CN103084713B - 一种外置光谱检测装置的一体化焊枪 - Google Patents

Abstract

一种外置光谱检测系统的一体化焊枪，属于焊接设备及工艺领域。本发明包括：上壳体，冷却和保护系统，钨极调节系统，下壳体，喷嘴，钨极，光谱检测系统。在下壳体上安装的光谱检测系统，增大了捕捉焊缝的范围，并可以实时在线检测焊接过程，准确分析焊缝失效的形式，从而调整焊接参数，保证高质量的焊缝；钨极调节系统安装于冷却和保护系统内部，调节按钮的一段伸出下壳体外部，在外部按压调节按钮，可以方便的调节钨极的伸出量；把冷却水室和气室做成一个整体，增大了其体积，冷却效果更好；气壁上开有很多气孔，可使保护气从钨极的两侧吹过，更好的保护了焊接电弧，使电弧更稳定，提高了焊接质量。

Description

一种外置光谱检测装置的一体化焊枪

技术领域

本发明是涉及一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，在钨极氩弧自动焊焊枪外部装光谱检测装置，用以同步在线监测焊接过程中焊缝的质量，一种拥有新型结构的氩弧焊焊枪，独立于焊接电源，具有优秀的通用性，可以用于各种不同的焊弧设备上。属于焊接设备及工艺领域。

背景技术

焊接作为一门制造技术广泛应用于各个行业，焊接接头一般经验上是构件的薄弱部位，因此焊接质量很大程度上决定了产品的质量和合格率，所以对焊接过程进行监测是必不可少的措施；但是，一般的监测装置只能观测焊缝的形状，以此来判断是否焊接失败，而无法达到具体是什么原因引起的失效，因此，对焊接过程进行在线光谱检测成为具体分析并实时修正焊接参数，从而获得高质量的焊缝。

目前带有在线光谱检测系统的自动焊焊接领域已有技术中如：申请号为201010110465.4公开号为CN101774064A的“ 自动焊接机弧光检测智能跟踪系统”—提供了一种自动焊机弧光智能跟踪系统，属于焊接技术领域；它解决了现有的自动焊枪与焊缝的距离会发生变化，导致焊缝上各点的焊接效果存在差异、焊接质量差的问题；从结构上来说，焊枪上安装的是一种独立于焊枪的视觉装置，专门设置安装结构，从而导致体积过于庞大，占用太多的空间，不够紧凑，容易与工作环境造成干涉甚至碰撞，影响焊枪的可达性；同时，安装的视觉装置只是位于焊枪的一侧，不能很好的捕捉焊接时焊缝两侧的变化，对于焊缝质量的分析有一定的影响；申请号为201210030180.9的“一种带有视觉功能的同轴一体化焊枪”提供了一种摄像机监控焊缝质量的装置，该装置是利用摄像机捕捉焊缝，通过计算机上焊缝的形态来判断焊接的质量，因此该方法不能很好的指出焊缝出现失效的主要影响因素，也就不能为以后的焊接提供有力的依据，不能从根本上保证高质量的焊缝。

发明内容

本发明的目的是针对以上所述结构及功能的不足和缺陷，设计了一种带有光谱检测系统的一体化焊枪设备，不仅可以在线实时检测焊接过程，改变相关参数消除焊接缺陷，从而保证焊缝质量，而且优化了焊枪的结构，与以前的焊枪相比，钨极调节更方便以及冷却降温和气体保护的效果更好。

一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，包括上壳体，冷却和保护系统，能调节钨极伸出量的钨极调节系统，下壳体，喷嘴，钨极，光谱检测系统，上壳体通过螺纹固定于下壳体上方，喷嘴固定于下壳体下端，其特征在于：冷却和保护系统安装在下壳体内部，通过下壳体内部凸台固定，钨极调节系统安装于冷却和保护系统内部，光谱检测系统包括绝缘筒、光纤、准直透镜，绝缘筒上端通过螺纹与下壳体连接，绝缘筒下端两侧开圆柱孔安装准直透镜，准直透镜应对准钨极头部，光纤一端与准直透镜连接，钨极从上至下依次穿过冷却和保护系统、钨极调节系统、下壳体和喷嘴，并伸出喷嘴。

所述的冷却和保护系统包括冷却水室、保护气室、进水管、出水管、气管和挡板；冷却和保护系统为圆柱体，圆柱体前端为平面结构，圆柱体中部开长方形槽，槽上设有横梁，保护气室和冷却水室位于槽的两侧，横梁上部前端开有半圆柱环，长方形槽上开有与半圆柱环对应的通孔，用于插入钨极，保护气室底面开有气孔，保护气室的上端设有气管，冷却水室内设有挡板将冷却水室分为进水部分和出水部分，进水部分上端设有进水管，出水部分上端设有出水管。

所述的钨极调节系统包括弹簧和与之配合的调节按钮，弹簧设在冷却和保护系统长方形槽前端的圆柱孔内，调节按钮的圆柱形前端伸入到弹簧内，并固定在冷却与保护系统的圆柱孔内，调节按钮中间的半圆柱套筒与横梁上部前端开设的半圆柱环相配合，通过弹簧的压力夹紧钨极，通过在外部按压调节按钮的后端来调节钨极的伸出量。

光谱检测系统是由准直透镜和光纤以及与之配合的绝缘筒组成，绝缘套筒起到固定和定位准直透镜及光纤的作用；可以在180°的范围内捕捉光谱，从而得到最佳的光谱检测的效果，同时，通过光纤将光谱图像传送至分光仪，然后反馈给计算机，来控制焊接过程。

本发明在已有的带监控装置焊枪的基础上，改进了焊枪的结构，并优化了光谱检测装置的空间位置，使其与焊枪结合更紧凑，并可以实时在线检测焊缝的质量；而且新型焊枪还可更方便、灵活的调节钨极的伸出量，而不用拆下喷嘴；同时其冷却面积有了很大的提高，保护气可以通过气孔从底部向钨极的两侧吹过，更好的保护了焊接电弧，使电弧更稳定，焊接的质量更好。

附图说明

图1是光谱检测焊枪的剖面示意图；

图2是光谱检测焊枪结构图；

图3是焊枪内部装配结构图；

图4是除去下壳体的内部俯视结构图；

图5是除去下壳体的内部侧视图；

图6是出去下壳体的内部仰视图；

图7是冷却和保护系统俯视图；

图8是冷却和保护系统的侧视图；

图9是焊枪调节杆的结构图；

附图中：1—钨极，2—喷嘴，3—下壳体，4—冷却和保护系统，5—气孔，6—保护气室，7—弹簧，8—上壳体，9—气管，10—进水管，11—出水管，12—钨极调节系统，13—调节按钮，14—挡板，15—冷去水室，16—光谱检测系统，17—绝缘筒，18—准直透镜，19—光纤，20—调节按钮圆柱形前端，21—调节按钮中间半圆柱套筒，22—调节按钮的后端，23—半圆柱环，24—冷却和保护系统前部平面，25—冷却和保护系统中间的长方形槽，26—槽上的横梁，27—冷却与保护系统前端的圆柱孔。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，包括上壳体8，冷却和保护系统4，能调节钨极伸出量的钨极调节系统12，下壳体3，喷嘴2，钨极1，光谱检测系统16，上壳体8通过螺纹固定于下壳体3上方，喷嘴2固定于下壳体3下端，其特征在于：冷却和保护系统4安装在下壳体3内部，通过下壳体3内部凸台固定，钨极调节系统12安装于冷却和保护系统4内部，光谱检测系统16包括绝缘筒17、光纤19、准直透镜18，绝缘筒17上端通过螺纹与下壳体3连接，绝缘筒17下端两侧开圆柱孔安装准直透镜18，准直透镜18应对准钨极1头部，光纤19一端与准直透镜18连接，钨极1从上至下依次穿过冷却和保护系统4、钨极调节系统12、下壳体3和喷嘴2，并伸出喷嘴2。

所述的冷却和保护系统4包括冷却水室15、保护气室6、进水管10、出水管11、气管9和挡板14；冷却和保护系统4为圆柱体，圆柱体前端为平面结构24，圆柱体中部开长方形槽25，长方形槽25上设有横梁26，保护气室6和冷却水室15位于槽25的两侧，横梁26上部前端开有半圆柱环23，长方形槽25上开有与半圆柱环对应的通孔，用于插入钨极1，保护气室6底面开有气孔5，保护气室6的上端设有气管9，冷却水室15内设有挡板14将冷却水室15分为进水部分和出水部分，进水部分上端设有进水管10，出水部分上端设有出水管11。

所述的钨极调节系统12包括弹簧7和与之配合的调节按钮13，弹簧7设在冷却和保护系统4长方形槽25前端的圆柱孔27内，调节按钮的圆柱形前端20伸入到弹簧7内，并固定在冷却与保护系统的圆柱孔27内，调节按钮中间的半圆柱套筒21与横梁上部前端开设的半圆柱环23相配合，通过弹簧7的压力夹紧钨极1，通过在外部按压调节按钮的后端22来调节钨极1的伸出量。

所述的光谱检测系统16是由准直透镜18、光纤19以及与之配合的绝缘套筒17组成；绝缘套筒17起到固定和定位准直透镜18及光纤19的作用；可以通过对称的准直透镜18获得180°范围内的光谱，从而得到最佳的光谱检测的效果；同时，通过光纤19将光谱图像传送至分光仪，然后反馈给计算机，来控制焊接过程。

冷却水室15和保护气室6空间比较大，而且气室底部面积很大，其上开有若干气孔5，用来通过保护气；冷却水室通过挡板14把进水管10和出水管11分开，提供了较大的循环空间。

具体的操作过程如下：

第一步，在下壳体3内安装冷却和保护系统4，通过其前端的平面24定位于焊枪内部，并通过下壳体3内的凸台固定，然后在冷却和保护系统4的长方形槽前端的圆柱孔27内安装弹簧7，将调节按钮的圆柱形前端20安装于弹簧7内部，同时将钨极1安装在冷却和保护系统槽25上横梁26前端的半圆柱环23内，通过弹簧7的压力，将调节按钮中间的半圆柱套筒21压紧钨极1。

第二步，在冷却和保护系统4上安装进水管10、出水管11和气管9，然后安装上壳体8，通过螺纹固定于下壳体3上。

第三步，在下壳体3上安装上喷嘴2，然后将绝缘筒17通过螺纹固定于下壳体3上，最后在绝缘筒17的对称圆柱孔内安装准直透镜18与光纤19耦合而成的整体。

第四步，通过按压调节按钮的后端22调节钨极1的伸出量，使其达到预期长度，然后将焊枪安装在自动焊机上，进行焊接试验。

第五步，通过光谱检测系统16捕捉焊接过程中的焊缝光谱，将光谱信息通过光纤19传送给分光仪，然后通过计算机对焊缝进行分析，得出引起缺陷的原因，进而改变焊接参数，控制焊接的速度或者电流、电压的强度，保证焊接过程的稳定，以便获得高质量的焊缝。

本实施例中，焊枪、焊接用钨极等具体尺寸可以根据焊接工艺所需电源功率进行更换，不受具体尺寸形式限制。

Claims (3)

1.一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，包括上壳体，冷却和保护系统，能调节钨极伸出量的钨极调节系统，下壳体，喷嘴，钨极，光谱检测系统，上壳体通过螺纹固定于下壳体上方，喷嘴固定于下壳体下端，其特征在于：冷却和保护系统安装在下壳体内部，通过下壳体内部凸台固定，钨极调节系统安装于冷却和保护系统内部，光谱检测系统包括绝缘筒、光纤、准直透镜，绝缘筒上端通过螺纹与下壳体连接，绝缘筒下端两侧开圆柱孔安装准直透镜，准直透镜应对准钨极头部，光纤一端与准直透镜连接，钨极从上至下依次穿过冷却和保护系统、钨极调节系统、下壳体和喷嘴，并伸出喷嘴；所述的冷却和保护系统包括冷却水室、保护气室、进水管、出水管、气管和挡板；冷却和保护系统为圆柱体，圆柱体前端为平面结构，圆柱体中部开长方形槽，槽上设有横梁，保护气室和冷却水室位于槽的两侧，横梁上部前端开有半圆柱环，长方形槽上开有与半圆柱环对应的通孔，用于插入钨极，保护气室底面开有气孔，保护气室的上端设有气管，冷却水室内设有挡板将冷却水室分为进水部分和出水部分，进水部分上端设有进水管，出水部分上端设有出水管。

2.如权利要求1所述的一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，其特征在于：所述的钨极调节系统包括弹簧和与之配合的调节按钮，弹簧设在冷却和保护系统长方形槽前端的圆柱孔内，调节按钮的圆柱形前端伸入到弹簧内，并固定在冷却与保护系统的圆柱孔内，调节按钮中间的半圆柱套筒与横梁上部前端开设的半圆柱环相配合，通过弹簧的压力夹紧钨极，通过在外部按压调节按钮的后端来调节钨极的伸出量。

3.如权利要求1所述的一种外置光谱检测装置的一体化焊枪，其特征在于：所述光纤的另一端与分光仪连接，分光仪与计算机连接，将光谱图像传送至分光仪，然后反馈给计算机，来控制焊接过程。