CN1778511A - 在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法和装置，对隔板之间的搭接采用等离子体焊接来改善工作效率和产量，为改善焊接质量为隔板之间搭接的各个区域提供最佳的焊接条件。按照本发明，具有扁平部分和波纹部分的隔板之间的搭接的各个波纹部分被划分成多个区域，为改善两个接触传感器的灵敏度用一个光学传感器检测一个波纹部分，按两个接触传感器的输出之间的差值移动焊炬的θ轴，用安装在焊炬的θ轴上的一个电位计的输出电压值来识别焊炬在各个波纹部分处的角度，如果识别到对应着各个区域的一个检测电压，就将对应区域的焊接条件改变/设置成最佳焊接条件。
Description
发明领域
本发明一般涉及到在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法和装置，特别涉及到在隔板之间形成搭接的一种自动脉冲等离子体焊接方法和装置，按照最佳焊接条件用自动等离子体焊接在布置在隔膜式液化天然气储存罐内表面上并且具有水平波纹部分的不锈钢隔板之间迅速形成搭接。
背景技术
焊接一般是指搭接两种金属材料也就是基体金属的一种方法，将基体金属的局部加热到熔化或半熔化，或是用一种填料金属将基体金属熔合到一起。焊接方法被分类成电弧焊，气焊，铝热剂焊，电渣焊接，电子束焊接等等。电弧焊按照工作电极是否被消耗而划分成工作电极被消耗的可消耗弧焊方法和工作电极不被消耗的不可消耗弧焊方法。具代表性的不可消耗弧焊方法有气体保护钨极弧焊(GTAW)和等离子体弧焊。也可以按照其独特性质及其用途将不可消耗弧焊方法划分成人工焊接和自动焊接。
气体保护钨极弧焊是用诸如Ar，He等惰性气体作为保护气体来搭接基体金属，并且用作为不可消耗电极的钨极和基体金属之间产生的电弧熔化基体金属的一种方法。在这种情况下可以提供一种额外的填料金属并且与基体金属熔合到一起。作为惰性气体的氩Ar或氦He被用作保护气体来防止基体金属和钨极被氧化，因而将气体保护钨极弧焊也称作钨极惰性气体(TIG)焊接。在所有焊接位置都可以采用这种焊接方法，其电弧极为稳定，并且焊件质量很好，因而将这种焊接方法用于焊接对氧化和氮化敏感的材料或是需要低热量输入和高质量结构的焊接。
等离子体弧焊是一种采用强力等离子体喷射的方法，它是TIG焊接的一种具体形式。按照等离子体弧焊，除保护气体外还提供一种等离子气体，并且将钨极置于一个水冷收缩喷嘴内。等离子体弧焊的特征在于用收缩喷嘴使电弧收缩成圆筒形，使得即使喷嘴和基体金属之间的距离有变化，基体金属上接受电弧加热的那一部分面积也是不变的。这样的等离子体弧焊和TIG焊接几乎是相同的，唯一区别是用收缩喷嘴改善了电弧的集中。
另外，由于真正的恒流电源在焊接操作过程中始终提供恒定电流，电流值不会随着电弧长度而改变。因此，真正的恒流电源能够有益地用于电弧长度有限的GTAW和等离子体弧焊。
然而，为了控制熔潭和熔透的大小还需要改变电流，为此而开发了能够提供2级电流又能连续改变的机械设备。在这种情况下，由于输出电流具有脉动波形，电流被称作脉冲电流。这种脉冲焊接方法被广泛用于不适当位置的焊接或单侧焊件的第一层焊接，因为脉冲焊接能防止熔化的金属流动，因而对正确焊接的改进极为有益。
按照上述现有技术的焊接方法，TIG焊接方法被用于因设备结构，控制，信号传输等困难在隔板之间的搭接。然而，TIG焊接方法的问题在于难以获得满意的焊接效果，因为隔板之间的搭接有直线部分和曲线部分，特别是对于曲线部分需要连续改变焊炬的瞄准方向，而在配合操作中会产生操作误差或装配误差。
TIG焊接方法的另一个问题是焊接速度比等离子体焊接方法要低，工作效率会因焊接速度低而有所下降，并且在隔板的扁平部分和波纹部分之间的相交部位或是波纹部分的弯曲区域经常会产生焊接缺陷。
发明概述
本发明就是为解决现有技术中的上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法和装置，对隔板之间的搭接采用等离子体焊接以改进操作效率和生产力，并且为隔板之间的各个搭接区域提供最佳的焊接条件以改善焊接质量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法和装置，在其中将具有扁平部分和波纹部分的隔板之间搭接的各个波纹部分划分成多个区域，为各个区域提供最佳焊接条件，用一个光学传感器检测一个波纹部分以改善两个接触传感器的灵敏度，用两个接触传感器输出之间的差值移动焊炬的一个θ轴，用安装在焊炬的θ轴上的一个电位计的输出电压值来识别焊炬在各个波纹部分处的角度，如果识别到对应着各个区域的一个检测电压，就将对应该区域的焊接条件改变/设置到最佳焊接条件，这样就能用脉冲等离子体焊接隔板之间的搭接。
附图说明
按照以下结合附图的详细说明就能更清楚地理解本发明的上述及其他目的，特征和其他优点，在附图中：
图1的示意图表示按照本发明的一种自动脉冲等离子体焊接装置的整体结构；
图2的示意图表示按照本发明的信号流向；
图3的流程图表示按照本发明识别水平和波纹部分并且将各个波纹部分分区的一种程序；
图4的示意图表示按照本发明被分区的一个隔板的例子；
图5的示意图表示本发明的操作；
图6的示意图表示按照本发明在脉冲焊接电流和时间之间的关系；以及
图7是用来安装本发明的接触传感器的一个支架的示意图。
具体实施方式
以下要参照附图详细说明本发明的实施例。
在焊接具有扁平部分和波纹部分的隔板之间的搭接时需要改变焊炬的瞄准方向，因而必须按照焊线的区域提供不同的焊接条件才能获得良好的焊接质量。特别是，如果在波纹部分的头部和脚部处焊炬的位置不对或是焊接条件不佳，就不能产生理想的焊珠，或是因过多的热量输入或不足的热量输入而频繁产生焊接缺陷。因此将隔板的焊线划分成多个区域，并且必须为各个区域适当设置最佳的焊接条件。
图1的示意图表示按照本发明的一种自动脉冲等离子体焊接装置的整体结构，图2的示意图表示按照本发明的信号流向，而图6的示意图表示按照本发明在脉冲焊接电流和时间之间的关系。本发明提供了用脉冲等离子体焊接方法在隔板之间形成搭接的一种装置，它包括支架100，导轨120，等离子体焊机200，等离子气体储存单元300，保护气体储存单元400，控制单元500，接口单元600，遥控单元700和一个触摸屏单元800。支架100用来移动一个焊炬110，而导轨120用来使支架100在它上面移动。等离子体焊机200为焊炬110提供焊接功率。保护气体储存单元400和保护气体储存单元400被连接到等离子体焊机200和焊炬110。控制单元500被连接到等离子体焊机200和支架100。接口单元600，遥控单元700和触摸屏单元800被连接到控制单元500。
用来固定焊炬110的支架100沿着导轨120前，后移动。进而在支架100上安装两个接触传感器130和140，一个光学传感器160和一个电位计170用来识别焊件的条件。支架100在移动中控制焊炬110的角度。
焊炬110被安装在支架100上，在X轴方向也就是运行方向上沿着焊线前，后移动，被一个Y轴滑板上，下移动，并且以焊线为基础被一个Z轴滑板左，右移动。
焊炬110的结构使其相对于焊件900的移动角度(以下称其为“θ”轴)能够被由一个焊炬角度调节驱动器180控制的焊炬角度调节电机190改变成与焊件900的轮廓保持垂直。
等离子体焊机200具有输出脉冲电流，单独控制保护气体和等离子气体，以及冷却焊炬的功能。
触摸屏单元800执行的功能是具体设置随各个区域而改变的焊接条件，并且存储和显示数据。另外，触摸屏单元800按示意的结构要设置焊接区域的形状和按照这些区域的焊接条件。
控制单元500是由一个可编程逻辑控制器(PLC)实现的，并且包括用来识别焊件位置的部件，用来控制焊机200的输出以便能输出由触摸屏单元800输入的焊接条件的一个部件，以及用来控制支撑着焊炬110并且沿焊线移动的支架110的一个部件。
触摸屏单元800和控制单元500通过一个通信单元在彼此间交换焊接条件。控制单元500输出一个指令信号到焊机，从而输出通过触摸屏单元800接收的焊接条件并且控制支架100。
连接并且安装到支架100上的两个接触传感器130和140接触到隔板之间的搭接(焊件)以执行检测操作。接触传感器130和140在支架100的运行方向上被布置在焊炬110前面，并且在支架100的运行方向(X轴)上被安装成与焊炬110在同一直线上，参见图7。另外，两个接触传感器130和140彼此相距约1到5mm使一个接触传感器140在前，而另一个接触传感器130在接触传感器140后面。在这种情况下，后面的接触传感器130是用来识别焊炬高度的传感器，而前面的接触传感器140是用来通过将接触传感器130和140的输出值相互比较而识别焊炬当前角度的焊炬角度识别传感器。
这样就能用两个接触传感器130和140检测隔板之间的搭接(焊件)的轮廓条件。由接触传感器130和140输出的检测信号被输入到控制单元500，由控制单元500控制焊炬角度调节驱动器180去操作焊炬角度调节电机190。
光学传感器160被安置在支架100上，比前一个接触传感器140和隔板之间的搭接(焊件)的接触点提前10到15mm检测一个点。这样就能用光学传感器160从扁平部分910到波纹部分920检测隔板之间的搭接的位置。光学传感器160是一个非接触传感器，其输出值按照光学传感器160与焊件之间的距离而改变。也就是说，如果在隔板之间搭接的扁平部分910上移动支架100，传感器160与焊件之间的距离是不变的，而测量值就是“OFF”状态(扁平部分识别状态)。另外，如果在隔板之间搭接的扁平部分910上移动支架100并且接近波纹部分920，传感器160与焊件之间的距离就会缩短，而测量值就是“ON”状态(波纹部分识别状态)。
如上所述，光学传感器160检测到的波纹部分检测信号被输入到控制单元500。控制单元500能响应来自光学传感器160的检测信号控制两个接触传感器130和140的灵敏度。也就是说，如果光学传感器160检测到波纹部分920，就向控制单元500发送波纹部分检测信号，而控制单元500就将接触传感器130和140的灵敏度选择在“高”，并且响应波纹部分检测信号提高其灵敏度。另外，如果光学传感器160检测到扁平部分910，就向控制单元500发送扁平部分检测信号，而控制单元500就将接触传感器130和140的灵敏度选择在“低”，并且响应扁平部分检测信号降低其灵敏度。
灵敏度被用来改善接触传感器的检测能力。如果灵敏度被设置在‘高’，用接触传感器检测隔板之间搭接的轮廓条件的时间间隔(检测两个接触传感器输出之间差值的时间间隔)就被缩短。进而(通过增大输入到焊炬角度调节电机的指令信号的增益)迅速处理检测信号，迅速完成向焊炬角度调节驱动器180传输信号。这样，如果搭接从扁平部分910变到了波纹部分920，就能迅捷地旋转焊炬110。
另外，如果灵敏度被设置在“低”，检测两个接触传感器输出之间差值的时间间隔就被延长，使接触传感器检测隔板之间搭接(焊件)的轮廓条件的速度和时间间隔与灵敏度被设置在“高”时相比被进一步增大。另外还要降低输入到焊炬角度调节电机的指令信号的增益，在对扁平部分910的焊接操作过程中省去不必要的检测操作，这样就能便利地执行焊接操作。
电位计170通过操作光学传感器160检测波纹部分920来测量由焊炬角度调节驱动器180和焊炬角度调节电机190转动的焊炬110的旋转角度。如果光学传感器160检测到波纹部分920控制器单元500就响应检测信号操作电位计170，这样就能识别焊炬110的旋转角度。电位计10向控制器单元500的一个门电路510发送对应识别到的该旋转角度的一个电压值。
在焊接隔板之间的搭接时，除特殊情况之外，焊炬110必须与焊件900保持垂直。因此，在焊接隔板之间搭接的波纹部分时，将波纹部分划分成多个区域，并且需要按照各个区域来控制焊炬110的角度，使焊炬110与焊件900保持垂直。在这种情况下，电位计170检测焊炬110的旋转角度并且向控制器单元500输出对应着检测的该旋转角度的一个电压值。控制器单元500将电位计170输出的电压值与按照各个区域预置的一个电压值相比较，并且改变焊接条件，以便在最佳焊接条件下焊接一个对应的区域。
例如可以假设将电位计170输出的电压范围设置在0到15V，在焊炬的θ轴完全移动到焊件左端(即焊炬位于左侧，而焊件位于右侧)时将电压设置在“0”V，而在焊炬的θ轴完全移动到焊件右端(即焊炬位于右侧，而焊件位于左侧)时将电压设置在“15”V。在这种情况下，在焊接扁平部分910时检测到7V，而在接近根部(从扁平部分变成波纹部分的位置)的区域检测到的电压接近“0V”。也就是说，由于焊件和焊炬110必须相互垂直，焊炬110旋转到焊接根部，因此要向左旋转放下焊炬110。
另外，如果要焊接波纹部分920的上升斜面，电压又会增大，并在焊炬110接近波纹部分尖顶时再次检测到7V。另外随着焊炬110沿波纹部分920逐渐下降，电压会增大，在接近根部的区域(从波纹部分变成扁平部分的位置)检测到接近15V。此时的焊炬110几乎被下放到右侧。另外焊炬110在旋转过程中焊接根部，而电位计170的输出电压就会下降。如何焊炬110再次焊接扁平部分910，电位计170的输出电压就会从15V下降并维持在7V。
如上所述，按照本发明，通过各自的放大器150放大两个接触传感器130和140检测到的检测信号并且输入到控制器单元500。放大的信号被一个模/数转换器520转换成数字信号，并且将数字信号发送给门电路510。还要将光学传感器160检测到的检测信号输入到控制器单元500。控制器单元500响应通过一个灵敏度单元530输入的检测信号控制接触传感器的灵敏度。同时，电位计170测量焊炬110的旋转角度。受控制的灵敏度值和电位计170的输出电压值被发送给控制器单元500的门电路510。
如上所述，如果为门电路510输入包括接触传感器的输出值，灵敏度高/低值，电位计的测量值等等多个值，门电路510就按照输入值操作焊炬角度调节驱动器180，改变按照在支架100上的焊炬110的旋转角度，并且按照焊件的焊接部位提供最佳的焊接条件。
在这种情况下可以按照焊件和焊接条件将各个焊接部位划分成多个区域。按照各区域可以将脉冲电流的峰值电流P，基本电流B，脉冲频率F，焊接速度等等用作最佳焊接条件变量。峰值电流P用来加热和熔化基础金属，并且影响焊接渗透。基本电流B用来冷却或固化一个熔池。另外，脉冲频率F对在整个焊件上形成规则的焊珠颗粒有影响。也就是说，在焊接速度高的场合就将脉冲频率F设置在高，而在焊接速度低的场合将脉冲频率F设置在低。因此，尽管焊接速度从整体上是改变的，焊珠颗粒则维持规则的间距。另外利用触摸屏来实现按区域的焊接条件。按照焊接区域来设置形状和焊接条件并且存储在触摸屏中，用户能方便地使用焊接装置。
另外有一种实现上述焊接条件的方法，它通过电位计170识别波纹部分920，并且控制从控制器单元500发送给焊机单元200的指令信号，在电位计170产生对应着指定区域的输出的位置上改变焊接条件。
在这种情况下，提供焊接条件的范围是如下设置的：在扁平部分910，峰值电流的范围是70到80A，基本电流的范围是8到20A，而脉冲频率的范围是2到5Hz，而在波纹部分920，峰值电流的范围是35到50A，基本电流的范围是8到15A，而脉冲频率的范围是1.5到4Hz。
图3的流程图表示按照本发明识别水平和波纹部分并且将各个波纹部分分区的一种程序，图4的示意图表示按照本发明被分区的一个隔板的例子，而图5的示意图表示本发明的操作。参见图3到5，焊炬110在扁平部分910有很小的角度变化，因而如上所述可以在扁平部分910降低两个接触传感器130和140的灵敏度来增大对误差检测的采样时间。与此相反，由于在波纹部分920的焊接条件不同于扁平部分910，从这一点来看必须要区别对待波纹部分920和扁平部分910，必须要对应着弯曲的变化来控制焊炬110的角度。
如上所述，为了对应着隔板之间的搭接(焊件)的弯曲变化来控制焊炬110的角度，必须要检测用焊炬角度调节驱动器180旋转的焊炬110的旋转角度。本发明的结构是用电位计170检测焊炬110的旋转角度，并且将检测的旋转角度发送给门电路51。也就是将光学传感器160，两个接触传感器130和140以及电位计170安装在本发明的支架100上，让电位计170随着光学传感器160对波纹部分920的检测操作来操作，并且通过电位计170的操作来检测焊炬110的旋转角度。
以下要根据实施例具体解释如图3所示将隔板之间搭接的焊件划分成六个区域C1到C6，以及对各个区域的焊接操作。
实施例1
用X，Y和Z轴滑板移动焊炬110，并且在上面装有焊炬110并且沿导轨120前、后移动的支架100上的各部位安装两个接触传感器130和140，其位置比焊炬110提前。另外在支架100上将光学传感器160安装在接触传感器130和140前面。
导轨120被安装在隔板之间的搭接(焊件)上，沿着隔板之间搭接(焊件)的焊线焊接这种搭接，同时沿着导轨120移动上面装有焊炬110的支架100。
随着支架100沿着焊线如上所述地移动，光学传感器160检测比位于焊炬110正面的两个接触传感器130和140当中的前一个接触传感器140提前大约10mm的位置。另外用两个接触传感器130和140接触着搭接的轮廓移动检测隔板之间搭接的轮廓条件。
在这种情况下，如果用焊炬110焊接隔板之间搭接的一个扁平部分(区域C1)，扁平部分(区域C1)的轮廓很少有变化，而光学传感器160的检测值也就很少有变化。另外，在前一个接触传感器140和后一个接触传感器130的输出值之间没有差别，或是在二者之间有极其细微的差别。
如上所述，如果在接触传感器130和140的输出值之间没有差别，并且光学传感器160也没有检测到水平轮廓的变化，就不用改变焊炬110的角度。另外，由于光学传感器160在此时没有检测到波纹部分检测信号，不必用电位计170测量焊炬110的旋转角度。
在上述情况下，由于是焊接扁平部分，就提供扁平部分焊接条件，增大使用的电流和焊接速度。
实施例2
用X，Y和Z轴滑板移动焊炬110，并且在上面装有焊炬110并且沿导轨120前、后移动的支架100上的各部位安装两个接触传感器130和140，其位置比焊炬110提前。另外在支架100上将光学传感器160安装在接触传感器130和140前面。
导轨120被安装在与隔板之间的搭接相邻的波纹部分上，沿着隔板之间搭接的焊线焊接这种搭接，同时沿着导轨120移动上面装有焊炬110的支架100。
随着支架100沿着焊线如上所述地移动，光学传感器160检测比位于焊炬110正面的两个接触传感器130和140当中的前一个接触传感器140提前大约10mm的位置(光学传感器点)。另外用两个接触传感器130和140接触着搭接的轮廓移动检测隔板之间搭接的轮廓条件。
在这种情况下，如果用光学传感器160检测隔板之间的搭接从扁平部分910变成波纹部分920的位置(区域C2)，检测信号就输入到控制器单元500。进而用控制器单元500操作电位计170，同时操作控制器单元500的灵敏度单元530将接触传感器130和140的灵敏度从“低”切换到“高”。用控制器单元500操作焊炬角度调节驱动器180，在不影响焊接质量的范围内为焊炬110分配一个相对于波纹部分920的垂直线具有6到7度前向角的增补梯度。在此时用电位计170检测分配给焊炬110的增补梯度的旋转。光学传感器160的检测点位于接触传感器140正面10到15mm的位置，这样就能从波纹部分920的实际头部之前10到15mm的位置输出波纹部分焊接条件。
实施例3
用X，Y和Z轴滑板移动焊炬110，并且在上面装有焊炬110并且沿导轨120前、后移动的支架100上的各部位安装两个接触传感器130和140，其位置比焊炬110提前。另外在支架100上将光学传感器160安装在接触传感器130和140前面。
导轨120被安装在隔板之间搭接上，沿着隔板之间搭接的焊线焊接这种搭接，同时沿着导轨120移动上面装有焊炬110的支架100。
随着支架100沿着焊线如上所述地移动，光学传感器160检测比位于焊炬110正面的两个接触传感器130和140当中的前一个接触传感器140提前大约10mm的位置。另外用两个接触传感器130和140接触着搭接移动检测隔板之间搭接的轮廓条件。
在这种情况下，光学传感器160检测到隔板之间的搭接的波纹部分(区域C2)，为焊炬100分配一个增补梯度。如果两个接触传感器到达搭接从扁平部分910变成波纹部分920的位置(区域C2)，焊炬角度调节驱动器180就按照前一个接触传感器140和后一个接触传感器130的输出值之间的差操作焊炬角度调节电机190，使焊炬110的θ轴按照改变的位置(区域C2和C6)和波纹部分(区域C3和C5)左、右旋转。用电位计170检测θ轴的改变值并且输入到控制器单元500。
具体说，如果焊炬110在焊件上向上移动(区域C2，C3和C4)，接触传感器140的输出值就变得比接触传感器130要大，接触传感器130和140的输出值之间的差就是正的，而焊炬110的θ轴向左转。此时电位计170的输出电压值是0到7V，它被输入到控制器单元500。
另外，如果焊炬110在焊件上向下移动(区域C4，C5和C6)，接触传感器140的输出值就变得比接触传感器130要小，接触传感器130和140的输出值之间的差就是负的，而焊炬110的θ轴向右转。此时电位计170的输出电压值是7到15V，它被输入到控制器单元500。
如上所述，如果输入了电位计170的输出电压值，控制器单元500就按照电位计170的输出电压值检测区域C1到C6，并且对应着各个区域为焊炬提供最佳焊接条件。
实施例4
用X，Y和Z轴滑板移动焊炬110，并且在上面装有焊炬110并且沿导轨120前、后移动的支架100上的各部位安装两个接触传感器130和140，其位置比焊炬110提前。另外在支架100上将光学传感器160安装在接触传感器130和140前面。
导轨120被安装在隔板之间的搭接上，沿着隔板之间搭接的焊线焊接这种搭接，同时沿着导轨120移动上面装有焊炬110的支架100。
随着支架100沿着焊线如上所述地移动，光学传感器160检测比位于焊炬110正面的两个接触传感器130和140当中的前一个接触传感器140提前大约10mm的位置。另外用两个接触传感器130和140接触着搭接移动检测隔板之间搭接的轮廓条件。
在这种情况下，如果两个接触传感器130和140通过区域C6之后再次进入区域C1，传感器130和140的输出值之间的差就从“负”变成“0”，被电位计170检测到并且发送给控制器单元500。控制器单元500就认为焊件是扁平部分(区域C1)。由于焊件被认定是扁平部分910，就不用电位计170检测焊炬110的旋转角度，并且按实施例1的情况将两个接触传感器130和140的灵敏度从“高”改变成“低”。
如本发明上文所述，如果光学传感器160的输出状态是OFF(识别到区域C1)，就输出对扁平部分的焊接条件(增大使用的电流和焊接速度并且间歇检测θ轴的变化)，并将两个接触传感器130和140的灵敏度设置在“低”。另一方面，如果光学传感器160的输出状态是ON(识别到区域C2)，就将焊炬110的前向角移动6到7度，并将接触传感器的灵敏度从“低”设置到“高”。
另外，如果通过两个接触传感器的输出值之间的差检测到区域C2，并且焊炬的旋转角度改变了，电位计170就能检测和识别出焊炬的旋转角度。然后对应着区域C2提供最佳焊接条件，在最佳焊接条件下焊接区域C2。
如果电位计170检测到对区域C2的焊接已完成，就输出对应着区域C3的焊接条件，在区域C2之后继续自动焊接区域C3。在这种情况下将两个接触传感器的灵敏度维持在“高”。
如上所述，如果通过电位计170的检测输出了对应着区域C3到C6的焊接条件，并且完成了对波纹部分920的焊接，就按照光学传感器160的输出状态(ON/OFF)再次重复执行焊接操作。另外，在对区域C1到C6的焊接操作过程中，当前正在进行焊接操作的那一焊件被显示在触摸屏800上。
另外，本发明可以将波纹部分920划分成不只六个区域C1到C6，而是按照焊件900的弯曲程度划分成多个区域，这样便于设置最佳焊接条件。在这种情况下仍通过电位计170的输出值检测焊接区域，因而可以按照各个区域提供最佳焊接条件。
如上所述，本发明为在隔板之间形成搭接提供了一种自动脉冲等离子体焊接方法和装置，用光学传感器检测隔板之间的搭接从扁平部分变成波纹部分的位置，并且用检测到的位置改善接触传感器的灵敏度，这样就便于对应着从扁平部分到波纹部分的变化来改变焊炬的角度。
本发明进一步的优点在于，由于用来检测波纹部分的光学传感器的检测点被设置在比接触传感器的检测点提前10到15mm的位置，可以从波纹部分实际开始的位置之前10到15mm的位置输出对波纹部分的焊接条件，这样就便于按照从扁平部分到波纹部分的变化来改变焊接条件，从而避免在搭接从扁平部分变成波纹部分的位置上产生焊接缺陷。
本发明进一步的优点在于，响应光学传感器检测到的波纹部分检测信号，焊炬被设置在相对于焊炬运行方向向前倾斜6到7度，这样就能使焊炬的θ轴的动量按照焊件的形状变化迅速降低，因而能使焊炬迅速跟随θ轴的变化。本发明进一步的优点在于能防止焊炬接触到波纹部分的头部，这是因为焊炬在扁平部分上高速移动而造成的，这种接触会产生焊接缺陷。
本发明进一步的优点是便于检测隔板之间的搭接从扁平部分变成波纹部分的位置，并且便于通过安装在支架上的光学传感器，两个接触传感器和一个电位计来识别波纹部分，这样就能对应着各区域提供最佳焊接条件，并且防止焊接质量因焊珠的不均匀性，焊接缺陷等等而下降。
本发明进一步的优点在于能够按照区域随着焊接条件的变化来控制诸如脉冲电流的峰值电流，基本电流，脉冲频率及焊接速度等各种因素，从而提供最佳的焊接条件。
本发明进一步的优点在于能够用电位计的输出电压值检测焊炬的θ轴的旋转，这样就便于识别焊接区域的条件，并且容易按照各个区域来改变最佳焊接条件。
尽管为了便于说明而公开了本发明的最佳实施例，本领域的技术人员无需脱离权利要求书中记载的本发明的范围和原理还能做出各种各样的修改和增删。
Claims (15)
1.在隔板之间形成搭接的一种自动脉冲等离子体焊接方法，该方法按以下步骤通过识别隔板之间的搭接的扁平部分和波纹部分来执行脉冲等离子体焊接操作：
将具有至少一个扁平部分和至少一个波纹部分的隔板之间搭接的一个波纹部分划分成多个区域，按各个区域设置最佳焊接条件；
在隔板之间的搭接上安装一个导轨，用导轨沿着扁平部分焊线移动一个支架，这样焊接扁平部分的焊线；
用安装在支架前部的一个光学传感器检测搭接从扁平部分变成波纹部分的位置；
由光学传感器向控制器单元发送检测到的波纹部分检测信号；
控制器单元响应光学传感器的波纹部分检测信号，将两个接触传感器的灵敏度从“低”变成“高”，使安装在支架上的焊炬相对于焊炬运行方向向前倾斜6到7度，并且将一个电位计切换到“ON”状态来检测焊炬的旋转角度；
用安装在支架上并在焊炬的运行方向(X轴)上顶住焊炬的两个接触传感器来识别隔板之间搭接的波纹部分；
响应两个接触传感器输出值之间的差通过一个焊炬角度调节驱动器操作一个焊炬角度调节电机，将焊炬的旋转角度改变成与焊件保持垂直；
用电位计检测焊炬的θ轴的旋转，并且对应着检测结果将电位计的输出电压值发送给控制器单元；
如果按照被发送给控制器单元的电位计的输出电压值检测到对应着各个区域的一个电压信号，就识别到一个对应的区域并且对应着该区域改变焊接条件；以及
根据焊炬的位置与水平面形成直角的位置识别出搭接的扁平部分，并且再次焊接扁平部分。
2.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是两个接触传感器分别是用来识别焊炬高度的传感器和用来识别焊炬当前角度的焊炬角度识别传感器，焊炬角度识别传感器在焊炬高度识别传感器之前执行检测操作。
3.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是设置“高”灵敏度来缩短对两个接触传感器输出值之间的差进行检测的时间，并且增大输入到焊炬角度调节电机的指令信号的增益，使焊炬的角度能迅速跟随焊件弯曲的变化。
4.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是设置“低”灵敏度来延长对两个接触传感器输出值之间的差进行检测的时间，并且降低输入到焊炬角度调节电机的指令信号的增益。
5.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是光学传感器的检测点比两个接触传感器中前一个接触传感器的焊件检测位置提前10到15mm。
6.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是在脉冲电流的峰值电流，基本电流，脉冲频率和焊接速度构成的组中选择一或多个而获得焊接条件。
7.按照权利要求6的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是脉冲电流的峰值电流在扁平部分是70到80A，而在波纹部分是35到50A。
8.按照权利要求6的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是基本电流在扁平部分是8到20A，而在波纹部分是8到15A。
9.按照权利要求6的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是脉冲频率在扁平部分是2到5Hz，而在波纹部分是1.5到4Hz。
10.按照权利要求1的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是通过各自的放大器放大两个接触传感器检测到的检测信号，放大的信号被输入到控制器单元，并且用一个模/数转换器将输入的信号转换成数字信号并且发送给控制器单元的门电路。
11.按照权利要求10的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接方法，其特征是控制器单元的门电路接收电位计的输出电压值，两个接触传感器的灵敏度和接触传感器的输出值之间的差，并且向焊接角度调节驱动器输出控制器单元的指令。
12.在隔板之间形成搭接的一种自动脉冲等离子体焊接装置包括：
一个支架，在上面固定有一个焊炬，沿着一个导轨前、后移动，并且在上面装有两个接触传感器，一个光学传感器和一个电位计；
连接到支架上的等离子体焊机，用于输出一个脉冲电流，单独控制一种保护气体和一种等离子气体，并且冷却焊炬；
连接到等离子体焊机上用来储存保护气体的保护气体储存单元；
连接到等离子体焊机上用来储存等离子气体的等离子气体储存单元；
连接到等离子体焊机和支架上的控制单元，由一个可编程逻辑控制器(PLC)构成，并且包括一个用来识别焊件位置的部件，用来控制焊机单元的输出按照触摸屏的输入输出焊接条件的部件，以及用来控制支撑着焊炬并且沿着焊线移动的支架的一个部件；
通过一个通信单元连接到控制器单元用来设置/存储焊接条件的一个触摸屏；以及
一个接口单元。
13.按照权利要求12的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接装置，其特征是焊炬在一个X轴也就是运行轴线的方向上沿着焊线前、后移动，由一个Y轴滑板上、下移动，在焊线的基础上由一个Z轴滑板左、右移动，并且具有被焊炬角度调节驱动器控制的焊炬角度调节电机改变的一个θ轴。
14.按照权利要求12或13的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接装置，其特征是电位计被安装在焊炬的θ轴上。
15.按照权利要求12的在隔板之间形成搭接的自动脉冲等离子体焊接装置，其特征是光学传感器，两个接触传感器以及焊炬被依次安装在支架上，使光学传感器，两个接触传感器以及焊炬沿着焊线按顺序排列。
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