CN102974913B - 不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机及其用途和使用方法 - Google Patents

Abstract

不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机及其用途和使用方法，本发明属于不锈钢焊管或复合管的内焊缝焊接设备领域，具体涉及一种不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机及其用途和使用方法。其特征在于包括控制装置和焊臂，焊臂的一端连接控制装置，焊臂的另一端通过万向节连接安装板，安装板上固定焊枪和送丝嘴，焊枪连接焊机，送丝嘴连接送丝机；控制装置包括控制器、焊枪微调装置和视频监控装置，控制器连接控制焊机、送丝机、焊枪微调装置和视频监控装置；视频监控装置包括摄像头和显示器，摄像头固定在安装板上或靠近焊枪的焊臂上。本发明将装有焊枪和送丝嘴的焊臂伸入钢管中，工人在钢管外通过控制装置遥控完成焊接作业，劳动强度小且加工精度高。

Description

不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机及其用途和使用方法

技术领域

本发明属于不锈钢焊管或复合管的内焊缝焊接设备领域，具体涉及一种不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机及其用途和使用方法。

背景技术

小口径的复合管现有工艺是机械式复合管，正是由于机械式复合管的基/衬界面是机械过盈配合而不是冶金结合，且衬管的壁厚远小于基管的厚度，所以在弯曲工况下机械式复合管内衬可能会出现起皱现象，从而导致复合管的失效。复合焊接管因此采用热轧冶金复合板制造，就避免了此类问题的发生，这使得不锈钢复合管这种节能产品扩大了使用范围。现有技术对不锈钢复合管进行纵缝焊接，主要有人工和全自动焊接两种方式。人工焊管需要焊工预先进入钢管内堆焊耐腐层，因此加工的最小管径尺寸也在直径600毫米左右，如果钢管的管径尺寸再小，人员就无法进入管内，焊接也无法进行。现在的全自动焊接设备，受机身尺寸的限制，进行焊接内缝的钢管直径最小规格也不能低于500毫米。

另外，在不锈钢焊管领域中，厚壁小口径钢管的焊接，基本只能采用手工打底、自动焊填充盖面和自动打底单面焊双面成型、自动焊填充盖面的工艺。这种工艺的最薄弱环节在于手工打底工序上，焊接质量受人为因素影响导致成型差，质量无法保证，自动焊打底破口大，填充量大，焊接成本高，工人劳动强度大，且加工效率低，产品质量无法保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，便于对不锈钢或复合钢管进行合缝焊接及堆焊防腐层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于包括控制装置和焊臂，焊臂的一端连接控制装置，焊臂的另一端通过万向节连接安装板，安装板上固定焊枪和送丝嘴，焊枪连接焊机，送丝嘴连接送丝机；控制装置包括控制器、焊枪微调装置和视频监控装置，控制器连接控制焊机、送丝机、焊枪微调装置和视频监控装置；视频监控装置包括摄像头和显示器，摄像头固定在安装板上或靠近焊枪的焊臂上。

本发明所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于焊枪微调装置包括调节手轮、上下运动牵拉钢丝、左右运动牵拉钢丝、上部定滑轮和侧部定滑轮；上部定滑轮与侧部定滑轮均安装在焊臂上，上下运动牵拉钢丝一端连接安装板的上部，上下运动牵拉钢丝的另一端穿过上部定滑轮后连接调节手轮；左右运动牵拉钢丝一端连接安装板的侧部，左右运动牵拉钢丝的另一端穿过侧部定滑轮后连接调节手轮，在安装板和侧部定滑轮之间的左右运动牵拉钢丝上套装弹簧。

控制装置还包括移动小车，焊臂固定在移动小车上，在移动小车上安装焊机、送丝机、显示器和控制器。

还包括运动直轨，在运动直轨两端安装挡块；移动小车设置在运动直轨上，并能在控制器的控制下沿运动直轨前进或后退。

在焊臂伸入钢管的一端底部安装一对焊臂内支撑轮。

在运动直轨上安装焊臂外支撑轮。

还包括钢管固定托架，钢管固定托架呈“凹”形，在钢管固定托架下方设置保护气槽。

万向节采用四联销轴式、球面滚轮式、球叉式或球笼式万向节。

本发明所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机的用途，其特征在于用于内口径为200-600毫米的不锈钢或复合钢管的纵向合缝焊接及堆焊防腐层。

本发明所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将待焊钢管焊缝朝下放置在钢管固定托架上，在保护气槽内通入保护气体；

b.通过控制器控制启动移动小车，令焊臂伸入钢管中；

c.当焊臂带动焊枪和送丝嘴到达钢管的远端时，通过摄像头观察焊枪位置；通过调节手轮控制上下运动牵拉钢丝和左右运动牵拉钢丝，拉动安装板在万向节的限定下上下左右移动，从而对焊枪位置进行调节，直至焊枪位于钢管焊缝远端的起始中心处为止，完成定位调节；

d.通过控制器控制移动小车匀速沿运动直轨后退，开启焊机和送丝机，进行焊接作业；焊接过程中，利用摄像头监控焊枪位置，利用调节手轮调节焊枪位置，进行实时微调矫正；

e. 当焊臂带动焊枪和送丝嘴到达钢管的近端末处时，通过控制器关闭焊机和送丝机，运动小车持续后移，直至焊臂完全退出钢管，可将钢管从钢管固定托架上取下，完成焊接作业。

本发明的有益效果是：

1、本发明将焊枪和送丝嘴固定在焊臂上，将焊臂伸入钢管中，工人在钢管外通过控制装置遥控完成焊接作业，劳动强度小且加工精度高。

2、本发明的控制装置中的焊枪微调装置设计精巧，占有空间极小，较现有技术中的自动焊接设备结构更为精简，纯机械结构故障率更低，因此能加工内径在200-600毫米的不锈钢或复合钢管。焊枪的上下位置，通过牵拉上下运动牵拉钢丝进行调节；而焊枪的左右位置，通过牵拉左右运动牵拉钢丝进行调节；而焊枪的前后位置则通过焊臂的进退进行控制。套装在左右运动牵拉钢丝上的弹簧可在拉动左右运动牵拉钢丝过度时，进行回位调节。焊枪微调装置令焊接设备的控制简便易行，工人经过简单的操作培训即可上岗工作。

3、控制装置的移动小车，在固定焊臂的同时，可安装焊机、送丝机、显示器和控制器，工人可坐在移动小车上，通过控制移动小车的前进、后退，调节焊臂进入管内的位置，不但省力方便，而且能同时通过显示器观察焊接情况，及时控制调整焊接作业。

4、移动小车设置在运动直轨上，并能在控制器的控制下沿运动直轨前进或后退，在运动直轨两端安装挡块，挡块能够限制移动小车的行程。运动直轨的设置能保证移动小车沿直线前进，进一步保证了焊臂所带动的焊枪沿直线进行焊接，避免焊接后焊缝走偏。

5、在焊臂连接万向节的一端底部安装一对焊臂内支撑轮，便于加工管长较大的工件，避免焊臂前端下垂，影响焊枪的焊接位置定位。在运动直轨上安装焊臂外支撑轮，可对焊臂起到进一步辅助支撑的作用。尤其是在焊枪焊接钢管末端时，焊臂已基本撤出钢管外，焊臂内支撑轮此时悬空不承力，焊臂外支撑轮则起到托举的作用，防止焊枪直接接触钢管。

6、钢管固定托架呈“凹”形，钢管放置在凹口中，牢固稳定，避免左右晃动造成质量事故。在钢管固定托架下方设置保护气槽，保护气槽内通入焊接需要的保护气体，焊接质量得以保证。

7、本设备结构简单，操作方法简便，自动化程度高，尤其适合加工内径在200-600毫米的不锈钢或复合钢管的纵缝焊接及防腐层堆焊，无需焊工进入钢管内进行作业，有效改善了焊接作业的工作环境，提升了焊接质量，适宜在业界推广普及。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是焊接装置、焊臂和控制装置的连接结构示意图；

图3是焊接装置的结构示意图；

图4是图3的A向结构示意图；

图5是万向节的结构示意图；

图6是钢管固定托架的结构示意图；

图7是图6的B向结构示意图；

图8是图6的C向结构示意图；

图9是运动直轨的结构示意图；

图10是图9的D向结构示意图；

图11是焊臂外部支撑轮的结构示意图；

图12是控制器的结构示意图；

图中：1、钢管固定托架；2、钢管；3、万向节；4、安装板；5、焊臂； 6、移动小车；7、控制器；8、送丝机；9、运动直轨；10、焊臂外支撑轮；11、焊臂内支撑轮；12、上部定滑轮；13、上下运动牵拉钢丝； 14、摄像头；15、送丝嘴；16、焊枪；17、弹簧；18、侧部定滑轮；19、左右运动牵拉钢丝；20、保护气槽；21、挡头；22、显示器；23、调节手轮；24、控制旋钮。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1和2所示，在本发明中，焊臂5的一端通过万向节3连接安装板4，在安装板4上固定焊枪16和送丝嘴15。焊臂5的另一端固定在移动小车6上。控制器7也安装在移动小车6上，控制器7连接控制焊机和送丝机8的启动关闭作业、焊枪微调装置的调节工作和视频监控装置对焊接任务的实时监控情况。

焊枪微调装置的上部定滑轮12与侧部定滑轮18均安装在焊臂5上。焊枪微调装置的上下运动牵拉钢丝13一端连接安装板4的上部，上下运动牵拉钢丝13的另一端穿过上部定滑轮12后连接调节手轮23。焊枪微调装置的左右运动牵拉钢丝19一端连接安装板4的侧部，左右运动牵拉钢丝19的另一端穿过侧部定滑轮18后连接调节手轮23，在安装板4和侧部定滑轮18之间的左右运动牵拉钢丝19上套装弹簧17。也可在安装板4和上部定滑轮12之间的上下运动牵拉钢丝13上套装弹簧，起到调节回位的作用。（上下运动牵拉钢丝12和左右运动牵拉钢丝19，也可连接与安装板13固定在一起的万向节3的一端，如图3和4所示，也可起到同样的调节效果）。调节手轮23安装在控制器上，调节牵拉钢丝的牵引进给量，进而控制焊枪位置。

视频监控装置包括摄像头14和显示器22，摄像头14固定在安装板4或靠近焊枪16的焊臂5上。显示器22安装在控制器7上。操作者可通过观察显示器22上显示的摄像头14记录的实施焊接情况，及时对焊接作业进行调整。

移动小车6设置在运动直轨9上，并能在控制器7的控制下，沿运动直轨9前进或后退。在运动直轨9两端安装挡块21，用以限制移动小车6的前后运动行程。

当需要焊接的钢管尺寸较长时，可在焊臂5伸入钢管一端的底部安装一对焊臂内支撑轮11，避免焊臂5长距离悬空，造成下垂。在运动直轨9上安装焊臂外支撑轮10，可对焊臂5起到进一步辅助支撑的作用。尤其在焊枪16焊接钢管末端时，焊臂5已基本撤出钢管外，焊臂内支撑轮11此时悬空不承力，焊臂外支撑轮10则起到托举的作用，防止焊枪16直接接触钢管。

进行焊接作业时，可将钢管2放置在“凹”形的钢管固定托架1上，钢管2的焊缝朝下放置，在钢管固定托架1下方设置的保护气槽20。

万向节3以四联销轴式为优选，可防止安装板4左右晃动，造成焊枪位置不稳定。

本发明所述的一种不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机用于内口径为200-600毫米的不锈钢或复合钢管的纵向合缝焊接及堆焊防腐层。其使用方法如下：

a.将待焊钢管焊缝朝下放置在钢管固定托架1上，在保护气槽20内通入保护气体；

b.通过控制器7控制启动移动小车6，令焊臂5伸入钢管中；

c.当焊臂5带动焊枪16和送丝嘴15到达钢管的远端时，通过摄像头14观察焊枪位置；通过调节手轮23控制上下运动牵拉钢丝13和左右运动牵拉钢丝19，拉动安装板4在万向节3的限定下上下左右移动，从而对焊枪位置进行调节，直至焊枪16位于钢管焊缝远端的起始中心处为止，完成定位调节；

d.通过控制器7控制移动小车6匀速沿运动直轨9后退，开启焊机和送丝机8，进行焊接作业；焊接过程中，利用摄像头14监控焊枪16的位置，利用调节手轮23调节焊枪位置，进行实时微调矫正；

e. 当焊臂5带动焊枪16和送丝嘴15到达钢管的近端末处时，通过控制器7关闭焊机和送丝机8，移动小车6持续后移，直至焊臂5完全退出钢管，可将钢管从钢管固定托架1上取下，完成焊接作业。

在本发明中，可将显示器22和控制器7替换为PLC控制功能于一体的触屏式控制器，可以预先设定好焊接程序，操作者可根据不同的焊接条件选择不同的焊接程序，直接通过触控屏幕完成对焊接参数的选择。

需要指出的是，上述实施方式仅是本发明优选的实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在符合本发明工作原理的前提下，任何等同或相似的替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于包括控制装置和焊臂，焊臂的一端连接控制装置，焊臂的另一端通过万向节连接安装板，安装板上固定焊枪和送丝嘴，焊枪连接焊机，送丝嘴连接送丝机；控制装置包括控制器、焊枪微调装置和视频监控装置，控制器连接控制焊机、送丝机、焊枪微调装置和视频监控装置；视频监控装置包括摄像头和显示器，摄像头固定在安装板上或靠近焊枪的焊臂上；

焊枪微调装置包括调节手轮、上下运动牵拉钢丝、左右运动牵拉钢丝、上部定滑轮和侧部定滑轮；上部定滑轮与侧部定滑轮均安装在焊臂上，上下运动牵拉钢丝一端连接安装板的上部，上下运动牵拉钢丝的另一端穿过上部定滑轮后连接调节手轮；左右运动牵拉钢丝一端连接安装板的侧部，左右运动牵拉钢丝的另一端穿过侧部定滑轮后连接调节手轮，在安装板和侧部定滑轮之间的左右运动牵拉钢丝上套装弹簧。

2.根据权利要求1 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于控制装置还包括移动小车，焊臂固定在移动小车上，在移动小车上安装焊机、送丝机、显示器和控制器。

3.根据权利要求2 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于还包括运动直轨，在运动直轨两端安装挡块；移动小车设置在运动直轨上，并能在控制器的控制下沿运动直轨前进或后退。

4.根据权利要求3 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于在焊臂伸入钢管的一端底部安装一对焊臂内支撑轮。

5.根据权利要求4 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于在运动直轨上安装焊臂外支撑轮。

6.根据权利要求5 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于还包括钢管固定托架，钢管固定托架呈“凹”形，在钢管固定托架下方设置保护气槽。

7.根据权利要求6 所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机，其特征在于万向节采用四联销轴式、球面滚轮式、球叉式或球笼式万向节。

8.根据权利要求1-7 中任一项权利要求所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机的用途，其特征在于用于内口径为200-600 毫米的不锈钢或复合钢管的纵向合缝焊接及堆焊防腐层。

9.根据权利要求1-7 中任一项权利要求所述的不锈钢及复合钢焊管纵缝内焊专机的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

a.将待焊钢管焊缝朝下放置在钢管固定托架上，在保护气槽内通入保护气体；

b.通过控制器控制启动移动小车，令焊臂伸入钢管中；

c.当焊臂带动焊枪和送丝嘴到达钢管的远端时，通过摄像头观察焊枪位置；通过调节手轮控制上下运动牵拉钢丝和左右运动牵拉钢丝，拉动安装板在万向节的限定下上下左右移动，从而对焊枪位置进行调节，直至焊枪位于钢管焊缝远端的起始中心处为止，完成定位调节；

d.通过控制器控制移动小车匀速沿运动直轨后退，开启焊机和送丝机，进行焊接作业；焊接过程中，利用摄像头监控焊枪位置，并利用调节手轮调节焊枪位置，进行实时微调矫正；

e. 当焊臂带动焊枪和送丝嘴到达钢管的近端末处时，通过控制器关闭焊机和送丝机，移动小车持续后移，直至焊臂完全退出钢管，可将钢管从钢管固定托架上取下，完成焊接作业。