体喷射口从左侧被结合材料3和右侧被结合材料2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11、中间加温矢量气体喷射模块14、右边加温矢量气体喷射模块15和回收模块10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11、中间加温矢量气体喷射模块14、右边加温矢量气体喷射模块15和回收模块10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形成立焊缝4，然后通过立焊缝4的自上而下趋势的连续生长实现对左侧被结合材料3和右侧被结合材料2的全位置背幕立焊焊接。
[0009] 优选，视觉机构包括针孔视觉摄像头和视觉控制器。
[0010] 优选，左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14和右边加温矢量气体喷射模块15的气体喷射口一端安装有针孔视觉摄像头，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，进而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。
[0011] 优选，右侧坡口6和左侧坡口7为焊接手册中的任意组合。
[0012] 优选，右侧坡口6和左侧坡口7为曲面形状。
[0013] 一种全位置背幕型立焊焊接方法，使用上述全位置背幕型立焊装置，并包括如下步骤；
[0014] 步骤1：辅助设备例如吊车和吊具将左侧被结合材料3和右侧被结合材料2转运至指定位置，使得左侧被结合材料3和右侧被结合材料2之间的右侧坡口6、左侧坡口7相邻，并且左侧被结合材料3和右侧被结合材料2之间留有间隙；
[0015] 步骤2：垫板5安置于左侧被结合材料3和右侧被结合材料2之间的右侧坡口6、左侧坡口7相邻的上端，与右侧坡口6、左侧坡口7形成焊接处；
[0016] 步骤3：右边六自由度模块1将右边工具执行器8、左边六自由度模块13将左边工具执行器16均移动至焊接处，同时将中间加温矢量气体喷射模块14的气体喷射口端穿过左侧被结合材料3和右侧被结合材料2之间的间隙，使得中间加温矢量气体喷射模块14的气体喷射口从左侧被结合材料3和右侧被结合材料2的背后对向焊接处，
[0017] 步骤4：启动左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14和右边加温矢量气体喷射模块15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10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11、中间加温矢量气体喷射模块14和右边加温矢量气体喷射模块15矢量喷射的保护气体、回收模块10的回收流场、垫板5、右侧坡口6、左侧坡口7之间形成动态稳定矢量伺服可控流场；
[0018] 步骤5：右边工具执行器8上的焊接金属丝9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，并将上述信息传输给控制器，
[0019] 步骤6：控制器通过调整左边加温矢量气体喷射模块11、中间加温矢量气体喷射模块14、右边加温矢量气体喷射模块15和回收模块10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11、中间加温矢量气体喷射模块14、右边加温矢量气体喷射模块15和回收模块10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；
[0020] 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形成立焊缝4，使得立焊缝4自上而下趋势连续生长最终实现对左侧被结合材料3和右侧被结合材料2的全位置背幕立焊焊接。
[0021] 有益效果
[0022] 本发明利用流体技术结合智能控制的方法，突破了焊接熔滴稳定可控冷凝成型的关键技术，通过对喷射模块的位置和喷射强度的调整改变动态稳定矢量伺服可控流场的位置，针对间隙立焊接的情况，中间加温矢量气体喷射模块14在左侧被结合材料3和右侧被结合材料2的背面形成保护气体的流场背幕墙取代传统的立焊焊接衬板，通过稳定矢量伺服可控流场解决了传统的间隙立焊接过程中存在的焊缝流动以及焊缝不均匀导致的难以一次焊接成型的缺陷，在焊接处形成的动态稳定矢量伺服可控流场克服立焊时熔滴的重力场，使得焊接点处的熔滴稳定悬凝冷却并可控增长形成焊缝。
[0023] 而且，本发明通过进行工艺融合实现了间隙立焊缝一次焊接成型，而且可以控制焊缝质量，保证焊缝外形均匀，提高焊缝强度和焊接效率，尤其适用于需要打底的间隙立焊接场景以及具有联通的坡口间隙的情况。具体的，本发明的全位置背幕立焊装置及立焊方法具有以下优势：
[0024] 一、本发明的全位置背幕型立焊装置及立焊方法立焊焊接的焊缝外形均匀且能够一次成型；二、回收模块10和加热伺服喷射模块11的气流冷却效果好，使得立焊缝成型较快；三、本发明保护气体的气流冷却效果好使得热影响区小，焊接变形和焊接应力小；四、本发明的全位置背幕型装置不需要特定形状的衬板，不需要多轴数控加工，具有时间成本和费用成本的优势；五、本发明的全位置背幕型装置不需要特定形状的衬板，为非接触方式冷却作业，不影响焊枪和焊丝的焊接工艺作业空间，而且不会发生特定形状的衬板含有的水冷管线的故障的问题；六、本发明的全位置背幕型装置不需要特定形状的衬板与熔滴、焊缝和工件，不会发生机械摩擦磨损，不存在对于特定形状的衬板损耗特别严重的问题。
[0025] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
