CN117245188B - 大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接专用设备技术领域，尤其是大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，包括固定在地面上的托辊支撑架，在所述托辊支撑架的上方设置有锅壳筒体，在所述托辊支撑架的两侧分别安装有右端承托单元、左端承托单元，在所述右端承托单元与所述左端承托单元之间设置有一轴向控位机构，在所述右端承托单元的右侧安装有一用于驱动所述轴向控位机构工作的水平移位驱动件，在所述轴向控位机构上安装有多位等离子焊接单元。本发明在进行工作时采用现场组装的方式能够实现对大径的锅炉的锅壳筒体及换热管完成快速自动化焊接，保持锅壳筒体及各换热管静置定位，控制轴向控位机构配合多位等离子焊接单元的运转实现对锅壳筒体及换热管的等离子焊接处理。

Description

大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接专用设备技术领域，尤其是大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备。

背景技术

锅壳式锅炉也被称为火管锅炉，锅壳式锅炉的锅壳结构（又称锅筒或汽包）作为锅炉的主要结构件，其质量的好坏直接决定整个锅炉设备后期运转的稳定性及运行效果。

在传统工艺中，锅壳是由钢板焊接而成的圆筒形容器，由筒体和封头两部分组成；工业锅炉的锅壳筒体长度为2-7m，筒体直径为0.8-1.6m，壁厚为12-16mm；在锅壳筒体的外侧壁上需要焊接配置成百上千根的口径为40mm-60mm的换热管，为保证连接部位的密封性一般需要控制焊接的质量，通过高质量焊接将锅壳筒体与换热管固定，由于锅壳结构整体为大径类的焊接件且存在多点位需要焊接，因此其焊接工时相对较长。

目前，在对大径锅炉锅壳进行焊接时，一般采用人工焊接配合机械调位的方式完成焊接。例如，在专利授权公告号为CN219805578U的专利文献中就公开了一种用于锅筒焊接的焊接装置，分析可以看出其主要结构包括爬行架、定位装置和焊接装置；行架包括支撑架、轨道和爬行车；支撑架设置在所述锅筒内，轨道设置在支撑架上，爬行车滑动设置在轨道上，爬行车的移动方向平行于锅筒的轴线，爬行车上设置有第一电机，定位装置传动连接第一电机的输出端，定位装置沿锅筒的周向方向旋转，定位装置具有可***所述锅筒上换热管内的定位轴，焊接装置包括焊枪，焊枪具有绕定位轴周向移动的活动轨迹。

综上可以看出，上述的焊接装置在进行焊接时存在如下问题：第一，利用上述现有技术在进行各个换热管的焊接作业时，需要在筒体内侧顶部固定轨道，会对筒体结构造成一定的损坏；第三，单纯依靠单头焊枪完成众多换热管部位的环形焊接处理，导致整个焊接效率较低，且需要多次多坐标移位并重新定位焊接参照点，焊接精准度相对较差。

为此，本发明针对现有技术中存在的锅壳结构焊接过程中的问题进行了优化与改良，特此提出了一种组合快拆快装式的等离子焊接结构，其能够实现对固定状态下的锅壳结构的各个换热管与筒体的快速焊接，能够更好地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，包括固定在地面上的托辊支撑架，在所述托辊支撑架的上方设置有锅壳筒体，所述锅壳筒体由钢板焊接成型后水平放置在所述托辊支撑架的顶部，所述托辊支撑架对所述锅壳筒体的两端底部进行支撑，在所述锅壳筒体表面的各安装孔内分别螺纹旋合有对应的待焊接安装的换热管，各换热管均沿所述锅壳筒体的径向设置，在所述托辊支撑架的两侧分别安装有右端承托单元、左端承托单元，在所述右端承托单元与所述左端承托单元之间设置有一轴向控位机构，所述轴向控位机构的左端快拆式的安装在所述左端承托单元上、右端安装在所述右端承托单元，在所述右端承托单元的右侧安装有一用于驱动所述轴向控位机构工作的水平移位驱动件，在所述轴向控位机构上安装有多位等离子焊接单元，所述多位等离子焊接单元跟随所述轴向控位机构的运转实现沿所述锅壳筒体的轴向移位。

在上述任一方案中优选的是，所述右端承托单元包括竖直设置的右支撑座，在所述右支撑座的底部沿其前后方向分别安装有右侧同步升降缸，在各所述右侧同步升降缸的底部分别固定安装带有刹车件的右万向轮组，所述右支撑座用于实现对所述轴向控位机构的右端的活动支撑。

在上述任一方案中优选的是，所述左端承托单元包括竖直设置的左支撑座，在所述左支撑座的底部沿其前后方向分别安装有左侧同步升降缸，在各所述左侧同步升降缸的底部分别固定安装带有刹车件的左万向轮组，所述左支撑座用于实现对所述轴向控位机构的左端的活动支撑。

在上述任一方案中优选的是，各所述右侧同步升降缸与各所述左侧同步升降缸在工作状态下均为同步升降状态。

在上述任一方案中优选的是，所述轴向控位机构包括水平设置的长距刚性水平丝杠，所述长距刚性水平丝杠的两端的阶梯轴段分别活动穿过对应位置处的所述左支撑座上的转孔、所述右支撑座上的转孔，在所述长距刚性水平丝杠的前后两侧分别间隔且对称设置有刚性导向细轴，所述刚性导向细轴的两端分别可拆卸地固定安装在对应位置处的所述左支撑座上、所述右支撑座上，所述多位等离子焊接单元分别与所述长距刚性水平丝杠的外螺纹段旋合配合、与两所述刚性导向细轴活动套接配合，所述长距刚性水平丝杠的右端的阶梯轴段活动穿出所述右支撑座上的转孔并与所述水平移位驱动件的动力输出端相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述多位等离子焊接单元包括旋合配合在所述长距刚性水平丝杠的外螺纹段的外侧壁上的空心螺管，在所述空心螺管的前后两侧分别对称设置有一用于活动套接在所述刚性导向细轴的外侧壁上的导向通孔，当所述长距刚性水平丝杠旋转时带动所述空心螺管沿轴向平移，在所述空心螺管的外侧壁上套接有一周向调位组件，所述周向调位组件的动力输入端活动套接在所述空心螺管的右端外侧壁上，在所述周向调位组件的外侧壁上沿其圆周间隔设置有若干个调控式环焊机构，各所述调控式环焊机构用于实现对当前位置处的预固定状态下的换热管的环焊定位，所述周向调位组件的右侧连接有一周向驱动机构，所述周向驱动机构的上端固定安装在所述空心螺管的外侧壁上。

在上述任一方案中优选的是，所述周向驱动机构包括固定安装在所述空心螺管的右端外侧壁上的周向控位电机架，在所述周向控位电机架上固定安装有一周向驱动电机，在所述周向驱动电机的电机轴上固定安装有一驱动旋转带轮，在所述周向调位组件的外侧壁上同轴固定有一通过齿形皮带与所述驱动旋转带轮配合连接的从动旋转带轮。

所述周向调位组件包括活动套接在所述空心螺管的外侧壁上的旋转外管，在所述旋转外管的外侧壁上固定安装有所述从动旋转带轮，在所述旋转外管的左端安装有一跟随所述旋转外管旋转的周向套筒壳，所述周向套筒壳同轴套接在所述空心螺管的外侧壁上，所述周向套筒壳的外侧壁上沿其圆周间隔设置有若干个调控式环焊机构。

在上述任一方案中优选的是，所述周向套筒壳与所述旋转外管的左端面固定设置。

在上述任一方案中优选的是，所述旋转外管的左端活动伸至所述周向套筒壳的内腔内部，在所述旋转外管的左端部一体成型有一中心锥齿轮，在所述中心锥齿轮的圆周方向分别啮合有四个从动减速锥齿轮，各所述从动减速锥齿轮的齿轮轴均活动穿出至所述周向套筒壳的外侧壁并通过限位螺母限位，当所述中心锥齿轮在所述从动旋转带轮的带动作用下旋转时能够带动四个从动减速锥齿轮旋转，同时带动周向套筒壳进行周向运动。

采用中心锥齿轮作为驱动传动件，同时带动四个从动减速锥齿轮运转，可以实现对周向套筒壳的有效降速减速控制，便于在进行周向控制时的控位稳定性。

在上述任一方案中优选的是，所述调控式环焊机构包括固定安装在所述周向调位组件的周向套筒壳的外侧壁上的径向刚性管，在所述径向刚性管内部固定安装有伸缩缸，所述伸缩缸的输出端设置有同向伸出的两根活塞杆，各所述活塞杆的端部均固定安装在一环形焊接控制件的内端面上，在所述环形焊接控制件的输出端固定安装有微型等离子焊枪，在所述径向刚性管的外侧壁上固定安装有微型焊机，所述微型焊机通过管线与所述微型等离子焊枪信号连接，所述微型等离子焊枪在所述伸缩缸及所述环形焊接控制件的配合作用下实现靠近当前位置处的换热管并对其完成至少一圈的环形焊接。

在上述任一方案中优选的是，所述环形焊接控制件包括固定安装在所述伸缩缸的两活塞杆末端的伺服电机，在所述伺服电机的外端电机壳上固定安装有一大内环盘，在所述大内环盘的外侧固定安装有一固定齿圈，在所述固定齿圈的外端面处固定安装有与所述大外环盘，所述大外环盘通过连接架固定在所述伺服电机的外侧壁上，在所述大内环盘的内腔内设置有与其同轴的小内环盘，所述小内环盘固定在所述伺服电机的电机壳端面上，所述伺服电机的电机轴活动穿过所述小内环盘的中心孔并伸至所述固定齿圈内，在所述伺服电机的电机轴的外端固定安装有一小外环盘，所述小外环盘与所述大外环盘同轴设置且之间形成一外环形通道，所述小内环盘与所述大内环盘同轴设置且之间形成一内环形通道，所述外环形通道与所述内环形通道同轴设置且尺寸相同，在所述固定齿圈内的所述伺服电机的电机轴上固定安装有一太阳齿轮，在所述太阳齿轮与所述固定齿圈之间啮合有一行星环绕齿轮，所述行星环绕齿轮的行星齿轮轴为空心结构且其两端分别配合在所述外环形通道内部、所述内环形通道内部，在所述行星齿轮轴的外端固定安装有微型等离子焊枪，所述微型等离子焊枪的末端朝向当前位置处的换热管与锅壳筒体的环形接缝部位。

在上述任一方案中优选的是，所述水平移位驱动件包括通过快拆联轴器安装在所述长距刚性水平丝杠的右端的阶梯轴段外侧壁上的驱动皮带部件，所述驱动皮带部件的动力输入端与一水平驱动电机的电机轴相连，所述水平驱动电机的电机壳固定在一右侧电机架上，所述右侧电机架固定在所述右支撑座的右侧壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明中的等离子切割焊接设备，在进行工作时采用现场组装的方式能够实现对大径的锅炉的锅壳筒体及换热管完成快速自动化焊接，在焊接的过程中保持锅壳筒体及各换热管静置定位，控制轴向控位机构配合多位等离子焊接单元的运转实现对锅壳筒体及多根换热管的快速等离子焊接处理。

2、本发明中的等离子切割焊接设备工作时，多位等离子焊接单元中的各个微型等离子焊枪同步对各自位置处的换热管完成环形焊接，在依次定位焊接的过程中能够完成多根换热管的焊接定位，整体焊接效率相对较高。

3、各个调控式环焊机构在工作时能够根据需要控制前端的微型等离子焊枪的伸缩状态，因此可以根据需要控制微型等离子焊枪靠近或者远离当前的换热管，从而保证在焊接前后运动不发生干涉，保证运动的流畅性。

4、整个轴向控位机构在工作前依靠左右两端的右端承托单元、左端承托单元实现对其水平支托，同时在多位等离子焊接单元工作时能够通过控制其自身的运转带动其上配合的轴向控位机构的水平移位，从而实现对锅壳筒体轴向上部位位置处的换热管的焊接固定。

5、本发明中的多位等离子焊接单元依靠自身的运转也可以实现沿着周向旋转，在圆周方向旋转时可以实现控制整个多位等离子焊接单元上的各个微型等离子焊枪逐次旋转并完成圆周运动，每针对当前的换热管完成焊接后可以旋转合适的角度至下一待焊接的换热管工位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备的结构示意图。

图2为本发明的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备的内部局部结构示意图。

图3为本发明中实施例1的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备的局部侧向结构示意图。

图4为本发明的实施例1的周向调位组件的剖视结构示意图。

图5为本发明的空心螺管的安装状态下的剖视结构示意图。

图6为本发明的多位等离子焊接单元的局部结构示意图。

图7为本发明的锅壳筒体及各换热管的装配安装结构示意图。

图8为本发明中实施例2的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备的局部侧向结构示意图。

图9为本发明的实施例2的周向调位组件的剖视结构示意图。

图10为本发明的各调控式环焊机构的安装结构示意图。

图11为本发明中的单个调控式环焊机构的局部剖视结构示意图。

图中，1、托辊支撑架；2、锅壳筒体；201、换热管；3、轴向控位机构；301、长距刚性水平丝杠；302、阶梯轴段；303、刚性导向细轴；4、多位等离子焊接单元；401、空心螺管；402、导向通孔；5、右支撑座；6、右侧同步升降缸；7、右万向轮组；8、左支撑座；9、左侧同步升降缸；10、左万向轮组；11、周向控位电机架；12、周向驱动电机；13、驱动旋转带轮；14、齿形皮带；15、从动旋转带轮；16、旋转外管；17、周向套筒壳；18、径向刚性管；19、伸缩缸；20、微型等离子焊枪；21、微型焊机；22、伺服电机；23、大内环盘；24、固定齿圈；25、大外环盘；26、连接架；27、小内环盘；28、小外环盘；29、外环形通道；30、内环形通道；31、太阳齿轮；32、行星环绕齿轮；33、行星齿轮轴；34、环形接缝部位；35、驱动皮带部件；36、水平驱动电机；37、右侧电机架；38、中心锥齿轮；39、从动减速锥齿轮；40、限位螺母；41、环形焊接控制件。

其中，图2以及图6中的箭头表示多位等离子焊接单元沿水平周向的移位方向；图3以及图8中的箭头表示伸缩缸的伸出方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明具体结构如图1-图11中所示。

实施例1：大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，包括固定在地面上的托辊支撑架1，在所述托辊支撑架1的上方设置有锅壳筒体2，所述锅壳筒体2由钢板焊接成型后水平放置在所述托辊支撑架1的顶部，所述托辊支撑架1对所述锅壳筒体2的两端底部进行支撑，在所述锅壳筒体2表面的各安装孔内分别螺纹旋合有对应的待焊接安装的换热管201，各换热管201均沿所述锅壳筒体2的径向设置，在所述托辊支撑架1的两侧分别安装有右端承托单元、左端承托单元，在所述右端承托单元与所述左端承托单元之间设置有一轴向控位机构3，所述轴向控位机构3的左端快拆式的安装在所述左端承托单元上、右端安装在所述右端承托单元，在所述右端承托单元的右侧安装有一用于驱动所述轴向控位机构3工作的水平移位驱动件，在所述轴向控位机构3上安装有多位等离子焊接单元4，所述多位等离子焊接单元4跟随所述轴向控位机构3的运转实现沿所述锅壳筒体2的轴向移位。本发明中的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备在工作前，先在上游工位将初步焊接成型的锅壳筒体2并完成各个换热管201的螺旋旋合预固定，然后通过吊装设备或者车间内部的电葫芦将整个锅壳吊装转移至托辊支撑单元的顶部并依靠顶部的各个托辊实现对整个锅壳结构的两端底部的支撑，在进行支撑完成后实现锅壳的水平定位。

当锅壳组件定位完成后，根据当前锅壳中心轴线的高度进行调节右端承托单元、左端承托单元的对应高度，然后将右端承托单元、左端承托单元放置在锅壳筒体2的左右两侧，并通过调节保持同轴线，然后利用人工搬运或转移机械手将组装有多位等离子焊接单元4的轴向控位机构3水平伸至锅壳筒体2内部，然后依次将轴向控位机构3的两端分别活动安装在对应的右端承托单元、左端承托单元内部，遥控控制右端承托单元、左端承托单元的同步升降，实现控制当前的轴向控位机构3与当前的过了筒体的中心轴线同轴，此时将右端承托单元、左端承托单元底部的万向轮组锁紧定位，通过此时控制水平移位驱动件的运转实现对其左侧的轴向控位机构3的驱动，从而带动多位等离子焊接单元4达到最左侧端部的的一圈的换热管201位置处，通过配置的各个到位开关及红外感应元件调整使得多位等离子焊接单元4上的各个调控式环焊机构的中心轴线与当前的换热管201的轴线共面，至此预调节完毕。

启动设备，控制当前的轴向控位机构3带动其上安装的各个调控式环焊机构与对应位置处的换热管201对中，然后控制各个调控式环焊机构沿径向靠近对应的换热管201，当到达要求的位置后，通过传感器感应到位后，外部配置的现有控制箱***控制调控式环焊机构上的微型焊机21启动，从而控制当前的微型等离子焊枪20工作，在微型等离子焊枪20的同时其会被动旋转，进而完成对换热管201内端与锅壳筒体2的连接缝之间的环形焊接，控制微型等离子焊枪20环形转动的速度以控制等离子焊接的均匀性，提高焊接效果；另外，通过控制微型等离子焊枪20的反转可以进一步完善焊接的缺陷位置。

在上述任一方案中优选的是，所述右端承托单元包括竖直设置的右支撑座5，在所述右支撑座5的底部沿其前后方向分别安装有右侧同步升降缸6，在各所述右侧同步升降缸6的底部分别固定安装带有刹车件的右万向轮组7，所述右支撑座5用于实现对所述轴向控位机构3的右端的活动支撑。

在上述任一方案中优选的是，所述左端承托单元包括竖直设置的左支撑座8，在所述左支撑座8的底部沿其前后方向分别安装有左侧同步升降缸9，在各所述左侧同步升降缸9的底部分别固定安装带有刹车件的左万向轮组10，所述左支撑座8用于实现对所述轴向控位机构3的左端的活动支撑。

本发明中的右端承托单元、左端承托单元配合实现对轴向控位机构3的两端的定轴定位，从而保证在轴向控位机构3运转时实现有效地稳定支撑，定位调节完毕后依靠底部的各个左万向轮组10、各个右万向轮组7能够有效地保证整个结构的牢固性。

在上述任一方案中优选的是，各所述右侧同步升降缸6与各所述左侧同步升降缸9在工作状态下均为同步升降状态。

在上述任一方案中优选的是，所述轴向控位机构3包括水平设置的长距刚性水平丝杠301，所述长距刚性水平丝杠301的两端的阶梯轴段302分别活动穿过对应位置处的所述左支撑座8上的转孔、所述右支撑座5上的转孔，在所述长距刚性水平丝杠301的前后两侧分别间隔且对称设置有刚性导向细轴303，所述刚性导向细轴303的两端分别可拆卸地固定安装在对应位置处的所述左支撑座8上、所述右支撑座5上，所述多位等离子焊接单元4分别与所述长距刚性水平丝杠301的外螺纹段旋合配合、与两所述刚性导向细轴303活动套接配合，所述长距刚性水平丝杠301的右端的阶梯轴段302活动穿出所述右支撑座5上的转孔并与所述水平移位驱动件的动力输出端相连接。

本发明中的轴向控位机构3作为重要的水平移位结构能够有效地起到对多位等离子焊接单元4的承托以及驱动的作用，当水平移位驱动件启动时会将动力传递给轴向控位机构3的长距刚性水平丝杠301，此时利用长距刚性水平丝杠301的定轴旋转可以带动与其螺纹配合的多位等离子焊接单元4上的空心螺管401实现直线运动，在空心螺管401进行直线运动时依靠两侧的刚性导向细轴303可以实现导向的作用，此处的结构依靠丝杠、滑块（空心螺管401）的结构实现对将旋转运动转换为了直线运动并保证了水平移位时的精度。

在上述任一方案中优选的是，所述多位等离子焊接单元4包括旋合配合在所述长距刚性水平丝杠301的外螺纹段的外侧壁上的空心螺管401，在所述空心螺管401的前后两侧分别对称设置有一用于活动套接在所述刚性导向细轴303的外侧壁上的导向通孔402，当所述长距刚性水平丝杠301旋转时带动所述空心螺管401沿轴向平移，在所述空心螺管401的外侧壁上套接有一周向调位组件，所述周向调位组件的动力输入端活动套接在所述空心螺管401的右端外侧壁上，在所述周向调位组件的外侧壁上沿其圆周间隔设置有若干个调控式环焊机构，各所述调控式环焊机构用于实现对当前位置处的预固定状态下的换热管201的环焊定位，所述周向调位组件的右侧连接有一周向驱动机构，所述周向驱动机构的上端固定安装在所述空心螺管401的外侧壁上。

多位等离子焊接单元4中的空心螺管401具有如下作用：第一，作为滑块件使用，依靠其带动整个多位等离子焊接单元4实现水平直线移位；第二，空心螺管401在静止时作为基准轴，使得其上套接的周向调位组件可以绕其进行定轴旋转；第三，为周向调位组件提供支托，保证周向调位组件的稳定性。

多位等离子焊接单元4工作时，启动周向驱动机构带动当前的周向调位组件进行周向的旋转，并控制旋转的速度及角度，通过周向的旋转可以实现控制各个调控式环焊机构调节至与当前的换热管201实现同轴匹配的位置，从而为环焊工序调整好轴向定位。

在上述任一方案中优选的是，所述周向驱动机构包括固定安装在所述空心螺管401的右端外侧壁上的周向控位电机架11，在所述周向控位电机架11上固定安装有一周向驱动电机12，在所述周向驱动电机12的电机轴上固定安装有一驱动旋转带轮13，在所述周向调位组件的外侧壁上同轴固定有一通过齿形皮带14与所述驱动旋转带轮13配合连接的从动旋转带轮15。

周向驱动机构工作时，控制周向驱动电机12启动，通过周向驱动电机12带动驱动旋转带轮13、齿形皮带14以及从动旋转带轮15运转，最终带动周向调位组件的定轴转动。

在上述任一方案中优选的是，所述周向调位组件包括活动套接在所述空心螺管401的外侧壁上的旋转外管16，在所述旋转外管16的外侧壁上固定安装有所述从动旋转带轮15，在所述旋转外管16的左端安装有一跟随所述旋转外管16旋转的周向套筒壳17，所述周向套筒壳17同轴套接在所述空心螺管401的外侧壁上，所述周向套筒壳17的外侧壁上沿其圆周间隔设置有若干个调控式环焊机构。

周向调位组件的旋转外管16接收来自周向驱动机构的驱动力，在从动旋转带轮15的作用下带动对应的旋转外管16定轴旋转，当旋转外管16旋转时会带动周向套筒壳17跟随其实现定轴旋转，从而起到控制安装在周向套筒壳17上的各个调控式环焊机构同步定轴周向旋转。

在上述任一方案中优选的是，所述调控式环焊机构包括固定安装在所述周向调位组件的周向套筒壳17的外侧壁上的径向刚性管18，在所述径向刚性管18内部固定安装有伸缩缸19，所述伸缩缸19的输出端设置有同向伸出的两根活塞杆，各所述活塞杆的端部均固定安装在一环形焊接控制件的内端面上，在所述环形焊接控制件的输出端固定安装有微型等离子焊枪20，在所述径向刚性管18的外侧壁上固定安装有微型焊机21，所述微型焊机21通过管线与所述微型等离子焊枪20信号连接，所述微型等离子焊枪20在所述伸缩缸19及所述环形焊接控制件的配合作用下实现靠近当前位置处的换热管201并对其完成至少一圈的环形焊接。

调控式环焊机构跟随周向调位组件上的周向套筒壳17完成周向定轴旋转，在进行周向定轴心旋转的过程中与周向套筒壳17固连的径向刚性管18会带动其内部安装的伸缩缸19及前端的环形焊接控制件跟随旋转，当旋转到各个调控式环焊机构上的径向刚性管18的中心轴与对应的需要焊接的换热管201同轴时，停止转动；此时，控制伸缩缸19的两活塞杆同向伸出，并带动其前端的环形焊接控制件靠近换热管201，当环形焊接控制件的微型等离子焊枪20接近当前换热管201与锅壳筒体2之间的接缝位置处时停止继续伸长，此时控制环形焊接控制件运转会带动当前的微型等离子焊枪20跟随完成绕着当前的换热管201的至少一圈的运动，在运动的过程中微型等离子焊枪20处于工作状态，进而完成环焊处理，保证焊接的效果和效率。

另外，本发明中在进行锅壳筒体2的各个换热管201的定位布局时，同一基圆上的换热管201的数量为当前微型等离子焊枪20数量的整数倍，在使用大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备预先根据需要选择配置有与当前的换热管201匹配的微型等离子焊枪20数量的设备。

在上述任一方案中优选的是，所述环形焊接控制件41包括固定安装在所述伸缩缸19的两活塞杆末端的伺服电机22，在所述伺服电机22的外端电机壳上固定安装有一大内环盘23，在所述大内环盘23的外侧固定安装有一固定齿圈24，在所述固定齿圈24的外端面处固定安装有与所述大外环盘25，所述大外环盘25通过连接架26固定在所述伺服电机22的外侧壁上，在所述大内环盘23的内腔内设置有与其同轴的小内环盘27，所述小内环盘27固定在所述伺服电机22的电机壳端面上，所述伺服电机22的电机轴活动穿过所述小内环盘27的中心孔并伸至所述固定齿圈24内，在所述伺服电机22的电机轴的外端固定安装有一小外环盘28，所述小外环盘28与所述大外环盘25同轴设置且之间形成一外环形通道29，所述小内环盘27与所述大内环盘23同轴设置且之间形成一内环形通道30，所述外环形通道29与所述内环形通道30同轴设置且尺寸相同，在所述固定齿圈24内的所述伺服电机22的电机轴上固定安装有一太阳齿轮31，在所述太阳齿轮31与所述固定齿圈24之间啮合有一行星环绕齿轮32，所述行星环绕齿轮32上固连的的行星齿轮轴33为空心结构且其两端分别配合在所述外环形通道29内部、所述内环形通道30内部，在所述行星齿轮轴33的外端固定安装有微型等离子焊枪20，所述微型等离子焊枪20的末端朝向当前位置处的换热管201与锅壳筒体2的环形接缝部位34。

整个环形焊接控制件采用伺服电机22作为驱动件，整体采用行星齿轮系的结构，将固定齿圈24进行固定，通过控制伺服电机22的运转带动太阳齿轮31运转，通过太阳齿轮31的运转带动与其啮合的行星环绕齿轮32沿着其实现周向环绕，由于行星环绕齿轮32的行星齿轮轴33与微型等离子焊枪20固定连接，因此当行星环绕齿轮32绕着太阳齿轮31环绕时也会带动微型等离子焊枪20实现环绕这当前的换热管201的周向转动，在转动前开启微型等离子焊枪20可以完成对换热管201的周边的焊接固定，有效地通过等离子环形焊接的方式保证焊接的效率与效果。

在旋转的过程中外环形通道29以及内环形通道30起到限位的作用，有效地保证行星齿轮轴33在旋转时的稳定性，当太阳齿轮31不转动时，依靠固定齿圈24以及太阳齿轮31的锁位可以保证对行星环绕齿轮32的固定。

在上述任一方案中优选的是，所述水平移位驱动件包括通过快拆联轴器安装在所述长距刚性水平丝杠301的右端的阶梯轴段302外侧壁上的驱动皮带部件35，所述驱动皮带部件35的动力输入端与一水平驱动电机36的电机轴相连，所述水平驱动电机36的电机壳固定在一右侧电机架37上，所述右侧电机架37固定在所述右支撑座5的右侧壁上。

水平移位驱动件工作时，主要是依靠水平驱动电机36带动驱动皮带部件35的运转，进而将动力传递至当前的长距刚性水平丝杠301上，带动长距刚性水平丝杠301实现定轴旋转，当长距刚性水平丝杠301定轴旋转时会带动其上配合的空心螺管401沿直线往复运动，直线移位的精度可靠其可实现自锁。

实施例2：与实施例1相比，本实施例的区别之处在于：

所述周向套筒壳17与所述旋转外管16的左端面固定设置。

将周向套筒壳17与旋转外管16固定成一体式的结构能够保证在旋转外管16进行旋转时可带动对应的周向套筒壳17跟随其实现同步旋转。

实施例3：与实施例1相比，本实施例的区别在于：

所述旋转外管16的左端活动伸至所述周向套筒壳17的内腔内部，在所述旋转外管16的左端部一体成型有一中心锥齿轮38，在所述中心锥齿轮38的圆周方向分别啮合有四个从动减速锥齿轮39，各所述从动减速锥齿轮39的齿轮轴均活动穿出至所述周向套筒壳17的外侧壁并通过限位螺母40限位，当所述中心锥齿轮38在所述从动旋转带轮15的带动作用下旋转时能够带动四个从动减速锥齿轮39旋转，同时带动周向套筒壳17进行周向运动。

采用中心锥齿轮38作为驱动传动件，同时带动四个从动减速锥齿轮39运转，可以实现对周向套筒壳17的有效降速减速控制，便于在进行周向控制时的控位稳定性。

具体工作原理：本大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备在工作前，先在上游工位将初步焊接成型的锅壳筒体2并完成各个换热管201的螺旋旋合预固定，然后通过吊装设备或者车间内部的电葫芦将整个锅壳吊装转移至托辊支撑单元的顶部并依靠顶部的各个托辊实现对整个锅壳结构的两端底部的支撑，在进行支撑完成后实现锅壳的水平定位。

当锅壳组件定位完成后，根据当前锅壳中心轴线的高度进行调节右端承托单元、左端承托单元的对应高度，然后将右端承托单元、左端承托单元放置在锅壳筒体2的左右两侧，并通过调节保持同轴线，然后利用人工搬运或转移机械手将组装有多位等离子焊接单元4的轴向控位机构3水平伸至锅壳筒体2内部，然后依次将轴向控位机构3的两端分别活动安装在对应的右端承托单元、左端承托单元内部，遥控控制右端承托单元、左端承托单元的同步升降，实现控制当前的轴向控位机构3与当前的过了筒体的中心轴线同轴.

将右端承托单元、左端承托单元底部的万向轮组锁紧定位，通过此时控制水平移位驱动件的运转实现对其左侧的轴向控位机构3的驱动，从而带动多位等离子焊接单元4达到最左侧端部的的一圈的换热管201位置处，通过配置的各个到位开关及红外感应元件调整使得多位等离子焊接单元4上的各个调控式环焊机构的中心轴线与当前的换热管201的轴线共面，至此预调节完毕。

接通电源并启动设备，控制当前的轴向控位机构3带动其上安装的各个调控式环焊机构与对应位置处的换热管201对中，然后控制各个调控式环焊机构沿径向靠近对应的换热管201，当到达要求的位置后，通过传感器感应到位后，由外部配置的现有控制箱***或人为控制调控式环焊机构上的微型焊机21启动。

控制当前的微型等离子焊枪20工作，在微型等离子焊枪20的同时其会被动旋转，进而完成对换热管201内端与锅壳筒体2的连接缝之间的环形焊接，控制微型等离子焊枪20环形转动的速度以控制等离子焊接的均匀性，提高焊接效果；另外，通过控制微型等离子焊枪20的反转可以进一步完善焊接的缺陷位置。本等离子切割焊接设备，在进行工作时采用现场组装的方式能够实现对大径的锅炉的锅壳筒体2及换热管201完成快速自动化焊接，在焊接的过程中保持锅壳筒体2及各换热管201静置定位，控制轴向控位机构3配合多位等离子焊接单元4的运转实现对锅壳筒体2及多根换热管201的快速等离子焊接处理。

本发明中的等离子切割焊接设备工作时，多位等离子焊接单元4中的各个微型等离子焊枪20同步对各自位置处的换热管201完成环形焊接，在依次定位焊接的过程中能够完成多根换热管201的焊接定位，整体焊接效率相对较高；各个调控式环焊机构在工作时能够根据需要控制前端的微型等离子焊枪20的伸缩状态，因此可以根据需要控制微型等离子焊枪20靠近或者远离当前的换热管201，从而保证在焊接前后运动不发生干涉，保证运动的流畅性；轴向控位机构3在工作前，依靠左右两端的右端承托单元、左端承托单元实现对其水平支托，同时在多位等离子焊接单元4工作时能够通过控制其自身的运转带动其上配合的轴向控位机构3的水平移位，从而实现对锅壳筒体2轴向上部位位置处的换热管201的焊接固定；多位等离子焊接单元4依靠自身的运转也可以实现沿着周向旋转，在圆周方向旋转时可以实现控制整个多位等离子焊接单元4上的各个微型等离子焊枪20逐次旋转并完成圆周运动，每针对当前的换热管201完成焊接后可以旋转合适的角度至下一待焊接的换热管201工位。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，包括固定在地面上的托辊支撑架，在所述托辊支撑架的上方设置有锅壳筒体，所述托辊支撑架对所述锅壳筒体的两端底部进行支撑，在所述锅壳筒体表面的各安装孔内分别螺纹旋合有对应的待焊接安装的换热管，其特征在于：在所述托辊支撑架的两侧分别安装有右端承托单元、左端承托单元，在所述右端承托单元与所述左端承托单元之间设置有一轴向控位机构，所述轴向控位机构的左端快拆式的安装在所述左端承托单元上、右端安装在所述右端承托单元上，在所述右端承托单元的右侧安装有一用于驱动所述轴向控位机构工作的水平移位驱动件，在所述轴向控位机构上安装有多位等离子焊接单元，所述多位等离子焊接单元跟随所述轴向控位机构的运转实现沿所述锅壳筒体的轴向移位；

所述右端承托单元包括竖直设置的右支撑座，在所述右支撑座的底部沿其前后方向分别安装有右侧同步升降缸，在各所述右侧同步升降缸的底部分别固定安装带有刹车件的右万向轮组，所述右支撑座用于实现对所述轴向控位机构的右端的活动支撑；

所述左端承托单元包括竖直设置的左支撑座，在所述左支撑座的底部沿其前后方向分别安装有左侧同步升降缸，在各所述左侧同步升降缸的底部分别固定安装带有刹车件的左万向轮组，所述左支撑座用于实现对所述轴向控位机构的左端的活动支撑；

各所述右侧同步升降缸与各所述左侧同步升降缸在工作状态下均为同步升降状态；

所述轴向控位机构包括水平设置的长距刚性水平丝杠，所述长距刚性水平丝杠的两端的阶梯轴段分别活动穿过对应位置处的所述左支撑座上的转孔、所述右支撑座上的转孔，在所述长距刚性水平丝杠的前后两侧分别间隔且对称设置有刚性导向细轴，所述刚性导向细轴的两端分别可拆卸地固定安装在对应位置处的所述左支撑座上、所述右支撑座上，所述多位等离子焊接单元分别与所述长距刚性水平丝杠的外螺纹段旋合配合、与两所述刚性导向细轴活动套接配合，所述长距刚性水平丝杠的右端的阶梯轴段活动穿出所述右支撑座上的转孔并与所述水平移位驱动件的动力输出端相连接；

所述多位等离子焊接单元包括旋合配合在所述长距刚性水平丝杠的外螺纹段的外侧壁上的空心螺管，在所述空心螺管的前后两侧分别对称设置有一用于活动套接在所述刚性导向细轴的外侧壁上的导向通孔，当所述长距刚性水平丝杠旋转时带动所述空心螺管沿轴向平移，在所述空心螺管的外侧壁上套接有一周向调位组件，所述周向调位组件的动力输入端活动套接在所述空心螺管的右端外侧壁上，在所述周向调位组件的外侧壁上沿其圆周间隔设置有若干个调控式环焊机构，各所述调控式环焊机构用于实现对当前位置处的预固定状态下的换热管的环焊定位，所述周向调位组件的右侧连接有一周向驱动机构，所述周向驱动机构的上端固定安装在所述空心螺管的外侧壁上；

所述调控式环焊机构包括固定安装在所述周向调位组件的外侧壁上的径向刚性管，在所述径向刚性管内部固定安装有伸缩缸，所述伸缩缸的输出端设置有同向伸出的两根活塞杆，各所述活塞杆的端部均固定安装在一环形焊接控制件的内端面上，在所述环形焊接控制件的输出端固定安装有微型等离子焊枪，在所述径向刚性管的外侧壁上固定安装有微型焊机，所述微型焊机通过管线与所述微型等离子焊枪信号连接。

2.根据权利要求1所述的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，其特征在于：所述周向驱动机构包括固定安装在所述空心螺管的右端外侧壁上的周向控位电机架，在所述周向控位电机架上固定安装有一周向驱动电机，在所述周向驱动电机的电机轴上固定安装有一驱动旋转带轮，在所述周向调位组件的外侧壁上同轴固定有一通过齿形皮带与所述驱动旋转带轮配合连接的从动旋转带轮。

3.根据权利要求2所述的大径锅炉锅壳专用等离子焊接设备，其特征在于：所述水平移位驱动件包括通过快拆联轴器安装在所述长距刚性水平丝杠的右端的阶梯轴段外侧壁上的驱动皮带部件，所述驱动皮带部件的动力输入端与一水平驱动电机的电机轴相连，所述水平驱动电机的电机壳固定在一右侧电机架上，所述右侧电机架固定在所述右支撑座的右侧壁上。