CN110369915A - 对贵金属网进行焊接的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对贵金属网进行焊接的设备和方法，该设备包括机架，其上部与焊接工作台相连接以对焊接工作台进行固定；焊接工作台，其配置用于放置多层贵金属网并对多层贵金属网进行定位和夹紧；焊接组件，其配置用于对贵金属网进行焊接，其中在焊接过程中，焊接组件在主控制器的控制下做圆周旋转；主控制器，其配置用于对与其连接的所述焊接工作台及焊接组件进行电气控制；以及温度控制系统，其配置用于对焊接过程中的温度进行控制。本发明的焊接设备采用独特的焊接工艺，针对贵金属网焊接的特性进行了焊接温度可监测、可调整的设计，能够实现连续作业，从而可以提高生产效率，减少人工劳动强度，保证了焊接质量稳定。

Description

对贵金属网进行焊接的设备和方法

技术领域

本发明一般地涉及焊接技术领域。更具体地，本发明涉及一种对贵金属网进行焊接的设备和方法。

背景技术

在生产生活领域，贵金属由于自身具有的某些特殊结构形态常作为活性成分而广泛应用于各类催化剂的生产。尤其是在硝酸的生产过程中，通常采用贵金属网作为催化剂。但是，由于贵金属本身具有熔点高的特性，因此在实际生产中，网间以及网边的高温焊接一直需要靠人工手动滚轮焊接。此过程费时费工，还不能连续作业，焊接的质量也不稳定。

由于滚轮的高电压本身存在一定的安全隐患，且在人为控制滚轴焊接时，由于人为操作时移动速度以及滚轴与网面接触的压力不恒定而导致焊接的接缝处机械强度不均匀，容易在实际生产中造成网面破损。另外，目前对于多层贵金属网的焊接大多没有采用温度控制技术，或者是采用了电热丝加热控温技术，无法实现加热程序的更新，焊接温度范围有限，适用范围窄，所以急需一种温度可控的自动化设备裁剪焊接贵金属催化剂网。

发明内容

为克服上述现有技术中存在的一个或多个问题，本发明公开了一种对贵金属网进行焊接的设备和方法，该设备自动化程度高，能够对贵金属网焊接中的温度进行控制和调节，减少人工劳动强度，保证焊接质量的稳定。本发明的设备利用自动控制技术和特殊的焊接工艺使得在焊接过程中滚轴与网面接触的压力恒定，保证了焊接的接缝处机械强度均匀，高效率地实现了贵金属网的焊接并能够保证焊接质量。

为至少解决上述技术问题，在一个方面中，本发明提供了一种对多层贵金属网进行焊接的设备，包括：

机架，其上部与焊接工作台相连接，以对焊接工作台进行固定；

焊接工作台，其配置用于放置多层贵金属网并对多层贵金属网其进行定位和夹紧；

焊接组件，其配置用于对多层贵金属网进行焊接，其中在焊接过程中，焊接组件在主控制器的控制下做圆周旋转；

主控制器，其配置用于对与其连接的所述焊接工作台和焊接组件进行电气控制；以及

温度控制系统，其配置用于对焊接过程中的温度进行控制。

在一个实施例中，所述焊接组件包括压力感应器、机械悬臂和焊轮，所述机械悬臂在所述主控制器的控制下带动与其连接的焊轮进行运动，所述压力感应器将所述焊轮所受到的压力信号传送给所述主控制器，用以开启或闭合所述焊轮的电源。

在一个实施例中，所述温度控制系统包括可编程逻辑控制器(“PLC”)，其配置用于对焊接电流和焊接时间进行控制。

在另一个实施例中，所述可编程逻辑控制器采用电脑型数字式结构。

在又一个实施例中，所述温度控制系统进一步包括温度传感器，其设置于所述焊轮上，用于实时检测焊轮上的温度并将检测数据传送给与其连接的所述可编程逻辑控制器。

在又一个实施例中，所述温度控制系统还包括电流调节器，其与电源系统和所述可编程逻辑控制器相连接，并配置用于在所述可编程逻辑控制器的控制下调节所述焊轮上的电流强度。

在一个实施例中，所述焊接工作台包括矩形焊接铜板，其固定于所述机架上并且配置用于放置所述多层贵金属网。

在另一个实施例中，所述焊接工作台进一步包括压紧装置，其设置于所述矩形焊接铜板的边缘并且配置用于将所述多层贵金属网进行定位和夹紧。

在又一个实施例中，所述焊接工作台还包括直线滑动机构，其配置用于调节所述焊轮的间距并且包括设置于所述矩形焊接铜板相对两侧的滑道和在滑道上设置的滑动杆，所述滑动杆在所述主控制器的控制下沿着所述滑道进行滑动，其中在所述滑动杆与所述矩形焊接铜板之间放置有所述多层贵金属网。

在另一个方面中，本发明还提供了一种使用根据前述的设备对多层贵金属网进行焊接的方法，包括：

将待焊的所述多层贵金属网放置于焊接工作台上；

将所述多层贵金属网通过焊接工作台上的压紧装置进行定位和压紧；

利用焊接工作台的直线滑动机构来调整焊接组件的焊轮之间的间距；

同时下压多个焊轮，并接通电源，此时温度控制系统调节焊接温度达到预定值；

开始焊接操作，其中机械悬臂带动焊轮做圆周旋转，其中在焊接过程中温度控制系统始终检测并调节焊接温度；以及

抬起焊轮，气动压紧装置自动释放，以完成焊接。

附图说明

通过阅读仅作为示例提供并且参考附图进行的以下描述，将更好地理解本发明及其优点，其中：

图1是示出根据本发明实施例的对多层贵金属网进行焊接的设备的正视图；

图2是示出根据本发明实施例的图1中所示设备的俯视图；

图3是示出根据本发明实施例的焊接组件的示意图；

图4是示出根据本发明实施例的温度控制系统的原理框图；以及

图5是示出使用根据本发明实施例的设备进行焊接的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的自动焊接设备利用自动控制技术和特殊的焊接工艺高效率地实现多层贵金属网的焊接并能够保证焊接质量。该设备自动化程度高，并且针对贵金属焊接中对温度要求高的特点，进行了温度可控制调整的设计，而且该设备操作简单、屏幕界面友好，操作人员通过操纵本发明的焊接设备，可以容易地实现对多层贵金属网的自动焊接。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的方案进行详细地说明。

图1是示出根据本发明实施例的对多层贵金属网进行焊接的设备100的正视图。如图1所示，本发明提供了一种对多层贵金属网进行焊接的设备(可简称为“焊接设备”)100，其总体上包括机架101。作为一个具体的实施方式，该机架例如可以采用龙门式机架，其上部与焊接工作台102相连接以对焊接工作台102进行固定。另外，设备100还包括焊接工作台102，其配置用于放置多层贵金属网并将多层贵金属网进行定位和压紧。进一步，设备100还包括可编程逻辑控制器(“PLC”)103，其在一个实施方式中，可以包括在温度控制系统400之内(该温度控制系统400将在针对图4的描述处进行详细介绍)，并且用以通过电流调节器402对焊接电流和焊接时间进行控制。

图1的设备100还可以包括所示的焊接组件104，其配置用于对所述多层贵金属网进行焊接。其中，在焊接过程中，焊接组件可以在主控制器105的控制下做圆周旋转。在本发明的设计思路下，此处的焊接组件可以包含多组焊接组件。作为一个具体的实施方式，图1中示出了两组焊接组件。为了实现控制，设备100还可以包括主控制器105，其配置用于对与其连接的所述焊接工作台102和焊接组件104进行电气控制。从图1中可以看到，主控制器105可以自带有用户接口，例如显示屏1051，其可以提供良好的人机界面，用于显示各种焊接温度、时间等信息并且可选地配置有多种功能按键，以方便操作人员进行指令输入和人工操控。

在一个实施例中，所述焊接工作台102可以包括矩形焊接铜板106，其固定于所述机架101上，以用于在其上放置贵金属网。在一个实施例中，所述设备100还可以包括焊接变压器线圈。优选地，所述焊接变压器线圈可以由全电解铜绕制而成。进一步优选地，所述焊接变压器线圈还可以内置有用于冷却的水循环管道。

图2是示出根据本发明实施例的图1的焊接设备100的俯视图。如图2所示，在一个实施例中，所述焊接工作台102可以进一步包括直线滑动机构，其配置用于调节所述焊轮的间距并且包括设置于所述焊接铜板106相对两侧的滑道201和在滑道上设置的滑动杆202，该滑动杆与所述焊接铜板106之间的高度可以放置多层贵金属网。同时，该滑动杆202可以在所述主控制器105的控制下沿着所述滑道201上下滑动。从图2中可以清楚的看到，焊轮303(图3中示出)在工作中运动形成圆形轨迹，在具体的焊接过程中，两组焊接组件104在主控制器105的控制下分别做圆周旋转，例如可以沿逆时针旋转180度。在两组焊接组件104协同工作下，共同完成对多层贵金属网进行一圈的焊接任务。

在另一个实施例中，所述焊接工作台102还包括压紧装置，其固定于所述焊接铜板106的边缘并且配置用于将贵金属网定位且夹紧。在一个实施例中，所述压紧装置可以为气动压紧装置，其包括气缸、气阀、连杆和夹具，所述连杆分别与所述气缸和夹具相连接。在具体工作过程中，一方面，伸缩气缸的活塞杆在主控制器105的控制下伸出，随后连杆机构动作，带动夹具向下运动进而压紧贵金属网；另一方面，伸缩气缸活塞杆缩回，接着连杆机构动作，带动夹具向上运动，松开贵金属网。在一个实施例中，伸缩气缸的两端可以分别各安装一个磁性开关，左侧的磁性开关用来检测气缸活塞杆是否运动到夹紧位置，而右侧的磁性开关用来检测气缸活塞杆是否运动到松开位置。气缸活塞杆的伸出/缩回可以由主控制器105通过控制电磁阀通断电来实现。当左侧阀芯通电时，夹具可以夹紧贵金属网，而右侧阀芯通电时，则夹具松开贵金属网。

图3是示出根据本发明实施例的焊接组件104的示意图。如图3所示，在一个实施例中，所述焊接组件104可以包括：压力传感器301、机械悬臂302和焊轮303，其中所述压力传感器301和机械悬臂302均与焊轮303和主控制器103相连接。在操作状态下，所述机械悬臂302可以在主控制器105的控制下通过电机和悬臂302来带动焊轮303进行移动。在焊接过程中，所述压力传感器301将焊轮303所受到的压力信号传送给主控制器105，再由主控制器105控制开启或闭合焊轮303的电源。

图4是示出根据本发明实施例的温度控制系统400的原理框图。如图4所示，在一个实施例中，所述温度控制系统400可以包括PLC控制器103，其配置用于对焊接电流和焊接时间进行控制，在一个具体的实施方式中，所述PLC控制器103可以采用电脑型数字式结构，以实现对焊接电流和焊接时间做精准控制。在另一个实施例中，所述温度控制系统400进一步包括温度传感器401，其设置于所述焊轮上，用于实时检测焊轮上的温度并将检测数据传送给所述PLC控制器103。在又一个实施例中，所述温度控制系统400还包括电流调节器402，其与电源系统403相连接并配置用于在所述PLC控制器的控制下调节焊轮上的电流强度。

进一步地，温度控制系统400分别与主控制器105、电源系统403及焊轮303相连接。具体地，PLC控制器103与主控制器105相连接，以实现二者之间的信息通信。具体地，一方面PLC控制器103将温度传感器401发送过来的有关焊轮的温度信息传送给主控制器105，由主控制器105在其显示屏1051上进行显示，以方便操作人员进行读取和操作。另一方面，通过在主控制器105的显示屏1051上设置相应的焊接温度值以及通电时间，进而控制PLC控制器103对焊接温度和电流通断时间的调整。图中的温度传感器401分别与PLC控制器103和焊轮303相连接，可以在焊接的开始阶段以及在焊接的整个过程中实时地检测焊轮的焊接温度，并将检测数据发送给PLC控制器103，最终由系统进行判断和处理。图中的电流调节器402分别与PLC控制器103和电源系统403相连接，具体工作中，PLC控制器103在收到主控制器105发送来的指令之后，运行相应指令的程序，进而控制与其相连接的电流调节器402，由电流调节器402调节电源系统403输送给焊轮303的电流强度进而调节焊接温度，还可以控制电流通断进而控制焊接时间来调节焊接温度。

为了提供动力，本发明的设备100还可以包括电源系统403，例如可以采用100KW功率的电源，其可以配置用于对图1或2中所示设备100进行供电。可选地，根据本方案的设计要求和目的，本领域技术人员也可以想到针对不同的组件或模块来提供不同的电源供应，或提供整体的统一电源供应。

通过上述的描述，本领域技术人员可以理解本申请不仅公开了相应的对多层贵金属网进行焊接的设备，也相应地公开了如下的利用设备对多层贵金属网进行焊接的方法，该焊接方法主要可以包括如下步骤：

a)将待焊贵金属网放置于焊接工作台上；

b)将所述待焊接的多层贵金属网通过焊接工作台上的压紧装置进行定位和压紧；

c)利用焊接工作台的直线滑动机构来调整两组焊接组件的焊轮之间的间距；

d)同时下压两个焊轮，并接通电源，此时温度控制系统调节焊接温度达到预定值；

e)开始焊接操作，其中机械悬臂带动两焊轮做180度逆时针旋转，超过180度后，整个一圈焊完，在焊接过程中温度控制系统始终检测并调节焊接温度；以及

f)抬起两个焊轮，接着气动压紧装置自动释放，至此完成焊接。

图5是示出根据本发明实施例的焊接设备的焊接方法500的流程图。下面将结合图5来说明使用本发明的焊接设备100的焊接方法500及工作原理。

如图5所示，首先是焊接工作的准备阶段，即放置贵金属网的步骤501，操作人员将被焊贵金属网叠层后，在工作台102上平铺。接着流程进入步骤502，此处夹紧贵金属网。具体地，操作人员在主控制器的触摸屏上选择并点击相应按钮进而控制电源系统给电磁阀通电，随后伸缩气缸的活塞杆伸出，连杆机构随之开始动作，带动夹具向下运动从而压紧贵金属网。与此同时，系统还要检测金属网网是否夹紧，于是方法前进到步骤503，此处检测是否夹紧贵金属。在此步骤中，伸缩气缸左侧的磁性开关检测气缸活塞杆是否运动到夹紧位置，如果磁性开关检测到贵金属网已经被夹紧，则向主控制器发出“夹具定位完成”信号，否则继续持续检测气缸活塞杆是否运动到夹紧位置，直到检测到贵金属网被夹紧为止。

接下来焊接流程到达步骤504，此处将调整焊轮间距。在此步骤，主控制器收到“夹具定位完成”信号后，开始控制调整两组焊接组件之间的间距。具体地，首先控制滑动杆在滑道上滑动并将滑动杆停止在贵金属网直径的位置上，接着开始控制调整滑动杆上的焊接组件之间的间距，使得两焊接轮之间的间距等于贵金属网直径的长度。待两焊轮间距调整到位后，焊接前的准备工作完成。

随后焊接流程进入到步骤505，进行两焊轮同时下压的操作，此过程由主控制器控制机械悬臂开始下压，使得与其下部连接的焊接轮接触并压紧贵金属网。同时，在焊接组件内部的压力传感器受到一定的压力后，向主控制器发送一个压力信号。主控制器在收到压力传感器发送的压力信号后，由其控制电源系统给焊轮供电，于是方法500进入到步骤506，此处接通焊轮电源，准备进行焊接。在正式焊接之前，还要调整焊接温度达到预定值，以应对不同的贵金属焊接时对温度的特殊需求，此过程包括2个步骤，首先是进行步骤507，即检测焊轮温度是否达到预定值，在此步骤中设置于焊轮上温度传感器采集焊轮上的温度数据，然后将此数据发送给与其连接的PLC控制器。接着，PLC控制器将收到的温度信息与预先设置的温度值进行比较判断，当比较结果为二者不一致时，流程进入步骤508，即在PLC控制器的控制下由电流调节器调节焊轮电流，其中一方面当焊轮温度低于预定值时，由PLC控制器向电流调节器发出增加电流强度的指令，最终由电流调节器控制电源系统增大输送给焊轮的电流强度。另一方面，当焊轮温度高于预定值时，由PLC控制器向电流调节器发出降低电流强度的指令，最终由电流调节器控制电源系统减小输送给焊轮的电流强度，上述2个步骤507和508不仅在接通焊轮电源、焊接开始前执行，而且在焊接过程中(步骤509)始终执行。本发明的方法对于焊接温度的控制不但可以采取调整电流强度的方式，而且还可以采取通断焊轮电流或者二者相结合的方式来控制焊接温度。

接下来焊接开始，由主控制器驱动电机运转，于是焊轮按照步骤509操作，即“焊接开始，悬臂带动两焊轮做180度逆时针旋转”。具体地，机械悬臂可以带动两焊轮303沿着逆时针方向分别做圆周旋转，当焊轮旋转超过180度后，电机停止运转，整个一圈焊完。在整个焊接过程中，温度传感器始终实时检测焊轮温度并向PLC控制器上传数据，即流程由步骤509跳转回到步骤507，进而控制焊接温度。焊接完成后，由主控制器控制机械悬臂上抬，于是执行步骤510，即“两焊轮抬起”。接着流程进入步骤511，其中气动压紧机构自动释放，由主控制器105控制电源系统给电磁阀右侧阀芯通电，伸缩气缸活塞杆缩回，进而连杆机构动作，带动夹具向上运动，最终松开贵金属网。此时，操作人员将焊接好的多层贵金属网从焊接工作台上取下，并点击主控制器触摸屏上的“完成”按钮，主控制器收到“完成”信号后，复位系统，使焊接设备处于工作预备状态。至此整个焊接过程完成，最终流程终止于步骤512，即“焊接完成”。

本发明的焊接设备提供了良好的人机交互环境，操作人员通过设置在主控制器上的触摸屏即可完成对整个焊接工作的控制，例如可以控制滑动杆和焊接组件的移动；接收来PLC控制器的状态信号；监控焊轮组件的状态；控制对贵金属网的夹紧和放松；控制电机带动机械悬臂进行移动等，以上动作均由主控制器自动控制，操作人员只需要在触摸屏上选择相应的功能按钮点击并确认即可。

另外，利用本发明焊接设备进行贵金属网焊接的焊缝可以为圆弧形状，而手工焊接并不能保证焊缝形状，自动主控制器可以通过“示教”的方式编制程序让自动焊接装置实现圆弧焊缝的焊接。对于设备的故障处理，当焊接组件或者直线滑动机构出现故障时，其会给主控制器送出故障信号，主控制器通过显示屏提示操作人员进行处理。

虽然本发明所实施的方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种对贵金属网进行焊接的设备，包括：

机架，其上部与焊接工作台相连接，以对所述焊接工作台进行固定；

焊接工作台，其配置用于放置多层贵金属网并对多层贵金属网进行定位和夹紧；

焊接组件，其配置用于对多层贵金属网进行焊接，其中在焊接过程中，焊接组件在主控制器的控制下做圆周旋转；

主控制器，其配置用于对与其连接的所述焊接工作台和焊接组件进行电气控制；以及

温度控制系统，其配置用于对所述焊接过程中的温度进行控制。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述焊接组件包括压力感应器、机械悬臂和焊轮，所述机械悬臂在所述主控制器的控制下带动与其连接的焊轮进行运动，所述压力感应器将所述焊轮所受到的压力信号传送给所述主控制器，用以开启或闭合所述焊轮的电源。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述温度控制系统包括可编程控制器，其配置用于对焊接电流和焊接时间进行控制。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述可编程控制器采用电脑型数字式结构。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述温度控制系统进一步包括温度传感器，其设置于所述焊轮上，用于实时检测焊轮上的温度并将检测数据传送给与其连接的所述可编程控制器。

6.根据权利要求3所述的设备，其中所述温度控制系统还包括电流调节器，其与电源系统和所述可编程控制器相连接，并配置用于在所述可编程控制器的控制下调节所述焊轮上的电流强度。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述焊接工作台包括矩形焊接铜板，其固定于所述机架上并且配置用于放置所述多层贵金属网。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述焊接工作台进一步包括压紧装置，其设置于所述矩形焊接铜板的边缘并且配置用于将所述多层贵金属网进行定位和夹紧。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述焊接工作台还包括直线滑动机构，其配置用于调节所述焊轮的间距并且包括设置于所述矩形焊接铜板相对两侧的滑道和在滑道上设置的滑动杆，所述滑动杆在所述主控制器的控制下沿着所述滑道进行滑动，其中在所述滑动杆与所述矩形焊接铜板之间放置所述多层贵金属网。

10.一种使用根据权利要求1-9的任意一项所述的设备对多层贵金属网进行焊接的方法，包括：

将待焊的所述多层贵金属网放置于焊接工作台上；

将所述多层贵金属网通过焊接工作台上的压紧装置进行定位和压紧；

利用焊接工作台的直线滑动机构来调整焊接组件的焊轮之间的间距；

同时下压多个焊轮，并接通电源，此时温度控制系统调节焊接温度达到预定值；

开始焊接操作，其中机械悬臂带动焊轮做圆周旋转，其中在焊接过程中，温度控制系统始终检测并调节焊接温度；以及

抬起焊轮，气动压紧装置自动释放，以完成焊接。