一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法，尤其是在保證焊 縫跟蹤精度的前提下，通過實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍在豎直平面內(nèi)與焊接板材夾角α，在保證焊縫跟蹤 精度的前提下，實(shí)現(xiàn)了焊縫的完美形成。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國是鋼材生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國，其鋼材焊接時(shí)勞動(dòng)密集，生產(chǎn)密集型行 業(yè)。目前我國鋼材的生產(chǎn)過程中，主要是以手工焊接，工人工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度高，且焊接 質(zhì)量難以控制，焊縫成型質(zhì)量不高，同時(shí)由于焊接過程中焊接規(guī)范無法實(shí)現(xiàn)有效的跟蹤調(diào) 整，難以滿足對(duì)焊接鋼板焊接質(zhì)量一致性要求。這些問題是我國焊接行業(yè)中長期存在亟待 解決的問題，制約著我國焊接自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)增長模式的轉(zhuǎn)變。
[0003] 在自動(dòng)化立焊焊接生產(chǎn)過程當(dāng)中，由于焊接模型的復(fù)雜性以及實(shí)際的焊接條件經(jīng) 常隨著各種不可預(yù)期的干擾因素而不斷發(fā)生變化。立焊焊接過程中過大電流致使熔池急劇 增長而發(fā)生流淌，破壞熔池，這是當(dāng)前立焊焊接過程的重大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種在保證焊縫跟蹤精度的前 提下，通過實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍在豎直平面內(nèi)與焊接板材夾角α的自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊 縫跟蹤系統(tǒng)與方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] 自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)與方法，系統(tǒng)主要包括電流傳感器，焊 槍擺動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器，焊槍傾角與電流協(xié)調(diào)處理器，焊縫跟蹤處理器，十字滑架，焊接小車。 控制機(jī)構(gòu)由焊接電源，電流傳感器，焊槍傾角與電流協(xié)調(diào)處理器，焊縫跟蹤處理器組成，執(zhí) 行機(jī)構(gòu)由焊槍擺動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器十字滑架，焊接小車組成，焊槍擺動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器作為附 件添加到十字滑架上，其組成為焊槍，擺動(dòng)電機(jī)，擺動(dòng)軸，弧形凹槽和擺動(dòng)器。焊接小車和十 字滑架由多自由度實(shí)現(xiàn)焊接過程的焊縫跟蹤運(yùn)動(dòng)。
[0007] -種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法，焊接過程中，焊接電流經(jīng) 電流傳感器的檢測(cè)分析，將實(shí)時(shí)信號(hào)同時(shí)傳遞給焊槍傾角與電流協(xié)調(diào)處理器和焊縫跟蹤處 理器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到焊槍傾角與電流協(xié)調(diào)處理器，焊縫跟蹤處理器的偏差信號(hào)后，焊槍擺 動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器在豎直平面實(shí)現(xiàn)焊槍傾角自適應(yīng)調(diào)節(jié)，在垂直焊縫面內(nèi)實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)化跟 蹤，實(shí)現(xiàn)焊縫的完美成形。
[0008] 所述焊槍擺動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器擺動(dòng)電機(jī)，焊槍，擺動(dòng)軸，弧形凹槽和擺動(dòng)器。由擺動(dòng) 電機(jī)通過擺動(dòng)軸帶動(dòng)焊槍運(yùn)動(dòng)，其中受弧形凹槽影響，擺動(dòng)電機(jī)的擺動(dòng)頻率與焊槍擺動(dòng)頻 率相一致，自適應(yīng)控制其與焊接鋼板的夾角α，焊縫跟蹤擺動(dòng)器作為連接焊縫傾角調(diào)節(jié)器與 十字滑架的連接件，實(shí)現(xiàn)焊槍在焊接過程的橫向擺動(dòng)，共同達(dá)到實(shí)時(shí)自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角 的立焊焊縫跟蹤的效果。
[0009] 焊接小車和十字滑架作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在焊縫跟蹤傳感器的指令下，實(shí)時(shí)根據(jù)電流信 號(hào)以及自身多自由度調(diào)節(jié)，自適應(yīng)控制軌道運(yùn)動(dòng)，達(dá)到保證焊縫跟蹤精度的前提下，大大提 高焊接效率，解決焊縫成形不美觀的難題。
[0010] -種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法，其焊槍傾角調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的 運(yùn)動(dòng)弧度受電流信號(hào)的控制，假定焊槍與焊接鋼板之間夾角為α，經(jīng)驗(yàn)電流為IO當(dāng)電流傳感 器檢測(cè)電流值超過經(jīng)驗(yàn)電流正常波動(dòng)范圍時(shí)，則夾角α自適應(yīng)減小。當(dāng)電流值較于設(shè)定值偏 小，則α值自適應(yīng)增加，滿足焊接最佳狀態(tài)。
[0011] 本發(fā)明為一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法，焊接過程中，利 用焊接電弧向上的力與氣流向上的吹在焊縫熔池成形長大前，阻止其破壞或者下垂，采用 焊縫自然成形原理，使的焊縫成形質(zhì)量大大提高。一般立焊條件下的的焊接條件無法滿足 焊槍傾角調(diào)整，使得焊接過程中過大電流破壞溶池，成形質(zhì)量很不理想，效率不高。本發(fā)明 在保證焊縫跟蹤精度的前提下，有效調(diào)節(jié)焊槍傾角，大大提高了焊縫質(zhì)量和焊接效率。
[0012] 此焊縫自動(dòng)跟蹤裝置由送絲機(jī)補(bǔ)給焊絲，電流感應(yīng)器接受到焊接過程中的電流偏 差信號(hào)，當(dāng)電路電流遠(yuǎn)大于正常值區(qū)域時(shí)，電流傳感器做出使擺動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的指令；由擺動(dòng) 電機(jī)與焊槍傾角的同頻運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)完美焊縫的效果。假定最佳運(yùn)行電流值IO則當(dāng)運(yùn)行電 流過大時(shí)，焊槍傾角受電流傳感器控制自適應(yīng)調(diào)節(jié)傾角其變化角度為
[0013]
[0014]附:VA為焊接電壓1(3，1(4，1(5，1(6為焊接參數(shù)系數(shù)，10為經(jīng)驗(yàn)電流值，^為實(shí)際焊接 電流
[0015] 推導(dǎo)過程：
[0016] 本自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法為適應(yīng)焊接需要，為短弧焊 接，故而采用近似原理簡化運(yùn)算
[0017] 查閱資料的電弧LX，焊接電壓VA，焊接電流IX之間關(guān)系式為
[0018]
[0019]當(dāng)IX遠(yuǎn)大十經(jīng)驗(yàn)電流值10時(shí)，焊槍傾角自適應(yīng)調(diào)整與原電弧形成Θ角時(shí)恢復(fù)到IO 值，電弧實(shí)際長度為L,〇假宙補(bǔ)償電弧長度為LK.則LO = L,0+LK由三角函數(shù)得：
[0023] 所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)與方法擺動(dòng)頻率設(shè)置方便，控制周 期采樣周期較短，跟蹤精度高，有效調(diào)節(jié)焊槍傾角，大大提高了焊縫質(zhì)量和焊接效率。
[0020]
[0021]
[0022]
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明專利一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)與方法結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明專利焊槍擺動(dòng)及傾角調(diào)節(jié)器信號(hào)流程圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明專利一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)與方法流程圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明專利一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)與方法原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明
[0029] 請(qǐng)參閱說明書附圖1，圖中組成結(jié)構(gòu)焊絲1;焊槍2;擺動(dòng)電機(jī)3;擺動(dòng)軸4;傳動(dòng)滑塊 5;滑動(dòng)凹槽6;十字滑架附件7;擺動(dòng)器8;焊接小車9;十字滑架10;
[0030] 如圖中所示：
[0031] 本發(fā)明為一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)焊槍傾角的立焊焊縫跟蹤系統(tǒng)和方法，