CN208513834U - 石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，它包括电机、计数齿轮、定心夹头、焊枪、伺服电机、PLC、电子计数器、磁性接近开关。所述定心夹头设有同轴联动的被动齿轮，一侧由电机驱动的主动齿轮联动被动齿轮。所述磁性接近开关位于电机输出轴端上套装的计数齿轮径向外侧，用于监测计数齿轮的转动信息，并将采集到的转动信息传至电子计数器，电子计数器按定心夹头相对于焊枪施焊位置，每转动365°～375°便向PLC输出一个轴向位移信息，由PLC控制的伺服电机带动焊枪轴向位移至下一道焊缝位置继续施焊，由此构成环向错位自动堆焊模式。另外，本实用新型还做到施焊耐磨带可省去圆周定位，仍做到同一道环焊缝首尾搭接。

Description

石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置

技术领域

本实用新型涉及一种焊接装置，具体地讲，本实用新型涉及一种在管壁上自动堆焊耐磨带的装置，特别是一种石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置。

背景技术

石油钻探工程中，钻井深度至少数百米，甚至深至数千米。由于钻井阶段石油钻具所处的工况很差，再加上承载超大扭矩，细长的石油钻具易发生形变，造成外壁与相套合的套管内壁或井壁发生接触性磨损，特别是石油钻具的接头段因直径稍粗些，最容易被磨损掉。一旦在用的石油钻具过量磨损，必然降低结构强度，为了避免发生重大事故，应及时更换受损的石油钻具。工程中更换石油钻具实属无赖之举，此种被动应对措施尽管有效，能够达到预期目的。但是，更换石油钻具需要耗用大量的工时，同时更换石油钻具也加大生产成本。本行业为了提高石油钻具的耐用性，常规应对措施是事先在石油钻具易磨损的接头段外壁增设耐磨带。呈环形的耐磨带因形状规则，普遍在石油钻具旋动状态下实施定点堆焊工艺。完整的环形耐磨带应该首尾端重合，即焊缝的起弧点与熄弧点重合，即焊缝的起弧点与熄弧点重合才可能形成闭合环焊缝结构。现有技术在实际生产中，用一只行程开关控制堆焊起弧点和熄弧点位置。尽管该定位结构简单、实用，能够实现由一组环形焊缝组成耐磨带。但是，现有技术在实际应用中存在两个不足，一是生产中操作工一时疏忽偶将待加工的石油钻具旋转不到设定位置，造成实际起弧点与设定的起弧点有差距，此段漏焊造成实际起弧点与设定的熄弧点不重合；二是环形焊缝的起弧点与熄弧点重合也不符合焊接工艺学原理，因为焊接起弧阶段和熄弧阶段对熔池保护不完整，所以该处的焊缝金属组织比其它位置上的焊缝金属组织差，杂质多，其耐磨性能自然达不到预期。总的来说，现有技术仅靠行程开关控制环形耐磨带成形加工不科学，有待进一步改进提高。

实用新型内容

本实用新型主要现有技术用行程开关定位堆焊环形耐磨带来的不足，提出一种结构简单、定位准确、堆焊质量稳定的石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，该装置做到同一道焊缝的熄弧点超越起弧点，前一道焊缝的熄弧点与后一道焊缝的起弧点相齐平。

本实用新型通过下述技术方案实现技术目标。

石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，它包括电机、计数齿轮、定心夹头、焊枪、伺服电机、PLC、电子计数器、磁性接近开关。所述定心夹头夹持卧姿的工件接头端，设在接头端中段待加工的耐磨带由焊枪定点施焊。其改进之处在于：所述定心夹头后背设有同轴联动的被动齿轮，一侧的主动齿轮与被动齿轮相啮合。所述电机位于定心夹头后侧，其输出轴端在配装计数齿轮后与定心夹头内置的主动齿轮配合，构成由电机驱动定心夹头的减速旋转结构。所述磁性接近开关位于电机输出轴端上套装的计数齿轮径向外侧，当计数齿轮转动时，磁性接近开关将感应到的信息传至电子计数器。所述PLC是一种可编程控制器，电子计数器按定心夹头相对于焊枪施焊位置，每转动365°～375°便向PLC输出一个轴向位移信号，由PLC控制的伺服电机带动焊枪轴向位移至下一道环焊缝位置继续施焊，由此实现环向错位自动堆焊生产模式。

作为进一步改进方案，所述主动齿轮和被动齿轮为外齿轮，主动齿轮与被动齿轮啮合组成减速结构。

作为进一步改进方案，所述计数齿轮是一种直齿外齿轮，其模数m至少为2.0mm。

作为进一步改进方案，所述耐磨带由3～10道环焊缝组成。

本实用新型与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、应用电子计数控制技术的装置，配置简单、可控性好、自动化程度高，使得在工件上堆焊耐磨带可以从圆周上任意位置起弧堆焊，可省去定位操作工序，既减轻操作工劳动强度，又提高了工效；

2、环焊缝按365°～375°堆焊成形，构成同一道环焊缝的熄弧点与起弧点搭接，完全避免环焊缝首尾对接不足的问题；

3、PLC按设定程序将位于上一道环焊缝熄弧点的焊枪，自动轴向移至下一道环焊缝的起弧点继续堆焊，从而实现相邻环焊缝的起弧点和熄弧点错开堆焊的目的，此种错位施焊措施有利于提高耐磨带堆焊质量。

附图说明

图1是本实用新型原理示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1

图1所示的石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置是一种机电一体化焊接装置，它包括电机1、计数齿轮2、定心夹头3、焊枪4、伺服电机5、PLC6、电子计数器7、磁性接近开关8。所述定心夹头3是一种定轴转动的夹具，它直接夹持卧姿工件9的接头端，设在接头中段的待加工的耐磨带9.1由焊枪4定点施焊。本实用新型中的定心夹头3后背设有同轴联动的被动齿轮3.2，一侧的主动齿轮3.1与被动齿轮3.2相啮合。本实施例应用的主动齿轮3.1和被动齿轮3.2为直齿外齿轮，主动齿轮3.1与被动齿轮3.2啮合组成减速结构。所述电机1位于定心夹头3后侧，其输出轴端在配装计数齿轮2后与定心夹头3内置的主动齿轮3.1配合，构成由电机1驱动定心夹头3的减速旋转结构。所述磁性接近开关8位于电机1输出轴端上安装的计数齿轮2径向外侧，当计数齿轮2转动时，磁性接近开关8将感应到的信息传至电子计数器7。为了增加磁性接近开关8感应效果，本实施例中计数齿轮2采用直齿外齿轮结构，而且齿的模数为3.0mm。所述PLC6是一种可编程控制器，电子计数器7按定心夹头3相对于焊枪4施焊位置，每转动365°向PLC6输出一个轴向位移信号，由PLC6控制的伺服电机5带动焊枪4轴向位移至下一道环焊缝位置继续施焊。本实施例为口径5英寸石油钻杆，其配置的耐磨带9.1宽度相对较窄，由4道环焊缝组成。因此，完成每件工件9上的耐磨带9.1成形加工，焊枪4共轴向位移4次，即完成4道环向错位环焊缝作业。

实施例2

本实施例中的工件9为7.5英寸石油钻铤，尽管工件9产品与实施例1不一样，而且规格加大，仍然用实施例1所述装置进行施焊，仅是设定电子计数器7按定心夹头3相对于焊枪4施焊位置，每转375°便向PLC6输出一个轴向位移信号，其目的是加大同一道环焊缝熄弧点与起弧点的搭接量。由于工件9直径相对较粗，配置的耐磨带9.1由8道环焊缝组成，所以施焊该工件9时焊枪4共轴向位移8次，即完成8道环向错位环焊缝作业。

本实用新型采用机电一体化设计，大大提高自动化施焊能力，与现有技术相比具有以下技术优势：一是施焊的每道环焊缝超360°，多焊部分确保同一道焊缝的熄弧点超越起弧点，形成的搭接焊缝完成避免首尾对接不足的问题。二是内置的PLC6按设定程序将位于上一道环焊缝熄弧点的焊枪4，自动轴向移至下一道环焊缝的起弧点继续堆焊，从而实现相邻焊缝的起弧点和熄弧点错开堆焊的目的，此种自动错位施焊措施大大提高耐磨带9.1的堆焊质量。三是应用了电子计数控制技术，在工件9上堆焊耐磨带9.1，可以从圆周上任意处起弧堆焊，可省掉定位操作工序，这样既减轻操作工劳动强度，又提高了工效。

Claims (4)

1.一种石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，它包括电机（1）、计数齿轮（2）、定心夹头（3）、焊枪（4）、伺服电机（5）、PLC（6）、电子计数器（7）、磁性接近开关（8）；所述定心夹头（3）夹持卧姿的工件（9）接头端，设在接头端中段待加工的耐磨带（9.1）由焊枪（4）定点施焊；其特征在于：所述定心夹头（3）后背设有同轴联动的被动齿轮（3.2），一侧的主动齿轮（3.1）与被动齿轮（3.2）相啮合；所述电机（1）位于定心夹头（3）后侧，其输出轴端在配装计数齿轮（2）后与定心夹头（3）内置的主动齿轮（3.1）配合，构成由电机（1）驱动定心夹头（3）的减速旋转结构；所述磁性接近开关（8）位于电机（1）输出轴端上套装的计数齿轮（2）径向外侧，当计数齿轮（2）转动时，磁性接近开关（8）将感应到的信息传至电子计数器（7）；所述PLC（6）是一种可编程控制器，电子计数器（7）按定心夹头（3）相对于焊枪（4）施焊位置，每转动365°～375°便向PLC（6）输出一个轴向位移信号，由PLC（6）控制的伺服电机（5）带动焊枪（4）轴向位移至下一道环焊缝位置继续施焊，由此实现环向错位自动堆焊生产模式。

2.根据权利要求1所述的石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，其特征在于：所述主动齿轮（3.1）和被动齿轮（3.2）为外齿轮，主动齿轮（3.1）与被动齿轮（3.2）啮合组成减速结构。

3.根据权利要求1所述的石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，其特征在于：所述计数齿轮（2）是一种直齿外齿轮，其模数m至少为2.0mm。

4.根据权利要求1所述的石油钻具外置耐磨带环向错位自动堆焊装置，其特征在于：所述工件（9）外置的耐磨带（9.1）由3～10道环焊缝组成。