CN107962281A - 背保护装置及具有背保护装置的焊接背保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背保护装置及具有背保护装置的焊接背保护系统。所述背保护装置用于在焊接时对焊缝背面进行惰性气体保护，包括用于对焊缝进行背保护的背保护机构及用以固定所述背保护机构的固定座，所述背保护机构具有用以遮罩焊缝的背保护罩，所述背保护装置还包括与背保护罩和固定座相连以根据焊缝的延伸变化对背保护罩进行调节的自适应组件。如此设置，本发明背保护装置在用于对具有弧形或非直线型的焊缝进行焊接保护时，能够根据焊缝的延伸变化进行焊接保护的自动适应调整，进而对焊缝的焊接能够提供持续有效的保护。

Description

背保护装置及具有背保护装置的焊接背保护系统

技术领域

本发明涉及焊接加工技术领域，尤其涉及一种背保护装置及具有背保护装置的焊接背保护系统。

背景技术

酒、饮料、牛奶等食品加工生产过程中使用到众多罐体，各罐体承担着不同功能：发酵、蒸馏、搅拌、杀菌等，而这些罐体都具有以下相同的特点：材质为不锈钢、罐体直径大(≥2000mm)和长度长、厚度相对较薄（2-5mm）、外观成型要求较高。所以焊接此类罐体对焊接技术和设备有较大难度，要求罐体的全焊透且变形要小、焊缝成型美观，而此类罐体刚性差，卧焊时筒体晃动较大，更多采用横焊位置，更增加了焊接工艺难度。针对以上要求，实际生产主要采用TIG、PAW工艺在横焊位置进行焊接，而不锈钢焊接过程需要正反面都要有惰性气体保护，防止合金元素的烧损。而针对具有弧形或非直线型的焊缝在施行惰性气体保护焊时，因焊缝的弧线性或非直线性的变化，容易导致现有的保护装置不能进行持续有效的保护，进而影响焊接效果。

因此，有必要提供一种改进的背保护装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可根据焊缝延伸变化实现自适应调节的背保护装置及具有背保护装置的焊接背保护系统。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种背保护装置，用于在焊接时对焊缝背面进行惰性气体保护，包括用于对焊缝进行背保护的背保护机构及用以固定所述背保护机构的固定座，所述背保护机构具有用以遮罩焊缝的背保护罩，所述背保护装置还包括与背保护罩和固定座相连以根据焊缝的延伸变化对背保护罩进行调节的自适应组件。

作为本发明的进一步改进，所述自适应组件为固定在背保护罩后端的一对气动元件，所述气动元件通过气缸伸缩来调节背保护罩的保护角度。

作为本发明的进一步改进，所述自适应组件还包括设在固定座上以固定背保护机构的旋转头架及弹性元件，所述弹性元件通过自身弹性伸缩及旋转头架旋转配合来调节背保护罩的保护角度。

作为本发明的进一步改进，所述旋转头架具有在上下方向上相对设置的一对夹板、一端设置在所述一对夹板之间的连接梁及在上下方向上贯穿所述夹板和连接梁的枢轴，所述连接梁另一端与背保护机构相连而带动背保护机构绕枢轴左右转动。

作为本发明的进一步改进，所述弹性元件为固定在固定座和背保护罩之间的一对弹簧，所述一对弹簧设置在旋转头架两侧。

作为本发明的进一步改进，所述背保护装置还包括横梁组件、竖直设置的垂梁组件、固定在垂梁组件上的导向机构及固定在所述导向机构一侧的动力机构，所述横梁组件一端与固定座相连，所述导向机构具有主体部及设在所述主体部上以令横梁组件滑动的滑移通道，所述动力机构前端与横梁组件固定连接，所述动力机构驱动横梁组件沿所述导向机构导引的方向相对于主体部移动并带动背保护罩移动。

作为本发明的进一步改进，所述背保护装置还具有用以观察背保护机构贴靠情况和弹性元件伸缩情况的远程监控摄像头及与所述远程监控摄像头和动力机构电性连接的控制机构，所述控制机构通过远程监控摄像头的监控情况控制动力机构的移动调节。

作为本发明的进一步改进，所述背保护装置还具有固定在固定座上的调节梁及用以在焊缝一侧滑动支撑的靠轮，所述靠轮与所述调节梁相连且与所述背保护罩相邻。

作为本发明的进一步改进，所述背保护机构还具有柔性外罩，所述柔性外罩围设在背保护罩开口四周以在焊缝周围形成包含惰性保护气体的密闭环境。

为实现上述发明目的，一种背保护装置的焊接背保护系统，用以对具有弧形焊缝的待焊工件的焊接保护，所述焊接背保护系统包括用以固定待焊工件的地转盘，所述背保护装置固定在地转盘上，所述地转盘具有基座、设在基座上的转动盘及设在转动盘上以固定待焊工件的定位部，所述背保护装置还具有固定在所述地转盘的基座上的垂梁组件，所述垂梁组件与背保护机构相连，焊接加工过程中，所述转动盘相对于基座转动以带动待焊工件转动，所述垂梁组件相对于基座保持静止。

本发明的有益效果是：本发明背保护装置在背保护罩后侧设置自适应组件，使得本发明背保护装置在用于对具有弧形或非直线型的焊缝进行焊接保护时，能够根据焊缝的延伸变化进行焊接保护的自动适应调整，进而对焊缝的焊接能够提供持续有效的保护。并且本发明背保护装置整体结构简单有效，通过设置背保护机构、与背保护机构相连固定座、与固定座相连的垂梁组件及地转盘实现机械化焊接，亦减少了人工操作，避免对人体的损害。

附图说明

图1是本发明焊接背保护系统的立体组合图。

图2是本发明背保护装置的立体组合图。

图3是本发明背保护装置的头架组件的立体组合图。

图4是图3自另一方向看的立体组合图。

图5是本发明背保护装置的横梁组件的立体组合图。

图6是本发明背保护装置的横梁组件的立体分解图。

图7是本发明背保护装置的导向机构的立体组合图。

图8是图7自另一方向看的立体组合图。

图9是本发明背保护装置的动力机构的立体组合图。

图10是本发明背保护装置的垂梁组件的立体组合图。

图11是本发明背保护装置的垂梁组件的立体分解图。

图12是本发明背保护装置的支撑组件的立体组合图。

图13是本发明焊接背保护系统的地转盘的立体组合图。

具体实施例

以下将结合附图所示的实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参照图1至图13所示，本发明焊接背保护系统300配合焊枪对具有弧形或非直线型焊缝的待焊工件的焊接保护，包括用以固定待焊工件的地转盘200及与固定在所述地转盘200上的背保护装置100。

参阅图1至图4所示，所述背保护装置100用于在焊接时对焊缝背面进行惰性气体保护，其至少包括用于对焊缝进行背保护的背保护机构11、用以固定所述背保护机构11的固定座12及与背保护机构11和固定座12相连的自适应组件13。所述背保护机构11具有用以遮罩焊缝的背保护罩111。所述自适应组件13根据焊缝的延伸变化对背保护罩111进行调节，进而对焊缝的焊接能够提供持续有效的保护。

参阅图1至图12所示，所述背保护装置100包括头架组件1、与所述头架组件1相连的横梁组件2、与横梁组件2相连的导向机构3和动力机构4及与所述导向机构3固定连接的垂梁组件5。为了方便描述，以图1为参照，界定横梁组件2延伸方向为前后方向且头架组件1所在一端为前端，界定垂梁组件5延伸方向为上下方向且与所述前后方向和上下方向垂直的方向为左右方向，界定地转盘200所在面为水平面。所述背保护机构11、固定座12及与自适应组件13均设置在头架组件1上。

在本申请优选的实施方式中，所述自适应组件13可以是固定在背保护罩111后端的一对气动元件，所述气动元件通过气缸不同的伸缩量来调节背保护罩111的保护角度。

参阅图1至图4所示，在本申请优选的实施方式中，所述自适应组件13亦可设置为包括设在固定座12上以固定背保护罩111的旋转头架131及弹性元件132。所述弹性元件132通过自身弹性伸缩及旋转头架131旋转配合来调节背保护罩111的保护角度。所述旋转头架131具有在上下方向上相对设置的一对夹板133、一端设置在所述一对夹板133之间的连接梁134及在上下方向上贯穿所述夹板133和连接梁134的枢轴135。所述连接梁134另一端与背保护罩111相连而带动背保护罩111绕枢轴135左右转动。

在本申请优选的实施方式中，所述弹性元件132为固定在固定座12和背保护罩111之间的一对弹簧，所述一对弹簧设置在旋转头架131两侧。在本申请优选的实施方式中，所述一对弹簧在焊接前处于压缩状态，这样设置，可利用弹簧预压缩的行程对焊缝的延伸变化进行自动适应调整。

参阅图1至图4所示，所述头架组件1还具有用以观察背保护机构11贴靠情况和弹性元件132伸缩情况的远程监控摄像头14及与所述远程监控摄像头14和动力机构4电性连接的控制机构(未图示)。在本申请优选的实施方式中，所述远程监控摄像头14固定在头架组件1的固定座12上以能清楚观察背保护机构11贴靠情况和弹性元件132伸缩情况并传回监控室，从而令所述控制机构控制动力机构4的移动调节。

参阅图1至图4所示，所述头架组件1还具有固定在固定座12上的调节梁15及用以在焊缝一侧滑动支撑的靠轮16。所述靠轮16与所述调节梁15相连且与所述背保护罩111相邻。所述调节梁15为两段设置通过该两段的固定可调节长度以调节靠轮16伸出长度。所述靠轮16水平方向设置以在水平面上转动。

所述背保护机构11还具有自所述背保护罩111侧面延伸出来的输气管112及一柔性外罩(未图示)。所述柔性外罩围设在背保护罩111开口四周以在焊缝周围形成包含惰性保护气体的密闭环境。所述输气管112延伸至地转盘200底部以获取气源。

参阅图1、图2、图5及图6所示，所述横梁组件2具有分离的两段横梁21及将所述横梁21连接起来的锁扣件22。所述两段横梁21均成空心管状结构且均设有若干锁孔210。所述两段横梁21其中之一的尺寸小于另一，从而令两者能够前后插接并通过锁扣件22穿进锁孔210而固定，根据插接深度并通过锁扣不同的锁孔210来改变横梁组件2的长度。所述横梁组件2还具有设在两端的一对第一固定板23。所述横梁组件2一端的第一固定板23与所述头架组件1的固定座12相连。

参阅图1、图2、图7及图8所示，所述导向机构3具有空心管状结构的主体部31及与所述主体部31分离设置的一支撑板32。所述主体部31具有前后贯通的滑移通道且前后两端设有若干导向轮组。所述导向轮组包括设在顶部和底部的垂直导向轮33及设在两侧的水平导向轮34。所述横梁21与所述垂直导向轮33和水平导向轮34滑动配合并由所述垂直导向轮33和水平导向轮34导引而在滑移通道内前后移动，使得横梁组件2在移动过程不会因晃动而错位。所述支撑板32上开设有穿孔320及设在所述穿孔320两侧的固定件321。所述固定件321上设有与所述横梁组件2的锁孔210对应的锁扣孔，通过横梁组件2的锁扣件22穿过所述支撑板32的锁扣孔和横梁21的锁扣210将横梁21和导向机构3的支撑板32固定在一起，并令所述横梁组件2与支撑板32相对于所述导向机构3的主体部31前后移动。

参阅图1、图2及图9所示，所述动力机构4可以是气动机构、液压驱动机构或电机驱动机构。在本申请优选的实施方式中，所述动力机构4为气动机构，且所述气动机构固定在所述导向机构3一侧。所述气动机构包括可伸缩的气缸及设置在前端的固定件41。所述固定件41固定在所述导向机构3的支撑板32后端，从而通过气缸伸缩驱动横梁组件2沿所述导向机构3导引的方向移动并带动背保护罩111移动。具体来说，所述气动机构的气缸伸长，驱动支撑板32和所述横梁组件2向前移动而令所述背保护罩111靠近焊缝；所述气动机构的气缸收缩，带动支撑板32和所述横梁组件2向后移动而令背保护罩111远离焊缝。

参阅图1、图2、图10及图11所示，所述垂梁组件5顶部与所述导向机构3底部相连，且其底部固定在地转盘200上。所述垂梁组件5包括分离的上下两段垂梁51、套设在上段所述垂梁51上的转筒部52、设在转筒部52上用以调节长度的手柄53、将下段所述垂梁51固定在地转盘200上的固定筒54及与所述导向机构3底部固定相连的第二固定板55。上下两段所述垂梁51其中之一的尺寸小于另一使得两者能够插接在一起，并通过转筒部52上的手柄53锁紧或者松开来调节所述垂梁组件5的长度以适应不同高度的焊缝需求。

参阅图1、图2及图12所示，所述背保护装置100还包括加固横梁组件2和垂梁组件5并形成稳定的三角支撑结构的支撑组件6。所述支撑组件6包括连接杆61、固定在垂梁组件5上的固接部62、设在连接杆61一端且与所述横梁组件2滑动配合的滑轮63、设在连接杆61上的定位板64及铆钉65。所述连接杆61远离滑轮63的一端固定在所述固接部62上。所述铆钉65一端穿过所述垂梁组件5，另一端固定在所述定位板64上。如此设置，有效避免了由于头架组件1较重而导致的横梁组件2一端下沉而另一端翘起的问题，防止焊接错位。

参阅图1和图13所示，所述地转盘200具有基座201、设在基座201上的转动盘202、设在转动盘202上且沿转动盘202径向延伸的若干支腿203及设在支腿203上以固定待焊工件的定位部204。所述垂梁组件5固定在所述地转盘200的基座201中心。在本申请优选的实施方式中，所述转动盘202为圆形结构，且所述支腿203呈工字结构均等的分布在转动盘202上，所述定位部204为可在所述支腿203上滑动的涨紧滑块，所述支腿203具有沿转动盘202径向延伸的刻度尺205。在本申请优选的实施方式中，所述待焊工件为大型薄壁罐体，所述涨紧滑块根据罐体直径移动到刻度尺205对应位置并固定罐体，从而保证转动盘202旋转时罐体跟随旋转而不打滑，同时减少罐体的椭圆度。焊接加工过程中，所述转动盘202相对于基座201转动以带动罐体转动，所述垂梁组件5相对于基座201保持静止。

在其他实施方式中，所述垂梁组件5可直接与所述头架组件1相连，所述垂梁组件5也可设置在待焊工件外部。

本发明焊接背保护系统300配合焊枪的使用方法如下：步骤一，将所述背保护装置100固定安装在地转盘200上，根据待焊罐体的设计图纸和现场实物，获取当前待焊罐体直径和底部筒节长度；步骤二，通过粗调横梁组件2以调节横梁21的伸出长度令其比待焊罐体半径小，但调节量不超过气动机构的调节行程，同时调节垂梁组件5的长度以调整背保护罩111高度使其与筒节焊缝高度一致，使得焊缝在背保护罩111开口尺寸范围内；步骤三，根据待焊罐体直径调节涨紧滑块位置，利用行车将待焊罐体调至地转盘200上，卡入涨紧滑块内，然后根据刻度尺205微调涨紧滑块，保持各涨紧滑块位置对应刻度相同且涨紧待焊罐体；步骤四，通过气动机构的气缸调节背保护机构11与待焊罐体的位置，控制进气电子阀打开，伸长气缸，横梁组件2向前移动带动头架组件1上的靠轮16贴住待焊罐体内壁弧面，且弹簧被压缩20-30mm，椭圆变化量在弹簧可调节范围内时，当待焊罐体的半径大于当前设定值，弹簧自动伸长，当待焊罐体的半径小于当前设定值，弹簧进一步被压缩；步骤五，根据罐体直径、材质及厚度等设定好焊接工艺规范，调整好焊枪位置，启动焊接，通过远程监控摄像头14传输至监视屏幕的画面，观察背保护机构11与待焊罐体内表面的贴合情况和弹簧的自调节状况，视情况通过气动机构进行微调；步骤六，当焊接位置直径增大波动量超出弹簧可伸出量，即弹簧处于自由状态，背保护机构1脱离待焊罐体内表面，可点动气动机构的气缸进气电子阀，使背保护机构11靠近待焊罐体并压缩弹簧；当待焊罐体直径减小波动量大于弹簧可压缩量，即已经达到弹簧压缩极限，难以再被压缩，可点动气动机构的气缸放气电子阀，使弹簧压缩量减少；步骤七，焊接结束，气动机构的气缸收缩，使背保护机构11远离罐体，利用行车调走罐体。

本发明背保护装置100在背保护罩111后侧设置自适应组件13，使得本发明背保护装置100在用于对具有弧形或非直线型的焊缝进行焊接保护时，能够根据焊缝的延伸变化进行焊接保护的自动适应调整，进而对焊缝的焊接能够提供持续有效的保护。焊接过程中若观察到待焊工件椭圆度过大使得自适应件13的自调节功能失效，可以通过控制气缸电子阀控制气缸伸缩来恢复自适应件13的自调节功能。本发明还通过远程监控技术解决了焊接过程中背面焊接情况难以观察和调节控制的问题。同时本发明能够很好地代替和减少人工，焊接过程中待焊工件内部不需要额外人工，降低了人工成本，也减少了焊接对人工身体的伤害，从而降低了焊接加工对人工的依赖，提高了生产效率。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背保护装置，用于在焊接时对焊缝背面进行惰性气体保护，包括用于对焊缝进行背保护的背保护机构及用以固定所述背保护机构的固定座，其特征在于：所述背保护机构具有用以遮罩焊缝的背保护罩，所述背保护装置还包括与背保护罩和固定座相连以根据焊缝的延伸变化对背保护罩进行调节的自适应组件。

2.根据权利要求1所述的背保护装置，其特征在于：所述自适应组件为固定在背保护罩后端的一对气动元件，所述气动元件通过气缸伸缩来调节背保护罩的保护角度。

3.根据权利要求1所述的背保护装置，其特征在于：所述自适应组件还包括设在固定座上以固定背保护机构的旋转头架及弹性元件，所述弹性元件通过自身弹性伸缩及旋转头架旋转配合来调节背保护罩的保护角度。

4.根据权利要求3所述的背保护装置，其特征在于：所述旋转头架具有在上下方向上相对设置的一对夹板、一端设置在所述一对夹板之间的连接梁及在上下方向上贯穿所述夹板和连接梁的枢轴，所述连接梁另一端与背保护罩相连而带动背保护罩绕枢轴左右转动。

5.根据权利要求4所述的背保护装置，其特征在于：所述弹性元件为固定在固定座和背保护罩之间的一对弹簧，所述一对弹簧设置在旋转头架两侧。

6.根据权利要求3所述的背保护装置，其特征在于：所述背保护装置还包括横梁组件、竖直设置的垂梁组件、固定在垂梁组件上的导向机构及固定在所述导向机构一侧的动力机构，所述横梁组件一端与固定座相连，所述导向机构具有主体部及设在所述主体部上以令横梁组件滑动的滑移通道，所述动力机构前端与横梁组件固定连接，所述动力机构驱动横梁组件沿所述导向机构导引的方向相对于主体部移动并带动背保护罩移动。

7.根据权利要求6所述的背保护装置，其特征在于：所述背保护装置还具有用以观察背保护机构贴靠情况和弹性元件伸缩情况的远程监控摄像头及与所述远程监控摄像头和动力机构电性连接的控制机构，所述控制机构通过远程监控摄像头的监控情况控制动力机构的移动调节。

8.根据权利要求1所述的背保护装置，其特征在于：所述背保护装置还具有固定在固定座上的调节梁及用以在焊缝一侧滑动支撑的靠轮，所述靠轮与所述调节梁相连且与所述背保护罩相邻。

9.根据权利要求1所述的背保护装置，其特征在于：所述背保护机构还具有柔性外罩，所述柔性外罩围设在背保护罩开口四周以在焊缝周围形成包含惰性保护气体的密闭环境。

10.一种具有权利要求1-5、8、9中任意一项的背保护装置的焊接背保护系统，用以对具有弧形焊缝的待焊工件的焊接保护，其特征在于：所述焊接背保护系统包括用以固定待焊工件的地转盘，所述背保护装置固定在地转盘上，所述地转盘具有基座、设在基座上的转动盘及设在转动盘上以固定待焊工件的定位部，所述背保护装置还具有固定在所述地转盘的基座上的垂梁组件，所述垂梁组件与背保护机构相连，焊接加工过程中，所述转动盘相对于基座转动以带动待焊工件转动，所述垂梁组件相对于基座保持静止。