CN113399791B - 一种焊接用高精度识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体为一种焊接用高精度识别装置及方法，其包括：焊接装置、夹具、传感器单元、保护盖、遮挡部、气体流路，传感器单元通过夹具安装在焊接装置上，焊接装置的下端设有焊炬，焊炬的下端设有焊丝，焊丝的下端设有工件，传感器单元包括：容纳盒、气体供给口、连接端子一、连接端子二、透光板、投光部、检测部、第一气体流路，容纳盒的上端分别设有气体供给口、连接端子一、连接端子二，本发明通过冷却气出口喷出的气体将对保护盖的下端进行冲洗和冷却，提高了保护盖的散热效率，防止烟尘和热量对传感器单元的测量精度的影响。

Description

一种焊接用高精度识别装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种焊接用高精度识别装置及方法。

背景技术

以往，对于具有坡口形状的一对铁板等工件通过电弧焊接等而进行对接焊等的焊接时，将焊炬靠近工件(的对接的坡口形状的部分)。在该状态下，向从焊炬供给的焊丝的前端和工件之间施加电压，在它们之间产生电弧。通过这样，焊丝熔化，工件被加热而熔化，能够将工件彼此焊接。

在进行焊接时，焊炬与工件之间的距离或工件的形状，对工件的焊接质量带来影响，由此在现有技术的焊接过程中，需要使用传感器来测量焊炬与工件之间的距离或工件的形状，而焊接产生的热量如果传递到传感器上，可能会影响传感器的测量精度，并且焊接产生的飞溅物也可能会遮挡传感器，造成传感器的测量不准确，现有技术还采用了遮挡部件来对热量和飞溅物进行遮挡，但是遮挡部件需要经常更换，耗时耗力，并且焊接过程中经常需要使用保护气，这些保护气在焊接过程中会吸收大量焊接释放的热量，导致焊接过程中消耗的能量不能完全作用在焊丝和工件上，浪费了大量的能量，焊接领域的这些问题急需改进。

发明内容

因此，本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明提供一种焊接用高精度识别装置及方法，解决焊接中产生的热量和飞溅物影响传感器的测量精度以及遮挡部件的使用寿命不长需要经常更换，以及焊接使用保护气将消耗大量能量等问题。

一种焊接用高精度识别装置，包括：焊接装置、夹具、传感器单元、保护盖、遮挡部，传感器单元通过夹具安装在焊接装置上，焊接装置的下端设有焊炬，焊炬的下端设有焊丝，焊丝的下端设有工件，传感器单元包括：容纳盒、气体供给口、连接端子一、连接端子二、透光板、投光部、检测部、第一气体流路，容纳盒的上端分别设有气体供给口、连接端子一、连接端子二，容纳盒的内部设有投光部及检测部，容纳盒的下端设有两个透光板，容纳盒的下方设有保护盖，容纳盒内设有第一气体流路，保护盖包括：激光射出口、激光接收口、安装部、第二气体流路，保护盖的内部设有第二气体流路，保护盖的下端设有激光射出口和激光接收口，保护盖的一端设有安装部，遮挡部包括：遮挡盖、气体输入管、连接管路、气流驱动叶轮、清洁喷头，遮挡盖包括左侧面、右侧面、前侧面、后侧面，遮挡盖的内部为空心结构，遮挡盖的内部转动设置有气流驱动叶轮，气流驱动叶轮的中心位置开设有冲洗气管路，右侧面的前方设置有清洁喷头，前侧面和后侧面上均设置有气体输入管，左侧面上固定设置有连接管路。

优选的，投光部的一侧设有投射装置，投光部的上方设有激光光源，检测部上设有光接收装置，检测部的上方设有检测装置。

优选的，第一气体流路与第二气体流路相连通。

优选的，清洁喷头的内部具有空腔，清洁喷头靠近右侧面的端面上设有冲洗气入口，清洁喷头靠近右侧面的端面开设有多个冲洗气喷出口，清洁喷头的中部穿过遮挡盖与气流驱动叶轮的旋转轴连接，冲洗气入口与冲洗气管路连通。

优选的，前侧面的上半部分与一根气体输入管的一端连通，后侧面的下半部分与另一根气体输入管的一端连通，两根气体输入管的另一端均与第二气体流路连通。

优选的，左侧面上开设有气流出口，连接管路靠近左侧面的端面两端设有两个气体入口，连接管路靠近左侧面的端面中部开设的气体出口，连接管路的远离左侧面的端面开设有两个冷却气出口。

优选的，两个气体入口分别与两个气流出口连通，气体出口与气流驱动叶轮的冲洗气管路连通。

一种焊接用高精度识别装置的方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬供给的焊丝的前端和工件之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝熔化，在工件产生熔池，能够进行工件的焊接；

S2：工件形成有熔池，从右往左移动焊接装置，在工件彼此形成焊接部(焊道)；遮挡部，将工件焊接时所产生的辐射热之中朝向容纳盒下方侧(具体而言，激光射出口和激光接收口)的辐射热进行遮蔽。遮挡部，将从熔池飞溅出来、并朝向容纳盒下方侧表面的飞溅物进行遮蔽；

S3：同时气体供给口通入气体，气体流入保护盖，对保护盖进行冷却，然后气流从管道进入遮挡盖，在遮挡盖内驱动气流驱动叶轮进行旋转，并且对遮挡盖内部进行冷却，气体从气体入口进入连接管路，一部分气流从冷却气出口喷出对保护盖的下端进行冲洗和冷却，防止烟尘和热量对传感器单元的测量精度的影响；

S4：一部分气流进入清洁喷头，随着清洁喷头的旋转从冲洗气喷出口喷出对遮挡盖的右侧面进行冲洗和冷却，提高遮挡盖的使用寿命，并且冲洗遮挡盖后的气体将缓慢排放到焊接区域附近作为焊接的保护气，此保护气已经过预热，提高了焊接的能量的利用率。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的遮挡盖、气流驱动叶轮和清洁喷头以及连接管路的设置，使遮挡盖对热量和飞溅物进行遮挡，并且通过气流驱动清洁喷头旋转，分别对遮挡盖的内部进行气体冷却以及旋转喷出气体对遮挡部的遮挡面进行冷却和冲洗，提高了遮挡部的使用寿命，并且冲洗遮挡盖后的气体将缓慢排放到焊接区域附近作为焊接的保护气，此保护气已经过预热，提高了焊接的能量的利用率。

2.本发明在遮挡盖的前侧面和后侧面上设置有气体输入管，遮挡盖的前侧面的上半部分与一根气体输入管的一端连通，遮挡盖的下半部分与另一根气体输入管的一端连通，两根气体输入管的另一端均与保护盖的第二气体流路连通，这样设置的两根气体输入管的气流能够共同驱动气流驱动叶轮，提高气流动能和气流驱动叶轮的机械能的转化率。

3.本发明的连接管路的远离遮挡盖的左侧面的端面开设有两个冷却气出口，冷却气出口喷出的气体将对保护盖的下端进行冲洗和冷却，提高了保护盖的散热效率，防止烟尘和热量对传感器单元的测量精度的影响。

附图说明

图1为本发明的整体结构平面示意图。

图2为本发明的整体结构立体示意图。

图3为本发明的传感器单元和保护盖以及遮挡部的结构示意图。

图4为本发明的遮挡部的内部结构示意图。

图5为本发明的传感器单元和保护盖的前方视角的剖视图。

图6为本发明的传感器单元和保护盖的后方视角的剖视图。

图7为本发明的保护盖的内部结构示意图。

其中1、焊接装置；2、夹具；3、传感器单元；4、保护盖；5、遮挡部；11、焊炬；12、焊丝；31、容纳盒；32、气体供给口；33、连接端子一；34、连接端子二；35、透光板；36、投光部；37、检测部；38、第一气体流路；361、投射装置；362、激光光源；371、光接收装置；372、检测装置；41、激光射出口；42、激光接收口；43、安装部；44、第二气体流路；51、遮挡盖；51a、前侧面；51b、后侧面；51c、右侧面；51d、左侧面；52、气体输入管；53、连接管路；54、气流驱动叶轮；55、清洁喷头；511、气流出口；531、气体入口；532、气体出口；533、冷却气出口；541、冲洗气管路；551、冲洗气喷出口；552、冲洗气入口；W、工件；B、焊接部；P、熔池。

具体实施方式

本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本发明，与本发明没有连接的部件将从附图中省略。

如图1所示，一种焊接用高精度识别装置，包括：焊接装置1，夹具2，传感器单元3，保护盖4，遮挡部5；

如图1所示，本实施方式所涉及的传感器单元3，通过夹具2而安装于焊接装置1；焊接装置1的焊炬11供给有焊丝12；焊接时，向从焊炬11供给的焊丝12的前端和工件W之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝12熔化，在工件W产生熔池P，能够进行工件W的焊接；工件W形成有熔池P，从右往左移动焊接装置1，在工件W彼此形成焊接部(焊道)B；另外，在图1中，将工件W方便性地作为一个工件而描绘，但是，其是对两个以上的工件彼此进行对接焊、角焊、搭接焊等。焊接方法没有特别的限制。另外，在本实施方式之中，将工件彼此的焊接规定为使用焊丝的电弧焊，除此之外，也可以为例如TIG焊接、电子束焊接、激光束焊接、气焊等其他的焊接；

为了通过焊接装置1对工件W进行稳定地焊接，测量焊炬11与工件W的距离、或工件W的形状是重要的。在此，在本实施方式之中，作为一个例子，通过传感器单元3来测量工件W的形状或者到工件W的距离。

如图1、图2、图3、图5所示，所述传感器单元3，包括：容纳盒31，气体供给口32，连接端子一33，连接端子二34，透光板35，投光部36，检测部37，第一气体流路38；传感器单元3是通过检测的激光(检测光)来测量工件W的形状或(从传感器单元3)到工件W的距离的装置；投光部36用以向焊接工件W的表面投射激光，检测部37用以检测从工件W表面反射的激光，投光部36具备：产生激光的激光光源362；以及将激光光源362产生的激光向工件W投射的投射装置361；

检测部37具备：光接收装置371，该光接收装置371接收被工件W表面反射回来的激光；以及检测装置372，该检测装置372检测从光接收装置371传送来的激光；光接收装置371向检测装置372传送所接收的被工件W表面反射回来的激光；检测装置372，例如是摄像装置(相机)，检测被工件表面W反射回来的激光，并将检测的激光的数据传送到画像处理装置(未图示)，该画像处理装置设置在传感器装置外部或传感器装置内部；画像处理装置测量工件W的形状(状态)或从传感器单元3(具体而言，激光光源362)到工件W的距离，例如，画像处理装置根据测量的距离来换算焊炬11与工件W的距离；

如图1、图2、图3、图5所示，容纳盒31以容纳投光部36和检测部37且使从投光部36发出的投射激光和朝向检测部37的从工件W表面反射的激光能够通过的方式而构成；如果能够使投射激光和反射激光通过，例如也可以是开口状态的，也可以在该开口部分覆盖有投射激光和反射激光能够通过的材料(例如，透明的树脂或玻璃等)制成的透光板35；在本实施方式之中，容纳盒31下方设置有投射激光和反射激光能够通过的透光板35，在容纳盒31的下方设置有保护盖4；

如图5所示，在容纳盒31内，形成有与保护盖4相连通的冲洗用的第一气体流路38；作为第一气体流路38所供给的气体，能够列举空气(大气)、氦气、氩气、氮气、二氧化碳以及这些气体的混合气体等；优选是相对于工件W的焊接部具有化学稳定性的气体，即可用作焊接的保护气的气体；

如图1、图2、图3、图5所示，在容纳盒31的上表面设有：用于输出传感器单元3的检测信号等的连接端子一33；以及用于向传感器单元3供给电力和向传感器单元3输入控制信号等的连接端子二34；而且，在容纳盒31的上表面还设有气体供给口32，该气体供给口32通过第一气体流路38向保护盖4供给气体；此外，在容纳盒31的上表面，还设有显示传感器单元3电源接通、断开等状态的显示灯(图未示)；

如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述保护盖4，包括：激光射出口41，激光接收口42，安装部43，第二气体流路44；例如由金属材料或树脂材料构成，从容纳盒31底面侧通过螺丝等紧固件而被安装。通过将保护盖4安装在容纳盒31，形成有与第一气体流路38相连通的第二气体流路44。在第二气体流路44，形成有激光射出口41和激光接收口42，激光射出口41和激光接收口42内设置有能使激光通过的透明板；如图5所示，在保护盖4的右端的下方设置有安装部43，用于固定安装遮挡部5；

如图6、图7所示，所述遮挡部5包括：遮挡盖51，气体输入管52，连接管路53，气流驱动叶轮54，清洁喷头55；遮挡盖51包括左侧面51d、右侧面51c、前侧面51a、后侧面51b，右侧面51c能够遮挡焊接区域产生的热量和飞溅物，遮挡盖51的内部设置有空腔，在遮挡盖51的内部转动设置有气流驱动叶轮54，气流驱动叶轮54能够被遮挡盖51内的气流驱动进行旋转，气流驱动叶轮54的中部开设有冲洗气管路541，在遮挡盖51的右侧面51c的前方设置有清洁喷头55，清洁喷头55的内部具有空腔，清洁喷头55靠近遮挡盖51的右侧面51c的端面的中部开设有冲洗气入口552，清洁喷头55的中部穿过遮挡盖51与气流驱动叶轮54的旋转轴连接，冲洗气入口552与冲洗气管路541连通，清洁喷头55靠近遮挡盖51的右侧面51c的端面还开设有多个冲洗气喷出口551，从冲洗气喷出口551喷出的气流将对遮挡盖51的右侧面51c进行冲洗和冷却，提高了遮挡盖的使用寿命，并且冲洗遮挡盖51后的气体将缓慢排放到焊接区域附近作为焊接的保护气，此保护气已经过预热，提高了焊接的能量的利用率；在遮挡盖51的前侧面51a和后侧面51b上设置有气体输入管52，遮挡盖51的前侧面51a的上半部分与一根气体输入管52的一端连通，遮挡盖51的后侧面51b的下半部分与另一根气体输入管52的一端连通，两根气体输入管52的另一端均与保护盖4的第二气体流路44连通，这样设置的两根气体输入管52的气流能够共同驱动气流驱动叶轮54，提高气流动能和气流驱动叶轮54的机械能的转化率；如图7所示，若以遮挡盖51的左侧面51d的中心建立一般的二维坐标轴，在遮挡盖51的左侧面51d的第二象限和第四象限开设有气流出口511；在遮挡盖51的左侧面51d上还固定设置有连接管路53，连接管路53的两个气体入口531分别与两个气流出口511连通，连接管路53靠近遮挡盖51的左侧面51d的端面中部开设的气体出口532与气流驱动叶轮54的冲洗气管路541连通，连接管路53的远离遮挡盖51的左侧面51d的端面开设有两个冷却气出口533，冷却气出口533喷出的气体将对保护盖4的下端进行冲洗和冷却，防止烟尘和热量对传感器单元3的测量精度的影响；

一种焊接用高精度识别装置的方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬11供给的焊丝12的前端和工件W之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝12熔化，在工件W产生熔池P，能够进行工件W的焊接；

S2：工件W形成有熔池P，从右往左移动焊接装置1，在工件W彼此形成焊接部(焊道)B；遮挡部5，将工件W焊接时所产生的辐射热之中朝向容纳盒31下方侧(具体而言，激光射出口41和激光接收口42)的辐射热进行遮蔽。遮挡部5，将从熔池P飞溅出来、并朝向容纳盒31下方侧表面的飞溅物进行遮蔽；

S3：同时气体供给口32通入气体，气体流入保护盖4，对保护盖4进行冷却，然后气流从管道52进入遮挡盖51，在遮挡盖51内驱动气流驱动叶轮54进行旋转，并且对遮挡盖51内部进行冷却，气体从气体入口531进入连接管路53，一部分气流从冷却气出口533喷出对保护盖4的下端进行冲洗和冷却，防止烟尘和热量对传感器单元3的测量精度的影响；

S4：一部分气流进入清洁喷头55，随着清洁喷头55的旋转从冲洗气喷出口551喷出对遮挡盖51的右侧面51c进行冲洗和冷却，提高遮挡盖的使用寿命，并且冲洗遮挡盖51后的气体将缓慢排放到焊接区域附近作为焊接的保护气，此保护气已经过预热，提高了焊接的能量的利用率。

Claims (5)

1.一种焊接用高精度识别装置，包括：焊接装置（1），夹具（2），传感器单元（3），保护盖（4），遮挡部（5）；其特征在于：所述传感器单元（3）通过夹具（2）安装在焊接装置（1）上，焊接装置（1）的下端设有焊炬（11），所述焊炬（11）的下端设有焊丝（12），所述焊丝（12）的下端设有工件W，所述传感器单元（3）包括：容纳盒（31），气体供给口（32），连接端子一（33），连接端子二（34），透光板（35），投光部（36），检测部（37），第一气体流路（38），所述容纳盒（31）的上端分别设有气体供给口（32）、连接端子一（33）、连接端子二（34），所述容纳盒（31）的内部设有投光部（36）及检测部（37），所述容纳盒（31）的下端设有两个透光板（35），所述容纳盒（31）的下方设有保护盖（4），所述容纳盒（31）内设有第一气体流路（38），所述保护盖（4）包括：激光射出口（41），激光接收口（42），安装部（43），第二气体流路（44），所述保护盖（4）的内部设有第二气体流路（44），所述保护盖（4）的下端设有激光射出口（41）和激光接收口（42），所述保护盖（4）的一端设有安装部（43），所述遮挡部（5）包括：遮挡盖（51）、气体输入管（52）、连接管路（53）、气流驱动叶轮（54）、清洁喷头（55），所述遮挡盖（51）包括左侧面（51d）、右侧面（51c）、前侧面（51a）、后侧面（51b），所述遮挡盖（51）的内部为空心结构，所述遮挡盖（51）的内部转动设置有气流驱动叶轮（54），所述气流驱动叶轮（54）的中心位置开设有冲洗气管路（541），右侧面（51c）的前方设置有清洁喷头（55），所述前侧面（51a）和后侧面（51b）上均设置有气体输入管（52），左侧面（51d）上固定设置有连接管路（53），清洁喷头（55）的内部具有空腔，清洁喷头（55）靠近右侧面（51c）的端面上设有冲洗气入口（552），清洁喷头（55）靠近右侧面（51c）的端面开设有多个冲洗气喷出口（551），清洁喷头（55）的中部穿过遮挡盖（51）与气流驱动叶轮（54）的旋转轴连接，冲洗气入口（552）与冲洗气管路（541）连通，前侧面（51a）的上半部分与一根气体输入管（52）的一端连通，所述后侧面（51b）的下半部分与另一根气体输入管（52）的一端连通，两根气体输入管（52）的另一端均与第二气体流路（44）连通，左侧面（51d）上开设有气流出口（511），所述连接管路（53）靠近左侧面（51d）的端面两端设有两个气体入口（531），所述连接管路（53）靠近左侧面（51d）的端面中部开设的气体出口（532），连接管路（53）的远离左侧面（51d）的端面开设有两个冷却气出口（533），两个所述气体入口（531）分别与两个气流出口（511）连通，气体出口（532）与气流驱动叶轮（54）的冲洗气管路（541）连通。

2.根据权利要求1所述的一种焊接用高精度识别装置，其特征在于：所述投光部（36）的一侧设有投射装置（361），所述投光部（36）的上方设有激光光源（362）。

3.根据权利要求1所述的一种焊接用高精度识别装置，其特征在于：所述检测部（37）上设有光接收装置（371），所述检测部（37）的上方设有检测装置（372）。

4.根据权利要求1所述的一种焊接用高精度识别装置，其特征在于：所述第一气体流路（38）与所述第二气体流路（44）相连通。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种焊接用高精度识别装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：焊接时，向从焊炬（11）供给的焊丝（12）的前端和工件W之间施加电压，以此在它们之间产生电弧；通过这样，焊丝（12）熔化，在工件W产生熔池P，能够进行工件W的焊接；

S2：工件W形成有熔池P，从右往左移动焊接装置（1），在工件W彼此形成焊接部；遮挡部（5），将工件W焊接时所产生的辐射热之中朝向容纳盒（31）下方的辐射热进行遮蔽，遮挡部（5），将从熔池P飞溅出来、并朝向容纳盒（31）下方侧表面的飞溅物进行遮蔽；

S3：同时气体供给口（32）通入气体，气体流入保护盖（4），对保护盖（4）进行冷却，然后气流从管道（52）进入遮挡盖（51），在遮挡盖（51）内驱动气流驱动叶轮（54）进行旋转，并且对遮挡盖（51）内部进行冷却，气体从气体入口（531）进入连接管路（53），一部分气流从冷却气出口（533）喷出对保护盖（4）的下端进行冲洗和冷却，防止烟尘和热量对传感器单元（3）的测量精度的影响；

S4：一部分气流进入清洁喷头（55），随着清洁喷头（55）的旋转从冲洗气喷出口（551）喷出对遮挡盖（51）的右侧面（51c）进行冲洗和冷却，提高遮挡盖的使用寿命，并且冲洗遮挡盖（51）后的气体将缓慢排放到焊接区域附近作为焊接的保护气，此保护气已经过预热，提高了焊接的能量的利用率。