CN104209673A - 快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元 - Google Patents

快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，是为大幅提升管道的焊接速度和焊接质量而设计的。本焊接单元由气动升降机构、焊枪上下、左右调整机构、送丝机构、焊枪和自动剪丝机构组成。燕尾导轨用于与焊机的快速插装固定，气动升降机构、焊枪的上下和左右调整机构用于焊枪的最佳定位调整，送丝机构用于主动为焊枪送丝，自动剪丝机构用于替代人工剪丝，航空插头与气路快插接口用于形成高度集成模块化的焊接单元。本焊接单元是管道焊接技术的历史性飞跃，其模块化的集成设计可实现在自动焊机上的快速安装和拆卸，可实现不同管径管道同步自动焊机焊接单元的快速切换，换丝容易方便，操作程序简化，焊接准备时间短，整体施工效率高。

Description

快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元
技术领域
本发明涉及一种快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，属于石油天然气管道焊接施工技术领域。
背景技术
随着油气能源消费需求的迅猛增长及科学技术的日益进步，油气管道建设已步入高峰期且朝着高效化建设的方向发展，其管道施工的速度和质量逐渐成为施工方关注的焦点，尤其是关键环节的焊接效率更备受关注。目前，管道施工已从手工焊接过渡到半自动焊和自动焊，全位置自动焊设备的焊接速度快、效率高，操作简单，可大大降低焊工的劳动强度，已成为管道施工建设中的主流技术。然而，在用的全位置自动焊技术多为单焊炬自动焊或双焊炬自动焊，多为下向焊接方式，即单焊炬焊枪或多焊炬焊枪在其运动载体的带动下从管道0点位置向6点位置焊接，单层焊接完毕后，再被运动载体带回0点位置，进行下一道工序的焊接，这在某种程度上制约了焊接速度的提升。同时，现有自动焊工艺在施工中易出现焊缝层间未熔合、气孔、未焊透、焊道不连续及咬边等缺陷，且现有自动焊设备的送丝盘更换比较困难，制约了管道自动焊技术优势的充分发挥和焊接效率的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其能在保证焊接质量的前提下大幅提升管道的焊接速度。
本发明的具体技术内容如下：
本焊接单元由焊枪左右调整机构、焊枪上下调整机构、气动升降机构、送丝机构、焊枪和自动剪丝机构组成：
气动升降机构中的连接板通过其端面上的燕尾导轨连接焊机主体，并通过连接轴连接位于其另一端面的、可相对其转动的摆臂；摆臂另一端连接气缸，活塞杆通过调整连接块和可旋转连接轴与连接板连接；摆臂侧面连接固定槽板，固定槽板的边板上设有中部定位槽和底部定位弧槽。
送丝机构中的壳体弧面端侧壁连接摆臂，直面端连接固定槽板，壳体顶面设有航空插头、把手和气路快插接口，壳体内连接送丝机和设在连接轴上的送丝盘。
焊枪左右调整机构中的左右调整槽板背面设有连接焊枪上下调整机构中垂直丝杠的安装孔，前面设有连接滑块的水平导轨，滑块上部固定有连接左右调整齿轮组的横向驱动电机和水平丝杠，滑块下部连接焊枪，左右调整齿轮组固定于左右调整槽板边板上。
焊枪上下调整机构中的垂直板架背面上部的定位块通过锁紧把手连接固定板槽顶面，中部的定位块插接固定板槽的定位槽，底部的弧钩通过定位轴卡接固定板槽的定位弧槽；垂直板架设有顶部固定块、边板开槽和板前面的垂直导轨，垂直导轨连接焊枪左右调整机构的滑块，顶部固定块上固定有连接上下调整齿轮组的纵向驱动电机和垂直丝杠，边板开槽内插接焊枪左右调整机构的左右调整槽板。
自动剪丝机构中的剪丝气缸顶端通过调整连接块连接焊枪上下调整机构，底端通过传动臂连接定位焊枪的焊丝钳。
本焊接单元是管道焊接技术的历史性飞跃，其模块化的集成设计可实现在管道多点同步自动焊机上的快速安装和拆卸，可实现不同管径管道同步自动焊机焊接单元的快速切换，换丝容易方便，操作程序简化，焊接准备时间短，整体施工效率高。
附图说明
图1为快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元工作示意图。
图2a、2b和2c为本发明焊接单元不同角度结构示意图。
图3为本发明焊接单元气动升降机构示意图。
图4本发明焊接单元内部示意图。
图5、6为本发明焊接单元焊枪左右调整机构示意图。
图5、7和8为本发明焊接单元焊枪上下调整机构示意图。
图9为本发明焊接单元自动剪丝机构示意图。
具体实施方式
实施例：
参照图1至9对本发明的实施例进一步说明：
如图2a、2b和2c所示，本焊接单元2由焊枪左右调整机构3、焊枪上下调整机构4、气动升降机构10、送丝机构12、焊枪13和自动剪丝机构14组成：
如图1、图2c和图3所示，气动升降机构10包括连接板9、摆臂19、固定槽板20、气缸21、活塞杆22、连接块23、可旋转连接轴24和连接轴15：连接板9通过其端面上的燕尾导轨16连接焊机主体1，并通过连接轴15连接位于其另一端面的、可相对其转动的摆臂19；摆臂19另一端连接气缸21，其活塞杆22通过连接块23和可旋转连接轴24与连接板9连接；摆臂19侧面连接固定槽板20，固定槽板20的边板上设有中部定位槽40和底部定位弧槽41。
如图4所示，送丝机构12包括航空插头6、壳体7、把手8、气路快插接口11、送丝机17和送丝盘18：壳体7弧面端侧壁连接摆臂19，直面端连接固定槽板20，壳体7顶面设有航空插头6、把手8和气路快插接口11，壳体7内连接送丝机17和设在连接轴15上的送丝盘18。
如图5、6所示，焊枪左右调整机构3包括左右调整槽板28、左右调整齿轮组31、滑块33、横向驱动电机34和水平导轨35：左右调整槽板28背面设有连接焊枪上下调整机构4中垂直丝杠26的安装孔32，前面设有连接滑块33的水平导轨35，滑块33上部固定有连接左右调整齿轮组31的横向驱动电机34和水平丝杠29，下部连接焊枪13，左右调整齿轮组31固定于左右调整槽板28边板上。
如图5、7和8所示，焊枪上下调整机构4包括上下调整齿轮组25、垂直丝杠26、纵向驱动电机27和垂直板架30：垂直板架30背面上部的定位块通过锁紧把手5连接固定板槽20顶面，中部的定位块插接固定板槽20的定位槽40，底部的弧钩通过定位轴42卡接固定板槽20的定位弧槽41；垂直板架30设有顶部固定块43、边板开槽45和板前面的垂直导轨44，垂直导轨44连接焊枪左右调整机构3的滑块33，顶部固定块43上固定有连接上下调整齿轮组25的纵向驱动电机27和垂直丝杠26，边板开槽45内插接焊枪左右调整机构3的左右调整槽板28。
如图9所示，自动剪丝机构14包括剪丝气缸36、调整连接块37、传动臂38及焊丝钳39：剪丝气缸36顶端通过调整连接块37连接焊枪上下调整机构4，底端通过传动臂38连接定位焊枪13的焊丝钳39。
本发明焊接单元各机构的功能如下：
管道多点同步自动焊机是将管道外环缝进行360°全数字参数化分段处理及自动插值计算，控制八把焊枪进行上下向结合的、不间断同步地往复焊接，焊接速度比现有技术提高2～3倍。本焊接单元是管道多点同步自动焊机的核心组成部分，其通过自身的燕尾导轨实现与自动焊机主体的快速插装和固定，以确保焊机的整体性；气动升降机构用于起降焊接单元；送丝机构用于为焊枪主动送丝，实现管道环焊缝的金属填充；焊枪上下、左右调整机构用于焊枪与焊缝的最佳距离调整；自动剪丝机构用于替代人工剪丝，简化操作程序，确保焊枪焊丝长度的均匀性；锁紧把手用于实现机构的快速锁紧；航空插头与气路快插接口用于实现焊接单元高度集成模块化；提手用于方便焊接单元的装卸。
本发明焊接单元的使用方法如下：
将本焊接单元2组装完成后，用提手8提起，以连接板9的燕尾导轨16连接在自动焊机主体1上，然后将航空插头6和气路快插接口11连接电源控制系统及气源。给气缸21增压，活塞杆22带动摆臂19绕连接轴15旋转，通过固定槽板20、焊枪左右调整机构3和焊枪上下调整机构4将送丝机构12和焊枪13降至适合的焊接位置，然后气缸21停止动作。此时根据需要，自动剪丝机构14可在剪丝气缸36的作用下修剪焊丝，然后开始焊接。焊接时，送丝机构12输送焊丝，焊枪左右调整机构3和焊枪上下调整机构4根据焊缝情况调整焊枪13的位置。需更换送丝盘18时，将焊接单元2提出，换丝后装回。焊接完毕后，用气缸21带动活塞杆22和摆臂19收起焊接单元2，移动管道多点同步自动焊机，焊接下一道管口。

Claims (6)

1.一种快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于本焊接单元(2)由焊枪左右调整机构(3)、焊枪上下调整机构(4)、气动升降机构(10)、送丝机构(12)、焊枪(13)和自动剪丝机构(14)组成。 
2.根据权利要求1所述的快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于气动升降机构(10)中的连接板(9)通过其端面上的燕尾导轨(16)连接焊机主体(1)，并通过连接轴(15)连接位于其另一端面的、可相对其转动的摆臂(19)；摆臂(19)另一端连接气缸(21)，其活塞杆(22)通过连接块(23)和可旋转连接轴(24)与连接板(9)连接；摆臂(19)侧面连接固定槽板(20)，固定槽板(20)的边板上设有中部定位槽(40)和底部定位弧槽(41)。 
3.根据权利要求1所述的快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于送丝机构(12)中的壳体(7)弧面端侧壁连接摆臂(19)，直面端连接固定槽板(20)，壳体(7)顶面设有航空插头(6)、把手(8)和气路快插接口(11)，壳体(7)内连接送丝机(17)和设在连接轴(15)上的送丝盘(18)。 
4.根据权利要求1所述的快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于焊枪左右调整机构(3)中的左右调整槽板(28)背面设有连接焊枪上下调整机构(4)中垂直丝杠(26)的安装孔(32)，前面设有连接滑块(33)的水平导轨(35)，滑块(33)上部固定有连接左右调整齿轮组(31)的横向驱动电机(34)和水平丝杠(29)，滑块(33)下部连接焊枪(13)，左右调整齿轮组(31)固定于左右调整槽板(28)边板上。 
5.根据权利要求1所述的快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于焊枪上下调整机构(4)中的垂直板架(30)背面上部的定位块通过锁紧把手(5)连接固定板槽(20)顶面，中部的定位块插接固定板槽(20)的定位槽(40)，底部的弧钩通过定位轴(42)卡接固定板槽(20)的定位弧槽(41)；垂直板架(30)设有顶部固定块(43)、边板开槽(45)和板前面的垂直导轨(44)，垂直导轨(44)连接焊枪左右调整机构(3)的滑块(33)，顶部固定块(43)上固定有连接上下调整齿轮组(25)的纵向驱动电机(27)和垂直丝杠(26)，边板开槽(45)内插接焊枪左右调整机构(3)的左右调整槽板(28)。
6.根据权利要求1所述的快速插装式管道多点同步自动焊焊接单元，其特征在于自动剪丝机构(14)中的剪丝气缸(36)顶端通过调整连接块(37)连接焊枪上下调整机构(4)，底端通过传动臂(38)连接定位焊枪(13)的焊丝钳(39)。 
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