一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種自動(dòng)化焊接裝置，具體涉及一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]立焊作為工業(yè)生產(chǎn)中一種常用的焊接方法，廣泛應(yīng)用與橋梁、造船、鍋爐等行業(yè)。直到現(xiàn)在，立焊操作在很大程度上仍然依賴手工電弧焊，而厚大焊件的立焊通常使用氣電焊。手工電弧焊效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而氣電焊焊接線能量大，焊縫組織容易過熱且需要進(jìn)行熱處理等。而磁控電弧傳感器目前主要用于平焊位置的焊縫跟蹤，對(duì)于立焊，由于熔滴與熔池所受的重力的影響，仍難在確保焊縫成型優(yōu)良的情況下實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。為了實(shí)現(xiàn)立焊自動(dòng)化，提高立焊焊接質(zhì)量，提升焊接效率，提出一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，對(duì)推動(dòng)焊接的生產(chǎn)的自動(dòng)化有著積極的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在確保立焊焊縫成型優(yōu)良的情況下實(shí)現(xiàn)立焊焊縫跟蹤，提高立焊焊接質(zhì)量，提升焊接效率，提出一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:如圖1所示，該裝置包括立焊電弧跟蹤傳感器、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、霍爾傳感器、跟蹤系統(tǒng)控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電流電壓檢測(cè)模塊、同步推力脈沖發(fā)生器和功放電路。立焊電弧跟蹤傳感器由焊槍、橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置以及推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成，該傳感器將同時(shí)產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)與推力磁場(chǎng)的復(fù)合磁場(chǎng)。橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生橫向交變磁場(chǎng)，電弧在洛倫茲力的作用下做橫向規(guī)律性擺動(dòng)，從而掃描焊縫，霍爾傳感器檢測(cè)到焊接電流信號(hào)，將檢測(cè)到焊接電流信號(hào)輸入跟蹤系統(tǒng)控制器中進(jìn)行運(yùn)算和處理，從而獲得焊縫偏差信息，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)焊槍位置糾正偏差，實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的推力使電弧與熔滴受到適當(dāng)向上推力，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力，保證立焊時(shí)焊縫的質(zhì)量。
[0005]所述的立焊電弧跟蹤傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該傳感器的橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由橫向勵(lì)磁線圈(2)和橫向勵(lì)磁鐵芯(9)組成，兩個(gè)橫向勵(lì)磁鐵芯(9)對(duì)稱分布于焊槍(6)上下兩側(cè)，且與焊槍(6)處于同一平面，使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)的弧形槽內(nèi)，可根據(jù)立焊焊縫的角度進(jìn)行調(diào)整，確保電弧掃描方向垂直于焊縫；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置由推力勵(lì)磁線圈(3)和推力勵(lì)磁鐵芯(5)組成，兩個(gè)推力勵(lì)磁鐵芯(5)對(duì)稱分布于焊槍(6)左右兩側(cè)，推力勵(lì)磁鐵芯(5)使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)上。
[0006]所述的電流電壓檢測(cè)模塊根據(jù)霍爾傳感器的信號(hào)，獲取立焊過程中熔滴短路過渡的電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形，如圖3 (a)所示。
[0007]所述的同步推力脈沖發(fā)生器根據(jù)電流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到的熔滴過渡的電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形，在熔滴拉斷的一瞬間，即t3開始時(shí)刻，也是電流最大的時(shí)刻，產(chǎn)生同步的推力脈沖，脈沖持續(xù)到電弧電壓穩(wěn)定的時(shí)刻，如圖3所示。在此刻加入同步推力脈沖，能達(dá)到既不影響熔滴過渡，又能夠?qū)θ鄣魏腿鄢禺a(chǎn)生向上推力的效果。
[0008]所述的功放電路將同步推力脈沖放大到合適的大小，再接入推力勵(lì)磁線圈(3)中，產(chǎn)生合適的推力磁場(chǎng)，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力，保證立焊時(shí)焊縫的質(zhì)量，又不影響跟蹤效果。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，米用橫向磁場(chǎng)和推力磁場(chǎng)的復(fù)合磁場(chǎng)，其中橫向交變磁場(chǎng)，使電弧橫向擺動(dòng)掃描焊縫，從而獲得焊縫信息進(jìn)行焊縫跟蹤；推力磁場(chǎng)推力使電弧與熔滴受到適當(dāng)向上推力，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力，保證立焊時(shí)焊縫的質(zhì)量，在確保焊縫成型優(yōu)良的情況下實(shí)現(xiàn)了立焊的焊縫自動(dòng)跟蹤。同步推力脈沖發(fā)生器根據(jù)電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形，在熔滴拉斷的一瞬間，產(chǎn)生同步的推力脈沖，脈沖持續(xù)到電弧電壓穩(wěn)定的時(shí)刻，在此刻加入同步推力脈沖，能達(dá)到既不影響熔滴過渡，又能夠?qū)θ鄣魏腿鄢禺a(chǎn)生向上推力的效果。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的工作原理示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明立焊電弧跟蹤傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明同步脈沖示意圖。
[0013]圖中:1-工件，2-橫向勵(lì)磁線圈，3-推力勵(lì)磁線圈，4-安裝板，5-推力勵(lì)磁鐵芯，6-焊槍，7-螺母，8-墊片，9-橫向勵(lì)磁鐵芯，tl-燃弧時(shí)間，t2-短路熄弧時(shí)間，t3-拉斷熔滴后的電壓恢復(fù)時(shí)間，Imax-最大電流(或峰值電流)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0015]實(shí)施例1，參見圖1，本發(fā)明是一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，包括立焊電弧跟蹤傳感器、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、霍爾傳感器、跟蹤系統(tǒng)控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電流電壓檢測(cè)模塊、同步推力脈沖發(fā)生器和功放電路。立焊電弧跟蹤傳感器由焊槍、橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置以及推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成，該傳感器將同時(shí)產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)與推力磁場(chǎng)的復(fù)合磁場(chǎng)。立焊時(shí)，橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生橫向交變磁場(chǎng)，電弧在洛倫茲力的作用下做橫向規(guī)律性擺動(dòng)，從而掃描焊縫，霍爾傳感器檢測(cè)到焊接電流信號(hào)，將檢測(cè)到焊接電流信號(hào)輸入跟蹤系統(tǒng)控制器中進(jìn)行運(yùn)算和處理，從而獲得焊縫偏差信息，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)焊槍位置糾正偏差，實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤；與此同時(shí)，電流電壓檢測(cè)模塊根據(jù)霍爾傳感器的信號(hào)，獲取立焊過程中熔滴短路過渡的電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形，如圖3(a)所示，同步推力脈沖發(fā)生器根據(jù)電流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到的熔滴過渡的電弧電壓和電流動(dòng)態(tài)波形，在熔滴拉斷的一瞬間，即t3開始時(shí)刻，也是電流最大的時(shí)刻，產(chǎn)生同步的推力脈沖，脈沖持續(xù)到電弧電壓穩(wěn)定的時(shí)刻，如圖3所示，功放電路將同步推力脈沖放大到合適的大小，再接入推力勵(lì)磁線圈
(3)中，產(chǎn)生合適的推力磁場(chǎng)，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力，保證立焊時(shí)焊縫的質(zhì)量，又不影響跟蹤效果。在熔滴拉斷的一瞬間加入同步推力脈沖，能達(dá)到既不影響熔滴過渡，又能夠?qū)θ鄣魏腿鄢禺a(chǎn)生向上推力的效果，最終在確保焊縫成型優(yōu)良的情況下實(shí)現(xiàn)了立焊的焊縫自動(dòng)跟蹤。
[0016]實(shí)施例2，所述的立焊電弧跟蹤傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該傳感器的橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由橫向勵(lì)磁線圈(2)和橫向勵(lì)磁鐵芯(9)組成，兩個(gè)橫向勵(lì)磁鐵芯(9)對(duì)稱分布于焊槍(6)上下兩側(cè)，且與焊槍(6)處于同一平面，使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)的弧形槽內(nèi)，可根據(jù)立焊焊縫的角度進(jìn)行調(diào)整，確保電弧掃描方向垂直于焊縫；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置由推力勵(lì)磁線圈(3)和推力勵(lì)磁鐵芯(5)組成，兩個(gè)推力勵(lì)磁鐵芯(5)對(duì)稱分布于焊槍(6)左右兩側(cè)，推力勵(lì)磁鐵芯(5)使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，其特征是:該裝置包括立焊電弧跟蹤傳感器、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、霍爾傳感器、跟蹤系統(tǒng)控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電流電壓檢測(cè)模塊、同步推力脈沖發(fā)生器和功放電路；立焊電弧跟蹤傳感器由焊槍、橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置以及推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成，橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使電弧橫向擺動(dòng)掃描焊縫，從而獲得焊縫信息進(jìn)行焊縫跟蹤；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的推力使電弧與熔滴受到適當(dāng)向上推力，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力，保證立焊時(shí)焊縫的質(zhì)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，其特征是:立焊電弧跟蹤傳感器的橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置由橫向勵(lì)磁線圈(2)和橫向勵(lì)磁鐵芯(9)組成，兩個(gè)橫向勵(lì)磁鐵芯(9)對(duì)稱分布于焊槍(6)上下兩側(cè)，且與焊槍(6)處于同一平面，使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)的弧形槽內(nèi)；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置由推力勵(lì)磁線圈(3)和推力勵(lì)磁鐵芯(5)組成，兩個(gè)推力勵(lì)磁鐵芯(5)對(duì)稱分布于焊槍(6)左右兩側(cè)，推力勵(lì)磁鐵芯(5)使用墊片(8)和螺母(7)固定于安裝板(4)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，其特征是:同步推力脈沖發(fā)生器根據(jù)電流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)到的熔滴過渡的電流電壓信號(hào)，在熔滴拉斷的一瞬間，產(chǎn)生同步推力脈沖。
【專利摘要】本發(fā)明涉及公開了一種施加同步脈沖復(fù)合磁場(chǎng)的立焊過程控制方法及裝置，它主要解決了現(xiàn)有立焊自動(dòng)化程度低、焊縫跟蹤困難等技術(shù)問題。該裝置包括立焊電弧跟蹤傳感器、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、霍爾傳感器、跟蹤系統(tǒng)控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電流電壓檢測(cè)模塊、同步推力脈沖發(fā)生器和功放電路。立焊電弧跟蹤傳感器由焊槍、橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置以及推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置組成，橫向磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使電弧橫向擺動(dòng)掃描焊縫，從而獲得焊縫信息進(jìn)行焊縫跟蹤；推力磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的推力磁場(chǎng)使電弧與熔滴受到適當(dāng)向上推力，從而抵消立焊時(shí)熔滴與熔池所受的重力。從而在保證立焊焊縫質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)立焊的焊縫跟蹤，提高立焊焊接效率。
【IPC分類】B23K9/08, B23K9/095, B23K9/127
【公開號(hào)】CN105149733
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510593086
【發(fā)明人】洪波, 羅爭(zhēng)光, 彭瑤, 盧文召, 姚強(qiáng)
【申請(qǐng)人】湘潭大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日