CN105149733B - 一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公开了一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置，它主要解决了现有立焊自动化程度低、焊缝跟踪困难等技术问题。该装置包括立焊电弧跟踪传感器、焊接电源、送丝机构、霍尔传感器、跟踪***控制器、执行机构、电流电压检测模块、同步推力脉冲发生器和功放电路。立焊电弧跟踪传感器由焊枪、横向磁场发生装置以及推力磁场发生装置组成，横向磁场发生装置产生交变磁场，使电弧横向摆动扫描焊缝，从而获得焊缝信息进行焊缝跟踪；推力磁场发生装置产生的推力磁场使电弧与熔滴受到适当向上推力，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力。从而在保证立焊焊缝质量的前提下，实现立焊的焊缝跟踪，提高立焊焊接效率。

Description

一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置
技术领域
本发明属于一种自动化焊接装置，具体涉及一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置。
背景技术
立焊作为工业生产中一种常用的焊接方法，广泛应用与桥梁、造船、锅炉等行业。直到现在，立焊操作在很大程度上仍然依赖手工电弧焊，而厚大焊件的立焊通常使用气电焊。手工电弧焊效率低，劳动强度大，而气电焊焊接线能量大，焊缝组织容易过热且需要进行热处理等。而磁控电弧传感器目前主要用于平焊位置的焊缝跟踪，对于立焊，由于熔滴与熔池所受的重力的影响，仍难在确保焊缝成型优良的情况下实现焊缝跟踪。为了实现立焊自动化，提高立焊焊接质量，提升焊接效率，提出一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制方法及装置，对推动焊接的生产的自动化有着积极的作用。
发明内容
本发明的目的是在确保立焊焊缝成型优良的情况下实现立焊焊缝跟踪，提高立焊焊接质量，提升焊接效率，提出一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：如图1所示，该装置包括立焊电弧跟踪传感器、焊接电源、送丝机构、霍尔传感器、跟踪***控制器、执行机构、电流电压检测模块、同步推力脉冲发生器和功放电路。立焊电弧跟踪传感器由焊枪、横向磁场发生装置以及推力磁场发生装置组成，该传感器将同时产生横向磁场与推力磁场的复合磁场。横向磁场发生装置产生横向交变磁场，电弧在洛伦兹力的作用下做横向规律性摆动，从而扫描焊缝，霍尔传感器检测到焊接电流信号，将检测到焊接电流信号输入跟踪***控制器中进行运算和处理，从而获得焊缝偏差信息，通过执行机构调节焊枪位置纠正偏差，实现焊缝跟踪；推力磁场发生装置产生的推力使电弧与熔滴受到适当向上推力，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力，保证立焊时焊缝的质量。
所述的立焊电弧跟踪传感器的结构如图2所示，该传感器的横向磁场发生装置由横向励磁线圈(2)和横向励磁铁芯(9)组成，两个横向励磁铁芯(9)对称分布于焊枪(6)上下两侧，且与焊枪(6)处于同一平面，使用垫片(8)和螺母(7)固定于安装板(4)的弧形槽内，可根据立焊焊缝的角度进行调整，确保电弧扫描方向垂直于焊缝；推力磁场发生装置由推力励磁线圈(3)和推力励磁铁芯(5)组成，两个推力励磁铁芯(5)对称分布于焊枪(6)左右两侧，推力励磁铁芯(5)使用垫片(8)和螺母(7)固定于安装板(4)上。
所述的电流电压检测模块根据霍尔传感器的信号，获取立焊过程中熔滴短路过渡的电弧电压和电流动态波形，如图3(a)所示。
所述的同步推力脉冲发生器根据电流电压检测模块检测到的熔滴过渡的电弧电压和电流动态波形，在熔滴拉断的一瞬间，即t3开始时刻，也是电流最大的时刻，产生同步的推力脉冲，脉冲持续到电弧电压稳定的时刻，如图3所示。在此刻加入同步推力脉冲，能达到既不影响熔滴过渡，又能够对熔滴和熔池产生向上推力的效果。
所述的功放电路将同步推力脉冲放大到合适的大小，再接入推力励磁线圈(3)中，产生合适的推力磁场，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力，保证立焊时焊缝的质量，又不影响跟踪效果。
本发明的有益效果是：本发明提出一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制方法及装置，采用横向磁场和推力磁场的复合磁场，其中横向交变磁场，使电弧横向摆动扫描焊缝，从而获得焊缝信息进行焊缝跟踪；推力磁场推力使电弧与熔滴受到适当向上推力，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力，保证立焊时焊缝的质量，在确保焊缝成型优良的情况下实现了立焊的焊缝自动跟踪。同步推力脉冲发生器根据电弧电压和电流动态波形，在熔滴拉断的一瞬间，产生同步的推力脉冲，脉冲持续到电弧电压稳定的时刻，在此刻加入同步推力脉冲，能达到既不影响熔滴过渡，又能够对熔滴和熔池产生向上推力的效果。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图
图2为本发明立焊电弧跟踪传感器结构示意图
图3为本发明同步脉冲示意图
图中：1-工件，2-横向励磁线圈，3-推力励磁线圈，4-安装板，5-推力励磁铁芯，6-焊枪，7-螺母，8-垫片，9-横向励磁铁芯，t1-燃弧时间，t2-短路熄弧时间，t3-拉断熔滴后的电压恢复时间，Imax-最大电流(或峰值电流)
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1，参见图1，本发明是一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置，包括立焊电弧跟踪传感器、焊接电源、送丝机构、霍尔传感器、跟踪***控制器、执行机构、电流电压检测模块、同步推力脉冲发生器和功放电路。立焊电弧跟踪传感器由焊枪、横向磁场发生装置以及推力磁场发生装置组成，该传感器将同时产生横向磁场与推力磁场的复合磁场。立焊时，横向磁场发生装置产生横向交变磁场，电弧在洛伦兹力的作用下做横向规律性摆动，从而扫描焊缝，霍尔传感器检测到焊接电流信号，将检测到焊接电流信号输入跟踪***控制器中进行运算和处理，从而获得焊缝偏差信息，通过执行机构调节焊枪位置纠正偏差，实现焊缝跟踪；与此同时，电流电压检测模块根据霍尔传感器的信号，获取立焊过程中熔滴短路过渡的电弧电压和电流动态波形，如图3(a)所示，同步推力脉冲发生器根据电流电压检测模块检测到的熔滴过渡的电弧电压和电流动态波形，在熔滴拉断的一瞬间，即t3开始时刻，也是电流最大的时刻，产生同步的推力脉冲，脉冲持续到电弧电压稳定的时刻，如图3所示，功放电路将同步推力脉冲放大到合适的大小，再接入推力励磁线圈(3)中，产生合适的推力磁场，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力，保证立焊时焊缝的质量，又不影响跟踪效果。在熔滴拉断的一瞬间加入同步推力脉冲，能达到既不影响熔滴过渡，又能够对熔滴和熔池产生向上推力的效果，最终在确保焊缝成型优良的情况下实现了立焊的焊缝自动跟踪。
实施例2，所述的立焊电弧跟踪传感器的结构如图2所示，该传感器的横向磁场发生装置由横向励磁线圈(2)和横向励磁铁芯(9)组成，两个横向励磁铁芯(9)对称分布于焊枪(6)上下两侧，且与焊枪(6)处于同一平面，使用垫片(8)和螺母(7)固定于安装板(4)的弧形槽内，可根据立焊焊缝的角度进行调整，确保电弧扫描方向垂直于焊缝；推力磁场发生装置由推力励磁线圈(3)和推力励磁铁芯(5)组成，两个推力励磁铁芯(5)对称分布于焊枪(6)左右两侧，推力励磁铁芯(5)使用垫片(8)和螺母(7)固定于安装板(4)上。

Claims (1)

1.一种施加同步脉冲复合磁场的立焊过程控制装置，其特征是：该装置包括立焊电弧跟踪传感器、焊接电源、送丝机构、霍尔传感器、跟踪***控制器、执行机构、电流电压检测模块、同步推力脉冲发生器和功放电路，立焊电弧跟踪传感器由焊枪、横向磁场发生装置以及推力磁场发生装置组成，横向磁场发生装置由横向励磁线圈（2）和横向励磁铁芯（9）组成，两个横向励磁铁芯（9）对称分布于焊枪（6）上下两侧，且与焊枪（6）处于同一平面，使用垫片（8）和螺母（7）固定于安装板（4）的弧形槽内；其产生的交变磁场，使电弧横向摆动扫描焊缝，从而获得焊缝信息进行焊缝跟踪；推力磁场发生装置由推力励磁线圈（3）和推力励磁铁芯（5）组成，两个推力励磁铁芯（5）对称分布于焊枪（6）左右两侧，推力励磁铁芯（5）使用垫片（8）和螺母（7）固定于安装板（4）上,产生的推力使电弧与熔滴受到适当向上推力，其特征是：同步推力脉冲发生器根据电流电压检测模块检测到的熔滴过渡的电流电压信号，在熔滴拉断的一瞬间，产生同步推力脉冲，从而抵消立焊时熔滴与熔池所受的重力，保证立焊时焊缝的质量。
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