專利名稱：點(diǎn)焊設(shè)備的控制方法，包括確定內(nèi)插件在空心體內(nèi)位置；相關(guān)的點(diǎn)焊設(shè)備的制作方法
點(diǎn)焊設(shè)備的控制方法，包括確定內(nèi)插件在空心體內(nèi)位置；相關(guān)的點(diǎn)焊設(shè)備
本發(fā)明涉及一種用于將內(nèi)裝件固定在空心體內(nèi)的點(diǎn)焊設(shè)備的控制方法。此外本發(fā)明還涉及一種實(shí)施所述方法的點(diǎn)焊設(shè)備。
在鍋爐內(nèi)，燃料的氧化熱傳給載熱介質(zhì)。所述傳熱通過蒸發(fā)器加熱面，尤其通過一些管進(jìn)行，載熱介質(zhì)通過這些管以及這些管大多分塊編組地延伸通過燃燒室或圍繞燃燒室。通常使用光滑管或加內(nèi)筋的管。加內(nèi)筋的管中設(shè)置的用于在流動(dòng)介質(zhì)中產(chǎn)生渦旋或用于支持流動(dòng)介質(zhì)中渦旋、一般按螺旋或螺紋的形式延伸的筋，出自于不同的原因可能是必要的。屬于這些原因的，尤其是蒸發(fā)器低的滿負(fù)荷質(zhì)量流密度、高的熱流密度和由此引起的氣膜沸騰危險(xiǎn)，或避免在光滑表面上比在粗糙或有其種結(jié)構(gòu)的表面上能更容易形成的層流。
有內(nèi)筋的管通常由零件通過冷拔過程制成。然而這種冷拔過程對(duì)于所使用的原料成分存在一些限制。例如對(duì)于合金鋼，其鉻含量5%成為借助冷拔過程制造管的上限，因?yàn)楦叩你t含量嚴(yán)重限制合金鋼可加工成形的性能。
另一方面，針對(duì)蒸發(fā)過程的某些工作參數(shù)，可能或有利地需要一些特殊的材料性能，然而允許用于冷拔過程的材料成分卻不能得到這些材料性能。例如在特別高的熱流密度和/或特別高的載熱介質(zhì)溫度時(shí)，基于由此造成的高管壁溫度，要求合金鋼的鉻含量遠(yuǎn)聞?dòng)?% ο
因此為了這些應(yīng)用，冷拔的加內(nèi)筋管可以用設(shè)置相應(yīng)內(nèi)裝件的光滑管取代。有一類這種內(nèi)裝件例如通過螺旋形卷繞的線材或金屬絲網(wǎng)提供，后者借助模板軸制造并插入光滑管內(nèi)，以及通過其扭轉(zhuǎn)緊度它接觸連接地貼靠在光滑管的內(nèi)表面上。為避免移動(dòng)或爬行活動(dòng)，需要將這種內(nèi)裝件固定在光滑管內(nèi)表面選擇的位置上。這一般通過逐點(diǎn)焊接實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楣苁强招捏w，而焊接位置又處于管的內(nèi)側(cè)，因而很難看到，所以對(duì)于這種點(diǎn)焊需要適用的控制方法。
因此本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種用于點(diǎn)焊設(shè)備的控制方法，這種方法盡可能簡(jiǎn)單和可靠，而成本要盡可能低。此外本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是，提供一種使用這種方法的點(diǎn)焊設(shè)備。
本發(fā)明第一個(gè)技術(shù)問題通過權(quán)利要求1所述特征得以解決。據(jù)此，提供了一種用于將內(nèi)裝件固定在空心體內(nèi)的點(diǎn)焊設(shè)備控制方法，按此方法，確定內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置，根據(jù)內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置確定固定點(diǎn)的位置，以及在固定點(diǎn)實(shí)施逐點(diǎn)焊接。
本發(fā)明從下述思想出發(fā):根據(jù)內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置以及根據(jù)事前已知的內(nèi)裝件形狀，可以確定由空心體和內(nèi)裝件組成的幾何結(jié)構(gòu)，由此又能決定恰當(dāng)?shù)墓潭c(diǎn)數(shù)量。
為了特別簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)地實(shí)施所述方法，內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置借助點(diǎn)焊設(shè)備的接觸件與內(nèi)裝件之間的接觸連接確定。因此尤其不需要非接觸式檢測(cè)內(nèi)裝件的位置。因?yàn)樵O(shè)計(jì)用于非接觸式方位檢測(cè)的傳感器相當(dāng)敏感，它們一般應(yīng)在每個(gè)焊接過程前置于離焊接過程的地點(diǎn)最小距離，為的是不受熱量或煙汽的影響和/或破壞。尤其在狹窄的空間區(qū)域內(nèi)，如空心體例如管內(nèi)部或內(nèi)部區(qū)直接的環(huán)境內(nèi)，不僅非接觸式感覺檢測(cè),而且傳感器或工具組件的移動(dòng)路徑，控制技術(shù)復(fù)雜并因而應(yīng)當(dāng)避免。
有利地，空心體的一定數(shù)量的內(nèi)表面點(diǎn)相對(duì)于空心體方位的位置，借助點(diǎn)焊設(shè)備的接觸件與空心體內(nèi)表面之間的接觸連接確定。因此在某些區(qū)域內(nèi)按掃描的方式檢測(cè)空心體的內(nèi)表面形狀。
恰當(dāng)?shù)?，為了?gòu)成接觸件與空心體內(nèi)表面之間的接觸連接，改變接觸件相對(duì)于空心體位置的位置。以此方式觸摸到空心體內(nèi)表面的表面點(diǎn)并記錄它們的位置。對(duì)于具有規(guī)定的對(duì)稱軸線的管和管狀空心體，尤其按圓柱坐標(biāo)改變位置是有利的:例如為了確定在縱軸線規(guī)定點(diǎn)處管的內(nèi)表面，接觸件可以沿徑向相對(duì)于軸線而言從里向外導(dǎo)引移動(dòng)，直至達(dá)到與內(nèi)表面接觸。
在方法的下一個(gè)步驟中，接觸件優(yōu)選地保持離空心體內(nèi)表面有規(guī)定的最小距離。這具體而言這樣達(dá)到，亦即在其中檢測(cè)到空心體內(nèi)表面的一定數(shù)量表面點(diǎn)位置的區(qū)域內(nèi)，接觸件沿當(dāng)?shù)乇砻娣ň€從表面離開規(guī)定的距離，尤其約為內(nèi)裝件直徑的二分之一。對(duì)于管，例如為了保持這種最小距離，接觸件朝管中心線方向移回半徑的一部分。
此外也恰當(dāng)?shù)氖牵诜椒ǖ南乱粋€(gè)步驟中，為了構(gòu)成與內(nèi)裝件的接觸連接，改變接觸件的位置。在這里，位置的改變?cè)谙率鲞吔鐥l件下進(jìn)行，亦即至少在有限的空間范圍內(nèi)，保持接觸件離空心體內(nèi)表面的最小距離。以此方式在該區(qū)域內(nèi)觸摸到內(nèi)裝件的位置，此時(shí)不發(fā)生與空心體內(nèi)表面的接觸連接。例如在管內(nèi)，接觸件在其中已經(jīng)朝管中心線方向回移了管半徑的一部分，接觸件的位置可以在距離恒定的情況下平行于中心線改變，直至達(dá)到接觸連接，此時(shí)所述接觸連接屬于內(nèi)裝件。
若在光滑管內(nèi)存在例如作為線材的內(nèi)裝件，則接觸件在觸摸到光滑管內(nèi)壁后，從內(nèi)壁朝光滑管中心線方向退回大約線材直徑的一半。在離內(nèi)壁的這一距離內(nèi)，線材的檢測(cè)概率最聞。
此外，在方法的下一個(gè)步驟中，根據(jù)接觸件與內(nèi)裝件之間的接觸連接以及接觸件相對(duì)于空心體方位的位置，確定內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置。為此，尤其內(nèi)裝件的形狀存放在存儲(chǔ)器內(nèi)并能調(diào)取。對(duì)于內(nèi)裝件形狀未知和已儲(chǔ)存的情況，內(nèi)裝件的位置可通過在多個(gè)支承點(diǎn)處的接觸連接檢測(cè)。根據(jù)這些支承點(diǎn)的位置，在需要時(shí)可以確定內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的方位。
涉及至此說明的方法的步驟，恰當(dāng)?shù)兀褂煤笚l作為接觸件，以及，通過構(gòu)成導(dǎo)電的觸點(diǎn)閉合，檢測(cè)接觸件與空心體之間所述的接觸連接。因此焊條除點(diǎn)焊外還滿足附加的功能，從而在方法的實(shí)施過程中不必使用附加的構(gòu)件作為接觸件。因此本方法特別簡(jiǎn)單、順暢和有效，因?yàn)橛绕湓谟邢薜目臻g狀況下，實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)路徑的最小化。此外，為了檢測(cè)例如在金屬鍋爐管和相應(yīng)的線材內(nèi)裝件中典型地存在的那些導(dǎo)電材料之間的機(jī)械接觸連接，構(gòu)成導(dǎo)電的觸點(diǎn)閉合是一項(xiàng)特別有效的措施。為此在導(dǎo)體之間施加恰當(dāng)?shù)母邷y(cè)試電壓，尤其是測(cè)試電壓不過高，從而在不存在機(jī)械接觸連接的情況下避免火花擊穿。
方法最后提到的設(shè)計(jì)方案優(yōu)選地進(jìn)一步發(fā)展為，在焊條上施加測(cè)試電壓，在構(gòu)成電接觸時(shí)使測(cè)試電壓短路?？刂破鳈z測(cè)短路。
按方法的另一項(xiàng)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，根據(jù)內(nèi)裝件在空心體內(nèi)的位置，確定固定點(diǎn)在空心體內(nèi)表面上的位置。在這方面尤其是，將由空心體和內(nèi)裝件組成的總結(jié)構(gòu)的橫截面幾何尺寸考慮在內(nèi)。
優(yōu)選地，在方法另一個(gè)步驟的過程中，將焊條離空心體內(nèi)表面有規(guī)定距離地導(dǎo)向固定點(diǎn)的位置。若如已選擇的例子那樣，在光滑管內(nèi)存在作為線材的內(nèi)裝件，則恰當(dāng)?shù)氖?，將焊條導(dǎo)向內(nèi)壁，使焊條端側(cè)緊貼在內(nèi)裝件線材與管內(nèi)壁接觸的區(qū)域內(nèi)。
在這之后可以實(shí)施逐點(diǎn)焊接。按需要可規(guī)定一些參數(shù)，它們決定焊接類型和范圍和/或調(diào)整焊接過程。
若證明是必要的，則方法的一些在上面說明的步驟可以重復(fù)實(shí)施，尤其在重復(fù)性程序的過程中。這種程序可以由控制器通過一些規(guī)定的參數(shù)確定，例如通過規(guī)定固定點(diǎn)的固定數(shù)量，將內(nèi)裝件在固定點(diǎn)處牢固焊接在空心體內(nèi)，或通過規(guī)定總是成對(duì)保持在固定點(diǎn)之間的最小距離。
本發(fā)明涉及設(shè)備方面的技術(shù)問題通過權(quán)利要求14所述特征得以解決。據(jù)此，提供了一種用于實(shí)施上述類型方法的點(diǎn)焊設(shè)備，其中，點(diǎn)焊設(shè)備包括控制器，可沿移動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)的燒管，以及與燒管連接的燒頭。因此，尤其是燒管與燒頭可以在空心腔的內(nèi)部，例如管內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。方法的上述步驟，可以針對(duì)形式上為適用的控制或調(diào)整順序的自動(dòng)化或部分自動(dòng)化過程，按硬件和/或軟件在控制器的電子控制模件內(nèi)執(zhí)行。
下面借助附圖詳細(xì)說明按本發(fā)明的點(diǎn)焊設(shè)備飛控制方法。在示意圖中:


圖1表示包括控制器、燒管和燒頭的點(diǎn)焊設(shè)備；
圖2至圖8表示在光滑管與線材狀內(nèi)裝件借助按圖1的點(diǎn)焊設(shè)備焊接時(shí)方法的系列步驟；以及
圖9表示鍋爐的蒸發(fā)管和與其逐點(diǎn)焊接、設(shè)計(jì)為螺旋狀卷繞的線材的內(nèi)裝件。
在附圖中相互對(duì)應(yīng)的部分采用同樣的附圖標(biāo)記。
圖1示意表示點(diǎn)焊設(shè)備I，包括控制器2、燒管3和燒頭4。帶有焊條6的焊槍5與燒頭4連接。用焊條6可以實(shí)施在金屬空心體內(nèi)7，尤其在電廠領(lǐng)域使用的設(shè)計(jì)為光滑管9的鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)的點(diǎn)焊過程。焊條6起與接觸件8同樣的作用，接觸件8與空心體7構(gòu)成兩個(gè)在非接觸狀態(tài)斷開的電路E的連接點(diǎn)，所述電路E通過控制器2操控。通過在電路E內(nèi)施加電壓U，借助在控制器2內(nèi)的電短路信號(hào)，檢測(cè)空心體7與接觸件8之間的機(jī)械接觸。
圖2至圖8示意表示按圖1的點(diǎn)焊設(shè)備I處于工作過程中，它包括光滑管9和線材狀內(nèi)裝件10，該線材狀內(nèi)裝件應(yīng)與光滑管9逐點(diǎn)焊接。此外圖中還表示光滑管9的中心縱軸線X，以及在視圖平面內(nèi)與縱軸線X正交的橫軸線Y。線材狀內(nèi)裝件10有線材直徑δ。
與這里選擇的視圖不同，燒頭4與焊槍5在適當(dāng)確定尺寸的情況下可以完全設(shè)置在光滑管9內(nèi)部。此外，供給惰性保護(hù)氣體的裝置可以設(shè)在通過焊條6的端區(qū)或尖端確定的焊接位置上，在此未詳細(xì)示出。在惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，由電動(dòng)機(jī)以可變的速度連續(xù)跟蹤通常熔化的焊條6，在這里為了簡(jiǎn)化視圖同樣沒有詳細(xì)表示。當(dāng)下面論及借助相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，尤其在正常焊接作業(yè)時(shí)設(shè)置用于跟蹤的電動(dòng)機(jī)，通過移入或移出焊條6，改變焊條6 (更準(zhǔn)確地說:其尖端)沿縱軸線X方向和/或沿橫軸線Y方向的位置時(shí)，作為替代或補(bǔ)充方式，也可以借助相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器通過移動(dòng)燒管3實(shí)現(xiàn)。
圖2表示方法第一個(gè)工藝步驟。燒管3首先平行于中心縱軸線X定向，將焊條6端側(cè)放在光滑管9的內(nèi)部，以及就縱軸線X而言此時(shí)取檢驗(yàn)坐標(biāo)Χ0。在此工藝步驟的過程中，焊條6或燒管3與焊條6 —起沿平行于(或反向平行于)橫軸線Y的方向移動(dòng)，直至焊條6接觸光滑管9的內(nèi)壁11。虛線表示焊條6端側(cè)的運(yùn)動(dòng)方向。
圖3表示隨圖2所示工藝步驟之后的方法第二個(gè)工藝步驟。在焊條6與光滑管9內(nèi)壁11之間的接觸連接，在控制器2內(nèi)通過短路信號(hào)檢測(cè)到(參見圖1)。儲(chǔ)存抵達(dá)內(nèi)壁的橫軸線坐標(biāo)YO并提供以后使用。接著焊條6或燒管3與焊條6 —起沿橫軸線Y方向，亦即朝與焊接側(cè)對(duì)置的管側(cè)回移，從而斷開焊條6與光滑管9內(nèi)壁11之間的接觸連接。
圖4表示隨圖3所示工藝步驟之后的方法第三個(gè)工藝步驟。一旦焊條6端側(cè)從光滑管9內(nèi)壁11離開約二分之一線材直徑δ /2，焊條6因而具有新的橫軸線坐標(biāo)YO- δ /2，便停止焊條6或燒管3與焊條6—起沿橫軸線Y方向的運(yùn)動(dòng)。在這里線材直徑δ作為參數(shù)存在。接著線材6或燒管3與焊條6—起平行于縱軸線X移動(dòng)。一旦重新構(gòu)成接觸連接，這一次是在焊條6尖端與導(dǎo)電的已在期望的插入位置貼靠在光滑管9內(nèi)壁11上的內(nèi)裝件之間，便停止移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。虛線說明焊條6端側(cè)的運(yùn)動(dòng)方向。
圖5表示隨圖4所示工藝步驟之后的方法第四個(gè)工藝步驟。在控制器2內(nèi)檢測(cè)到短路信號(hào)(參見圖1)，該短路信號(hào)明確對(duì)應(yīng)于焊條6與線材狀內(nèi)裝件10之間的接觸連接，因?yàn)榛谠诤笚l6最后的運(yùn)動(dòng)過程中焊條6保持恒定的橫軸線坐標(biāo)YO-δ/2，所以閉合的是在焊條6與光滑管9內(nèi)壁11之間的接觸連接。儲(chǔ)存抵達(dá)線材狀內(nèi)裝件10時(shí)新的縱軸線坐標(biāo)Xl并提供以后使用。接著焊條6或燒管3與焊條6 —起，平行于橫軸線Y和平行于縱軸線X，移動(dòng)一個(gè)可借助內(nèi)裝件橫截面幾何尺寸事先確定的量，從而將焊條6的端側(cè)置入線材狀內(nèi)裝件10與光滑管9內(nèi)壁11之間的溝谷或空隙12中。
圖6表示隨圖5所示工藝步驟之后的方法第五個(gè)工藝步驟。焊條6端側(cè)處于為了將線材狀內(nèi)裝件10逐點(diǎn)焊接在光滑管9內(nèi)壁11上有利的位置上。
圖7表示隨圖6所示工藝步驟之后的方法第六個(gè)工藝步驟。斷開規(guī)定用于接觸檢測(cè)的測(cè)試電壓U (參見圖1)，實(shí)施點(diǎn)焊過程。
圖8表示隨圖7所示工藝步驟之后的方法第七個(gè)工藝步驟。點(diǎn)焊過程結(jié)束，線材狀內(nèi)裝件10已在固定點(diǎn)13與光滑管9內(nèi)壁11牢固連接。點(diǎn)焊設(shè)備I返回中立位置或置于新的起始位置，以便例如為步一個(gè)內(nèi)裝件或在同一個(gè)優(yōu)選地螺旋狀卷繞的內(nèi)裝件的其他位置施加另一個(gè)焊點(diǎn)。
上述過程的結(jié)果舉例表示在圖9內(nèi)。亦即圖中表示鍋爐的設(shè)計(jì)為光滑管的蒸發(fā)管9，以及在多個(gè)固定點(diǎn)逐點(diǎn)與其焊接、按雙螺旋線構(gòu)型的線材配置設(shè)計(jì)的內(nèi)裝件10。
權(quán)利要求
1.一種用于將內(nèi)裝件(10)固定在空心體(7、9)內(nèi)的點(diǎn)焊設(shè)備(I)的控制方法，其中 -確定內(nèi)裝件(10)在空心體(7、9)內(nèi)的位置， -根據(jù)內(nèi)裝件(10)在空心體(7、9)內(nèi)的位置確定固定點(diǎn)(13)的位置，以及 -在固定點(diǎn)(13)實(shí)施逐點(diǎn)焊接。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，內(nèi)裝件(10)在空心體(7、9)內(nèi)的位置，借助點(diǎn)焊設(shè)備(I)的接觸件(6、8 )與內(nèi)裝件(10 )之間的接觸連接確定。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，空心體(7、9)的一定數(shù)量的內(nèi)表面點(diǎn)([X0、YO])相對(duì)于空心體(7、9)方位的位置，借助點(diǎn)焊設(shè)備(I)的接觸件(6、8)與空心體(7、9)內(nèi)表面(11)之間的接觸連接確定。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中，為了構(gòu)成接觸件(6、8)與空心體(7、9)內(nèi)表面(11)之間的接觸連接，改變接觸件(6、8)相對(duì)于空心體(7、9)方位的位置。
5.按照權(quán)利要求3和4所述的方法，其中，為了建立與內(nèi)裝件(10)的接觸連接而導(dǎo)引移動(dòng)接觸件(6、8)，使之保持離空心體(7、9)內(nèi)表面(11)有規(guī)定的最小距離。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中，為了構(gòu)成與內(nèi)裝件(10)的接觸連接，改變接觸件(6、8)的位置。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，根據(jù)接觸件(6、8)與內(nèi)裝件(10 )之間的接觸連接以及接觸件(6、8)相對(duì)于空心體(7、9)方位的位置，確定內(nèi)裝件(10)在空心體(7、9)內(nèi)的位置。
8.按照權(quán)利要求2至7之一所述的方法，其中， -使用焊條(6)作為接觸件(6、8)，以及 -通過構(gòu)成電觸點(diǎn)閉合檢測(cè)所述的接觸連接。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中，在焊條(6)上施加測(cè)試電壓(U)，在構(gòu)成導(dǎo)電接觸時(shí)將所述測(cè)試電壓(U)短路。
10.按照權(quán)利要求7至9之一所述的方法，其中，根據(jù)內(nèi)裝件(10)在空心體(7、9)內(nèi)的位置和橫截面幾何尺寸，確定固定點(diǎn)(13 )在空心體(7、9 )內(nèi)表面(11)上的位置。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中，將焊條(6)離空心體(7、9)內(nèi)表面(11)有規(guī)定距離地導(dǎo)向固定點(diǎn)(13)的位置。
12.按照權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其中，所述空心體(7、9)是尤其有光滑內(nèi)壁(11)的鍋爐管。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中，內(nèi)裝件(7、9)是螺旋形卷繞的線材。
14.一種點(diǎn)焊設(shè)備(I )，具有 -可沿移動(dòng)路徑(X、Y)運(yùn)動(dòng)的燒管(3)， -與燒管(3)連接的燒頭(4)，以及 -控制器(2)，所述控制器設(shè)計(jì)用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至13之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將內(nèi)裝件(10)固定在空心體(9)內(nèi)的點(diǎn)焊設(shè)備(1)的控制方法，在此方法中，確定內(nèi)裝件(10)在空心體(9)內(nèi)的位置，根據(jù)內(nèi)裝件(10)在空心體(9)內(nèi)的位置確定固定點(diǎn)(13)的位置，以及在固定點(diǎn)(13)處實(shí)施逐點(diǎn)焊接。此外本發(fā)明還涉及一種實(shí)施所述方法的點(diǎn)焊設(shè)備(1)。
文檔編號(hào)F28F1/40GK103209800SQ201180053989
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者J.布魯克納, M.埃弗特, J.弗蘭克 申請(qǐng)人:西門子公司