CN105665885B - 一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，系统主要包括电流传感器，焊枪摆动及倾角调节器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器，十字滑架，焊接小车及各组件连接电路。所述焊枪摆动及倾角调节器装设在焊接的十字滑架上，由电流传感器检测焊接电流信号，通过两处理器的联合控制，同时实现立焊焊缝跟踪和焊枪倾角自适应调节。本发明通过对焊接电流信号的处理转化为焊枪自适应倾角的调整效果，在保证焊缝跟踪精度的前提下，解决了一般气电立焊的焊缝成形不佳的缺陷。其参数调节方便迅速，提高了自动化程度。

Description

一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法

技术领域

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，尤其是在保证焊缝跟踪精度的前提下，通过实时调整焊枪在竖直平面内与焊接板材夹角α，在保证焊缝跟踪精度的前提下，实现了焊缝的完美形成。

背景技术

目前，我国是钢材生产大国和消费大国，其钢材焊接时劳动密集，生产密集型行业。目前我国钢材的生产过程中，主要是以手工焊接，工人工作环境差，劳动强度高，且焊接质量难以控制，焊缝成型质量不高，同时由于焊接过程中焊接规范无法实现有效的跟踪调整，难以满足对焊接钢板焊接质量一致性要求。这些问题是我国焊接行业中长期存在亟待解决的问题，制约着我国焊接自动化技术的进步和行业增长模式的转变。

在自动化立焊焊接生产过程当中，由于焊接模型的复杂性以及实际的焊接条件经常随着各种不可预期的干扰因素而不断发生变化。立焊焊接过程中过大电流致使熔池急剧增长而发生流淌，破坏熔池，这是当前立焊焊接过程的重大难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出了一种在保证焊缝跟踪精度的前提下，通过实时调整焊枪在竖直平面内与焊接板材夹角α的自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪系统与方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪系统与方法，系统主要包括电流传感器，焊枪摆动及倾角调节器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器，十字滑架，焊接小车。控制机构由焊接电源，电流传感器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器组成，执行机构由焊枪摆动及倾角调节器十字滑架，焊接小车组成，焊枪摆动及倾角调节器作为附件添加到十字滑架上，其组成为焊枪，摆动电机，摆动轴，弧形凹槽和焊缝跟踪摆动器。焊接小车和十字滑架由多自由度实现焊接过程的焊缝跟踪运动。

一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，焊接过程中，焊接电流经电流传感器的检测分析，将实时信号同时传递给焊枪倾角与电流协调处理器和焊缝跟踪处理器，执行机构接收到焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器的偏差信号后，焊枪摆动及倾角调节器在竖直平面实现焊枪倾角自适应调节，在垂直焊缝面内实现焊缝自动化跟踪，实现焊缝的完美成形。

所述焊枪摆动及倾角调节器摆动电机，焊枪，摆动轴，弧形凹槽和焊缝跟踪摆动器。由摆动电机通过摆动轴带动焊枪运动，其中受弧形凹槽影响，摆动电机的摆动频率与焊枪摆动频率相一致，自适应控制其与焊接钢板的夹角α，焊缝跟踪摆动器作为连接焊枪摆动及倾角调节器与十字滑架的连接件，实现焊枪在焊接过程的横向摆动，共同达到实时自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪的效果。

焊接小车和十字滑架作为执行机构在焊缝跟踪传感器的指令下，实时根据电流信号以及自身多自由度调节，自适应控制轨道运动，达到保证焊缝跟踪精度的前提下，大大提高焊接效率，解决焊缝成形不美观的难题。

一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，其焊枪倾角调节调节器的运动弧度受电流信号的控制，假定焊枪与焊接钢板之间夹角为α，经验电流为Ι0当电流传感器检测电流值超过经验电流正常波动范围时，则夹角α自适应减小。当电流值较于设定值偏小，则α值自适应增加，满足焊接最佳状态。

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，焊接过程中，利用焊接电弧向上的力与气流向上的吹在焊缝熔池成形长大前，阻止其破坏或者下垂，采用焊缝自然成形原理，使的焊缝成形质量大大提高。一般立焊条件下的的焊接条件无法满足焊枪倾角调整，使得焊接过程中过大电流破坏溶池，成形质量很不理想，效率不高。本发明在保证焊缝跟踪精度的前提下，有效调节焊枪倾角，大大提高了焊缝质量和焊接效率。

此焊缝自动跟踪装置由送丝机补给焊丝，电流感应器接受到焊接过程中的电流偏差信号，当电路电流远大于正常值区域时，电流传感器做出使摆动电机运动的指令；由摆动电机与焊枪倾角的同频运动控制实现完美焊缝的效果。假定最佳运行电流值I0则当运行电流过大时，焊枪倾角受电流传感器控制自适应调节倾角其变化角度为

附：VA为焊接电压K3,K4,K5,K6为焊接参数系数，I0为经验电流值，IX为实际焊接电流

推导过程：

本自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法为适应焊接需要，为短弧焊接，故而采用近似原理简化运算

查阅资料的电弧LX,焊接电压VA,焊接电流IX之间关系式为

当IX远大于经验电流值I0时，焊枪倾角自适应调整与原电弧形成θ角时恢复到I0值，电弧实际长度为L，0假定补偿电弧长度为LK,则 L0＝L，0+LK由三角函数得：

故而得

所述自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪系统与方法摆动频率设置方便，控制周期采样周期较短，跟踪精度高，有效调节焊枪倾角，大大提高了焊缝质量和焊接效率。

附图说明

图1 为本发明专利一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪系统与方法结构图；

图2 为本发明专利焊枪摆动及倾角调节器信号流程图；

图3 为本发明专利一种自适应调节焊枪倾角立焊焊缝跟踪系统与方法流程图；

图4 为本发明专利一种自适应调节焊枪倾角立焊焊缝跟踪系统与方法原理图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案进行详细说明

请参阅说明书附图1，图中组成结构焊丝1；焊枪2；摆动电机3；摆动轴4；传动滑块5；滑动凹槽6；十字滑架附件7；焊缝跟踪摆动器8；焊接小车9；十字滑架10；

如图中所示：

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，系统主要包括电流传感器，焊枪摆动及倾角调节器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器，十字滑架，焊接小车及各组件连接电路。所述焊枪摆动及倾角调节器装设在焊接的十字滑架上，由电流传感器检测焊接电流信号，通过两处理器的联合控制，同时实现立焊焊缝跟踪和焊枪倾角自适应调节。控制机构由焊接电源，电流传感器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器组成，执行机构由焊枪摆动及倾角调节器十字滑架，焊接小车组成，焊枪摆动及倾角调节器作为附件添加到十字滑架上，其组成为焊枪2，摆动电机3，摆动轴4，弧形凹槽6和焊缝跟踪摆动器8。

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，焊接过程中，焊接电流经电流传感器的检测分析，将实时信号同时传递给焊枪倾角与电流协调处理器和焊缝跟踪处理器，执行机构接收到焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器的偏差信号后，焊枪摆动及倾角调节器在竖直平面实现焊枪倾角自适应调节，在垂直焊缝面内实现焊缝自动化跟踪，实现焊缝的完美成形。

由送丝机参与焊接过程激发的焊接电流，经电流传感器将左右的偏差信号传递给焊缝跟踪传感器，焊缝跟踪传感器将处理后的信号传递给执行机构焊枪摆动及倾角调节器中的焊缝跟踪摆动器8，适时改变焊接状态，实现垂直焊缝平面的焊缝跟踪。

由送丝机参与焊接过程激发的焊接电流，经电流传感器将左右的偏差信号传递给

焊枪倾角与电流协调处理器，由焊枪倾角与焊接电流协调处理器传递给摆动电机3做出摆动指令，摆动电机3通过摆动轴4将力传递给传动滑块5.迫使传动滑块5在滑动凹槽6协同焊枪2做绕圆心运动，使得其A减小相应值，满足熔池无法破裂淌下的效果，同时接受到波动电流的焊缝跟踪处理器接收到焊枪摆动与倾角调节器的偏差信号时，实时控制十字滑架10和焊接小车9的运动轨道，达到在保证焊缝跟踪精度的前提下，实现焊枪倾角自适应调节，达到焊缝完美成形的效果。

焊接小车和十字滑架作为执行机构在焊缝跟踪传感器的指令下，实时根据电流信号以及自身多自由度调节，自适应控制轨道运动，达到保证焊缝跟踪精度的前提下，大大提高焊接效率，解决焊缝成形不美观的难题。

本发明为一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，焊接过程中，利用焊接电弧向上的力与气流向上的吹在焊缝熔池成形长大前，阻止其破坏或者下垂，采用焊缝自然成形原理，使的焊缝成形质量大大提高。

由送丝机参与焊接过程激发的焊接电流，假定焊接过程中的经验电流I0，电流传感器检测波动的焊接电流，由枪倾角与焊接电流协调处理器处理对比经验电流当实际电流超过经验值正常波动范围时，则焊枪倾角与焊接电流协调处理器做出相应的指令，使得焊枪倾角做出改变，其焊枪倾角改变值θ与实际焊接电流值Ix的函数关系为

其推理过程：

本发明提供一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，其立焊焊接过程为短弧焊接，故而采用近似原理简化运算，转换得过大电流时的电弧长度与调整为正常经验电流值时的电弧长度。由于受磁偏吹的影响，为简化运算，补偿实际电弧长度，建立电弧长度，电流强度，电压值之间的函数关系式灵活运用三角函数得

注：VA为焊接电压K3,K4,K5,K6为焊接参数系数，I0为经验电流值，IX为实际焊接电流。

Claims (3)

1.一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，其特征在于：该方法由主要包括电流传感器、焊枪摆动及倾角调节器、焊枪倾角与电流协调处理器、焊缝跟踪处理器、十字滑架、焊接小车所组成的系统完成；控制机构由焊接电源，电流传感器，焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器组成，执行机构由焊枪摆动及倾角调节器、十字滑架、焊接小车组成，焊枪摆动及倾角调节器作为附件添加到十字滑架上，其组成为焊枪，摆动电机，摆动轴，弧形凹槽和焊缝跟踪摆动器；焊接小车和十字滑架由多自由度实现焊接过程的焊缝跟踪运动；焊接过程中，焊接电流经电流传感器的检测分析，将实时信号同时传递给焊枪倾角与电流协调处理器和焊缝跟踪处理器，执行机构接收到焊枪倾角与电流协调处理器，焊缝跟踪处理器的偏差信号后，焊枪摆动及倾角调节器在竖直平面实现焊枪倾角自适应调节，在垂直焊缝面内实现焊缝自动化跟踪，实现焊缝的完美成形。

2.根据权利要求1所述的一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，其特征在于：所述焊枪摆动及倾角调节器包括摆动电机，焊枪，摆动轴，弧形凹槽和焊缝跟踪摆动器；由摆动电机通过摆动轴带动焊枪运动，其中受弧形凹槽影响，摆动电机的摆动频率与焊枪摆动频率相一致，自适应控制其与焊接钢板的夹角α，焊缝跟踪摆动器作为连接焊缝倾角调节器与十字滑架的连接件，实现焊枪在焊接过程的横向摆动，共同达到实时自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪的效果。

3.根据权利要求1所述的一种自适应调节焊枪倾角的立焊焊缝跟踪方法，其特征在于：其焊枪倾角调节调节器的运动弧度受电流信号的控制，假定焊枪与焊接钢板之间夹角为α，经验电流为Ι0当电流传感器检测电流值超过经验电流正常波动范围时，则夹角α自适应减小；当电流值较于设定值偏小，则α值自适应增加，满足焊接最佳状态。