CN109963667B - 焊接管制造装置及焊接管制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种焊接管制造装置，为了制造高品质的焊接管，而使金属板弯曲，并将对接的金属板的端部焊接来制造焊接管，具备：弯曲机构，其使金属板弯曲；发光机构，其对由弯曲机构弯曲的金属板的内表面照射指向性光；摄像机构，其对由该发光机构照射并在金属板的表面被反射的反射光进行拍摄；和调整辅助机构，其与反射光的形状相应地对弯曲机构的调整进行辅助。

Description

焊接管制造装置及焊接管制造方法
技术领域
本发明涉及焊接管制造装置及焊接管制造方法。
背景技术
在上述技术领域中，在专利文献1中公开了如下焊接管制造装置：通过侧辊13、14使金属带板的宽度方向端部像上方弯曲，通过精成形辊(fin pass roll)15整形，并通过挤压辊16使两端部对合来进行焊接。在该装置中，在焊接的后续工序中，通过激光平行光线和CCD摄像头的组合来确认所制造出的焊接管的形状。然后，基于所确认出的形状对侧辊13、14及挤压辊16的位置进行微调，提高焊接前的对合性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-199293号公报
发明内容
但是，在上述文献所记载的技术中，仅能检测出焊接后的对合部分的错位，无法确认成形中途的金属板的形状。
本发明的目的在于提供一种解决上述课题的技术。
为了实现上述目的，本发明的装置为焊接管制造装置，使金属板弯曲并将对接的端部焊接来制造焊接管，具备：
弯曲机构，其包括将所述金属板的端部连续地约束的一对模具列、和抵接支承所述金属板的中央部的滚轮辊组，所述弯曲机构使所述金属板弯曲；
发光机构，其向弯曲的所述金属板的内表面照射指向性光；
摄像机构，其对由所述发光机构照射且被所述金属板反射的反射光进行拍摄；以及
调整辅助机构，其与所述反射光的形状相应地，对所述模具列及所述滚轮辊组中的至少某一方的位置调整进行辅助。
为了实现上述目的，本发明的方法是焊接管制造方法，使金属板弯曲并将对接的端部焊接来制造焊接管，具备：
弯曲步骤，通过一对模具列连续地约束所述金属板的端部，通过滚轮辊组抵接支承所述金属板的中央部并使所述金属板弯曲；
发光步骤，使用发光机构向弯曲的所述金属板的内表面照射指向性光；
摄像步骤，对由所述发光机构照射并被所述金属板反射的反射光进行拍摄；以及
调整辅助步骤，与所述反射光的形状相应地，对所述模具列的位置调整及所述滚轮辊组的调整中的某一方或双方进行辅助。
发明效果
根据本发明，能够制造更高精度的焊接管。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的焊接管制造装置的结构的图。
图2A是表示本发明的第2实施方式的焊接管制造装置的概略结构的图。
图2B是表示本发明的第2实施方式的焊接管制造装置的详细结构的图。
图3是表示本发明的第2实施方式的面形状检查单元的结构的图。
图4是表示本发明的第2实施方式的面形状检查单元的结构的图。
图5是表示本发明的第2实施方式的面形状检查单元的结构的图。
图6是表示本发明的第2实施方式的面形状检查单元的结构的图。
图7是表示本发明的第2实施方式的面形状检查单元的结构的图。
图8是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图9是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图10是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图11是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图12是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图13是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图14是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图15是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图16是表示本发明的第2实施方式的调整辅助部的显示画面例的图。
图17是表示本发明的第3实施方式的面形状检查单元的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图例示性地详细说明本发明的实施方式。其中，以下实施方式中记载的构成要素不过为例示，其主旨不为将本发明的技术范围仅限定于此。
[第1实施方式]
使用图1说明作为本发明的第1实施方式的焊接管制造装置100。焊接管制造装置100是使金属板110弯曲并将对接的端部111、112焊接来制造焊接管的装置。
如图1所示，焊接管制造装置100包括弯曲部101、发光部102、摄像部103和调整辅助部104。
弯曲部101对金属板110施力而使其弯曲。发光部102向弯曲的金属板110的内表面照射具有指向性的光。摄像部103对由发光部102照射并被金属板110反射的反射光进行拍摄。调整辅助部104与反射光的形状相应地，对弯曲部的调整进行辅助。
根据以上结构，通过观察焊接管制造的中途阶段的焊接管的形状变化，能够发现金属板110的弯曲的不良情况并进行装置的调整，能够制造更高品质的焊接管。
[第2实施方式]
接下来，使用图2及其以后的附图说明本发明的第2实施方式的焊接管制造装置200。
图2A是将焊接管制造装置200的特征部分抽出的概略结构图。如图2A所示，使用模具列210及滚轮辊组220对作为被成形材料的平板状的金属板270连续约束来进行弯曲成形。
可知用于使相对的一对模具列210以与被搬送的金属板270相同的速度向箭头方向移动的进入阻力变小，也能够完全抑制横摇(rolling)，边缘部的对合状态也变得极为良好。面形状检查单元280能够沿着金属板270移动，能够在金属板270的Y方向上的各位置检测其弯曲情况，作为结果，能够非常迅速地进行必要的装置调整。
图2B是详细表示本实施方式的焊接管制造装置200的结构的俯视图。焊接管制造装置200具备两个循环轨道单元(continuous track unit)201、202。循环轨道单元201、202具备起动轮211、导向轮212、和将起动轮211、导向轮212包围的椭圆形状(oval)的带。椭圆形状(oval)的带具有多个连续的模具(bending die,bending clamp)213，通过利用起动轮211使带动作，而使全部模具213在循环轨道上旋转。
模具213与从图中Y方向右侧插入的作为被成形材的长尺寸金属板(在图2B中未图示)的宽度方向两端部接触，通过对其两端部边连续地改变方向边施力，使长尺寸金属板弯曲而成形金属管。通过与被成形材的移动相应地使模具213移动，其两端部和模具213以充分的接触面积紧密接触，不会产生滑动，因此能够稳定地成形极薄壁的大径管至厚壁的小管。
循环轨道单元201、202向X方向、Z方向倾斜地被支承，构成为能够调整各自的倾斜角度。另外循环轨道单元201、202经由倾斜用框架205、206而载置在机座207上，而且，机座207相对于基台208，能够沿Z方向升降地被支承。
为了控制循环轨道单元201、202的Y方向位置，在机座207上设有四个连杆机构203，分别能够通过把手231调整循环轨道单元201、202的Y方向位置及倾斜。通过这样的连杆机构203，配置成循环轨道单元201、202的相对间隔从入口侧(图中右侧)朝向出口侧(图中左侧)，随着趋向Y方向而在X方向变窄。
在这样的焊接管制造装置200中，在搬送金属板的成形区域250的下方，沿Y方向排列有多个支承辊列214，该多个支承辊列214从下方与弯曲的金属板的X方向中央部抵接而对其进行支承，规定下方的弯曲面。
在本实施方式中，在该成形区域250中，如图3所示，将面形状检查单元280以能够沿Y方向移动的方式配置。面形状检查单元280具备：发光部301，其对弯曲的金属板270的内表面照射具有指向性的光，而描画线311；和摄像部302，其拍摄描画出的线311。面形状检查单元280还具备与金属板270的内表面的最下面抵接的抵接部件303，具备悬挂支承发光部301、摄像部302、抵接部件303的支承部304。支承部304能够沿着两条垂直轴305上下滑动。结果为，即使金属板270的弯曲加剧，抵接部件303也始终与其内表面抵接。当使支承发光部301和摄像部302的支承部304沿Y方向滑动时，一边将距金属板270内表面的最下面的距离保持恒定一边在Y方向、Z方向上滑动，来检测弯曲部内表面的形状。此时的距金属板270内表面的最下面的距离必须根据产品焊接管尺寸而变化。也就是说，抵接部件303使用长度与要制作的焊接管的内径相应的部件。
调整辅助部340与线311(反射光)的形状相应地，对作为弯曲机构的支承辊列214的调整进行辅助。
图4是表示发光部301与摄像部302的光学上关系的图。从包含于发光部301的激光振荡器401发出的光被圆锥镜(conical mirror)402反射，作为环形激光，向金属板270的弯曲的内表面整周范围照射，从而描绘线311。例如图像传感器这样的摄像部302拍摄线311的形状。调整辅助部340可以将拍摄到的线311直接显示到监控器上，也可以与设计上的内表面形状重叠显示，还可以提示其不同或需要调整尺寸。
图5是循环轨道单元201、202及面形状检查单元280的从Y方向入口侧观察的情况下的A-A端面图。为了容易理解，省略出口侧的结构，仅示出主要部分。
如图5所示，循环轨道单元201、202通过升降机构而配置在相同高度，使得相对的模具213彼此成为水平，但从Y方向观察时，在循环轨道单元201、202彼此中以构成截面V字型的方式倾斜配置。
在这样配置的循环轨道单元201、202的模具213间，边保持金属板270边使其逐渐变形。虚线502是表示金属板的变形过程的辊花(roll flower)。
面形状检查单元280配置在循环轨道单元201、202间的中央，通过驱动部501而在Y方向上滑动移动。由此，能够随时掌握在图5中从近前向内侧方向逐渐变形的金属板270的内表面形状。
而且，通过在没有金属板270的状态下使用面形状检查单元280，能够将支承辊列214的实际表面形状获取为图像数据。通过比较金属板270的变形情况和支承辊列214的表面形状，也能够重新进行支承辊列214的Y方向及Z方向上的配置，重新调整支承辊其自身的形状。
图6是面形状检查单元280的详细结构图。面形状检查单元280沿着设在支承辊列214上方的导轨601滑动移动。此时，抵接部件303与金属板270的内表面最下面抵接，由此支承部304上下移动，与之相应地发光部301及摄像部302也上下移动。也就是说，当使面形状检查单元280在Y方向滑动时，边将距金属板270内表面的最下面的距离保持恒定边在Y方向、Z方向上滑动，从而检测弯曲部内表面的形状。右图的阴影表示光的照射范围。
图7是用于对检查支承辊214的表面形状的面形状检查单元780进行说明的图。面形状检查单元780沿着设于支承辊列214上方的导轨601滑动移动这一方面与图6的面形状检查单元280相同，但不具有抵接部件303这一方面不同。通过升降部703而支承部704上下移动，与之相应地发光部701及摄像部702也上下移动。由发光部701照射的光在支承辊列214的上表面反射，摄像部702对其反射光进行拍摄，由此检测支承辊列214的位置及形状。右图的阴影表示光的照射范围。
图8～图16中示出通过使用以上那样的面形状检查单元280、780而产生的调整辅助部340上的显示画面。随着面形状检查单元280向Y方向前进，与成形阶段相应地，显示画面从图8变化至图16。
根据这些图像，能够对通过环形激光的照射形成的线311的拍摄图像801、支承辊列214的表面形状的拍摄图像802、和表示模具213的设计上位置的描绘图像803进行比较。由此能够确认金属板270的变形情况，能够决定支承辊列214等的调整尺寸。
调整辅助部340可以将金属板270的内表面的设计上的形状与反射光的形状一起显示。
根据以上结构，能够在焊接管制造的中途阶段发现金属板110的弯曲的不良情况并进行装置调整，能够制造更高精度的焊接管。此外，在支承辊列214的表面具有光泽的情况下，会产生如下问题：环形激光会全反射(漫射光变少)，摄像部702难以捕捉反射光。于是，可以通过对支承辊列214进行表面处理，丧失表面光泽而容易拍摄反射光。例如，可以对支承辊实施氮化处理而变为黑色，或单纯对表面着色。
[第3实施方式]
接下来，使用图17说明本发明的第3实施方式的焊接管制造装置。
在成为焊接管材料的铝材、铜材、不锈钢材等中，存在表面具有光泽的材料。在这样的表面具有光泽的材料的情况下，即使照射激光也会成为接近全反射的状态。也就是说，漫反射的角度(临界角)的范围变窄。于是，在本实施方式中，如图17所示，与材料的光泽度相应地，将摄像部302配置在其临界角的范围内。
另一方面，若表面的光泽变强，则也会产生因正反射光成分导致的多重反射光等噪声成分增加的问题。
于是，在本实施方式中，仍然如图17所示，在隔着环形激光漫射的平面的Y轴方向的对称位置即上游侧及下游侧两方，各配置一个摄像部302，对来自亮线311的Y轴上的对称方向的反射光进行拍摄。然后，对通过一对摄像部302得到的两个拍摄数据进行图像处理例如差分处理而除去多重反射光成分(噪声)，由此得到来自亮线311的面形状。
此外，通过采用没有光谱噪声、乱反射也少的LED的狭缝光，能够提高形状的检测精度。另外，例如也能够采用根据被测定材料有无光泽而使摄像部302的配置变化、使透镜的焦点距离从长焦侧向广角侧变化的光学系统。
[其他实施方式]
以上，参照实施方式说明了本申请发明，但本申请发明不限定于上述实施方式。在本申请发明的构成和详情中，能够包含本领域技术人员在本申请发明的范畴内能够理解的各种变更。另外，即使是将包含于各个实施方式的不同特征任意组合而成的系统或装置，也包含于本发明的范畴。
本申请以2016年11月21日提出的日本申请特愿2016-226259为基础主张优先权，并在此引入其全部公开内容。

Claims (6)

1.一种焊接管制造装置，使金属板弯曲并将对接的端部焊接来制造焊接管，具备：
弯曲机构，其包括将所述金属板的端部连续地约束的一对模具列、和抵接支承所述金属板的中央部的滚轮辊组，所述弯曲机构使所述金属板弯曲；
发光机构，其向弯曲的所述金属板的内表面照射具有指向性的环形光；
摄像机构，其对由所述发光机构照射且被所述金属板反射的反射光进行拍摄；以及
调整辅助机构，其与所述反射光的形状相应地，对所述模具列及所述滚轮辊组中的至少某一方的位置调整进行辅助。
2.根据权利要求1所述的焊接管制造装置，其中，所述调整辅助机构包括显示所述反射光的形状的显示机构。
3.根据权利要求2所述的焊接管制造装置，其中，所述显示机构将所述金属板的内表面的设计上的形状与所述反射光的形状一起显示。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊接管制造装置，其中，
所述弯曲机构包含从下方支承所述金属板的支承辊，
所述调整辅助机构对所述支承辊的上下方向的位置调整进行辅助。
5.根据权利要求4所述的焊接管制造装置，其中，
使用所述发光机构向所述支承辊的表面照射所述环形光，
所述摄像机构对由所述发光机构照射且被所述支承辊的表面反射的反射光进行拍摄，
所述调整辅助机构根据被所述金属板反射的反射光的形状、和被所述支承辊的表面反射的反射光的形状，对所述弯曲机构的调整进行辅助。
6.一种焊接管制造方法，使金属板弯曲并将对接的端部焊接来制造焊接管，具备：
弯曲步骤，通过一对模具列连续地约束所述金属板的端部，通过滚轮辊组抵接支承所述金属板的中央部并使所述金属板弯曲；
发光步骤，使用发光机构向弯曲的所述金属板的内表面照射具有指向性的环形光；
摄像步骤，对由所述发光机构照射并被所述金属板反射的反射光进行拍摄；以及
调整辅助步骤，与所述反射光的形状相应地，对所述模具列的位置调整及所述滚轮辊组的调整中的某一方或双方进行辅助。
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