CN109759682A - 一种带有线能量实时监测装置的焊枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有线能量实时监测装置的焊枪，包括：焊枪本体，所述焊枪本体内部设有控制器，所述焊枪本体表面的激光位移传感器和显示器；所述控制器与激光位移传感器和显示器分别连接，所述激光位移传感器实时测量焊枪本体在y轴的位移增量并将测量数据传输给控制器，所述控制器采集焊接电流、电弧电压以及位移增量数据，根据采集的计算实时线能量并反馈到显示器。本发明有益效果：实时显示焊工焊接操作过程中的焊接线能量，便于焊工实时调整焊接速度的快慢，实现焊工对焊接线能量的实时控制，从而保证那些对焊接线能量有要求的特殊材料的焊接质量。

Description

一种带有线能量实时监测装置的焊枪

技术领域

本发明涉及焊枪技术领域，尤其涉及一种带有线能量实时监测装置的焊枪。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

焊接线能量是指焊接时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。线能量综合了焊接电流、电弧电压和焊接速度三大焊接工艺参数对焊接热循环的影响。

线能量的计算公式：q＝IU/v

式中：I-焊接电流A

U-电弧电压V

v-焊接速度cm/s

q-线能量J/cm

焊接线能量的大小不仅影响焊缝过热区晶粒粗大的程度，而且直接影响到焊接热影响区的宽度。焊接线能量越大，则焊接接头高温停留时间就越长，过热区越宽，过热现象也越严重，晶粒也就越粗大，因而塑性和韧性下降也就越严重，甚至会造成冷脆。在低温钢焊接时，应严格控制线能量，防止晶粒粗化而降低低温冲击韧性。在不锈钢、镍及其合金等合金元素含量较高的材料焊接时，过大的线能量能够造成合金元素的烧损，从而影响其耐腐蚀性能；过大的线能量也会引起这些材料焊接时产生热裂纹，给焊接质量造成隐患。

发明人发现，目前，对于焊接线能量的控制一般是技术人员在焊接作业指导书中对焊接参数进行限制，焊接过程中记录焊接工艺参数，通过后期计算对比确定是否满足焊接作业指导书对焊接线能量的要求。这种控制线能量的方式主要依靠焊工自身对焊接参数的把握，焊接速度靠主观控制，随意性大，且具有盲目性；由于焊接线能量的计算核对都是在焊接后进行，因此，不具有实时性，焊接操作者不能实时对焊接速度进行调整，对焊接接头性能的影响具有不可逆性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种带有线能量实时监测装置的焊枪，能够实时显示焊工焊接操作过程中的焊接线能量，便于焊工实时调整焊接速度的快慢，实现焊工对焊接线能量的实时控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，包括：焊枪本体，所述焊枪本体内部设有控制器，所述焊枪本体表面的激光位移传感器和显示器；所述控制器与激光位移传感器和显示器分别连接，所述激光位移传感器实时测量焊枪本体在y轴的位移增量并将测量数据传输给控制器，所述控制器采集焊接电流、电弧电压以及位移增量数据，根据采集的计算实时线能量并反馈到显示器。

进一步地，还包括：报警装置，所述报警装置与控制器连接，当控制器计算的实时线能量超过设定阈值时，发出报警信号。

进一步地，控制器根据焊枪本体在y轴的位移增量数据计算出焊接速度，将所述计算得到的焊接速度与内部设定的速度阈值进行比较，如果计算得到的焊接速度超过速度阈值，控制器控制报警装置发出报警信号。

进一步地，所述报警装置为蜂鸣器。

进一步地，还包括：存储器，所述存储器实时接收控制器采集到的焊接电流、电弧电压、位移增量数据以及计算得到的实时线能量数据，对所述数据进行存储。

进一步地，还包括：无线通信模块，所述无线通信模块与其他焊机上的无线通信模块进行通信，实现焊机与焊机的组网。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

实时显示焊工焊接操作过程中的焊接线能量，便于焊工实时调整焊接速度的快慢，实现焊工对焊接线能量的实时控制，从而保证那些对焊接线能量有要求的特殊材料的焊接质量，如常见的低合金高强钢、低温钢、奥氏体不锈钢、镍及其合金等钢的焊接；同时便于焊接管理人员对焊接过程的直观监控、调取过程记录及可追溯性核查。

能够实现焊接操作者对焊接过程进行实时、灵活的调整，能够满足对焊接线能量有要求的材料焊接，保证焊接接头性能；同时，方便焊接管理人员对焊接过程的实时监控，可通过无线控制和数据传输，直接调取存储在单片机中存储单元中的焊接过程参数，避免了焊接记录等繁琐的工作。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为实施例一中带有线能量实时监测装置的焊枪结构示意图；

图2为有线能量实时监测装置结构示意图；

其中，1.激光位移传感器，2.喷嘴，3.手持端，4.显示器，

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，主要针对熔化极气体保护焊、埋弧焊等能够实现稳定行进的焊接方式，提出了一种带有线能量实时监测装置的焊枪，包括：焊枪本体，以及设置在焊枪本体上的控制器、激光位移传感器1、显示器4、存储器、报警装置以及无线通信模块，线能量实时监测装置结构如图2所示，控制器与激光位移传感器1、显示器4、存储器、报警装置以及无线通信模块分别连接。

参照图1，激光位移传感器1设置在焊枪本体上靠近喷嘴2的位置，显示器4设置在焊枪本体靠近手持端3的位置，正对操作者，以便于在焊接过程中随时查看。当焊工或机械操作工进行焊接操作时，安装在焊枪上的激光位移传感器1实时测量焊枪在“y轴”的位移增量并将测量数值传输给控制器。

激光位移传感器1对准母材，收到焊枪上的扳机式开关点动指令后开始测距，松开后结束，获得焊缝长度L。扳机式的开关按下时，开始输送焊丝，并计算接通时间，控制器获得焊接时长T，从而计算出焊接速度v，单位mm/s。

控制器、存储器、报警装置以及无线通信模块均嵌入到焊枪本体内部，控制器接收激光位移传感器1传输的数据，同时采集焊枪的瞬时焊接电流、电压信息；控制器根据上述这些数据能够实时计算出线能量；控制器将计算出的线能量传输至显示器4进行显示。存储器对上述这些数据(不同时间段的电流、电压、焊接速度、线能量等)进行存储，方便焊接管理人员对焊接过程的实时监控，可通过无线传输模块进行数据传输，直接调取存储在单片机中存储单元中的焊接过程参数，避免了焊接记录等繁琐的工作。

控制器计算的线能量超过设定的阈值时，控制报警装置发出报警信号；报警装置可以选用蜂鸣器，当焊接过程中的实时线能量接近或超过线能量最大限值时，蜂鸣器发出预警信号。

焊接操作者能够通过显示器4显示的焊接线能量及过程预警实时调整焊接速度，实现对焊接参数进行实时调整，确保焊接线能量满足焊接作业规范要求，从而保证焊接接头的使用性能。

焊机本体通过自身的无线通信模块可以与其他的焊机进行通信，实现焊机与焊机之间的组网、无线控制、无线数据传输等。

在另外一些实施方式中，控制器根据v＝q/IU，根据线能量阈值计算出合理的焊接速度区间，单位mm/s。控制器实时将实际焊接速度与设定的合理速度区间进行比较，如果实际焊接速度超出了合理速度区间，则控制蜂鸣器进行报警。

需要说明的是，控制器可以采用单片机，比如：MCS-51单片机，其可以同时实现控制器以及存储器的作用。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，包括：焊枪本体，所述焊枪本体内部设有控制器，所述焊枪本体表面的激光位移传感器和显示器；所述控制器与激光位移传感器和显示器分别连接，所述激光位移传感器实时测量焊枪本体在y轴的位移增量并将测量数据传输给控制器，所述控制器采集焊接电流、电弧电压以及位移增量数据，根据采集的计算实时线能量并反馈到显示器。

2.如权利要求1所述的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，还包括：报警装置，所述报警装置与控制器连接，当控制器计算的实时线能量超过设定阈值时，发出报警信号。

3.如权利要求2所述的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，控制器根据焊枪本体在y轴的位移增量数据计算出焊接速度，将所述计算得到的焊接速度与内部设定的速度阈值进行比较，如果计算得到的焊接速度超过速度阈值，控制器控制报警装置发出报警信号。

4.如权利要求2所述的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，所述报警装置为蜂鸣器。

5.如权利要求1所述的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，还包括：存储器，所述存储器实时接收控制器采集到的焊接电流、电弧电压、位移增量数据以及计算得到的实时线能量数据，对所述数据进行存储。

6.如权利要求1所述的一种带有线能量实时监测装置的焊枪，其特征在于，还包括：无线通信模块，所述无线通信模块与其他焊机上的无线通信模块进行通信，实现焊机与焊机的组网。