CN112719699B - 一种焊接装置的监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及置一种焊接装置的监控方法，监控装置包括固定臂，固定臂前端固定设有位移传感器，移传感器上并排设有两组顶杆，顶杆的顶头与焊接工件焊接处的两侧相抵接，固定臂后端固定设有测温探头，固定臂中部设有随动机构、减速器、伺服电机，随动机构上固定设有焊枪，减速器分别与随动机构、伺服电机的旋转端相啮合；监控装置还包括控制装置，控制装置的控制端分别与位移传感器、测温探头、伺服电机的编码器电气连接。本发明的一种焊接装置的监控方法，焊接前对焊接工件的焊缝处进行位置检测；呈“S”状焊接提高焊接饱和度；实时地对焊接工件进行温度检测。

Description

一种焊接装置的监控方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种焊接装置的监控方法。

背景技术

焊接，即为熔接，是通过加热、高温或者高压的方式融化焊材，使被焊物结合的一种制造工艺及技术。焊接的能量包括：气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。焊接过程中，焊接温度（预热温度、层间温度、后热温度）的控制至关重要，焊接温度因素对焊缝质量的好坏起着决定性的影响。同时，焊缝的饱满程度，是否虚焊，也是焊接工艺中重要的技术指标。

目前，焊接装置/设备的工作方式为：固定焊枪，通过旋转、平移焊接工件实现焊接，焊接温度通过手持式红外检测仪/接触式热电偶测温仪进行检测，由此能够很明显地看出，现有焊接装置/设备在工作中，仍然存在以下缺点：

1、焊接工件固定于焊接装置后，未进行焊缝两侧焊接工件的位置检测；

2、固定式的焊枪虽能提高焊接工件与焊枪之间稳定的距离，但在焊接过程中，无法实现热熔焊材与焊缝之间的饱满度；

焊接温度的检测实时性差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种焊接装置的监控方法的装置，焊接前对焊接工件的焊缝处进行位置检测；呈“S”状焊接提高焊缝的饱满度；实时地对焊接工件进行温度检测。

本发明解决所采用的技术方案是：

一种焊接装置的监控装置，包括用以固定于焊接装置上的固定臂，所述固定臂的中部沿上下方向贯穿设置有穿槽，所述穿槽后方的固定臂上设置有卡槽，穿槽前方的固定臂上设置有水平的旋孔，固定臂的上顶面上固定设置有多个固定耳，固定臂上贯穿设置有多个固定直孔、固定横孔，固定臂的前、后两端分别设置有前固定螺孔、后固定螺孔，

固定臂前端所设的前固定螺孔处固定设置有位移传感器，所述位移传感器上并排设置有两组顶杆，所述顶杆的顶头与焊接工件焊接处的两侧相抵接；固定臂后端所设的后固定螺孔处固定设置有测温探头，固定臂中部设置有随动机构、减速器、伺服电机，

所述随动机构包括活动插设于穿槽内的筒套，所述筒套筒壁的前、后两端分别固定设置有共中心轴线的前旋杆、后旋杆，所述前旋杆旋转插设于旋孔内，所述后旋杆旋转插设于压盖与卡槽之间，后旋杆的末端设置有与减速器的输出端相啮合的齿轮，筒套内插设有焊枪，筒套的筒壁上贯穿设置有用以固定焊枪的固定螺丝；

所述伺服电机与固定耳固定连接，并使之与固定臂可靠固定，伺服电机的旋转端啮合设置有减速器，所述减速器的输出端设置有压盖，所述压盖固定插设于卡槽内；

监控装置还包括控制装置，所述控制装置的控制端分别与位移传感器、测温探头、伺服电机的编码器电气连接。

进一步的，所述穿槽、筒套倾斜设置，倾斜方向为上端向前、下端向后，使焊枪与焊接工件的焊接处形成锐角，提高焊接可靠性。

进一步的，所述控制装置设置为无纸记录仪，所述无纸记录仪的通信端口包括：

与工控机进行数据交互的以太网接口；

向伺服电机的编码器发送编码信号的串行接口；

采集位移传感器和测温探头变送信号、焊接装置的移动机构运行速度信号的模拟量输入接口；

与焊接装置控制机构电气连接的模拟量输出接口、开关量输出接口：

所述模拟量输出接口用以调节焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度；

所述开关量输出接口用以控制焊接装置的启动/停止。

一种焊接装置的监控方法，包括：

A、工件固定：

焊接装置的移动机构上设置有固定工装，所述固定工装可靠固定两个焊接工件，两个焊接工件处于焊枪的两侧，同时，焊接处处于焊枪的正下方；

B、工件偏差：

位移传感器的两组顶杆末端所设的顶头分别与焊接处两侧的两个焊接工件相抵接，当焊接装置的移动机构连带焊接工件移动时，顶头在焊接工件上滑动，若焊接工件出现错位时，位移传感器所采集的位移信号产生偏离，此时，需重复步骤A，直至位移传感器所采集的位移信号无偏离；

C、工件预热：

焊接工件在焊接装置的移动机构上移动，并进行火焰加热，测温探头对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件到达预热温度范围；

D、工件焊接：

焊接工件预热完成后，通过焊枪进行焊接，

焊枪固定于随动机构上，随动机构通过减速器与伺服电机相连接，即为，伺服电机的编码器控制伺服电机正向、反向交替旋转，带动随动机构的筒套沿前旋杆、后旋杆的共中心轴线交替旋转，

此时，焊枪在两个焊接工件的焊接处往复移动，同时，焊接工件在焊接装置的移动机构带动下，焊枪在两个焊接工件的焊接处呈“S”字状，沿焊接处的方向相对运动，保证了焊接工件在上述焊接的过程中焊缝饱满程度，并且无虚焊；

E、层间温度：

焊接工件在焊接的过程中，测温探头对焊接工件进行温度监测，保证此温度在层间温度范围内，

同时，焊接工件的速度，由焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度，以及测温探头所检测的层间温度，进行调整；

F、工件后热：

焊接工件焊接完成后，在焊接装置的移动机构上移动，并进行火焰后热处理，测温探头对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件持续在后热温度范围内，直至完成后热处理。

进一步的，一种焊接装置的监控方法，还包括：

所述步骤D中，所述焊接装置的移动机构运行速度，即为焊接工件移动速度，与伺服电机正向、反向交替旋转的频率成正比，

控制装置根据焊接装置的移动机构运行速度，向伺服电机的编码器发送控制信号，并由伺服电机的编码器调整伺服电机的旋转速度以及正向、反向交替旋转的频率。

本发明一种焊接装置的监控方法的装置的优点在于：

焊接前对焊接工件的焊缝处进行位置检测；呈“S”状焊接提高焊接饱和度；实时地对焊

1、通过两组顶杆确定焊接工件的位移差，并通过位移传感器将顶杆位移差，转换为偏离信号，从而确保焊接工件焊缝与焊枪之间保持稳定的相对距离；

2、伺服电机通过减速器带动随动机构，同时，焊枪往复摆动，使焊枪的焊点在焊缝处呈“S”状，保证焊缝的饱满度；

测温探头实时地对焊接工件进行温度检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要的附图作简单介绍，下列描述中的附图是本发明的实施方式。

图1是本发明实例提供一种焊接装置的监控方法的装置的总立体示意图；

图2是本发明实例提供一种焊接装置的监控方法的装置的局部爆炸示意图；

图3是本发明实例提供一种焊接装置的监控方法的装置的固定臂放大示意图。

图中:

10、固定臂，11、穿槽，12、卡槽，13、旋孔，14、固定耳，15、固定直孔，

16、固定横孔，17、前固定螺孔，18、后固定螺孔，

20、位移传感器，21、顶杆，

31、焊枪，32、随动机构，321、筒套，322、后旋杆，323、前旋杆，324、固定螺丝，33、压盖，34、减速器，35、伺服电机，

40、测温探头。

具体实施方式

为了更加清楚地、明确地说明本发明的具体实施目的和实施方式，下面将对本发明技术方案进行完整的描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。在未做出创造性劳动的前提下，基于本发明所描述实施例的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明一种焊接装置的监控装置，如图1、图2、图3所示，包括用以固定于焊接装置上的固定臂10，所述固定臂10的中部沿上下方向贯穿设置有穿槽11，所述穿槽11后方的固定臂10上设置有卡槽12，穿槽11前方的固定臂10上设置有水平的旋孔13，固定臂10的上顶面上固定设置有多个固定耳14，固定臂10上贯穿设置有多个固定直孔15、固定横孔16，所述固定直孔15用以将固定臂10固定于焊接装置上，所述固定横孔16用以加热喷灯，固定臂10的前、后两端分别设置有用以固定位移传感器20的前固定螺孔17、用以固定测温探头40的后固定螺孔18。

如图1、图2、图3所示固定臂10前端固定设置有位移传感器20，所述位移传感器20上并排设置有两组顶杆21，所述顶杆21设置有球状的红宝石顶头，所述顶头与焊接工件焊接处的两侧相抵接，固定臂10后端固定设置有测温探头40，固定臂10中部设置有随动机构32、减速器34、伺服电机35，所述随动机构32上固定设置有焊枪31，所述减速器34分别与随动机构32、伺服电机35的旋转端相啮合。所述伺服电机35与固定耳14固定连接，并使之与固定臂10可靠固定，伺服电机35的旋转端啮合设置有减速器34，所述减速器34的输出端设置有压盖33，所述压盖33固定插设于卡槽12内。所述随动机构32包括活动插设于穿槽11内的筒套321，所述筒套321筒壁的前、后两端分别固定设置有共中心轴线的前旋杆323、后旋杆322，所述前旋杆323旋转插设于旋孔13内，所述后旋杆322旋转插设于压盖33与卡槽12之间，后旋杆322的末端设置有与减速器34的输出端相啮合的齿轮，筒套321内插设有焊枪31，筒套321的筒壁上贯穿设置有用以固定焊枪31的固定螺丝324。

如图1、图2、图3所示所述穿槽11、筒套321倾斜设置，倾斜方向为上端向前、下端向后，使焊枪31与焊接工件的焊接处形成锐角，提高焊接可靠性。

监控装置还包括控制装置，所述控制装置设置为无纸记录仪，所述无纸记录仪的通信端口包括：

与工控机进行数据交互的以太网接口；

向伺服电机35的编码器发送编码信号的串行接口；

采集位移传感器20和测温探头40变送信号、焊接装置的移动机构运行速度信号的模拟量输入接口；

与焊接装置控制机构电气连接的模拟量输出接口、开关量输出接口：

所述模拟量输出接口用以调节焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度；

所述开关量输出接口用以控制焊接装置的启动/停止。

结合上述实施例中一种焊接装置的监控装置的具体结构，下面对一种焊接装置的监控方法，进行进一步地说明：

所述焊接装置包括移动机构，所述移动机构包括平移式、旋转式。

A、工件固定：

焊接装置的移动机构上设置有固定工装，所述固定工装包括台钳型、卡盘型，固定工装可靠固定两个焊接工件，两个焊接工件处于焊枪31的两侧，同时，焊接处处于焊枪31的正下方。

B、工件偏差：

位移传感器20的两组顶杆21末端所设的顶头分别与焊接处两侧的两个焊接工件相抵接，当焊接装置的移动机构连带焊接工件移动时，顶头在焊接工件上滑动，若焊接工件出现错位时，位移传感器20所采集的位移信号产生偏离，此时，需重复步骤A，直至位移传感器20所采集的位移信号无偏离。

C、工件预热：

焊接工件在焊接装置的移动机构上移动，并通过固定横孔16上所固定的加热喷灯进行火焰加热，测温探头40对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件到达预热温度范围。

D、工件焊接：

焊接工件预热完成后，通过焊枪31进行焊接；

焊枪31固定于随动机构32上，随动机构32通过减速器34与伺服电机35相连接，即为，伺服电机35的编码器控制伺服电机35正向、反向交替旋转，带动随动机构32的筒套321沿前旋杆323、后旋杆322的共中心轴线交替旋转；

此时，焊枪31在两个焊接工件的焊接处往复移动，同时，焊接工件在焊接装置的移动机构带动下，焊枪31在两个焊接工件的焊接处呈“S”字状，沿焊接处的方向相对运动，保证了焊接工件在上述焊接的过程中焊缝饱满程度，并且无虚焊。

此步骤中，所述焊接装置的移动机构运行速度，即为焊接工件移动速度，与伺服电机35正向、反向交替旋转的频率成正比；

控制装置根据焊接装置的移动机构运行速度，向伺服电机35的编码器发送控制信号，并由伺服电机35的编码器调整伺服电机35的旋转速度以及正向、反向交替旋转的频率。

E、层间温度：

焊接工件在焊接的过程中，测温探头40对焊接工件进行温度监测，保证此温度在层间温度范围内；

同时，焊接工件的速度，由焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度，以及测温探头40所检测的层间温度，进行调整。

F、工件后热：

焊接工件焊接完成后，在焊接装置的移动机构上移动，并通过固定横孔16上所固定的加热喷灯进行火焰后热处理，测温探头40对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件持续在后热温度范围内，直至完成后热处理。

以上述依据，本发明一种焊接装置的监控方法的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种焊接装置的监控装置，其特征在于：

包括用以固定于焊接装置上的固定臂（10），所述固定臂（10）的中部沿上下方向贯穿设置有穿槽（11），所述穿槽（11）后方的固定臂（10）上设置有卡槽（12），穿槽（11）前方的固定臂（10）上设置有水平的旋孔（13），固定臂（10）的上顶面上固定设置有多个固定耳（14），固定臂（10）上贯穿设置有多个固定直孔（15）、固定横孔（16），固定臂（10）的前、后两端分别设置有前固定螺孔（17）、后固定螺孔（18），

固定臂（10）前端所设的前固定螺孔（17）处固定设置有位移传感器（20），所述位移传感器（20）上并排设置有两组顶杆（21），所述顶杆（21）的顶头与焊接工件焊接处的两侧相抵接；固定臂（10）后端所设的后固定螺孔（18）处固定设置有测温探头（40），固定臂（10）中部设置有随动机构（32）、减速器（34）、伺服电机（35），

所述随动机构（32）包括活动插设于穿槽（11）内的筒套（321），所述筒套（321）筒壁的前、后两端分别固定设置有共中心轴线的前旋杆（323）、后旋杆（322），所述前旋杆（323）旋转插设于旋孔（13）内，所述后旋杆（322）旋转插设于压盖（33）与卡槽（12）之间，后旋杆（322）的末端设置有与减速器（34）的输出端相啮合的齿轮，筒套（321）内插设有焊枪（31），筒套（321）的筒壁上贯穿设置有用以固定焊枪（31）的固定螺丝（324）；

所述伺服电机（35）与固定耳（14）固定连接，伺服电机（35）的旋转端啮合设置有减速器（34），所述减速器（34）的输出端设置有压盖（33），所述压盖（33）固定插设于卡槽（12）内；

监控装置还包括控制装置，所述控制装置的控制端分别与位移传感器（20）、测温探头（40）、伺服电机（35）的编码器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种焊接装置的监控装置，其特征在于：

所述穿槽（11）、筒套（321）倾斜设置，倾斜方向为上端向前、下端向后，使焊枪（31）与焊接工件的焊接处形成锐角，提高焊接可靠性。

3.根据权利要求2所述的一种焊接装置的监控装置，其特征在于：

所述控制装置设置为无纸记录仪，所述无纸记录仪的通信端口包括：

与工控机进行数据交互的以太网接口；

向伺服电机（35）的编码器发送编码信号的串行接口；

采集位移传感器（20）和测温探头（40）变送信号、焊接装置的移动机构运行速度信号的模拟量输入接口；

与焊接装置控制机构电气连接的模拟量输出接口、开关量输出接口：

所述模拟量输出接口用以调节焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度；

所述开关量输出接口用以控制焊接装置的启动/停止。

4.一种根据权利要求3所述的监控装置的监控方法，其特征在于：

A、工件固定：

焊接装置的移动机构上设置有固定工装，所述固定工装可靠固定两个焊接工件，两个焊接工件处于焊枪（31）的两侧，同时，焊接处处于焊枪（31）的正下方；

B、工件偏差：

位移传感器（20）的两组顶杆（21）末端所设的顶头分别与焊接处两侧的两个焊接工件相抵接，当焊接装置的移动机构连带焊接工件移动时，顶头在焊接工件上滑动，若焊接工件出现错位时，位移传感器（20）所采集的位移信号产生偏离，此时，需重复步骤A，直至位移传感器（20）所采集的位移信号无偏离；

C、工件预热：

焊接工件在焊接装置的移动机构上移动，并进行火焰加热，测温探头（40）对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件到达预热温度范围；

D、工件焊接：

焊接工件预热完成后，通过焊枪（31）进行焊接，

焊枪（31）固定于随动机构（32）上，随动机构（32）通过减速器（34）与伺服电机（35）相连接，即为，伺服电机（35）的编码器控制伺服电机（35）正向、反向交替旋转，带动随动机构（32）的筒套（321）沿前旋杆（323）、后旋杆（322）的共中心轴线交替旋转，

此时，焊枪（31）在两个焊接工件的焊接处往复移动，同时，焊接工件在焊接装置的移动机构带动下，焊枪（31）在两个焊接工件的焊接处呈“S”字状，沿焊接处的方向相对运动，保证了焊接工件在上述焊接的过程中焊缝饱满程度，并且无虚焊；

E、层间温度：

焊接工件在焊接的过程中，测温探头（40）对焊接工件进行温度监测，保证此温度在层间温度范围内，

同时，焊接工件的速度，由焊接装置的焊丝速度、电流大小、移动机构运行速度，以及测温探头（40）所检测的层间温度，进行调整；

F、工件后热：

焊接工件焊接完成后，在焊接装置的移动机构上移动，并进行火焰后热处理，测温探头（40）对焊接工件进行温度监测，直至焊接工件持续在后热温度范围内，直至完成后热处理。

5.根据权利要求4所述的监控装置的监控方法，其特征在于：

所述步骤D中，所述焊接装置的移动机构运行速度，即为焊接工件移动速度，与伺服电机（35）正向、反向交替旋转的频率成正比，

控制装置根据焊接装置的移动机构运行速度，向伺服电机（35）的编码器发送控制信号，并由伺服电机（35）的编码器调整伺服电机（35）的旋转速度以及正向、反向交替旋转的频率。

Images