CN106078030B - 一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置及方法，它包括固定底座，所述固定底座上安装有立柱组件，所述立柱组件的竖直导轨上通过滑动配合安装有滑移板机构，所述滑移板机构的顶部连接有竖直提升装置，所述竖直提升装置固定安装在立柱组件的顶部，所述滑移板机构的前面通过上滚轮组和下滚轮组滑动配合安装有水平支撑臂装置，所述水平支撑臂装置的一端固定安装有焊接机机架，所述焊接机机架的顶部安装有焊丝送丝机，所述焊接机机架的前端安装有焊接装置，所述焊丝送丝机配合焊接装置实现焊接。此焊接装置能够自动化的完成压力钢管加劲环焊接，降低了人工焊接的劳动强度，提高了工作效率，而且保证了焊接质量。

Description

一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置及方法

技术领域

本发明属于压力钢管自动化焊接技术领域，涉及一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置及方法，适用于流水线生产压力钢管，尤其运用在加劲环焊接量大的压力钢管。

背景技术

目前国内的抽水蓄能电站引水系统压力钢管和其它高水头常规水电站引水系统压力钢管由于水头高、内水压力大，加劲环往往设计的比较密集同时焊脚要求高，因此焊接量非常大。以安徽绩溪抽水蓄能电站和浙江仙居抽水蓄能电站为例，单节钢管长度为3m，加劲环数量多达4道，绩溪最大管径4.8m，仙居最大管径6.2m，焊脚高度K=10~15mm不等，绩溪单节钢管加劲环焊缝长120m，仙居单价钢管加劲环焊缝长156m。常用的加劲环角焊缝焊接方式有两种，第一种采用二氧化碳气体保护焊（手动），第二种采用自动的二氧化碳气体保护焊小车（利用柔性轨道），两种焊接方式工效均比较低，而且焊完一面要对钢管进行翻面焊接另一面，有安全隐患。

采用第一种焊接方法消耗的人工费高，同时由于主要采用人工焊接，焊缝容易出现咬边、焊脚高度不均匀、外观成型差等质量通病，不利于质量控制；第二种焊接方法自动化程度比第一种高，人工费消耗稍低，但是焊接过程中要先把加劲环一面全部焊完再焊接另一面，这样加劲环由于受热不均造成加劲环与管壁垂直度出现偏差，而且钢管要翻面一次，有安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有压力钢管加劲环焊接的不足，而提供的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置及方法，此焊接装置能够自动化的完成压力钢管加劲环焊接，降低了人工焊接的劳动强度，提高了工作效率，而且保证了焊接质量。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，它包括固定底座，所述固定底座上安装有立柱组件，所述立柱组件的竖直导轨上通过滑动配合安装有滑移板机构，所述滑移板机构的顶部连接有竖直提升装置，所述竖直提升装置固定安装在立柱组件的顶部，所述滑移板机构的前面通过上滚轮组和下滚轮组滑动配合安装有水平支撑臂装置，所述水平支撑臂装置的一端固定安装有焊接机机架，所述焊接机机架的顶部安装有焊丝送丝机，所述焊接机机架的前端安装有焊接装置，所述焊丝送丝机配合焊接装置实现焊接。

所述立柱组件包括中心转盘，所述中心转盘的顶部支撑安装有底板，所述底板边缘对角安装有旋紧固定机构，所述底板的顶面竖直安装有立柱，所述立柱的侧面固定安装有竖直导轨，所述立柱的背部从下至上依次安装有脚踏板、竖直爬梯和环形护栏，所述立柱的左侧面中间部位固定安装有电缆履带，所述电缆履带的一端通过固定夹固定在立柱的侧面。

所述滑移板机构包括滑移板，所述滑移板的前面通过转轴成对安装有上滚轮组和下滚轮组，所述滑移板的后面通过转轴成对安装有背部滑轮组，所述背部滑轮组与立柱组件竖直导轨构成滑动配合，所述滑移板机构的顶部中心位置固定安装有牵引固定件。

所述水平支撑臂装置包括水平臂，所述水平臂的上、下端面固定安装有水平导轨，所述水平导轨与滑移板机构上的上滚轮组和下滚轮组构成滑动配合，所述水平臂上与焊接机机架相对的一端安装有多个配重块。

所述竖直提升装置包括牵引电机，所述牵引电机的输出轴与减速器相连，所述减速器的输出轴上安装有链轮，所述链轮上配合安装有链条，所述减速器固定安装在顶板上，所述顶板固定安装在立柱组件的立柱顶部，所述减速器的输出轴另一端支撑安装在轴承座上，所述轴承座固定安装在顶板上，所述链条的末端与滑移板机构的牵引固定件固定相连。

所述焊接装置包括水平连接杆，所述水平连接杆的末端安装有焊接头连接座，所述焊接头连接座的底部对称安装有两个焊枪组件，所述焊枪组件包括上下调节机构，所述上下调节机构的前端安装有前后调节机构，所述前后调节机构的前端安装有角度调节机构，所述角度调节机构上通过螺纹配合安装有螺杆，所述螺杆的前端安装有焊枪头，所述焊枪头与焊丝送丝机相连完成焊接。

还包括钢管转动机构，所述钢管转动机构包括机架，所述机架上安装有滚轮支撑架，所述滚轮支撑架的顶部通过转轴安装有驱动滚轮，所述驱动滚轮与压力钢管的外壁相接触，所述驱动滚轮与电机相连驱动其转动再带动压力钢管匀速转动。

所述上下调节机构和前后调节机构都采用螺杆调节机构。

采用任意一项自动化焊接装置进行压力钢管加劲环焊接方法，它包括以下步骤：

S1：将压力钢管放置到钢管转动机构的驱动滚轮上；

S2：将焊丝送丝机上焊丝与焊接装置的焊枪头进行连接，再通过竖直提升装置带动水平支撑臂装置进行高度调节，使焊接装置位于压力钢管的正上方，并通过水平滑动水平支撑臂装置使焊接装置底部的两个焊枪头分别位于加劲环的两侧；

S3：通过调节上下调节机构、前后调节机构和角度调节机构对焊枪头的位置进行微调，保证两个焊枪头与压力钢管外部的加劲环保持一定的焊接角度；

S4：启动焊机，在二氧化碳气体保护焊机的作用下对压力钢管外部的加劲环两端同时进行焊接，与此同时调节钢管转动机构的电机，带动驱动滚轮转动，进而带动压力钢管匀速转动，配合焊枪头对加劲环的两侧同时进行焊接；

S5：待一条加劲环焊接完成之后，移动水平支撑臂装置使其在水平方向上移动，进而使焊接装置移动到下一个需要焊接的加劲环处，然后再次启动焊机和钢管转动机构进行焊接，直至所有的加劲环焊接完毕。

本发明有如下有益效果：

1、通过设置立柱组件底部的中心转盘能够方便的对立柱进行旋转作业，进而保证对焊接装置进行移动，到达需要进行焊接的位置，然后通过对称布置的旋紧固定机构对立柱组件的底板进行固定，防止其工作过程中发生晃动和不稳定现象。

2、通过安装滑移板机构能够对水平支撑臂装置进行支撑，使其能够在水平和竖直方向进行滑动，方便焊接装置高度的调整以及水平位置的调整，也保证了滑移板机构能够沿着立柱进行上下移动。

3、通过安装在立柱组件顶部的竖直提升装置能够对整个滑移板机构和水平支撑臂装置进行整体提升，进而达到改变焊接装置高度的目的，进而方便了后续的焊接位置调整。

4、滑移板机构通过滑动配合安装在立柱上能够降低滑动过程中的摩擦力，提高了提升效率，延长了设备的使用寿命，通过设置在滑移板机构前端的下滚轮组和上滚轮组能够保证水平臂能够在两个滚轮组之间顺利的水平滑动，进而提高了工作效率，降低了滑动的摩擦力。

5、通过在立柱的背部安装竖直爬梯方便了作业人员上、下立柱，进而保证了其能够完成高空作业，而且通过安装环形护栏保证了作业人员的安全性。

6、通过采用一对焊接装置同时对加劲环两侧面进行焊接，通过对称焊接的方式，避免了传统单面依次焊接的缺陷，有效的减少了焊接应力，防止加劲环在焊接过程中产生变形，而且一次就可以实现整条加劲环的焊接，提高了焊接效率，降低了焊接人员的劳动强度。

7、通过在焊枪头的位置设置上下调节机构、前后调节机构和角度调节机构能够方便的对焊枪的焊接角度进行有效的调整，使其保持在合适的焊接位置，进而提高加劲环的焊接质量，而且此调整机构操作方便，能够快速进行焊接位置调整。

8、通过在水平臂的两端分别安装配重块和焊接装置能够起到平衡水平臂的目的，进而保证了操作的安全性。

9、通过设置钢管转动机构能够对钢管进行自动的转动，配合焊接装置完成焊接作业，通过自动匀速的转动压力钢管能够保证其焊接的质量，以及焊接效果，提高了焊缝外观质量，利于焊缝质量控制，有效节省了人工成本，提高了生产效率，实用性强。

10、通过水平的移动水平臂能够方便的对焊接装置进行水平移动，进而保证了在一道加劲环焊接完成之后，自动的再进行下一个加劲环的自动焊接，提高了自动化程度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2为本发明的附视图。

图3为本发明的立体图。

图4为本发明图1中A的局部视图。

图5为本发明的加劲环与钢管转动机构配合的侧视图。

图6为本发明图3中B的局部视图。

图中：固定底座1、立柱组件2、竖直提升装置3、水平支撑臂装置4、滑移板机构5、焊接机机架6、焊丝送丝机7、焊接装置8、钢管转动机构9、压力钢管10、加劲环11、焊点12；

旋紧固定机构201、中心转盘202、底板203、脚踏板204、竖直爬梯205、电缆履带206、立柱207、竖直导轨208、固定夹209、环形护栏210；

牵引电机301、减速器302、链轮303、轴承座304、顶板305、链条306；

配重块401、水平臂402、水平导轨403；

滑移板501、下滚轮组502、上滚轮组503、背部滑轮组504、牵引固定件505；

水平连接杆801、焊接头连接座802、上下调节机构803、螺杆804、前后调节机构805、角度调节机构806、焊枪头807；

机架901、滚轮支撑架902、驱动滚轮903。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-6，一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，它包括固定底座1，所述固定底座1上安装有立柱组件2，所述立柱组件2的竖直导轨208上通过滑动配合安装有滑移板机构5，所述滑移板机构5的顶部连接有竖直提升装置3，所述竖直提升装置3固定安装在立柱组件2的顶部，所述滑移板机构5的前面通过上滚轮组503和下滚轮组502滑动配合安装有水平支撑臂装置4，所述水平支撑臂装置4的一端固定安装有焊接机机架6，所述焊接机机架6的顶部安装有焊丝送丝机7，所述焊接机机架6的前端安装有焊接装置8，所述焊丝送丝机7配合焊接装置8实现焊接。工作过程中通过立柱组件2对整个装置进行支撑，通过竖直提升装置3能够对水平支撑臂装置4进行竖直提升，进而保证了焊接装置8的高度调整，通过设置滑移板机构5能够保证水平支撑臂装置4在水平方向上进行移动进而保证了位置的调整。

进一步的，所述立柱组件2包括中心转盘202，所述中心转盘202的顶部支撑安装有底板203，所述底板203边缘对角安装有旋紧固定机构201，所述底板203的顶面竖直安装有立柱207，所述立柱207的侧面固定安装有竖直导轨208，所述立柱207的背部从下至上依次安装有脚踏板204、竖直爬梯205和环形护栏210，所述立柱207的左侧面中间部位固定安装有电缆履带206，所述电缆履带206的一端通过固定夹209固定在立柱207的侧面。工作过程中通过立柱207能够在中心转盘202的作用下进行转动作业，进而保证了焊接位置的调整，通过设置竖直爬梯205能够方便工作人员爬到立柱207的顶部进而方便焊接作业。

进一步的，所述滑移板机构5包括滑移板501，所述滑移板501的前面通过转轴成对安装有上滚轮组503和下滚轮组502，所述滑移板501的后面通过转轴成对安装有背部滑轮组504，所述背部滑轮组504与立柱组件2竖直导轨208构成滑动配合，所述滑移板机构5的顶部中心位置固定安装有牵引固定件505。工作过程中滑移板501能够沿着立柱207的竖直导轨208进行上下移动，进而实现了焊接装置8高度的调节，通过采用滚轮组能够降低滑动过程中的摩擦力。

进一步的，所述水平支撑臂装置4包括水平臂402，所述水平臂402的上、下端面固定安装有水平导轨403，所述水平导轨403与滑移板机构5上的上滚轮组503和下滚轮组502构成滑动配合，所述水平臂402上与焊接机机架6相对的一端安装有多个配重块401。通过水平臂402能够方便对焊接装置8进行支撑。也方便了对焊接装置8进行水平方向的移动。

进一步的，所述竖直提升装置3包括牵引电机301，所述牵引电机301的输出轴与减速器302相连，所述减速器302的输出轴上安装有链轮303，所述链轮303上配合安装有链条306，所述减速器302固定安装在顶板305上，所述顶板305固定安装在立柱组件2的立柱207顶部，所述减速器302的输出轴另一端支撑安装在轴承座304上，所述轴承座304固定安装在顶板305上，所述链条306的末端与滑移板机构5的牵引固定件505固定相连。工作过程中通过牵引电机301带动减速器302通过减速器302带动链轮303进而带动链条306上下移动，最终实现对滑移板机构5的上下提升移动实现对水平支撑臂装置4的提升作业。

进一步的，所述焊接装置8包括水平连接杆801，所述水平连接杆801的末端安装有焊接头连接座802，所述焊接头连接座802的底部对称安装有两个焊枪组件，所述焊枪组件包括上下调节机构803，所述上下调节机构803的前端安装有前后调节机构805，所述前后调节机构805的前端安装有角度调节机构806，所述角度调节机构806上通过螺纹配合安装有螺杆804，所述螺杆804的前端安装有焊枪头807，所述焊枪头807与焊丝送丝机7相连完成焊接。工作过程中通过焊接装置8进行焊接作业，采用对称焊接的方式能够避免传统焊接过程中的焊接变形，提高了焊接质量。

进一步的，还包括钢管转动机构9，所述钢管转动机构9包括机架901，所述机架901上安装有滚轮支撑架902，所述滚轮支撑架902的顶部通过转轴安装有驱动滚轮903，所述驱动滚轮903与压力钢管10的外壁相接触，所述驱动滚轮903与电机相连驱动其转动再带动压力钢管10匀速转动。工作过程中通过驱动滚轮903能够对压力钢管进行翻转和转动，进而配合焊接装置8实现匀速焊接作业，也避免了传统的翻面作业。

进一步的，所述上下调节机构803和前后调节机构805都采用螺杆调节机构。采用螺杆调节机构能够提高调节质量，同时还有锁紧的作用。

实施例2：

采用任意一项自动化焊接装置进行压力钢管加劲环焊接方法，它包括以下步骤：

S1：将压力钢管10放置到钢管转动机构9的驱动滚轮903上；

S2：将焊丝送丝机7上焊丝与焊接装置8的焊枪头807进行连接，再通过竖直提升装置3带动水平支撑臂装置4进行高度调节，使焊接装置8位于压力钢管10的正上方，并通过水平滑动水平支撑臂装置4使焊接装置8底部的两个焊枪头807分别位于加劲环11的两侧；

S3：通过调节上下调节机构803、前后调节机构805和角度调节机构806对焊枪头807的位置进行微调，保证两个焊枪头807与压力钢管10外部的加劲环11保持一定的焊接角度；

S4：启动焊机，在二氧化碳气体保护焊机的作用下对压力钢管10外部的加劲环11两端同时进行焊接，与此同时调节钢管转动机构9的电机，带动驱动滚轮903转动，进而带动压力钢管10匀速转动，配合焊枪头807对加劲环11的两侧同时进行焊接；

S5：待一条加劲环11焊接完成之后，移动水平支撑臂装置4使其在水平方向上移动，进而使焊接装置8移动到下一个需要焊接的加劲环11处，然后再次启动焊机和钢管转动机构9进行焊接，直至所有的加劲环11焊接完毕。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (7)

1.一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，它包括固定底座（1），其特征在于：所述固定底座（1）上安装有立柱组件（2），所述立柱组件（2）的竖直导轨（208）上通过滑动配合安装有滑移板机构（5），所述滑移板机构（5）的顶部连接有竖直提升装置（3），所述竖直提升装置（3）固定安装在立柱组件（2）的顶部，所述滑移板机构（5）的前面通过上滚轮组（503）和下滚轮组（502）滑动配合安装有水平支撑臂装置（4），所述水平支撑臂装置（4）的一端固定安装有焊接机机架（6），所述焊接机机架（6）的顶部安装有焊丝送丝机（7），所述焊接机机架（6）的前端安装有焊接装置（8），所述焊丝送丝机（7）配合焊接装置（8）实现焊接；

所述立柱组件（2）包括中心转盘（202），所述中心转盘（202）的顶部支撑安装有底板（203），所述底板（203）边缘对角安装有旋紧固定机构（201），所述底板（203）的顶面竖直安装有立柱（207），所述立柱（207）的侧面固定安装有竖直导轨（208），所述立柱（207）的背部从下至上依次安装有脚踏板（204）、竖直爬梯（205）和环形护栏（210），所述立柱（207）的左侧面中间部位固定安装有电缆履带（206），所述电缆履带（206）的一端通过固定夹（209）固定在立柱（207）的侧面；

所述焊接装置（8）包括水平连接杆（801），所述水平连接杆（801）的末端安装有焊接头连接座（802），所述焊接头连接座（802）的底部对称安装有两个焊枪组件，所述焊枪组件包括上下调节机构（803），所述上下调节机构（803）的前端安装有前后调节机构（805），所述前后调节机构（805）的前端安装有角度调节机构（806），所述角度调节机构（806）上通过螺纹配合安装有螺杆（804），所述螺杆（804）的前端安装有焊枪头（807），所述焊枪头（807）与焊丝送丝机（7）相连完成焊接。

2.根据权利要求1所述的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，其特征在于：所述滑移板机构（5）包括滑移板（501），所述滑移板（501）的前面通过转轴成对安装有上滚轮组（503）和下滚轮组（502），所述滑移板（501）的后面通过转轴成对安装有背部滑轮组（504），所述背部滑轮组（504）与立柱组件（2）竖直导轨（208）构成滑动配合，所述滑移板机构（5）的顶部中心位置固定安装有牵引固定件（505）。

3.根据权利要求1所述的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，其特征在于：所述水平支撑臂装置（4）包括水平臂（402），所述水平臂（402）的上、下端面固定安装有水平导轨（403），所述水平导轨（403）与滑移板机构（5）上的上滚轮组（503）和下滚轮组（502）构成滑动配合，所述水平臂（402）上与焊接机机架（6）相对的一端安装有多个配重块（401）。

4.根据权利要求1所述的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，其特征在于：所述竖直提升装置（3）包括牵引电机（301），所述牵引电机（301）的输出轴与减速器（302）相连，所述减速器（302）的输出轴上安装有链轮（303），所述链轮（303）上配合安装有链条（306），所述减速器（302）固定安装在顶板（305）上，所述顶板（305）固定安装在立柱组件（2）的立柱（207）顶部，所述减速器（302）的输出轴另一端支撑安装在轴承座（304）上，所述轴承座（304）固定安装在顶板（305）上，所述链条（306）的末端与滑移板机构（5）的牵引固定件（505）固定相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，其特征在于：还包括钢管转动机构（9），所述钢管转动机构（9）包括机架（901），所述机架（901）上安装有滚轮支撑架（902），所述滚轮支撑架（902）的顶部通过转轴安装有驱动滚轮（903），所述驱动滚轮（903）与压力钢管（10）的外壁相接触，所述驱动滚轮（903）与电机相连驱动其转动再带动压力钢管（10）匀速转动。

6.根据权利要求1所述的一种用于压力钢管加劲环自动化焊接装置，其特征在于：所述上下调节机构（803）和前后调节机构（805）都采用螺杆调节机构。

7.采用权利要求5所述自动化焊接装置进行压力钢管加劲环焊接方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1：将压力钢管（10）放置到钢管转动机构（9）的驱动滚轮（903）上；

S2：将焊丝送丝机（7）上焊丝与焊接装置（8）的焊枪头（807）进行连接，再通过竖直提升装置（3）带动水平支撑臂装置（4）进行高度调节，使焊接装置（8）位于压力钢管（10）的正上方，并通过水平滑动水平支撑臂装置（4）使焊接装置（8）底部的两个焊枪头（807）分别位于加劲环（11）的两侧；

S3：通过调节上下调节机构（803）、前后调节机构（805）和角度调节机构（806）对焊枪头（807）的位置进行微调，保证两个焊枪头（807）与压力钢管（10）外部的加劲环（11）保持一定的焊接角度；

S4：启动焊机，在二氧化碳气体保护焊机的作用下对压力钢管（10）外部的加劲环（11）两端同时进行焊接，与此同时调节钢管转动机构（9）的电机，带动驱动滚轮（903）转动，进而带动压力钢管（10）匀速转动，配合焊枪头（807）对加劲环（11）的两侧同时进行焊接；

S5：待一条加劲环（11）焊接完成之后，移动水平支撑臂装置（4）使其在水平方向上移动，进而使焊接装置（8）移动到下一个需要焊接的加劲环（11）处，然后再次启动焊机和钢管转动机构（9）进行焊接，直至所有的加劲环（11）焊接完毕。