CN115446411A - 送丝调节装置、方法及卡钳式管道焊接部件 - Google Patents

Abstract

提供一种送丝调节装置，位置调节部件包括上下位置、上下角度调节部件和左右位置、左右角度调节部件；送丝部件包括导丝管和固定座，固定座与位置调节部件固定连接并跟随位置调节部件共同移动，导丝管用于导入焊丝；回路电阻监测机构包括电阻监测仪和送丝控制系统，电阻监测仪包括第一回路电阻监测点和第二回路电阻监测点，第一回路电阻监测点与熔池连接，第二回路电阻监测点设置在导丝管上，以检测焊丝、第二回路电阻监测点和熔池所形成的送丝回路电阻，送丝控制系统用于接收电阻监测仪的送丝回路电阻信号，并控制位置调节部件调节送丝位置和/或调节焊丝在导丝管内的送丝速度。还提供一种送丝调节方法及卡钳式管道焊接部件。

Description

送丝调节装置、方法及卡钳式管道焊接部件

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及卡钳式自动焊设备领域。

背景技术

现有卡钳式管道自动焊设备为中小管道常用的一种采用卡钳装夹定位，通过设置围绕管道转动的开口式旋转机构进行焊接作业的设备。目前其送丝结构采用焊前人工调节、螺丝紧固方式固定，为一种焊前调节固定结构，在焊接过程无法调节式送丝结构，焊接过程中焊丝位置也无法进行调节，造成无法根据实际需求进行送丝位置的调节，影响焊接熔池稳定性及焊接质量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种送丝调节装置，实现焊接过程中焊丝送丝位置及速度的调节。

为实现上述目的的送丝调节装置包括位置调节部件、送丝部件以及回路电阻监测机构。位置调节部件包括上下位置调节部件、上下角度调节部件、左右位置调节部件和左右角度调节部件；送丝部件包括导丝管和用于固定所述导丝管的固定座，所述固定座与所述位置调节部件固定连接，并跟随所述位置调节部件共同移动，所述导丝管用于导入焊丝；回路电阻监测机构包括电阻监测仪和送丝控制系统，所述电阻监测仪包括第一回路电阻监测点和第二回路电阻监测点，所述第一回路电阻监测点与熔池连接，所述第二回路电阻监测点设置在所述导丝管上，以检测所述焊丝、第二回路电阻监测点和所述熔池所形成的送丝回路电阻，所述送丝控制系统用于接收所述电阻监测仪的送丝回路电阻信号，并控制所述位置调节部件调节送丝位置和/或调节所述焊丝在所述导丝管内的送丝速度。

在一个或多个实施例中，所述左右位置调节部件包括第二丝杠、设置在所述第二丝杠上的第二滑块和左右位置调节电机，所述上下位置调节部件包括第一丝杠、设置在所述第一丝杠上的第一滑块和上下位置调节电机，所述第一滑块和所述第二滑块一体设置，所述送丝部件固定至所述第一丝杠下方，所述左右位置调节电机用于驱动所述第二丝杠转动，进而驱动所述第二滑块在所述第二丝杠上左右移动，所述上下位置调节电机用于驱动所述第一丝杠转动，进而使所述第一丝杠相对于所述第一滑块上下移动。

在一个或多个实施例中，所述滑块包括第一轴腔和第二轴腔，所述第一轴腔用于与所述第一丝杠螺纹连接，所述第二轴腔与所述第二丝杠螺纹连接。

在一个或多个实施例中，所述位置调节部件还包括固定板，所述固定板与所述固定座连接，所述左右角度调节部件包括左右角度调节电机、涡轮和蜗杆，所述涡轮与所述固定板固定连接，所述左右角度调节电机用于驱动所述蜗杆，进而使所述涡轮转动，所述涡轮凭借自身转动带动所述送丝部件实现角度调整。

在一个或多个实施例中，所述上下角度调节部件包括上下角度调节电机、传递轴和驱动齿轮，所述传递轴贯穿所述固定板，一端与所述上下角度调节电机连接，另一端与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述固定座固定连接，所述上下角度调节电机用于驱动所述传递轴转动，进而使所述驱动齿轮带动所述固定座转动。

在一个或多个实施例中，所述上下位置调节部件、所述上下角度调节部件、所述左右位置调节部件和所述左右角度调节部件能够部分地被使用。

在一个或多个实施例中，所述左右角度调节部件设置在所述上下位置调节部件下方，所述上下角度调节部件设置在所述左右角度调节部件的下方，所述固定板的顶端与所述涡轮中心固定连接，所述传递轴横向贯穿所述固定板，并与所述蜗杆正交分布。

本发明的另一个目的是提供一种送丝调节方法，使用上述送丝调节装置进行调节，包括如下步骤：通过回路电阻监测机构实时获取焊丝自第二回路电阻监测点至第一回路电阻监测点之间的实时电阻；将实时电阻与参照值进行比较，如实时电阻高于或低于所述参照值达到一定幅度，则送丝控制系统先判断送丝速度是否波动，如送丝速度出现波动降低或增加送丝速度，如送丝速度未波动，驱动位置调节部件调整送丝部件的位置，进而将焊丝调整至熔池所在区域。

本发明的再一个目的是提供一种卡钳式管道焊接部件，包括焊枪部件、底座和上述送丝调节装置，所述焊枪部件、所述送丝调节装置的左右位置调节部件固定在所述底座上。

上述送丝调节装置增加了上下、左右、上下角度、左右角度调节部件，实现焊丝三维度四轴调节，实现焊丝送丝位置的自动调节，还能够根据回路监测机构的测量信息，以回路电阻值作为参照基准，送丝调节装置能够实现送丝速度的自动调节，达到焊接过程调节焊丝送丝位置、焊丝送丝速度的目的，更好的解决焊丝送丝位置、送丝连续性及稳定问题，以保持焊丝稳定送入熔池，保持焊接熔池的稳定，从而保证焊接质量，提高焊接效率。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是卡钳式自动焊设备送丝调节装置的示意图。

图2是送丝调节装置的一个角度的侧视图。

图3是送丝调节装置的另一个角度的侧视图。

图4是送丝调节装置的再一个角度的侧视图。

图5是送丝调节装置的侧视图。

图6是位置调节部件的简化结构的侧视图。

图7是位置调节部件的简化结构的正视图。

图8是送丝部件及回路电阻监测机构的结构示意图。

图9是滑块的简化示意图。

符号标记说明

1、卡钳式管道焊接部件

2、焊枪压帽

3、陶瓷嘴

4、焊枪

5、底座

6、钨极

7、焊丝

8、导丝嘴

9、固定板

10、位置调节部件

11、上下位置调节部件

12、上下角度调节部件

13、左右位置调节部件

14、左右角度调节部件

15、第一轴腔

16、第二轴腔

20、送丝部件

21、导丝管

22、固定座

30、回路电阻监测机构

31、电阻监测仪

32、送丝控制系统

40、熔池

111、第一丝杠

112、第一滑块

113、上下位置调节电机

121、上下角度调节电机

122驱动齿轮

131、第二丝杠

132、第二滑块

133、左右位置调节电机

141、左右角度调节电机

142、涡轮

143、蜗杆

310、第二回路电阻监测点

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

卡钳式管道焊接部件1通过卡钳装夹定位至旋转机构上。随着旋转机构运动围绕管道周向的运动，整套焊接部件随之沿管道周向运动，实现管道的焊接。

送丝调节装置是卡钳式管道焊接部件的一部分，如图1和图5所示，卡钳式管道焊接部件1包括焊枪部件、底座5和送丝调节装置，送丝调节装置将焊丝7送至焊枪钨极6下方，焊丝7熔化形成熔池40。焊枪部件包括焊枪压帽2、陶瓷嘴3、焊枪4以及钨极6。焊枪部件的一端固定连接在底座5上。底座5采用耐高温绝缘材料制成，为整个送丝调节装置提供支撑。底座5固定于卡钳式管道自动焊设备的旋转机构上。进行焊接时，将电源的两极分别接在金属焊丝7和工件上，利用电流流过焊丝所产生的电阻热来加热焊丝直至熔化。根据电阻热计算公式R＝ρL/S，其中金属焊丝7的伸出长度为L，焊丝7的横截面积为S，焊丝7的材料电阻率为ρ，则可知电阻热与焊丝7的伸出长度呈正比关系。合适的电阻热是确保焊丝稳定过渡和高效熔覆的必要条件，也可以用电阻值反推焊丝的位置以及送丝速度是否恰当。

如电阻值超过参照值一定幅度，表明焊丝7长度L数值过大，或者焊丝7的伸出位置偏离熔池40所在位置；如电阻值低于参照值一定幅度，表明焊丝7长度L数值过小。

有鉴于此，利用上述原理，本公开提供一种送丝调节装置，能够实现焊丝送丝位置的调节和送丝速度的双重调节，解决管道自动焊不同位置送丝位置差异、送丝速度不同造成的焊接熔池不稳定、焊接质量不稳定的问题。

送丝调节装置参照图1至图5所示，包括位置调节部件10、送丝部件20和回路电阻监测机构30。

位置调节部件10包括上下位置调节部件11、上下角度调节部件12、左右位置调节部件13和左右角度调节部件14，用于实现送丝部件20在上下位置、上下角度、左右位置和左右角度的调节。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下、左、右”、等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。如“上”指附图中+Y方向所在位置，“下”指附图中-Y方向所在位置，“左”指附图中+X方向所在位置，“右”指附图中-X方向所在位置。

送丝部件20包括导丝管21和用于固定导丝管21的固定座22，固定座22与位置调节部件10固定连接，并跟随位置调节部件10共同移动，导丝管21用于通过导丝嘴8导出焊丝7。

具体的，在一些实施例中，左右位置调节部件13和上下位置调节部件11采用丝杠导轨传动方式实现位置的调节；上下角度调节部件12和左右角度调节部件14采用齿轮传动方式实现角度的调节。

如图2所示，左右位置调节部件13包括第二丝杠131、设置在第二丝杠131上的第二滑块132和左右位置调节电机133。第二丝杠131沿X轴向分布，一端与底座5连接，一端与左右位置调节电机133连接。左右位置调节电机133用于驱动第二丝杠131转动，进而驱动第二滑块132在第二丝杠131上沿X轴左右移动。左右位置调节电机133运转时，第二丝杠131位置不移动，仅第二滑块132在第二丝杠131上左右移动。

如图3所示，上下位置调节部件11包括沿Y轴方向延伸的第一丝杠111、设置在第一丝杠111上的第一滑块112和上下位置调节电机113，送丝部件20固定至第一丝杠111下方。上下位置调节电机113用于驱动第一丝杠111转动，进而使第一丝杠111相对于第一滑块112沿Y轴上下移动。

在一些实施例中，第一滑块112和第二滑块132一体设置，如图9所示，滑块包括第一轴腔15和第二轴腔16，第一轴腔15用于与第一丝杠111螺纹连接，第二轴腔16与第二丝杠131螺纹连接。

结合图6和图7理解，上下位置调节电机113运转时，第一滑块112不动，第一丝杠111转动，并沿Y轴方向做上下运动，进而带动上下位置调节部件11下方的送丝部件20上下移动。左右位置调节电机133运转时，第二丝杠131位置不移动，仅第二滑块132带动第一滑块112在第二丝杠131上左右移动，进而带动上下位置调节部件11下方的送丝部件20左右移动。

此外，位置调节部件10还能够实现上下角度调节和左右角度调节。上下角度指在YZ平面内转动的导丝管21相对于X轴的角度，左右角度指在XZ平面内转动的导丝管21相对于Y轴的角度。

左右角度调节部件14设置在上下位置调节部件11下方，上下角度调节部件12设置在左右角度调节部件14的下方。

如图4所示，左右角度调节部件14包括左右角度调节电机141、涡轮142和蜗杆143，上下角度调节部件12包括上下角度调节电机121、传递轴和驱动齿轮。

如图2和图4所示，位置调节部件10还包括固定板9，固定板9与固定座22连接。涡轮142与固定板9固定连接，固定板9的顶端与涡轮142的中心连接，则涡轮142转动时带动固定板9转动，进而带动固定座22和导丝管21沿Y轴左右转动。也即，左右角度调节电机141用于驱动蜗杆143，进而使涡轮142转动，涡轮142凭借自身转动带动送丝部件20实现角度调整。

上下角度调节部件12的传递轴(图中未示出)贯穿固定板9，一端与上下角度调节电机121连接，另一端与驱动齿轮122连接，如图8所示，驱动齿轮122与固定座22固定连接。也即固定板9的顶端与涡轮142中心固定连接，传递轴横向贯穿固定板9，并与蜗杆143正交分布。

上下角度调节电机121用于驱动传递轴转动，进而使驱动齿轮122带动固定座22沿X轴上下转动。由于上下角度调节电机121转速过快，因此需要设置驱动齿轮122减缓转速，使导丝管21以合理速度转动。

通过上下位置调节部件11、上下角度调节部件12、左右位置调节部件13和左右角度调节部件14能够实现焊丝7的3维度4轴调节。在一些实施例中，上下位置调节部件11、上下角度调节部件12、左右位置调节部件13和左右角度调节部件14与送丝控制系统32信号连接。

在一些实施例中，上下位置调节部件11、上下角度调节部件12、左右位置调节部件13和左右角度调节部件14还能够部分地被使用，也即通过控制系统设定可分别进行人工控制单轴调节，实现单个独立调节定位作用，也可进行多轴联动调节，实现联动调节定位作用。由此，焊接过程的焊丝位置能够被实时调节，还可根据需要进行不同位置焊丝位置的预设定，根据控制系统进行过程位置的自动调节，即预定位自动调节。

回路电阻监测机构30包括电阻监测仪31和送丝控制系统32，如图8所示。电阻监测仪31包括第一回路电阻监测点和第二回路电阻监测点310，第一回路电阻监测点与焊丝7下方的熔池40连接，第二回路电阻监测点310设置在导丝管21上，以检测焊丝7、第二回路电阻监测点310和熔池40所形成的送丝回路电阻，送丝控制系统32用于接收电阻监测仪31的送丝回路电阻信号，并控制位置调节部件10调节送丝位置和/或调节焊丝在导丝管21内的送丝速度。

上述送丝调节装置通过采用电机驱动，增加了上下、左右、上下角度、左右角度调节部件，实现焊丝3维度4轴调节，实现焊丝送丝位置的自动调节。还能够根据回路监测机构30的测量信息，以回路电阻值作为参照基准，送丝调节装置能够实现送丝速度的自动调节，达到焊接过程调节焊丝送丝位置、焊丝送丝速度的目的，更好的解决焊丝送丝位置、送丝连续性及稳定问题，以保持焊丝稳定送入熔池，保持焊接熔池的稳定，从而保证焊接质量，提高焊接效率。包含上述送丝调节装置的卡钳式管道焊接部件1也能够实现送丝速度和位置的实时调节。

利用上述送丝调节装置的回路电阻监测系统所测得的实时电阻数值，还可以理解到一种使用上述送丝调节装置进行调节的送丝调节方法。

该方法包括如下步骤：首先，通过回路电阻监测机构实时获取焊丝7自第二回路电阻监测点310至第一回路电阻监测点之间，也即第二回路电阻监测点310至熔池40的实时电阻；

随后，将实时电阻与参照值进行比较，如实时电阻高于或低于所述参照值达到一定幅度，则送丝控制系统先判断送丝速度是否波动，如送丝速度出现波动降低或增加送丝速度，如送丝速度未波动，驱动位置调节部件调整送丝部件的位置，进而将焊丝7调整至熔池40所在区域。

根据电阻计算公式R＝ρL/S，同规格焊丝情况下，回路电阻R的大小与焊丝的长度L呈线性比例关系。通过设置的电阻监测仪31进行送丝回路的电阻监测，监测送丝回路电阻的变化，电阻出现以下三种情况：变大、变小或者无穷大。

电阻变大，则送丝速度过大，或者焊丝7偏离熔池40，需按照前述方法，结合送丝速度综合判断原因。电阻变小，则送丝速度过慢，需调大送丝速度。如电阻无穷大，则送丝回路中断，需迅速增加送丝速度，重建送丝回路，达到送丝回路电阻稳定。根据电阻大小的变化进行相应的调节，实现过程送丝速度和/或位置的自动调节。

需要说明的是，上述介绍中使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不代表主次，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种送丝调节装置，其特征在于，包括：

位置调节部件，包括上下位置调节部件、上下角度调节部件、左右位置调节部件和左右角度调节部件；

送丝部件，包括导丝管和用于固定所述导丝管的固定座，所述固定座与所述位置调节部件固定连接，并跟随所述位置调节部件共同移动，所述导丝管用于导入焊丝；以及

回路电阻监测机构，包括电阻监测仪和送丝控制系统，所述电阻监测仪包括第一回路电阻监测点和第二回路电阻监测点，所述第一回路电阻监测点与熔池连接，所述第二回路电阻监测点设置在所述导丝管上，以检测所述焊丝、第二回路电阻监测点和所述熔池所形成的送丝回路电阻，所述送丝控制系统用于接收所述电阻监测仪的送丝回路电阻信号，并控制所述位置调节部件调节送丝位置和/或调节所述焊丝在所述导丝管内的送丝速度。

2.如权利要求1所述的送丝调节装置，其特征在于，所述左右位置调节部件包括第二丝杠、设置在所述第二丝杠上的第二滑块和左右位置调节电机，所述上下位置调节部件包括第一丝杠、设置在所述第一丝杠上的第一滑块和上下位置调节电机，所述第一滑块和所述第二滑块一体设置，所述送丝部件固定至所述第一丝杠下方，

所述左右位置调节电机用于驱动所述第二丝杠转动，进而驱动所述第二滑块在所述第二丝杠上左右移动，所述上下位置调节电机用于驱动所述第一丝杠转动，进而使所述第一丝杠相对于所述第一滑块上下移动。

3.如权利要求2所述的送丝调节装置，其特征在于，所述滑块包括第一轴腔和第二轴腔，所述第一轴腔用于与所述第一丝杠螺纹连接，所述第二轴腔与所述第二丝杠螺纹连接。

4.如权利要求3所述的送丝调节装置，其特征在于，所述位置调节部件还包括固定板，所述固定板与所述固定座连接，

所述左右角度调节部件包括左右角度调节电机、涡轮和蜗杆，所述涡轮与所述固定板固定连接，

所述左右角度调节电机用于驱动所述蜗杆，进而使所述涡轮转动，所述涡轮凭借自身转动带动所述送丝部件实现角度调整。

5.如权利要求4所述的送丝调节装置，其特征在于，所述上下角度调节部件包括上下角度调节电机、传递轴和驱动齿轮，所述传递轴贯穿所述固定板，一端与所述上下角度调节电机连接，另一端与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述固定座固定连接，

所述上下角度调节电机用于驱动所述传递轴转动，进而使所述驱动齿轮带动所述固定座转动。

6.如权利要求5所述的送丝调节装置，其特征在于，所述左右角度调节部件设置在所述上下位置调节部件下方，所述上下角度调节部件设置在所述左右角度调节部件的下方，所述固定板的顶端与所述涡轮中心固定连接，所述传递轴横向贯穿所述固定板，并与所述蜗杆正交分布。

7.如权利要求1所述的送丝调节装置，其特征在于，所述上下位置调节部件、所述上下角度调节部件、所述左右位置调节部件和所述左右角度调节部件能够部分地被使用，并与所述送丝控制系统信号连接。

8.一种送丝调节方法，其特征在于，使用如权利要求1-7任一项所述的送丝调节装置进行调节，包括如下步骤：

通过回路电阻监测机构实时获取焊丝自第二回路电阻监测点至第一回路电阻监测点之间的实时电阻；

将实时电阻与参照值进行比较，如实时电阻高于或低于所述参照值达到一定幅度，则送丝控制系统先判断送丝速度是否波动，如送丝速度出现波动降低或增加送丝速度，如送丝速度未波动，驱动位置调节部件调整送丝部件的位置，进而将焊丝调整至熔池所在区域。

9.一种卡钳式管道焊接部件，其特征在于，包括焊枪部件、底座和如权利要求1-7任一项所述的送丝调节装置，所述焊枪部件、所述送丝调节装置的左右位置调节部件固定在所述底座上。

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