CN112719519A - 一种用于含缺陷在役boss焊缝的修复设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及焊缝修复设备领域，尤其是涉及一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法，其技术方案要点是包括支撑板和支撑柱；支撑板上设置有能够将支撑板固定在母管上的夹紧组件；支撑柱上设置有水平旋转机构；水平旋转机构上设置有横向移动机构；横向移动机构上设置有竖直移动机构；竖直移动机构上设置有转枪机构；转枪机构上设置有焊枪；达到了代替手工焊对BOSS焊缝的缺陷进行修复，进而提高修复效率并提高焊缝质量的目的。

Description

一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法

技术领域

本申请涉及焊缝修复设备领域，尤其是涉及一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法。

背景技术

目前，我国在役在建核电站有大量的BOSS焊缝即轴线水平的母管与轴线竖直的支管的连接处存在夹渣、气孔等缺陷；现阶段BOSS焊缝修复的方式为在大修停堆期间，采用手工焊维修；手工焊修复BOSS焊缝的方法修复效率低且质量不稳定，焊接操作工受到大量辐射，损害身体健康。

发明内容

为了代替手工焊对BOSS焊缝的缺陷进行修复，进而提高修复效率并提高焊缝质量，本申请提供一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法。

本申请提供的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法采用如下的技术方案：

一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及方法，包括设置在支撑板和设置在支撑板上的支撑柱；支撑板上设置有能够将支撑板固定在母管上的夹紧组件；支撑柱上设置有水平旋转机构；水平旋转机构上设置有横向移动机构；横向移动机构上设置有竖直移动机构；竖直移动机构上设置有转枪机构；转枪机构上设置有焊枪；转枪机构带动焊枪竖直表面定轴转动；竖直移动机构带动转枪机构竖直移动；横向移动机构带动竖直移动机构水平横向移动；水平旋转机构带动横向移动机构在母管上方围绕支管轴线定轴转动。

通过采用上述技术方案，能够模拟工人对焊枪相对于支管与母管的焊缝处的位置进行调整，即：竖直移动机构带动转枪机构和焊枪在竖直方向上下移动直至焊枪的枪头运动至靠近支管与母管的焊缝处，进而实现焊枪相对于支管在竖直方向上的相对位置关系；横向移动机构带动竖直移动机构、转枪机构和焊枪在水平方向左右移动，直至支管的一侧且焊枪枪头的轴线与支管轴线共面，这样实现对焊枪相对于支管在水平方向上的相对位置关系；转枪机构带动焊枪在竖直平面内定轴转动，直至焊枪的枪头对准支管与母管的焊缝处，至此完成焊枪的位置调整；接着启动焊枪并同时使水平旋转机构带动横向移动机构、竖直移动机构、转枪机构和焊枪围绕支管轴线定轴转动，直至焊枪的枪头围绕旋转轨道的轴线旋转一周，至此完成焊接作业；这样，代替了手工焊对BOSS焊缝的缺陷进行修复，进而提高修复效率并提高焊缝质量。

优选的，夹紧机构包括两个设置在支撑板上的第一夹紧臂，第一夹紧臂远离支撑板的一端延伸有第一夹紧部；第一夹紧臂上设置有向下延伸的第二夹紧臂；第二夹紧臂的下端设置有支撑部；支撑部上设置有夹紧杆，夹紧杆与支撑部螺纹连接；夹紧杆上端设置有第二夹紧部；第二夹紧部位于第一夹紧部下方，母管位于第一夹紧部与第二夹紧部之间且夹紧杆能够带动第二夹紧部向靠近第一夹紧部的方向移动。

通过采用上述技术方案，将第一夹紧部的下表面与母管的周面相抵接，转动夹紧杆以使夹紧杆在竖直方向向靠近母管的方向移动，第二夹紧部也随之向靠近母管的方形竖直移动，直至第二夹紧部的上端面与母管的周面抵接，至此第二夹紧部和第一夹紧部共同将母管夹紧，进而使整个设备固定在母管上。

优选的，水平旋转机构包括设置在支撑组上的固定平板；固定平板的下表面设置有轴线与支管轴线共线的旋转轨道；旋转轨道为四分之三圆环状；固定平板上设置有驱动旋转轨道围绕自身轴线定轴转动的第一驱动组件；横向移动机构设置在旋转轨道上。

通过采用上述技术方案，当焊枪相对于支管和母管的焊缝位置确定后即完成对枪后，第一驱动组件驱动旋转轨道围绕自身轴线即支管轴线定轴转动，由于焊枪间接设置在旋转轨道上，焊枪进而随着旋转轨道的转动围绕支管的轴线转动，直至焊枪对支管和母管的焊缝完成一周的焊补。

优选的，第一驱动组件包括能够围绕自身轴线定轴转动的齿轮；旋转轨道的外圆面上开设有与齿轮相啮合的齿槽；旋转轨道的内圆面和外圆面上均同轴设置有支撑条；固定平板上设置有多个与固定平板转动连接的支撑轮，多个支撑轮分别与两个支撑条相切，且支撑轮的周面上开设有与支撑条相适配的支撑槽，支撑槽与支撑条滑动连接。

通过采用上述技术方案，驱动齿轮转动，齿轮进而通过旋转轨道上的齿槽带动旋转轨道定轴转动；支撑条随之在支撑轮的周面上围绕旋转轨道的轴线定轴转动，支撑条与支撑轮的相互配合为旋转轨道的转动起到支撑作用和导向作用。

优选的，横向移动机构包括水平设置在固定平板上的第一安装板；第一安装板上设置有水平的第二安装板和能够带动第二安装板水平移动的第二驱动组件，竖直移动机构设置在第二安装板上；第二驱动组件包括第一螺杆，第一安装板上设置有与第一螺杆螺纹连接的第一螺母且第一安装板与第二安装板滑动连接；第一安装板上设置有两个支撑座，两个支撑座分别位于第一螺杆的两端并与第一螺杆的端部转动连接。

通过采用上述技术方案，驱动第一螺杆围绕自身轴线定轴转动，第一螺杆进而带动第一螺母沿着第一螺杆的轴线方向水平移动，第一螺母带动第二安装板在第一安装板上水平滑动，由于竖直移动机构安装在第二安装板上，第二安装板继而带动竖直移动机构、转枪机构和焊枪水平移动直至支管的一侧且焊枪枪头的轴线与支管轴线共面，这样实现对焊枪相对于支管在水平方向上的相对位置关系。

优选的，竖直移动机构包括设置在第二安装板上的第三安装板；第三安装板上设置有第四安装板和能够带动第四安装板上下移动的第三驱动组件；转枪机构设置在第四安装板上；第三驱动组件包括竖直设置在第三安装板上的导板，导板上设置有轴线竖直的第二螺杆，第二螺杆的端头与导板转动连接；第四安装板上设置有与第二螺杆螺纹连接的第二螺母，第二螺母与导板滑动连接。

通过采用上述技术方案，驱动第二螺杆围绕自身轴线定轴转动，第二螺杆带动第二螺母沿着第二螺杆的轴线方向在导板上竖直移动，第二螺母带动第四安装板在竖直方向上上下移动，由于转枪机构设置在第四安装板上，第四安装板进而带动转枪机构和焊枪在竖直方向上下移动直至焊枪的枪头运动至靠近支管与母管的焊缝处，进而实现焊枪相对于支管在竖直方向上的相对位置关系。

优选的，转枪机构包括设置在第四安装板上的第五安装板；第五安装板下方设置有轴线水平的转枪轴和能够带动转枪轴围绕自身轴线定轴转动的第四驱动组件；焊枪设置在转枪轴上且焊枪的焊头对准支管与母管的连接处；第四驱动组件包括设置在第五安装板上的蜗杆，蜗杆的轴线竖直并与第五安装板转动连接；第五安装板下方设置有支撑盒，支撑盒内部设置有与蜗杆相适配的蜗轮，蜗轮与转枪轴同轴固定连接，转枪轴与支撑盒转动连接。

通过采用上述技术方案，驱动蜗杆围绕自身轴线定轴转动，蜗杆进而带动蜗轮围绕自身轴线定轴转动并带动转枪轴围绕自身轴线定轴转动，转枪轴带动焊枪围绕转枪轴轴线定轴转动，直至焊枪的枪头对准支管与母管的焊缝处。

优选的，两个第一夹紧臂中的一个上设置有定位组件，定位组件包括水平设置在第一夹紧臂上的延伸板，延伸板与第一夹紧臂可拆卸连接；延伸板远离第一夹紧臂的一端水平设置有两个镜像设置的定位板，两个定位板远离延伸板的一端沿着从靠近到远离延伸板的方向向相互远离的方向倾斜，两个定位板远离延伸板的端面的与支管等径的公切圆的轴线与旋转轨道的轴线共线，且定位板远离延伸板的一端与支管的周面抵接。

通过采用上述技术方案，定位组件提高了旋转轨道与支管的同轴度，进一步解释为，当两个定位板的端面与支管的周面抵接后，支管的横向截面即为两个定位板端面的公切圆，由于两个定位板远离延伸板的端面的与支管等径的公切圆的轴线与旋转轨道的轴线共线，因此支管的轴线与旋转轨道的轴线共线；又由于焊枪在对焊缝进行补焊时，焊枪围绕旋转轨道的轴线定轴转动，因此焊枪的枪头能够围绕支管的轴线定轴转动，这样，定位组件提高了旋转轨道与支管的同轴度，进而提高了焊缝的质量。

本申请提供的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复方法采用如下的技术方案：

S1、使母管置于第一夹紧部与第二夹紧部之间；

S2、转动夹紧杆以使第二夹紧部向靠近第一夹紧部的方向移动直至第一夹紧部与第二夹紧部将母管夹紧；

S3、驱动第二螺杆转动，第二螺母带动第四安装板上下移动，第四安装板进而带动焊枪上下移动，以调整焊枪相对于支管在竖直方向上的位置；

S4、驱动第一螺杆转动，第一螺杆带动第二安装板水平移动，第二安装板进而带动焊枪沿水平方向移动直至焊枪的枪头对准支管的轴线，以调整焊枪相对于支管在水平方向上的位置；

S5、驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮定轴转动，蜗轮带动转枪轴定轴转动，转枪轴进而带动焊枪在支管的一侧在竖直平面上定轴旋转，直至焊枪的焊头对准支管与母管的焊缝处；

S6、启动焊枪；

S7、驱动齿轮转动，齿轮进而带动旋转轨道转动，旋转轨道进而带动焊枪围绕支管的周向转动一周。

优选的，在步骤S1之前，将延伸板安装在第一夹紧臂上；将两个定位板远离延伸板的一端与支管的周面抵接；在步骤S2之后与步骤S3之前，将延伸板从第一夹紧臂上卸下。

通过采用上述技术方案，两个定位板提高了旋转轨道与支管的同轴度，进而提高了焊缝的质量；将延伸板从第一夹紧臂上卸下，以避免延伸板和定位板对焊枪围绕支管轴线转动造成位置干涉。

综上所述，本申请具有以下技术效果：

1.通过设置了竖直移动机构，竖直方向上下移动直至焊枪的枪头运动至靠近支管与母管的焊缝处，进而实现焊枪相对于支管在竖直方向上的相对位置关系；

2.通过设置了横向移动机构，横向移动机构带动竖直移动机构、转枪机构和焊枪在水平方向左右移动，直至支管的一侧且焊枪枪头的轴线与支管轴线共面，这样实现对焊枪相对于支管在水平方向上的相对位置关系；

3.通过设置了转枪机构，转枪机构带动焊枪在竖直平面内定轴转动，直至焊枪的枪头对准支管与母管的焊缝处，至此完成焊枪的位置调整；

4.通过设置了水平旋转机构，水平旋转机构带动横向移动机构、竖直移动机构、转枪机构和焊枪围绕支管轴线定轴转动，直至焊枪的枪头围绕旋转轨道的轴线旋转一周，至此代替人力完成焊接作业，即代替了手工焊对BOSS焊缝的缺陷进行修复，进而提高修复效率并提高焊缝质量；

5.通过设置了定位组件，定位组件提高了旋转轨道与支管的同轴度，焊枪的枪头进而能够更加准确地围绕支管的轴线定轴转动，进而提高了焊缝的质量。

附图说明

图1是本申请实施例中的修复设备的整体结构图；

图2是本申请实施例中的修复设备除夹紧组件和定位组件以外的整体结构图；

图3是本申请实施例中的修复设备在另一视角的整体结构图；

图4是本申请实施例中的水平旋转机构的俯视图；

图5是本申请实施例中的水平旋转机构的仰视图；

图6是本申请实施例中的横向移动机构的整体结构图；

图7是本申请实施例中的竖直移动机构的整体结构图；

图8是本申请实施例中的转枪机构的整体结构图。

图中，1、支撑板；2、支撑柱；3、夹紧组件；31、第一夹紧臂；311、第一夹紧部；32、第二夹紧臂；321、支撑部；33、夹紧杆；331、第二夹紧部；4、定位组件；41、延伸板；42、定位板；5、焊枪；6、水平旋转机构；61、固定平板；62、旋转轨道；621、支撑条；622、齿槽；63、第一驱动组件；631、第一电机；632、第一主动轮；633、第一从动轮；634、第一同步带；635、张紧轮；636、齿轮；637、支撑轮；6371、支撑槽；64、保护罩；7、横向移动机构；71、第一安装板；72、第二安装板；73、第二驱动组件；731、第一螺杆；732、第一螺母；733、支撑座；734、第二电机；735、第二主动轮；736、第二从动轮；737、第二同步带；8、竖直移动机构；81、第三安装板；82、第四安装板；83、第三驱动组件；831、导板；832、第二螺杆；833、第二螺母；834、第三电机；9、转枪机构；91、第五安装板；92、第四驱动组件；921、蜗杆；922、蜗轮；933、支撑盒；934、第四电机；935、第三主动轮；936、第三从动轮；937、第三同步带；938、转枪轴；10、送丝机。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请提供了一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，包括水平设置在轴线水平的母管一侧的支撑板1和两个竖直固定在支撑板1上的支撑柱2；支撑板1上设置有用于将支撑板1固定在母管一侧的夹紧组件3；支撑柱2上设置有位于支管上方的水平旋转机构6，水平旋转机构6上设置有送丝机10和横向移动机构7，横向移动机构7上设置有竖直移动机构8，竖直移动机构8上设置有转枪机构9，转枪机构9上设置有焊枪5；横向移动机构7、竖直移动机构8、转枪机构9和焊枪5均设置在母管与水平旋转机构6之间；夹紧组件3能够将整个设备固定在母管上；竖直移动机构8和横向移动机构7相互配合以分别调整焊枪5相对于支管在竖直方向和水平方向的相对位置；当焊枪5相对于支管在竖直方向和水平方向的相对位置调整好后，转枪机构9驱动焊枪5定轴转动直至焊枪5的枪头对准支管与母管的焊缝处；此后启动焊枪5和送丝机10并驱动水平旋转机构6以使送丝机10和焊枪5围绕支管的轴线定轴转动，直至焊枪5的枪头围绕支管的轴线转动一周，至此完成对母管和支管焊缝的补焊，这样代替了手工焊对BOSS焊缝的缺陷进行修复，进而提高修复效率并提高焊缝质量。

参照图1和图3，夹紧组件3包括两个分别固定在支撑板1两端的第一夹紧臂31，第一夹紧臂31与支撑板1垂直并向靠近母管的方向延伸；第一夹紧臂31上固定有第一夹紧部311，第一夹紧部311的下表面能够与母管的周面相切并抵接；第一夹紧臂31上固定有第二夹紧臂32，第二夹紧臂32从上到下向远离支撑板1的方向弯折并延伸至母管下方；第二夹紧臂32的下端固定有支撑部321，支撑部321的轴线竖直设置且支撑部321的轴线与母管的轴线共面；支撑部321上同轴设置有贯穿支撑部321的夹紧杆33，夹紧杆33与支撑部321螺纹连接；夹紧杆33的上端面上固定有上端面水平的第二夹紧部331，第二夹紧部331能够随着夹紧杆33在支撑部321上的转动向靠近或远离第一夹紧部311的方向移动；当需要对整个设备进行固定时，转动夹紧杆33以使第二夹紧部331向靠近第一夹紧部311即靠近母管的方向移动，第一夹紧部311与第二夹紧部331的距离逐渐缩短直至第二夹紧部331的上端面和第一夹紧部311的下表面均与母管的周面相切并抵接，第一夹紧部311和第二夹紧部331进而将支撑板1以及支撑板1上的各个机构固定在母管上。

参照图1和图2，水平旋转机构6包括水平固定在两个支撑柱2上端的固定平板61，固定平板61设置在支撑柱2靠近母管的一侧且位于支管上方，固定平板61下方设置有能够围绕自身轴线定轴转动的旋转轨道62，旋转轨道62为四分之三圆环形状且旋转轨道62的轴线与支管轴线共线，横向移动机构7和送丝机10均固定在旋转轨道62上；再参照图4，固定平板61上设置有用于驱动旋转轨道62转动的第一驱动组件63；当需要对支管与母管焊缝进行一周的补焊修复时，第一驱动组件63驱动旋转轨道62围绕自身轴线即支管轴线定轴转动，旋转轨道62进而带动送丝机10和间接设置在横向移动机构7上的焊枪5围绕支管的轴线定轴转动，送丝机10向焊缝处不断递送焊丝，焊枪5将焊丝熔化并焊补在焊缝上，直至旋转轨道62旋转一周即焊枪5和送丝机10围绕支管旋转一周，进而完成对支管和母管焊缝一周的补焊修复。

参照图4和图5，第一驱动组件63包括固定在固定平板61远离母管一侧的第一电机631，第一电机631的轴线竖直设置并向固定平板61上方延伸；第一电机631的输出轴同轴固定有第一主动轮632；固定平板61的上表面设置有两个第一从动轮633，两个第一从动轮633沿着旋转轨道62的周向分布并靠近固定平板61的两侧设置，第一从动轮633与固定平板61转动连接；第一主动轮632和两个第一从动轮633上共同套设有一个第一同步带634，固定平板61上设置有多个用于张紧第一同步带634的张紧轮635；第一从动轮633上同轴固定有设置在固定平板61下方的齿轮636，齿轮636设置在旋转轨道62的外圆面外侧；旋转轨道62的外圆面上开设有与齿轮636相啮合的齿槽622，齿槽622沿着旋转轨道62的外圆面周向均匀分布；固定平板61的下表面上设置有多个支撑轮637，多个支撑轮637分别设置在旋转轨道62外周面的外侧和内周面的内侧，旋转轨道62的内圆面和外圆面上均同轴固定有水平的支撑条621，支撑条621沿着旋转轨道62的周向延伸，支撑轮637的周面上开设有一周与支撑条621相适配的支撑槽6371，支撑轮637与旋转轨道62周面抵接的同时支撑条621插入支撑槽6371中并与支撑轮637滑动连接；再参照图1，固定平板61上固定有用于将第一主动轮632、第一从动轮633、第一同步带634和多个张紧轮635遮罩在其内部的保护罩64。

启动第一电机631，第一电机631带动第一主动轮632转动，第一同步带634进而带动第一从动轮633转动，第一从动轮633带动齿轮636定轴转动，齿轮636通过与之相适配的齿槽622带动旋转轨道62围绕自身轴线定轴转动；此时，支撑条621在支撑槽6371内部围绕旋转轨道62的轴线定轴转动并在支撑槽6371内部与支撑轮637滑动；支撑条621为旋转轨道62的转动起到支撑和导向的作用。

参照图2和图6，横向移动机构7包括固定在旋转轨道62上的第一安装板71，第一安装板71上设置有第二安装板72和能够带动第二安装板72水平移动的第二驱动组件73；竖直移动机构8设置在第二安装板72上；第二驱动组件73包括固定在第一安装板71上的第二电机734，第二电机734的输出轴水平设置并同轴固定有第二主动轮735，第二主动轮735的一侧设置有轴线与第二主动轮735轴线共面的第二从动轮736，第二从动轮736与第二主动轮735上共同张紧有一个第二同步带737；第二从动轮736上同轴固定有第一螺杆731，第一螺杆731向旋转轨道62内圆面内部延伸；第一螺杆731上设置有与第一螺杆731螺纹连接的第一螺母732，第二安装板72固定在第一螺母732上且第二安装板72与第一安装板71滑动连接；启动第二电机734，第二电机734驱动第二主动轮735定轴转动，第二主动轮735通过第二同步带737带动第二从动轮736定轴转动，第二从动轮736带动第一螺杆731定轴转动，第一螺杆731带动第一螺母732沿着第一螺杆731的轴线方向水平移动，第一螺母732带动第二安装板72在第一安装板71上水平横向移动，第二安装板72进而带动竖直移动机构8即间接设置在竖直移动机构8上的焊枪5沿水平方向移动，直至焊枪5靠近支管的一侧且焊枪5枪头的轴线与支管轴线共面，这样实现对焊枪5相对于支管在水平方向上的相对位置关系。

参照图2和图7，竖直移动机构8包括水平固定在第二安装板72上的第三安装板81，第三安装板81下方设置有第四安装板82和能够带动第四安装板82在竖直方向上下移动的第三驱动组件83，转枪机构9设置在第四安装板82上；第三驱动组件83包括竖直固定在第三安装板81下表面上的导板831，导板831的下端水平延伸有螺杆支撑部321；第三安装板81的上表面固定有第三电机834，第三电机834的输出轴竖直向下并同轴固定有位于导板831一侧的第二螺杆832，第二螺杆832上设置有与第二螺杆832螺纹连接的第二螺母833，第四安装板82固定在第二螺母833上且第二螺母833与导板831滑动连接；启动第三电机834，第三电机834带动第二螺杆832围绕自身轴线定轴转动，第二螺杆832驱动第二螺母833在导板831上滑动，第二螺母833进而带动第四安装板82和位于第四安装板82上的转枪机构9在竖直方向上上下移动，直至焊枪5的枪头运动至靠近支管与母管的焊缝位置处，进而实现焊枪5相对于支管在竖直方向上的位置调整；此外，进行BOSS焊缝修复往往采用堆焊的方法进行，每层焊道沿着从靠近到远离母管的方向向上排布，当旋转轨道62完成一周的转动即完成一层焊道后，竖直移动机构8带动焊枪5向上移动一个焊道宽度，进而使焊枪5完成下一层焊道。

参照图2和图8，转枪机构9包括水平固定在第四安装板82上的第五安装板91，第五安装板91下方设置有能够带动焊枪5定轴转动的第四驱动组件92；第四驱动组件92包括固定在第五安装板91下表面上的第四电机934，第四电机934的输出轴竖直向上贯穿第五安装板91并与第五安装板91转动连接；第四电机934的输出轴同轴固定有第三主动轮935，第三主动轮935设置在第五安装板91上方；第三主动轮935的一侧设置有轴线与第三主动轮935轴线共面的第三从动轮936，第三从动轮936与第三主动轮935上共同张紧有一个第三同步带937；第三从动轮936上同轴固定有蜗杆921，蜗杆921向下贯穿第五安装板91并与第五安装板91转动连接，蜗杆921上设置有与其相适配的轴线水平的蜗轮922；第五安装板91下表面上固定有内部中空的支撑盒933，蜗轮922设置在支撑盒933内部；蜗轮922上同轴固定有转枪轴938，转枪轴938的两端贯穿支撑盒933并与支撑盒933转动连接；焊枪5固定在转枪轴938的一端；当焊枪5完成相对于支管在竖直方向和水平方向上的位置调整后，第四电机934驱动第三主动轮935转动，第三主动轮935通过第三同步带937带动第三从动轮936定轴转动，第三从动轮936进而带动蜗杆921围绕自身轴线定轴转动，蜗杆921带动蜗轮922转动，蜗轮922带动转枪轴938在支撑盒933上定轴转动，转枪轴938进而带动焊枪5围绕转枪轴938的轴线定轴转动，直至焊枪5的焊头对准支管与母管的焊缝处；至此，完成了焊枪5的对枪，包括水平方向的移动、竖直方向的移动以及在竖直平面内的角度调整。

本申请还提供了一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复方法，包括以下步骤：

S1、通过有限元模型建立带缺陷BOSS焊缝，根据母管和支管的材料特性和结构的几何特性，分析BOSS焊缝的应力状态及焊缝的残余应力，在有限元模型上进行BOSS焊缝修复模拟，得出合适的堆焊层数、焊接电流和焊接速度等焊接参数；

S2、将设备搬至待焊接母管和支管附近；

S3、将延伸板41安装在第一夹紧臂31上；将两个定位板42远离延伸板41的一端与支管的周面抵接；这样，两个定位板42提高了旋转轨道62与支管的同轴度，进而提高了焊缝的质量；

S4、转动夹紧杆33以使第二夹紧部331向靠近第一夹紧部311的方向移动直至第一夹紧部311与第二夹紧部331将母管夹紧；

S5、将延伸板41从第一夹紧臂31上卸下，以避免延伸板41和定位板42对焊枪5围绕支管轴线转动造成位置干涉；

S6、启动第三电机834，第三电机834驱动第二螺杆832转动，第二螺母833带动第四安装板82上下移动，第四安装板82进而间接带动焊枪5上下移动，以调整焊枪5相对于支管在竖直方向上的位置；

S7、启动第二电机734，第二电机734驱动第一螺杆731转动，第一螺杆731带动第二安装板72水平移动，第二安装板72进而间接带动焊枪5沿水平方向移动直至焊枪5的枪头对准支管的轴线，以调整焊枪5相对于支管在水平方向上的位置；

S8、启动第四电机934，第四电机934驱动蜗杆921转动，蜗杆921带动蜗轮922定轴转动，蜗轮922带动转枪轴938定轴转动，转枪轴938进而带动焊枪5在支管的一侧在竖直平面上定轴旋转，直至焊枪5的焊头对准支管与母管的焊缝处；至此，完成了焊枪5相对于母管和支管焊缝处的相对位置即完成了对枪；

S9、启动焊枪5和送丝机10；

S10、启动第一电机631，第一电机631通过同步带驱动齿轮636转动，齿轮636进而带动旋转轨道62转动，旋转轨道62进而带动焊枪5和送丝机10围绕母管和支管焊缝的周向转动一周，直至完成一层焊道；

S11、根据之前确定的堆焊层数和焊道尺寸，启动第三电机834，以使焊枪5向上移动一定距离，接着重复步骤S10；

S12、重复步骤S12直至根据之前确定的堆焊层数完成所有的焊道；

S13、转动夹紧杆33以使第二夹紧部331向远离第一夹紧部311的方向移动直至第一夹紧部311与第二夹紧部331将母管松开，将设备从母管上取下。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：包括设置在支撑板(1)和设置在支撑板(1)上的支撑柱(2)；支撑板(1)上设置有能够将支撑板(1)固定在母管上的夹紧组件(3)；支撑柱(2)上设置有水平旋转机构(6)；水平旋转机构(6)上设置有横向移动机构(7)；横向移动机构(7)上设置有竖直移动机构(8)；竖直移动机构(8)上设置有转枪机构(9)；转枪机构(9)上设置有焊枪(5)；转枪机构(9)带动焊枪(5)竖直表面定轴转动；竖直移动机构(8)带动转枪机构(9)竖直移动；横向移动机构(7)带动竖直移动机构(8)水平横向移动；水平旋转机构(6)带动横向移动机构(7)在母管上方围绕支管轴线定轴转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：夹紧机构包括两个设置在支撑板(1)上的第一夹紧臂(31)，第一夹紧臂(31)远离支撑板(1)的一端延伸有第一夹紧部(311)；第一夹紧臂(31)上设置有向下延伸的第二夹紧臂(32)；第二夹紧臂(32)的下端设置有支撑部(321)；支撑部(321)上设置有夹紧杆(33)，夹紧杆(33)与支撑部(321)螺纹连接；夹紧杆(33)上端设置有第二夹紧部(331)；第二夹紧部(331)位于第一夹紧部(311)下方，母管位于第一夹紧部(311)与第二夹紧部(331)之间且夹紧杆(33)能够带动第二夹紧部(331)向靠近第一夹紧部(311)的方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：水平旋转机构(6)包括设置在支撑组上的固定平板(61)；固定平板(61)的下表面设置有轴线与支管轴线共线的旋转轨道(62)；旋转轨道(62)为四分之三圆环状；固定平板(61)上设置有驱动旋转轨道(62)围绕自身轴线定轴转动的第一驱动组件(63)；横向移动机构(7)设置在旋转轨道(62)上。

4.根据权利要求1所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：第一驱动组件(63)包括能够围绕自身轴线定轴转动的齿轮(636)；旋转轨道(62)的外圆面上开设有与齿轮(636)相啮合的齿槽(622)；旋转轨道(62)的内圆面和外圆面上均同轴设置有支撑条(621)；固定平板(61)上设置有多个与固定平板(61)转动连接的支撑轮(637)，多个支撑轮(637)分别与两个支撑条(621)相切，且支撑轮(637)的周面上开设有与支撑条(621)相适配的支撑槽(6371)，支撑槽(6371)与支撑条(621)滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：横向移动机构(7)包括水平设置在固定平板(61)上的第一安装板(71)；第一安装板(71)上设置有水平的第二安装板(72)和能够带动第二安装板(72)水平移动的第二驱动组件(73)，竖直移动机构(8)设置在第二安装板(72)上；第二驱动组件(73)包括第一螺杆(731)，第一安装板(71)上设置有与第一螺杆(731)螺纹连接的第一螺母(732)且第一安装板(71)与第二安装板(72)滑动连接；第一安装板(71)上设置有两个支撑座(733)，两个支撑座(733)分别位于第一螺杆(731)的两端并与第一螺杆(731)的端部转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：竖直移动机构(8)包括设置在第二安装板(72)上的第三安装板(81)；第三安装板(81)上设置有第四安装板(82)和能够带动第四安装板(82)上下移动的第三驱动组件(83)；转枪机构(9)设置在第四安装板(82)上；第三驱动组件(83)包括竖直设置在第三安装板(81)上的导板(831)，导板(831)上设置有轴线竖直的第二螺杆(832)，第二螺杆(832)的端头与导板(831)转动连接；第四安装板(82)上设置有与第二螺杆(832)螺纹连接的第二螺母(833)，第二螺母(833)与导板(831)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备及，其特征在于：转枪机构(9)包括设置在第四安装板(82)上的第五安装板(91)；第五安装板(91)下方设置有轴线水平的转枪轴(938)和能够带动转枪轴(938)围绕自身轴线定轴转动的第四驱动组件(92)；焊枪(5)设置在转枪轴(938)上且焊枪(5)的焊头对准支管与母管的连接处；第四驱动组件(92)包括设置在第五安装板(91)上的蜗杆(921)，蜗杆(921)的轴线竖直并与第五安装板(91)转动连接；第五安装板(91)下方设置有支撑盒(933)，支撑盒(933)内部设置有与蜗杆(921)相适配的蜗轮(922)，蜗轮(922)与转枪轴(938)同轴固定连接，转枪轴(938)与支撑盒(933)转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复设备，其特征在于：两个第一夹紧臂(31)中的一个上设置有定位组件(4)，定位组件(4)包括水平设置在第一夹紧臂(31)上的延伸板(41)，延伸板(41)与第一夹紧臂(31)可拆卸连接；延伸板(41)远离第一夹紧臂(31)的一端水平设置有两个镜像设置的定位板(42)，两个定位板(42)远离延伸板(41)的一端沿着从靠近到远离延伸板(41)的方向向相互远离的方向倾斜，两个定位板(42)远离延伸板(41)的端面的与支管等径的公切圆的轴线与旋转轨道(62)的轴线共线，且定位板(42)远离延伸板(41)的一端与支管的周面抵接。

9.一种权利要求1-8中任一项所述的用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、使母管置于第一夹紧部(311)与第二夹紧部(331)之间；

S2、转动夹紧杆(33)以使第二夹紧部(331)向靠近第一夹紧部(311)的方向移动直至第一夹紧部(311)与第二夹紧部(331)将母管夹紧；

S3、驱动第二螺杆(832)转动，第二螺母(833)带动第四安装板(82)上下移动，第四安装板(82)进而带动焊枪(5)上下移动，以调整焊枪(5)相对于支管在竖直方向上的位置；

S4、驱动第一螺杆(731)转动，第一螺杆(731)带动第二安装板(72)水平移动，第二安装板(72)进而带动焊枪(5)沿水平方向移动直至焊枪(5)的枪头对准支管的轴线，以调整焊枪(5)相对于支管在水平方向上的位置；

S5、驱动蜗杆(921)转动，蜗杆(921)带动蜗轮(922)定轴转动，蜗轮(922)带动转枪轴(938)定轴转动，转枪轴(938)进而带动焊枪(5)在支管的一侧在竖直平面上定轴旋转，直至焊枪(5)的焊头对准支管与母管的焊缝处；

S6、启动焊枪(5)；

S7、驱动齿轮(636)转动，齿轮(636)进而带动旋转轨道(62)转动，旋转轨道(62)进而带动焊枪(5)围绕支管的周向转动一周。

10.根据权利要求9所述的一种用于含缺陷在役BOSS焊缝的修复方法，其特征在于：在步骤S1之前，将延伸板(41)安装在第一夹紧臂(31)上；将两个定位板(42)远离延伸板(41)的一端与支管的周面抵接；在步骤S2之后与步骤S3之前，将延伸板(41)从第一夹紧臂(31)上卸下。

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