[其他]氣體保護(hù)電弧焊接時(shí)檢測(cè)和跟蹤角焊縫的方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86108654
• 申請(qǐng)日: 1986-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN86108654A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 厄恩斯特·齊默
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 庫卡焊接設(shè)備及機(jī)器人股份公司
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松齡

本發(fā)明涉及在進(jìn)行氣體保護(hù)電弧焊接特別是在二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接時(shí)檢測(cè)和跟蹤角焊縫的方法和裝置。

為了在檢測(cè)和跟蹤焊縫時(shí)控制焊咀，已知采用的是所謂往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制的方法，即焊咀管以預(yù)定的頻率圍繞與焊縫向軸線垂直的預(yù)定角度作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此需要測(cè)量焊接電流的大小并且由此調(diào)整焊咀管的高度位置和側(cè)面位置。往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制的缺點(diǎn)是僅僅與用作保護(hù)氣體的高價(jià)混合氣體的性質(zhì)有關(guān)。一旦置入二氧化碳?xì)怏w，就產(chǎn)生電弧的不穩(wěn)定，電弧在散射電弧、長電弧、短電弧和短路之間不斷變化。在這種情況下，對(duì)每次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)測(cè)定的焊縫，不能計(jì)算出必要的精度和可靠性，使焊咀管不能通過焊縫保證可靠的中間控制。

因此本發(fā)明的任務(wù)是在采用二氧化碳作為保護(hù)氣體的條件下，也能簡單可靠地為檢測(cè)和跟蹤焊縫提供可能的方法。

本發(fā)明解決此項(xiàng)任務(wù)是：在焊接前，通過機(jī)械的輪廓鍵扭找出一個(gè)或多個(gè)焊縫參考點(diǎn)的位置座標(biāo)并由此確定角焊縫的實(shí)際位置，焊接時(shí)焊咀沿著由輪廓控制預(yù)先給定并根據(jù)角焊縫的實(shí)際位置進(jìn)行調(diào)整的導(dǎo)軌面移動(dòng)，其與焊縫根部的高度根據(jù)焊接電流進(jìn)行調(diào)整。而操作機(jī)的輪廓控制則是將與焊縫線相應(yīng)的導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)編程序來解決。為此焊縫線可通過其整個(gè)長度由多個(gè)焊縫的直線段以直線或多邊形方式組成。焊接時(shí)焊咀沿著這個(gè)導(dǎo)軌面從而沿著角焊縫移動(dòng)。

根據(jù)工件的位置誤差，角焊縫的實(shí)際位置和導(dǎo)軌面的預(yù)編程序的位置可以有所差異。通過對(duì)一個(gè)或多個(gè)焊縫參考點(diǎn)的機(jī)械輪廓掃描，確定角焊縫的實(shí)際位置，并用預(yù)編程序?qū)к壝娴淖鶚?biāo)對(duì)該導(dǎo)軌面進(jìn)行相應(yīng)的變換。焊縫參考點(diǎn)的數(shù)目決定于角焊縫理論位置的可能偏差、焊縫分布的復(fù)雜程度和焊縫長度。如果理論位置的偏差僅有旁側(cè)平行位移，則取一個(gè)焊縫參考點(diǎn)就足夠了，因?yàn)楹缚p的方向并無變化。但是如果位置誤差是二元的或多元的，則焊縫參考點(diǎn)應(yīng)取兩個(gè)點(diǎn)或更多點(diǎn)，在這些點(diǎn)之間角焊縫的分布是以直線固定不變的。假如角焊縫呈多邊形分布，則要在角度范圍內(nèi)取焊縫參考點(diǎn)。

焊接時(shí)，焊咀沿著預(yù)編程序并經(jīng)調(diào)整過的導(dǎo)軌面移動(dòng)，其高度是通過焊接電流相關(guān)的水平控制進(jìn)行調(diào)整的。因此，也可能對(duì)以縱向直線而高度卻以弧形變化著的角焊縫進(jìn)行跟蹤。此外，焊縫根部的誤差也可以通過水平控制給予補(bǔ)償。

由于焊縫跟蹤無需作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以電流的量值可供水平控制連續(xù)使用。疊加干擾（如短路）因低于所產(chǎn)生的平均值，所以權(quán)重很小，并且可以被抑制。

焊接電流1的幅度必須在給定的范圍內(nèi)變動(dòng)，由于超過了最低值的上限或下限就應(yīng)確定是否焊咀管過于靠近或遠(yuǎn)離焊縫根部，通過幅度控制，將焊咀管調(diào)整到正確的幅度上。

如果焊咀管本身產(chǎn)生了測(cè)量誤差，為了固定焊縫參考點(diǎn)，對(duì)焊縫側(cè)面的機(jī)械掃描給出了特別簡單的方法。在觸及焊縫側(cè)面時(shí)，焊咀管偏離理論位置，這時(shí)開關(guān)啟動(dòng)。輪廓控制以這種啟動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)著接觸點(diǎn)的三元座標(biāo)。以同樣的方法，尋找另一個(gè)焊縫側(cè)面的接觸點(diǎn)。在角焊縫的側(cè)面角出現(xiàn)容許誤差并且因此保持不變后，就可以從求得的座標(biāo)和側(cè)面傾度計(jì)算焊縫根部點(diǎn)的位置。可以把焊縫根部點(diǎn)或另一個(gè)在幾何學(xué)上始終是完全固定的焊縫點(diǎn)考慮為焊縫參考點(diǎn)。將焊接的起點(diǎn)即導(dǎo)軌面的起點(diǎn)考慮為焊縫參考點(diǎn)具有特殊的優(yōu)點(diǎn)。為此，可從焊縫根部底計(jì)算距離和側(cè)面位錯(cuò)，在多層焊縫的情況下，不同的焊縫形狀和焊縫位置可以有不同的側(cè)面位錯(cuò)。

將焊咀管作為測(cè)量指示器，其功能與獨(dú)立權(quán)利要求中提到的振幅控制無關(guān)，因此是獨(dú)立的發(fā)明構(gòu)思的內(nèi)容。同樣，本文所公開的頗具優(yōu)越性的方法和裝置也可用于其他焊縫檢測(cè)系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)，或者用作輔助設(shè)備。

附圖是本發(fā)明的示例和圖解，分別表示：

圖1向上敞開的角焊縫的焊咀管;

圖2是圖1的另一個(gè)變體;

圖1和圖2是具有焊縫左右兩個(gè)側(cè)面（2，3）和焊縫根部點(diǎn)（6）的角焊縫（1）。圖1中的角焊縫（1）是向上敞開的并具有大于90°的側(cè)面角。圖2是側(cè)面角為90°的向旁側(cè)敞開的角焊縫。

焊咀管（4）是用于保護(hù)氣體特別是二氧化碳保護(hù)氣體電弧焊接的焊接裝置的部件。焊咀是通過一個(gè)多軸操作機(jī)，優(yōu)先采用一個(gè)6軸或多軸工業(yè)自動(dòng)裝置移動(dòng)。移動(dòng)是通過操作機(jī)軌道控制實(shí)現(xiàn)的，在該軌道控制中，角焊縫（1）導(dǎo)軌面的直線分段移動(dòng)按3維軌道座標(biāo)進(jìn)行預(yù)編程序。焊接時(shí)焊咀管（4）跟蹤給定的導(dǎo)軌面，但其與焊縫根部的高度是通過與焊接電流相關(guān)的焊咀振幅控制進(jìn)行調(diào)節(jié)的。開始焊接時(shí)把焊縫根部點(diǎn)（6）作為焊縫根部，在多層焊縫條件下可把最末的焊道位置作為焊縫根部。