CN101203351A - 焊接角度的控制装置与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种在制造焊接管中，通过采用新颖的凸棱辊支撑机构与调整机构，消除采用现有的浮动式控制装置时产生的限制，而能够最大限度地发挥该浮动方式优点的焊接角度的控制装置与控制方法，在焊接挤压辊以前，当将凸棱辊插入对置的带材两边缘之间来控制焊接角度之际，把所述凸棱辊安装在由钢管轴线方向与垂直方向形成的平面内转动自如地连接的两个杠杆构成的连杆机构上，使所述杠杆的各个夹持点的位置改变，就可以调整所述平面内的凸棱辊位置，不仅简化了装置的结构，减少安装空间，而且也能大幅度地改善装置的使用环境与保养负担。

Description

焊接角度的控制装置与控制方法

技术领域

本发明涉及一种在制造电阻焊焊接钢管的焊接工序中，控制从带钢两边缘的焊接对接点起相对置的带钢两边缘所形成的焊接角度的装置，特别是涉及能够容易地设定适当的焊接角度以便获得良好的焊接质量，并能维持该焊接角度的控制装置与控制方法。

背景技术

众所周知，电阻焊焊接钢管是通过一连串轧辊组将带钢成型为开口的圆截面，再利用电阻加热焊接对置的带钢两边缘的制造技术来制成的，而最终制成品的质量大都取决于焊接部的质量。

关系到该焊接部质量的众多要素之中，包括所谓的“焊接角度”，即，被加热了的带钢两边缘受挤压辊的挤压而朝熔合的位置进行收束。一般来说，该焊接角度越稳定、并且越大，熔合位置的焊接动作也就越稳定，容易形成各种焊接缺陷难以发生的焊接环境。

为了稳定该焊接角度并可靠地得到所需的角度大小，一直采用以下的办法：将设置在最后一组精成形轧辊与焊接挤压辊之间的具有一定宽度的凸棱辊插入对置的带钢两边缘之间。

专利文献1：日本特开平06-277751

专利文献2：日本特公平05-016952

专利文献3：日本特公昭61-034908

设置在最后的精成形轧辊与焊接挤压辊之间的凸棱辊，往往使用在如下装置中，即，由凸棱辊轴与轴承箱所组成的轧辊单元被装到通常的支架上并只能调整凸棱辊的垂直方向位置的所谓固定式的焊接角度控制装置，以及凸棱辊在轧制线方向的位置也能调整的所谓浮动式控制装置。

该浮动式控制装置，其凸棱辊的支撑机构与调整机构要比固定式复杂，而且也有很多对空间利用不好的方面。在这种机构中，轧辊单元首先被安装在通常的支架上，且用支架上所安装的压下装置可沿垂直方向进行滑动。其次，在支架和支持其的底座之间设有滑动机构，使支架整体沿轧制线方向移动，就可调整凸棱辊的在该方向上的位置。

浮动式控制装置中，由于支架不是直接固定在底座上，需要设置既结实又具有高精度的滑动机构或者降低滑动机构摇晃的其他机构。因此，在最后的精成形轧辊与焊接挤压辊之间要有安装这些机构的较大空间。

同时，由于该装置靠近焊接工序，使用在焊接飞溅物四散的恶劣环境，难以保护与保养滑动机构。另外，为了确保焊接作业的空间，也必须使支架离开焊接挤压辊机架一定范围。还有，因支架与焊机的CT以及其他外围机器的干涉，往往使凸棱辊不能靠近挤压辊，而不能达到需要的焊接角度。

尤其是在进行感应焊接时，凸棱辊与挤压辊之间具有感应线圈，若凸棱辊过于靠近线圈，就有包括其支架在内的许多机械构件均被强烈感应，使焊接效率遭受很大损失的危险。为了避免这种情况，大多不允许在目标的位置存在凸棱辊。

这样，由于安装空间、环境、与焊接仪器的干扰及感应加热等的问题，采用浮动式控制装置的后果是，大幅度地延长最后的精成形轧辊与焊接挤压辊之间的距离，对带钢镰刀弯等的影响变得显著起来，反而有可能给焊接的稳定性带来恶劣影响。

总之，使用固定式的控制装置的情况下，往往对凸棱辊的位置调整缺少灵活性，不能够实现原来的功能。浮动式的控制装置虽然从原理方面，可解决固定式的很多问题，可是在现有机构中，沿轧制线方向的位置调整也受到很多因素的制约，仍然难以实现原来的目的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过采用新颖的凸棱辊支撑机构与调整机构，消除在使用现有浮动式控制装置时产生的限制，从而能够最大限度地发挥该浮动方式优点的焊接角度的控制装置与控制方法。

发明人对这样的焊接角度的控制装置专心研究的结果是，发现了不能充分发挥浮动式控制装置优点的原因就在于现有凸棱辊的支撑机构与调整机构，而作此发明。

为了实现使用凸棱辊的“装置原来的使用目的”，极其重要的关键点在于采用适当的凸棱辊宽度。就是说，如果凸棱辊宽度小于在插入位置的自然状态下的带钢边缘间距的话，就完全不能实现原来的目的，反之，如果凸棱辊宽度过于超过自然状态下的边缘间距时，就会破坏精成形调整后的材料截面形状，或者会损伤带钢的边缘，存在着给以后的焊接带来恶劣影响的危险性。

自然状态下的带钢边缘间距，首先，受到最后精成形中的凸棱型缝辊的宽度的制约。一般来说，由于钢管产品直径不同，适当的凸棱型缝辊的宽度也变得大不相同，因此自然状态下的边缘间距也随其变化较大。另外，即使在同一凸棱型缝辊的宽度下，由于弹性回复的影响，材料的厚度、材质及成型状况的差异使得自然状态下的边缘间距也不相同。

因此，非常难以事先预测自然状态下的边缘间距，除了以试探法分别找出对应于各种产品的直径、厚度、材质的适当的凸棱宽度之外，也没有其他可靠的方法。可是，在实际操作中，采用这样繁琐的方法来优化凸棱辊宽度是不实际的。因而，现状是这种常用的焊角控制手段在实际生产中并不能得到充分有效的使用。

为了解决所述问题，上述的浮动式控制装置具有以下的优点。一般情形下，自然状态下的边缘间距在刚离开最后的精成形轧辊之后，受弹性回复的影响稍微变大些，可是之后朝着挤压辊方向又变得狭窄起来。如果能够调整轧制线方向的凸棱辊位置的话，便可利用上述那样的边缘间距变化，在具有合适其宽度的边缘间距的位置上将凸棱辊插入带钢两边缘之间。

另外，在实际操作中，即使不能准确地预测凸棱辊的宽度，通过轧制线方向的位置调整也能够方便地发现可实现目的的凸棱辊位置，当然，在这一方法中，不必准备对应各个制品种类的很多专用凸棱辊，只需准备具有不同凸棱宽度的几种兼用凸棱辊即可。

进而，所得到的焊接角度不光取决于凸棱辊的宽度，也取决于凸棱辊的插入位置，即焊接挤压辊与凸棱辊的距离。在凸棱辊的插入位置被固定时，由于小直径产品在自然状态下的边缘间距小于大直径产品的边缘间距，不得不使用狭窄的凸棱辊宽度，所获得的焊接角度比大直径产品的场合要小得多。

另一方面，如果可调整凸棱辊的插入位置的话，通过在挤压辊的附近位置使用宽度狭窄的凸棱辊，则即使在小直径产品时也能够获得较大的焊接角度。可是，对凸棱辊的支撑机构与调整机构而言，如上所述那样，不光是结构本身存在问题，在操作方面的问题也较多，妨碍其使用效果。

发明人认为，在现有的浮动式控制装置中，通过移动支撑凸棱辊的支架来实现凸棱辊在轧制线方向的自由度调整的办法是产生很多限制的根本性原因。因此，本发明中，不像现有技术那样直接提供轧制线方向的调整自由度，而是采用了能够从其他方向的自由度变换成轧制线方向自由度的连杆机构作为凸棱辊的支撑机构与调整机构。

具体地说，在垂直方向与轧制线方向形成的平面内，由转动自如地连接的两个杠杆构成的连杆机构上安装凸棱辊，例如，通过调整两个杠杆的夹持点A与B的垂直方向的位置，便能够调整位于所述平面内的凸棱辊位置，因此，能够从A与B的调整自由度获得凸棱辊在垂直方向与轧制线方向的调整自由度。

即，本发明为一种焊接角度的控制装置，在用于制造焊管的焊接挤压辊的上游侧，在对置的带材两边缘之间插入可调整插入位置的凸棱辊以控制焊接角度，其特征在于具有所述凸棱辊轴支在两个连杆杠杆的连接部或者其附近，可移动两个连杆杠杆的至少一个端(夹持点)的连杆机构，在轧制线方向及其垂直方向形成的平面内可调整凸棱辊的位置。

另外，本发明为一种焊接角度的控制装置，所述控制装置包括：具有上下一对位置可调的滑块部的支架、在各个滑块部上轴支一个端部而另一个端部彼此连接而形成连杆机构的上下一对杠杆、以及轴支在上下一对杠杆的所述连接部或其附近的凸棱辊，进而，其特征在于，可将支撑连杆机构的支架安设在最后一架精成形机架的下游侧部。

另外，本发明为一种焊接角度的控制方法，其特征在于焊管的制造过程中，在焊接挤压辊的上游侧，在对置的带材两边缘之间插入凸棱辊以便控制焊接角度时，所述凸棱辊安装在由轧制线方向与垂直方向形成的平面内转动自如地连接的两个杠杆构成的连杆机构上，使所述杠杆的各个夹持点位置变化，以调整位于所述平面内的凸棱辊位置。

使用本发明的连杆机构来调整凸棱辊在轧制线方向的位置，由于不会象现有一样伴随有支撑凸棱辊支架的移动操作等，从而能够达到(1)～(3)的作用效果。

(1)于支架位置可固定的、不需要轧制线方向的滑动机构，使装置的结构变得简单，不仅减小了安装空间，而且也大幅度地改善了装置的使用环境与保养的负担。

(2)大地减缓了因与焊机的干扰、感应所产生的限制，从而能够使凸棱辊更加靠近挤压辊。

(3)可将最后精成形轧辊与焊接挤压辊之间的距离扩大到抑制到最低限度，从而通过使用控制装置可有效地抑制焊接不稳定的恶劣影响。

本发明的焊接角度的控制装置与控制方法，作为上述优点的综合效果是：借助本发明便可容易地实现所述的“装置原来的使用目的”。

附图说明

图1为表示焊接角度的带材与管的立体说明图。

图2的图2A为表示最终精成形轧辊、凸棱辊及焊接挤压辊的位置关系的说明图，图2B为表示用凸棱辊设定焊接角度而从轧制线方向观察带钢的说明图。

图3为表示位于最终精成形轧辊与挤压辊之间的带钢边缘间距变化的说明图。

图4为表示一例现有浮动式焊接角度的控制装置结构的立体说明图。

图5为表示本发明的凸棱辊位置调整机构的杠杆的说明图。

图6为表示本发明的一个实施例的立体说明图。

图7的图7A、图7B分别为表示本发明的一个实施例的最终精成形轧辊、凸棱辊及焊接挤压辊的说明图。

标号说明

P       焊接点

1       带钢

2       (带钢的)边缘

3a、3b  精成形轧辊

4、4a、4b、14、24凸棱辊

5a、5b  焊接挤压辊

6、30、31支架

7、26    轴承箱

8    压下装置

9    底座

10、20  连杆机构

11、12、21、22、21a、21b、22a、22b  杠杆

13A、13B夹持点

21 上方杠杆

22 下方杠杆

23 铰链

25  凸棱辊轴

27、28滑动塞块

32 螺旋千斤顶

40 精成形机架

50    控制装置

51    CT

52    感应线圈

具体实施方式

以下，按照附图说明本发明的实施方式。还有，图中相同或相当部分都标以相同标号而不重复其说明。所谓“焊接角度”，如图1所示，就是指在被加热的带钢1的两边缘2、2受未图示的挤压辊挤压而熔合的位置，朝向焊接点P收敛的带钢1两边缘2、2之间的角度θ。

控制焊接角度要将凸棱辊4设置在最后的精成形轧辊3a、3b与焊接挤压辊5b的中间，如图2A所示，把具有一定宽度的凸棱辊4a、4b插入对置的带钢1两边缘之间。

如图3所示，在刚离开最后精成形轧辊3a以后，自然状态下的边缘间距受弹性回复的影响而稍微增大一些，然后朝向挤压辊5a、5b又变得狭窄起来。因此，如果可以调整位于轧制线方向的凸棱辊位置的话，就能够利用上述那样的边缘间距变化，在具有合适其宽度的边缘间距的位置将凸棱辊插入带钢的两边缘之间。

如图4所示，现有技术是由凸棱辊轴与轴承箱7构成的轧辊单元组装到通常的支架6上，而且用安装在支架6上的压下装置8可沿垂直方向滑动，并在支架6与支撑其的底座9之间设有的滑动机构，可使整体支架6沿轧制线方向移动，但是通过移动支撑凸棱辊4的支架6来实现凸棱辊4在轧制线方向的调整自由度，就产生了很多的制约。

本发明不是采用直接提供轧制线方向调整自由度的结构，而是采用能够从其他方向的自由度变换为轧制线方向调整自由度的连杆机构。即，如图5的模式图所示，在垂直方向(图的上下方向)与轧制线方向(图的左右方向)形成的平面内由转动自如地连接的两个杠杆11、12构成的连杆机构10上装有凸棱辊14。

换句话说，就是在用两个连杆杠杆11、12构成的肘节式接头机构上，将凸棱辊14轴支在两个连杆杠杆11、12的连接点侧，可对两个连杆杠杆11、12的至少一个杠杆端(夹持点)进行位置调整，从而能够调整位于所述平面内的凸棱辊4的位置。此处，通过调整两个杠杆11、12的二者夹持点13A与13B的垂直方向位置，就可调整位于所述平面内的凸棱辊4的位置。

连杆机构10的结构并不特别限定于此，虽然图中将凸棱辊14轴支在杠杆11、12的连接点，不过也可在连接点安装杠杆，进而将凸棱辊轴支在轧制线方向的下游侧，也可以设置在靠近连接点的上游侧。另外，连接点除了位于靠近图示的夹持点轧制线方向下游侧的情况之外，相反也可构成为，夹持点在轧制线方向的下游侧而使连接点位于上游侧。

图6表示焊接角度的控制装置的一个实施方式例子。连杆机构20是由各自一对杠杆(21a、21b)(22a、22b)构成的上方杠杆21与下方杠杆22，用铰链23转动自如地连接起来的。此处，凸棱辊24的轧辊轴25两端的轴承箱26、26安装在上方杠杆21的各个杠杆(21a、21b)上。

上方杠杆21与下方杠杆22，用铰链旋转自如地与滑动自如地支撑在一对支架30、31的“U”槽内的滑动塞块27、28的水平轴相连接，形成了连杆机构20的一对杠杆(21a、21b)(22a、22b)的支撑点(夹持点)。这些滑动塞块27、28在支架30、31中可沿垂直方向滑动，但用螺旋千斤顶32来保持、调整其位置。

支架30、31可构成为公知的自立式机架，并配置在最后一架精成形机架的下游侧。另外，也可以将支架30、31安装在最后一架精成形机架上，这时，不但确保装置的稳定性，而且安装空间也减到最小限度。另外，还可以安装在焊接挤压辊机架的上游侧。

考虑到在挤压辊的上游侧配置各种的机器等，本发明的焊接角度的控制装置如能选定所述连杆机构的结构，具备所述连杆机构20所需的功能的话，支架的结构就可以采用公知的任何结构。

实施例1

如图7A、图7B所示，从图左向右沿轧制线方向表示上述图6所示的焊接角度的控制装置，通过将支架30、31固定在最终精成形机架40的下游侧侧面，不但确保控制装置50的稳定性，而且安装空间也减到最小限度。另外，滑动塞块与支架的滑动面由于远离焊接工序，也得到良好的使用环境。

如图7A所示，使两个滑动塞块27、28，即两个杠杆21、22的夹持点对向移动时，凸棱辊24就靠近下游侧的挤压辊5b，相反，使两个滑动塞块27、28沿互相分开的方向移动时，凸棱辊24就靠近上游的挤压辊3a、3b。

由图7A很清楚，凸棱辊24即使是位于最靠近挤压辊5b的位置，其上方也不会与CT51、感应线圈52等发生干扰，也就限定了有可能受感应线圈强烈感应加热的机械部件。根据相同理由，也容易确保焊接作业所需的空间。

在所述图4的现有装置中，由于凸棱辊4的轧辊单元装到支架6上，因此在更换凸棱辊4时，都需要进行支架6上部的开闭，加压装置和轧辊单元的装卸等的作业。可是在实施例中，由于轧辊单元的更换是在支架30、31的外部进行的，不需要触动加压装置，因此就大幅度地简化了更换作业。

若采用本发明，不管是一般性的电阻焊焊接钢管的制管生产线，还是采用激光焊等的焊接方法，在需要调整焊接角度的各种焊管的制造时，都能容易地设定用于获得良好焊接质量的适当焊接角度并维持该焊接角度。

Claims (4)

1.一种焊接角度的控制装置，所述控制装置在用于制造焊管的焊接挤压辊上游侧，对置的带材两边缘之间插入可调整插入位置的凸棱辊以控制焊接角度，其特征在于具有将所述凸棱辊轴支在两个连杆杠杆的连接部或者其附近，可移动两个连杆杠杆的至少一个端(夹持点)的连杆机构，并可在钢管轧制线方向及其垂直方向形成的平面内进行调整凸棱辊的位置。

2.一种焊接角度的控制装置，所述控制装置用于制造焊管的最终精成形轧辊和焊接挤压辊之间，并在对置的带材两边缘之间插入可调整插入位置的凸棱辊以控制焊接角度，其特征在于包括：具有上下一对位置可调的滑块部的支架、在各个滑块部上轴支一个端部且另一个端部彼此连接而形成连杆机构的上下一对杠杆、以及轴支在上下一对杠杆的所述连接部或者其附近的凸棱辊。

3.如权利要求2所记载的焊接角度的控制装置，其特征在于支撑连杆机构的支架安设在最终精成形机架的下游侧部。

4.一种焊接角度的控制方法，制造焊接管中，在焊接挤压辊的上游侧，对置的带材的两边缘之间插入凸棱辊以控制焊接角度时，所述凸棱辊安装在由钢管轧制线方向与垂直方向形成的平面内转动自如地连接的两个杠杆构成的连杆机构上，使所述杠杆的各个夹持点位置变化，以调整位于所述平面内的凸棱辊位置。

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