CN1011207B - 自动轨道式焊机用的柔性件的贮放及输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种细长柔性元件如电缆和传送线的贮放及输送用的装置，该装置用于大直径管道的轨道式焊接的自动焊机，该装置包括细长柔性元件用的贮放箱，由滑轮组成的导引和输送机构，以及一个安装可朝一个方向移动，还能围绕被焊接部件移动的组件。导引机构中有一个是电动的。圆环形组件包括在焊接机头的轨道上运动并连接主滑架的多个滑架，这些滑架的运动受焊接机头的运动所支配，一个用来收容柔性元件并呈轮环状的缆槽被固定在可动圆环组件上。

Description

本发明涉及一种细长柔性元件如馈电缆和信号传送电缆的贮放及输送用的装置，该装置用于为大型轴对称部件进行轨道式焊接的焊机。

用来对大型轴对称部件如管道的轨道式焊接的自动焊机已为众所周知。

为延长压水核反应堆的寿命，已有人建议对蒸汽发生器进行全面更换，这是由于在运行过程中其受到的耗损主要在于由一次水和给水所造成的腐蚀。蒸汽发生器在其水箱区域被接到主管道上，而且一个新更换的蒸汽发生器安装好之前必须进行主管道与水箱连接件的对接焊。这些操作是在已经运行的核反应堆的一回路上进行的，因为处于高放射性环境中。所以，一种自动遥控焊机已被用以进行更换蒸汽发生器时的对焊工作。一般用于这种操作的是一种遥控轨道式钨极惰性气体保护弧焊焊机（TIG），由计算机辅助整个焊接操作。控制台通常位于离进行焊接的场地很远的地方，而且在焊机与控制台之间需要多种连接（线），以便控制、调节和显示焊接操作。

轨道式焊机包括：在轨道上移动的机头，该轨道围绕被焊接的管道和连接件设置。焊接机头须通过馈电缆和信号传送电缆等组件连接到控制台，以便能提供进行焊接所需的电流、设定各种焊接参数以及控制电极的移动。馈电缆与信号传送电缆体积庞大又沉重，而且必须 随着焊接机头轨道式运动，还不能因此造成焊接进行中的停顿。因此，这些电缆常被装入两根称为控制缆的柔性大直径管子，这样就可以对连接到焊接机头的各电缆进行导引和联合输送。

由美国专利4，199，673号公开了一种用于为在小空间操作的焊接机头贮放和输送电缆的装置。但此装置不适用于遥控焊接大尺寸部件的体积大而笨重的电缆的场合。

本发明的目的是提供一种用于贮放和输送至少一种细长柔性元件如馈送电缆和信号传送电缆的装置。此装置用于为大型轴对称部件作轨道式焊接的焊机，该焊机受控制台遥控并包含一个电动焊接机头，该焊接机头可移地安装在运行轨道上，轨道围绕被焊接部件设置，细长柔性元件的一端连接在机头上，此装置能够确保在不中断轨道式焊接的情况下馈送和控制焊接机头。

为实现这一发明目的，按照发明的装置包括：

-一个柔性元件的贮放箱，该柔性元件通过至少一种中继电缆与控制台连接，该贮放箱至少包另一个隔室用于贮放备用长度的柔性元件，柔性元件与焊接机头相接的端部相反的固定端被接到中继电缆上;

-用于导引和输送柔性元件的机构，它设置在贮放箱出口与焊机之间并由多个滑轮组成，至少有一个设置在贮放箱出口处的滑轮是电动的，且其速度是可调节的;

-以及一个组件，该组件装成可沿一个方向移动，还能围绕待焊接部件移动，该组件包括：

-一个电动主滑架，它可移动地安装在焊接机头的轨道上并受焊接机头的运动所支配;

-多个与主滑架连接的滑架，同焊接机头和主滑架构成一个可 在焊接机头的轨道上移动的圆环形组件;

-以及一个用来收容柔性元件的缆槽。该缆槽是轮环状并紧固到活节连接的圆环部件上。

为便于理解本发明，以非限定性举例的方式，参照附图说明在更换蒸汽发生器中使用的轨道式焊机上用以贮放和输送馈电缆与信号传送电缆的装置的实施例。

图1是本装置，焊机及其控制部件的总体透视图。

图2是按照发明的输送装置的总透视图。

图3是图2所图解说明的按照发明的输送装置，表示其围绕被焊接部件可移动安装的组件的部分透视图。

图4是焊接机头与输送装置的主滑架的透视图。

图5是按照发明的装置的贮放箱视图。

图6是按照发明的装置的一个导向滑轮的放大透视图。

图1表示出压水核反应堆的蒸汽发生器的一部分水箱1，该部分被连接到一回路的管道2上。通过焊接进行的这一连接，在操作位置上采用了轨道式TIG焊机3，它设置于管道2和相应的与水箱1成整体的连接件之间的连接区域内。在反应堆安全壳中，焊机3在屏蔽4内进行工作，屏蔽4内安装着蒸汽发生器。由离开屏蔽4一段距离的控制台5控制焊接操作。焊机3的焊接机头6由设置在两根称为控制缆的柔性管子7中的电缆馈电和控制。

控制缆7的一个端头紧固在焊接机头上，并且随焊接机头围绕管道2与相应的水箱1的连接件之间的连接区运动。

设在柔性管内的电缆须与位于控制台5内部的控制箱9和10联结，以便使焊机得到馈送电流和控制。

按照本发明的贮放和输送装置，包括一个贮放箱11，用于控制缆7的导引和（或）输送滑轮12、13和14，围绕焊接区设置并可移动地装在焊接机头6的支架和轨道16上的一个环形组件15。

图1和图5表示由构件组成的贮放箱11，箱内限定着两个宽度较小的细长形隔室11a和11b每个隔室11a、11b的宽度只比软管式控制缆7a和7b的直径稍大一点，隔室11a、11b中分别留有备用长度空间。贮放时，将控制缆7a和7b铺设在贮放箱11的整个长度上并形成连续的互相叠垛到上部的折叠卷。每根控制缆7a和7b都有一个位于贮放箱11后方下部的固定端。在此固定端，设置在控制缆7a和7b里的电缆被连接到中继缆17上，而中继缆的另一端与控制台5内部的控制箱（柜）9和10联结。

在贮箱11的出口，通过电动滑轮12卷取控制缆7a和7b，然后经由转向滑轮13和14，最后通过围绕焊接区可移动的旋转环形组件15。图2中已示出了这一用来输送控制缆的装置。每个滑轮部件12、13和14各包含两个滑轮12a-12b，13a-13b，14a-14b，每个滑轮部件中的一个滑轮为控制缆7a所用，另一个滑轮为控制缆7b所用。滑轮12由直径相同的两个滑轮12a、12b组成，该两个滑轮紧固在与驱动电机19的输出轴相连的同一根轴上。贮放箱11内装有备用长度的控制缆7。电机19朝一个方向旋转可以从贮放箱11抽出控制缆，而若朝另一方向旋转则可以将控制缆重新收回在贮放箱11中。

一个调整装置20与电机19相联，该装置能根据控制缆输送装置的需要调节电机的速度。

装置20起（到）一个张力计的作用，而且包括两个滑轮21， 每一滑轮与一根控制缆相接触。滑轮21可转动地装在一个滑座22上，滑座22可滑动地安装在一个支承件23中，而支承件23被固定在一个装在贮放箱11结构上的水平臂上。滑轮21通过位于联接支承件23并支承在滑座22上的一根横杆端部的配重24，保持与控制缆7接触。在支承件23上还装有一个角度传感器（未示出），它通过导线25被连接到用以调节电机19速度的电路。

实际上，已经由齿条传送到传感器的轮子的滑座22的直线运动，取决于在由电动滑轮12a和12b组成的传动组件12出口处控制缆7的张力。如果控制缆7的张力低，滑座22产生从上向下直线运动。传感器发出一个决定降低电机19速度的信号，或随信号幅度而定，命令电机反向旋转以便卷起控制缆。

相反，如果控制缆7的张力高，滑座22从下朝上作直线运动，然后传感器发出一个能使组件12的滑轮速度增加的信号并且因此而增加留在贮箱11中备用控制缆的引出速度。

滑轮部件13和14是用来使控制缆7转向的部件，每个滑轮部件包括两个活装在一斜轴上的滑轮。这两个滑轮直径不同，这样做容易使控制缆沿其通过，而且滑轮偏向贮放箱有一个角度以确保控制缆继续保持相同的延伸长度;在两个相继的滑轮13和14上实现了长度补偿。

滑轮部件13和14的基本结构相同，其配置如图6中所表示。每个滑轮部件13和14包括一个平支座26，借助搭板27紧固在屏蔽4的地面。支座26带有一根竖直轴28，其上可滑动地安装着一个平行六面体的支承块29，支承块29内滑动着一根水平轴30。轴30的一端带有一个轴销32，其上活装着滑轮13a、13b或 14a、14b。

从图2和图3中可见，环形组件15被装成可围绕进行焊接的接合区作旋转运动，环形组件15有一个用于收容和支承控制缆7的缆槽35，通过固定夹36把控制缆紧固到缆槽35上。控制缆7有一个端部处于固定夹36和焊接机头6之间并且构成一个能够吸收焊接机头与运动组件间少量振动的活套，这样可使焊接机头相对于电动滑架在焊机轨道上旋转移动期间有灵活性，不受机械压力。

缆槽35采取了由不锈钢管组成的轻型结构并包括由弯曲管37将两个环箍35a和35b互相连接形成的一个用来容纳和卷绕控制缆7的轮状筐架。每只环箍35a和35b由两个半环箍用肘节紧固系统将其接合在一起而构成。

组件15也是具有大体为轮环形的活节连接组件，由可在焊接机头6的轨道16上移动的滑架组成，而且通过活节连杆把滑架互相连接。该组件包括一个电动滑架40，它通过连杆41和角度传感器42来承受焊接机头6的运动。此活节连接环形组件由四个非电动滑架43使其成套，其中之一，或称第一滑架43a连接到电动滑架40，然后第二滑架43b接第一滑架，依此类推直到最后一个滑架。滑架43互相以等距离沿轨道16整个圆周设置，并在轨道上移动，借助设置在轨道16两侧的两套活节连杆44将滑架互相连接并接到电动滑架40。

该环形活节连接组件因此而作成了悬链形式，这使它适应轨道16的形状。缆槽35被紧固在构成活节连接组件的五个滑架40和43的每个滑架上。此组件能以简单方法安装，各元件具有可拆卸的连接件。

如图4中可见，焊接机头6包括：一个滑架46，真正的带有电极48的焊接机头47紧固在该滑架上。滑架46在轨道16上移动并构成悬链式环形活节连接组件的部件，该组件确保控制缆7以下述方式运动。

焊机还具有用以显示焊接区的机构49，一个用来将填充焊丝送进焊接坡口中电极（的）附近的机构50，以及用于保证焊接区受惰性气体清理的机构。

如上所述，电动滑架40通过一根连杆41活节地连接到滑架46，连杆的一端在滑架46上，另一端在设置于滑架40的控制部件42中的角度传感器的可动部分上。当焊接机头通过滑架46而相对坡口51移动时，连杆41根据焊接机头的运动方向传递推力或拉力给角度传感器。此推力或拉力，取决于焊接机头的瞬时加速度，又决定着滑架40的电机的进给，作为来自角度传感器42的信息的作用，通过电子控制部件10a（图1）调节电机的进给。其结果，调节了滑架40的速度，使滑架的移动完全受焊接机头滑架46运动的支配。应该注意，滑架46与滑架40间的连接是经由传感器的一种功能上的连接而不是机械上的连接，通过这样的连接，使滑架40的传动不受焊接机头移动的干扰。滑架40依次通过隔离连杆44、缆槽35和在固定夹36上固定的控制缆7带动所有连接的滑架43。这种环绕焊接区旋转的可动组件的传动决定了控制缆的卷绕或解开，此卷绕或解开不受焊接机头移动的妨碍。卷绕时，控制缆抵靠在形成支承筐架的缆槽35的凹槽部分中。

应该注意到，由于缆槽35的结构具有一定弹性和挠性，使其在滑架于焊接机头的轨道16上运动期间能得到调节。

缆槽35内围绕焊接区卷绕或解开控制缆过程中，卷绕起的或解开的控制缆7的长度必须相当于该缆从贮放箱11中抽出或相反，返回贮放箱的长度。此功能由电动滑轮部件12执行，该滑轮以需要的速度向两个方向的旋转受到控制装置-驱动电机19的控制，控制装置接收来自装在支承件23上的角度传感器的控制信号。

包在控制缆7中的电缆端部连接中继缆17，这些电缆不仅能馈电和控制焊接机头，还能馈电和调节如上所述的贮放和输送装置。

为此用途，构成部分中继缆17的电缆，在控制台内部，被接到接收来自角度传感器信息的电子箱上，作为响应，提供电机控制电流给电（气）连接装置。

为此，控制台包括一个电源箱，一个遥控箱，互连电线，电动滑轮12用的电连线，电动滑架40用的电连线，以及最后用于焊接的安全连线，连线的功能下面叙述。

在控制缆7的通路受阻时，通过安全连线自动地启动熄弧过程。当故障排除时，还能重新起动设备。

一套指示灯可以迅速找出故障区。

遥控控制箱有两条通路，一条用于控制电动滑架40，另一条用于控制控制缆7所用的传动滑轮12部件。

在一次轨道式焊接的终点，当焊接机头6已环绕坡口51完成一周焊接时，滑架46的轨道式移动停止，而且该滑架开始向相反方向上升。如果合适，可以使焊接机头按两个运动方向进行焊接。在一个运动方向上，控制缆7围绕着被焊接部件并收容在缆槽35内;在另一个运动方向上，控制缆7被解开并渐进地离开缆槽。在第一种情况下，控制缆7从贮放箱11中被抽出，而在后一种情况下，控制缆7 返回贮放箱。

因此，本发明的装置提供了一种轨道式运动的焊接机头与远离焊接区的控制台之间的连接，这种连接借助至少一种柔性元件，比如一种包着电缆的控制缆，这种连接不受焊接机头运动的妨碍。

显然，本发明不受上述实施例限制。

用于收容电缆或控制缆的缆槽可以不同于上述形状和结构。可以用较多或较少以活节方式互相连接并与在焊机轨道上移动的电动滑架连接的滑架。同样，可以考虑滑架间的其它连接方法，如果合适，仅通过收容柔性元件的缆槽来连接滑架。

最后，按照本发明的装置可用于核反应堆之外的其它领域，还能用于任何大型轴对称部件的遥控轨道式焊接。

Claims (8)

1、至少一种细长柔性元件(7)，如大型轴对称部件的轨道式焊接机用的馈电缆和信号传送电缆的贮放和输送装置，该焊机受控制台(5)遥控，并包含一个电动焊接机头(6)，该机头可移动地安装在运行轨道(16)上，该轨道环绕被焊接部件(2)设置，细长柔性元件(7)的一端接到焊接机头，另一端与贮放和输送柔性元件的装置相连接所述装置的特征在于它包括：

一个柔性元件(7)用的贮放箱(11)，该柔性元件通过至少一种中继电缆(17)与控制台(5)连接，该贮放箱包括至少一个隔室(11a，11b)用于贮放备用长度的柔性元件(7)，柔性元件与焊接机头(6)相连的端头相反的固定端被接到中继电缆(17)上，

用于导引和输送柔性元件(7)的机构(12、13、14)，该机构设置在贮放箱(11)出口与焊机之间，并由滑轮(12a，12b，13a、13b；14a、14b)组成，其中至少有一个设置在贮放箱(11)出口处的滑轮是电动的，且其速度是可调的，

以及一个组件，该组件安装成可沿一个方向移动，还能围绕待焊接部件移动，该组件包括：

一个可移动地安装在焊接机头(6)的轨道(16)上的电动主滑架(40)，它受焊接机头运动所支配，

多个与主滑架(40)连接的滑架(43)，同焊接机头(6)和主滑架(40)构成一个可在焊接机头(6)的轨道(16)上移动的圆环形组成，

以及一个用来收容柔性元件(7)的缆槽(35)，该缆槽是轮环状并紧固到圆环形组件(6、40、43)上。

2、按照权利要求1的贮放和输送装置，其特征在于：由滑架组成的圆环形组件被作成悬链形式，通过活节隔离连杆（44）将滑架（43）互相连接并接到电动滑架（40）上。

3、按照权利要求2的贮放和输送装置，其特征在于：位置靠近焊接机头（6）的主滑架（40）是通过运动控制部件（42）控制的，该控制部件有一个由连杆（41）连接到焊接机头（6）的探测器。

4、按照权利要求1至3中任一项的贮放如输送装置，其特征在于，缆槽（35）是由弯曲管（37）将两个环箍（35a、35b）连接的管状结构，并且构成一个筐架，该缆槽（35）与上述圆环形组件的每个滑架（40，43）连接。

5、按照权利要求1至3中任一项的贮放和输送装置，其特征在于，该装置具备电动滑轮部件（12），该部件设置在贮放箱（11）的出口处，其速度由控制部件（19，20）控制，该控制部件包括活装在滑座（22）上的滑轮（21），滑座（22）可滑动地安装在一个支承件（23）上，支承件（23）装在贮放箱（11）上，滑轮（21）通过一个配重（24）保持与移动的柔性元件（7）相接触，而且支承件（24）上固定着一个角度传感器。

6、按照权利要求1至3中任一项的贮放和传送装置，其特征在于：该装置具备由活装在一根位置和斜度可调节的轴上的滑轮组成的导向机构（13，14）。

7、按照权利要求1至3中任一项的贮放和输送装置，其特征在于，在将一回路的管道（2）轨道式地焊接到一压水核反应堆的蒸汽发生器（1）的连接件上时使用，柔性元件（7）由两条软管（7a、7b）组成，软管中包着馈电缆与焊机信号传送电缆，柔性元件的一个固定端（17）接到远离焊接区的控制台（5）。

8、按照权利要求7所述的贮放和输送装置，其特征在于，该贮放箱包括两个互相邻近设置的细长隔室（11a、11a），隔室的宽度比软管（7a、7b）的直径略大，以便每个隔室容纳一条称为控制缆的软管（7a、7b）。

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