用于分离焊接层的剥离设备和方法
【专利说明】用于分离焊接层的剥离设备和方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年5月16日提交的美国临时申请N0.61/994，181的权益，该美国临时申请的发明名称为“用于分离焊接层的剥离设备和方法”，其公开内容在此通过引用大体上全文并入本申请中。
技术领域
[0003]本发明涉及焊缝检测设备，更具体地说，涉及用于对焊缝进行破坏性检验的设备。
【背景技术】
[0004]已知有多种方法和设备用于为质量保证而通过剥离试验来检验焊接面板。这些鉴定手段通常通过手动装置来进行，而所述手动装置所涉及的技术可以大不相同，而且由于操作者的不同而会有不同的效率。例如，AWS Cl.1说明了利用人工挥舞的钢丝钳或锤子和凿子使焊接层彼此剥离。所获得的结果取决于技术，并且经常会产生变形严重的分离面板。另外，手动方法可能既费力又慢。因此，一直希望出现替代的用于剥离检测的方法和设备。
【发明内容】
[0005]在此披露的本发明的主题涉及一种用于使相互结合成一个构件的第一层与第二层分离的设备。该设备具有:底座结构；安装在底座结构上的第一夹具，其能够保持其中包括有所述第一层和所述第二层的所述构件的第一部分；安装在底座结构上的第二夹具，该第二夹具与所述第一夹具相距大约是所述构件长度的至少一部分的距离并能够保持其中包括有所述第一层的所述构件的第二部分；其上具有狭槽的可旋转的主轴，该狭槽能够在一个位于所述第一夹具和所述第二夹具中间的位置接收所述第二层的一部分，并且在使主轴转动且第一层与此同时被第一夹具和第二夹具夹持的时候围绕所述主轴扭转所述第一层，以使所述第二层与所述第一层分离。
[0006]在另一个实施例中，使一构件与主轴联结，并且该构件能够向所述主轴施加扭矩。
[0007]在另外一个实施例中，所述构件是带轮。
[0008]在另一个实施例中，所述构件是链轮。
[0009]在另外一个实施例中，所述带轮是齿轮。
[0010]在另外一个实施例中，所述构件是杆件。
[0011]在另外一个实施例中，所述第二夹具是可移动的并且进一步包括能够向所述构件施加张力的张紧装置。
[0012]在另外一个实施例中，所述张紧装置是液压致动的。
[0013]在另外一个实施例中，还包括滑道，其中，所述第二夹具安装在该滑道上并且能够响应由张紧装置施加张力的操作而在滑道上滑动。
[0014]在另外一个实施例中，还包括能够可旋转地支撑所述主轴的主轴架以及能够在靠近第二夹具的第一位置和靠近第一夹具的第二位置之间可滑动地支撑所述主轴架的主轴滑座。
[0015]在另外一个实施例中，还包括能够转动带轮的发动机。
[0016]在另外一个实施例中，所述带轮是第一带轮，还包括与所述发动机耦合的第二带轮以及在所述第一带轮和所述第二带轮之间延伸的传动连接机构，所述第一带轮、所述第二带轮以及所述传动连接机构为发动机提供扭矩优势，以转动所述主轴。
[0017]在另外一个实施例中，还包括能够测量在使所述第二层与所述构件的所述第一层分离时消耗的能量的传感器。
[0018]在另外一个实施例中，还包括能够测量在使所述第二层与所述构件分离时由所述构件经受的张力的传感器。
[0019]在另外一个实施例中，还包括能够测量在使所述第二层与所述构件分离时由所述主轴施加的力以生成作用力数据的传感器以及能够接收并存储所述作用力数据的计算机。
[0020]在另外一个实施例中，还包括能够感测所述主轴相对于所述构件的位置并生成位置数据的传感器，所述计算机能够使作用力数据和位置数据关联。
[0021]在另一个实施例中，一种用于使相互结合成一个构件的第一层与第二层分离的方法包括:使所述第一层的一端与所述第二层分离，以形成所述第一层的分离端和所述第二层的分离端；将所述构件的第一层的分离端固定在第一夹具上；将所述构件在远离所述第一层的分离端的位置固定在第二夹具上；将所述第二层的分离端插入主轴的狭槽中；转动所述主轴并使所述第二层围绕主轴扭转，从而使第二层与第一层分离。
[0022]在另外一个实施例中，还包括在转动步骤之前向所述第一层施加张力的步骤。
[0023]在另外一个实施例中，施加张力的步骤通过将第一夹具拉离第二夹具而进行。
[0024]在另外一个实施例中，所述第一层和所述第二层通过至少一个焊缝相互连接，并且分离步骤包括破坏所述至少一个焊缝。
[0025]在另外一个实施例中，还包括测量在转动步骤的进行过程中使所述第一层与所述第二层分离所需的作用力的步骤。
[0026]在另外一个实施例中，还包括在扭转步骤之后测量结合的人为产物的步骤。
[0027]在另外一个实施例中，所述测量步骤是通过图像分析而进行的。
[0028]在另外一个实施例中，还包括在扭转步骤之后且在测量步骤之前整平所述构件的步骤。
【附图说明】
[0029]为了更加全面地理解本发明的公开内容，可结合附图地参看以下对示意性实施例的详细描述。
[0030]图1为根据本发明的一个实施例的剥离设备的前侧透视图。
[0031]图2为图1所示剥离设备的开口主轴在层离一对相连的薄板的三个阶段的示意图。
[0032]图3为图1所示剥离设备在其接近剥离功能的完成状态时的前侧透视图。
[0033]图4为图1所示剥离设备的剥离器子组件的后侧透视图。
[0034]图5为一对相连的薄板在层离之后第一层的透视图。
[0035]图6为一对相连的薄板在层离之后第二层的透视图。
【具体实施方式】
[0036]会导致分离的板件严重变形的手动剥离检测一般要求例如用一套卡规或千分尺来手动地测量其连接点的人为产物(例如，点焊接头或孔)。本发明一方面是认识到，提供变形较小的面板的焊接板剥离检测可允许对面板和焊缝进行自动地分析。类似地，本发明还认识到整平变形的面板可以有利于自动检测。例如，平直的或压平的面板可以满足成像和图像分析的要求，正如在2015年5月I日递交的、由本申请的受让人所拥有的美国专利申请N0.14/702，204中所公开的那样，该美国专利申请的题目是“用于焊缝测量的设备和方法”，其全文通过引用并入本文。在本发明的另一方面，剥离设备及其方法与传统方法相比可产生更一致的结果，并且节约了大量的人工劳动。
[0037]图1示出了带有底座框架12的剥离设备10，该底座框架12具有中心部分12C以及左侧部分12L和右侧部分12R。右侧部分12R支撑右侧夹紧平台14，其上可以通过一个或多个螺栓18固定一个或更多的夹紧板16A、16B。具有通过焊接(例如点焊焊缝20W，在图中以虚线示意地示出了其中的两个焊缝一任何的数目和图形都是可行的)而相连的层状试样20可以在其一端插入到夹紧板16A、16B之间(或者插入到夹紧板16A和右侧夹紧平台14之间)，并拧紧螺栓18，从而与固定在框架12的右侧部分12R上的夹紧平台14联合地牢固保持试样20。尽管图中显示的是带螺纹的夹紧机构，但是也可以在夹紧平台14上采用液压缸或气动缸来将夹紧力施加到试样20上。框架12可以由铸铁制造，或者用钢板或其他能够承受由剥离设备10产生的作用力的高强度材料制成。框架12的中心部分12C支撑滑道22，剥离器24和可移动的夹紧平台26在该滑道上独立地滑动。可移动的夹紧平台26支撑一个或更多个可用螺栓18固定在可移动的夹紧平台26上的夹紧板28A、28B，所述螺栓18将试样20的另一端(左端)夹紧在可移动的夹紧平台26上。和夹紧平台14 一样，可以在可移动的夹紧平台26上采用液压的或气动的夹紧机构。框架12的左侧部分12L支撑具有活塞杆28P的液压缸28，活塞杆28P例如经由穿通销连接在可移动的夹紧平台26上。液压缸可以由通过液压管线28A、28B供应/抽回的加压的液压用流体致动，以按张紧方向T沿着滑道22牵引活塞杆28P和相连的可移动的夹紧平台26，从而向试样20施加张力，该试样20的另一端被夹紧在固定地保持在框架12上的夹紧平台14上。在将试样20夹紧在可移动的夹紧平台26上之前，使其中一个层(即下层)20B的突舌部分20T以相对于试样20的其余部分成一个角度的方式向下弯曲，并穿入在剥离器24的主轴30上的狭槽30S中。结果，仅将试样20的上层20A在张力下保持在夹紧平台14和26之间，下层20B的突舌20T被插入主轴狭槽30S中，而非被夹紧在可移动的夹紧平台26上。如下文中将要更加全面地描述的那样，剥离器24能够转动主轴30，从而使得插入狭槽30S中的突舌部分20T由主轴30转动，并使下层20B围绕主轴30的外部卷绕。在主轴30逐渐地使下层20B围绕主轴30卷绕时，下层20B的更大的长度被从上层20A上剥离下来。当遇到结合区域，即连结层20A、20B的点焊焊缝时，由转动的主轴20产生的牵引力将结合部位撕开，这可导致结合部位的焊接材料被保留在分离的层20A、20B中的一个、另一个或两者上。随后，可以对层20A、20B中的一个或两者以及被破坏的结合部位/焊缝20W(例如焊缝“接头(button) ”，孔或凹陷)进行尺寸和性能的检测。
[0038]图2示意性地描绘了从上层20A上剥离下层20B操作，上层20A在两端由夹紧力Cl、C2、C3、C4夹紧，随后被力Tl、T2牵引而处于张紧状态。下层20Β的突舌20Τ在位置Pl处被穿入到狭槽30S中。在使主轴30沿箭头的方向转动时，该主轴逐渐地使层20Β围绕其自身卷绕得更多，从而使层20Β从层20Α上撕下/分层。由于剥离器24可在滑道22上自由滑动，所以在主轴30转动以卷绕且剥离层20Β时，主轴30在剥离器从层20Α上撕下层20Β时沿滑道将剥离器24牵引到例如位置Ρ2和Ρ3。层20Α保持在夹紧平台14和26之间拉紧，直到通过使其从夹紧平台14和26松脱而取下。可以由计算机33或数据捕捉装置来监控诸如应变仪的传感器31，该传感器设置在液压缸和夹紧平台26中间，在此处其承受张力Tl。这样，可以记录和分析在剥离设备10破坏焊缝20W或其他接头的结合层20Α、20Β时遇到的作用力。在另外一种替代方案中，传感器31可以是与例如在管线28Β中的、施加张紧力Tl的液压用流体连通的液压传感器，并因此将在层20Α、20Β之间的结合被破坏时反映张力Tl的变化水平。在另外一种替代方案中，可以采用感应由主轴30施加的机械应变或者由转动