一种电弧焊测速装置、焊接装置及方法

1.本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种电弧焊测速装置、焊接装置及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.在焊接过程中，将单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。焊接速度是重要的焊接工艺参数，其对焊接热输入、焊接温度场分布、焊接过程稳定性均具有重要影响。焊接速度过快，会导致焊接热输入过小，产生未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷；焊接速度过慢，会导致焊接热输入过大、高温停留时间增长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，力学性能降低，同时使焊件变形量增大，在薄板焊接时还易发生烧穿现象。而焊接速度的稳定性更是直接影响焊接电弧稳定的关键参数。在焊接过程中保证焊接速度的合适及稳定是十分重要的。
4.在自动焊过程中，焊枪与被焊工件之间的相对位移是由机械装置来控制完成的，容易保证焊接速度的稳定。而在实际工业生产中，占有巨大的市场分额的半自动焊、手工焊由于需要焊工手动移动热源，导致在焊接过程中难以始终保证焊接速度的适当及稳定。为了在半自动焊、手工焊过程中保证焊接速度的适当及稳定，除了对焊工的技术进行要求外，对焊枪的焊接速度进行实时监测也是十分有必要的。
5.目前，对电弧焊测速方法的研究，相对较少。比较有代表性的是利用光电感应传感器，提前在焊接现场预设光电门及遮挡板，通过对焊枪行进过程中弧光透过遮挡板缝隙照到光电门的位置计时，用遮挡板缝隙之间的距离除以通过光电门的时间来测量估计焊接速度。
6.发明人发现，这种方法有一定的实用性，但也有巨大的缺点
7.1、设备复杂、适用场景少：光电门测速法需要预制现场，增加了手工焊接过程的复杂性，在很多无法预设光电门的场景、或对工作速度有要求的场景，此方法太过麻烦并不适用。
8.2、测量的频率低：光电门测速法测量的频率较低，在整个焊道的测速中，该方法测量速度点的个数取决于预设遮挡板缝隙的数量，由于缝隙本身宽度限制，该方法采集的速度点数是有上限的，一般不会超过10几个。
9.3、测量精度低：光电门测量方法的测量精度取决于遮挡板缝隙的宽度，一般测距精度在厘米级。
10.目前电弧焊焊接速度的测量领域中，还是缺少一种方便快捷、采集速度高的测量装置及方法。


技术实现要素：

11.本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种电弧焊测速装置，方便与现有的焊接设备配合，对焊接速度的测量频率高、测量精度高，。
12.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
13.第一方面，本发明的实施例提供了一种电弧焊测速装置，包括能够与焊枪固定连接的固定部件，固定部件的一端与中转部件转动连接，中转部件能够绕设定的第一轴线转动，中转部件与搭载台转动连接，搭载台能够绕与第一轴线垂直的第二轴线转动，搭载台固定有激光测距仪，还包括能够接收激光测距仪发出的激光射线的接收部件。
14.可选的，所述固定部件包括连杆，所述连杆一端与转动连接中转部件，另一端设置有卡环，卡环远离连杆的一侧设有缺口，缺口处设置有第一固定板和第二固定板，第一固定板和第二固定板之间螺纹连接有压紧件，用于将卡环与喷枪压紧固定。
15.可选的，所述固定部件设置有第一插槽，中转部件插入第一插槽中，固定部件螺纹连接有第一螺栓，第一螺栓穿过固定部件和中转部件，中转部件能够绕第一螺栓轴线转动并且利用第一螺栓与固定部件锁紧；
16.进一步的，第一螺栓通过固定部件设置的螺纹孔与固定部件螺纹连接或者通过固定部件设置的螺母与固定部件螺纹连接。
17.可选的，所述搭载台包括连接部和搭载部，连接部与中转部件转动连接，搭载部固定有激光测距仪。
18.可选的，所述中转部件设置有第二插槽，搭载台的连接部插入第二插槽中，中转部件螺纹连接有第二螺栓，第二螺栓穿过中转部件和搭载台的连接部，连接部能够绕第二螺栓的轴线转动并且利用第二螺栓与中转部件锁紧；
19.进一步的，第二螺栓通过中转部件设置的螺纹孔与中转部件螺纹连接或者通过中转部件设置的螺母与中转部件螺纹连接。
20.可选的，所述中转部件采用l型结构，包括垂直连接的第一中转部和第二中转部，第一中转部一端与固定部件转动连接，另一端与第二中转部一端连接，第二中转部另一端与搭载台转动连接。
21.可选的，所述固定部件、中转部件及搭载台均采用轻质金属制成。
22.可选的，所述接收部件采用固定设置的参照元件。
23.第二方面，本发明的实施例提供了一种焊接装置，设置有第一方面所述的电弧焊测速装置，所述固定部件与焊枪的手柄固定连接。
24.第三方面，本发明的实施例提供了一种第二方面所述的焊接装置的工作方法：焊接装置的焊枪运动，对工件进行焊接，激光测距仪向接收部件发射激光射线，利用激光测距仪实时检测焊枪与接收部件的距离，通过检测得到的距离得到焊枪移动的焊接速度。
25.本发明的有益效果：
26.1.本发明的测速装置，通过激光测距仪检测得到的距离来得到速度，测量频率高，测量速度上限只取决于激光测距仪的性能，现今常见的激光测距仪采集频率皆能轻松达到10hz以上，在焊接过程中，可以轻松采集数百至数千个数据点，而且测量的距离精度可达到毫米级，测量精度高。
27.2.本发明的测速装置，能够通过卡环方便的安装在焊接装置焊枪的手柄上，设备简单，方便快捷，可随时携带安装，无需设置光电门，接收元件可根据实际使用环境进行设置或选择，适用于各种情况下对手工电弧焊焊接速度的测量。
28.3.本发明的测速装置，卡环的缺口设计，对于不同尺寸的焊枪，都能通过对压紧件
的调节实现锁紧，兼容性好。
附图说明
29.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的限定。
30.图1为本发明实施例1固定部件、中转部件及搭载台装配示意图；
31.图2为本发明实施例1固定部件结构示意图；
32.图3为本发明实施例1中转部件结构示意图；
33.图4为本发明实施例1搭载台结构示意图；
34.图5为本发明实施例1搭载台主视图；
35.图6为本发明实施例2测速装置与焊枪手柄装配示意图；
36.图7为本发明实施例3焊接装置工作状态示意图；
37.其中，1.固定部件，2.中转部件，3.搭载台，4.激光测距仪，5.接收部件，6.上位计算机，7.焊枪手柄，8.工件；
38.1-1.连杆，1-2.卡环，1-3.第一固定板，1-4.第二固定板，1-5.压紧螺母，1-6.第一插槽，1-7.第一连接螺母；
39.2-1.第一中转部，2-2.第二中转部，2-3.第二插槽，2-4.第二连接螺母；
40.3-1.连接部，3-2.搭载部。
具体实施方式
41.实施例1
42.本实施例提供了一种电弧焊测速装置，如图1所示，包括固定部件1、中转部件2、搭载台3、激光测距仪4及接收部件5。
43.所述固定部件1能够与现有的手持式焊接装置的焊枪的手柄固定连接，由于焊枪的手柄为圆柱型结构，因此所述固定部件采用卡环式固定结构。
44.具体的，如图2所示，所述固定部件1包括连杆1-1，所述连杆的一端设置有卡环1-2，所述卡环1-2为圆环型结构，所述卡环1-2远离连杆1-1的一侧设置有缺口，由于设置缺口，卡环1-2形成了两个端部，缺口处的其中一个端部设置有第一固定板1-3，缺口处的另一个端部设置有第二固定板1-4，第一固定板1-3和第二固定板1-4设有同轴设置的螺纹孔，第一固定板1-3和第二固定板1-4之间通过螺纹孔螺纹连接有压紧件，本实施例中，所述压紧件采用压紧螺栓。
45.在另一种实施方式中，所述第一固定板和第二固定板上开设有同轴设置的光孔，其中第一固定板远离第二固定板的端面焊接固定有压紧螺母1-5，压紧螺栓穿过第一固定板和第二固定板后与压紧螺母1-5螺纹连接。
46.本实施例中，将卡环1-2套在焊枪手柄的外周，并转动压紧螺栓直至卡环1-2压紧焊枪手柄，实现了固定部件1与焊枪手柄的锁紧固定。
47.由于采用了带缺口的卡环1-2与焊枪手柄进行固定，使得卡环1-2具有一定的调整空间，适应了不同尺寸、型号焊枪的使用需求。
48.同时压紧件采用压紧螺栓，既方便拆装，也满足了紧固强度需求。
49.所述连杆1-1的一端设置有卡环1-2，连杆1-1的另一端与中转部件2转动连接。
50.本实施例中，如图3所示，所述中转部件2采用l型结构，包括垂直设置的第一中转部2-1和第二中转部2-2。
51.所述第一中转部2-1一端与第二中转部2-2的一端连接，另一端与连杆1-1的端部转动连接。
52.转动连接的具体方式为：
53.所述连杆1-1的端部设置有第一插槽1-6，所述第一中转部2-1插入所述第一插槽1-6中，连杆1-1的端部开始有螺纹孔，连杆1-1通过螺纹孔与第一螺栓螺纹连接，第一螺栓穿过连杆1-1和第一中转部2-1，且第一螺栓的轴线与卡环1-2的轴线相平行，第一中转部2-1与第一螺栓的螺栓杆转动连接，能够绕第一螺栓的螺栓杆轴线转动连接，第一螺栓的螺栓杆轴线即为设定的第一轴线。
54.当中转部件转动至设定角度后，转动第一螺栓，能够将第一中转部2-1与连杆1-2锁紧固定。
55.在另外一种实施方式中，所述连杆1-2的端部开设光孔，所述连杆的端部一侧侧面焊接固定有第一连接螺母1-7，第一螺栓通过光孔穿过连杆1-2和第一中转部后2-1与第一连接螺母1-7螺纹连接。
56.所述第二中转部2-2一端与第一中转部2-1连接，另一端与搭载台3转动连接。
57.如图4-图5所示，所述搭载台3包括连接部3-1和搭载部3-2，所述搭载部3-1与激光测距仪4固定连接，所述连接部3-1与中转部件2的第二中转部2-2转动连接。
58.所述搭载部3-2采用平板状结构，通过螺栓与激光测距仪4可拆卸固定连接，所述连接部3-1采用l型结构，其一个端部与搭载部3-2固定，另一个端部与第二中转部2-2转动连接。
59.具体的，所述第二中转部2-2的端部设置有第二插槽2-3，所述连接部3-1的端部插入所述第二插槽2-3中，第二中转部2-2的端部设有螺纹孔，并通过螺纹孔螺纹连接第二螺栓，所述第二螺栓的轴线与第一螺栓的轴线相互垂直，第二螺栓穿过第二中转部2-2及连接部3-1，连接部3-1与第二螺栓的螺栓杆转动连接，连接部3-1能够绕第二螺栓的螺栓杆轴线转动，第二螺栓杆的轴线即为第二轴线，第二轴线与第一轴线相互垂直。
60.在另外一种实施方式中，所述第二中转部2-2的端部设置有第二连接螺母2-4，第二螺栓穿过第二中转部2-2和连接部3-1后与第二连接螺母2-4螺纹连接。
61.通过中转部件2，从而可以在很大范围内进行激光测距仪4测量方向、所处位置、测量角度的调节，既能满足焊接速度的采集，也能避免位置受限影响焊工的操作。
62.所述激光测距仪4固定在搭载部3-2上，激光测距仪4与接收部件5配合使用，激光测距仪4发射的激光射线能够被接收部件5所接收，所述接收部件5采用固定设置的参照元件，如墙体或钢板，采用墙体时，可在工作现场进行选取，选用钢板时，可将钢板焊接或采用其他方式固定在工作现场，只要满足能够接收到激光测距仪4发射出的激光射线即可。
63.所述激光测距仪4通过信号线与控制系统连接，控制系统与上位计算机6连接。
64.激光测距仪4作为速度采集部件，并使用上位计算机6对其进行控制。激光测距仪4工作时将会实时反馈接收部件5距激光测距仪4的距离到上位计算机6中，然后使用上位计算机6对获得的位移、时间信息进行求导运算既可获得激光测距仪4相对接收部件5的实时
速度数据。激光测距仪4选用市面上常见的激光测距模块产品即可，通过信号线将激光测距仪4与上位计算机6相连，并按照设备的通信协议发送对应的指令，即可实现上位计算机6对激光测距仪4的控制。由于激光测距仪4使用激光作为介质，对环境的抗干扰能力强，可以在多种环境下进行测量，并且激光的传输速度快，对距离信号的采集速度只取决于测距仪4的性能，采集频率可以达到很高。另外激光测距仪4的采集精度也很高，一般可达毫米级精度。
65.进一步的，为了使得整个测速装置安装在焊枪手柄后最大程度减小对焊工操作手感的影响，所述固定部件1、中转部件2及搭载台3采用轻质金属制成，优选的采用铝制成。
66.本实施例不仅适用于手工电弧焊中焊条电弧焊和钨极氩弧焊，也适用于自动送丝的半自动电弧焊。
67.实施例2
68.本实施例提供了一种焊接装置，如图6所示，为手工电弧焊接装置或自动送丝的半自动电弧焊接装置，所述焊接装置的焊枪手柄7安装有实施例1所述的电弧焊测速装置，所述卡环套在焊接装置的焊枪手柄外周并利用压紧螺栓压紧固定。
69.实施例3
70.本实施例提供了一种实施例2所述的焊接装置的工作方法，如图7所示，焊接装置的焊枪沿工件的焊缝运动，对工件8进行焊接，同时激光测距仪4发射出的激光射线被接收部件5接收，激光测距仪4将实时检测得到的激光测距仪4与接收部件5的距离传递给上位计算机6，上位计算机6根据检测得到的距离得到激光测距仪4的移动速度，进而得到焊枪移动速度，即为焊接速度。
71.使用更先进、更小型激光测距仪，只需改进固定部件尺寸，可以进一步提升该方法测量焊接速度的精度、速率以及使用体验。
72.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。