CN116511660A - 罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及焊接工艺装备技术领域，具体公开了罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其包括驱动系统、龙门架组件、焊接系统，驱动系统可驱动龙门架组件沿横向设置的轨道移动，所述龙门架组件上设有焊接作业大平台，焊接作业大平台上设有长度方向或宽度方向沿纵、横向设置的安装口，安装口内设有沿竖直方向升降的升降小平台；所述焊接系统安装于焊接作业大平台上并位于安装口的一侧，焊接系统与升降小平台之间形成供焊接枪伸入的焊接窗口，焊接系统的焊接头在焊接窗口内可沿横向和竖向移动；焊接窗口与承载和驱动罐体转动的滚轮架的中部相对。通过在焊接位置处设置焊接作业大平台，利于作业人员进行焊接作业，确保焊接作业人员的安全性。

Description

罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置

技术领域

本发明涉及焊接工艺装备技术领域，具体涉及大型罐体埋弧焊工艺装备领域。

背景技术

货车新造罐车生产过程中，罐体板通过切割下料滚制成直径超过3米的单节筒，三个单节筒与封头对装成半罐。单节筒的对接焊缝，单节筒与单节筒、单节筒与封头的对接均需要探伤检查，焊缝的焊接质量要求较高。罐体的各焊缝均采用埋弧焊焊接工艺，焊接时需将焊缝位置转动至水平状态才能进行焊接。G70罐体直径达到3000mm,G80罐体直径达到3270mm,罐体外部焊缝的焊接必须在罐体顶部才能进行焊接，由于焊接点的离地高度高，且对于焊接焊缝的要求高，需要作业人员实时监测焊接焊缝情况，因此如何便于作业人员实时监测焊接情况且保证作业人员的作业安全就显得尤为重要。

由于罐体体积大、质量重，不易挂装和移动，如何在同一工作区域内完成单节筒的对接焊缝，单节筒与单节筒、单节筒与封头的对接焊缝，减少工件的移动和转运对于提高焊接效率显得尤为重要。其次，G70罐体和G80罐体尺寸相近，但仍有一定的尺寸差异，因此如何在同一工作区内完成对相近尺寸的罐体进行焊接，并合理布局焊接系统及焊接平台以便于其适用于对不同尺寸的罐体，有利于提高设备的通用性、降低设备成本、充分利用场地空间。

发明内容

本发明的目的在于提供罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，以建立适用于大尺寸罐体纵向和横向埋弧焊的焊接平台、保证焊接质量。

包括驱动系统、龙门架组件、焊接系统，驱动系统可驱动龙门架组件沿横向设置的轨道移动，所述龙门架组件上设有焊接作业大平台，焊接作业大平台上设有长度或宽度方向沿横向设置的安装口，安装口内设有沿竖直方向升降的升降小平台；

所述焊接系统安装于焊接作业大平台上并位于安装口的一侧，焊接系统与升降小平台之间形成供焊接枪伸入的焊接窗口，焊接系统的焊接头在焊接窗口内可沿横向和竖向移动；焊接窗口与承载和驱动罐体转动的滚轮架的中部相对。

本方案的有益效果在于：

(1)由于埋弧焊焊接时需将焊缝位置转动至水平状态，因此导致焊接位置离地高度超过3米多。本方案中，通过在焊接位置处设置焊接作业大平台，从而有利于作业人员进行焊接作业，且焊接作业大平台的设置提高了焊接作业的安全性；同时焊接作业大平台为焊接作业相关设备和工具提供了可充分利用的空间，提高了焊接作业的便利性。

(2)由于G70罐体和G80罐体尺寸相近，但在焊接时，其顶部焊缝仍然存在一定的高度差异，若焊接平台高度不变，则在焊接G70罐体时，G70罐体顶部焊缝与平台之间的高度差较大将不利于焊接作业和作业人员观察焊接情况。而在本方案中通过设置升降小平台，在焊接不同尺寸的罐体时，通过调整升降小平台的高度可便于焊接作业；即作业人员在升降小平台上可更接近于焊缝位置。

(3)本方案中升降小平台设于安装口内，而焊接窗口实质为安装口的一部分，即为安装口的一侧边和升降小平台的一侧边所组成的狭缝，使得焊接窗口紧邻升降小平台，从而提高了焊接作业及焊接情况观察到便利性。

(4)本方案中通过滚动架驱动罐体转动，并将焊接头定位在单节筒与单节筒或单节筒与封头的对接焊缝处，则可完成罐体纵向的环缝焊接；而通过滚动架驱动罐体转动使单节筒的对接焊缝调整到顶部并与焊接窗口相对，则通过横向移动焊接头则可进行横向焊缝的焊接；针对罐体上不同位置的环缝焊接，通过驱动系统驱动龙门架组件在轨道上移动，可对不同位置处的环缝进行焊接，该过程无需吊装移动罐体的位置。即该装置可在同一工作区完成横向及纵向焊缝的焊接。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述龙门架组件包括相互固定的主立柱和上横梁，所述焊接作业大平台一侧固定在主立柱上，焊接作业大平台与主立柱相对的另一侧通过小立柱悬挂于上横梁上；所述焊接系统设置于小立柱所在一侧的焊接作业大平台边缘，焊接作业大平台纵向上的两侧边缘设置有连接在小立柱和大立柱之间的护栏。

由于焊接系统的焊接头的焊接范围主要集中在罐体顶部中心，因此在优选方案一中，焊接作业大平台的设置并未横跨整个龙门架组件，而是偏置在龙门架组件的上横梁下方的一侧，从而有利于减少焊接作业大平台的制作材料。偏置的焊接作业大平台的设置可将焊接系统设置在焊接作业大平台的边缘，即焊接系统位于焊接作业大平台的非操作区，从而可以避免焊接系统的动作对作业人员的安全造成影响，也可以避免作业人员在作业过程中因不当放置相关工具和设备损坏焊接系统。其次，护栏设置在小立柱和大立柱之间形成两侧处于对立面的护栏，在配合处于两护栏之间并位于焊接作业大平台边缘的焊接系统，则在焊接作业大平台内形成了三面合围的状态，进一步提高了作业人员的安全性；而另一面开放的一侧则是焊接作业大平台的入口，以便于作业人员进入焊接作业大平台内。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述轨道共设有两条，一条轨道安装于地面，另一条轨道安装于厂房立柱的上部；组成龙门架组件呈“L”形，主立柱的底部连接驱动系统并安装于地面上的轨道上，横梁的端部连接驱动系统并安装于厂房立柱上的轨道上。

由于本方案的焊接区域需设置在厂房内，若采用设于地面的双轨道的门框形的龙门架，其占用的空间较大，无法充分利用厂房空间。因此，在优选方案二中，龙门架组件设置为“L”形，龙门架组件的上横梁的端部直接搭于厂房立柱上的轨道上，充分利用厂房结构，同时可以减少一侧的主立柱设置，从而可以有效利用厂房空间并节省材料、降低成本。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，与所述焊接作业大平台直接连接的主立柱上安装有爬梯；通过设置爬梯有利于作业人员进入焊接作业大平台上。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述升降小平台通过丝杠传动结构安装于焊接作业大平台上。由于丝杠传动结构传动稳定，且具有自锁性能，采用丝杠传动结构提升升降小平台，其升降过程更稳定且安全性更高。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述焊接系统的焊接头可在焊接窗口内沿纵向移动。

在本方案中除了设置对纵向的环缝进行焊接，还涉及对横向焊缝的焊接；对横向焊缝进行焊接时，需要通过滚轮架驱动罐体转动将横向焊缝调整到焊接头的正下方，然后通过焊接头的横向移动完成横向焊缝的焊接，但由于滚轮架调整罐体转动的精度较低，因此通过滚轮架调整罐体使横向焊缝处于焊接头的正下方效率较低。在优选方案五中，通过滚轮架调整罐体上的横向焊缝至顶部大致位于焊接头的下方，然后再通过调整焊接头的纵向位置，则可提高焊接头与横向焊缝对正的效率。

优选方案六：作为对优选方案五的进一步优化，所述焊接大平台在横向上的宽度为2-3m，所述焊接大平台在纵向上的长度为3.5-4.5m。

由于本方案的装置主要是对G70罐体和G80罐体进行焊接，焊接大平台在纵向上的长度设置在3.5-4.5m，可以保证罐体可置于焊接作业大平台下方并在下方预留足够的操作空间，焊接大平台在横向上的宽度为2-3m，可保证一次可焊接长度在1.5-2.5米长的横向焊缝。其次，通过尺寸限定使得焊接作业大平台的面积控制在7-13.5m²，从而给作业人员预留了足够的操作空间，同时方便安装相关的机柜、工具等设备。

优选方案七：作为对优选方案五的进一步优化，所述升降小平台上设有可沿横向移动的移动托板，移动托板滑动连接在升降小平台的上表面并由丝杠结构进行驱动移动；移动托板上固定有位于升降小平台下方的导料槽，导料槽开口朝向焊接窗口，导料槽的末端向主立柱一侧延伸并向下方倾斜，导料槽的末端处于滚轮架和主立柱之间，在主立柱下部靠近滚轮架一侧固定有位于导料槽末端的下方废料槽。

在对横向的对接焊缝进行焊接时，焊接头在焊接窗口内沿横向移动，为了实时观察焊接情况，作业人员会跟随焊接头移动已经焊接观察；但由于升降小平台本身较为狭窄，且作业人员进行焊接作业观察时处于蹲姿，因此，移动较为不便；而在优选方案七中，作业人员在蹲在移动托板上，通过移动托板跟随焊接头移动则可解决作业人员移动不便的问题。其次，在对罐体上的环焊缝进行焊接时，随着罐体的滚动，附着与焊缝上焊剂逐渐脱离焊缝，焊剂脱离焊缝后，目前脱离后的焊缝的焊剂就直接掉落到地面，不便清理；而通过设置导料槽，脱离的焊剂可通过导料槽掉落到废料槽内，从而便于对使用后的焊剂进行清理。

优选方案八：作为对优选方案七的进一步优化，所述焊接窗口相对于滚轮架的中轴线向主立柱一侧偏置。在对横向的对接焊缝进行焊接时，清除焊缝表面的焊剂通常是通过敲击附着与焊缝表面的焊剂使其脱离焊缝，若焊接位置处于顶部的正中心，则焊剂向两侧散开并滑向两侧的概率极大，而通过将焊缝向一侧偏置，则有利于焊剂向导料槽一侧滑动以进入废料槽内。

优选方案九：作为对优选方案八的进一步优化，所述导料槽下沿与罐体相贴合的侧壁上设有若干可自主旋转的滚轮架。

附图说明

图1为本发明罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置实施例1的侧视图；

图2为本发明罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置实施例1的主视图；

图3为本发明罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置实施例2的侧视图；

图4为图3中A部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：滚轮架1、罐体2、爬梯3、主立柱4、焊接作业大平台5、升降小平台6、护栏7、焊接系统8、上横梁9、底座减速传动机构10、轨道一11-1、轨道二11-2、钢梁12、牛腿13、厂房立柱14、小立柱15、焊接窗口16、移动托板21、内扣件22、传动丝杠23、光杆24、导料槽25、废料槽26、滚珠27。

实施例一：

如附图1、图2所示，罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置包括驱动系统、龙门架组件、焊接系统8及滚轮架1，在本实施例中的龙门架组件采用“L”形结构，即龙门架组件仅有一侧的主立柱4和上横梁9构成。在厂房立柱14的上部设置有沿横向设置的轨道一11-1，上横梁9的端部搭接于轨道一11-1上并在轨道一11-1上行走；主立柱4则在地面的轨道二11-2上行走，从而形成龙门结构。具体的，在厂房立柱14的上部通过螺栓固定沿纵向设置的牛腿13，牛腿13上搭建并固定钢梁12，轨道一11-1固定于钢梁12上；而轨道二11-2则直接固定在地面上。

驱动系统用以驱动龙门架组件在轨道上行走，驱动系统由两套系统协同工作的底座减速传动机构10组成，其结构与现有的龙门架驱动结构相同。两套底座减速传动机构10分别安装在上横梁9的端部及主立柱4的底部并分别支承在轨道一11-1和轨道二11-2上。

滚轮架1置于龙门架组件的下方，用以承载待焊接的罐体2，滚轮架1有多组支承单元组成，支承单元包括主动辊和被动辊，主动辊和被动辊支承住罐体2的下部弧面并沿罐体2的中线线对称，通过主动辊转动可驱动罐体2在滚轮架1上滚动。

龙门架组件上设有吊装结构，通过吊装结构并配合龙门架组件在轨道上行走，可将待焊接的罐体2或单节筒转移到滚轮架1上。由于对罐体2的外部执行埋弧焊作业时，需在罐体2的顶部进行焊接作业，因此在上横梁9的下方设有固定在龙门架组件上的焊接作业大平台5，以便于作业人员在焊接作业大平台5上对罐体2执行焊接作业。为了便于焊接作业大平台5与龙门架组件构成稳定的框架结构，主立柱4和上横梁9均为由两根平行的结构钢所构成的框形结构，焊接作业大平台5的一侧通过螺栓固定在主立柱4上，而与之相对的一侧则通过两小立柱15分别悬挂在上横梁9的两根结构钢的中部。

焊接系统8安装在两小立柱15之间的焊接作业大平台5的边缘，而在小立柱15和主主立柱4的结构钢之间则焊接有护栏7，从而相对设置的护栏7和焊接系统8对焊接作业大平台5形成了三面合围的状态，从而提高了在焊接作业大平台5作业的作业人员的安全性。而主立柱4的两结构钢之间则形成进入焊接作业大平台5的入口，在主立柱4上固定有连接该入口的爬梯3。在本实施例中，龙门架组件的高度设置为6m，上横梁9的长度设置为5.7m，以便在下方预留焊接作业大平台5的安装空间、罐体2的放置空间以及操作空间。焊接作业大平台5的长度设置为3.9m、宽度设置为2.2m，使得焊接作业大平台5上有8.58m2，以便于在平台上安装焊接系统8以及各种电器控制系统，同时有足够的空间供作业人员作业活动。

焊接作业大平台5上设置有沿横向设置的安装口，安装口内设有可升降的升降小平台6，升降小平台6位于靠近主立柱4一侧，且升降小平台6未完全覆盖安装口；即在升降小平台6与焊接系统8之间设置形成了一道沿横向的狭缝，该狭缝为供焊接系统8的焊接头伸入且与滚轮架1的中部相对的焊接窗口16，且作业人员也可通过焊接窗口16实时观察焊接情况。升降小平台6通过丝杠升降机安装在焊接作业大平台5上，在本实施中丝杠升降级采用二联动丝杠升降机或三联动丝杠升降机。若采用二联动丝杠升降机，则两台丝杠升降机分别安装在升降小平台6沿横向上的两侧；若采用三联动丝杠升降机，则其中两台丝杠升降机分别安装在升降小平台6沿横向上的两侧，另一丝杠升降机则安装在升降小平台6靠近主立柱4一侧。

焊接系统8采用由常州三拓焊接设备有限公司的生产集成的自动焊接系统8，自动焊接系统8的横向滑轨固定在焊接作业大平台5上，横向滑轨上安装可横向滑动的竖向滑轨，竖向滑轨上安装可竖向滑动并在纵向延伸的纵向支臂，焊接头则安装在纵向支臂上可沿纵向支臂滑动。且焊接系统8采用采用红外线进行跟踪，以确定焊缝位置，保证焊接质量。罐体2上待焊接的焊缝主要包括单节筒与单节筒、单节筒与封头之间的环焊缝，以及单节筒上的对接焊缝；在滚轮架1上环焊缝沿纵向方向，对接焊缝沿横向方向。在焊接环缝时，通过驱动龙门架组件在轨道上行走将焊接头移动到待焊接的环缝上，并通过在横向、纵向、竖向上调节焊接头的位置对正待焊接的环缝，通过滚轮架1驱动罐体2匀速转动则可完成环缝焊接；焊接对接缝时，将对接缝调整到焊接窗口16的下方，并通过在横向、纵向、竖向上调节焊接头的位置对正对接缝的端部，并使焊接头沿横向轨道移动则可完成对对接缝的焊接。

针对G70罐体2和G80罐体2，由于其直径存在移动差异，当焊接直径较小的G70罐体2时，其顶部距离焊接作业大平台5的高度差增大，通过将升降小平台6，可以减小升降小平台6和G70罐体2顶部的高度差，从而有利于作业人员在升降小平台6上观察焊接情况。

实施例二：

如图3、图4所示，实施例二与实施例1的区别在于，升降小平台6上设有可沿横向移动的移动托板21，在对横向的对接焊缝进行焊接时，作业人员蹲在移动托板21上，通过移动托板21跟随焊接头在横向上移动，则作业人员无需走动则可跟随观察焊接点的焊接情况。

如图所示，移动托板21由丝杠结构进行驱动移动，移动托板21滑动连接在升降小平台6的上表面，移动托板21在纵向上的两侧向下弯折并向升降小平台6的下表面内扣形成两个内扣件22，其中一个内扣件22连接传动丝杠23，另一个内扣件22连接光杠，光杠与升降小平台6的下表面固定，升降小平台6下表面横向上的两端固定有安装块，传动丝杠23的两端与安装块转动连接，且在升降下平台的下表面安装有伺服电机，伺服电机的输出轴与传动丝杠23连接并可驱动传动丝杠23转动，从而通过控制伺服电机的转动可驱动移动托板21在升降小平台6上滑动。

在移动托板21上固定有位于升降小平台6下方的导料槽25，导料槽25开口朝向焊接窗口16，导料槽25的末端向主立柱4一侧延伸并向下方倾斜，从而便于滑料。导料槽25的末端处于滚轮架1和主立柱4之间，在主立柱4下部靠近滚轮架1一侧固定有废料槽26，即废料槽26处于导料槽25末端的下方。

在焊接环焊缝时，通过升降升降小平台6，使导料槽25开口的下沿与罐体2的上部的弧面相切，则在罐体2焊接滚动的过程中，附着与焊缝表面的焊剂在导料槽25的铲动下将沿导料槽25滑至废料槽26内。

另外，实施例二于实施例一的区别还在于，焊接窗口16并非位于滚轮架1中轴线的正上方，而是相对于滚轮架1的中轴线向主立柱4一侧偏置。在本实施例中，焊接窗口16靠近焊接系统8一侧的边缘与滚轮架1的中轴线处于同一竖直平面。通过焊接窗口16的偏置设置，在焊接处于横向上的对接焊缝时，焊缝所在位置偏离罐体2顶部的正中心，从而在清理附着于焊缝表面的焊剂时，焊剂利用罐体2顶部的倾斜度可划入导料槽25内，而避免焊剂向另一侧滑动。在本实施例中，虽然焊接窗口16偏执于罐体2的顶部中心，但由于罐体2本身直径达到3m以上，且焊接窗口16偏置较小，因此对接焊缝处的倾斜角度较小，在焊接过程中焊剂附着在焊缝上并不会滑落，而清楚焊剂时，通常是敲击焊剂进行清楚，在敲击作用下配合上述的较小的倾斜角度，则有利于焊剂仅向一侧滑落并进入导料槽25内。其次，为了便于在焊接过程中清除焊接头后方一定距离的焊剂，沿焊接头的移动方向移动托板21在后方跟随，一方面可以便于对剥离的焊剂进行导料，另一方面便于观察焊接处的焊接情况。

其次，为了减小导料槽25开后下沿与罐体2的摩擦力，导料槽25下沿与罐体2相贴合的侧壁上设有若干滚珠27。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，包括驱动系统、龙门架组件、焊接系统，驱动系统可驱动龙门架组件沿横向设置的轨道移动，其特征在于：所述龙门架组件上设有焊接作业大平台，焊接作业大平台上设有长度或宽度方向沿横向设置的安装口，安装口内设有沿竖直方向升降的升降小平台；

所述焊接系统安装于焊接作业大平台上并位于安装口的一侧，焊接系统与升降小平台之间形成供焊接枪伸入的焊接窗口，焊接系统的焊接头在焊接窗口内可沿横向和竖向移动；焊接窗口与承载和驱动罐体转动的滚轮架的中部相对。

2.根据权利要求1所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述龙门架组件包括相互固定的主立柱和上横梁，所述焊接作业大平台一侧固定在主立柱上，焊接作业大平台与主立柱相对的另一侧通过小立柱悬挂于上横梁上；所述焊接系统设置于小立柱所在一侧的焊接作业大平台边缘，焊接作业大平台纵向上的两侧边缘设置有连接在小立柱和大立柱之间的护栏。

3.根据权利要求2所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述轨道共设有两条，一条轨道安装于地面，另一条轨道安装于厂房立柱的上部；组成龙门架组件呈“L”形，主立柱的底部连接驱动系统并安装于地面上的轨道上，横梁的端部连接驱动系统并安装于厂房立柱上的轨道上。

4.根据权利要求2或3任一所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：与所述焊接作业大平台直接连接的主立柱上安装有爬梯。

5.根据权利要求4所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述升降小平台通过丝杠传动结构安装于焊接作业大平台上。

6.根据权利要求5所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述焊接系统的焊接头可在焊接窗口内沿纵向移动。

7.根据权利要求6所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述焊接大平台在横向上的宽度为2-3m，所述焊接大平台在纵向上的长度为3.5-4.5m。

8.根据权利要求6所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述升降小平台上设有可沿横向移动的移动托板，移动托板滑动连接在升降小平台的上表面并由丝杠结构进行驱动移动；移动托板上固定有位于升降小平台下方的导料槽，导料槽开口朝向焊接窗口，导料槽的末端向主立柱一侧延伸并向下方倾斜，导料槽的末端处于滚轮架和主立柱之间，在主立柱下部靠近滚轮架一侧固定有位于导料槽末端的下方废料槽。

9.根据权利要求8所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述焊接窗口相对于滚轮架的中轴线向主立柱一侧偏置。

10.根据权利要求9所述的罐车罐体外侧焊缝埋弧焊接龙门装置，其特征在于：所述导料槽下沿与罐体相贴合的侧壁上设有若干可自主旋转的滚轮架。