CN2437447Y - 非接触式焊接自动跟踪调节装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种焊接自动跟踪调节装置,它由电涡流传感器、信号处理系统和执行驱动部件构成:执行驱动部件可以固定到焊接机械或行走小车上,焊枪接在其水平滑臂上,传感器用夹具固定在焊枪的适当位置上;具有独立的电源系统,不与电弧产生电的联系,故不受电弧电源限制,无论焊接与否均能正常工作;用电涡流传感器检测偏差数据,有效地避开焊接中辐射、电磁、温度变化的干扰,能适应各种各样的焊接恶劣环境,提高焊接精确度和可靠性。

Description

非接触式焊接自动跟踪调节装置
本发明涉及一种自动跟踪调节装置，具体地说是涉及一种用于焊接领域的非接触式自动跟踪调节装置。
焊接是一种集高温、辐射、烟尘的加工作业，手工操作的劳动强度大，受操作者的体力、技能、情绪等因素的变化而直接影响到焊接质量的稳定。因此，以机械化和自动化来替代人工操作是焊接领域的发展方向。实现自动化焊接的关键在于必需有一可判断焊接点与焊枪距离并可自动调节焊枪位置的装置，以保证在施焊中将焊距始终控制在焊缝的中央并保持一致的弧长。目前，焊接自动跟踪调节装置主要是接触式机械传感器类，它利用与焊缝接触的杠杆触头来获得偏差的开关信号，通过开关控制电机驱动焊枪作水平或垂直调整，从而达到跟踪调节施焊的目的。但是这种焊接自动跟踪调节装置存在着这样的缺点：焊接口必须是坡口或角焊位置；传感器易磨损，使用寿命短、可靠性低而且通用性差。另外还有一些尚在实验室阶段的焊接自动跟踪调节装置则是通过检测焊接电压在不同时段、位置的变化信号或弧长信号，然后经计算机系统处理计算偏差，再驱动执行电机调整纠偏，这类焊接自动跟踪调节装置均存在一些不足：必须从电弧电压上取信号，难以用标准软件匹配不同的焊接规范的信号比；受焊接场合中的各种波长辐射、光电磁效应、温度场对电弧数据的影响，可靠性不高。
本实用新型旨在于提供一种新的焊接自动跟踪调节装置，它克服了原有焊接自动跟踪调节装置的缺陷，跟踪执行系统不受电弧电源限制，无论焊接与否均能正常工作而且可靠性高，并能适应不同的焊接条件和环境。
本实用新型的目的是这样实现的，该装置由传感器、信号处理系统和执行驱动部件三个部分组成，执行驱动部件通过底座固定到焊接机械或行走小车上，调节端通过夹具夹住焊枪以控制焊枪的位置，传感器则用夹具固定在焊枪的适当位置上，执行驱动部件和传感器由导线和信号处理系统连接。当焊接机械或行走小车沿焊缝前进时，传感器检测到焊距中心与焊缝有偏差，将信号传给系统，系统经逻辑处理后，输出指令由执行驱动部件调整焊枪位置直到无偏差，整个装置实现自身闭环。该装置以通常的市电(+220V)为电源与焊接电源分离开来，两者之间没有电的连接，相对独立，故可不受电弧电源限制和焊接与否的限制而正常工作。该装置以电涡流传感器作为焊距中心与焊缝偏差数据的检测采样器，有效地避开了焊接的辐射、电磁、温度变化的影响，较好地适应了焊接恶劣环境，焊接精度和可靠性有保障。
由于在焊接机械或行走小车上所应用的自动跟踪调节装置具有独立电源系统不与电弧产生电的联系，因而不受电弧电源限制和焊接与否的限制，适应性大大提高，能通用于各种焊接条件；采用电涡流传感器检测焊距中心与焊缝偏差数据，有效地避开焊接的辐射、电磁、温度变化的干扰，能适应各种各样的焊接恶劣环境，提高自动跟踪调节焊接装置焊接精确度和可靠性。本实用新型不仅有效减轻焊接工人的劳动强度、提高焊接生产效率和获得高质量的焊接效果，而且积极推动焊接技术向高效、智能化方向发展。
图1为本实用新型的原理示意图；
图2为本实用新型的信号流程图；
图3为本实用新型的执行驱动部件结构示意图；
图4为本实用新型的执行驱动部件左视剖视图；
图5为本实用新型的焊接(平面)应用示意图；
图6为本实用新型的焊接(内角)应用示意图；
图7为本实用新型的焊接(外角)应用示意图；
图8为本实用新型的焊接(横焊缝)应用示意图；
图9为本实用新型的焊接(厢型梁角)应用示意图。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步说明：
如图1、图2所示，本实用新型是由通过夹具10、11固定在焊枪1的适当位置上的电涡流传感器2、3、执行驱动部件4和信号处理系统5组成。该执行驱动部件4为十字滑架，它是由可正反转的步进电机6、7、带有底座13的垂直臂8和带有夹具12的水平滑臂9成，垂直臂8的底座13可以固定在焊接机械或行走小车上，夹具12用以固定焊枪1。电涡流传感器2、3和十字滑架4通过导线或电缆和信号处理系统5对应元件连接。信号处理系统5包括信号处理、A/D转换、脉冲发生、逻辑控制、时钟控制和驱动等电路，以相对独立的市电(+220V)为电源，与焊接电源分离开来，两者之间没有电的连接，可以避开电弧电压影响，无论焊接与否均能正常工作。
焊接时，焊接小车沿焊缝前进，则十字滑架4、焊枪1和电涡流传感器2、3也随之前进。当电涡流传感器2、3检测到由引导板14产生的感应电涡流量，将该感应电涡流量以信号的方式通过导线传送到信号处理电路，信号处理电路将该数值与设定值比较，并将比较的结果传送给A/D转换和脉冲发生电路，A/D转换和脉冲发生电路收到信号后将其转化成脉冲信号并传送到逻辑控制电路部分，逻辑控制电路部分进行分析判断并输出调整数字脉冲信号到脉冲驱动电路部分，脉冲驱动电路部分根据该数字信号驱动并控制步进电机6、7的正反转和转速从而控制十字滑架4快速做出水平或垂直的调整，带动焊枪1调整其与焊缝中心线的位置偏差。在焊枪1位置调节过程中，信号处理系统5会自动根据电涡流传感器2、3传回的信息作出相应的调整，直到焊枪1与焊缝中心线的位置偏差和给定值一致。
如图3、图4所示，十字滑架4包括步进电机6、7、带有底座13的垂直臂8和带有夹具12的水平滑臂9三个部分：垂直臂8和水平滑臂9由通过轴承27、28、29、30固定在支板31、32、33、34上的滚珠丝杆17、18 、LM轴23、24、25、26、滑块19、20、前板37、38和后板39、40组成。垂直臂8和水平滑臂9之间通过滑块19、20和联接板41用螺母连结；步进电机6、7则通过联轴套35、36分别与垂直臂8和水平滑臂9连结。滑块19、20套在LM轴23、24、25、26上，由镶嵌的滚珠圆柱螺母21、22固定在滚珠丝杆17、18上。
当步进电机6、7启动时，滚珠丝杆17、18也随之转动，滑块19、20受到滚珠圆柱螺母21、22与滚珠丝杆17、18的螺旋力作用而沿滚珠丝杆17、18和LM轴23、24、25、26滑动，从而带动水平滑臂9做上下左右运动。当步进电机6动作时，水平滑臂9做水平方向运动，从而调节焊枪1的水平位置；当步进电机7动作时，水平滑架9就沿垂直臂做上下运动，从而调节焊枪1的垂直位置。
图5、图6、图7、图8、图9所示的为本实用新型在不同的焊接情况下的应用方式。

Claims (2)

1．、一种焊接自动跟踪调节装置，它包括一般自动跟踪调节装置所具有的传感器、信号处理系统和执行驱动部件，其特征在于：其执行驱动部件为十字滑架(4)，底座(13)可以固定到焊接机械或行走小车上，水平滑臂(9)通过夹具(12)固定焊枪(1)，步进电机(6、7)通过控制水平滑臂(9)上下左右移动调整焊枪(1)的位置；所用的传感器为电涡流传感器(2、3)，由夹具(10、11)固定在焊枪(1)的适当位置上，用于检测焊距中心与焊缝偏差；执行驱动部件(4)和传感器(2、3)通过导线或电缆和信号处理系统(5)对应元件连接；信号处理系统(5)以相对独立的市电为电源，而与焊接电源严格分离开来。
2．、根据权利要求1所述的自动跟踪调节装置，其特征在于：用作执行驱动的十字滑架(4)包括步进电机(6、7)、带有底座(13)的垂直臂(8)和带有夹具(12)的水平滑臂(9)三个部分；其垂直臂(8)和水平滑臂(9)由通过轴承(27、28、29、30)固定在支板(31、32、33、34)上的滚珠丝杆(17、18)、LM轴(23、24、25、26)、滑块(19、20)、前板(37、38)和后板(39、40)组成；垂直臂(8)和水平滑臂(9)之间通过滑块(19、20)和联接板(41)用螺母连结；步进电机(6、7)则通过联轴套(35、36)分别与垂直臂(8)和水平滑臂(9)连接；滑块(19、20)套在LM轴(23、24、25、26)上，并通过滚珠圆柱螺母(21、22)固定在滚珠丝杆(17、18)上。
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