CN102806414B - 集箱短管接头全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集箱短管接头的角焊缝或D形坡口角焊缝自动焊接工艺，其特征在于，步骤为：步骤1、组装自动焊机械装置；步骤2、进行点焊固定；步骤3、步骤1所述的自动焊机械装置在底座机构的带动下运行至指定焊接位置处；步骤4、打开焊接电源；步骤5、通过第二电控箱调节气动平衡吊装置的气压，使得整个自动焊机械装置达到力学平衡；步骤6、焊接机头的定位与涨紧；步骤7、通过焊枪调整系统调节焊枪的位置和角度，以及焊接起始点；步骤8、设定焊接参数；步骤9、开始自动焊接。本发明提供的工艺方法，实现集箱短管接头角焊缝或D形坡口角焊缝的自动焊接，降低劳动强度，大幅度提高劳动生产率和焊接质量。

Description

集箱短管接头全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺

技术领域

 本发明涉及一种利用集箱短管接头角焊缝的新型自动焊机械装置对集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝进行自动焊接的工艺方法。

背景技术

目前国内的电站锅炉短管接头角焊缝焊接全部采用手工焊，耗时长、工作效率低，产品质量无法保证。有些材料要在较高的预热温度下完成焊接，工作环境恶劣，劳动强度大。目前国内还没有开发出能够用于实际生产的短管接头角焊缝自动焊机。尽管国外已有短管接头角焊缝自动焊专机，但此类自动焊设备不但价格昂贵，机构复杂、机动性差，而且要求短管接头加工及装配尺寸精度高，此外，一台焊机占地面积大，仅配备一个焊接机头，焊接生产周期长，不适合我国生产现状。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现集箱短管接头全焊透型或非全焊透型角焊缝的自动焊接的工艺方法，降低劳动强度，大幅度提高劳动生产率和焊接质量的焊接装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种集箱短管接头全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于，步骤为：

步骤1、组装自动焊机械装置，该自动焊机械装置包括可移动的底座机构，其特征在于：在底座机构上设有在水平面上可环向转动的支撑座，气动平衡吊装置的一端通过平衡支点与支撑座铰接，气动平衡吊装置的另一端面为焊接机头悬挂面，摇臂的上端与焊接机头悬挂面连接，摇臂可绕焊接机头悬挂面的中心轴在水平面上环向转动，摇臂的下端与焊接机头相连，在焊接机头的中部设有焊接机头中心轴，焊接机头由旋转机构驱动绕焊接机头中心轴旋转，在焊接机头的底部设有用于插入短管接头内孔中的定位涨紧机构，在定位涨紧机构的侧边设有焊枪，焊枪固定在焊枪调整系统上，通过焊枪调整系统调整焊枪的位置和角度，通过芯轴连接在焊接机头上的焊丝盘通过焊丝送进机构为焊枪提供焊丝，焊枪调整系统与焊接机头连接固定，焊枪由焊接电源提供电能，用于调节焊接参数的第一电控箱连接焊接电源，第一电控箱连接第二电控箱，第二电控箱控制旋转机构及气动平衡吊装置；

步骤2、当焊接集箱短管接头角焊缝时，对集箱短管接头角焊缝进行点焊固定；当焊接集箱短管接头全焊透型角焊缝时，先对集箱短管接头全焊透型角焊缝进行点焊固定，然后用内孔氩弧焊方法进行打底焊接；

步骤3、步骤1所述的自动焊机械装置在底座机构的带动下运行至指定焊接位置处；

步骤4、打开焊接电源；

步骤5、通过第二电控箱调节气动平衡吊装置的气压，使得整个自动焊机械装置达到力学平衡；

步骤6、将焊接机头移动至待焊短管接头上方，将定位涨紧机构插入短管接头的内孔中，放掉气动平衡吊装置的部分气缸压力，依靠焊接机头的自重使定位涨紧机构受压涨紧，从而实现焊接机头的定位与涨紧；

步骤7、通过第二电控箱控制焊接机头顺时针或逆时针旋转以调节焊接起始点，通过焊枪调整系统调节焊枪的位置和角度；

步骤8、通过第一电控箱调整焊接参数至焊接集箱短管接头全焊透型角焊缝或焊接集箱短管接头非全焊透型角焊缝所需要的规定值；

步骤9 、开始对集箱短管接头全焊透型角焊缝或集箱短管接头非全焊透型角焊缝实施埋弧自动焊接，可进行多层多道焊接，直至满足焊缝要求。

优选地，所述底座机构包括移动台车，在移动台车的底部设有轨道轮，轨道轮在轨道上滚动，所述焊接电源及所述第一电控箱设于移动台车上，在移动台车的顶部设有固定立柱。

优选地，所述气动平衡吊装置包括摆臂，在摆臂的一端上设有配重，气缸的伸缩端与摆臂铰接，气缸固定在所述支撑座上，由气泵控制气缸的压力。

优选地，所述旋转机构包括伺服电机，伺服电机通过电缆与所述第一电控箱相连，在伺服电机的输出轴上设有同轴的小齿轮和计数齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮通过齿轮键与所述焊接机头中心轴固定，由机械式计数器对计数齿轮转过的齿数进行计数，并将信号反馈给所述第一电控箱，所述第一电控箱通过控制伺服电机工作实现对所述焊接机头旋转角度的控制，所述第二电控箱来调节和显示所述焊接机头的旋转角度。

优选地，所述定位涨紧机构包括涨杆，涨杆的末端通过高度调节结构与所述焊接机头的底部相连，在涨杆外套有涨套，涨套末端的外圆周面上形成有一圈定位面，涨套顶端为下压涨紧结构，定位涨紧后，定位面定位在短管接头的开口端上，涨套顶端的外圆周面与短管接头的内壁紧密配合。

优选地，所述下压涨紧结构包括均布在所述涨套顶端的至少三条涨隙，由涨隙将所述涨套顶端分成至少三个部分，所述涨套顶端内孔的孔壁为第一缩径斜面，所述涨杆顶端的外圆周面为与第一缩径斜面相同的第二缩径斜面。

优选地，所述高度调节结构包括位于所述涨杆上的外螺纹及位于所述焊接机头中心轴下端的与外螺纹相配合的内螺纹，所述涨杆与所述焊接机头中心轴螺纹连接，由位于所述涨杆上的螺母将所述涨杆与所述焊接机头中心轴锁紧。

优选地，所述焊枪调整系统包括用于夹持所述焊枪的焊枪夹，焊枪夹连接夹柄，夹柄固定在水平调节基座上，水平调节基座通过水平调节螺钉与竖直调节基座相连，通过水平调节螺钉调节水平调节基座的水平位置，竖直调节螺钉穿设于竖直调节基座内，通过调节竖直螺钉调节竖直调节基座的上下位置，在水平调节基座的侧边设有摇柄，夹柄的端部穿过水平调节基座后与摇柄的一端相连，摇柄的另一端连接弹簧的一端，弹簧的另一端与水平调节基座固定连接，U形头的端部与摇柄相抵，U形头固定在水平调节基座的侧边。

优选地，在所述焊枪面向所述短管接头的一侧上设有机械跟踪点。

本发明提供的工艺方法，实现集箱短管接头全焊透型或非全焊透型角焊缝的自动焊接，降低劳动强度，大幅度提高劳动生产率和焊接质量。

附图说明

图1为实施例1及2中所使用的自动焊机械装置的总体结构示意图；

图2为焊接机头部件的结构示意图；

图3为定位涨紧机构在定位涨紧前的示意图；

图4为定位涨紧机构在定位涨紧后的示意图；

图5为焊枪调整系统的侧视图；

图6为焊枪调整系统的正视图；

图7为焊枪部分的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

以下实施例1及实施例2皆采用了如图1所示的自动焊机械装置，包括可移动的底座机构。底座机构包括移动台车3，在移动台车3的底部设有轨道轮1，轨道轮1在轨道上滚动，焊接电源4、第一电控箱6及控制气缸7压力的气泵2设于移动台车3上，在移动台车3的顶部设有固定立柱5。在本实施例中，第一电控箱6为PEH电控箱。

在底座机构上设有在水平面上可环向转动的支撑座41，气动平衡吊装置9的一端通过平衡支点36与支撑座41铰接，气动平衡吊装置9的另一端面为焊接机头悬挂面11。气动平衡吊装置9绕平衡支点36转动，实现焊接机头16的起吊和下降动作。

气动平衡吊装置9包括摆臂10，在摆臂10的一端上设有配重8，气缸7的伸缩端与摆臂10铰接，气缸7固定在支撑座41上，由气泵2控制气缸7的压力。通过摆臂10的运动，实现焊接机头16的位置移动。通过气缸7内气压变动提供辅助力，控制系统平衡。

摇臂35的上端与焊接机头悬挂面11连接，摇臂35可绕焊接机头悬挂面11的中心轴在水平面上环向转动，摇臂35的下端与焊接机头16相连。通过摇臂35带动焊接机头16在水平面上做360°的环向旋转，实现焊接机头16位置调整。

在焊接机头16的中部设有焊接机头中心轴17，焊接机头中心轴17内设有集流毂，为机头各机构提供电能。焊接机头16由旋转机构驱动绕焊接机头中心轴17旋转。结合图2，旋转机构包括伺服电机32，伺服电机32通过电缆33与第一电控箱6相连，在伺服电机32的输出轴上设有同轴的小齿轮30和计数齿轮42，计数齿轮42较薄，齿形如方形脉冲，用于计数。小齿轮30与大齿轮29啮合，大齿轮29通过齿轮键34与焊接机头中心轴17固定。伺服电机32通过小齿轮30与大齿轮29带动焊接机头16转动，由机械式计数器31对计数齿轮42转过的齿数进行计数，并将信号反馈给第一电控箱6，第一电控箱6通过控制伺服电机32工作实现对焊接机头16旋转角度的控制，第二电控箱20来调节和显示所述焊接机头16的旋转角度。在本实施例中，第二电控箱20为手动电控箱，在第二电控箱20上有如下旋钮：

左右旋转旋钮：用于手动控制焊接机头16顺时针或逆时针旋转，主要用于调节焊接起始位置；

气泵压力调节旋钮和打压、放气旋钮，主要用于控制气泵2。

启动、停止按钮，用于启动焊接和急停。

在焊接机头16的底部设有用于插入短管接头内孔中的定位涨紧机构18。结合图3及图4，定位涨紧机构18包括涨杆36，涨杆36的末端通过高度调节结构37与焊接机头16的底部相连。高度调节结构37包括位于涨杆36上的外螺纹及位于焊接机头中心轴17下端的与外螺纹相配合的内螺纹，通过转动涨杆36，实现涨杆36下部的伸出部分伸长与缩短。螺母在涨杆36上，当调节好涨杆36伸出长度后，拧动螺母顶上，实现高度的固定。在涨杆36外套有涨套38，涨套38末端的外圆周面上形成有一圈定位面，涨套38顶端为下压涨紧结构。在本实施例中，该下压涨紧结构包括均布在涨套38顶端的四条涨隙，四条涨隙成90°布置，由涨隙将涨套38顶端分成四个部分，涨套38顶端内孔的孔壁为第一缩径斜面，涨杆36顶端的外圆周面为与第一缩径斜面相同的第二缩径斜面。当定位涨紧机构18插入短管接头内孔中，放掉部分气缸7的压力，依靠焊接机头16自重使定位面定位在短管接头的开口端上，第一缩径斜面与第二缩径斜面发生作用，使胀套38顶端被涨隙分开的四部分涨开，从而使得胀套38顶端的外圆周与管接头的内孔紧密贴合，实现涨紧，从而实现焊接机头16的定位与涨紧。

在定位涨紧机构18的侧边设有焊枪19，焊枪19固定在焊枪调整系统14上，通过焊枪调整系统14调整焊枪19的位置和角度。结合图5及图6，焊枪调整系统14包括用于夹持焊枪19的焊枪夹27，焊枪夹27连接夹柄26，夹柄26固定在水平调节基座39上，水平调节基座39通过水平调节螺钉22与竖直调节基座40相连，通过水平调节螺钉22调节水平调节基座39的水平位置，竖直调节螺钉21穿设于竖直调节基座40内，通过竖直调节螺钉21调节竖直调节基座40的上下位置，在水平调节基座39的侧边设有摇柄24，夹柄26的端部穿过水平调节基座39后与摇柄24的一端相连，摇柄24的另一端连接弹簧23的一端，弹簧23的另一端与水平调节基座39固定连接，U形头25的端部与摇柄24相抵，U形头25固定在水平调节基座39的侧边。

图中，弹簧23处于拉伸状态，通过转动U形头25，可使摇柄24转动，从而带动夹柄26和焊枪夹27转动，固定于焊枪夹27中的焊枪19也随之摆动，从而实现焊枪19角度的调节。

结合图7，在焊枪19面向所述短管接头的一侧上设有机械跟踪点28，机械跟踪点28可调节、固定焊枪19与焊件的间距。

通过芯轴13连接在焊接机头16上的焊丝盘12通过焊丝送进机构15为焊枪19提供焊丝，焊枪调整系统14与焊接机头16连接固定，焊枪19由焊接电源4提供电源，用于调节焊接参数的第一电控箱6连接焊接电源4，第一电控箱6连接第二电控箱20，第二电控箱20控制旋转机构及气动平衡吊装置9。通过与焊接电源4连接的第一电控箱6设置焊接电流、焊接电压等参数，第一电控箱6坐于焊接电源4上。通过第二电控箱20设置焊接机头16旋转角度和焊枪19位置，通过焊枪调整系统14调节焊枪19位置和角度。

实施例1

本发明还提供了一种采用上述的用于集箱短管接头角焊缝的自动焊机械装置的集箱短管接头非全焊透型角焊缝焊接工艺，其步骤为：

步骤1、对集箱短管接头非全焊透型角焊缝进行点焊固定；

步骤2、上述的自动焊机械装置在底座机构的带动下运行至指定焊接位置处；

步骤3、打开焊接电源4；

步骤4、通过第二电控箱20调节气动平衡吊装置9的气压，使得整个自动焊机械装置达到力学平衡；

步骤5、将焊接机头16移动至待焊短管接头上方，将定位涨紧机构18插入短管接头的内孔中，放掉气动平衡吊装置9的部分气缸压力，依靠焊接机头16的自重使定位涨紧机构18受压涨紧，从而实现焊接机头16的定位与涨紧；

步骤6、通过第二电控箱20控制焊接机头16顺时针或逆时针旋转以调节焊接起始点，通过焊枪调整系统14调节焊枪19的位置和角度，以及焊接起始点；

步骤7、通过第一电控箱6调整焊接参数至规定值；

步骤8 、开始对集箱短管接头非全焊透型角焊缝实施埋弧自动焊接，可进行多层多道焊接，直至满足焊缝要求。

实施例2

本发明还提供了一种上述的用于集箱短管接头角焊缝的自动焊机械装置的集箱短管接头全焊透型角焊缝焊接工艺，其步骤为：

步骤1、先对集箱短管接头全焊透型角焊缝进行点焊固定，然后用内孔氩弧焊方法进行打底焊接；

步骤2、自动焊机械装置在底座机构的带动下运行至指定焊接位置处；

步骤3、打开焊接电源4；

步骤4、通过第二电控箱20调节气动平衡吊装置9的气压，使得整个自动焊机械装置达到力学平衡；

步骤5、将焊接机头16移动至待焊短管接头上方，将定位涨紧机构18插入短管接头的内孔中，放掉气动平衡吊装置9的部分气缸压力，依靠焊接机头16的自重使定位涨紧机构18受压涨紧，从而实现焊接机头16的定位与涨紧；

步骤6、通过第二电控箱20控制焊接机头16顺时针或逆时针旋转以调节焊接起始点，通过焊枪调整系统14调节焊枪19的位置和角度，以及焊接起始点；

步骤7、通过第一电控箱6调整焊接参数至规定值；

步骤8 、开始对集箱短管接头全焊透型角焊缝实施埋弧自动焊接，可进行多层多道焊接，直至满足焊缝要求。

Claims (9)

1.一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于，步骤为：

步骤1、组装自动焊机械装置，该自动焊机械装置包括可移动的底座机构，其特征在于：在底座机构上设有在水平面上可环向转动的支撑座（41），气动平衡吊装置（9）的一端通过平衡支点（36）与支撑座（41）铰接，气动平衡吊装置（9）的另一端面为焊接机头悬挂面（11），摇臂（35）的上端与焊接机头悬挂面（11）连接，摇臂（35）可绕焊接机头悬挂面（11）的中心轴在水平面上环向转动，摇臂（35）的下端与焊接机头（16）相连，在焊接机头（16）的中部设有焊接机头中心轴（17），焊接机头（16）由旋转机构驱动绕焊接机头中心轴（17）旋转，在焊接机头（16）的底部设有用于插入短管接头内孔中的定位涨紧机构（18），在定位涨紧机构（18）的侧边设有焊枪（19），焊枪（19）固定在焊枪调整系统（14）上，通过焊枪调整系统（14）调整焊枪（19）的位置和角度，通过芯轴（13）连接在焊接机头（16）上的焊丝盘（12）通过焊丝送进机构（15）为焊枪（19）提供焊丝，焊枪调整系统（14）与焊接机头（16）连接固定，焊枪（19）由焊接电源（4）提供电源，用于调节焊接参数的第一电控箱（6）连接焊接电源（4），第一电控箱（6）连接第二电控箱（20），第二电控箱（20）控制旋转机构及气动平衡吊装置（9）；

步骤2、当焊接集箱短管接头非全焊透型角焊缝时，对集箱短管接头非全焊透型角焊缝进行点焊固定；当焊接集箱短管接头全焊透型角焊缝时，先对集箱短管接头全焊透型角焊缝进行点焊固定，然后用内孔氩弧焊方法进行打底焊接；

步骤3、步骤1所述的自动焊机械装置在底座机构的带动下运行至指定焊接位置处；

步骤4、打开焊接电源（4）；

步骤5、通过第二电控箱（20）调节气动平衡吊装置（9）的气压，使得整个自动焊机械装置达到力学平衡；

步骤6、将焊接机头（16）移动至待焊短管接头上方，将定位涨紧机构（18）插入短管接头的内孔中，放掉气动平衡吊装置（9）的部分气缸压力，依靠焊接机头（16）的自重使定位涨紧机构（18）受压涨紧，从而实现焊接机头（16）的定位与涨紧；

步骤7、通过第二电控箱（20）控制焊接机头16顺时针或逆时针旋转以调节焊接起始点，通过焊枪调整系统（14）调节焊枪（19）的位置和角度，以及焊接起始点；

步骤8、通过第一电控箱（6）调整焊接参数至焊接集箱短管接头全焊透型角焊缝或焊接集箱短管接头非全焊透型角焊缝所需要的规定值；

步骤9 、开始对集箱短管接头全焊透型角焊缝或集箱短管接头非全焊透型角焊缝实施埋弧自动焊接，可进行多层多道焊接，直至满足焊缝要求。

2.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述底座机构包括移动台车（3），在移动台车（3）的底部设有轨道轮（1），轨道轮（1）在轨道上滚动，所述焊接电源（4）及所述第一电控箱（6）设于移动台车（3）上，在移动台车（3）的顶部设有固定立柱（5）。

3.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述气动平衡吊装置（9）包括摆臂（10），在摆臂（10）的一端上设有配重（8），气缸（7）的伸缩端与摆臂（10）铰接，气缸（7）固定在所述支撑座（41）上，由气泵（2）控制气缸（7）的压力。

4.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述旋转机构包括伺服电机（32），伺服电机（32）通过电缆（33）与所述第一电控箱（6）相连，在伺服电机（32）的输出轴上设有同轴的小齿轮（30）和计数齿轮（42），小齿轮（30）与大齿轮（29）啮合，大齿轮（29）通过齿轮键（34）与所述焊接机头中心轴（17）固定，由机械式计数器（31）对计数齿轮（42）转过的齿数进行计数，并将信号反馈给所述第一电控箱（6），所述第一电控箱（6）通过控制伺服电机（32）工作实现对所述焊接机头（16）旋转角度的控制，所述第二电控箱（20）来调节和显示所述焊接机头（16）的旋转角度。

5.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述定位涨紧机构（18）包括涨杆（36），涨杆（36）的末端通过高度调节结构（37）与所述焊接机头（16）的底部相连，在涨杆（36）外套有涨套（38），涨套（38）末端的外圆周面上形成有一圈定位面，涨套（38）顶端为下压涨紧结构，定位涨紧后，定位面定位在短管接头的开口端上，涨套（38）顶端的外圆周面与短管接头的内壁紧密配合。

6.如权利要求5所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述下压涨紧结构包括均布在所述涨套（38）顶端的至少三条涨隙，由涨隙将所述涨套（38）顶端分成至少三个部分，所述涨套（38）顶端内孔的孔壁为第一缩径斜面，所述涨杆（36）顶端的外圆周面为与第一缩径斜面相同的第二缩径斜面。

7.如权利要求5所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述高度调节结构（37）包括位于所述涨杆（36）上的外螺纹及位于所述焊接机头中心轴（17）下端的与外螺纹相配合的内螺纹，所述涨杆（36）与所述焊接机头中心轴（17）螺纹连接，由位于所述涨杆（36）上的螺母将所述涨杆（36）与所述焊接机头中心轴（17）锁紧。

8.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：所述焊枪调整系统（14）包括用于夹持所述焊枪（19）的焊枪夹（27），焊枪夹（27）连接夹柄（26），夹柄（26）固定在水平调节基座（39）上，水平调节基座（39）通过水平调节螺钉（22）与竖直调节基座（40）相连，通过水平调节螺钉（22）调节水平调节基座（39）的水平位置，竖直调节螺钉（21）穿设于竖直调节基座（40）内，通过竖直调节螺钉（21）调节竖直调节基座（40）的上下位置，在水平调节基座（39）的侧边设有摇柄（24），夹柄（26）的端部穿过水平调节基座（39）后与摇柄（24）的一端相连，摇柄（24）的另一端连接弹簧（23）的一端，弹簧（23）的另一端与水平调节基座（39）固定连接，U形头（25）的端部与摇柄（24）相抵，U形头（25）固定在水平调节基座（39）的侧边。

9.如权利要求1所述的一种集箱短管接头的全焊透型或非全焊透型角焊缝自动焊接工艺，其特征在于：在所述焊枪（19）面向所述短管接头的一侧上设有机械跟踪点（28）。