CN107971661A - 一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，电气装置与行走装置连接，电气装置、行走装置、视觉跟踪装置以及记录存储装置均与控制装置连接，控制装置内置于记录存储装置内。采用自动化焊接，能够保证钢制安全壳焊缝焊接质量，减小人为因素对焊接质量的影响，降低工人的劳动强度，减小对焊工技能水平的依赖；自动焊焊接操作工培训周期大幅缩短，降低了培训成本；焊接效率相比于手工焊有了明显的提高，可以有效缩短工期；记录存储装置存储的焊接过程数据可通过USB接口输出，实现了现场焊后数据分析功能，降低人为对数据的影响，提高了焊接数据记录的准确性；将视觉跟踪装置的引入，避免了工人通过焊帽直接目视电弧，降低了电弧对人体的伤害。
Description
技术领域
本发明属于自动焊焊接技术领域，具体涉及一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统。
背景技术
核电站是利用核裂变反应所释放的能量产生电能的发电厂。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。核电站一般分为两部分:利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)，使用的燃料一般是放射性重金属：铀、钚。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。利用蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，使机械能转变成电能。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆，核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置。
核电站钢制安全壳需要进行焊接才能形成整体结构，而目前都是采用焊接工人进行手工焊接，造成焊工劳动强度大，焊接质量受人为因素影响大，且焊接生产效率低。焊接参数的记录主要通过人工完成，焊接过程中对焊接数据不能做到实时跟踪显示，尤其是焊接速度和焊接线能量，不利于焊接的实时控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有核电站钢制安全壳手工焊接效率低，质量受人为影响因素大，对于焊接状态无法实时控制，其目的在于提供一种适用于钢制安全壳焊缝的自动焊接系统，该焊接系统能够提高焊接效率和保证焊接质量，同时对于焊接的状态能够进行实时控制。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，包括电气装置、行走装置、控制装置、记录存储装置及视觉跟踪装置，所述电气装置与行走装置连接，行走装置、视觉跟踪装置以及记录存储装置均与控制装置连接，且控制装置内置于记录存储装置内。
焊接也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，焊接通过下列三种途径达成接合的目的：
1、熔焊--加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助，它是适合各种金属和合金的焊接加工，不需压力；
2、压焊--焊接过程必须对焊件施加压力，属于各种金属材料和部分金属材料的加工；
3、钎焊--采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊件，适合于各种材料的焊接加工，也适合于不同金属或异类材料的焊接加工。
现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。
而在核电站钢制安全壳制成时，需要将特种钢板焊接成型，由于其使用环境以及特殊的功能和作用，所以对于焊接质量要求极高，目前都是采用焊接工人进行手工焊接，造成焊工劳动强度大，对于焊工的工艺能力要求高，焊接质量受人为因素影响大，且焊接生产效率低。而在焊接时，需要对焊接参数进行记录，目前焊接参数的记录主要通过人工完成，人工记录由于各种因素导致误差率较高，目前对于焊接而言，在一些精密仪器焊接时，其焊接的路径小，行程小，会涉及到焊接实时跟踪显示，但是对于核电站钢制安全壳这种大型结构，却没有采用这种技术，在对钢制安全壳焊接过程中对焊接数据不能做到实时跟踪显示，尤其是焊接速度和焊接线能量，不利于焊接的实时控制，同时也增大了人力成本，为了解决上述问题，本方案设计了一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其用于中厚板长直焊缝焊接，能降低对高技能焊工的依赖性，保证焊接质量的稳定性，节约成本，缩短周期，进一步提高焊接产业的自动化程度，同时可以自动记录存储焊接参数，将电气装置与行走装置连接，电气装置、行走装置、视觉跟踪装置以及记录存储装置均与控制装置连接，且控制装置内置于记录存储装置内。控制装置是现有结构，用于对状态进行实时控制，通过这种系统能够提高焊接效率和保证焊接质量，减小人为因素对焊接质量的影响，降低了工人的劳动强度，减小对焊工技能水平的依赖，而且这种技术使得自动焊焊接操作工培训周期大幅缩短，降低了培训成本，焊接效率相比于手工焊有了明显的提高，可以有效缩短工期，记录存储装置存储的焊接过程数据可通过USB接口输出，实现了现场焊后数据分析功能，降低人为对数据的影响，提高了焊接数据记录的准确性，有利于对焊接的状态进行实时控制，同时将视觉跟踪装置的引入，避免了工人通过焊帽直接目视电弧，降低了电弧对人体的伤害。
进一步地，电气装置包括电源、送丝机、送气装置以及焊枪，且送气装置和送丝机连接，送丝机与电源连接，焊枪与送丝机连接，送丝机与行走装置连接，焊枪能够随着行走装置移动；而行走装置包括焊接小车、控制盒和行走轨道，控制盒与焊接小车连接，焊接小车设置在行走轨道上并能够沿着行走轨道移动，在焊接小车上安装有焊枪夹持机构和摆动器，焊枪夹持机构和摆动器连接且焊枪夹持机构能够随着摆动器摆动，焊枪安装在焊枪夹持机构上。上述涉及到的部件都是现有部件，能够在市面上直接购买到，实际在行走轨道的选择过程中，针对钢制安全壳的结构形式选用柔性轨道，并采用磁铁进行吸附，而控制盒能实现远、近端控制，通过控制盒可对焊接速度、摆动参数等进行连续调节，控制装置实现控制的过程在其它领域是现有的，本方案将其应用在钢制安全壳焊接过程，能够实现实时控制。记录存储装置能够实现焊接电流、焊接电压、焊接速度和焊接热输入的设定、实时显示和存储，其存储的数据通过USB接口输出。为防止操作人员在操作过程中随意更改参数，保证设定焊接参数的有效性，在该装置中增设参数锁定功能。此外，具有超过线能量报警功能，确保焊接线能量在焊接工艺规程要求范围内。
为了实现视觉角度达到最佳，将视觉跟踪装置安装在焊枪夹持机构上并且视觉跟踪装置正对焊枪的喷嘴处。视觉跟踪装置可实现焊枪位置偏移的实时监测、熔池形态的直观观察，在焊枪偏离轨道的时候，及时的发现并进行调整，以全面的监测焊接情况。由显示屏，摄像头等组成。正对指向焊缝中心，焊接时通过摄像头观察到的偏移，让操作人员调整滑架的位置使焊接电弧相对处于焊缝中心位置，以满足焊缝良好成形。
为了便于钢制安全壳厚板的焊接，对传统焊枪进行了改进，将焊枪的喷嘴呈扁平状，这种形状的喷嘴在不增加坡口和组对间隙的情况下，可增加焊接件的厚度范围。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本发明采用自动化焊接，能够保证钢制安全壳焊缝焊接质量，减小人为因素对焊接质量的影响，降低了工人的劳动强度，减小对焊工技能水平的依赖；
(2)本发明自动焊焊接操作工培训周期大幅缩短，降低了培训成本；
(3)本发明焊接效率相比于手工焊有了明显的提高，可以有效缩短工期；
(4)本发明记录存储装置存储的焊接过程数据可通过USB接口输出，实现了现场焊接数据实时显示、焊后数据分析功能，降低人为对数据的影响，提高了焊接数据记录的准确性；
(5)本发明将视觉跟踪装置的引入，避免了工人通过焊帽直接目视电弧，降低了电弧对人体的伤害。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为焊枪的正视图；
图3为焊枪的剖视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-送气装置，2-电源，3-送丝机，4-记录存储装置，5-视觉跟踪装置，6-焊接小车，7-控制盒，8-行走轨道，9-焊枪，10-摆动器，11-工件，12-焊枪夹持机构，13-地线夹，14-喷嘴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其硬件结构包括电气装置、行走装置、控制装置、记录存储装置4及视觉跟踪装置5，而电气装置包括电源2、送丝机3、送气装置1以及焊枪9，且送气装置1和送丝机3连接，送丝机3与电源2连接，焊枪9与送丝机3连接实现将焊丝通过焊枪送出，行走装置包括焊接小车6、控制盒7和行走轨道8，控制盒7与焊接小车6连接，焊接小车6设置在行走轨道8上并能够沿着行走轨道8移动，焊接小车6上安装有焊枪夹持机构12和摆动器10，焊枪夹持机构12和摆动器10连接且焊枪夹持机构12能够随着摆动器10摆动，焊枪9安装在焊枪夹持机构12上，这样焊枪9也能够进行角度摆动，视觉跟踪装置5安装在焊枪夹持机构12上并且视觉跟踪装置5正对焊枪9的喷嘴14处。
按图1连接焊接各装置。焊接前，将工件11通过地线夹13固定，并且将地线夹13与电源2连接，设置好各焊接参数，依次开启送气装置1，启动焊接电源2，启动参数记录存储装置，启动焊接小车6，确保整个系统处于就绪状态。
焊接时，焊枪9接收到控制装置开始焊接的指令，向送气装置1发出送气指令开始送气，后向焊接电源6发出相应起弧指令，起弧后，焊接电源6稳定输出设定的电流，同时，装载在焊接电源6上的送丝机3开始送丝；焊接小车6同步接收到焊接开始指令，开始以设定速度运载焊枪匀速运行；同时记录存储装置4进行焊接参数的实时显示和存储，并且装载在焊接小车上的视觉跟踪装置5开始实时观察焊缝熔池的状态，焊枪出现偏移时通过控制盒7进行调节，使焊枪始终处于适于焊接的位置。
如图2和图3所示，本自动焊接系统的焊枪9的喷嘴14出丝端采用扁平设计，可实现厚钢板，组对窄间隙的平焊、横焊、立焊位置的焊接；具有良好的气体保护效果，焊缝成形美观。解决了现有喷嘴采用该自动焊不能进行钢制安全壳厚板焊接的困难。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，包括电气装置、行走装置、控制装置、记录存储装置(4)及视觉跟踪装置(5)，所述电气装置与行走装置连接，行走装置、视觉跟踪装置(5)以及记录存储装置(4)均与控制装置连接，且控制装置内置于记录存储装置内。
2.根据权利要求1所述的一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，所述电气装置包括电源(2)、送丝机(3)、送气装置(1)以及焊枪(9)，且送气装置(1)和送丝机(3)连接，送丝机(3)与电源(2)连接，焊枪(9)与送丝机(3)连接，送丝机(3)与行走装置连接，焊枪(9)能够随着行走装置移动。
3.根据权利要求2所述的一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，所述行走装置包括焊接小车(6)、控制盒(7)和行走轨道(8)，控制盒(7)与焊接小车(6)连接，焊接小车(6)设置在行走轨道(8)上并能够沿着行走轨道(8)移动。
4.根据权利要求3所述的一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，所述焊接小车(6)上安装有焊枪夹持机构(12)和摆动器(10)，焊枪夹持机构(12)和摆动器(10)连接且焊枪夹持机构(12)能够随着摆动器(10)摆动，焊枪(9)安装在焊枪夹持机构(12)上。
5.根据权利要求4所述的一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，所述视觉跟踪装置(5)安装在焊枪夹持机构(12)上并且视觉跟踪装置(5)正对焊枪(9)的喷嘴(14)处。
6.根据权利要求2所述的一种适用于钢制安全壳焊缝的焊接系统，其特征在于，所述焊枪(9)的喷嘴(14)呈扁平状。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180501 |
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