CN107745199A - 一种容器焊接装置及包括该容器焊接装置的焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容器焊接装置及包括该容器焊接装置的焊接系统。容器焊接装置包括容器槽、升降装置、旋转装置和焊接装置；所述容器槽、升降装置、旋转装置和焊接装置均设置于热室中且与热室相对固定；所述升降装置与所述容器槽连接以控制所述容器槽升降运动；所述旋转装置与所述容器槽连接以控制所述容器槽旋转运动；所述焊接装置的焊枪正对待焊接的容器焊缝。焊接系统还包括控制模块；所述控制模块用于控制所述升降装置、焊接装置和旋转装置。热室配置的机械手只用于装卸待焊接容器或焊接完成的容器。本发明的有益效果为：采用固定焊枪、旋转容器的方式实现对焊缝进行钨极氩弧焊接，大大简化了已公开技术中机械手装夹焊剂、开关容器盖等复杂操作后再进行钎焊焊接。

Description

一种容器焊接装置及包括该容器焊接装置的焊接系统

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及能够实现热室内焊接的一种容器焊接装置及焊接系统。

背景技术

核燃料后处理生产的放射性物料需贮存在相应的容器内，并保证一定的密封性，故容器体与容器盖之间应采取焊接措施进行连接并且密封，图1为容器示意图。由于物料具有较强的放射性，所以焊接全过程应在热室中完成，同时需要人员远离焊接现场，而相应的操作为热室外远距离操作，与此同时还应该避免焊缝区域温升过高而导致容器内压过大等问题。

在远距离操作的热室内容器焊接装置领域，已经公开的技术为将钎料置于容器体与容器盖配合的槽中，再将容器体与容器盖对接，最后加热容器焊缝区域进行钎焊，整个过程中机械手需完成装载钎料、对接容器体与容器盖等复杂的操作，极为不便，并且不能防止焊缝区域温升过高，焊缝质量不高。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种容器焊接装置，利用另一方式提供焊接的功能，简化利用机械手装载钎料、对接容器体与容器盖等操作复杂性。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种容器焊接装置，包括容器槽、升降装置、旋转装置和焊接装置；

所述容器槽、升降装置、旋转装置和焊接装置均设置于热室中且与热室相对固定；

所述升降装置与所述容器槽连接以控制所述容器槽升降运动；所述旋转装置与所述容器槽连接以控制所述容器槽旋转运动；所述焊接装置的焊枪正对待焊接的容器焊缝。

进一步地，上述的容器焊接装置，还包括通过支架与所述热室相对固定的冷却装置，所述冷却装置包括导轨、抱爪座、联杆、第一丝杠和第一减速电机；所述第一丝杠在所述第一减速电机的驱动下转动从而通过联杆带动所述抱爪座沿所述导轨移动以使抱爪座上的抱爪抱住待焊接的容器；所述抱爪内通有冷却水。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述抱爪与待焊接的容器接触的一面为与待焊接的容器外形配合的曲面；所述抱爪通过球形调节支座设置于所述抱爪座上。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述抱爪为至少两个，均匀设置于所述待焊接容器两侧。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述抱爪座上设置有联杆槽，所述联杆连接于所述联杆槽内，所述联杆槽内联杆两侧设置有两个轴向与所述导轨方向相同的第一弹簧；所述第一弹簧两端分别抵住所述联杆槽内壁和所述联杆。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述升降装置包括升降电机、外壳、 第二丝杠和传动轴；所述传动轴与所述容器槽连接；所述外壳与所述热室固定连接；所述第二丝杠和传动轴设置于所述外壳内部；所述升降电机与所述第二丝杠驱动连接以驱动所述第二丝杠升降运动；所述第二丝杠与所述传动轴通过圆柱销连接以传递轴向运动的同时隔绝转动传递。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述旋转装置包括第二减速电机和方孔套管；所述传动轴设置于所述方孔套管内且所述传动轴至少部分设置为与所述方孔套管配合的形状以将所述方孔套管旋转传递给所述传动轴；所述传动轴与所述容器槽底部固定连接将转动传递给所述容器槽。

进一步地，上述的容器焊接装置，所述方孔套管上设置有圆锥齿轮，所述第二减速电机的电机轴上设置有圆锥齿轮轴；所述圆锥齿轮和所述圆锥齿轮轴啮合。

进一步地，上述的容器焊接装置，还包括弹簧顶针装置，所述弹簧顶针装置包括顶针导向筒、第二弹簧和钢球；所述钢球设置于所述顶针导向筒中且部分露出所述顶针导向筒端部，所述第二弹簧设置于所述顶针导向筒内部抵住所述钢球；所述弹簧顶针装置设置于所述支架上以使得所述钢球能够顶住所述待焊接容器的容器盖。

本发明的另一目的还在于提供一种包括上述容器焊接装置的焊接系统，还包括控制模块；

热室配置的机械手，用于在所述升降装置带动容器槽下降到一定位置时装卸待焊接容器或焊接完成的容器；

所述控制模块用于控制所述升降装置将容器槽上升到焊接位置，在焊接 装置焊接完成后将容器槽下降至装卸位置；

所述控制模块还用于在容器槽到达焊接位置时控制焊接装置和旋转装置启动和在所述容器槽脱离焊接位置时控制焊接装置和旋转装置关闭。

本发明的有益效果为：

1、本容器焊接装置采用固定焊枪、旋转容器的方式实现对焊缝进行焊接，热室配置的机械手只完成待焊接容器或者焊接完成的容器的装卸任务，大大简化了机械手装载焊剂、对接容器体与容器盖等复杂的操作；

2、能够对容器实现热室内利用机械手远距离装卸，对容器体与容器盖之间的密封焊接进行热室外远距离操作，防止放射性物料对人体的辐射伤害；

3、设置有冷却装置避免焊接部分温度过高而导致容器内压过高的风险；

4、容器的升降运动与旋转运动利用同一传动轴传递动力，结构简单；

5、冷却装置抱爪的抱紧力与抱紧方位的自适应微调设计在获得较好的冷却效果的同时又不影响容器的旋转运动。

附图说明

图1为待焊接容器的结构示意图。

图2为本发明容器焊接装置的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为图2中AA方向的剖面图。

图5为图2中BB方向的剖面图。

图6为图3中CC方向的剖面图。

图7为图2中I部分的局部放大图。

图8为图2中II部分的局部放大图。

图9为图2中III部分的局部放大图。

图10为图4中IV部分的局部放大图。

图11为本发明一个实施例的焊接系统的结构框图。

上述附图中，1、接近开关；2、升降电机；3、外壳；4、第二丝杠；5、第二减速电机；6、法兰；7、圆锥齿轮轴；8、圆锥齿轮；9、方孔套管；10、传动轴；11、容器槽；12、支架；13、容器；14、导轨；15、抱爪座；16、螺母；17、联杆；18、第一丝杠；19、容器体；20、容器盖；21、抱爪；22、第一减速电机；23、冷却水；24、焊枪；25、电缆；26、圆柱销；27、顶针导向筒；28、第二弹簧；29、钢球；30、第一弹簧；31、球形调节支座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供了一种容器焊接装置，用于对容器13进行焊接，所述容器13的结构如图1所示，包括容器体19和容器盖20。

本发明提供的容器焊接装置如图2所示，包括容器槽11、升降装置、旋转装置和焊接装置；所述容器槽11、升降装置、旋转装置和焊接装置均设置于热室中且与热室相对固定；所述升降装置与所述容器槽11连接以控制所述容器槽11升降运动；所述旋转装置与所述容器槽11连接以控制所述容器槽11旋转运动；所述焊接装置的焊枪24正对待焊接的容器13焊缝。焊接装置包括焊枪24和电缆25，焊枪24固定于支架12上，通过电缆25得到电焊能源。焊接装置固定安装，在容器13旋转运动过程中可完成容器体19和容器盖20的密封焊接。

待焊接的容器置于容器槽11中，在装卸位置(将容器13安装至容器槽11上或将容器13从安装槽上取下时容器槽11的位置)和焊接位置(焊枪正 对容器13焊缝时容器槽11的位置)之间，容器槽11和容器13通过升降装置的升降作用可自由升降，装卸位置和焊接位置通过接近开关1控制。

所述升降装置包括升降电机2、外壳3、第二丝杠4和传动轴10；所述传动轴10与所述容器槽11连接；所述外壳3与所述热室固定连接；所述第二丝杠4和传动轴10设置于所述外壳3内部；所述升降电机2与所述第二丝杠4驱动连接以驱动所述第二丝杠4升降运动；所述第二丝杠4与所述传动轴10通过圆柱销26连接以传递轴向运动的同时隔绝转动传递(参见图7)。升降电机2得到指令后驱动第二丝杠4在旋转的同时产生上升或下降的运动，进而带动所述传动轴10及安装于传动轴10另一端的容器槽11升降运动，以保证容器槽11在装卸位置和焊接位置之间切换。上述的接近开关1包括两个，沿着所述丝杠的轴向依次设置，当第二丝杠4的特定部位(例如端部)到达位置较低的接近开关1时则说明容器槽11已经到达装卸位置，当第二丝杠4的特定部位到达位置较高的接近开关1时，则能够说明容器槽11到达焊接位置。

如图2和图5所示，所述旋转装置包括第二减速电机5和方孔套管9；所述传动轴10设置于所述方孔套管9内且所述传动轴10至少部分设置为与所述方孔套管9配合的形状以将所述方孔套管9旋转传递给所述传动轴10；所述传动轴10与所述容器槽11底部固定连接将转动传递给所述容器槽11。本实施例中第二减速电机5与所述方孔套管9的具体连接方式为：所述方孔套管9上设置有圆锥齿轮8，所述第二减速电机5的电机轴为圆锥齿轮轴7；所述圆锥齿轮8和所述圆锥齿轮轴7啮合。

如此，升降装置和旋转装置通过同一传动轴10将动力传递给容器槽11，本实施例中传动轴10分为两段，一段为圆轴，一段为方轴，升降电机2将升 降运动传递给传动轴10，方孔套管9与传动轴10之间是方形面配合，第二减速电机5通过圆锥齿轮8传动将旋转运动传递给传动轴10，通过圆柱销26能够保证传动轴10的升降运动和旋转运动相互独立；容器槽11与传动轴10通过螺钉连接，容器13置于容器槽11内，同步运动；其中升降运动利用接近开关1来控制升降位置。

如图2、3和4所示，进一步地，为了解决焊接过程中升温导致的容器内压过高问题，上述的容器焊接装置还包括通过支架12与所述热室相对固定的冷却装置。支架12通过螺栓与热室底板相连接，外壳3通过法兰与热室底板相连接，其余装置及零部件均安装于支架12或者外壳3上；升降电机2和第二减速电机5均通过法兰与外壳3相连接(如第二减速电机5通过法兰6与外壳3连接)。所述冷却装置包括导轨14、抱爪座15、联杆17、第一丝杠18和第一减速电机22；所述第一丝杠18在所述第一减速电机22的驱动下转动从而通过联杆17带动所述抱爪座15沿所述导轨14移动以使抱爪座15上的抱爪21抱住待焊接的容器13；所述抱爪21内通有冷却水23。支架12的一侧有足够的空间通过机械手完成容器13的装卸功能。如图10所示，所述抱爪21与待焊接的容器13接触的一面为与带焊接的容器13外形配合的曲面；所述抱爪21通过球形调节支座设置于所述抱爪座15上。所述抱爪为至少两个(本实施例中为4个)，均匀设置于所述待焊接容器13两侧。如图9所示，本实施例中给出了联杆17与抱爪座15的具体连接实例：所述抱爪座15上设置有联杆槽，所述联杆17连接于所述联杆槽内，所述联杆槽内联杆17两侧设置有两个轴向与所述导轨14方向相同的第一弹簧30；所述第一弹簧30两端分别抵住所述联杆槽内壁和所述联杆17。容器13在焊接位置时，冷却装置的通有冷却水23的圆弧形抱爪21可同步靠近容器13焊缝区域外圆，当抱爪21的圆弧面刚刚贴到容器13焊缝区域外圆面时自动停止，抱爪21的抱紧方位和抱紧力可以自适应微调，不会限制容器13沿其自身轴线旋转的自由度，同时能够实现焊接过程温升的控制。

如图8所示，上述的容器焊接装置，还包括弹簧顶针装置，所述弹簧顶针装置包括顶针导向筒27、第二弹簧28和钢球29；所述钢球29设置于所述顶针导向筒27中且部分露出所述顶针导向筒27端部，所述第二弹簧28设置于所述顶针导向筒27内部抵住所述钢球29；所述弹簧顶针装置设置于所述支架12上以使得所述钢球29能够顶住所述待焊接容器13的容器盖20。在容器13上升过程中，弹簧顶针的导向筒通过倒角导向伸入容器盖20的圆孔，钢球29顶住孔内的容器盖20平面，力的大小用过第二弹簧28调节，配合容器槽11对容器13底面的限制，容器13除沿自身轴线旋转外其余所有自由度可全部被限制。

第一减速电机22通过圆柱齿轮传动将动力传递给第一丝杠18，第一丝杠18通过螺母16、联杆17及第一弹簧30将动力同步、柔性的传递给两个抱爪座15，抱爪座15沿导轨14直线运动完成冷却装置的抱紧和松开动作，抱紧力为较小弹簧力，可自适应微调，抱爪座15与抱爪21通过球形调节支点31相连接，球面与平面的配合使得抱爪21的方位可以根据容器13焊缝区域外圆面的形状自适应调节，这样，冷却装置的抱爪21与容器13的抱紧面既能贴合紧密，实现焊缝区域温升的控制，又能将抱紧力控制在较小的范围内，使其不影响容器13的旋转运动；冷却水23的冷却水管和电缆25(本实施例中为钨极组合电缆)通过热室底板连接到热室外部。

如图11所示，本发明还提供了一种包括上述容器焊接装置的焊接系统，还包括控制模块；

热室配置的机械手，用于在所述升降装置带动容器槽11下降到一定位置时装卸待焊接容器13或焊接完成的容器13；

所述控制模块用于控制所述升降装置将容器槽11上升到焊接位置，在焊接装置焊接完成后将容器槽11下降至装卸位置；

所述控制模块还用于在容器槽11到达焊接位置时控制焊接装置和旋转装置启动和在所述容器槽11脱离焊接位置时控制焊接装置和旋转装置关闭。

未工作时，此焊接装置处于装卸位置，即第二丝杠4运动到下面的接近开关1时的位置；开始工作时，机械手将待焊接的容器13夹持放入容器槽11，退出机械手，启动升降电机2，将容器13升至预定的焊接位置，当检测到所述容器槽11到达焊接位置时，控制模块控制升降电机2自动停止，在此过程中，控制模块可以根据顶针导向筒27伸入容器盖20圆孔内，钢球29顶住容器盖20时认定到达焊接位置；到达焊接位置后，控制模块将抱爪21内通入冷却水23并且启动第一减速电机22，其两个抱爪座15及抱爪21同步靠近容器13焊缝区域外圆，刚刚抱紧时自动停止；启动第二减速电机5，容器槽11及容器13按规定转速旋转；启动焊接装置，焊枪24完成容器盖20和容器体19之间的密封焊接；完成焊接后，先后停止焊接装置和旋转装置，松开冷却装置的抱爪21，反向运行升降电机2将容器13降至装卸位置，自动停止，利用机械手取出容器13并移至后续工序。以上操作均可以在热室外远距离操作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种容器焊接装置，其特征在于：包括容器槽(11)、升降装置、旋转装置和焊接装置；

所述容器槽(11)、升降装置、旋转装置和焊接装置均设置于热室中且与热室相对固定；

所述升降装置与所述容器槽(11)连接以控制所述容器槽(11)升降运动；所述旋转装置与所述容器槽(11)连接以控制所述容器槽(11)旋转运动；所述焊接装置的焊枪正对待焊接的容器(13)焊缝。

2.如权利要求1所述的容器焊接装置，其特征在于：还包括通过支架(12)与所述热室相对固定的冷却装置，所述冷却装置包括导轨(14)、抱爪座(15)、联杆(17)、第一丝杠(18)和第一减速电机(22)；所述第一丝杠(18)在所述第一减速电机(22)的驱动下转动从而通过联杆(17)带动所述抱爪座(15)沿所述导轨(14)移动以使抱爪座(15)上的抱爪(21)抱住待焊接的容器(13)；所述抱爪(21)内通有冷却水(23)。

3.如权利要求2所述的容器焊接装置，其特征在于：所述抱爪(21)与待焊接的容器接触的一面为与待焊接的容器外形配合的曲面；所述抱爪(21)通过球形调节支座(31)设置于所述抱爪座(15)上。

4.如权利要求2或3所述的容器焊接装置，其特征在于：所述抱爪(21)为至少两个，均匀设置于所述待焊接容器(13)两侧。

5.如权利要求2所述的容器焊接装置，其特征在于：所述抱爪座(15)上设置有联杆槽，所述联杆(17)连接于所述联杆槽内，所述联杆槽内联杆(17)两侧设置有两个轴向与所述导轨(14)方向相同的第一弹簧(30)；所述第一弹簧(30)两端分别抵住所述联杆槽内壁和所述联杆(17)。

6.如权利要求1所述的容器焊接装置，其特征在于：所述升降装置包括升降电机(2)、外壳(3)、第二丝杠(4)和传动轴(10)；所述传动轴(10)与所述容器槽(11)连接；所述外壳(3)与所述热室固定连接；所述第二丝杠(4)和传动轴(10)设置于所述外壳(3)内部；所述升降电机(2)与所述第二丝杠(4)驱动连接以驱动所述第二丝杠(4)升降运动；所述第二丝杠(4)与所述传动轴(10)通过圆柱销(26)连接以传递轴向运动的同时隔绝转动传递。

7.如权利要求6所述的容器焊接装置，其特征在于：所述旋转装置包括第二减速电机(5)和方孔套管(9)；所述传动轴(10)设置于所述方孔套管(9)内且所述传动轴(10)至少部分设置为与所述方孔套管(9)配合的形状以将所述方孔套管(9)旋转传递给所述传动轴(10)；所述传动轴(10)与所述容器槽(11)底部固定连接将转动传递给所述容器槽(11)。

8.如权利要求7所述的容器焊接装置，其特征在于：所述方孔套管(9)上设置有圆锥齿轮(8)，所述第二减速电机(5)的电机轴为圆锥齿轮轴(7)；所述圆锥齿轮(8)和所述圆锥齿轮轴(7)啮合。

9.如权利要求2所述的容器焊接装置，其特征在于：还包括弹簧顶针装置，所述弹簧顶针装置包括顶针导向筒(27)、第二弹簧(28)和钢球(29)；所述钢球设置于所述顶针导向筒(27)中且部分露出所述顶针导向筒(27)端部，所述第二弹簧(28)设置于所述顶针导向筒(27)内部抵住所述钢球(29)；所述弹簧顶针装置设置于所述支架(12)上以使得所述钢球能够顶住所述待焊接容器(13)的容器盖(20)。

10.一种包括如权利要求1-9所述的容器焊接装置的焊接系统，其特征在于：还包括控制模块；

热室配置的机械手，用于在所述升降装置带动容器槽(11)下降到一定位置时装卸待焊接容器(13)或焊接完成的容器(13)；

所述控制模块用于控制所述升降装置将容器槽(11)上升到焊接位置，在焊接装置焊接完成后将容器槽(11)下降至装卸位置；

所述控制模块还用于在容器槽(11)到达焊接位置时控制焊接装置和旋转装置启动和在所述容器槽(11)脱离焊接位置时控制焊接装置和旋转装置关闭。