CN115635176B - 具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及点焊设备技术领域，具体为具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，包括固定板，所述固定板上设有框架；框架，所述框架顶端设有控制面板，所述框架底部设有进、出水通道，所述进、出水通道连接有水管接头和水管；所述水管上设有阀门；湿度传感器，所述框架侧面设有湿度传感器；压电传感器与流量传感器，所述框架内部设有压电传感器与流量传感器；还包括设备保护装置，所述框架内设有用于降低冷却水损坏设备几率的设备保护装置。本发明通过设备保护装置设有接入进水通道的气管，接入压缩空气排出冷却水，同时利用成组使用的流量传感器和压电传感器监测冷却水的工作情况，降低冷却水漏出的可能。

Description

具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置

技术领域

本发明涉及点焊设备技术领域，具体为具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置。

背景技术

点焊机器人是用于点焊作业的机械设备，广泛应用于汽车制造、不锈钢管道、板材、船舶制造等领域中。通过焊钳夹住工件，焊钳上的焊嘴接触工件，并施加一定压力形成接触电阻，两个焊嘴通电后形成回路，在接触点发生热熔接，完成焊接工作，为避免焊嘴在工作时过热，需要向其一直输送冷却水进行降温。

焊嘴属于易磨损零件，在焊接工作中可能会出现焊嘴磨损导致冷却水漏出的情况，如果工人没有及时发现并关闭冷却水，冷却水的泄露会引起设备出现故障；同时，工人更换焊嘴时，其内部的冷却水在水压的作用下，会从焊嘴处喷流而出，也存在导致设备出现电路故障的风险。

申请号为CN201721413169.5的具有流量显示功能的水循环监测控制装置及焊接机器人，可对水循环的通断和流量实时控制监测，能够快速控制水流的通断，解决了更换焊嘴时冷却水喷流泄露的问题，但是该方案缺少冷却水道密封性判断功能，无法判断焊嘴是否有磨损漏水的情况，同时也缺少主动排水功能。

为此，提出具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，通过实时监控冷却水道密封性并以压缩空气排走焊嘴处的冷却水，降低冷却水损坏设备的几率。

发明内容

本发明的目的在于提供具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，通过设有接入进水通道的气管，接入压缩空气排出冷却水，同时利用成组使用的流量传感器和压电传感器监测冷却水的工作情况，降低冷却水漏出的可能，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，包括：

固定板，所述固定板上设有框架；

框架，所述框架底部设有进水通道和出水通道，所述进水通道连接有水管接头一和进水管，所述出水通道连接有水管接头二和出水管，所述框架顶端设有控制面板；

控制面板，所述控制面板内部设有计算芯片；

湿度传感器，所述框架侧面设有湿度传感器，所述湿度传感器与控制面板电性连接；

压电传感器，所述框架内部设有用于监测水压的膜片式压电传感器，所述压电传感器与控制面板电性连接；

流量传感器，所述框架内部设有用于监测水流量的涡街式流量传感器，所述流量传感器与控制面板电性连接；

阀门，所述进水管上设有用于控制水流的阀门一，出水管上设有阀门二，所述阀门一和阀门二为电控阀门，均与控制面板电性连接；

其特征在于，还包括：

设备保护装置，所述框架内设有用于降低冷却水损坏设备几率的设备保护装置。

本发明具备实时监测冷却水工作情况的功能，可实时监测冷却水的流动情况，通过预先在控制面板上设置范围参数，可实时显示冷却水是否处于正常工作状态，也可通过控制面板的操作，实现冷却水的开通及关闭，具备监测显示、操作控制冷却水循环系统的功能。

所述设备保护装置可以实现主动排水功能，通过主动将焊嘴处的冷却水排走，消除了冷却水的水压，避免工作人员在更换焊嘴冷却水喷流而出，也减少了冷却水流出的量，降低冷却水损坏设备几率。

优选的，所述设备保护装置包括气通道、螺塞、气管、阀门三和快拆接头；

所述进水通道上设有进气口，所述进气口联通有用于通入压缩空气的气通道，所述气通道外连接有气管，所述气管上设有阀门三，所述阀门三为电控阀门，且与控制面板电性连接，所述气管末端开口处设有方便连接外部气软管的快拆接头；

所述气通道设于框架内部，与框架一体加工，气通道末端设有螺塞。

通过在框架内一体加工有气通道，可以降低装置成本，且气通道不易损坏；进水通道通过进气口连接有气通道，通过压缩空气将冷却水排出，实现主动排水，也减少了焊嘴处存留的冷却水，降低工人更换焊嘴时冷却水的流出，降低冷却水对设备的影响，实现对设备的保护；螺塞作用是堵住气通道的加工开口，防止气通道漏气，安装时还需添加螺纹厌氧胶，保证密封性。

阀门三采用电控阀门，与控制面板电性连接，控制面板可实时监控阀门三的开合状态，且阀门三开合动作与更换焊嘴相联动，当需要更换焊嘴并在控制面板上输入更换指令时，控制面板在关闭阀门一之后打开阀门三，然后进行通气排水，免去人工打开阀门三的操作，可以提升操作效率；且由于电控阀门的开关由控制面板进行控制，可以对阀门的开合进行监控，避免了在阀门一未关闭的情况下打开了阀门三，避免了冷却水倒流进入气管的情况；同时，在更换焊嘴之后，控制面板会先关闭阀门三再打开阀门一，避免出现忘记关闭阀门三的情况。

优选的，所述进气口位于进水通道下方。

考虑到空气密度比水的密度小，当冷却水道内接入空气时，空气会浮在水面上，导致排水不充分或者排水效率不够高，将进气口设于进水通道下方，能够从水的底层将水带动，可以增加空气整体排水的效果，更有利于压缩空气将水排出；同时也能避免进水通道底部残留冷却水。

优选的，所述气通道分为三段，所述进水通道通过进气口联通有气道一段，气通道一依次联通有气道二段和气道三段，所述气道三段连接有气管；所述气道二段为竖直设计。

进水通道与气通道连接，为尽量避免冷却水对外接的压缩空气管道产生影响，故而将气通道分为三段，其中气道二段为竖直设计，且气道三段连接气管处靠近气道二段顶端，与气道一段形成高度差，从设计上降低冷却水逆流进入外接的压缩空气管道的几率。

优选的，所述气道一段内设有用于防止冷却水回流的滑动块，所述滑动块一端设有用于通气的圆锥斜面，另一端设有复位弹簧。

为进一步防止冷却水逆流，在气道一段设有滑动块，所述滑动块为圆柱体，与气通道直径相同，当滑动块复位时，滑动块的侧面会将进气口堵住，以防止冷却水逆流；同时，为了防止滑动块复位时卡在进气口处，在滑动块一端设有圆锥斜面用于通气，提升滑动块的顺滑度，防止滑动块卡死。

优选的，所述滑动块圆锥斜面一端端面上设有用于增加气流接触面积的锥形凹槽。

滑动块通过压缩空气的推动实现滑动，且与压缩空气接触的一端设有圆锥斜面，导致受力面积更小，在端面增加锥形凹槽可以增加滑动块的受力面积，更有利于推动滑动块。

优选的，所述水管接头一与框架连接的外螺纹上设有用于分散气流的导流通道，所述导流通道为绕水管接头轴心环形阵列均匀布置的导流孔。

为了使得设备保护装置排水更充分，本发明设计了导流通道，且导流通道均匀布置，导流通道可以将压缩空气分流开，可以将从管道侧面吹入的单股气流分为多股气流，导流后更有利于将冷却水排出，保证工作效果；另外，位于底部的导流孔的直径应大于其他导流孔，直径可为其他导流孔的1.3至1.5倍，以保证冷却水底部气流的强度，避免进水通道底部残留冷却水。

优选的，所述导流孔轴心与所述水管接头轴心形成30°至60°范围内的夹角。

所述导流孔设在水管接头一的外螺纹上，若是开孔方向垂直指向水管接头一的轴心，会导致排水效果不佳，而且对向开孔气流会相互冲击，会影响气吹效果，影响排水效率，所以将导流孔开孔方向设为斜向前方，与水管接头轴心形成锐角夹角，以充分利用压缩空气资源，减少气流的相互冲击，提升排水效率，同时，导流孔开口方向设为斜向前方，也能避免冷却水在气流的作用下被吹回阀门一处，防止过多的冷却水堆积在阀门一处，避免过多堆积的冷却水在更换焊嘴时流出；为保证导流孔的导流效果，导流孔轴心与所述水管接头轴心应保证在30°至60°范围内。

优选的，所述导流通道为锥形导流面。

上述中提到的导流孔，可将气流从管道侧面导流指向管道轴心处，适用于较大直径的冷却水管道，较小直径的管道接头不方便开孔。作为导流通道的第二种形式，当冷却水管道内径较小时，可采用锥形导流面作为导流通道。

优选的，所述框架底部的进水通道及出水通道之间设有隔热槽。

由于焊接保护装置的框架上同时设有进水通道及出水通道，考虑到流经出水通道的冷却水水温较高，为避免出水通道的冷却水温度扩散到进水通道，故而在框架上设计隔热槽，以保证进水通道处的冷却水不受出水通道的温度影响，保证冷却水的的工作温度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过在进水通道联通设有气通道，气通道连接有用于通入压缩空气的气管，所述气管上设有阀门三，所述阀门三为电控阀门，所述阀门三与控制面板电性连接，可以实现在工人更换焊嘴时将焊嘴处的冷却水快速排出，控制面板可以控制阀门三进行自动开合，可以实现自动排水，减少冷却水从焊嘴处流出，避免冷却水损坏设备。

2、本发明通过将进气口设在进水通道底部，进气口连接气通道并通入压缩空气时，能够从水的底层将水带动，可以增加空气整体排水的效果，更有利于压缩空气将水排出；同时也能避免进水通道底部残留冷却水。

3、本发明将气通道分为三段，其中气道二段为竖直设计，且气道三段连接气管处靠近气道二段顶端，与气道一段形成高度差，从设计上降低冷却水逆流进入外接的压缩空气管道的几率；同时在气通道一端内设有用于防止冷却水回流的滑动块，当压缩空气停止输入时，滑动块会将进气口堵住，进一步防止冷却水逆流进入压缩空气管道，确保装置的使用稳定性。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明的三维结构爆炸图；

图3为本发明的气通道结构示意图；

图4为图3的A部放大示意图；

图5为本发明的框架结构示意图；

图6为本发明的导流孔结构示意图；

图7为本发明的锥形导流面结构示意图；

图8为本发明的滑动块结构示意图。

图中：1、固定板；2、框架；201、进水通道；202、出水通道；203、进气口；204、隔热槽；3、控制面板；4、水管接头一；401、导流孔；402、锥形导流面；5、水管接头二；6、进水管；7、出水管；8、阀门一；9、阀门二；10、湿度传感器；11、压电传感器；12、流量传感器；13、气通道；1301、气道一段；1302、气道二段；1303、气道三段；14、螺塞；15、气管；16、阀门三；17、快拆接头；18、滑动块；1801、圆锥斜面；1802、锥形凹槽；19、复位弹簧。

具体实施方式

请参阅图1至图8，本发明提供具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，技术方案如下：

本发明采用的涡街式流量传感器12是一种基于卡门涡街原理研制而成的具有国际先进水平的新型流量计，通过在流体中安装非流线型阻流体，流体在阻流体两侧交替地分离释放出两串规则的漩涡，再通过压电传感器11测出漩涡频率，可计算出流体的流量，可用于气体、液体、蒸汽等多种介质的测量，具有测量元件结构简单、性能可靠、使用寿命长、准确度较高和维护量小等的优点。

由于涡街式流量传感器12是通过阻流体使得流体产生漩涡，再通过压电传感器11检测漩涡频率，进而计算出流体的流量，所以涡街式流量传感器12受振动影响比较大，不能安装经常发生振动的地方。本装置的流量传感器12采用涡街式流量传感器12，需要安装在稳定的平台或者固定架上，避免振动影响流量传感器12工作精度。

具体实施例一：

工作状态：正常工作状态

本发明装置按照图1所示组装完成，并安装到点焊机器人设备上，此时本装置上的所有电控阀门处于关闭状态，在正式使用前，需先利用本装置进行焊嘴处冷却水道的密封性检查，同时也能检查本装置是否连接妥当。在确认压缩空气接入正常后，操作控制面板3，打开阀门三16将压缩空气通入冷却水道内，充气5秒后关闭阀门三16，此时观察进、出水通道202内的压电传感器11的数值，如果数值稳定则代表冷却水道密封性良好且装置连接正常，如果数值不稳定则需排查原因并处理妥当后再检查使用，同时，检查流程可以写成程序储存在控制面板3里，只需通过选择密封性检查功能，控制面板3可以自动完成检查动作，并依据压电传感器11数值自行判断是否存在漏气。密封性没问题后，再查看湿度传感器10数值，确保当前环境相对湿度低于85%后，方可通入冷却水进行工作。确认湿度符合要求后，操作面板依次打开阀门二9和阀门一8，接入冷却水进行工作，冷却水从进水管6进入，经过水管接头一4再经过进水通道201，此时会依次接触流量传感器12和压电传感器11，再流经焊嘴对其进行降温，过后进入出水通道202，依次接触流量传感器12和压电传感器11，再经过水管接头二5，再流出出水管7。在本装置工作过程中，控制面板3时刻监测并显示各个传感器的数值，保证冷却水工作正常。

具体实施例二：

工作状态：更换焊嘴时

当焊嘴达到使用寿命次数需要更换时，本装置会先关闭阀门一8，停止冷却水继续流入，然后打开阀门三16，此时压缩空气会推动滑动块18移动，复位弹簧19被压缩，滑动块18一端的圆锥斜面1801与进气口203形成联通的通道，压缩空气顺利进入冷却水道内，此时出水管7处的阀门二9处于打开状态，随着压缩空气的通入，冷却水在气吹的作用下充分排出出水管7，充气排水过程持续15秒后，关闭阀门三16停止压缩空气输入，然后滑动块18在复位弹簧19的弹力下复位，滑动块18侧面挡住进气口203，防止冷却水流动时逆流进入气通道13，然后再关闭阀门二9，控制面板3显示排水完成，工作人员再拆下焊嘴进行更换，更换完毕后需操作控制面板3进行密闭性检测，检测过程如具体实施例一所述，检测通过后再通入冷却水进行工作。另外，本装置可以根据实际工作需要进行焊嘴使用时长监测，每次更换焊嘴后可以在控制面板3上记录更换时间，同时可以设定焊嘴的使用时长，当焊嘴达到使用时长寿命时，本装置也可发出提示信息，提醒工作人员更换焊嘴。

具体实施例三：

工作状态：焊嘴发生漏水时

焊嘴属于易磨损元件，在工作中发生磨损漏水时，本装置可以针对不同漏水情况做出监测，利用湿度传感器10、流量传感器12和压电传感器11可对焊嘴不同程度的磨损进行检测。当发生轻微磨损渗水时，由于渗水量不大，正常工作下难以发现，由于焊嘴焊接温度较高，冷却水会被蒸发，冷却水的持续蒸发会导致环境湿度上升，当湿度传感器10检测到环境湿度随时间呈线性上升，且增值达到20%时，控制面板3可判定焊嘴发生渗水，此时控制面板3会自动发出指令，先向点焊机器人发出反馈，待点焊机器人停止工作后，收到点焊机器人停止工作的信号后，再关闭阀门一8，防止冷却水继续流入，此时阀门二9保持打开状态，可以使部分冷却水继续流动，关闭阀门一8后发出警报通知工作人员处理。相同的，如果单位时间内，流量传感器12检测到通过进、出水通道202的水流量比值达到5:4，控制面板3可判定焊嘴磨损发生渗水；当某一时间压电传感器11检测到进、出水通道202两处水压比值达到5:3，或者检测到出水通道202内的水压骤降至正常工作状态的80%，控制面板3可判定焊嘴磨损发生严重磨损甚至断裂；当控制面板3检测到焊嘴漏水时，均会触发上述的一系列动作，等待工作人员进行处理，充分监控焊嘴的工作情况，防止焊嘴磨损漏出过量的冷却水损坏设备。

Claims (5)

1.具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，包括：固定板(1)，所述固定板(1)上设有框架(2)；框架(2)，所述框架(2)底部设有进水通道(201)和出水通道(202)，所述进水通道(201)连接有水管接头一(4)和进水管(6)，所述出水通道(202)连接有水管接头二(5)和出水管(7)，所述框架(2)顶端设有控制面板(3)；控制面板(3)，所述控制面板(3)内部设有计算芯片；湿度传感器(10)，所述框架(2)侧面设有湿度传感器(10)，所述湿度传感器(10)与控制面板(3)电性连接；压电传感器(11)，所述框架(2)内部设有用于监测水压的膜片式压电传感器(11)，所述压电传感器(11)与控制面板(3)电性连接；流量传感器(12)，所述框架(2)内部设有用于监测水流量的流量传感器(12)，所述流量传感器(12)与控制面板(3)电性连接；阀门，所述进水管(6)上设有用于控制水流的阀门一(8)，出水管(7)上设有阀门二(9)，所述阀门一(8)和阀门二(9)为电控阀门，均与控制面板(3)电性连接；其特征在于，还包括：设备保护装置，所述框架(2)内设有用于降低冷却水损坏设备几率的设备保护装置；

所述设备保护装置包括气通道(13)、螺塞(14)、气管(15)、阀门三(16)和快拆接头(17)；所述进水通道(201)上设有进气口(203)，所述进气口(203)联通有用于通入压缩空气的气通道(13)，所述气通道(13)外连接有气管(15)，所述气管(15)上设有阀门三(16)，所述阀门三(16)为电控阀门，且与控制面板(3)电性连接，所述气管(15)末端开口处设有方便连接外部气软管的快拆接头(17)；所述气通道(13)设于框架(2)内部，与框架(2)一体加工，气通道(13)末端设有螺塞(14)；

所述进气口(203)位于进水通道(201)下方；

所述气通道(13)分为三段，所述进水通道(201)通过进气口(203)联通有气道一段(1301)，气道一段(1301)依次联通有气道二段(1302)和气道三段(1303)，所述气道三段(1303)连接有气管(15)；所述气道二段(1302)为竖直设计；

所述气道一段(1301)内设有用于防止冷却水回流的滑动块(18)，所述滑动块(18)一端设有用于通气的圆锥斜面(1801)，另一端设有复位弹簧(19)；

所述水管接头一(4)与框架(2)连接的外螺纹上设有用于分散气流的导流通道，所述导流通道为绕水管接头轴心环形阵列均匀布置的导流孔(401)。

2.根据权利要求1所述的具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，其特征在于：所述滑动块(18)圆锥斜面(1801)一端端面上设有用于增加气流接触面积的锥形凹槽(1802)。

3.根据权利要求1所述的具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，其特征在于：所述导流孔(401)轴心与所述水管接头轴心形成30°至60°范围内的夹角。

4.根据权利要求1所述的具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，其特征在于：所述导流通道为锥形导流面(402)。

5.根据权利要求1所述的具有显示及操作的水循环监测控制的焊接保护装置，其特征在于：所述框架(2)底部的进水通道(201)及出水通道(202)之间设有隔热槽(204)。

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