CN104384663A - 一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置和应用 - Google Patents

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王谦
李耀荣
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Abstract

一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置，由机架、转动***、升降***、焊接***和总控制器组成，机架包括可转动支撑板和环状固定圈；转动***包括转动装置和转动装置控制器，转动装置通过齿轮传动与机架的可转动支撑板连接并构成转动轨道；升降***包括升降装置和升降装置控制器，升降装置为活塞杆垂直移动的气缸并与机架的可转动支撑板固定；焊接***包括焊机、焊具和万向节，焊具由焊***柄和焊枪组成，焊枪通过万向节与气缸的活塞杆固定；总控制器分别与转动装置控制器和升降装置控制器连接。本发明的优点是：该装置结构紧凑、使用方便、易于控制，可在低人工成本、高自动化条件下，实现相贯线焊缝的一次准确焊接。

Description

一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置和应用
技术领域
 本发明涉及复杂曲线焊缝的焊接设备，特别是一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置和应用。
背景技术
相贯线焊缝的焊接问题在核电、军工、汽车、造船、石油钻井平台、输油/输气/供水管道、钢结构、各类容器制造、阀门制造等行业大量存在。这类空间相贯线的焊接目前在国内广泛采用手工方式，加工质量和效率远不能满足现代制造业的要求。
国内目前相贯线焊缝的自动、半自动焊接主要有两种形式，一是采用通用的焊接机器人，二是采用专用的基于机械靠模等曲线控制技术的自动/半自动焊机。这两种方式在焊接应用场合或轨迹控制精度上都受到一定的限制，因此开发基于数控技术的空间相贯线焊接技术是实现该类相贯线自动焊接的迫切需求。
由于空间相贯线及空间曲线的复杂性，该类相贯线焊缝的焊接精度问题一直没有得到很好的解决，而手工焊接对工人的焊接水平要求很高，尤其是承压设备的焊接，焊工水平尤为重要。手工焊接的质量时好时坏，效率较低，因此迫切需要一种多自由度相贯线焊缝自动/半自动焊机来解决上述问题。现在通用的焊接机器人成本太高，而且要求操作人员技术水平高，不易大批量使用；而采用专用的基于机械靠模等曲线控制技术的自动/半自动焊机，其准确度较低是一大重要缺陷。
中国专利号CN201342565Y公开了一种名称为“开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备”的实用新型专利，它主要包括：自动操作机、焊接机头轨道、焊接机头和筒体工件。该自动焊接装置在使用过程中存在以下不足：1、没有实现完全自动化，其自动化程度还是建立在需要手工操作焊机的基础上的；2、在焊接过程中，焊接的质量很大程度上依靠工人的操作水平，对工人焊接水平要求很高。
中国专利号CN102699586A公开了一种名称为“相贯线的焊接装置”的发明专利。该焊接装置在使用过程中存在以下不足：1、在焊接大型容器时，需要建造大型的焊接设备，成本较高；2、对于其他的相贯线焊缝的焊接没有比较好的解决办法；3、此焊接设备的自动化程度不高。
本发明为一种相贯线焊缝自动/半自动焊机，是在曲线自动焊接四轴联动插补算法的基础上设计完成的。本发明结构设计简单、合理、紧凑，使用方便、准确、可靠，使用寿命长；本焊接设备自动化程度高，能焊接大型相贯线焊缝，参见附图1，并具有焊缝成形易于控制，焊缝较美观，对焊接工人技术水平要求低等优势，可在低人工成本、高自动化条件下，实现相贯线焊缝的360°一次准确焊接。本焊接设备在考虑焊接变形时，可两台焊机对称焊接，减小焊接变形，参见图2。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中所存在的不足，提供一种结构设计合理、低人工成本、高自动化的用于焊接相贯线焊缝的焊接装置。
本发明的技术方案：
一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置，由机架、转动***、升降***、焊接***和总控制器组成，机架包括可转动支撑板和环状固定圈，可转动支撑板与环状固定圈固定连接，机架通过环状固定圈与容器筒体的人孔接管固定；转动***包括转动装置和转动装置控制器，转动装置通过齿轮传动与机架的可转动支撑板连接并构成转动轨道，转动装置通过导线与转动装置控制器连接；升降***包括升降装置和升降装置控制器，升降装置为活塞杆垂直移动的气缸并与机架的可转动支撑板固定，升降装置通过导线与升降装置控制器连接；焊接***包括焊机、焊具和万向节，焊具由焊***柄和焊枪组成，焊具通过导线与焊机连接，焊枪通过万向节与气缸的活塞杆固定，焊枪的工作端位于容器筒体与人孔接管的焊缝处；总控制器通过导线分别与转动装置控制器和升降装置控制器连接。
一种所述用于焊接相贯线焊缝的焊接装置的应用，采用两台对称设置的焊接装置用于焊接相贯线焊缝以减小焊接变形。
本发明的优点是：该装置基于曲线自动焊接四轴联动插补算法设计而成，结构设计简单、合理紧凑、易于控制、操作方便，能焊接大型相贯线焊缝，对焊接工人技术水平要求低等优势，可在低人工成本、高自动化条件下，实现相贯线焊缝的360°一次准确焊接。本焊接设备在考虑焊接变形时，可两台焊机对称焊接，减小焊接变形。
附图说明
图1为该焊接装置结构示意图。
图2为两台焊接装置同时焊接压力容器人孔相贯线焊缝工作时示意图。
图中：1.容器筒体   2.人孔接管   3.环状固定圈   4.转动装置 
5.转动装置控制器   6.总控制器   7.升降装置  8.焊枪   9.升降装置控制器 10.焊机   11.相贯线焊缝   12.可转动支撑板   13.焊***柄  14.万向节。
具体实施方式
实施例：
一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置，如图1所示，由机架、转动***、升降***、焊接***和总控制器组成，机架包括可转动支撑板12和环状固定圈3，可转动支撑板12与环状固定圈3固定连接，机架通过环状固定圈3与容器筒体1的人孔接管2固定；转动***包括转动装置4和转动装置控制器5，转动装置4通过齿轮传动与机架的可转动支撑板12连接并构成转动轨道，转动装置4通过导线与转动装置控制器5连接；升降***包括升降装置7和升降装置控制器9，升降装置7为活塞杆垂直移动的气缸并与机架的可转动支撑板15固定，升降装置7通过导线与升降装置控制器9连接；焊接***包括焊机10、焊具和万向节14，焊具由焊***柄13和焊枪8组成，焊具通过导线与焊机10连接，焊枪8通过万向节14与气缸的活塞杆固定，焊枪8的工作端位于容器筒体1与人孔接管2的焊缝处；总控制器6通过导线分别与转动装置控制器5和升降装置控制器9连接。
本发明的工作方法：
将机架转动轨道安装到压力容器人孔接管上，启动自动焊接工作状态，在转动装置控制器上设定转动速度V，然后在升降装置控制器上调节焊丝的位置使焊丝处于合适的位置，启动焊机，按下转动控制器启动按钮开始焊接。当焊丝位置发生变化时，按下微调按钮，通过上升、下降按钮调节焊丝位置；当焊接结束时，按下转动装置控制器的停止按钮，关闭焊机，焊接结束。
所述升降装置由升降器控制装置控制滑动气缸来调节，目的是调节焊枪高度，升降器控制装置设置高度微调按钮，以实现对焊枪高度微调，从而提高焊接准确度。通过转动装置控制器和升降装置控制器分别控制转动装置和升降装置，调节焊枪的位置，也可通过总控制器调节焊枪位置，使焊枪实现多自由度变化的联动焊接以及不同尺寸的相贯线焊缝及其他曲线焊缝的自动焊接。总控制器上具有旋转装置控制器、升降装置控制器、焊机的所有功能，操作人员只需操作总控制器，就能够完成所有焊前准备及焊接动作，方便、快捷。
该装置在使用过程中，为防止出现焊接变形，采用两台焊接装置沿焊缝对称方向旋转焊接，以免出现焊接变形，如图2所示。

Claims (2)

1.一种用于焊接相贯线焊缝的焊接装置，其特征在于：由机架、转动***、升降***、焊接***和总控制器组成，机架包括可转动支撑板和环状固定圈，可转动支撑板与环状固定圈固定连接，机架通过环状固定圈与容器筒体的人孔接管固定；转动***包括转动装置和转动装置控制器，转动装置通过齿轮传动与机架的可转动支撑板连接并构成转动轨道，转动装置通过导线与转动装置控制器连接；升降***包括升降装置和升降装置控制器，升降装置为活塞杆垂直移动的气缸并与机架的可转动支撑板固定，升降装置通过导线与升降装置控制器连接；焊接***包括焊机、焊具和万向节，焊具由焊***柄和焊枪组成，焊具通过导线与焊机连接，焊枪通过万向节与气缸的活塞杆固定，焊枪的工作端位于容器筒体与人孔接管的焊缝处；总控制器通过导线分别与转动装置控制器和升降装置控制器连接。
2.一种如权利要求1所述用于焊接相贯线焊缝的焊接装置的应用，其特征在于：采用两台对称设置的焊接装置用于焊接相贯线焊缝以减小焊接变形。
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