CN105737744A - 焊接挤压量在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接挤压量在线检测装置及方法。所述装置在钢板端部的一侧装有成型机和标识线滚压机构，另一端的同侧面装有外毛刺刮除机构和拍照测距机构，成型机和外毛刺刮除机构之间装有高频焊机，高频焊机、成型机、外毛刺刮除机构、标识线滚压机构和拍照测距机构分别用导线与控制操作台相连接。所述方法按下列步骤进行：1、焊接前准备；2、参数的设定和输入；3、刻划标识线、焊接及拍照；4、在线数据测量；5、计算挤压量：Q=a1+a2?b；6、数据反馈及建立数据库。该装置及方法通过标识线直接检测焊接挤压量，测得数据可靠性极高，计算简单。

Description

焊接挤压量在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及到焊接机电一体化领域，特别涉及到一种焊接挤压量在线检测装置及方法。

背景技术

近年来，我国新建的高频焊管生产线有多条，焊接工艺精益求精。焊接挤压量是高频焊管生产线焊接工艺的重要参数之一，也是重要的研究和检测对象。在《ERW钢管焊缝冲击韧性影响要素分析》和《高频焊管常见焊接缺陷分析》等文献中都有阐述：一般来说，焊接挤压量不足，焊接过程中氧化物和杂质不易被排出，导致焊缝处产生夹杂缺陷；焊接挤压量过大，则熔融的铁水被全部挤出，使焊缝产生冷焊缺陷。所以，作为高频焊接工艺的重要参数，挤压量的精确测量和在线检测一直是核心技术。

在实际生产过程，非在线测量技术常常采用减径量等效挤压量的方法检测。我国大部分生产线均采用这类方法检测挤压量。但此方法在实际使用过程中有很大误差：即使采用钢卷尺测量焊接前后的钢管外周长的变化，减径量的测量值误差也非常大，易受测量位置和测量者的用力大小的干扰。即使固定测量位置和测量者，测出的减径量误差也无太大改观。所以生产调型过程中，减径量就成为了一个范围值，需要通过观察焊缝形貌和制备焊缝金相来检测挤压量是否合适。在2012年《热加工工艺》中发表的《HFW焊缝结构参数对其冲击性能的影响》中，采用了大量的金相测量的实验数据，从金相的流线角大小和焊缝融合线宽度等多个参数去衡量挤压量是否合适。但是制备金相和检测需花费大量时间，并且不能实时检测，存在极大的局限性。

国内几家知名企业的直缝高频焊管生产线均表示采用检测焊接挤压力来衡量焊接挤压量。早在1989年《河北机电学院学报》里发表了《高频焊管机焊接挤压力的微机自适应控制》中，就公布了通过检测焊接辊挤压力来控制焊接质量并申请了专利《直缝焊管机组挤压力检测装置》（专利号88204654.3）。但此检测方法中所检测出的焊接辊所受作用力并不能直接反映焊接挤压量的大小，此力等于钢管的弹复力、焊接挤压力和钢管运行阻力的分力组成。所以即使是同一批规格的钢管生产，生产线运行速度不同，检测出力的大小也有所不同。需要建立大量的数据、模型和公式的基础上才能判断出焊接挤压量的大小是否合适，所以数据的可靠性还需消除这些相关因素的测量误差。

可以看出以上几种焊接挤压量的检测方法的共性为：检测方法均为等效检测，并不能直接反映挤压量的大小，误差较大。迄今为止，未见到有直接在线检测焊接挤压量技术的论文及专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用标识线滚压机构、拍照测距机构及控制操作台来完成焊接挤压量的在线检测的焊接挤压量在线检测装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种焊接挤压量在线检测装置，包括：标识线滚压机构、拍照测距机构、高频焊机、控制操作台、气管、气缸、刻痕辊、气缸基座、标尺、相机、成型机、外毛刺刮除机构、相机基座、辊轮和刮刀，所述装置在钢板端部的一侧装有成型机，成型机上装有标识线滚压机构，另一端的同侧面装有外毛刺刮除机构，外毛刺刮除机构上装有拍照测距机构，外毛刺刮除机构的下部装有辊轮和刮刀，成型机和外毛刺刮除机构之间装有高频焊机，高频焊机、成型机、外毛刺刮除机构、标识线滚压机构和拍照测距机构分别用导线与控制操作台相连接。

所述标识线滚压机构的气缸基座上装有气缸，气缸两侧通有气管，气缸的下部装有刻痕辊，刻痕辊与钢板相接触，气缸基座装在成型机上。

所述拍照测距机构在相机基座上部装有相机，相机基座的下部装有标尺，相机基座装在外毛刺刮除机构上。

一种焊接挤压量在线检测方法，其特征在于：所述方法按下列步骤进行：

1、焊接前准备：焊接前，在钢板的边缘到焊缝的两侧设定出需要刻划出标识线的具体位置，测量出标识线到钢板两侧边缘的距离，并记录为a1和a2；

2、参数的设定和输入：将钢板的行走速度、高频焊机的高频频率、焊接参数、标识线滚压机构的刻划参数、拍照测距机构的拍照清晰度和标尺的测距参数、外毛刺刮除机构的参数，以及钢板两侧边缘与标识线的距离a1和a2和两条标识线与焊缝之间的标准参考距离，计算挤压量的公式输入到控制操作台中；

3、刻划标识线、焊接及拍照：由成型机输送钢板行进，同时标识线滚压机构根据控制操作台输出的a1和a2数据，在行走的钢板上用刻痕辊刻划出标识线，再通过高频焊机焊接钢板，使从高频焊机出来的钢板成为钢管，外毛刺刮除机构上的辊轮在钢管上滚动，同时刮刀刮除焊缝上的毛刺，最后由相机拍照；

4、在线数据测量：在相机拍照的同时，标尺在线实际测量焊缝与两侧标识线的实际距离数据b，并将所测数据反馈至控制操作台中；

5、计算挤压量：在线焊接挤压量由下列公式计算：

Q= a1+a2-b

式中Q为挤压量，单位为毫米，a1、a2为钢板两侧与标识线的距离，单位为毫米，b为焊缝与两侧标识线的实际距离，单位为毫米；

6、数据反馈及建立数据库：将在线实时测量到的各种数据，及时反馈到控制操作台中，并在控制操作台内建立数据库，随时对焊接挤压量进行监控和数据调整。

本发明的积极效果为：

1、该方法通过标识线直接检测焊接挤压量，测得数据可靠性极高，计算简单；

2、通过拍照实现在线测量，提高了检测精度，理论上可达0.02mm；

3、该装置结构简单，操作方便，其计算公式简单明了，计算简便精确。

附图说明

图1、焊接挤压量在线检测装置结构示意图；

图2、焊接挤压量在线检测装置俯视图；

图3、A-A截面拍照测距机构结构示意图；

图4、B-B截面拍照测距机构结构示意图；

图5、焊接挤压量在线检测方法工艺流程方框图。

具体实施方式

下面结合附图1-5进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

参见图1-5：

1、焊接前准备：焊接前，将钢板1在成型机14上装好，并在钢板1的边缘到焊缝3的两侧设定出需要用标识线滚压机构4要刻划出出标识线2的具体位置，测量出标识线2到钢板1两侧边缘的距离，并记录为a1和a2；

2、参数的设定和输入：将钢板1的行走速度、高频焊机6的高频频率、焊接参数、标识线滚压机构4的刻划参数、拍照测距机构5的拍照参数、标尺12的测距参数、外毛刺刮除机构15的参数，以及钢板1两侧边缘与标识线2的距离a1、a2和两条标识线2与焊缝3之间的标准参考距离，计算挤压量的公式输入到控制操作台7中；

3、刻划标识线、焊接及拍照：由成型机14输送钢板1向高频焊机6方向行走，同时标识线滚压机构4根据控制操作台7输出的a1和a2数据，在行走的钢板1上通过安装在气缸基座11下方的气缸9及刻痕辊10刻划出标识线2，气缸9两侧安装的气管8用于推动气缸9伸缩。刻划好的标识线2的钢板1通过高频焊机6焊接钢板1，从高频焊机6出来的钢板1成为钢管，由装在外毛刺刮除机构15底部的刮刀18刮除焊缝3上的毛刺，而滚轮17则在钢管上滚动，以保证外毛刺刮除机构15在钢管上的固定位置，最后由装在相机基座16上的相机13对钢管焊缝3和标识线2进行拍照；

4、在线数据测量：在相机13拍照的同时安装在相机基座16底部的标尺12在线实际测量焊缝3与两侧标识线2的实际距离数据b，并将所测数据反馈至控制操作台7中；

5、计算挤压量：在线焊接挤压量由下列公式计算：

Q= a1+a2-b

式中Q为挤压量，单位为毫米，a1、a2为钢板两侧与标识线的距离，单位为毫米，b为焊缝与两侧标识线的实际距离，单位为毫米；

6、数据反馈及建立数据库：将在线实时测量到的各种数据，及时反馈到控制操作台7中，并在控制操作台7内建立数据库，随时对焊接挤压量进行监控和数据调整。

实例检测结果：

序号	规格	A1	A2	B(焊后)	Q(挤压量)
						1	219*6.4	17.18mm	15.26mm	30.00mm	2.44mm
2	219*6.4	15.70mm	17.14mm	29.68mm	3.16mm
						3	219*6.4	15.72mm	17.08mm	28.36mm	4.44mm
4	273*7.1	12.50mm	13.26mm	22.68mm	3.08mm
						5	273*7.1	12.58mm	13.26mm	22.80mm	3.04mm

以上所述仅是发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种焊接挤压量在线检测装置，包括：标识线滚压机构（4）、拍照测距机构（5）、高频焊机（6）、控制操作台（7）、气管（8）、气缸（9）、刻痕辊（10）、气缸基座（11）、标尺（12）、相机（13）、成型机（14）、外毛刺刮除机构（15）、相机基座（16）、辊轮（17）和刮刀（18），其特征在于：所述装置在钢板（1）端部的一侧装有成型机（14），成型机（14）上装有标识线滚压机构（4），另一端的同侧面装有外毛刺刮除机构（15），外毛刺刮除机构（15）上装有拍照测距机构（5），外毛刺刮除机构（15）的下部装有辊轮（17）和刮刀（18），成型机（14）和外毛刺刮除机构（15）之间装有高频焊机（6），高频焊机（6）、成型机（14）、外毛刺刮除机构（15）、标识线滚压机构（4）和拍照测距机构（5）分别用导线与控制操作台（7）相连接。

2.根据权利要求1所述的焊接挤压量在线检测装置，其特征在于：所述标识线滚压机构（4）的气缸基座（11）上装有气缸（9），气缸（9）两侧通有气管（8），气缸（9）的下部装有刻痕辊（10），刻痕辊（10）与钢板（1）相接触，气缸基座（11）装在成型机（14）上。

3.根据权利要求1所述的焊接挤压量在线检测装置，其特征在于：所述拍照测距机构（5）在相机基座（16）上部装有相机（13），相机基座（16）的下部装有标尺（12），相机基座（16）装在外毛刺刮除机构（15）上。

4.一种焊接挤压量在线检测方法，其特征在于：所述方法按下列步骤进行：

（1）焊接前准备：焊接前，在钢板（1）的边缘到焊缝（3）的两侧设定出需要刻划出标识线（2）的具体位置，测量出标识线（2）到钢板（1）两侧边缘的距离，并记录为a1和a2；

（2）参数的设定和输入：将钢板（1）的行走速度、高频焊机（6）的高频频率、焊接参数、标识线滚压机构（4）的刻划参数、拍照测距机构（5）的拍照清晰度和标尺（12）的测距参数、外毛刺刮除机构（15）的参数，以及钢板（1）两侧边缘与标识线（2）的距离a1、a2和两条标识线（2）与焊缝（3）之间的标准参考距离，计算挤压量的公式输入到控制操作台（7）中；

（3）刻划标识线、焊接及拍照：由成型机（14）输送钢板（1）行进，同时标识线滚压机构（4）根据控制操作台（7）输出的a1、a2数据，在行走的钢板（1）上用刻痕辊（10）刻划出标识线（2），再通过高频焊机（6）焊接钢板（1），使从高频焊机（6）出来的钢板（1）成为钢管，外毛刺刮除机构（15）上的辊轮（17）在钢管上滚动，同时刮刀（18）刮除焊缝（3）上的毛刺，最后由相机（13）拍照；

（4）在线数据测量：在相机（13）拍照的同时，标尺（12）在线实际测量焊缝（3）与两侧标识线（2）的实际距离数据b，并将所测数据反馈至控制操作台（7）中；

（5）计算挤压量：在线焊接挤压量由下列公式计算：

Q= a1+a2-b

式中Q为挤压量，单位为毫米；a1、a2为钢板两侧与标识线的距离，单位为毫米，b为焊缝与两侧标识线的实际距离，单位为毫米；

（6）数据反馈及建立数据库：将在线实时测量到的各种数据，及时反馈到控制操作台（7）中，并在控制操作台（7）内建立数据库，随时对焊接挤压量进行监控和数据调整。