CN111741829A - 用于焊接支管和延伸管的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于从主管内部将支管和延伸管焊接到主管的装置。该装置包括框架(30)和框架筒体(31)，细长电极轴(3)、电极轴(3)的旋转盘(13)、电极保持器(4)、电极(5)、焊接夹具(1，1.2，1.3；2.3，2.4，2.5)、焊接夹具的紧固元件(8，8a)和焊接夹具的旋转元件(9)，细长电极轴(3)具有纵向中心轴线，电极轴(3)围绕纵向中心轴线可旋转地被布置，电极轴能够通过旋转盘轴向滑动，电极保持器(4)位于电极轴的端部中，电极(5)被紧固至保持器(4)，焊接夹具(1，1.2，1.3；2.3，2.4，2.5)用于支撑焊接站中的主管(6.1；2.2a)，紧固元件(9)被紧固至旋转元件，并且旋转元件可旋转地以轴承方式安装在框架筒体(31)内部，使得焊接夹具的旋转轴线与电极轴的中心轴线结合。焊接夹具具有用于主管(6.1；2.2a)的支撑托架(1.2，1.3；2.4，2.5)，主管通过支撑托架(1.2，1.3；2.4，2.5)被支撑在站中，在站中的主管(6.1；2.2a)和电极轴(3)的中心轴线相结合。焊接夹具具有围绕电极轴(3)的连接有保护气体通道(24)的适配件(23)，当主管或待焊接到主管的延伸管(6.3)或围绕主管的保护气体管(2.3)抵靠适配件(23)时，保护气体被适配成通过适配件(23)被引导进入主管中，并且通过适配件(23)还被引导进入待焊接的支管或延伸管中。电极轴的旋转盘(13)配备有锁定装置(12)，电极轴(3)通过锁定装置(12)相对于旋转盘(13)被不可移动地锁定。

Description

用于焊接支管和延伸管的装置
技术领域
本发明涉及一种用于从主管内部将支管和延伸管焊接到主管的装置，所述装置包括框架和框架筒体、细长电极轴、电极轴(3)的旋转盘、电极保持器、电极、焊接夹具、焊接夹具的紧固元件和焊接夹具的旋转元件，细长电极轴具有纵向中心轴线，电极轴围绕纵向中心轴线可旋转地被布置，电极轴能够通过旋转盘轴向滑动，电极保持器位于电极轴的端部中，电极被紧固至保持器，焊接夹具用于支撑在焊接站中的主管，紧固元件被紧固至旋转元件，并且旋转元件可旋转地以轴承方式安装在框架筒体内部，使得焊接夹具的旋转轴线与电极轴的中心轴线结合。
背景技术
这种装置从US6433307B1中获知。其中，焊接对象从支管的侧部被接近。待焊接的管件被固定到盒子上，盒子在保护气体腔室内平行于电极轴滑动到期望的焊接部位。
从EP1633520B1中还获知一种装置，利用该装置，支管通过内部焊接可被固定在主管上。管壁本身限定保护气体腔室。在此，待焊接对象也从支管的侧部被接近。
在实践中，对于圆柱形工件有许多焊接要求，这不能使用上述装置来实现。这些要求中的许多要求也不能使用传统的轨道焊接装置来实现。
下面是这些类型的焊接要求的一些典型示例：
-在主管上待焊接的支管，所述主管的内径如此小以至于所述类型的装置将不能适配到所述支管中。
-管件，所述管件具有足够大的通孔开口，但是与主管的接合部比通孔开口大得多，以致电极与焊接表面的距离变得太大。
-沿着主管的周边存在如此多的支管，以致于建立足够大的封闭保护气体腔室是不实际的，并且用常规轨道焊接装置进行焊接也是不可能的。
发明内容
本发明的目的是进一步改进前言部分的所述类型的装置，使得可以利用管件的内部焊接实现比过去更多样化的焊接要求，包括上述焊接要求。
该目的通过根据本发明的装置来实现，该装置的特征在所附权利要求1中阐述。从属权利要求给出了本发明的优选实施例。
使用根据本发明的装置，在主管的纵向方向上，在主管内部，电极被引导至焊接对象。电极轴的旋转轴线与待焊接的主管的中心轴线相结合。电极轴根据设定的程序旋转并轴向移动，并且同时，电极以设定的距离跟随主管的壁部。通过对移动电极轴的两个伺服电机进行编程，可以在管的表面上实现任何期望的焊接图案。换句话说，通过对电极轴的运动进行编程，可以选择焊接事件，例如延伸管道或将法兰焊接到管道的端部(需要电极相对于中心轴线垂直旋转)，或焊接支管(需要同时来回轴向运动的来回旋转)等。此外，可以实施所谓的摆动运动以加宽焊缝。
附图说明
下面，通过实施例并参考附图来说明本发明，其中：
图1示出了当装置具有根据本发明的第一实施例的焊接夹具时，从斜上方观察的根据本发明的装置的透视图；
图2示出了根据图1的装置的垂直截面的细节，其示出了在焊接情况下的管件的布置；
图2A示出了图2在A-A截面处的细节，其示出了通过编织形成的焊接图案，该图案在待焊接的基线的两侧部上弯曲。基线在管道中通常是圆形的，但可以是一些其它图案；
图3示出了根据本发明的第二实施例的焊接夹具，其可以用于根据图1的装置中，以代替图1中所示的焊接夹具；
图3A示出了根据图2在A-A截面处的焊接夹具的细节；以及
图3B示出了图3A沿线B-B的截面图。
具体实施方式
图1的装置包括框架30和框架筒体31，细长电极轴3穿过该框架筒体31。在电极轴3的端部是电极保持器4和紧固到保持器上的电极5，从保持器的顶端放电的电流在焊缝线的两侧部熔化待焊接在一起的部分的材料。电极轴围绕其纵向中心轴线可旋转地被布置。通过电极轴3的旋转盘13发生旋转，通过电极轴3的旋转盘13电极轴能够轴向滑动。动力传动轴27将旋转驱动从驱动轮26转移到旋转盘13。电动机15经由皮带16旋转主驱动轮，驱动轮26利用开关10切换以通过主驱动轮旋转。
如从图1和图2中看到的，焊接夹具1、1.2、1.3被布置成在焊接站中支撑主管6.1。焊接夹具的框架1被紧固到焊接夹具的紧固元件8、8a，焊接夹具的紧固元件8、8a包括由电绝缘材料制成的绝缘部分8和被拧到焊接夹具的旋转元件9的紧固螺母8a。绝缘部分8被拧到焊接夹具的框架1的竖直板上，并且它断开焊接夹具和旋转元件9之间的导电连接。旋转元件9可旋转地以轴承方式安装在框架筒体31内部。焊接夹具的旋转轴线与电极轴3的中心轴线结合。
焊接夹具的框架1被紧固到电极轴3的支撑件2，电极轴3的支撑件2由非导电物质制成，并且在电极轴和焊接夹具之间形成绝缘。
通过开关10，旋转驱动元件15、16被切换以可选地旋转焊接夹具的旋转元件9或旋转盘13的驱动轮26，以用于通过相同的旋转驱动元件15、16可选地旋转焊接夹具和电极轴。通过开关10因此可以选择动作，其中电极轴不旋转并且焊接夹具旋转，或反之亦然，使得电极轴旋转并且焊接夹具保持静止。
在旋转盘13和移动轴14之间是锁定机构25，通过锁定机构25旋转盘13相对于移动轴14被不可旋转地锁定。这确保了当焊接夹具旋转时电极轴的不可旋转的位置。
焊接夹具具有用于主管6.1的支撑托架1.2、1.3，主管6.1在工作站中利用支撑托架被支撑，在工作站中，主管6.1的中心轴线和电极轴3的中心轴线相结合。焊接夹具具有围绕电极轴3的适配件23，适配件23被连接到保护气体通道24，并且保护气体被适配成当主管或待焊接到主管上的延伸部6.3围绕适配件23抵靠在焊接夹具的适配件23或框架1上时，保护气体通过适配件23被引导进入主管中。因此，内部保护气体可以被引导到焊接部位而没有保护气体腔室。焊接位置的外侧可以通过适于密封目的的装置被密封成其自身的保护气体空间中，例如图2中所示的环形空间20等。
电极轴的旋转盘13配备有锁定装置12，通过锁定装置12，电极轴3相对于旋转盘13被轴向固定地锁定。电极轴的旋转盘13可旋转地以轴承方式安装到移动轴14，移动轴14被布置成根据期望的程序在电极轴3的轴向方向上移动，其中当电极轴3通过锁定装置12锁定到移动轴14时，电极轴3以相应的方式在其轴向方向上移动。在这种情况下，电极轴可以以焊接程序所需的方式轴向移动。移动轴14通过与电极轴3平行并紧固到框架30的滑动导轨19被支撑。移动轴14通过电动机17驱动的螺杆18移动。
支撑托架1.2、1.3包括平行于电极轴3的支撑轴1.2和相对于支撑轴横向的支撑肋1.3，并且具有适配成支撑轴的凹口(1.3a)和肋1.3b，肋1.3b将放置在支撑托架1.3上的主管的中心线定位在电极轴3的中心线的延伸部上。在所示的情况下，电极轴3部分地进入主管6.1的内部，并且电极5处于支管6.2的焊接站中。图2a示出了在焊缝线方向上的正常焊缝时电极的轨迹7.1。轨迹7.2描述了期望加宽焊缝时电极的运动。其中，电极相对于焊缝线的轨迹7.1进行来回移动“b”+/-的同时前进距离“a”。
图3-3B示出了根据本发明的第二实施例的焊接夹具1、2.4、2.5，焊接夹具1、2.4、2.5被适配成用于焊接至主管2.2a上的多个小直径的支管。夹具框架1由水平框架部分和竖直框架部分形成，在当前情况下，水平框架部分和竖直框架部分是板的形状。用于主管2.2a的支撑托架2.4、2.5被紧固到夹具框架1的水平框架部分的外端部、与竖直框架部分相距一段距离，竖直框架部分具有用于将保护气体引导到主管2.2a中的适配件23。支撑托架2.4、2.5具有用于焊接部位的外部保护气体的保护气体腔室21，腔室的相对壁部具有对应于主管的外径的孔，孔的中心轴线在电极轴3的中心轴线的延伸部上。支撑托架2.4、2.5在孔的中间被分割，并且分割部位，即分隔平面，具有用于支管2.2b的另一个孔。支撑托架2.4、2.5的移动部分2.5相对于固定部分2.4沿着滑动引导件22移动。
在支撑托架2.4、2.5与适配件23之间是用于焊接部位的内部保护气体的保护气体管2.3。保护气体能够从支管2.2b用的孔和主管的端部从保护气体管2.3进入主管2.2a。如有必需，主管的外端部可以至少部分地被关闭，以便减小保护气体的流速。
电极保持器2.1被延伸足够长，以便电极延伸进入主管，直到最靠近主管的外端部的支管。这要求电极保持器具有特殊的布置。电极保持器2.1的导电部分2.6的外表面2.6至少在电极保持器的外端部附近具有电绝缘层2.7。在电极保持器2.1的外端部周围是一个或更多个支撑件2.8，一个或更多个支撑件被适配成对应于主管2.2a的内径。支撑件2.8由电绝缘材料制成，例如由陶瓷制成。支撑件2.8的外表面具有凹槽，保护气体能够通过凹槽流动越过支撑件到焊接部位。支撑件2.8在绝缘层2.7的顶部上延伸一段短的距离，其中防止电火花从电极保持器2.1穿透到主管2.2a中。在小管径的情况下，当从电极保持器到主管的距离变得足够短时，这是必要的。
电极保持器2.1的外端部优选地是圆锥形的，并且适配于外端部的支撑件2.8的内孔相应地是圆锥形的。在这种情况下，支撑件2.8还起到张紧器的作用，张紧器将电极保持器2.1紧紧地抵靠在电极5上。
主管2.2a在所需的分支部位处穿孔。主管2.2a插入在电极保持器2.1的顶部的支撑托架部分2.4的孔中，使得待焊接的第一孔(最靠近主管的外端)到达支管2.2b的部位。支管2.2b被适配到主管的孔中，并且支撑托架的移动部分2.5被密封在固定部分2.4上。焊接站已准备好。在焊接之后，移动部分2.5被打开并且被焊接的主管2.2a中的下一个孔被移动到支管的位置。主管轴向移动并绕其轴线旋转，这允许在不同方向焊接连续的支管。

Claims (8)

1.一种用于从主管内部将支管和延伸管焊接至主管的装置，所述装置包括：框架(30)、框架筒体(31)、细长电极轴(3)、所述电极轴(3)的旋转盘(13)、电极保持器(4)、电极(5)、焊接夹具(1，1.2，1.3；2.3，2.4，2.5)、所述焊接夹具的紧固元件(8，8a)和所述焊接夹具的旋转元件(9)，所述电极轴(3)具有纵向中心轴线，所述电极轴(3)围绕所述纵向中心轴线可旋转地被布置，通过所述旋转盘所述电极轴(3)能够轴向滑动，所述电极保持器(4)位于所述电极轴的端部中，所述电极(5)被紧固至所述保持器(4)，所述焊接夹具(1，1.2，1.3；2.3，2.4，2.5)用于支撑在焊接站中的所述主管(6.1；2.2a)，所述紧固元件被紧固至所述旋转元件(9)，并且所述旋转元件(9)可旋转地以轴承方式安装在所述框架筒体(31)内部，使得所述焊接夹具的旋转轴线与所述电极轴的中心轴线结合，其特征在于，所述焊接夹具具有用于所述主管(6.1；2.2a)的支撑托架(1.2，1.3；2.4，2.5)，所述主管(6.1)通过所述支撑托架(1.2，1.3；2.4，2.5)被支撑在所述站中，在所述站中主管(6.1；2.2a)的中心轴线与所述电极轴(3)的中心轴线结合，所述焊接夹具具有围绕所述电极轴(3)的连接有保护气体通道(24)的适配件(23)，保护气体被适配成当所述主管或待焊接到所述主管的延伸管(6.3)或围绕所述主管的保护气体管(2.3)抵靠所述适配件(23)时，保护气体通过所述适配件(23)被引导进入所述主管中，并且通过所述主管还被引导进入待焊接的所述支管或延伸管中，并且所述电极轴的旋转盘(13)配备有锁定装置(12)，所述电极轴(3)通过所述锁定装置(12)相对于所述旋转盘(13)被轴向固定地锁定。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极轴的旋转盘(13)可旋转地以轴承方式安装到所述移动轴(14)，所述移动轴(14)被布置成根据期望的程序在所述电极轴(3)的轴向方向上移动，其中所述电极轴以相应的方式在所述电极轴的轴向方向上移动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括旋转的驱动元件(15、16)和开关(10)，所述旋转驱动元件通过所述开关(10)被切换以可选地旋转所述焊接夹具的旋转元件(9)或所述旋转盘(13)的驱动轮(26)，以通过旋转驱动元件(15、16)可选地旋转所述焊接夹具和所述电极轴。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述旋转盘(13)和所述移动轴(14)之间是锁定机构(25)，所述旋转盘(13)通过所述锁定机构(25)相对于所述移动轴(14)被不可旋转地锁定。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑托架(1.2，1.3)包括平行于所述电极轴(3)的支撑轴(1.2)和相对于所述支撑轴横向的支撑肋(1.3)，所述支撑肋具有适配于所述支撑轴的凹口(1.3a)和肋(1.3b)，所述肋(1.3b)将放置在所述支撑托架(1.3)上的主管的中心线定位在所述电极轴(3)的中心线的延伸部上。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑托架(2.4，2.5)具有用于所述焊接部位外侧的保护气体的保护气体腔室(21)，所述腔室的相对壁部具有与所述主管的外径相对应的孔，所述主管的中心轴线在所述电极轴(3)的中心轴线的延伸部上，在所述支撑托架(2.4，2.5)和所述适配件(23)之间的是用于所述焊接部位内部的保护气体的保护气体管(2.3)，所述支撑托架(2.4，2.5)在所述孔的中间被分割，并且分割部位具有用于所述支管(2.2b)的另一孔。
7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述导电电极保持器(2.1)的外表面至少在所述电极保持器的外端部附近具有电绝缘层(2.7)，所述电极保持器的外表面具有一个或更多个支撑件(2.8)，所述支撑件(2.8)被适配成对应于所述主管道(2.2a)的内径，并且所述支撑件(2.8)的外表面具有凹槽，所述保护气体能够通过所述凹槽流动越过所述支撑件。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电极保持器(2.1)的外端部是锥形的，并且适配于所述外端部的支撑件(2.8)的内孔是相应的锥形，并且适配于所述外端部的支撑件(2.8)部分地在所述绝缘层(2.7)的顶部上延伸。
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