CN102689121B - 一种环缝连续自动焊接设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环缝连续自动焊接设备和方法，用于非圆形截面容器的环缝焊接，该设备包括：变位机，用于支撑所述非圆形截面容器，并能够带动容器旋转；小车，可以在轨道上进行水平移动；倾角测量机构，可摆动地安装在小车上，用于测量焊接平面的倾斜角度；焊枪，安装在小车上并能随倾角测量机构同步摆动；线速度传感器，用于检测实时焊接线速度；控制器，用于控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度保持恒定。本发明提出的环缝连续自动焊接设备和方法，适用于各种材质的非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，其环缝焊接操作易于实现，环缝焊接质量高。

Description

一种环缝连续自动焊接设备和方法

技术领域

本发明涉及一种环缝自动焊接技术领域，尤其涉及一种非圆形截面容器的环缝连续自动焊接设备和方法。

背景技术

现有技术中，在非圆形截面容器的焊接中，在容器未卷制前将各平板进行拼接，这时的焊缝为直缝，国内比较通行的作法是使用大型平板自动焊接设备进行焊接；但是，对于非圆形截面容器不可避免存在环缝，例如两端封头的环缝、长度方向的对接环缝等，因此仍然存在大量的环缝焊接。

在非圆形截面容器的环缝焊接时，采用手工方式焊接环缝，焊缝不够美观；利用磁性轮小车在容器表面沿焊缝爬行进行环缝焊接，只能够焊接碳钢材料的容器，当容器的母材是不锈钢、铝合金时就无法进行环缝焊接。

因此，如何提供一种改进的环缝焊接技术，适用于各种材质的非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，且环缝焊接操作易于实现，已经成为本领域人员有待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种环缝连续自动焊接设备和方法，适用于各种材质的非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，其环缝焊接操作易于实现，环缝焊接质量高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种环缝连续自动焊接设备，用于非圆形截面容器的环缝焊接，包括：

变位机，用于支撑所述非圆形截面容器，并能够带动容器旋转；

小车，可以在轨道上进行水平移动；

倾角测量机构，可摆动地安装在小车上，用于测量焊接平面的倾斜角度；

焊枪，安装在小车上并能随倾角测量机构同步摆动；

线速度传感器，用于检测实时焊接线速度；

控制器，用于控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度保持恒定。

优选的，所述倾角测量机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆第一端固定连接，第一连杆和第二连杆形成等腰三角形的腰边，第一连杆和第二连杆第二端的连线形成等腰三角形的底边；第一连杆和第二连杆的固定端通过铰接轴可摆动安装在小车上，第一连杆和第二连杆的第二端铰接第一滚轮和第二滚轮；在所述非圆形截面容器旋转过程中，焊接平面的倾斜角度等于倾角测量机构的摆动角度。

优选的，第一连杆和第二连杆之间的夹角为锐角。

优选的，在倾角测量机构上设置与所述等腰三角形的底边垂直的第三连杆，第三连杆的第一端与第一连杆和第二连杆的固定端固定连接，在第三连杆的第二端安装有第三滚轮，第三滚轮能够沿着第三连杆的轴向移动，以使得第三滚轮始终与所述非圆形截面容器的焊接平面之间滚动连接；线速度传感器能够检测第三滚轮的滚动线速度以获取实时焊接线速度。

优选的，线速度传感器为编码器。

一种环缝连续自动焊接方法，用于非圆形截面容器的环缝焊接，应用在上述的环缝连续自动焊接设备中，包括：

控制器预定焊接线速度；

控制器根据焊接平面的倾斜角度控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并根据预定焊接线速度控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度等于预定焊接线速度。

基于以上技术方案的公开，本发明具备如下有益效果：

本发明提出的环缝连续自动焊接设备和方法，在对非圆形截面容器进行环缝焊接过程中，倾角测量机构能够测量焊接平面的倾斜角度，从而控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并且通过小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度等于预定焊接线速度，从而保持焊接线速度的恒定；满足了非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，其环缝焊接操作易于实现，环缝焊接质量高，相对于现有技术能够适用于各种材质的非圆形截面容器的环缝连续自动焊接。

附图说明

图1是本发明提出的一种环缝连续自动焊接设备中小车和倾角测量机构的安装结构示意图。

图2是本发明提出的一种环缝连续自动焊接设备在第一状态下的工作示意图；

图3是本发明提出的一种环缝连续自动焊接设备在第二状态下的工作示意图；

图4是本发明提出的一种环缝连续自动焊接设备在第三状态下的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

请参照图1和图4，图1是本发明提出的一种环缝连续自动焊接设备中小车和倾角测量机构的安装结构示意图。图2、图3和图4分别为本发明提出的环缝连续自动焊接设备在第一状态下、第二状态下、第三状态下的工作示意图。

本发明提出了一种环缝连续自动焊接设备，用于非圆形截面容器的环缝焊接，包括：

变位机1，用于支撑所述非圆形截面容器，并能够带动容器旋转；

小车2，可以在轨道上进行水平移动；

倾角测量机构，可摆动地安装在小车上，用于测量焊接平面的倾斜角度；

焊枪，安装在小车上并能随倾角测量机构同步摆动；

线速度传感器，用于检测实时焊接线速度；

控制器，用于控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度保持恒定。

上述倾角测量机构包括第一连杆31和第二连杆32，第一连杆31和第二连杆32的第一端固定连接，第一连杆31和第二连杆32之间的夹角为锐角。第一连杆31和第二连杆32形成等腰三角形的腰边，第一连杆31和第二连杆32第二端的连线形成等腰三角形的底边；第一连杆31和第二连杆32的固定端通过铰接轴可摆动安装在小车上，第一连杆31和第二连杆32的第二端铰接第一滚轮41和第二滚轮42；在所述非圆形截面容器旋转过程中，焊接平面的倾斜角度等于倾角测量机构的摆动角度。

在倾角测量机构上设置与所述等腰三角形的底边垂直的第三连杆5，第三连杆5的第一端与第一连杆31和第二连杆32的固定端固定连接，在第三连杆5的第二端安装有第三滚轮6，第三滚轮6能够沿着第三连杆5的轴向移动，以使得第三滚轮6始终与所述非圆形截面容器的焊接平面之间滚动连接；在所述非圆形截面容器旋转过程中，第三滚轮与焊接点处于容器的同一条母线上，线速度传感器具体可以为编码器，能够检测第三滚轮的滚动线速度以获取焊枪的实时焊接线速度。

上述环缝连续自动焊接设备在对非圆形截面容器进行环缝焊接过程中，倾角测量机构能够测量焊接平面的倾斜角度，从而控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并且通过小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度等于预定焊接线速度，从而保持焊接线速度的恒定；满足了非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，其环缝焊接操作易于实现，环缝焊接质量高，相对于现有技术能够适用于各种材质的非圆形截面容器的环缝连续自动焊接。

下面结合图2、图3和图4对本发明的环缝连续自动焊接设备的工作原理进行说明：

在进行环缝焊接之前，采用变位机（例如头尾变位机）将非圆形截面容器7固定，焊枪的焊接点与第三滚轮的转动点处于容器的同一条母线上，编码器检测的实际焊接线速度V2需要等于预定的焊接线速度；

如图2所示的第一状态下，倾角测量机构检测到焊接平面的倾角为0度，则焊接点的切面处于水平，则小车的移动速度V3=0，控制器控制变位机的旋转速度V1以满足焊接线速度V2，使得V2保持恒定；

从图2所示的第一状态运行至图3所示的第二状态下，倾角测量机构检测到焊接平面有向上的倾斜角度，控制器根据该倾斜角度控制小车产生向左的移动速度V3，此速度V3将会使小车逐步到达第二状态，直至V3=0，以使得焊接点的切面处于水平；在此过程中，控制器控制变位机的旋转速度V1，使得实际焊接线速度V2等于预定的焊接线速度。

从图2所示的第一状态运行至图4所示的第三状态下，倾角测量机构检测到焊接平面有向下的倾斜角度，控制器根据该倾斜角度控制小车产生向右的移动速度V3，此速度V3将会使小车逐步到达第二状态，直至V3=0，以使得焊接点的切面处于水平；在此过程中，控制器控制变位机的旋转速度V1，使得实际焊接线速度V2等于预定的焊接线速度。

上述功能过程中，V1、V3均在不停地改变，但V2永远为恒定的焊接线速度值，而且焊接平面的倾斜角度一直在修正，使焊接点的平面基本处于水平，实现了非圆形截面容器的环缝连续自动焊接，并且具有较高的环缝焊接质量。

基于上述工作原理，本发明提出的一种环缝连续自动焊接方法，用于非圆形截面容器的环缝焊接，应用在上述的环缝连续自动焊接设备中，包括：

控制器预定焊接线速度；

控制器根据焊接平面的倾斜角度控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并根据预定焊接线速度控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度等于预定焊接线速度。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种环缝连续自动焊接设备，用于非圆形截面容器的环缝焊接，其特征在于，包括：

变位机，用于支撑所述非圆形截面容器，并能够带动容器旋转；

小车，可以在轨道上进行水平移动；

倾角测量机构，可摆动地安装在小车上，用于测量焊接平面的倾斜角度；

焊枪，安装在小车上并能随倾角测量机构同步摆动；

线速度传感器，用于检测实时焊接线速度；

控制器，用于控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度保持恒定；

所述倾角测量机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆第一端固定连接，第一连杆和第二连杆形成等腰三角形的腰边，第一连杆和第二连杆第二端的连线形成等腰三角形的底边；第一连杆和第二连杆的固定端通过铰接轴可摆动安装在小车上，第一连杆和第二连杆的第二端铰接第一滚轮和第二滚轮；在所述非圆形截面容器旋转过程中，焊接平面的倾斜角度等于倾角测量机构的摆动角度；

在倾角测量机构上设置与所述等腰三角形的底边垂直的第三连杆，第三连杆的第一端与第一连杆和第二连杆的固定端固定连接，在第三连杆的第二端安装有第三滚轮，第三滚轮能够沿着第三连杆的轴向移动，以使得第三滚轮始终与所述非圆形截面容器的焊接平面之间滚动连接；线速度传感器能够检测第三滚轮的滚动线速度以获取实时焊接线速度。

2.根据权利要求1所述的环缝连续自动焊接设备，其特征在于，第一连杆和第二连杆之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的环缝连续自动焊接设备，其特征在于，线速度传感器为编码器。

4.一种环缝连续自动焊接方法，用于非圆形截面容器的环缝焊接，其特征在于，应用在权利要求1-3之一所述的环缝连续自动焊接设备中，包括：

控制器预定焊接线速度；

控制器根据焊接平面的倾斜角度控制小车的移动位置使得焊接点的切面处于水平，并根据预定焊接线速度控制小车的移动速度和变位机的旋转速度，使得实时焊接线速度等于预定焊接线速度。