CN102430843B - 窄间隙自动焊用爬行小车 - Google Patents

Abstract

窄间隙自动焊用爬行小车，应用于自动焊接技术领域带动自动焊枪爬行。在底板A和底板B通过销轴连接起来形成合页状；在底板A或底板B上固定有减速箱和电动机；在底板A和底板B的一个侧板的内侧分别固定一个固定轮组；在底板A和底板B的另一个侧板的内侧分别固定一个可调轮组。效果是：能够适应不同管道曲率的变化，并且能够快速、简便、可靠地安装于焊接轨道之上，同时能够在轨道上平稳运行，实现管道焊口的焊接。试验表明，本发明窄间隙自动焊用爬行小车行走稳定，能够满足窄间隙自动焊机头的运行要求。

Description

窄间隙自动焊用爬行小车

技术领域

本发明涉及自动焊接设备技术领域，特别涉及一种窄间隙自动焊用用爬行装置。

背景技术

目前，随着钢结构焊接技术的快速发展，厚壁钢件的使用也越来越多，尤其在海洋平台钢结构中，管径在1000～2000mm之间，壁厚在40～70mm之间。如此庞大的钢管焊接工作，传统的手工焊无法满足施工要求。所以，窄间隙的焊接方法为大幅度提高厚壁管的焊接效率提供了一个有效的途径。在窄间隙自动焊接设备中，和其它自动焊装备一样，爬行装置是其中重要的组成部分之一，影响到焊接质量和整体施工效率等。

窄间隙焊接技术由美国Battelle研究所于上世纪60年代年着手开发研究，并于1966年5月首次在《British Welding Journal》中提出了窄间隙焊接的技术概念。80年代初，已有多种窄间隙焊技术完成了实验室开发阶段，进入工业生产试用阶段。目前，窄间隙钨极氩弧焊(N-GTAW)已可应用于全位置管件的焊接，而窄间隙熔化极气体保护焊(N-GMAW)仅限于板材和管件的转动口焊接。

中国专利公开号：CN2495404，提供了一种“铰接式多功能焊接小车”，包括焊枪，所述的焊接小车的安装底板分为前、后两板；在安装底板的前板上装有行走机构、送丝机构、焊枪调节机构，在安装底板的后板上装有焊丝盘；在安装底板的下方还设有夹紧轮。这种焊接小车针对焊枪的左右、上下调整、小车的自动行走及送丝机构，都设置了相应的、适宜自动控制的机构，使焊接小车在自动控制系统的控制下自动完成焊接，提高了施工速度和焊接效率，焊缝合格率在96％以上。可适用于焊接不同管径、不同壁厚、不同管材的管道。

窄间隙熔化极气体保护焊，既然没有在固定口管件生产方面的应用，所以，也就不存在爬行装置的问题。而窄间隙钨极氩弧焊仅限于小管径、薄壁厚的管件施工焊接，在大口径、厚壁管件的焊接方面，具有许多的不足之处，对于窄间隙熔化极气体保护焊设备爬行装置是不适应的。

发明内容

本发明的目的是：提供一种窄间隙自动焊用爬行小车，能够比较方便、快速、可靠地将爬行小车的两个固定轮组和两个可调轮组安装在焊接轨道上，四个行走轮组行走稳定，使爬行小车平稳运行，实现管道焊口全方位焊接。

本发明采用的技术方案是：窄间隙自动焊用爬行小车，主要由底板A、底板B、锁紧手轮、销轴、左牙嵌式离合器、右牙嵌式离合器、减速箱、电动机、两组固定轮组、两组可调轮组和传动齿轮组成，其特征在于：底板A和底板B分别由一块平板和两块侧板组成，两块侧板分别在平板的两侧并与侧板垂直，在底板A和底板B的一端分别有与端面平行的销轴孔；销轴穿过销轴孔将底板A与底板B连接起来，底板A和底板B形成合页(折页)状；在销轴上连接有左牙嵌式离合器和右牙嵌式离合器，在销轴的一端连接有一个锁紧手轮。

左牙嵌式离合器中的左牙片和右牙片分别固定在底板A和底板B左侧的铰接端面上，同样将右牙嵌式离合器中的左牙片和右牙片分别固定在底板A和底板B右侧的铰接端面上，销轴穿过底板A和底板B的轴孔以及左牙嵌式离合器和右牙嵌式离合器中心孔；在销轴带有螺纹的一端固定有锁紧手轮。

此处工作原理如下：调节锁紧手轮能使左牙嵌式离合器和右牙嵌式离合器实现离合，当离合器分开或锁紧时，即可实现底板角度的调节。调整底板A和底板B之间的夹角时，旋拧锁紧手轮松开离合器，相对转动底板A和底板B，使底板A与底板B调整到适合的夹角，然后旋转锁紧手轮锁紧离合器，由于左牙片与右牙片，左牙片与右牙片的牙紧紧咬合，可使底板A和底板B之间的夹角固定，爬行小车在焊接行走过程中始终保持夹角不变，直至需要焊接另外一种不同管径(曲率)的焊口时，再次改变底板A与底板B的夹角。

在底板A或底板B的上平面固定有一个减速箱，减速箱输入端连接有电动机，减速箱的输出端连接有传动齿轮，通过传动齿轮与自动焊行走装置的圆环形轨道上的齿圈啮合，即可驱动爬行小车在圆环形轨道上爬行。

在底板A和底板B的一个侧板的内侧分别固定一个固定轮组；在底板A和底板B的另一个侧板的内侧分别固定一个可调轮组。固定轮组和可调轮组经过安装，可将本装置装卡在圆环形轨道上，并绕轨道爬行。

所述的固定轮组由轮轴、弹性挡圈、轴承轮、固定轮轴、碟形弹簧、螺钉、挡片、固定轮轴套和内六角螺钉组成，固定轮轴为阶梯圆柱体形，在固定轮轴的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴，轮轴的另一端套有轴承轮，(轴承轮可以直接采用圆柱轴承，也可以采用在环形轮内嵌有圆柱轴承)在轮轴的端部固定有一个轴用弹性挡圈。在固定轮轴小直径端套有碟形弹簧，碟形弹簧的一侧面压在阶梯圆柱体的台阶上；在固定轮轴小直径端套有固定轮轴套，固定轮轴套为圆环形柱体；固定轮轴套的内端压在碟形弹簧的另一侧面上；在固定轮轴套的外端有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，螺钉一端穿过环形固定盘上的固定孔并将固定轮轴套固定在底板A和底板B的侧板上；在固定轮轴套的小直径端的端面有中心螺孔，在固定轮轴套的中心螺孔内固定有一个内六角螺钉，在固定轮轴套外端面与内六角螺钉之间有环形挡片。由于轨道加工、安装的误差在两个轴承轮上产生一定的轴向推力时，可通过碟形弹簧的变形缓解(吸收)圆环形轨道误差对爬行小车带来的震动，使轴承轮与轨道面保持接触，防止底板在管道的轴线方向的摆动和传动齿轮在管道径向的串动。

所述的可调轮组由轮轴、弹性挡圈、轴承轮、可调轮轴、可调轮轴套、调节端盖、螺钉、挡片和内六角螺钉组成，可调轮轴为阶梯圆柱体形，在可调轮轴的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴，轮轴的另一端套有轴承轮，(轴承轮可以直接采用圆柱轴承，也可以采用在环形轮内嵌有圆柱轴承)在轮轴的端部固定有一个轴用弹性挡圈。在可调轮轴小直径端套有可调轮轴套；可调轮轴套为圆环形柱体，在可调轮轴套中部外壁上有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，螺钉一端穿过环形固定盘上的固定孔并将可调轮轴套固定在底板A和底板B的侧板上；在可调轮轴套外端外壁上有螺纹，调节端盖螺纹固定在可调轮轴套的外端部；在可调轮轴的小直径端的端面有中心螺孔，在可调轮轴的中心螺孔内固定有一个内六角螺钉，在调节端盖外端面与内六角螺钉之间有环形挡片。把可调轮轴套固定在底板A和底板B的侧板上后，通过旋转调节端盖，使可调轮轴在可调轮轴套内滑动。当可调轮轴的伸出长度合适时，可使轴承轮与轨道面保持接触良好。

所述的固定轮轴和可调轮轴上的两个轮轴中心线之间的夹角在45～90度之间。

简述窄间隙自动焊用爬行小车安装和工作过程：

将爬行小车放到圆环形轨道上，传动齿轮与轨道上的齿条啮合。固定轮组的轴承轮卡入圆环形轨道的端部斜面；可调轮组的轴承轮卡入圆环形另一侧轨道的端部斜面；推动并旋转调节端盖，调整可调轮轴伸出长度，使四组轴承轮与轨道斜面全部均匀接触即可。

使用时，主动行走传动齿轮通过电动机带动减速箱的齿轮并减速，带动主动行走传动齿轮转动，主动行走传动齿轮在行走轨道的齿条上转动，带动行走小车平稳行走。减速箱和主动行走传动齿轮不属于本发明创造内容，本领域技术人员能设计并制造。

本发明的有益效果：本发明窄间隙自动焊用爬行小车，能够适应不同管道曲率的变化，并且能够快速、简便、可靠地安装于焊接轨道之上，同时能够在轨道上平稳运行，实现管道焊口的焊接。试验表明，本发明窄间隙自动焊用爬行小车行走稳定，能够满足窄间隙自动焊机头的运行要求。

附图说明

图1是本发明窄间隙自动焊用爬行小车结构轴侧示意图。

图2是窄间隙自动焊用爬行小车的侧视图。

图3是固定轮组9的剖视图。

图4是可调轮组11的剖视图。

图5是底板1、8连接处的剖视图。

图中，1-底板A，2-锁紧手轮，3-左牙嵌式离合器，4-销轴，5-减速箱，6-右牙嵌式离合器，7-电动机，8-底板B，9-固定轮组，10-传动齿轮，11-可调轮组，12-轮轴，13-弹性挡圈，14-轴承轮，15-固定轮轴，16-碟形弹簧，17-螺钉，18-挡片，19-固定轮轴套，20-内六角螺钉，21-可调轮轴，22-可调轮轴套，23-调节端盖，31、32-左牙嵌式离合器3的左牙片、右牙片，61、62-右牙嵌式离合器6的左牙片、右牙片。

具体实施方式

实施例1：以一个窄间隙自动焊用爬行小车为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1和图2。本发明窄间隙自动焊用爬行小车，主要由底板A1、底板B8、锁紧手轮2、销轴4、左牙嵌式离合器3、右牙嵌式离合器6、减速箱5、电动机7、两组固定轮组9、两组可调轮组11和传动齿轮10组成。

底板A1和底板B8分别由一块平板和两块侧板组成，两块侧板分别在平板的两侧并与侧板垂直，底板A1、底板B8由铝合金铸造制作而成，平板和两块侧板的厚度为7mm。在底板A1和底板B8的一端分别有与端面平行的销轴孔；销轴4直径为10mm，销轴4穿过销轴孔将底板A1与底板B8连接起来，底板A1和底板B8形成合页状；在销轴4上连接有左牙嵌式离合器3和右牙嵌式离合器6，在销轴4的外端分别连接有一个锁紧手轮2。左牙嵌式离合器3和右牙嵌式离合器6，形状为圆环状，其宽度为12mm，在端面有360°呈现放射状的齿牙，齿深度为0.2mm。销轴4穿过底板A1、底板B8的销轴孔和左嵌入牙嵌式离合器3、右牙嵌式离合器6，再旋拧上锁紧手轮2，就将底板A1、底板B8连接一起。

在底板A1或底板B8的上平面固定有一个涡轮蜗杆减速箱5，涡轮蜗杆减速箱5输入端连接有电动机7，涡轮蜗杆减速箱5的输出端连接有传动齿轮10。涡轮蜗杆减速减速箱5的减速比为1∶20。电动机7固定在底板B8上，电动机7输出轴的轴端安装上齿数为19、模数为1.5的传动齿轮10。

在底板A1和底板B8的一个侧板的内侧分别固定一个固定轮组9；在底板A1和底板B8的另一个侧板的内侧分别固定一个可调轮组11。

参阅图3。所述的固定轮组9由轮轴12、弹性挡圈13、轴承轮14、固定轮轴15、碟形弹簧16、螺钉17、挡片18、固定轮轴套19和内六角螺钉20组成，固定轮轴15为阶梯圆柱体形，在固定轮轴15的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个M8的螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴12，固定轮轴15上的两个轮轴12中心线之间的夹角为60度。轮轴12的另一端套有轴承轮14。两个轴承轮14的型号为NKI 9/12的单列滚针轴承。在轮轴12的端部固定有一个轴用弹性挡圈13。在固定轮轴15小直径端套有两组碟形弹簧16，碟形弹簧16的一侧面压在阶梯圆柱体的台阶上；在固定轮轴15小直径端套有固定轮轴套19，固定轮轴套19为圆环形柱体；固定轮轴套19的内端压在碟形弹簧16的另一侧面上；在固定轮轴套19的外端有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，M4×12的螺钉17一端穿过环形固定盘上的固定孔并将固定轮轴套19固定在底板A1和底板B8的侧板上；在固定轮轴套19的小直径端的端面有中心螺孔，在固定轮轴套19的中心螺孔内固定有一个M8×15的内六角螺钉20，在固定轮轴套19外端面与内六角螺钉20之间有环形挡片18。

参阅图4。所述的可调轮组11由轮轴12、弹性挡圈13、轴承轮14、可调轮轴21、可调轮轴套22、调节端盖23、螺钉17、挡片18和内六角螺钉20组成，可调轮轴21为阶梯圆柱体形，在可调轮轴21的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个M8的螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴12，可调轮轴21上的两个轮轴12中心线之间的夹角为60度。轮轴12的另一端套有轴承轮14。两个轴承轮14的型号为NKI 9/12的单列滚针轴承。在轮轴12的端部固定有一个轴用弹性挡圈13。在可调轮轴21小直径端套有可调轮轴套22；可调轮轴套22为圆环形柱体，在可调轮轴套22中部外壁上有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，M4×12的螺钉17一端穿过环形固定盘上的固定孔并将可调轮轴套22固定在底板A1和底板B8的侧板上；在可调轮轴套22外端外壁上有M28螺纹，调节端盖23螺纹固定在可调轮轴套22的外端部；在可调轮轴21的小直径端的端面有中心螺孔，在可调轮轴21的中心螺孔内固定有一个M8×15的内六角螺钉20，在调节端盖23外端面与内六角螺钉20之间有环形挡片18。

参阅图5。左牙嵌式离合器3中的左牙片31和右牙片32分别固定在底板A1和底板B8左侧的铰接端面上，同样将右牙嵌式离合器6中的左牙片61和右牙片62分别固定在底板A1和底板B8右侧的铰接端面上，销轴4穿过底板A1和底板B8的轴孔以及左牙嵌式离合器3和右牙嵌式离合器6中心孔；在销轴4带有螺纹的一端固定有锁紧手轮2。

Claims (3)

1.一种窄间隙自动焊用爬行小车，主要由底板A(1)、底板B(8)、锁紧手轮(2)、销轴(4)、左牙嵌式离合器(3)、右牙嵌式离合器(6)、减速箱(5)、电动机(7)、两组固定轮组(9)、两组可调轮组(11)和传动齿轮(10)组成，其特征在于：底板A(1)和底板B(8)分别由一块平板和两块侧板组成，两块侧板分别在平板的两侧并且平板与侧板垂直，在底板A(1)和底板B(8)的一端分别有与端面平行的销轴孔；销轴(4)穿过销轴孔将底板A(1)与底板B(8)连接起来，底板A(1)和底板B(8)形成合页状；在销轴(4)上连接有左牙嵌式离合器(3)和右牙嵌式离合器(6)，在销轴(4)的一端连接有一个锁紧手轮(2)；

在底板A(1)或底板B(8)的上平面固定有一个减速箱(5)，减速箱(5)输入端连接有电动机(7)，减速箱(5)的输出端连接有传动齿轮(10)；

在底板A(1)和底板B(8)的一个侧板的内侧分别固定一个固定轮组(9)；在底板A(1)和底板B(8)的另一个侧板的内侧分别固定一个可调轮组(11)；

所述的固定轮组(9)由轮轴(12)、弹性挡圈(13)、轴承轮(14)、固定轮轴(15)、碟形弹簧(16)、螺钉(17)、挡片(18)、固定轮轴套(19)和内六角螺钉(20)组成，固定轮轴(15)为阶梯圆柱体形，在固定轮轴(15)的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴(12)，轮轴(12)的另一端套有轴承轮(14)，在轮轴(12)的端部固定有一个轴用弹性挡圈(13)；在固定轮轴(15)小直径端套有碟形弹簧(16)，碟形弹簧(16)的一侧面压在阶梯圆柱体的台阶上；在固定轮轴(15)小直径端套有固定轮轴套(19)，固定轮轴套(19)为圆环形柱体；固定轮轴套(19)的内端压在碟形弹簧(16)的另一侧面上；在固定轮轴套(19)的外端有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，螺钉(17)一端穿过环形固定盘上的固定孔并将固定轮轴套(19)固定在底板A(1)和底板B(8)的侧板上；在固定轮轴套(19)的小直径端的端面有中心螺孔，在固定轮轴套(19)的中心螺孔内固定有一个内六角螺钉(20)，在固定轮轴套(19)外端面与内六角螺钉(20)之间有环形挡片(18)；

所述的可调轮组(11)由轮轴(12)、弹性挡圈(13)、轴承轮(14)、可调轮轴(21)、可调轮轴套(22)、调节端盖(23)、螺钉(17)、挡片(18)和内六角螺钉(20)组成，可调轮轴(21)为阶梯圆柱体形，在可调轮轴(21)的大直径端的端部有两个斜面，垂直两个斜面分别有一个螺孔，在每个螺孔上固定有一个轮轴(12)，轮轴(12)的另一端套有轴承轮(14)，在轮轴(12)的端部固定有一个轴用弹性挡圈(13)；在可调轮轴(21)小直径端套有可调轮轴套(22)；可调轮轴套(22)为圆环形柱体，在可调轮轴套(22)中部外壁上有环形固定盘，环形固定盘上有固定孔，螺钉(17)一端穿过环形固定盘上的固定孔并将可调轮轴套(22)固定在底板A(1)和底板B(8)的侧板上；在可调轮轴套(22)外端外壁上有螺纹，调节端盖(23)螺纹固定在可调轮轴套(22)的外端部；在可调轮轴(21)的小直径端的端面有中心螺孔，在可调轮轴(21)的中心螺孔内固定有一个内六角螺钉(20)，在调节端盖(23)外端面与内六角螺钉(20)之间有环形挡片(18)。

2.根据权利要求1所述的窄间隙自动焊用爬行小车，其特征是：所述的固定轮轴(15)和可调轮轴(21)上的两个轮轴(12)中心线之间的夹角在45～90度之间。

3.根据权利要求1所述的窄间隙自动焊用爬行小车，其特征是：左牙嵌式离合器(3)中的左牙片(31)和右牙片(32)分别固定在底板A(1)和底板B(8)左侧的铰接端面上，同样将右牙嵌式离合器(6)中的左牙片(61)和右牙片(62)分别固定在底板A(1)和底板B(8)右侧的铰接端面上，销轴(4)穿过底板A(1)和底板B(8)的轴孔以及左牙嵌式离合器(3)和右牙嵌式离合器(6)中心孔；在销轴(4)带有螺纹的一端固定有锁紧手轮(2)。

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