CN111770598B - 一种用于tbm刀座焊接预热装置及预热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于TBM刀座焊接预热装置，包括工作平台、送料组件、悬臂调节机构以及控制柜，所述送料组件设置于所述工作平台上，通过送料组件实现工件在焊接位置和预热位置间切换；所述悬臂调节机构一端可移动设有用于预热工件的感应加热线圈，悬臂调节机构的另一端可移动设置于所述控制柜上；所述控制柜的底面设有移动组件实现移动控制柜。本发明的预热装置，保证了预热、焊接及后热工序有效衔接，省去工件高温下的搬运工作，提高TBM刀座的生产效率和焊接质量。本发明还提供了一种使用上述预热装置进行预热的方法，可以有效地降低人员劳动强度。

Description

一种用于TBM刀座焊接预热装置及预热方法
技术领域
本发明涉及焊接技术技术领域，具体涉及一种用于TBM刀座焊接预热装置及预热方法。
背景技术
TBM刀座服役于严苛的工作环境，焊接质量要求高。其板厚、重量大、母材碳当量较高，焊接性差。为了保证焊接质量，通常采取焊前预热+焊后缓冷的工艺措施，目前采用的加热方式主要有火焰加热和热处理炉内加热两种方式。火焰加热投资虽小，但存在加热效率低、热量损失多、噪音空气污染、表面脱碳等问题，温度及加热均匀性很难满足工艺要求。而炉内加热难以做到预热、焊接、后热三个工序的紧密衔接，同时工件在高温下吊装运输也存在着安全隐患。
综上所述，急需一种用于TBM刀座焊接预热装置及预热方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于TBM刀座焊接预热装置，具体技术方案如下：
一种用于TBM刀座焊接预热装置，包括工作平台、送料组件、悬臂调节机构以及控制柜，所述送料组件设置于所述工作平台上，通过送料组件实现工件在焊接位置和预热位置间切换；所述悬臂调节机构一端可移动设有用于预热工件的感应加热线圈，悬臂调节机构的另一端可移动设置于所述控制柜上；所述控制柜的底面设有移动组件实现移动控制柜。
以上技术方案中优选的，所述送料组件包括伸缩件组、工件定位平台和滑移组件，所述工件定位平台通过滑移组件活动设置于所述工作平台上，所述伸缩件组连接工件定位平台和工作平台，通过伸缩件组的伸出或缩回实现工件定位平台上的工件在焊接位置和预热位置间切换。
以上技术方案中优选的，所述伸缩件组包括平行设置的两件气缸，所述滑移组件包括平行设置的两组滑轨组件，所述滑轨组件包括导轨和滑块，所述导轨设置于所述工作平台上，所述滑块设置于所述工件定位平台的底面，通过两件气缸伸出或缩回实现工件定位平台运动。
以上技术方案中优选的，所述悬臂调节机构包括悬臂桁架，所述悬臂桁架的一端水平设有第一导向杆，所述感应加热线圈通过手柄滑块可移动设置于所述第一导向杆上；所述控制柜上竖向设有第二导向杆和螺杆，所述悬臂桁架的另一端设有桁架导向块和螺纹调整块，所述桁架导向块和螺纹调整块分别套设于所述第二导向杆和螺杆上，通过螺杆旋转驱动悬臂桁架沿竖向运动。
以上技术方案中优选的，所述螺杆通过轴承座设置于所述控制柜上，所述螺杆的上端部设有调节手柄。
以上技术方案中优选的，所述第二导向杆的数量为两件，对称设置于螺杆的两侧，所述桁架导向块与第二导向杆一一对应设置；所述第二导向杆通过固定座设置于所述控制柜上。
以上技术方案中优选的，所述移动组件为脚轮，所述脚轮设置于控制柜的底面实现控制柜移动；所述控制柜的上部设有蜂鸣器。
以上技术方案中优选的，所述感应加热线圈为包覆工件表面的U型结构，所述工件的上表面和下表面均设有热电偶。
以上技术方案中优选的，所述控制柜内部设有控制器件，所述感应加热线圈、气缸、蜂鸣器和热电偶均与所述控制器件电连接。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的预热装置，保证了预热、焊接及后热工序有效衔接，省去工件高温下的搬运工作，提高TBM刀座的生产效率和焊接质量。设置感应加热线圈，通过中频感应加热利用交变的电流通过感应加热线圈在工件内部产生交变的磁场，交变的磁场在工件内部产生交变电流从而起到加热工件的效果。这种加热方式属于材料内部加热，加热效率高、环保、可实现对温度的精确控制，从而提高焊接质量和合格率，解决现有技术中存在的问题。
(2)本发明的预热装置，气缸伸缩实现预热过程的送料和退回动作，通过手柄滑块和调节手柄实现调整感应加热线圈的位置，实现感应加热线圈与工件表面紧密贴合，可满足不同高度工件的加热，保证不同高度工件加热电磁转换效率。
(3)本发明的预热装置，所述感应加热线圈为包覆工件表面的U型结构，感应加热线圈主要包覆的是工件的上表面和四周，可以适应不同形状的工件进行加热，解决了传统大厚板工件焊接整体加热必须进热处炉加热的问题。
(4)本发明的预热装置，通过沿第一导向杆方向进行位置调节和沿第二导向杆方向进行位置调节实现感应加热线圈与工件的位置相匹配，即满足预热时两者相贴合；另外，配合控制柜通过脚轮移动可以进一步调节感应加热线圈与工件的位置，在感应加热线圈与工件的位置差距通过第一导向杆方向和第二导向杆方向位置调节无法满足时，可以通过移动控制柜来实现感应加热线圈与工件相贴合。
(5)本发明的预热装置，悬臂桁架在控制柜上采用螺杆和螺纹调整块配合的方式进行竖向调节，该结构成本低，另外可以利用螺纹的自锁防止悬臂桁架运动，保证感应加热线圈的位置精度。
本发明还提供了一种预热方法，包括上述用于TBM刀座焊接预热装置，所述预热方法具体步骤如下：
步骤一：将工件吊装于工件定位平台上，控制气缸伸出使工件运动至感应加热线圈下方，即工件运动到预热位置；
步骤二：通过调节调节手柄和手柄滑块，使感应加热线圈与工件贴合；
步骤三：工件上表面和下表面均放置热电偶，通过控制柜设定预热参数，开始预热；
步骤四：预热完成后蜂鸣器提醒操作者，控制气缸缩回使工件退回至焊接位置，工件进行焊接；
步骤五：焊接完成后，重复步骤一至步骤四对工件进行后热工序。
所述预热方法可以保证了预热、焊接及后热工序有效衔接，解决工件在高温下吊装运输的安全隐患，同时可以降低人员的劳动强度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明预热装置的整体结构示意图；
图2是悬臂调节机构和控制柜的结构示意图；
其中，1、工作平台，2、气缸，3、导轨，4、滑块，5、工件定位平台，6、工件，7、感应加热线圈，8、悬臂调节机构，8.1、悬臂桁架，8.2、手柄滑块，8.3、第一导向杆，8.4、桁架导向块，8.5、第二导向杆，8.6、螺杆，8.7、螺纹调整块，8.8、轴承座，8.9、调节手柄，9、控制柜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1-2，一种用于TBM刀座焊接预热装置，包括工作平台1、送料组件、悬臂调节机构8以及控制柜9，所述送料组件设置于所述工作平台1上，通过送料组件实现工件6在焊接位置和预热位置间切换；所述悬臂调节机构8一端可移动设有用于预热工件6的感应加热线圈7，悬臂调节机构8的另一端可移动设置于所述控制柜9上；所述控制柜9的底面设有移动组件实现移动控制柜9。
所述移动组件为脚轮，所述脚轮设置于控制柜的底面实现控制柜移动；所述控制柜9的上部设有蜂鸣器。所述脚轮为购买件，优选带刹车脚轮。
所述送料组件包括伸缩件组、工件定位平台5和滑移组件，所述工件定位平台5通过滑移组件活动设置于所述工作平台1上，所述伸缩件组连接工件定位平台5和工作平台1，通过伸缩件组的伸出或缩回实现工件定位平台5上的工件6在焊接位置和预热位置间切换。
所述伸缩件组包括平行设置的两件气缸2，所述滑移组件包括平行设置的两组滑轨组件，所述滑轨组件包括导轨3和滑块4，所述导轨3设置于所述工作平台1上，所述滑块4设置于所述工件定位平台5的底面，通过两件气缸2伸出或缩回实现工件定位平台5运动。
所述悬臂调节机构8包括悬臂桁架8.1，所述悬臂桁架8.1的一端水平设有第一导向杆8.3，所述感应加热线圈7通过手柄滑块8.2可移动设置于所述第一导向杆8.3上；所述控制柜9上竖向设有第二导向杆8.5和螺杆8.6，所述悬臂桁架8.1的另一端设有桁架导向块8.4和螺纹调整块8.7，所述桁架导向块8.4和螺纹调整块8.7分别套设于所述第二导向杆8.5和螺杆8.6上，通过螺杆8.6旋转驱动悬臂桁架8.1沿竖向运动。
优选的，参见图2，所述第一导向杆包括平行设置的两件，所述手柄滑块8.2套设于所述第一导向杆8.3上可沿着第一导向杆运动。
参见图1，所述气缸的运动方向、手柄滑块沿第一导向杆运动的方向以及桁架导向块沿第二导向杆竖向运动的方向，三个方向两两垂直。
通过沿第一导向杆方向进行位置调节和沿第二导向杆方向进行位置调节实现感应加热线圈与工件的位置相匹配，即满足预热时两者相贴合；另外，配合控制柜通过脚轮移动可以进一步调节感应加热线圈与工件的位置，在感应加热线圈与工件的位置差距通过第一导向杆方向和第二导向杆方向位置调节无法满足时，可以通过移动控制柜来实现感应加热线圈与工件相贴合。
所述螺杆8.6通过轴承座8.8设置于所述控制柜9上，所述螺杆8.6的上端部设有调节手柄8.9。
所述第二导向杆8.5的数量为两件，对称设置于螺杆8.6的两侧，所述桁架导向块8.4与第二导向杆8.5一一对应设置；所述第二导向杆8.5通过固定座设置于所述控制柜9上。
所述感应加热线圈为包覆工件6表面的U型结构，具体是包覆工件的上表面和四周，所述工件6的上表面和下表面均设有热电偶。
所述控制柜9内部设有控制器件，所述感应加热线圈、气缸、蜂鸣器和热电偶均与所述控制器件电连接。
优选的，所述控制器件包括IGBT数字智能中频电源和PLC控制器，所述感应加热线圈与IGBT数字智能中频电源连接，所述气缸、蜂鸣器和热电偶均与PLC控制器连接。
IGBT数字智能中频电源为购买件，优选智汇科技G-POWER80。
本实施例还提供了一种预热方法，包括上述用于TBM刀座焊接预热装置，所述预热方法具体步骤如下：
步骤一：将工件吊装于工件定位平台上，控制气缸伸出使工件运动至感应加热线圈下方，即工件运动到预热位置；
步骤二：通过调节调节手柄和手柄滑块，使感应加热线圈与工件贴合；
步骤三：工件上表面和下表面均放置热电偶，通过控制柜设定预热参数(预热参数包括目标温度和加热时间，控制柜上设有控制面板，所述控制面板连接PLC控制器，通过控制面板实现预热参数设置)，开始预热；
步骤四：预热完成后(工件的上、下表面温度均到达目标温度即判定预热完成)鸣器提醒操作者，控制气缸使工件退回至焊接位置，工件进行焊接(优选人工焊接或机器人焊接)；
步骤五：焊接完成后，重复步骤一至步骤四对工件进行后热工序(后热工序不包括步骤四中的焊接部分，后热完成后退回至焊接位置即可)。
所述预热方法可以保证了预热、焊接及后热工序有效衔接，解决工件在高温下吊装运输的安全隐患，同时可以降低人员的劳动强度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，包括工作平台(1)、送料组件、悬臂调节机构(8)以及控制柜(9)，所述送料组件设置于所述工作平台(1)上，通过送料组件实现工件(6)在焊接位置和预热位置间切换；所述悬臂调节机构(8)一端可移动设有用于预热工件(6)的感应加热线圈(7)，悬臂调节机构(8)的另一端可移动设置于所述控制柜(9)上；所述控制柜(9)的底面设有移动组件实现移动控制柜(9)；
所述悬臂调节机构(8)包括悬臂桁架(8.1)，所述悬臂桁架(8.1)的一端水平设有第一导向杆(8.3)，所述感应加热线圈(7)通过手柄滑块(8.2)可移动设置于所述第一导向杆(8.3)上；所述控制柜(9)上竖向设有第二导向杆(8.5)和螺杆(8.6)，所述悬臂桁架(8.1)的另一端设有桁架导向块(8.4)和螺纹调整块(8.7)，所述桁架导向块(8.4)和螺纹调整块(8.7)分别套设于所述第二导向杆(8.5)和螺杆(8.6)上，通过螺杆(8.6)旋转驱动悬臂桁架(8.1)沿竖向运动。
2.根据权利要求1所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述送料组件包括伸缩件组、工件定位平台(5)和滑移组件，所述工件定位平台(5)通过滑移组件活动设置于所述工作平台(1)上，所述伸缩件组连接工件定位平台(5)和工作平台(1)，通过伸缩件组的伸出或缩回实现工件定位平台(5)上的工件(6)在焊接位置和预热位置间切换。
3.根据权利要求2所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述伸缩件组包括平行设置的两件气缸(2)，所述滑移组件包括平行设置的两组滑轨组件，所述滑轨组件包括导轨(3)和滑块(4)，所述导轨(3)设置于所述工作平台(1)上，所述滑块(4)设置于所述工件定位平台(5)的底面，通过两件气缸(2)伸出或缩回实现工件定位平台(5)运动。
4.根据权利要求1所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述螺杆(8.6)通过轴承座(8.8)设置于所述控制柜(9)上，所述螺杆(8.6)的上端部设有调节手柄(8.9)。
5.根据权利要求4所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述第二导向杆(8.5)的数量为两件，对称设置于螺杆(8.6)的两侧，所述桁架导向块(8.4)与第二导向杆(8.5)一一对应设置；所述第二导向杆(8.5)通过固定座设置于所述控制柜(9)上。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述移动组件为脚轮，所述脚轮设置于控制柜的底面实现控制柜移动；所述控制柜(9)的上部设有蜂鸣器。
7.根据权利要求6所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述感应加热线圈为包覆工件(6)表面的U型结构，所述工件(6)的上表面和下表面均设有热电偶。
8.根据权利要求7所述的用于TBM刀座焊接预热装置，其特征在于，所述控制柜(9)内部设有控制器件，所述感应加热线圈、气缸、蜂鸣器和热电偶均与所述控制器件电连接。
9.一种预热方法，其特征在于，包括如权利要求1-8中任意一项所述的用于TBM刀座焊接预热装置，所述预热方法具体步骤如下：
步骤一：将工件吊装于工件定位平台上，控制气缸伸出使工件运动至感应加热线圈下方，即工件运动到预热位置；
步骤二：通过调节调节手柄和手柄滑块，使感应加热线圈与工件贴合；
步骤三：工件上表面和下表面均放置热电偶，通过控制柜设定预热参数，开始预热；
步骤四：预热完成后蜂鸣器提醒操作者，控制气缸缩回使工件退回至焊接位置，工件进行焊接；
步骤五：焊接完成后，重复步骤一至步骤四对工件进行后热工序。
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