CN105618927B - 一种直焊道带极电渣焊机头装置和焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直焊道带极电渣焊机头装置和焊接方法，所述焊接装置包括随动跟踪机构(1)、W型跟踪轮电动升降机构(2)、电动纠偏机构(3)和带极电渣焊机构(4)。本发明的直焊道带极电渣焊机头装置在直缝管车间冶金复合管内覆层电渣焊接工序中使用，可以实现高质量冶金复合管内覆层金属的焊接，满足冶金复合管的正常生产需求。

Description

一种直焊道带极电渣焊机头装置和焊接方法
技术领域
本发明属于直缝冶金复合管制造领域，具体涉及一种直焊道带极电渣焊机头装置和焊接方法。
背景技术
近年来冶金复合管由于其巨大的利润空间，受到国内外焊管企业的热捧，国内焊管企业开始兴建冶金复合管生产线。现有的带极电渣焊接设备主要用于压力容器环向和纵向内壁堆焊，其焊接环境没有坡口，和直焊道冶金复合管内覆层焊接场合不同，不存在自动跟踪等问题。为了解决直焊道冶金复合管内覆层焊接过程中的自动跟踪、电渣焊辐射热防护、焊带长距离输送及导向和校正等一系列问题，设计出符合直焊道冶金复合管焊接生产要求的带极电渣内焊设备，本发明提出一种直焊道带极电渣焊机头装置，成功解决上述难题，实现冶金复合管内覆层带极电渣焊工艺方法生产。
发明内容
为了解决直焊道冶金复合管内覆层焊接过程中的自动跟踪、电渣焊辐射热防护、焊带长距离输送及导向和校正等一系列问题，实现冶金复合管内覆层带极电渣焊工艺方法生产，本发明提供了一种新的直焊道带极电渣焊机头装置。
本发明提供的直焊道带极电渣焊机头装置包括：随动跟踪机构1、W型跟踪轮电动升降机构2、电动纠偏机构3和带极电渣焊机构4；
所述随动跟踪机构1包括底座9、上连接架10、第一直线导轨副5、对中气缸8、定位柱6、锁紧气缸7和位置检测传感器37，所述底座9与焊接设备34固定连接，所述上连接架10通过第一直线导轨副5与所述底座9滑动连接，所述对中气缸8安装于底座9上，所述定位柱6固定连接在底座9上，所述锁紧气缸7和位置检测传感器37固定在底座9上。所述直焊道带极电渣焊机头装置通过底座(9)和设备(38)相连；
所述W型跟踪轮电动升降机构2包括侧立座11、减速电机、滚轴丝杆组件12、第二直线导轨副13、W型跟踪轮15、跟踪轮夹持机构16和压力传感器14，带极焊枪27通过上连接架10实现左右自由滑动；所述上连接架通过锁紧气缸7实现锁定；所述侧立座11固定连接在随动跟踪机构1的上连接架10上，所述减速电机与滚轴丝杆组件12通过第二直线导轨副13连接在侧立座11上，所述W型跟踪轮15通过跟踪轮夹持机构16和压力传感器14和减速电机以及滚轴丝杆组件12相连；所述W型跟踪轮15包括一个或前后两个跟踪轮；
所述带极电渣焊机构4包括带极焊枪27，所述带极电渣焊机构4和所述W型跟踪轮电动升降机构2连接。
优选的，所述带极电渣焊机构4包括主连接架19、带极送丝机组件20、送丝机夹持固定组件21、焊剂斗组件24、焊剂嘴25、焊带26、隔热板28、焊带定位导向装置29、焊带驱动箱30、压力调节钮31、焊剂回收嘴32、回收嘴固定调节杆33和回收嘴紧固夹；
所述带极送丝机组件20通过送丝机夹持固定组件21和主连接架19绝缘连接；所述焊剂斗组件24、焊带定位导向装置19及回收嘴固定调节杆33绝缘连接在主连接架19上；所述焊带驱动箱30和带极送丝机组件20通过绝缘定位板进行连接，且送丝机的驱动轮和焊带驱动箱30的主动轮之间利用链轮来传动；所述焊剂嘴25、带极焊枪27和隔热板28连接在焊带驱动箱30上；
随动跟踪机构1的上连接架10和带极电渣焊机构4的主连接架19上分别固定连接有一级导带槽36和二级导电槽35。
优选的，所述直焊道带极电渣焊机头装置还包括电动纠偏机构3，所述电动纠偏机构3包括激光笔23和摄像头22；所述激光笔23和摄像头22通过支架连接在主连接架19上；所述电动纠偏机构还包括由减速电机横移组件17，所述减速电机横移组件17安装在侧立座11上，过渡连接板18安装在减速电机横移组件17的直线导轨副上，所述带极电渣焊机构4通过过渡连接板18和所述W型跟踪轮电动升降机构2连接。
由于冶金复合管的内坡口为阶梯坡口，而且进行内覆层焊接时内坡口已经完成了一次基管打底焊接，为了消除基管内焊道40的影响，成功实现冶金复合管内覆层钢管焊接时的自动跟踪，跟踪轮的结构设计为W型。W型跟踪轮15的两侧斜边和内坡口斜边贴合，受到内坡口的拘束，配合随动跟踪机构1可以实现焊接过程的自动跟踪。而W型跟踪轮15的内凹圆弧结构，可以消除基管内焊道40的影响，防止跟踪轮上下窜动，保证优良的自动跟踪效果。
所述一级导带槽36、二级导电槽35、焊带定位导向装置29和焊带驱动箱30组成了焊带的定位、导向和驱动路径。一级导带槽36和二级导电槽35实现了焊带的长距离定位导向，焊带定位导向装置29的作用是实现焊带由水平方向到竖直方向的90°平稳转换，并对焊带进行精定位，保证焊带稳定精确的送进焊带驱动箱30，在箱内驱动轮的驱动下通过带极焊枪27平稳可靠地送进焊接熔池，实现高质量的焊接。
所述焊带驱动箱30内驱动轮的压力可以利用压力调节钮31进行便捷调整，防止驱动轮压力过大或过小，造成焊带26打滑或卡死，影响焊接效果。
所述隔热板28固定连接焊带驱动箱30上，其可以采用“三明治”压层隔热方法，利用金属+绝热材料+金属的设计结构，可以将熔池辐射热隔离，防止辐射热对焊接机头装置其他部件的影响。
所述焊剂回收嘴32通过回收嘴紧固夹34紧固连接在回收嘴固定调节杆33上，回收嘴固定调节杆33上有长条孔，保证焊剂回收嘴32的前后可以自由调整，同时利用回收嘴紧固夹34可以实现焊剂回收嘴32高低自由调整。焊剂回收嘴32位置的自由调整，可以保证焊剂回收嘴在合适的位置进行工作，从而得到最佳的回收效果。
优选的，所述导带槽采用绝缘材料内嵌不锈钢板的结构形式。不仅保证焊带26和设备之间的可靠绝缘，而且降低过多杂质干扰熔池影响焊接质量。
本发明中，所述随动跟踪机构1的上连接架10可以带动带极焊枪27进行左右自由滑动。对中气缸8在定位柱6的限定作用下，可以实现上连接架10自动回中，也即是带极焊枪27自动回中。利用锁紧气缸7可以实现上连接架10的锁定。
本发明中，所述W型跟踪轮电动升降机构2的W型跟踪轮15可以在减速电机与滚轴丝杆组件12的作用下电动上升和下降，从而可以根据实际焊接情况，在焊接开始前调节带极焊枪27至合适高度，并在焊接过程中保持这一高度，保证可靠的焊接效果。
本发明中，W型跟踪轮15对钢管39的压力可以通过压力传感器14检测出来。
本发明还提供了利用上述装置进行焊接的方法，包括：
焊接开始前，将W型跟踪轮15的中心线、焊带26的中心线和坡口的中心线调节到一条直线上，后移动至焊接位置；向W型跟踪轮15施以压力10～20kgf使之始终沿着内坡口移动，从而实现带极焊枪27始终在合适的位置进行焊接。该方法可以实现焊接过程的自动跟踪。
优选的，所述方法进一步包括：
在熄弧端，当位置检测传感器37检测到熄弧板时，W型跟踪轮15的预置压力逐渐减为零，此时随动跟踪机构1在锁紧气缸7的作用下锁紧，带极焊枪27沿着现有的轨迹进行焊接。通过该方式可以实现带极焊枪27可以在电动纠偏机构3的作用下，不受随动跟踪机构1的影响进行自由左右调整。由于W型跟踪轮15的压力减为零，W型跟踪轮受到坡口的作用力有限，为了保证熄弧端焊接效果，可以利用电动纠偏机构3进行左右修正，保证带极焊枪27始终在最佳的焊接位置完成熄弧端的焊接，保证焊接质量。
优选的，所述方法进一步包括：
将摄像头、激光笔和焊接位置调整至同一直线，并利用电动纠偏机构3对焊接位置进行左右修正。
本发明的一种直焊道带极电渣焊机头装置，在直缝管车间冶金复合管内覆层焊接工序中使用，利用W型跟踪轮，配合随动跟踪机构可以实现焊缝的自动跟踪，配合电动纠偏机构可以实现熄弧端焊缝的电动纠偏，满足冶金复合管的正常生产需求。
附图说明
图1本发明的一种直焊道带极电渣焊机头装置的侧视图；
图2和图3为本发明的一种直焊道带极电渣焊机头装置A-A剖面的剖视图以及
局部放大图；
附图标识：
1、随动跟踪机构；2、W型跟踪轮电动升降机构；3、电动纠偏机构；4、带极电渣焊机构；5、第一直线导轨副；6、定位柱；7、锁紧气缸；8、对中气缸；9、底座；10、上连接架；11、侧立座；12、滚轴丝杆；13、第二直线导轨副；14、压力传感器；15、W型跟踪轮；16、跟踪轮夹持机构；17、减速电机横移组件；18、过渡连接板；19、主连接架；20、带极送丝机组件；21、送丝机夹持固定组件；22、摄像头；23、激光笔；24、焊剂斗组件；25、焊剂嘴；26、焊带；27、带极焊枪；28、隔热板；29、焊带定位导向装置；30、焊带驱动箱；31、压力调节钮；32、焊剂回收嘴；33、回收嘴固定调节杆；34、回收嘴紧固夹；35、二级导电槽；36、一级导带槽；37、位置传感器；38、设备；39、钢管；40、基管内焊道。
具体实施方式
如下为本发明的实施例，其仅用与本发明的解释而并非限制。
图1本发明的一种直焊道带极电渣焊机头装置的侧视图，其包括随动跟踪机构1、W型跟踪轮电动升降机构2、电动纠偏机构3和带极电渣焊机构4；
其中，底座9固定连接在焊接设备38上，上连接架10通过第一直线导轨副5与底座9滑动连接，对中气缸8安装于底座9上，定位柱6固定连接在底座9上，锁紧气缸7固定在底座上，它们共同组成随动跟踪机构1。
侧立座11固定连接在随动跟踪机构1的上连接架10上，减速电机与滚轴丝杆组件12通过第一直线导轨副13连接在侧立座11上，W型跟踪轮15通过跟踪轮夹持机构16和压力传感器14和减速电机与滚轴丝杆组件12相连，它们共同组成W型跟踪轮电动升降机构2。
电动纠偏机构3由减速电机横移组件17和过渡连接板18组成。减速电机横移组件17安装在侧立座11上，过渡连接板18安装在减速电机横移组件17的第二直线导轨副上。
带极电渣焊机构4通过过渡连接板18和所述W型跟踪轮电动升降机构2连接；所述带极送丝机组件20通过送丝机夹持固定组件21和主连接架19绝缘可靠连接；激光笔23和摄像头22通过支架连接在主连接架19上；焊剂斗组件24、焊带定位导向装置29及回收嘴固定调节杆33绝缘连接在主连接架19上；焊带驱动箱30和带极送丝机组件20通过绝缘定位板进行连接，且送丝机的驱动轮和焊带驱动箱30的主动轮之间利用链轮来传动；焊剂嘴25、带极焊枪27和隔热板28连接在焊带驱动箱30上。
一级导带槽36和二级导电槽35分别固定连接在随动跟踪机构1的上连接架10和带极电渣焊机构4的主连接架19上。
焊接开始前，将W型跟踪轮15的中心线、焊带26的中心线和坡口的中心线调节到一条直线上，后移动至焊接位置；向W型跟踪轮15预置一定压力10～20kgf，使之始终沿着内坡口移动，从而实现焊接过程的自动跟踪，使带极焊枪27始终在合适的位置进行焊接，保证焊接效果。
在熄弧端，当位置检测传感器37检测到熄弧板时，W型跟踪轮15的预置压力逐渐减为零，此时随动跟踪机构1在锁紧气缸7的作用下锁紧，带极焊枪27沿着现有的轨迹进行焊接。由于W型跟踪轮15的压力减为零，W型跟踪轮受到坡口的作用力有限，为了保证熄弧端焊接效果，可以利用电动纠偏机构3进行左右修正，保证带极焊枪27始终在最佳的焊接位置完成熄弧端的焊接，保证焊接质量。
图2和图3为本发明的一种直焊道带极电渣焊机头装置A-A剖面的剖视图，从图中可以看出该装置的W型跟踪轮15在钢管39内部的实际工作状态。
焊接时，W型跟踪轮15的两侧斜边和内坡口斜边贴合，受到内坡口的拘束，配合随动跟踪机构1可以实现焊接过程的自动跟踪。而W型跟踪轮15的内凹圆弧结构，可以消除基管内焊道40的影响，防止跟踪轮上下窜动，保证优良的自动跟踪效果。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对实例及其方法所作的任何简单变形或修改均在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种直焊道带极电渣焊机头装置，包括随动跟踪机构(1)、W型跟踪轮电动升降机构(2)、电动纠偏机构(3)和带极电渣焊机构(4)，其特征在于：
所述随动跟踪机构(1)包括底座(9)、上连接架(10)、第一直线导轨副(5)、对中气缸(8)、定位柱(6)、锁紧气缸(7)和位置检测传感器(37)，所述底座(9)与焊接设备(38)固定连接，所述上连接架(10)通过第一直线导轨副(5)与所述底座(9)滑动连接，所述对中气缸(8)安装于底座(9)上，所述定位柱(6)固定连接在底座(9)上，所述锁紧气缸(7)和位置检测传感器(37)固定在底座(9)上；
所述W型跟踪轮电动升降机构(2)包括侧立座(11)、减速电机、滚轴丝杆组件(12)、第二直线导轨副(13)、W型跟踪轮(15)、跟踪轮夹持机构(16)和压力传感器(14)，带极焊枪(27)通过上连接架(10)实现左右自由滑动；所述上连接架通过锁紧气缸(7)实现锁定；所述侧立座(11)固定连接在随动跟踪机构(1)的上连接架(10)上，所述减速电机与滚轴丝杆组件(12)通过第二直线导轨副(13)连接在侧立座(11)上，所述W型跟踪轮(15)通过跟踪轮夹持机构(16)和压力传感器(14)和减速电机以及滚轴丝杆组件(12)相连；所述W型跟踪轮(15)包括一个或前后两个跟踪轮；
所述带极电渣焊机构(4)包括带极焊枪(27)，所述带极电渣焊机构(4)和所述W型跟踪轮电动升降机构(2)连接。
2.根据权利要求1所述的直焊道带极电渣焊机头装置，其特征在于，所述直焊道带极电渣焊机头装置还包括电动纠偏机构(3)，所述电动纠偏机构(3)包括激光笔(23)和摄像头(22)；所述激光笔(23)和摄像头(22)通过支架连接在主连接架(19)上；所述电动纠偏机构还包括由减速电机横移组件(17)，所述减速电机横移组件(17)安装在侧立座(11)上，过渡连接板(18)安装在减速电机横移组件(17)的直线导轨副上，所述带极电渣焊机构(4)通过过渡连接板(18)和所述W型跟踪轮电动升降机构(2)连接。
3.根据权利要求1或2所述的直焊道带极电渣焊机头装置，其特征在于，所述带极电渣焊机构(4)包括主连接架(19)、带极送丝机组件(20)、送丝机夹持固定组件(21)、焊剂斗组件(24)、焊剂嘴(25)、焊带(26)、隔热板(28)、焊带定位导向装置(29)、焊带驱动箱(30)、压力调节钮(31)、焊剂回收嘴(32)、回收嘴固定调节杆(33)和回收嘴紧固夹；
所述带极送丝机组件(20)通过送丝机夹持固定组件(21)和主连接架(19)绝缘连接；所述焊剂斗组件(24)、焊带定位导向装置(29)及回收嘴固定调节杆(33)绝缘连接在主连接架(19)上；所述焊带驱动箱(30)和带极送丝机组件(20)通过绝缘定位板进行连接，且送丝机的驱动轮和焊带驱动箱(30)的主动轮之间利用链轮来传动；所述焊剂嘴(25)、带极焊枪(27)和隔热板(28)连接在焊带驱动箱(30)上；
随动跟踪机构(1)的上连接架(10)和带极电渣焊机构(4)的主连接架(19)上分别固定连接有一级导带槽(36)和二级导电槽(35)。
4.利用权利要求1-3任一装置进行焊接的方法，包括：
焊接开始前，将W型跟踪轮(15)的中心线、焊带(26)的中心线和坡口的中心线调节到一条直线上，后移动至焊接位置；向W型跟踪轮(15)施以压力10～20kgf使之始终沿着内坡口移动，从而实现带极焊枪(27)始终在合适的位置进行焊接。
5.根据权利要求4所述的方法，包括
在熄弧端，当位置检测传感器(37)检测到熄弧板时，W型跟踪轮(15)的预置压力逐渐减为零，此时随动跟踪机构(1)在锁紧气缸(7)的作用下锁紧，带极焊枪(27)沿着现有的轨迹进行焊接。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将摄像头、激光笔和焊接位置调整至同一直线，并利用电动纠偏机构(3)进行左右修正。
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