CN110936100A - 一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统，包括送丝机构、拉丝机构、焊枪、同步控制器和焊接电源，所述焊枪前端为导电嘴，所述送丝机构、拉丝机构和焊枪之间连接绝缘缆，焊丝位于所述绝缘缆内；所述送丝机构包括储装盒，以及设置于储装盒内的送丝盘和焊丝矫正装置，所述送丝盘通过第一信号采集器与同步控制器连接，所述拉丝机构包括承压壳体和设置于承压壳体内的空心电机和十字行星轮，所述空心电机通过第二信号采集器连接同步控制器。本发明所公开的焊接修复装置及焊接修复系统能够实现深水处焊接作业、保证焊接效率和焊接质量。

Description

一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统
技术领域
本发明涉及水下焊接技术领域，特别涉及一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统。
背景技术
目前，人类面临人口剧增、土地空间限制和可用资源匮乏等一系列问题，人们不得不将海洋视为下一个开采的目标，因此，人们越来越重视海洋工程与建设。而焊接作为一种通过加热或者加压方式实现待焊材料永久性连接的技术，已成为海洋工程等领域不可或缺的一部分。
水下焊接技术被广泛应用于海下维修、能源开采等施工过程中，截至目前，研究人员尝试将水上焊接技术应用于水下焊接，应用较多、较为成熟的方法是电弧焊。因此，水下焊接一般根据焊接所处的环境分为湿法焊接、干法焊接以及局部干法焊接。干法焊接是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内焊接的方法，其安全性较好，但使用局限性较大。局部干法焊接是焊工在水中施焊，人为将焊接区域水排开进行焊接，由于该方法尚处于研究之中，使用尚不普遍。湿法焊接是焊工直接在水下实施焊接。不过以上焊接方法均受到焊接水深以及水下的工作环境的影响，对于深水处作业较难实施焊接或者维修，大大增加焊接成本，阻碍工程进度。
船舶在海洋中航行时，受自然环境的影响，故船舶出现故障在所难免。因此，为了保证船舶在远海行驶过程中实时焊接，开发出一套水下应急焊接的装备极具重要意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统，以达到实现深水处焊接作业、提高焊接效率和焊接质量的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种便携式水下焊接修复装置，包括送丝机构、拉丝机构、焊枪、同步控制器和焊接电源，所述焊枪前端为导电嘴，所述送丝机构、拉丝机构和焊枪之间连接绝缘缆，焊丝位于所述绝缘缆内；所述送丝机构包括储装盒，以及设置于储装盒内的送丝盘和焊丝矫正装置，所述送丝盘通过第一信号采集器与同步控制器连接，所述拉丝机构包括承压壳体和设置于承压壳体内的空心电机和十字行星轮，所述空心电机通过第二信号采集器连接同步控制器。
上述方案中，所述储装盒和承压壳体内均注满航空柴油。
上述方案中，所述焊接电源分别给同步控制器和待焊接工件供电。
上述方案中，所述空心电机通过转接头连接第二信号采集器。
上述方案中，所述送丝盘底部通过电磁吸附装置吸附于储装盒上，所述电磁吸附装置通过吸附开关与所述同步控制器连接。
上述方案中，所述绝缘缆内部设置送丝管，所述焊丝位于所述送丝管内。
上述方案中，所述十字行星轮包括多个，设置成串联结构。
上述方案中，所述承压壳体和绝缘缆的连接处设有密封胶圈。
进一步的技术方案中，所述焊接电源为带有脉冲和交流模式的MIG/MAG电源。
一种便携式水下焊接修复系统，采用上述的便携式水下焊接修复装置，包括机器人控制器、焊接底座，以及位于焊接底座上的焊接修复机器人和机器人控制柜，所述储装盒、焊接电源和同步控制器安装于焊接底座上，所述拉丝机构和焊枪安装于焊接修复机器人的机械手臂末端，所述焊接底座的底部设置吸附装置一。
通过上述技术方案，本发明提供的一种便携式水下焊接修复装置将送丝盘和焊丝矫正装置设置于储装盒内，将空心电机和十字行星轮设置于承压壳体内，将焊丝设置于绝缘缆内，同时，储装盒和承压壳体内注满航空柴油，在满足密封性要求的同时，也满足深水的耐压要求，适合在深水区域作业。
同时，十字行星轮可对焊丝产生一个朝向导电嘴方向的拉力，有助于克服送丝管中的阻力，并且这种十字行星轮可以多个串联起来，在水下实现即时送丝。
本发明将送丝盘通过第一信号采集器与同步控制器连接，空心电机通过第二信号采集器连接同步控制器，通过同步控制器实现送丝盘的送丝速度和空心电机的拉丝速度的同步，可保持送丝速度恒定，实现焊接电弧稳定，保证焊接质量。
本发明的便携式水下焊接修复系统可自动定点吸附在水下和水上船壳上或者其他物体上，并配备6自由度机械手臂，可在船上或者水面上实现对6自由度机械手臂的遥控，快速实现水下焊接与切割作用，显著提高焊接效率。
另外，可将本发明的便携式水下焊接修复装置固定于调速板上，操作人员也位于调速板上，跟随调速板一起下水，通过调速板可以调节下潜的速度，在水下实现人工焊接。焊接电源和同步控制器可根据实际情况选择放置在水下或水上。当需要在深水区域作业时，例如水下200米的区域，可以只将拉丝机构和焊枪由焊接人员带到水下进行作业，其余的焊接电源、同步控制器和送丝机构均放在水上，操作灵活，由于绝缘缆传输距离比较长，这时，多个十字行星轮串联，就可以起到很好的拉丝效果，克服焊丝在送丝管中的阻力，在水下实现即时送丝。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种便携式水下焊接修复装置结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种便携式水下焊接修复系统结构示意图。
图中，1、焊枪；2、同步控制器；3、焊接电源；4、导电嘴；5、绝缘缆；6、送丝管；7、焊丝；8、储装盒；9、送丝盘；10、焊丝矫正装置；11、第一信号采集器；12、水下船壳上或者其他物体；13、电磁吸附装置；14、吸附开关；15、承压壳体；16、空心电机；17、十字行星轮；18、转接头；19、第二信号采集器；20、密封胶圈；21、工件；22、机器人控制器；23、焊接底座；24、焊接修复机器人；25、机器人控制柜；26、吸附装置一；27、焊缝；28、吸附装置二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种便携式水下焊接修复装置及焊接修复系统，能够实现深水处焊接作业、提高焊接效率和焊接质量。
如图1所示的一种便携式水下焊接修复装置，包括送丝机构、拉丝机构、焊枪1、同步控制器2和焊接电源3，焊枪1前端为导电嘴4。送丝机构、拉丝机构和焊枪1之间连接绝缘缆5，绝缘缆5内部设置送丝管6，焊丝7位于送丝管6内。
送丝机构包括储装盒8，以及设置于储装盒8内的送丝盘9和焊丝矫正装置10，送丝盘9通过第一信号采集器11与同步控制器2连接。同步控制器2通过第一信号采集器11控制送丝盘9的送丝速度。送丝盘9底部通过电磁吸附装置13吸附于储装盒8上，电磁吸附装置13通过吸附开关14与同步控制器2连接。吸附开关14可以控制电磁吸附装置13的开启与关闭。
拉丝机构包括承压壳体15和设置于承压壳体15内的空心电机16和十字行星轮17，空心电机16通过转接头18连接第二信号采集器19，第二信号采集器19连接同步控制器2。同步控制器2通过第二信号采集器19控制空心电机16的转速，进而控制十字行星轮17的转速，从而控制拉丝的速度。通过同步控制器2可以实现送丝盘9的送丝速度和拉丝机构的拉丝速度一致。
第一信号采集器11、第二信号采集器19以及吸附开关14表面被环氧树脂包裹着，保证其在水下的绝缘性，实现快速焊接。
承压壳体15和绝缘缆5的连接处设有密封胶圈20。十字行星轮17可设置多个串联，多个十字行星轮17串联使用可以提高拉丝效率。储装盒8和承压壳体15内均注满航空柴油，转接头18和密封胶圈20可以保证航空柴油的密封。
焊接电源3分别给同步控制器2和待焊接工件21供电。本实施例中，焊接电源3为带有脉冲和交流模式的MIG/MAG电源。焊丝7从送丝盘9引出，依次通过焊丝矫正装置10、空心电机16、十字行星轮17、绝缘缆5、焊枪1和导电嘴4，然后与工件21之间形成电弧。
本发明的焊接修复装置适用于输送直径为0.8-1.2mm的焊丝7。
如图2所示的一种便携式水下焊接修复系统，采用上述的便携式水下焊接修复装置，包括机器人控制器22、焊接底座23，以及位于焊接底座23上的焊接修复机器人24和机器人控制柜25，储装盒8、焊接电源3和同步控制器2安装于焊接底座23上，拉丝机构和焊枪1安装于焊接修复机器人24的机械手臂末端，焊接底座23的底部设置吸附装置一26。该吸附装置26可自动定点吸附在水下船壳上或者其他物体12上。同时，焊接底座23的上表面也分布有吸附装置二28，储装盒8、焊接电源3和同步控制器2均通过吸附装置二28吸附于焊接底座23的上表面。本实施例中的机械手臂为6自由度机械手臂。
通过上述技术方案，本发明提供的一种便携式水下焊接修复装置将送丝盘9和焊丝矫正装置10设置于储装盒8内，将空心电机16和十字行星轮17设置于承压壳体15内，将焊丝7设置于绝缘缆5内，同时，储装盒8和承压壳体15内注满航空柴油，在满足密封性要求的同时，也满足深水的耐压要求，适合在深水区域作业。
同时，十字行星轮17可对焊丝产生一个朝向导电嘴4方向的拉力，促进焊丝往前推送，有助于克服送丝管6中的阻力，实现焊丝运动与熔滴过渡的结合；并且这种十字行星轮17可以多个串联起来，在水下实现即时送丝。
本发明将送丝盘9通过第一信号采集器11与同步控制器2连接，空心电机16通过第二信号采集器19连接同步控制器2，通过同步控制器2实现送丝盘9的送丝速度和空心电机16的拉丝速度的同步，可保持送丝速度恒定，实现焊接电弧稳定，形成焊缝27，保证焊接质量。
本发明的便携式水下焊接修复系统可自动定点吸附在水下船壳上或者其他物体12上，并配备6自由度机械手臂，可在船上或者水面上实现对6自由度机械手臂的遥控，快速实现水下焊接与切割作用，显著提高焊接效率。
另外，本发明还提供了另一种实施方式，可将本发明的便携式水下焊接修复装置固定于调速板上，操作人员也位于调速板上，跟随调速板一起下水，通过调速板可以调节下潜的速度，在水下实现人工焊接。焊接电源3和同步控制器2可根据实际情况选择放置在水下或水上。当需要在深水区域作业时，例如水下200米的区域，可以只将拉丝机构和焊枪1由焊接人员带到水下进行作业，其余的焊接电源3、同步控制器2和送丝机构均放在水上，操作灵活，由于绝缘缆5传输距离比较长，这时，多个十字行星轮17串联，就可以起到很好的拉丝效果，克服焊丝7在送丝管6中的阻力，在水下实现即时送丝。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，包括送丝机构、拉丝机构、焊枪、同步控制器和焊接电源，所述焊枪前端为导电嘴，所述送丝机构、拉丝机构和焊枪之间连接绝缘缆，焊丝位于所述绝缘缆内；所述送丝机构包括储装盒，以及设置于储装盒内的送丝盘和焊丝矫正装置，所述送丝盘通过第一信号采集器与同步控制器连接，所述拉丝机构包括承压壳体和设置于承压壳体内的空心电机和十字行星轮，所述空心电机通过第二信号采集器连接同步控制器。
2.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述储装盒和承压壳体内均注满航空柴油。
3.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述焊接电源分别给同步控制器和待焊接工件供电。
4.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述空心电机通过转接头连接第二信号采集器。
5.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述送丝盘底部通过电磁吸附装置吸附于储装盒上，所述电磁吸附装置通过吸附开关与所述同步控制器连接。
6.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述绝缘缆内部设置送丝管，所述焊丝位于所述送丝管内。
7.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述十字行星轮包括多个，设置成串联结构。
8.根据权利要求1所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述承压壳体和绝缘缆的连接处设有密封胶圈。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种便携式水下焊接修复装置，其特征在于，所述焊接电源为带有脉冲和交流模式的MIG/MAG电源。
10.一种便携式水下焊接修复系统，其特征在于，采用如权利要求1所述的便携式水下焊接修复装置，包括机器人控制器、焊接底座，以及位于焊接底座上的焊接修复机器人和机器人控制柜，所述储装盒、焊接电源和同步控制器安装于焊接底座上，所述拉丝机构和焊枪安装于焊接修复机器人的机械手臂末端，所述焊接底座的底部设置吸附装置一。
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