[發明專利]一種三偏心蝶閥等離子噴焊跟蹤信號采集方法

有效

• 申請號: 201210396616.6
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102935548A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 焦雷;李惠;徐東;陳克選;李春旭;王研
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

???本發明屬于等離子噴焊跟蹤技術領域，特別涉及三偏心蝶閥等離子噴焊跟蹤技術領域，具體是指一種三偏心蝶閥等離子噴焊焊縫跟蹤位移信號采集方法。

背景技術

三偏心蝶閥是近些年出現的一種新型閥門，它的密封副通常采用錐面型，即圓錐斜切型三偏心蝶閥。其結構設計如圖1，其蝶板為圓錐斜切而得,圓錐半角為α;三個偏心分別為：第1個偏心1：閥桿中心4偏離密封面中心線5；第2個偏心2：閥桿中心4偏離管道中心線；第3個偏心3：蝶板錐面軸線6與管道軸成一個角度γ。三偏心結構蝶閥在雙偏心蝶閥的基礎上再增加一個傾角，經過優化設計，使密封副的摩擦力進一步下降，實現了零摩擦啟閉。由于其采用三偏心獨特的結構設計，使接觸應力分布均勻，密封可靠，實現了零泄漏，在石油、燃氣、化工、冶金、船舶、水利及鍋爐管道系統中得到廣泛的應用。

然而，由于三偏心蝶閥具有的特殊幾何特性，即三偏心蝶閥蝶板密封面屬于橢圓斜圓錐形面，這使得三偏心蝶閥密封面的表面處理很難實現全自動等離子噴焊，嚴重阻礙了三偏心蝶閥生產效率的提高，因此，亟待解決全自動三偏心蝶閥等離子噴焊的跟蹤問題。然而，在三偏心蝶閥等離子噴焊過程中，等離子焊接熔池高溫高輻射及焊渣飛濺等因素，使得跟蹤系統無法對熔池位移量進行采集，這也是一直無法較好實現等離子噴焊跟蹤的最核心問題。如何準確及時的采集等離子噴焊熔池位移信號，是實現等離子噴槍自動跟蹤三偏心蝶閥密封面的最關鍵技術，噴焊系統的跟蹤信號采集方式是否合理直接關系到等離子噴槍的跟蹤精度，進而影響到最終等離子噴焊三偏心蝶閥的產品質量。傳統的信號采集跟蹤方法有：

一、采集標準蝶閥軌跡，在理想的非焊狀態下，對標準三偏心蝶閥運行軌跡進行跟蹤采集。測出等離子噴槍隨蝶閥轉動而行走的軌跡，即偏移量ΔS=f(t)的函數曲線，將該理想軌跡輸入程序存儲器中。在實際等離子噴焊過程中，噴槍嚴格按照程序中存儲的軌跡進行移動，從而達到跟蹤閥板密封面的目的。該方法優點：在噴焊過程中不使用傳感器，避開了等離子噴焊對傳感器干擾的難題；并且該法簡單易行，只需將理想軌跡測出，并將其輸入到存儲器中，在每次噴焊過程中焊槍按固定軌跡行走即可。但該方法存在許多缺點：

1?)??????程序繁瑣，操作不便；蝶閥尺寸多種，每一種型號的蝶閥對應一種軌跡，進而對應多套軌跡法跟蹤程序；使得操作者在實際使用中經常更換程序芯片；?

2?)??????要求每次從蝶閥固定起點進行噴焊，即確保被噴焊蝶閥的起始點與程序中的理想軌跡起始點吻合；然而實際中較難從任意蝶閥上找出固定軌跡起點；

3?)??????該法固定變位機轉速，即固定噴焊速度。即要求變位機轉動速度與焊槍移動軌跡嚴格匹配。如此將很大限制等離子噴焊工藝試驗調試。而且此方案對變位機轉胎性能要求極高，每次轉動周期應一致；

4?)??????死板不靈活。每次必須嚴格按照固定的蝶閥尺寸、噴焊起點、噴焊速度、轉胎轉速等進行；如果中途出現掉電、無粉、塞槍等故障或需改變工藝參數等該法將無法處理；

5?)??????實際上根本沒有兩個完全相同的蝶閥，因此無法獲得所謂的理想標準軌跡，理論上即存在一定誤差。

二、示教采集法：每焊任一工件前，將位移傳感器放置在噴槍正下端，然后變位機按照一定轉速預轉一圈（任意起點），此時傳感器將采集到的閥板偏移量數據傳入存儲器并記錄此蝶閥軌跡。然后在正式噴焊過程中，使用該示教軌跡進行跟蹤；即每次先得到偏移量ΔS=f(t)位移時間函數曲線后，然后再找出t₀起點進行噴焊。此法相對前面軌跡法跟蹤多進行了一步示教環節，這樣避開軌跡法存在的一些缺點，如固定起點，固定多套跟蹤軌跡程序等；但該方法還是無法脫離軌跡法固有不靈活的缺點，而且要求噴焊速度與變位機轉胎轉速嚴格匹配；尤其是一旦噴焊中途出現故障，無法臨時停機處理，并且無法記錄停止點和再次噴焊起點等。此外，示教法多增加一示教環節，延長生產周期，并且數據采集在保證軌跡精度情況下，對程序存儲器的空間和跟蹤程序的編寫都有很高的要求。因此，從經濟和實用角度考慮這一方法很不理想。

三、蝶板側端面直接采集法：將光電傳感器直接放置于三偏心蝶閥蝶板側端面，等離子噴槍的正下方，實時采集蝶板外端面偏移量，進后將偏移量信號送入PLC，經PLC處理器計算處理后，發送方向與步數脈沖到步進電機驅動器，最后步進電機帶動噴槍進行移動達到跟蹤目的。此方法實時測量，實時跟蹤，準確靈活；并且不限制噴焊起點、轉胎轉速、不牽扯到焊速匹配問題。可隨時任意起停，隨意調節等離子噴焊工藝參數，有利于提高噴焊層質量。但該方法缺點非常明顯：