CN102248333A - 异型断面波纹管自动焊接切割装置 - Google Patents

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陶兴华
曾义金
马开华
牛新明
陈天成
薛龙
邹勇
涂玉林
刘鹏
胡彦峰
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
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Abstract

一种异型断面波纹管自动焊接切割装置，主要由夹持环形导轨(1)，双向锁紧焊接/切割小车(2)，高低跟踪装置(3)和波纹管轮廓检测跟踪装置(4)组成，其中，在焊接/切割小车(2)上连接有高低跟踪装置(3)，并在其上设置有高低跟踪模块(31)和高低滑块(32)；高低跟踪模块(31)与波纹管轮廓检测跟踪装置(4)进行柔性连接(33)，在波纹管轮廓检测跟踪装置(4)上设置有夹持机构(42)、二维激光焊缝检测装置(43)、摆动机构(44)和线速度检测绝对码盘(46)等。本发明结构紧凑、简单，造价低廉，使用维护和修理简易。

Description

异型断面波纹管自动焊接切割装置
技术领域
本发明涉及一种自动焊接切割装置，特别是异形断面波纹管自动焊接切割装置。
背景技术
在油田井口工程中，需要用到异型断面波纹管焊接，其焊接接头断面为8字型。该异型断面波纹管经过预制后，需要在现场进行组对、焊接和检测。在一段接管的焊缝检测合格后，再将已接管打入地下，然后再拼接下一段管，直到达到所需要的设计要求长度。
目前这种异型断面的波纹管现场安装焊接主要存在以下问题：坡口加工难度大。由于试件为“8”字形波纹管，无法采用常规坡口加工设备进行坡口加工，采用手工方式加工出来的坡口加工速度慢，坡口加工质量低。坡口组对误差大。“8”字形波纹管预制后，由于其断面为异型断面，预制难度较大，无法保证均一性，同时由于难以保证坡口加工质量，增加了坡口组对难度，现场组对误差大，难以达到焊接对坡口组对的误差要求。焊接质量和效率难以满足现场安装作业需求。目前“8”字形波纹管的现场安装焊接采用手工焊，完成一道坡口的焊接全过程需要4个多小时，效率较低，焊接质量不稳定，现场安装成本很高。
为了克服异形断面波纹管现场安装焊接过程中存在的问题，设计一种全自动异型断面波纹管坡口加工装置、现场全自动焊接装置，可以解决以上生产中的技术难点，在提高焊接质量的同时使焊接效率得到成倍提高，并可节约生产成本，缩短生产周期。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种能对异型断面的波纹管通过焊枪或割枪，在焊接工艺程序和切割工艺程序控制下，使焊枪或割枪能沿工件表面匀速运行，并始终垂直工件表面实现自动焊接或自动切割的异型断面波纹管自动焊接切割装置。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种异型断面波纹管自动焊接切割装置，主要由夹持环形导轨(1)，双向锁紧焊接/切割小车(2)，高低跟踪装置(3)和波纹管轮廓检测跟踪装置(4)组成，其中：在管道全位置自动焊接用快速拆装导轨(11)上设置液压机构(12)，凹型整形块(13)和导轨本体(14)构成夹持环形导轨(1)，在焊接/切割小车(2)上设置双向锁紧机构，使其成为能双向锁紧的焊接/切割小车(2)，并在其上与高低跟踪装置(3)连接，在高低跟踪装置(3)上设置含有高低调节控制电机和一个压力检测传感器的高低跟踪模块(31)，还设置有高低滑块(32)；波纹管轮廓检测跟踪装置(4)与焊接/切割小车(2)的高低跟踪模块(31)进行柔性连接(33)，该装置为微型四轮从动机构，在其上设置夹持焊枪/割枪(41)的夹持机构(42)，并在其中设置有二维激光焊缝检测装置(43)，在波纹管轮廓检测跟踪装置(4)尾部设置有与夹持机构(42)连接的摆动机构(44)，在微型轮(45)的小轮上装有线速度检测绝对码盘(46)，在波纹管轮廓检测跟踪装置(4)的顶部还设置有与高低跟踪模块(31)的连接机构(47)。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明机构精巧，焊接机构不仅能够满足波纹管的最小曲率要求，而且可适应大曲率范围变化，即能够在曲率较小的弧面和曲率较大的弧面时都能够满足焊接工艺对机构的要求；
2、本发明在焊接中根据需要能够进行切割角度的二维调节，既能满足不同焊道不同焊层对焊枪角度的调节要求，也能满足不同位置焊枪与弧面角度一致性的要求；
3、本发明采用微型焊枪摆动机构，可满足现场横焊的焊接工艺需求；
4、本发明结构紧凑、简单，造价低廉，使用维护和修理简易。
附图说明
图1为本发明主要部分结构总体示意图
图2为本发明波纹管轮廓检测跟踪装置结构示意图
图3为本发明工作状态示意图
具体实施方式
本发明夹持环形导轨1的结构主体采用“管道全位置自动焊接用快速拆装道轨”，专利号：ZL200920105416.4；双向锁紧焊接/切割小车2采用“带双向锁紧机构的焊接小车”，专利号：ZL200920105419.8。
由图1、图2和图3示出，一种异型断面波纹管自动焊接切割装置，主要由夹持环形导轨1，双向锁紧焊接/切割小车2，高低跟踪装置3和波纹管轮廓检测跟踪装置4组成，其中：在管道全位置自动焊接用快速拆装导轨11上设置液压机构12，凹型整形块13和凸型整形块14构成夹持环形导轨1，在焊接/切割小车2上设置双向锁紧机构，使其成为能双向锁紧的焊接/切割小车2，并在其上与高低跟踪装置3连接，在高低跟踪装置3上设置含有高低调节控制电机和一个压力检测传感器的高低跟踪模块31，还设置有高低滑块32；波纹管轮廓检测跟踪装置4与焊接/切割小车2的高低跟踪模块31进行柔性连接33，该装置为微型四轮从动机构，在其上设置夹持焊枪/割枪41的夹持机构42，并在其中设置有二维激光焊缝检测装置43，在波纹管轮廓检测跟踪装置4尾部设置有与夹持机构42连接的摆动机构44，在微型轮45的小轮上装有线速度检测绝对码盘46，在波纹管轮廓检测跟踪装置4的顶部还设置有与高低跟踪模块31的连接机构47。
另知，波纹管轮廓检测跟踪装置4为一微型四轮从动机构，在此机构上有一微型焊枪摆动机构44、焊枪/割枪夹持机构42、线速度检测绝对码盘46、二维激光焊缝检测装置43等。波纹管轮廓检测跟踪装置4上的四个微型小轮紧贴波纹管表面行走，在微型小齿轮上装有线速度检测绝对码盘46，通过该码盘可实时检测波纹管轮廓检测跟踪装置4的线速度变化值。在该装置上的焊枪夹持机构42用于夹持焊枪或割枪，摆动机构44用于焊接时的摆动方式控制。此外激光焊缝检测装置43用于焊接时检测焊缝6坡口位置，实现多层多道焊接焊缝实时跟踪。
波纹管轮廓检测跟踪装置4与焊接/切割小车2的高低跟踪模块31进行柔性连接，在高低跟踪模块31上含高低调节控制电机和一个压力检测传感器，高低跟踪模块31通过高低调节控制电机的作用将波纹管轮廓检测跟踪装置4紧密贴合在波纹管的表面，高低跟踪压力检测传感器用于检测波纹管轮廓检测跟踪装置4与波纹管工件5表面之间的压力，通过高低调节控制电机的正反转来控制波纹管轮廓检测跟踪装置4与波纹管工件5表面之间的压力，使两者之间的压力始终处于合理范围内，最终使波纹管轮廓检测跟踪装置与波纹管工件5表面之间贴合紧密，运动灵活。
焊接与切割过程中，波纹管轮廓检测跟踪装置4夹持焊枪或割枪在波纹管表面运动，压力检测装置配合高低跟踪模块31运动保证波纹管轮廓检测跟踪装置4始终与波纹管表面贴合紧密，使焊枪始终垂直工件表面，在焊接/切割小车2的驱动下，配合相应的速度控制算法和焊接/切割控制程序，沿着波纹管工件5匀速前进，实现焊接/切割作业。

Claims (2)

1.一种异型断面波纹管自动焊接切割装置，主要由夹持环形导轨(1)，双向锁紧焊接/切割小车(2)，高低跟踪装置(3)和波纹管轮廓检测跟踪装置(4)组成，其特征在于：在管道全位置自动焊接用快速拆装导轨(11)上设置液压机构(12)，凹型整形块(13)和导轨本体(14)构成夹持环形导轨(1)，在焊接/切割小车(2)上设置双向锁紧机构，使其成为能双向锁紧的焊接/切割小车(2)，并在其上与高低跟踪装置(3)连接，在高低跟踪装置(3)上设置含有高低调节控制电机和一个压力检测传感器的高低跟踪模块(31)，还设置有高低滑块(32)；波纹管轮廓检测跟踪装置(4)与焊接/切割小车(2)的高低跟踪模块(31)进行柔性连接(33)。
2.根据权利要求1所述的异型断面波纹管自动焊接切割装置，其特征在于：所述的波纹管轮廓检测跟踪装置(4)为微型四轮从动机构，其上设置夹持焊枪/割枪(41)的夹持机构(42)，并在其中设置有二维激光焊缝检测装置(43)，在波纹管轮廓检测跟踪装置(4)尾部设置有与夹持机构(42)连接的摆动机构(44)，在微型轮(45)的小齿轮上装有线速度检测绝对码盘(46)，在波纹管轮廓检测跟踪装置(4)的顶部还设置有与高低跟踪模块(31)的连接机构(47)。
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