CN102699498A

CN102699498A - 弯管对焊的大型埋弧焊装置

Info

Publication number: CN102699498A
Application number: CN2012101773258A
Authority: CN
Inventors: 贾继勇; 陈高俊; 吉卫喜; 何庆和; 李小兵; 阮明伟
Original assignee: Wuxi Xinfeng Pipe-Fitting Co Ltd; Jiangnan University
Current assignee: Wuxi Xinfeng Pipe-Fitting Co Ltd; Jiangnan University
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开了一种弯管对焊的大型埋弧焊装置，包括焊接机械臂与装夹转盘装置两部分，所述焊接机械臂的竖直升降支柱设置在回转底座上，水平臂通过滑块可滑移地正交设置在竖直升降支柱的升降轨道上，水平臂一端设置有配重块，另一端设置有多关节的可调臂，在可调臂的前部自由端，设置有焊枪与监视器，焊枪的焊条通过送丝控制器进行自动供料；装夹转盘装置的转动圆盘通过电机驱动并以转动中心为圆心回转，回转速率可调节；转动圆盘的盘面上沿着径向设置有管端夹持夹具与弯管支撑夹具。本发明自动化程度高，加工时间短，效率高，焊接质量好，有效的降低了生产制造成本，具有显著的经济效益。

Description

弯管对焊的大型埋弧焊装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是一种适用于弯管对焊的大型埋弧焊装置。

背景技术

大直径弯管管件通常采用两个半管对焊而成，弯管尺寸很大，管件直径为800～1600mm，弯曲中心层的曲率半径为800～2400mm，壁厚8～26mm。现有技术中多采用焊条手工电弧焊焊接方法，工作时需要至少两个人配合完成，一个人转动工件，另一个人进行焊接。这种人工焊接作业存在以下问题：（1）对焊接工人的操作能力要求非常严格，个人技能直接决定焊缝的合格情况；（2）由于工件转动的不均匀和工件晃动，所以焊缝合格率低，合格率仅为50%左右；（3）由于工件体积较大，操作困难，操作人员体力消耗严重，且需要几组人来轮流配合工作，需求人员较多，产品的完工周期长，制造成本高。

发明内容

本申请人针对上述现有大直径弯管管件采用焊条手工电弧焊焊接存在着效率低、质量差、成本高等缺点，提供一种适用于大直径弯管对焊的大型埋弧焊装置，从而可以高效优质地完成对焊作业。

本发明所采用的技术方案如下：

一种弯管对焊的大型埋弧焊装置，包括焊接机械臂与装夹转盘装置两部分，所述焊接机械臂的竖直升降支柱设置在回转底座上，水平臂通过滑块可滑移地正交设置在竖直升降支柱的升降轨道上，水平臂一端设置有配重块，另一端设置有多关节的可调臂，在可调臂的前部自由端，设置有焊枪与监视器，焊枪的焊条通过送丝控制器进行自动供料；装夹转盘装置的转动圆盘通过电机驱动并以转动中心为圆心回转，回转速率可调节；转动圆盘的盘面上沿着径向设置有管端夹持轨道与管件支撑轨道，管端夹持轨道上设置有夹持夹具，管件支撑轨道上设置有弯管支撑夹具，跟转臂与转动圆盘相对，夹持并抵紧弯管工件的外侧。

作为上述技术方案的进一步改进：所述可调臂由多段短臂首尾通过枢轴依次铰接，通过多个关节的调节以实现前端自由度的调节，在固定端设置有可调臂驱动电机，链条依次连接在与各个枢轴同轴转动的链轮上，由电机与电磁离合器进行驱动。

各段短臂通过牵引钢丝连接在配重块上以维持水平臂的工作平衡。

所述装夹转盘装置的内部设置有离合器，外部设置有变档操作杆，可以根据焊接要求切换快速与慢速两个档位。

送丝控制器包括焊条盘以及伺服电机驱动的焊条送进辊轮。

若干组管件支撑轨道设置在两组管端夹持轨道之间，所述夹持夹具为T形螺栓与压块。

跟转臂设置在与转动圆盘相对的基座上，基座可以在地基的平行轨道上前后滑移。

本发明的有益效果如下：

本发明采用装夹转盘装置进行弯管工件的夹持固定，并在工作中带动弯管工件匀速转动；利用焊接机械臂通过调整可调臂节点来控制焊点的位置，并通过机械手臂前端的埋弧焊焊枪进行自动的焊接作业。焊缝合格率明显提高，使用该设备之后，焊缝合格率一般保持在95%左右，远高于原先的50%。工作效率明显提高，产品交货期缩短：原来需要五个工作日才能完成的焊接任务现在只需要一个工作日即可完成，由于焊接工作属于关键作业，所以其工期缩短直接缩短了产品的交货期。降低了人力成本，该设备的使用仅需要两个人配合即可轻松完成，缩减了人力成本，降低了操作人员工作量。本发明自动化程度高，加工时间短，效率高，焊接质量好，有效地降低了生产制造成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的焊接机械臂的立体图。

图3为本发明的装夹转盘装置的分解立体图。

图4为本发明的弯管工件立体图。

图5为焊接弯管管件的外周内壁焊缝的工作示意图，起始状态。

图6同图5，为中间状态。

图7同图5，为结束状态。

图8为焊接弯管管件的外周外壁焊缝的工作示意图，起始状态。

图中：1、焊接机械臂；2、装夹转盘装置；3、弯管工件；11、回转底座；12、竖直升降支柱；13、配重块；14、水平臂；15、可调臂；16、送丝控制器；17、焊枪；18、监视器；21、转动圆盘；22、转动中心；23、管端夹持轨道；24、管件支撑轨道；25、变档操作杆；26、跟转臂；27、基座；28、平行轨道；29、压块；31、半管；32、半管；33、外弧内侧焊缝；34、内弧外侧焊缝；35、外弧外侧焊缝；36、内弧内侧焊缝；41、可调臂驱动电机；42、短臂；43、枢轴；44、牵引钢丝；45、链轮；46、链条。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述的大型埋弧焊装置包括焊接机械臂1与装夹转盘装置2两部分，其中装夹转盘装置2进行弯管工件3的夹持固定，并在工作中带动弯管工件3匀速转动；而焊接机械臂1通过调整可调臂15节点来控制焊点的位置，并通过机械手臂前端的埋弧焊焊枪17进行焊接作业。

如图2所示，焊接机械臂1的竖直升降支柱12竖直地设置在回转底座11上，水平臂14通过滑块可滑移地正交设置在竖直升降支柱12的升降轨道上，由升降电机通过链条进行上下升降。水平臂14一端设置有配重块13，另一端设置有多关节的可调臂15，可调臂15由多段短臂42首尾通过枢轴43依次铰接，通过多个关节的调节可以自由调节前端的自由度。本发明的可调臂15由六段短臂42组成，在固定端设置有可调臂驱动电机41与电磁离合器，链条46依次连接在与各个枢轴43同轴转动的链轮45上，由电机的输出端通过节点控制器使响应的电磁离合器吸附工作来分别控制各段短臂42进行回转驱动。同时，各段短臂42通过一根牵引钢丝44连接在配重块13上，从而维持水平臂14的工作平衡。在可调臂15的前部自由端，设置有焊枪17与监视器18，焊枪17的焊丝通过送丝控制器16进行自动供料，送丝控制器16包括焊丝盘以及伺服电机驱动的焊丝送进辊轮，本发明的焊枪17、监视器18与送丝控制器16与现有的埋弧焊设备相同，采用尺寸规格较小、重量较轻的设备，从而避免过重的负载在悬臂梁前端的不稳定结构，影响焊接质量。本发明设置有上下两组独立的焊接机械臂1，从而可以提高焊接作业效率。

如图3所示，装夹转盘装置2的转动圆盘21通过电机驱动并以转动中心22为圆心缓速回转，电机通过变速箱驱动并可以调节回转速率。装夹转盘装置2的内部设置有离合器，外部设置有变档操作杆25，可以根据焊接要求切换快速与慢速两个档位。转动圆盘21的盘面上沿着径向设置有两组管端夹持轨道23，两组轨道之间成略大于直角的角度，工作时在轨道上采用T形螺栓与压块29将弯管工件3的管壁夹紧在转动圆盘21上。在两组管端夹持轨道23之间，还设置有三组管件沿径向布置的管件支撑轨道24，在轨道上设置有弯管支撑夹具。

如图3所示，装夹转盘装置2的跟转臂26设置在与转动圆盘21相对的基座27上，基座27可以在地基的平行轨道28上前后滑移，配合线缆夹具夹住弯管工件3的外侧，并将弯管工件3抵紧在转动圆盘21上。需要说明的是，为了更好的表达，图3中基座27与转动圆盘21已经分开并偏转了一定的角度，并不是实际工作时的准确位置。

实际工作时，本发明所需要制造的弯管工件3如图4所示，由左右两支半管31与半管32拼接后焊接，在进行装夹至装夹转盘装置2之前，采用人工和起吊设备，将两支半管对位，并在内外弧焊缝处进行点焊，从而将两支半管合成一体以方便装夹。

将点焊后的弯管工件3起吊至装夹转盘装置2的转动圆盘21前部，利用两组管端夹持轨道23上的T形螺栓与压块29将弯管工件3的管壁夹紧在转动圆盘21上，并利用管件支撑轨道24上的弯管支撑夹具对弯管工件3的外侧壁进行支撑。同时，利用跟转臂26上的线缆夹具夹住弯管工件3的外侧管壁，并将弯管工件3抵紧在转动圆盘21上。装夹时需要注意，压块29对于弯管工件3的夹持位置距离转动圆盘21的转动中心22之间的距离，即如图1中所示的R，需要与弯管工件3的弯曲中心弧的半径值相同，从而保证了弯管工件3与转动圆盘21的同轴旋转。实际装夹时，只需要量出转动中心22到压块29的装夹点之间的距离，使其等于弯管工件3的弯曲中心弧半径即可，从而方便了装夹。

在进行埋弧焊焊接时，参照图4，本发明按照外弧内侧焊缝33---内弧外侧焊缝34---外弧外侧焊缝35---内弧内侧焊缝36的顺序依次进行焊接。图5至图7图示了本发明对于外弧内侧焊缝33的焊接过程。

焊接的起始状态如图5所示，先将转动圆盘21进行回转，使弯管工件3的起始端面为竖直状态。然后通过调节控制室的按钮，通过回转底座11、竖直升降支柱12、水平臂14、以及可调臂15上的各节点的调节转动，从而使可调臂15前部自由端的焊枪17对准弯管工件3的外弧内侧焊缝33，此时需要保证可调臂15的形状与位置不能与工作回转状态的弯管工件3发生干涉情况，且在焊接前需要先人工控制进行回转的模拟，以避免发生干涉。在确认完成以后，即如图6、图7所示，启动自动工作开关，转动圆盘21进行顺时针的缓速旋转，同时埋弧焊焊枪17工作，送丝控制器16进行焊条的自动供料，从而平稳匀速地对焊缝进行焊接。焊接过程中利用监视器18对焊接情况进行实时监测，可以及时发现焊接轨迹偏离。

在此焊缝焊接完成以后，转动圆盘21复位至图5位置，即弯管工件3的起始端面仍为竖直状态，然后调节焊接机械臂1的形状，可以对内弧外侧焊缝34的焊接。需要注意的是，由于内弧和外弧的半径不同，因此需要控制转动圆盘21的旋转角速度，或者通过变档操作杆25切换变速档位，从而保证合适的焊接作业的线速度。同理，如图8所示，将转动圆盘21旋转，使弯管工件3位于转动圆盘21的上部，进行外弧外侧焊缝35与内弧内侧焊缝36的焊接，这样可以保证焊接时熔融焊料位于焊缝的上方，可以稳定的凝固，而避免反向时焊料易在重力作用下掉落，影响焊接质量。

本发明采用上下两组独立的焊接机械臂1，从而在一次调试过程中即可以同时进行干涉校核，有效地节约了调试的时间，提高工作效率。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如将焊接设备更换为研磨设备，也可以对焊缝进行研磨处理。

Claims

1.一种弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：包括焊接机械臂（1）与装夹转盘装置（2）两部分，

---所述焊接机械臂（1）的竖直升降支柱（12）设置在回转底座（11）上，水平臂（14）通过滑块可滑移地正交设置在竖直升降支柱（12）的升降轨道上，水平臂（14）一端设置有配重块（13），另一端设置有多关节的可调臂（15），在可调臂（15）的前部自由端，设置有焊枪（17）与监视器（18），焊枪（17）的焊条通过送丝控制器（16）进行自动供料；

---装夹转盘装置（2）的转动圆盘（21）通过电机驱动并以转动中心（22）为圆心回转，回转速率可调节；转动圆盘（21）的盘面上沿着径向设置有管端夹持轨道（23）与管件支撑轨道（24），管端夹持轨道（23）上设置有夹持夹具，管件支撑轨道（24）上设置有弯管支撑夹具，跟转臂（26）与转动圆盘（21）相对，夹持并抵紧弯管工件（3）的外侧。

2.按照权利要求1所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：所述可调臂（15）由多段短臂（42）首尾通过枢轴（43）依次铰接，通过多个关节的调节以实现前端自由度的调节，在固定端设置有可调臂驱动电机（41），链条（46）依次连接在与各个枢轴（43）同轴转动的链轮（45）上，由电机与电磁离合器进行驱动。

3.按照权利要求2所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：各段短臂（42）通过牵引钢丝（44）连接在配重块（13）上以维持水平臂（14）的工作平衡。

4.按照权利要求1所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：所述装夹转盘装置（2）的内部设置有离合器，外部设置有变档操作杆（25），可以根据焊接要求切换快速与慢速两个档位。

5.按照权利要求1所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：送丝控制器（16）包括焊条盘以及伺服电机驱动的焊条送进辊轮。

6.按照权利要求1所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：若干组管件支撑轨道（24）设置在两组管端夹持轨道（23）之间，所述夹持夹具为T形螺栓与压块（29）。

7.按照权利要求1所述的弯管对焊的大型埋弧焊装置，其特征在于：跟转臂（26）设置在与转动圆盘（21）相对的基座（27）上，基座（27）可以在地基的平行轨道（28）上前后滑移。