CN110576243A - 一种自动焊接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于焊接技术领域，提供了一种自动焊接系统，包括焊接电源，焊接电源用于为焊条的焊接提供电能；温度检测单元，温度检测单元用于采集工件上焊点位置的温度值；运动单元，运动单元用于带动焊条和温度检测单元移动；和控制单元，控制单元用于根据温度值控制焊接电源和运动单元动作。本系统能够对焊点进行温度监测，当焊点温度值超过阈值范围时，焊接电源断电，该焊点完成焊接，防止出现焊接温度过高造成工件损坏的现象。

Description

一种自动焊接系统
技术领域
本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接系统。
背景技术
手弧焊是各种电弧焊方法中发展最早、目前仍然应用最广的一种焊接方法。它是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧是在焊条的端部和被焊工件表面之间燃烧。涂料在电弧热作用下一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。熔渣的更重要作用是与熔化金属产生物理化学反应或添加合金元素，改善焊缝金属性能。
手弧焊设备具有简单、轻便和操作灵活的特点。可以应用于维修及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。手弧焊配用相应的焊条可适用于大多数工业用碳钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍及其合金。
常规手弧焊用的焊钳随焊条的熔化须不断手动向下送进焊条，并向前移动形成焊缝，主要依靠焊工的操作经验和手法。一个能进行水平焊接的、高水准焊接的焊工须2-3年的培养和工作经验，一个全位置高水准焊工须10年左右的工作经验，普通新手难以保证焊接质量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种自动焊接系统，以解决现有技术中焊接质量难控制的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种自动焊接系统，包括：
焊接电源，所述焊接电源用于为焊条的焊接提供电能；
温度检测单元，所述温度检测单元用于采集所述工件上焊点位置的温度值；
运动单元，所述运动单元用于带动所述焊条和所述温度检测单元移动；和
控制单元，所述控制单元用于根据所述温度值控制所述焊接电源和所述运动单元动作。
在一个实施例中，所述运动单元包括：
水平运动模块，所述水平运动模块用于带动所述焊条和所述温度检测单元水平方向位移；和
竖直运动模块，所述竖直运动模块用于带动所述焊条和所述温度检测单元竖直方向位移。
在一个实施例中，所述水平运动模块包括支架，所述支架上设有第一驱动器和水平方向的导轨，所述导轨上设有滑块，所述竖直运动模块和所述温度检测单元安装在所述滑块上，所述控制单元控制所述第一驱动器驱动所述滑块在所述导轨上滑动。
在一个实施例中，所述竖直运动模块包括限位块、支撑块、弹性件、第二驱动器和压力传感器，所述限位块和所述滑块固定连接，所述限位块设有卡槽，所述支撑块的一端卡接在所述卡槽中，所述支撑块的一端和所述压力传感器固定连接，所述支撑块的另一端和带有所述焊条的焊枪固定连接，所述弹性件的一端和所述限位块固定连接，所述弹性件的另一端和所述压力传感器接触，所述压力传感器采集所述焊条和工件之间的接触力，所述控制单元控制所述第二驱动器驱动所述支撑块在竖直方向移动，使所述焊条和所述工件之间的接触力维持在设定范围内。
在一个实施例中，所述弹性件为弹簧。
在一个实施例中，所述温度检测单元包括角度调节单元和非接触式温度传感器，所述角度调节单元安装在所述支撑块上，所述非接触式温度传感器安装在所述角度调节单元上，并与所述控制单元电连接。
在一个实施例中，所述角度调节单元包括底座、圆环和螺杆，所述底座上设有与所述圆环适配的柱体，所述圆环套接在所述柱体上，所述非接触式温度传感器固定安装在所述圆环上，所述圆环上设有与所述螺杆适配的螺纹孔，所述螺杆与所述圆环螺纹连接。
在一个实施例中，所述非接触式温度传感器为红外温度传感器。
在一个实施例中，所述控制单元包括处理器、显示器和输入器，所述显示器、所述输入器、所述温度检测单元、所述运动单元和所述焊接电源均连接所述处理器。
在一个实施例中，所述处理器为单片机或PLC。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明设计了一种自动焊接系统，焊接过程中，温度检测单元能够采集焊点位置的温度值，并将采集的温度值传送至控制单元中，控制单元将接受的温度值和阈值范围进行比较，当温度值大于阈值范围时，控制单元控制焊接电源断电，并控制运动单元将带有焊条的焊枪运送至下一个焊点，循环以上步骤，实现自动连续焊接，本系统能够对焊点进行温度监测，当焊点温度值超过阈值范围时，焊接电源断电，该焊点完成焊接，防止出现焊接温度过高造成工件损坏的现象，提高焊接的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的自动焊接系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的限位块和支撑块连接示意图；
图3是本发明实施例提供的角度调节单元的结构示意图。
图中：1、支架；2、导轨；3、第一驱动器；4、滑块；5、限位块；6、支撑块；7、弹性件；8、第二驱动器；9、压力传感器；10、平板；11、焊枪；12、焊条；13、温度检测单元；14、底座；15、圆环；16、螺杆；17、柱体。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所述，自动焊接系统，包括：
焊接电源，所述焊接电源用于为焊条12的焊接提供电能；
温度检测单元13，所述温度检测单元13用于采集所述工件上焊点位置的温度值；
运动单元，所述运动单元用于带动所述焊条12和所述温度检测单元13移动；和
控制单元，所述控制单元用于根据所述温度值控制所述焊接电源和所述运动单元动作。
焊接过程中，温度检测单元13能够采集焊点位置的温度值，并将采集的温度值传送至控制单元中，控制单元将接受的温度值和阈值范围进行比较，当温度值大于阈值范围时，控制单元控制焊接电源断电，并控制运动单元将带有焊条12的焊枪11运送至下一个焊点，循环以上步骤，实现自动连续焊接，本系统能够对焊点进行温度监测，当焊点温度值超过阈值范围时，焊接电源断电，该焊点完成焊接，防止出现焊接温度过高造成工件损坏的现象。
本发明的一个实施例中，所述运动单元包括：
水平运动模块，所述水平运动模块用于带动所述焊条12和所述温度检测单元13水平方向位移；和
竖直运动模块，所述竖直运动模块用于带动所述焊条12和所述温度检测单元13竖直方向位移。
水平运动模块能够实现水平方向的位移，竖直运动模块能够实现竖直方向的位移，竖直运动模块安装在所述水平运动模块上，以此实现焊条12和温度检测单元13能够同步进行二维运动，可以完成对指定工件的焊接。
本发明的一个实施例中，所述水平运动模块包括支架1，所述支架1上设有第一驱动器3和水平方向的导轨2，所述导轨2上设有滑块4，所述竖直运动模块和所述温度检测单元13安装在所述滑块4上，所述控制单元控制所述第一驱动器3驱动所述滑块4在所述导轨2上滑动。第一驱动器3可以选用电动推杆或气缸。
控制单元能够控制第一驱动器3驱动滑块4在导轨2上进行水平方向的移动，滑块4带动竖直运动模块和温度检测单元13在水平方向上同步运动。
如图1和图2所示，所述竖直运动模块包括限位块5、支撑块6、弹性件7、第二驱动器8和压力传感器9，所述限位块5和所述滑块4固定连接，所述限位块5设有卡槽，所述支撑块6的一端卡接在所述卡槽中，所述支撑块6的一端和所述压力传感器9固定连接，所述支撑块6的另一端和带有所述焊条12的焊枪11固定连接，所述弹性件7的一端和所述限位块5固定连接，所述弹性件7的另一端和所述压力传感器9接触，所述压力传感器9采集所述焊条12和工件之间的接触力，所述控制单元控制所述第二驱动器8驱动所述支撑块6在竖直方向移动，使所述焊条12和所述工件之间的接触力维持在设定范围内，所述弹性件7为弹簧。
焊条12和待焊接的工件没有接触时，弹性件7不被压缩，压力传感器9采集的压力值为零，焊接时，焊条12的端部和工件接触，由于带有焊条12的焊枪11和支撑块6固定连接，并且支撑块6能够在限位块5内的卡槽中滑动，弹性件7位于卡槽和支撑块6之间，因此弹性件7受力被压缩，压力传感器9能够采集弹性件7的压力值，此压力值等同于焊条12和工件之间的压力，控制模块接收压力传感器9采集的压力值，并将压力值和阈值压力进行比较，控制第二驱动器8驱动支撑块6在竖直方向上移动，当支撑块6在竖直方向位移带动焊枪11在竖直方向上产生位移，从而改变焊条12和工件之间的接触力，通过此种方式，压力传感器9采集焊条12和工件之间的接触力，控制单元控制第二驱动器8使焊条12和工件的接触力维持在设定的范围内，以此保证焊条12和工件之间良好接触，保证能够实现正常的焊接工作。第二驱动器8可以选用电动推杆或气缸。
为了弹性件7的压力能够均匀分布在压力传感器9上，弹性件7的另一端连接平板10，平板10和压力传感器9接触。
本发明的一个实施例中，所述温度检测单元13包括角度调节单元和非接触式温度传感器，所述角度调节单元安装在所述支撑块6上，所述非接触式温度传感器安装在所述角度调节单元上，并与所述控制单元电连接。
通过角度调节单元可以改变非接触式温度传感器的角度，使非接触式温度传感器测量点位于焊条12的端点位置，即焊条12和工件的接触位置，也就是焊点。由于非接触式温度传感器和带有焊条12的焊枪11均安装在支撑块6上，非接触式温度传感器和焊条12同步运动，因此二者不会发生相对位移，非接触式温度传感器能够始终采集焊点位置的温度值。
本发明的一个实施例中，所述角度调节单元包括底座14、圆环15和螺杆16，所述底座14上设有与所述圆环15适配的柱体17，所述圆环15套接在所述柱体17上，所述非接触式温度传感器固定安装在所述圆环15上，所述圆环15上设有与所述螺杆16适配的螺纹孔，所述螺杆16与所述圆环15螺纹连接。
非接触式温度传感器安装在圆环15上，并且和焊条12位于同一平面，圆环15可以在柱体17上转动，以此调节非接触式温度传感器的角度，使非接触式温度传感器的检测点和焊接点重合，当非接触式温度传感器的角度调整完成后，将螺杆16旋紧在圆环15上的螺纹孔中，实现圆环15和柱体17的固定连接，保证非接触式温度传感器角度的固定，能够一直对焊接点进行温度的采集。
本发明的一个实施例中，所述非接触式温度传感器为红外温度传感器。
本发明的一个实施例中，，所述控制单元包括处理器、显示器和输入器，所述显示器、所述输入器、所述温度检测单元13、所述运动单元和所述焊接电源均连接所述处理器。
显示器能够显示系统中各个电器件的工作状态，便于工作人员能够了解系统的工作状态，便于对系统的控制。通过输入器可以输入各种指令，实现对系统整体的控制。
所述处理器为单片机或PLC。
单片机为一种信号处理器，该信号处理器是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。由于单片机具有高集成度、体积小、控制功能强、易扩展等优点，在本实施例中，优选为单片机，需要说明的是，在本发明其他实施例中，还可以采用通用处理器替代单片机，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以采用数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
单片机可以选用STM32、STM8、89C52等型号的单片机。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动焊接系统，其特征在于，包括：
焊接电源，所述焊接电源用于为焊条的焊接提供电能；
温度检测单元，所述温度检测单元用于采集所述工件上焊点位置的温度值；
运动单元，所述运动单元用于带动所述焊条和所述温度检测单元移动；和
控制单元，所述控制单元用于根据所述温度值控制所述焊接电源和所述运动单元动作。
2. 根据权利要求1所述的自动焊接系统，其特征在于，所述运动单元包括：
水平运动模块，所述水平运动模块用于带动所述焊条和所述温度检测单元水平方向位移；和
竖直运动模块，所述竖直运动模块用于带动所述焊条和所述温度检测单元竖直方向位移。
3.根据权利要求2所述的自动焊接系统，其特征在于，所述水平运动模块包括支架，所述支架上设有第一驱动器和水平方向的导轨，所述导轨上设有滑块，所述竖直运动模块和所述温度检测单元安装在所述滑块上，所述控制单元控制所述第一驱动器驱动所述滑块在所述导轨上滑动。
4.根据权利要求3所述的自动焊接系统，其特征在于，所述竖直运动模块包括限位块、支撑块、弹性件、第二驱动器和压力传感器，所述限位块和所述滑块固定连接，所述限位块设有卡槽，所述支撑块的一端卡接在所述卡槽中，所述支撑块的一端和所述压力传感器固定连接，所述支撑块的另一端和带有所述焊条的焊枪固定连接，所述弹性件的一端和所述限位块固定连接，所述弹性件的另一端和所述压力传感器接触，所述压力传感器采集所述焊条和工件之间的接触力，所述控制单元控制所述第二驱动器驱动所述支撑块在竖直方向移动，使所述焊条和所述工件之间的接触力维持在设定范围内。
5.根据权利要求4所述的自动焊接系统，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
6.根据权利要求3所述的自动焊接系统，其特征在于，所述温度检测单元包括角度调节单元和非接触式温度传感器，所述角度调节单元安装在所述支撑块上，所述非接触式温度传感器安装在所述角度调节单元上，并与所述控制单元电连接。
7.根据权利要求6所述的自动焊接系统，其特征在于，所述角度调节单元包括底座、圆环和螺杆，所述底座上设有与所述圆环适配的柱体，所述圆环套接在所述柱体上，所述非接触式温度传感器固定安装在所述圆环上，所述圆环上设有与所述螺杆适配的螺纹孔，所述螺杆与所述圆环螺纹连接。
8.根据权利要求6所述的自动焊接系统，其特征在于，所述非接触式温度传感器为红外温度传感器。
9.根据权利要求1所述的自动焊接系统，其特征在于，所述控制单元包括处理器、显示器和输入器，所述显示器、所述输入器、所述温度检测单元、所述运动单元和所述焊接电源均连接所述处理器。
10.根据权利要求9所述的自动焊接系统，其特征在于，所述处理器为单片机或PLC。
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