CN100506463C - 大弯头纵向凹形缝自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，包括动力装置、大弯头定位装置、焊机头定位装置和刹车装置，其中大弯头定位装置包括若干块固定在平板上的具有自动定心和焊缝对中功能的卡板，焊机头定位装置包括同步装置和机头支架，同步装置使固定在机头支架上的焊机头与动力装置的主轴同步转动；其刹车装置在停、断电时能立即刹住整个焊接装置，并在接通电源后从断电位置继续焊接保证安全生产。本发明巧妙的将工件大弯头的纵向凹形焊缝焊点形成一个轨迹圆，突破了大弯头纵向凹形焊缝无法自动焊接的难题。

Description

大弯头纵向凹形缝自动焊接设备

技术领域

本发明涉及一种自动焊接设备，特别是一种对大口径弯头的纵向凹形缝进行自动焊接的设备。

背景技术

目前，我国的大弯头焊缝焊接采用手工焊接。所说的大弯头是应用于输油、输气、输送煤浆等高压管道中的大口径高压钢管连接件，管径在630mm以上，这些管道通常要承受100MPa以上的高压。如图1所示，大弯头由模压成型、上下对称的两个半弯头焊接加工而成，有四条焊缝，分别为纵向拱形焊缝AA’弧、CC’弧和纵向凹形焊缝BB’弧、DD’弧，这四段纵向弧形焊缝是四个同心圆的四段等角度弧线，其圆心为0，通常以角AOA’的角度来命名弯头，如角AOA’为30度，则称该弯头为30度弯头。常见的弯头有30度、45度、60度、90度、120度、150度和180度弯头。

由于大弯头体积大，重量大，焊接质量要求高，现有的手工焊接技术很难达到连续均匀高质量的焊缝要求，而且手工焊接劳动强度大，效率低，尤其是管件内部的焊接劳动环境恶劣，损坏工人的身体健康，因此，采用自动焊接技术加工高压管道中的大弯头成为焊接技术领域迫切需要解决的技术问题。

在自动焊接技术领域，现有的技术包括平缝自动焊、环缝自动焊等，如中国专利CN2595510“压路机振动轮辐板环焊缝自动焊接装置”，介绍了一种环焊缝的自动焊接技术；中国专利CN2552628“管道预制自动焊接机”，采用管子转动的环焊缝自动焊接技术。此处的环缝，如图2所示，在与钢管轴线垂直的横截面对接形成；本发明所说的凹形焊缝BB’弧、DD’弧，是由模压成型的两个半弯头片件纵向对接形成的，参见图1。两者是不同的焊缝，大弯头的纵向凹形焊缝无法像环缝焊接一样绕工件自身轴线的旋转形成环状的运动轨迹，给自动焊接带来极大的困难。目前尚未发现对大弯头的纵向凹形缝进行自动焊接的设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种大弯头纵向凹形缝自动焊接设备。

大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，包括动力装置、大弯头定位装置、焊机头定位装置和刹车装置，其中大弯头定位装置包括若干块固定在平板上的具有自动定心和焊缝对中功能的卡板。

所说的卡板包括底部、左翼、右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合。

所说的卡板左翼与右翼从靠近底部处往上依次包括小圆弧、两圆的切面、大圆弧和挡部，

所说的小圆弧下部有一个凹槽。

所述的卡板是通过如下方法制作而成的：

(1)如图4所示，取奇数块足够大的钢板，等距离竖直平行摆放，在正中间板上取点O’，使OO’＝3D₁，其中，点O为自动焊接设备主轴的圆心，D₁为设定的最小加工件大弯头的直径长度，以O’为圆心2D₁为半径作圆，与各钢板依次交于点O₀₀、O₀₁、O₀₂……，在各钢板的过O₀₀、O₀₁、O₀₂……各作一条水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁O₀₁’、O₀₂O₀₂’……，将各钢板沿水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁ O₀₁’、O₀₂ O₀₂’……对齐水平叠置，如图5所示；

(2)如图6所示，在上述叠置的钢板水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁ O₀₁’、O₀₂ O₀₂’……上取中点O₀，过O₀作O₀₆ O₀₆’的垂线Y O₀，垂线Y O₀与底边交于Y’点，在Y O₀上取点O₁、O₂，使O₀O₁＝r₁；O₂O₀＝3r₂—a，其中，r₁为设定的最小加工件大弯头的半径长度，r₂为设定的最大加工件大弯头的半径长度，a为主轴轴心到平板上表面的距离；

(3)分别以O₁为圆心、r₁为半径，O₂为圆心、r₂为半径，做出两个圆，在两圆的左侧做它们的外公切线HI，在两圆的右侧做其外公切线H’I’，分别与圆O₁交于H、H’点，与O₂交于I、I’点；

(4)过O₂做Y O₀的垂线JJ’，与圆O₂交于J、J’，分别过J、J’点做JJ’的垂线JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、J’K’适当的高度；

(5)连接K、K’并延长，在K、K’点外侧分别取点L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’适当的长度；

(6)在底边Y’的两侧，取点M、点M’，使Y’M＝Y’M’，取Y’M、Y’M’适当的长度；

(7)沿上述线段和圆弧线顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对成的多边形卡板，其中HH’为小圆O₁的圆弧、JI和I’J’为大圆O₂的圆弧。

也可以在步骤(7)后继续进行如下步骤：

(8)在圆弧HH’上，在O₁点的正下方开一个小槽NPP’N’；

(9)沿上述步骤划出的线段顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对称的多边形卡板。

将卡板固定到与主轴固定连接的平板上，大弯头定位装置优选的卡板的数量为3到7块的奇数块。

大弯头内纵向凹形焊缝的机头定位装置采用机头支架，机头支架包括首节、调节板、中间节、末节和底座，各节顺次连接成圆弧形，圆弧的圆心与被加工件大弯头的圆心重合，即该机头支架的半径为1.5D，D为工件大弯头的横截面最大直径。

优选的，机头支架包括首节、调节板、中间节、次中间节、末节，各节顺次连接成圆弧形。

机头支架的首节包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、安装孔和安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，安装孔用于固定机头，安装轴通过轴孔与调节板固定连接。

机头支架的调节板包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板，前、后连接板上各有两个开孔，通过两孔连接首节和中间节，通过调节调节板与中间节和首节的在开孔中的安装位置，来微调整个支架的长度和高度，使机头准确定位在焊缝的垂直正上方，改善焊接质量。

机头支架的中间节用于连接次中间节和调节板，其包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、前安装轴、后安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，前安装轴与调节板连接，后安装轴与次中间节连接。

机头支架的次中间节用于连接中间节和末节，其包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、前安装轴和后安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，前安装轴与中间节连接，后安装轴与末节连接。

机头支架的末节用于连接次中间节和底座，其包括前连接板、后连接板和固定块，前、后连接板上有安装孔；两块连接板分别位于固定块两侧并与固定块固定连接，固定块上有安装孔，两连接板下底面各有一个与底座斜面配合的斜面。

机头支架的底座用于固定整个机头支架，其包括两个安装板，其上面为与末节斜面配合的斜面，安装板沿斜面方向上设有若干安装孔，安装孔与固定块上的安装孔通过螺栓连接，当固定块通过安装孔与底座安装孔依次连接时，可以向上或向下移动调整整个机头支架，调整焊机头的高度。

大弯头外纵向凹形焊缝的机头定位装置可以采用已有技术，也可以采用内纵向凹形焊缝的机头定位装置，即采用机头支架定位。

刹车装置包括两根钢丝绳、两个带有刹车片的刹车滚筒，刹车装置的滚筒部分包括弹簧、静电磁铁、动电磁铁和滚筒轴，一根钢丝绳缠绕在两个刹车滚筒和大弯头定位装置的平板之间，用于刹车；另一根钢丝绳缠绕在两个刹车滚筒之间，用于两者的互动。

两个刹车滚筒外圆轴向车制R形螺纹，用于缠绕钢丝绳。

本发明提供的大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，突破了大弯头纵向凹形焊缝无法自动焊接的难题。其大弯头的固定和焊缝自动对中定位装置采用专用的卡板装置，可将被加工件大弯头自动定心和自动对中焊缝，将工件大弯头的纵向凹形焊缝焊点形成一个轨迹圆；焊机头定位装置采用独特的机头支架，可将机头固定在焊缝的垂直正上方，保证良好的焊接质量；刹车装置可以在任何时刻断电时立即刹住防止装置及工件因自身重力落下，保证工作安全，并在接通电源后从断电位置继续焊接。

附图说明

下面结合附图，对本发明作进一步的描述。

图1是大弯头结构示意图

图2是环缝结构示意图

图3是大弯头定位装置结构示意图

图4是卡板位置示意图

图5是钢板叠放结构示意图

图6是钢板划线示意图

图7是卡板的结构示意图

图8是机头支架结构示意图

图9是机头支架首节的结构示意图

图10是机头支架调节板的结构示意图

图11是机头支架中间节的结构示意图

图12是机头支架次中间节的结构示意图

图13是机头支架末节的结构示意图

图14是机头支架底座的结构示意图

图15是刹车装置结构示意图

图16是本发明大弯头纵向凹形缝自动焊接设备的结构示意图

具体实施方式

如图16所示，大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，包括动力装置1、大弯头定位装置2、焊机头定位装置3和刹车装置4，其中

动力装置1包括电机、减速机、传动部件、主轴13和与主轴固定连接的平板14，主轴端部缠绕有刹车装置送入的钢丝绳41，平板14与大弯头定位装置2固定连接，电机接通电源后，带动减速机旋转，减速机通过传动部件带动主轴转动，主轴带动平板和大弯头定位装置绕主轴旋转。传动部件可以是链条、皮带或者齿轮传动。

主轴13端部外圆周轴向400mm宽度上车制20周R形螺纹。这里的螺纹还可以取用更多的周数，通常，车20周以上、以能安全刹车为宜，可以取400mm以上的宽度。

大弯头定位装置2，如图3所示，包括若干块固定在平板14上的卡板20，大弯头定位装置具有自动定心和焊缝对中的功能，定位装置的卡板，如图7所示，包括底部201、左翼202、右翼203，整体呈V字形，左翼201与右翼202对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合，如图1所示，大弯头的横截面即以Q为圆心的圆AD。卡板从靠近底部处往上依次包括小圆弧NH和N’H’、两圆的切面HI和H’I’、大圆弧JI和J’I’，以及挡部KJ和K’J’，小圆弧下部有一个凹槽NPP’N’，其通过如下方法加工而成：

(1)如图4所示，取奇数块足够大的钢板，等距离竖直平行摆放，在正中间板上取点O’，使OO’＝3D₁，其中，点O为自动焊接设备主轴的圆心，D₁为设定的最小加工件大弯头的直径长度，以O’为圆心2 D₁为半径作圆，与各钢板依次交于点O₀₀、O₀₁、O₀₂……，在各钢板的过O₀₀、O₀₁、O₀₂……各作一条水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁ O₀₁’、O₀₂O₀₂’……，将各钢板沿水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁ O₀₁’、O₀₂ O₀₂’……对齐水平叠置，如图5所示；

(2)如图6所示，在上述叠置的钢板水平线O₀₀ O₀₀’、O₀₁ O₀₁’、O₀₂ O₀₂’……上取中点O₀，过O₀作O₀₆O₀₆’的垂线Y O₀，垂线Y O₀与底边交于Y’点，在Y O₀上取点O₁、O₂，使O₀O₁＝r₁；O₂O₀＝3r₂—a，其中，r₁为设定的最小加工件大弯头的半径长度，r₂为设定的最大加工件大弯头的半径长度，a为主轴轴心到平板上表面的距离；

如图1所示，大弯头的中心圆弧线QQ’位于大弯头所在圆环的中心线位置，发明人发现，只要保证大弯头的横截面中心Q或Q’绕主轴转动，即可保证纵向凹形焊缝BB’弧、DD’弧上的焊点形成一个轨迹圆，从而将纵向凹形焊缝焊点轨迹变成了圆弧形，只要将焊机头也沿此轨迹圆与焊点等速运动，即可实现纵向凹形焊缝的自动焊接。发明人所说的外凹形焊缝的轨迹圆的直径是大弯头管径的6倍，各种规格弯头轨迹圆不同心，但在同一条直线上，动力装置主轴中心到外凹形焊缝焊点轨迹圆圆心的距离与管径相等；内凹形焊缝的轨迹圆的直径也是大弯头管径的6倍，各种规格弯头轨迹圆不同心，但在同一条直线上，不同的是，动力装置主轴中心到内凹形焊缝焊点轨迹圆圆心的距离是工件管径的两倍。

(3)分别以O₁为圆心、r₁为半径，O₂为圆心、r₂为半径，做出两个圆，在两圆的左侧做它们的外公切线HI，在两圆的右侧做其外公切线H’I’，分别与圆O₁交于H、H’点，与O₂交于I、I’点；

(4)过O₂做Y O₀的垂线JJ’，与圆O₂交于J、J’，分别过J、J’点做JJ’的垂线JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、J’K’适当的高度；

(5)连接K、K’并延长，在K、K’点外侧分别取点L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’适当的长度；

(6)在底边Y’的两侧，取点M、点M’，使Y’M＝Y’M’，取Y’M、Y’M’适当的长度；

(7)沿上述线段和圆弧线顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对成的多边形卡板，其中HH’为小圆O₁的圆弧、JI和I’J’为大圆O₂的圆弧；

(8)在圆弧HH’上，在O₁点的正下方开一个小槽NPP’N’，用于在大弯头纵缝外加装衬垫，防止焊穿，或者实施背面成形焊；

(9)沿上述步骤划出的线段顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对称的多边形卡板。

将上述方法制作的7块卡板按照图4所示位置排列，焊接到主轴上的平板上。

通过这种方法制作出来的定位装置具有自动定心和自动对中焊缝的功能。所谓自动定心是指将大弯头卡装到三块以上卡板上时，保证其横截面中心线在以主轴中心为圆心的圆上，使定位装置转动时纵向凹形焊缝上的焊点转动路线形成轨迹圆，便于操作机头进行焊接。所谓自动对中焊缝是指将大弯头卡装到三块以上卡板上时，由于三个卡板在通一个圆弧位置与弯头接触，接触的三点在同一各圆弧线上，根据不在同一条直线上的三点确定一个面，故被加工件大弯头被卡住后位置保持不动，焊缝恰好在正中间，保证了焊缝的自动对中。

将工件大弯头卡入定位装置，将弯头点焊在卡板上辅助定位后，工件即可被牢牢固定，完成焊接后再磨开。

焊机头定位装置3包括同步装置15和机头支架30，机头支架30与同步装置15连接，同步装置使固定在机头支架上的焊机头与动力装置的主轴同步转动。

焊机头定位装置3包括大弯头外纵向凹形焊缝的机头定位装置和大弯头内纵向凹形焊缝的机头定位装置，大弯头外纵向拱形焊缝的机头定位装置可采用现有技术，将焊机头垂直固定在外拱形弧上部；内拱形焊缝的机头定位装置采用机头支架30，如图8所示。

机头支架30包括首节31、中间节32、次中间节36、调节板33、末节34和底座35，首节31、调节板33、中间节32、次中间节36、末节34连接成圆弧形，在该实施例中，焊机头支架的圆心与被加工件大弯头的圆心重合，即该机头支架的半径为1.5D，D为工件大弯头的横截面最大直径，如图1所示的AD的直线长度。

首节31用于安装机头，结构如图9所示，包括上盖板311、下盖板312、连接板313、连接板314、安装孔315和安装轴316，上下盖板311、312分别与连接板313、314固定连接，安装孔315用于固定机头，安装轴316通过轴孔317与调节板33连接。

调节板33，如图10所示，包括上盖板331、下盖板332、连接板333、连接板334，连接板333、连接板334上各有两个开孔335、336，通过两孔335、336连接首节31和中间节32，通过调节调节板与中间节和首节的在开孔335、336中的安装位置来微调整个支架的长度和高度，使机头准确定位在焊缝的垂直正上方，改善焊接质量。

中间节32用于连接次中间节36和调节板33，如图11所示，其包括上盖板321、下盖板322、连接板323、连接板324、安装轴325和安装轴326，上、下盖板321、322分别与连接板323、324固定连接，安装轴325与调节板33连接，安装轴326与次中间节36连接。

次中间节36用于连接中间节32和末节34，如图12所示，包括上盖板361、下盖板362、连接板363、连接板364、安装轴365和安装轴366，上、下盖板361、362分别与连接板363、364固定连接，安装轴365与中间节32连接，安装轴366与末节34连接。本实施例中采用了加次中间节的方式，根据需要，可去掉次中间节以缩短机头支架的长度和高度或者加多节次中间节以增加机头支架的高度和长度。

末节34用于连接次中间节36和底座35，如图13所示，包括两块连接板341、342和固定块343，连接板341、342上有安装孔347；两块连接板分别位于固定块两侧并与固定块343固定连接，固定块上有安装孔344，连接板341、342下底面各有一与底座斜面配合的斜面345、346；

底座35用于固定整个机头支架，如图14所示，包括两个安装板351，352，其上面为与末节34斜面345、346配合的斜面353、354的，安装板351、352沿斜面方向上设有若干安装孔355、356、357、358、359等，安装孔与固定块343上安装孔344通过螺栓连接，当固定块343通过安装孔344与底座安装孔355、356、357、358等依次连接时，可以向上移动调整整个机头支架，调整焊机头9的高度。

同步装置15包括一系列与系列轨迹圆同心等径的外圆弧，外圆弧上连接有焊机头支架，支架固定有焊接外凹形焊缝的焊机头，和焊接内凹形焊缝的焊机头。

将上述机头支架30通过底座35安装到同步装置15上，当同步装置15与动力装置的主轴13同步转动时，焊机头支架30带着焊机头在同步装置15的对应外圆弧上同步转动，使焊机头绕焊点轨迹圆转动，完成自动焊接。小于90度的大弯头工件，可一次焊接完毕整个弯头内凹形焊缝；当大弯头的角度在90度到180度之间时，先完成90度的焊接，然后调转大弯头工件，继续焊接剩余部分，直至焊接完毕整个大弯头。

焊接外凹形焊缝时可卸下上述内凹形焊缝的机头支架，直接将焊机头固定到同步装置的支架上即可。

刹车装置4，如图15、图16所示，包括钢丝绳41、钢丝绳42、刹车滚筒46、刹车滚筒47，刹车装置的滚筒部分的剖视图如图15所示，包括弹簧43、静电磁铁45、动电磁铁48、带有刹车片44的滚筒46(与滚筒47结构相同)和滚筒轴49。钢丝绳41缠绕在滚筒46、主轴13端部和滚筒47之间，钢丝绳42缠绕在滚筒46和滚筒47之间；钢丝绳41在滚筒上的缠绕方式如图15所示，一端固定在刹车滚筒46上并缠绕数周，另一端绕过主轴13端部数周后缠绕在刹车滚筒47上数周并固定在刹车滚筒47上；钢丝绳42一端固定在刹车滚筒46上并缠绕数周，另一端绕过刹车滚筒47上数周并固定在刹车滚筒47上。钢丝绳41与钢丝绳42的缠绕方向相反。

钢丝绳41缠绕在主轴13端部外部螺纹上，当切断电源时，电磁刹车片44在弹簧43作用下将滚筒46、47抱死，钢丝绳41、42被固定不动，钢丝绳41拉住动力装置的主轴13端部，使主轴13停止转动，防止切断电源或者中途停电时大弯头的巨大重量带动滚筒旋转的危险。接通电源，重新开机后，刹车片44在静电磁铁45、动电磁铁48的作用下松开，主轴13顺时针方向转动带动钢丝绳41转动，从而带动刹车滚筒46开始转动，钢丝绳42在刹车滚筒46的带动下转动带动滚筒47转动；反之，如果主轴13逆时针方向转动则带动钢丝绳41从而带动刹车滚筒47开始转动，钢丝绳42在刹车滚筒47的带到下转动带动滚筒46转动，实现滚筒46、47的互动，从而，自动焊接设备可以从断电的位置开始继续焊接。

如图16所示，通过主轴轴承座5下的支架6将本发明的大弯头纵向凹形缝自动焊接装置固定于地面，将点焊后的工件大弯头7吊装到大弯头定位装置2上，点焊辅助定位后，工件即可被牢牢固定。

将焊接外纵向凹形缝DD’弧(如图1所示)的焊机头8固定到同步装置上，对准外焊缝，这样设置的焊机头位置在焊接时使焊接方向始终与焊缝垂直、导电嘴与工件保持适当的距离，能保证良好的焊接质量。

将焊接内纵向凹形缝BB’弧(如图1所示)的焊机头9通过机头支架30固定到主轴垂直正上方位置，对准内焊缝。

接通电源，电机转动带动减速机，减速机通过齿轮带动主轴13转动，从而带动大弯头定位装置2转动，大弯头的外纵向凹形焊缝DD’弧和内凹形焊缝BB’弧上的焊点分别沿绕轨迹圆作圆周运动，外纵向凹形焊缝由焊机头8焊接；内纵向凹形焊缝由焊接头9焊接，大弯头在转动的过程中，焊机头支架逐渐进入大弯头内部，完成整个大弯头的焊接。

在焊接过程中，刹车装置的钢丝绳循环绕行，当焊接完毕后，切断电源，此时刹车装置牢牢抱住滚筒，使整个装置静止不动，可安全卸下焊接好的工件。

Claims (5)

1、大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，其特征在于，包括动力装置、大弯头定位装置、焊机头定位装置和刹车装置，其中大弯头定位装置包括若干块固定在平板上的具有自动定心和焊缝对中功能的卡板，卡板包括底部、左翼、右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合，卡板左翼与右翼从靠近底部处往上依次包括小圆弧、两圆的切面、大圆弧和挡部，小圆弧下部有一个凹槽；

卡板是通过如下方法制作而成的：

(1)取奇数块足够大的钢板，等距离竖直平行摆放，在正中间板上取点O’，使OO’＝3D₁，其中，点O为自动焊接设备主轴的圆心，D₁为设定的最小加工件大弯头的直径长度，以O’为圆心2D₁为半径作圆，与各钢板依次交于点O₀₀、O₀₁、O₀₂……，在各钢板的过O₀₀、O₀₁、O₀₂……各作一条水平线O₀₀O₀₀’、O₀₁O₀₁’、O₀₂O₀₂’……，将各钢板沿水平线O₀₀O₀₀’、O₀₁O₀₁’、O₀₂O₀₂’……对齐水平叠置；

(2)在上述叠置的钢板水平线O₀₀O₀₀’、O₀₁O₀₁’、O₀₂O₀₂’……上取中点O₀，过O₀作O₀₆O₀₆’的垂线Y O₀，垂线Y O₀与底边交于Y’点，在Y O₀上取点O₁、O₂，使O₀O₁＝r₁；O₂O₀＝3r₂—a，其中，r₁为设定的最小加工件大弯头的半径长度，r₂为设定的最大加工件大弯头的半径长度，a为主轴轴心到平板上表面的距离；

(3)分别以O₁为圆心、r₁为半径，O₂为圆心、r₂为半径，做出两个圆，在两圆的左侧做它们的外公切线HI，在两圆的右侧做其外公切线H’I’，分别与圆O₁交于H、H’点，与圆O₂交于I、I’点；

(4)过O₂做Y O₀的垂线JJ’，与圆O₂交于J、J’，分别过J、J’点做JJ’的垂线JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、J’K’适当的高度；

(5)连接K、K’并延长，在K、K’点外侧分别取点L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’适当的长度；

(6)在底边Y’的两侧，取点M、点M’，使Y’M＝Y’M’，取Y’M、Y’M’适当的长度；

(7)沿上述线段和圆弧线顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对称的多边形卡板，其中HH’为小圆O₁的圆弧、JI和I’J’为大圆O₂的圆弧。

2、如权利要求1所述的大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，其特征在于，在步骤(7)后增加如下步骤：

(8)在圆弧HH’上，在O₁点的正下方开一个小槽NPP’N’；

(9)沿上述步骤划出的线段顺次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M点组成的左右对称的多边形卡板。

3、如权利要求1所述的大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，其特征在于，焊机头定位装置采用机头支架，机头支架包括首节、调节板、中间节、末节和底座，各节顺次连接成圆弧形；

机头支架的首节包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、安装孔和安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，安装孔用于固定机头，安装轴通过轴孔与调节板固定连接；

机头支架的调节板包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板，前、后连接板上各有两个开孔，通过两孔连接首节和中间节，通过调节调节板与中间节和首节在开孔中的安装位置来微调整个支架的长度和高度；

机头支架的中间节用于连接调节板和末节，其包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、前安装轴、后安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，前安装轴与调节板连接，后安装轴与末节连接；

机头支架的末节用于连接中间节和底座，其包括前连接板、后连接板和固定块，前、后连接板上有安装孔；两块连接板分别位于固定块两侧并与固定块固定连接，固定块上有安装孔，两连接板下底面各有一个与底座斜面配合的斜面；

机头支架的底座用于固定整个机头支架，其包括两个安装板，其上面为与末节斜面配合的斜面，安装板沿斜面方向上设有若干安装孔，安装孔与固定块上的安装孔通过螺栓连接，当固定块通过安装孔与底座安装孔依次连接时，可以向上平移调整整个机头支架，调整焊机头的高度；

首节与调节板、调节板与中间节、中间节与末节、末节与底座之间均通过螺栓固定连接。

4、如权利要求1所述的大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，其特征在于，焊机头定位装置采用机头支架，机头支架包括首节、调节板、中间节、次中间节、末节和底座，各节顺次连接成圆弧形；

机头支架的首节包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、安装孔和安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，安装孔用于固定机头，安装轴通过轴孔与调节板固定连接；

机头支架的调节板包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板，前、后连接板上各有两个开孔，通过两孔连接首节和中间节，通过调节调节板与中间节和首节在开孔中的安装位置来微调整个支架的长度和高度；

机头支架的中间节用于连接调节板和次中间节，其包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、前安装轴、后安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，前安装轴与调节板连接，后安装轴与次中间节连接；

次中间节连接在中间节和末节之间，其包括上盖板、下盖板、前连接板、后连接板、前安装轴和后安装轴，上、下盖板分别与前、后连接板固定连接，前安装轴与中间节连接，后安装轴与末节连接；

机头支架的末节用于连接次中间节和底座，其包括前连接板、后连接板和固定块，前、后连接板上有安装孔；两块连接板分别位于固定块两侧并与固定块固定连接，固定块上有安装孔，两连接板下底面各有一个与底座斜面配合的斜面；

机头支架的底座用于固定整个机头支架，其包括两个安装板，其上面为与末节斜面配合的斜面，安装板沿斜面方向上设有若干安装孔，安装孔与固定块上的安装孔通过螺栓连接，当固定块通过安装孔与底座安装孔依次连接时，可以向上平移调整整个机头支架，调整焊机头的高度；

首节与调节板、调节板与中间节、中间节与次中间节、次中间节与末节、末节与底座之间均通过螺栓固定连接。

5、如权利要求1所述的大弯头纵向凹形缝自动焊接设备，其特征在于，刹车装置包括两根钢丝绳和两个与带有电磁吸盘刹车片同轴的刹车滚筒，一根钢丝绳缠绕在主轴外端部外圆周上的R形螺纹上，钢丝绳首尾分别绕在定位装置前后两端的刹车滚筒上，另一根钢丝绳缠绕在两刹车滚筒间，用于两刹车滚筒互动。

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