用于分離焊接層的剝離設備和方法
【專利說明】用于分離焊接層的剝離設備和方法
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年5月16日提交的美國臨時申請N0.61/994，181的權益，該美國臨時申請的發明名稱為“用于分離焊接層的剝離設備和方法”，其公開內容在此通過引用大體上全文并入本申請中。
技術領域
[0003]本發明涉及焊縫檢測設備，更具體地說，涉及用于對焊縫進行破壞性檢驗的設備。
【背景技術】
[0004]已知有多種方法和設備用于為質量保證而通過剝離試驗來檢驗焊接面板。這些鑒定手段通常通過手動裝置來進行，而所述手動裝置所涉及的技術可以大不相同，而且由于操作者的不同而會有不同的效率。例如，AWS Cl.1說明了利用人工揮舞的鋼絲鉗或錘子和鑿子使焊接層彼此剝離。所獲得的結果取決于技術，并且經常會產生變形嚴重的分離面板。另外，手動方法可能既費力又慢。因此，一直希望出現替代的用于剝離檢測的方法和設備。
【發明內容】
[0005]在此披露的本發明的主題涉及一種用于使相互結合成一個構件的第一層與第二層分離的設備。該設備具有:底座結構；安裝在底座結構上的第一夾具，其能夠保持其中包括有所述第一層和所述第二層的所述構件的第一部分；安裝在底座結構上的第二夾具，該第二夾具與所述第一夾具相距大約是所述構件長度的至少一部分的距離并能夠保持其中包括有所述第一層的所述構件的第二部分；其上具有狹槽的可旋轉的主軸，該狹槽能夠在一個位于所述第一夾具和所述第二夾具中間的位置接收所述第二層的一部分，并且在使主軸轉動且第一層與此同時被第一夾具和第二夾具夾持的時候圍繞所述主軸扭轉所述第一層，以使所述第二層與所述第一層分離。
[0006]在另一個實施例中，使一構件與主軸聯結，并且該構件能夠向所述主軸施加扭矩。
[0007]在另外一個實施例中，所述構件是帶輪。
[0008]在另一個實施例中，所述構件是鏈輪。
[0009]在另外一個實施例中，所述帶輪是齒輪。
[0010]在另外一個實施例中，所述構件是桿件。
[0011]在另外一個實施例中，所述第二夾具是可移動的并且進一步包括能夠向所述構件施加張力的張緊裝置。
[0012]在另外一個實施例中，所述張緊裝置是液壓致動的。
[0013]在另外一個實施例中，還包括滑道，其中，所述第二夾具安裝在該滑道上并且能夠響應由張緊裝置施加張力的操作而在滑道上滑動。
[0014]在另外一個實施例中，還包括能夠可旋轉地支撐所述主軸的主軸架以及能夠在靠近第二夾具的第一位置和靠近第一夾具的第二位置之間可滑動地支撐所述主軸架的主軸滑座。
[0015]在另外一個實施例中，還包括能夠轉動帶輪的發動機。
[0016]在另外一個實施例中，所述帶輪是第一帶輪，還包括與所述發動機耦合的第二帶輪以及在所述第一帶輪和所述第二帶輪之間延伸的傳動連接機構，所述第一帶輪、所述第二帶輪以及所述傳動連接機構為發動機提供扭矩優勢，以轉動所述主軸。
[0017]在另外一個實施例中，還包括能夠測量在使所述第二層與所述構件的所述第一層分離時消耗的能量的傳感器。
[0018]在另外一個實施例中，還包括能夠測量在使所述第二層與所述構件分離時由所述構件經受的張力的傳感器。
[0019]在另外一個實施例中，還包括能夠測量在使所述第二層與所述構件分離時由所述主軸施加的力以生成作用力數據的傳感器以及能夠接收并存儲所述作用力數據的計算機。
[0020]在另外一個實施例中，還包括能夠感測所述主軸相對于所述構件的位置并生成位置數據的傳感器，所述計算機能夠使作用力數據和位置數據關聯。
[0021]在另一個實施例中，一種用于使相互結合成一個構件的第一層與第二層分離的方法包括:使所述第一層的一端與所述第二層分離，以形成所述第一層的分離端和所述第二層的分離端；將所述構件的第一層的分離端固定在第一夾具上；將所述構件在遠離所述第一層的分離端的位置固定在第二夾具上；將所述第二層的分離端插入主軸的狹槽中；轉動所述主軸并使所述第二層圍繞主軸扭轉，從而使第二層與第一層分離。
[0022]在另外一個實施例中，還包括在轉動步驟之前向所述第一層施加張力的步驟。
[0023]在另外一個實施例中，施加張力的步驟通過將第一夾具拉離第二夾具而進行。
[0024]在另外一個實施例中，所述第一層和所述第二層通過至少一個焊縫相互連接，并且分離步驟包括破壞所述至少一個焊縫。
[0025]在另外一個實施例中，還包括測量在轉動步驟的進行過程中使所述第一層與所述第二層分離所需的作用力的步驟。
[0026]在另外一個實施例中，還包括在扭轉步驟之后測量結合的人為產物的步驟。
[0027]在另外一個實施例中，所述測量步驟是通過圖像分析而進行的。
[0028]在另外一個實施例中，還包括在扭轉步驟之后且在測量步驟之前整平所述構件的步驟。
【附圖說明】
[0029]為了更加全面地理解本發明的公開內容，可結合附圖地參看以下對示意性實施例的詳細描述。
[0030]圖1為根據本發明的一個實施例的剝離設備的前側透視圖。
[0031]圖2為圖1所示剝離設備的開口主軸在層離一對相連的薄板的三個階段的示意圖。
[0032]圖3為圖1所示剝離設備在其接近剝離功能的完成狀態時的前側透視圖。
[0033]圖4為圖1所示剝離設備的剝離器子組件的后側透視圖。
[0034]圖5為一對相連的薄板在層離之后第一層的透視圖。
[0035]圖6為一對相連的薄板在層離之后第二層的透視圖。
【具體實施方式】
[0036]會導致分離的板件嚴重變形的手動剝離檢測一般要求例如用一套卡規或千分尺來手動地測量其連接點的人為產物(例如，點焊接頭或孔)。本發明一方面是認識到，提供變形較小的面板的焊接板剝離檢測可允許對面板和焊縫進行自動地分析。類似地，本發明還認識到整平變形的面板可以有利于自動檢測。例如，平直的或壓平的面板可以滿足成像和圖像分析的要求，正如在2015年5月I日遞交的、由本申請的受讓人所擁有的美國專利申請N0.14/702，204中所公開的那樣，該美國專利申請的題目是“用于焊縫測量的設備和方法”，其全文通過引用并入本文。在本發明的另一方面，剝離設備及其方法與傳統方法相比可產生更一致的結果，并且節約了大量的人工勞動。
[0037]圖1示出了帶有底座框架12的剝離設備10，該底座框架12具有中心部分12C以及左側部分12L和右側部分12R。右側部分12R支撐右側夾緊平臺14，其上可以通過一個或多個螺栓18固定一個或更多的夾緊板16A、16B。具有通過焊接(例如點焊焊縫20W，在圖中以虛線示意地示出了其中的兩個焊縫一任何的數目和圖形都是可行的)而相連的層狀試樣20可以在其一端插入到夾緊板16A、16B之間(或者插入到夾緊板16A和右側夾緊平臺14之間)，并擰緊螺栓18，從而與固定在框架12的右側部分12R上的夾緊平臺14聯合地牢固保持試樣20。盡管圖中顯示的是帶螺紋的夾緊機構，但是也可以在夾緊平臺14上采用液壓缸或氣動缸來將夾緊力施加到試樣20上。框架12可以由鑄鐵制造，或者用鋼板或其他能夠承受由剝離設備10產生的作用力的高強度材料制成。框架12的中心部分12C支撐滑道22，剝離器24和可移動的夾緊平臺26在該滑道上獨立地滑動。可移動的夾緊平臺26支撐一個或更多個可用螺栓18固定在可移動的夾緊平臺26上的夾緊板28A、28B，所述螺栓18將試樣20的另一端(左端)夾緊在可移動的夾緊平臺26上。和夾緊平臺14 一樣，可以在可移動的夾緊平臺26上采用液壓的或氣動的夾緊機構。框架12的左側部分12L支撐具有活塞桿28P的液壓缸28，活塞桿28P例如經由穿通銷連接在可移動的夾緊平臺26上。液壓缸可以由通過液壓管線28A、28B供應/抽回的加壓的液壓用流體致動，以按張緊方向T沿著滑道22牽引活塞桿28P和相連的可移動的夾緊平臺26，從而向試樣20施加張力，該試樣20的另一端被夾緊在固定地保持在框架12上的夾緊平臺14上。在將試樣20夾緊在可移動的夾緊平臺26上之前，使其中一個層(即下層)20B的突舌部分20T以相對于試樣20的其余部分成一個角度的方式向下彎曲，并穿入在剝離器24的主軸30上的狹槽30S中。結果，僅將試樣20的上層20A在張力下保持在夾緊平臺14和26之間，下層20B的突舌20T被插入主軸狹槽30S中，而非被夾緊在可移動的夾緊平臺26上。如下文中將要更加全面地描述的那樣，剝離器24能夠轉動主軸30，從而使得插入狹槽30S中的突舌部分20T由主軸30轉動，并使下層20B圍繞主軸30的外部卷繞。在主軸30逐漸地使下層20B圍繞主軸30卷繞時，下層20B的更大的長度被從上層20A上剝離下來。當遇到結合區域，即連結層20A、20B的點焊焊縫時，由轉動的主軸20產生的牽引力將結合部位撕開，這可導致結合部位的焊接材料被保留在分離的層20A、20B中的一個、另一個或兩者上。隨后，可以對層20A、20B中的一個或兩者以及被破壞的結合部位/焊縫20W(例如焊縫“接頭(button) ”，孔或凹陷)進行尺寸和性能的檢測。
[0038]圖2示意性地描繪了從上層20A上剝離下層20B操作，上層20A在兩端由夾緊力Cl、C2、C3、C4夾緊，隨后被力Tl、T2牽引而處于張緊狀態。下層20Β的突舌20Τ在位置Pl處被穿入到狹槽30S中。在使主軸30沿箭頭的方向轉動時，該主軸逐漸地使層20Β圍繞其自身卷繞得更多，從而使層20Β從層20Α上撕下/分層。由于剝離器24可在滑道22上自由滑動，所以在主軸30轉動以卷繞且剝離層20Β時，主軸30在剝離器從層20Α上撕下層20Β時沿滑道將剝離器24牽引到例如位置Ρ2和Ρ3。層20Α保持在夾緊平臺14和26之間拉緊，直到通過使其從夾緊平臺14和26松脫而取下。可以由計算機33或數據捕捉裝置來監控諸如應變儀的傳感器31，該傳感器設置在液壓缸和夾緊平臺26中間，在此處其承受張力Tl。這樣，可以記錄和分析在剝離設備10破壞焊縫20W或其他接頭的結合層20Α、20Β時遇到的作用力。在另外一種替代方案中，傳感器31可以是與例如在管線28Β中的、施加張緊力Tl的液壓用流體連通的液壓傳感器，并因此將在層20Α、20Β之間的結合被破壞時反映張力Tl的變化水平。在另外一種替代方案中，可以采用感應由主軸30施加的機械應變或者由轉動