CN106312255A - 一种筒体管接头自动焊接系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒体管接头自动焊接系统及其使用方法，包括自动焊接机具、送丝机、控制机构及电焊机，所述自动焊接机具上设有旋转筒，所述旋转筒连接有焊接转盘，其上端设有压紧弹簧，焊接转盘上位于旋转筒一侧设有高度调节杆，相对的另一侧设有焊枪，所述焊枪与送丝机连接，所述送丝机通过控制机构与电焊机连接，驱动电机与控制机构电连接。该系统通过驱动电机带动焊枪和高度杆旋转运动，焊枪能够随着焊缝高度的变化而变化，焊接过程中高度调节杆始终紧压焊接面，从而保证整个焊接过程中焊枪与焊接面距离始终保持不变，特别适合筒体管接头焊接。

Description

一种筒体管接头自动焊接系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，尤其涉及一种筒体管接头自动焊接系统及其使用方法。

背景技术

如图1所示，在锅炉、化工设备的生产制造中，经常遇到需要对两圆管相贯的马鞍形焊缝的焊接。由于这些构件经常要工作在高温高压等恶劣工作环境，因此对焊接质量要求很高。工作要求在筒体或管体内进行焊接，封闭的工作环境十分恶劣，且工作区非常狭小，操作工人在里面活动受限。以往这些焊接都是由工人手工操作完成，劳动强度大，工作效率极低。以某种蒸汽锅炉为例，在其生产过程中，上锅筒内管接头的焊接是很大一个加工难点，主要困难表现为该焊接工序为锅炉的组装焊接，工件不能自由改变位置；锅体内空间位置小(最小的锅筒直径只有800mm左右)，人和设备在里面移动困难；焊接工作量大(上锅筒内有860多个管接头)；焊接质量要求高等。国内各厂家均采用手工电弧焊焊接，但在生产过程中存在很多的问题，如：工人的劳动条件极差，劳动强度非常大，在很大程度上影响了焊接效率和焊接质量；焊后敲渣、清理打磨的工作量很大，打磨的飞溅物及其他垃圾很容易掉入管内，很难清理干净，严重影响了锅炉的产品质量，同时整个焊接的高度会呈现左右对称的一个马鞍形的变化，所以在管筒体自动焊接过程中，焊枪要随着焊缝的高度及时的进行调整是一个难以克服的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊枪能随焊缝的高度变化进行调整的筒体管接头自动焊接系统及其使用方法，以克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明所提供的筒体管接头自动焊接系统，包括自动焊接机具、送丝机、控制机构及电焊机，所述自动焊接机具包括机具外壳，所述机具外壳顶面开设有第一通孔，底端设有底板，所述底板上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔内设有轴套，支撑管上端套接在第一通孔内，并与机具外壳顶面固定连接，下端穿过所述轴套并延伸到机具外壳外，并通过连接套连接有对中定位装置，所述轴套内套设有旋转筒，所述旋转筒具有延伸至机具外壳内的内延段和延伸至机具外壳外的外延段，所述旋转筒内延段上套接固定有从动齿轮，上端设有平面轴承，所述平面轴承上依次设有滑动套和弹性元件，所述机具外壳内设有驱动所述旋转筒旋转的驱动装置，所述旋转筒外延段底端顶靠在连接套凸缘面上，其上套接固定有焊接转盘，所述焊接转盘上位于旋转筒一侧设有高度调节杆，相对的另一侧设有焊枪，所述焊枪与送丝机连接，所述送丝机通过控制机构与电焊机连接，所述驱动电机与控制机构电连接。

所述对中定位装置包括拉杆、拉杆连接管、卡头和撑头，所述拉杆分为上拉杆和下拉杆，所述上拉杆和下拉杆空套于所述支撑管内，所述拉杆连接管滑动套接在支撑管内，且内壁上设有连接螺纹，上拉杆下端与拉杆连接管螺纹连接，下拉杆上端与拉杆连接管螺纹连接，所述卡头与所述连接套下端连接，且具有内腔，所述下拉杆穿过所述卡头内腔，并与所述撑头连接，下拉杆上拉时，所述撑头可以卡入卡头内腔中并将卡头撑开。

所述拉杆连接管外壁延伸有止转凸起，所述支撑管上开设有与所述止转凸起相配合的轴向凹槽，上拉杆上拉时，拉杆连接管能在轴向凹槽内滑动。

所述上拉杆伸出机具外壳顶部外端，并与拉手相连。

所述上拉杆上部外表面延伸有凸肩，所述凸肩上下端面分别设有轴承，所述轴承卡装在支撑管内的内凸缘和机具外壳顶面之间。

所述驱动装置包括套接固定于所述旋转筒上的从动齿轮、与动齿轮相互啮合的主动轮及驱动电机，所述驱动电机与所述控制机构电连接。

所述弹性元件为套接在连接管上的压紧弹簧，所述压紧弹簧一端与平面轴承连接，另一端与支撑管上部的外凸缘连接。

所述卡头上端外部套装有隔热套。

所述支撑管通过所述外凸缘与机具外壳螺接固定。

所述滑动套内壁上对向延伸有凸出部，所述支撑管上设有与所述凸出部相配合的轴向滑槽。

本发明还提供了一种上述筒体管接头自动焊接系统的使用方法，包括以下步骤：(a)利用对中定位装置将焊接机具固定在焊接管道上，并进行对中定位；(b)调节高度调节杆使其顶住施焊面，并使旋转筒上升一定距离，同时弹性元件被压缩，给予高度调节杆一个压紧力，使高度调节杆在旋转的同时始终与焊接面接触，调节焊枪使其对准工件施焊部位；(c)启动电焊机及送丝机构，开始焊接引弧，所述控制机构接收到引弧成功信号时控制所述旋转装置带动旋转筒旋转，焊枪跟着旋转筒旋转，对工件进行自动旋转焊接，当焊枪旋转360度时，控制机构发送收弧信号，送丝机和电焊机完成收弧，完成筒体管接头焊接。本发明的有益效果如下：

1、本发明巧妙的在焊接转盘上位于旋转筒一侧设置高度调节杆，相对的另一侧设置焊枪，焊接过程中，通过旋转筒轴向滑动及弹性元件提供的压紧力，使得高度调节杆在旋转的同时始终与焊接面接触，焊枪位置始终与焊接面保持恒定的距离，类似于仿形焊接，但是又不需要设置特定形状的仿形模板，不仅焊接质量好，效率高，而且制造工艺简单，生产成本低，当需要对不同管径的筒体管接头进行焊接时，只需要更换卡头即可。

2、在筒体焊接过程中，为了焊接稳定，焊枪中心必须始终对准焊缝中心，这要求焊枪旋转中心与被焊管的中心一致，本系统只需要将卡头插入被焊管中，转动拉手带动下拉杆上拉，撑头上顶使卡头外张卡住被焊管内壁，即可快速完成对中定位；焊接完成后，反转拉手，将卡头松开，提起自动焊接机具，即可对其他工位继续焊接，结构紧凑，体积小，使用十分方便，特别适合需要在筒体或管体内多个位置进行组焊的情况。

3、能有效改善劳动环境，有利于操作人员的健康：由于本发明之筒体管接头自动焊接系统对原来只能采用人工方法进行焊接的筒体管接头马鞍形焊缝实现了自动焊接，避免了操作人员与弧光和有害气体的近距离接触，使劳动环境得到有效改善，有利于操作人员的健康。

4、本焊接系统可以保证在管筒体的内部形成有效可靠的焊缝，保持了筒体外部的结构完整和美观，配合飞溅小的MAG焊机，控制系统既能实现远程控制又可以省去焊接清渣等后处理的工序，方便可靠。

附图说明

图1为锅炉、化工设备的生产制造中筒体管接头焊接结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明所提供的自动焊接机具结构示意图；

图4为本发明所提供的自动焊接机具工作安装示意图；

其中：1-撑头；2-卡头；3-高度调节杆；4-隔热套；5-焊接转盘；6-驱动齿轮；7-机具外壳；8-驱动电机；9-拉手；10-轴承；11-上拉杆；12-压紧弹簧；13-滑动套；14-平面轴承；15-旋转筒；16-轴套；17-焊枪；18-下拉杆；19-支撑管；20-连接套；21-拉杆连接管；22-从动齿轮；23-底板；15a-旋转筒内延段；15b-旋转筒外延段；24-送丝机；25-控制机构；26-电焊机。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2和3所示，本发明所提供的筒体管接头自动焊接系统包括自动焊接机具、送丝机24、控制机构25及电焊机26，所述自动焊接机具包括机具外壳7，所述机具外壳7顶面开设有第一通孔，底端设有底板23，所述底板23上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔内设有轴套16，支撑管19上端套接在第一通孔内，并通过管壁上的凸缘与机具外壳7顶面螺接固定，下端穿过所述轴套16并延伸到机具外壳外，并通过连接套20连接有对中定位装置，所述轴套16内套设有旋转筒15，所述旋转筒15具有延伸至机具外壳内的内延段15a和延伸至机具外壳外的外延段15b，所述旋转筒内延段15a上套接固定有从动齿轮22，上端设有平面轴承14，所述平面轴承14上依次设有滑动套13和压紧弹簧12，所述压紧弹簧12一端与平面轴承14连接，另一端与支撑管19上部的外凸缘连接，所述滑动套13内壁上对向设有凸出部，所述支撑管19上设有与所述凸出部相配合的轴向滑槽，所述机具外壳7内设有与所述从动齿轮22相啮合的驱动齿轮6及驱动电机8，所述旋转筒外延段15b底端顶靠在连接套凸缘面上，所述旋转筒外延段15b上套接固定有焊接转盘5，所述焊接转盘5上位于旋转筒15一侧设有高度调节杆3，相对的另一侧设有焊枪17，所述焊枪17与送丝机24连接，所述送丝机24通过控制机构25与电焊机26连接，所述驱动电机8与控制机构25电连接。

如图3所示，所述对中定位装置包括拉杆、拉杆连接管21、卡头2和撑头3，所述拉杆分为上拉杆11和下拉杆18，所述上拉杆11和下拉杆18空套于所述支撑管19内，所述拉杆连接管21滑动套接在支撑管19内，且内壁上设有连接螺纹，上拉杆11下端与拉杆连接管21螺纹连接，下拉杆18上端与拉杆连接管21螺纹连接，所述拉杆连接管21外壁延伸有止转凸沿，所述支撑管19上开设有与所述止转凸沿相配合的轴向凹槽，所述卡头2与连接套20下端连接，且具有内腔，所述内腔底部呈倒锥形，所述下拉杆18穿过所述卡头内腔，并与所述撑头1连接，所述撑头1呈锥形，下拉杆18上拉时，所述撑头1可以卡入卡头内腔中并将卡头2撑开，所述上拉杆11伸出机具外壳7顶部外端，并与拉手9相连，所述上拉杆11上部外表面延伸有凸肩，所述凸肩上下端面分别设有轴承10，所述轴承10卡装在支撑管内的内凸缘和机具外壳顶面之间，所述卡头2上端外部套装有隔热套4。

如图3和图4所示，本发明所述的筒体管接头自动焊接系统，当需要对工件进行焊接时，将卡头2插入需要焊接的管内，转动拉手9，通过下拉杆18带动撑头1上提使卡头2外张卡住管道内壁，进行对中定位，高度调节杆3顶住施焊面，并使旋转筒15上升一定距离，滑动套13向上滑动压缩压紧弹簧12，固定在与旋转筒15相连的焊接转盘5上的焊枪17也随之上升，并维持与焊接面相对高度稳定，焊枪17对准工件施焊部位，通过控制机构25调节焊接速度等参数，启动开关，电弧引燃，送丝机24向焊枪送丝，控制机构25接收到引弧成功信号时控制电机8带动旋转筒15转动，焊枪17及高度调节杆3跟着同步旋转，焊枪17绕马鞍形焊接面旋转焊接，在整个焊接过程中，压紧弹簧12对高度调节杆3施加一个压紧力，而使其紧贴施焊面，从而保证焊枪17与焊接面相对距离保持不变，保证焊接质量，当焊枪旋转360度时，控制机构25发送收弧信号，控制机构25开关切断，驱动电机8停止动作，送丝机24停止送丝，焊枪17停止工作，此时反方向拧动拉手9，下拉杆18下移，卡头2松开，完成筒体管接头焊接，将自动焊接机具提起即可进行下一工序焊接，当需要对不同规格筒体管接头进行焊接时，只需要更换卡头2，并对焊枪17的对中位置进行适当调整即可。

Claims (10)

1.一种筒体管接头自动焊接系统，包括自动焊接机具、送丝机(24)、控制机构(25)及电焊机(26)，其特征在于：所述自动焊接机具包括机具外壳(7)，所述机具外壳(7)顶面开设有第一通孔，底端设有底板(23)，所述底板(23)上设有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述第二通孔内设有轴套(16)，支撑管(19)上端套接在第一通孔内，并与机具外壳(7)顶面固定连接，下端穿过所述轴套(16)延伸到机具外壳(7)外，并通过连接套(20)连接有对中定位装置，所述轴套(16)内套设有旋转筒(15)，所述旋转筒(15)具有延伸至机具外壳内的内延段(15a)和延伸至机具外壳外的外延段(15b)，所述旋转筒内延段(15a)上部设有平面轴承(14)，所述平面轴承(14)上依次设有滑动套(13)和弹性元件，所述机具外壳(7)内设有驱动旋转筒(15)转动的驱动装置，所述旋转筒外延段(15b)底端顶靠在连接套(20)凸缘面上，其上套接固定有焊接转盘(5)，所述焊接转盘(5)上位于旋转筒(15)一侧设有高度调节杆(3)，相对的另一侧设有焊枪(17)，所述焊枪(17)与所述送丝机(24)连接；所述送丝机(24)通过所述控制机构(25)与所述电焊机(26)相连；所述驱动装置与所述控制机构(25)电连接。

2.根据权利要求1所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述对中定位装置包括拉杆、拉杆连接管(21)、卡头(2)和撑头(1)，所述拉杆分为上拉杆(11)和下拉杆(18)，所述上拉杆(11)和下拉杆(18)空套于所述支撑管(19)内，所述拉杆连接管(21)滑动套接在支撑管(19)内，其内壁上设有连接螺纹，上拉杆(11)下端与拉杆连接管(21)螺纹连接，下拉杆(18)上端与拉杆连接管(21)螺纹连接，所述卡头(2)与所述连接套(20)下端连接，且具有内腔，所述下拉杆(18)穿过所述卡头(2)内腔，并与所述撑头(1)连接，下拉杆(18)上拉时，所述撑头(1)可以卡入卡头内腔中并将卡头(2)撑开。

3.根据权利要求2所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述拉杆连接管(21)外壁延伸有止转凸起，所述支撑管(19)上开设有与所述止转凸起相配合的轴向凹槽。

4.根据权利要求3所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述上拉杆(11)伸出机具外壳顶部外端，并与拉手(9)相连。

5.根据权利要求4所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述上拉杆(11)上部外表面延伸有凸肩，所述凸肩上下端面分别设有轴承(10)，所述轴承(10)卡装在支撑管(19)内的内凸缘和机具外壳顶面之间。

6.根据权利要求2所述的筒体管接头自动焊系统，其特征在于：所述驱动装置包括套接固定于所述旋转筒(15)上的从动齿轮(23)、与其相互啮合的驱动齿轮(6)及驱动电机(8)，所述驱动电机(8)与所述控制机构(25)电连接。

7.根据权利要求2所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述弹性元件为套接在连接管(19)上的压紧弹簧(12)，所述压紧弹簧(12)一端与平面轴承(14)连接，另一端与支撑管(19)上部的外凸缘连接。

8.根据权利要求7所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述支撑管(19)通过上部外凸缘与机具外壳(7)螺接固定。

9.根据权利要求2所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：所述滑动套(13)内壁上对向延伸有凸出部，所述支撑管(19)上设有与所述凸出部相配合的轴向滑槽。

10.一种筒体管接头自动焊接系统的使用方法，包括权利要求1-9任一项所述的筒体管接头自动焊接系统，其特征在于：包括如下步骤：(a)利用对中定位装置将焊接机具固定在焊接管道上，并进行对中定位；(b)调节高度调节杆(3)使其顶住施焊面，并使旋转筒(15)上升一定距离，同时弹性元件被压缩，给予高度调节杆(3)一个压紧力，使高度调节杆(3)在旋转的同时始终与焊接面接触，调节焊枪(17)使其对准工件施焊部位；(c)启动电焊机(26)及送丝机构(24)，开始焊接引弧，所述控制机构接收到引弧成功信号时控制所述旋转装置带动旋转筒(15)旋转，焊枪(17)跟着旋转筒(15)旋转，对工件进行自动旋转焊接，当焊枪(17)旋转360度时，控制机构(25)发送收弧信号，送丝机(24)和电焊机(26)完成收弧，完成筒体管接头焊接。