CN213257623U - 堆焊设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种堆焊设备，包括底座；位于所述底座上的二维精密操作架，包括直接或间接固定于所述底座上的升降立柱、沿竖向滑动连接于所述升降立柱上的安装溜板、沿横向滑动连接于所述安装溜板上的横梁；固定于所述横梁上的TIG焊枪组件，包括TIG焊枪、给所述TIG焊枪提供水电气的水电气装置及高频引弧器；位于所述底座上的回转台，包括回转驱动机构、由所述回转驱动机构驱动回转的转盘；位于所述底座上的控制系统和电源，所述控制系统与所述回转驱动机构、所述二维精密操作架、所述TIG焊枪均通讯连接。设备整体结构紧凑，且能够对各种类型的通道介质表面进行堆焊，并通过控制系统进行图形化编程，实现了全自动化生产，提高了堆焊性能和效率。

Description

堆焊设备

技术领域

本实用新型涉及堆焊技术领域，尤其涉及一种对介质通道表面进行堆焊的堆焊设备。

背景技术

石油、石化、化工装备长期处于腐蚀性介质状态下工作，为提高装备的实用寿命和降低制造成本，需要对与介质接触的表面堆焊一层与母材可最佳融合的耐腐蚀性金属材料如不锈钢、镍基合金等，这类材料需要控制堆焊层稀释率，最佳堆焊工艺方法为TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding，又称为非熔化极惰性气体钨极保护焊)。装备中涉及到工件表面孔、通道、沟槽表面的加工种类多、数量少，工件尺寸(直径、高度)变化范围大，一般集中在直径￠50mm ～1200mm，高度在30mm～1200mm范围内。对这类工件的堆焊是影响堆焊性能稳定性和制造效率的重要问题点。

现有技术中，采用手工堆焊技术，将堆焊工件放置在一个两轴变位机构上夹紧，通过控制工件的旋转，配合人工夹持焊枪进行堆焊，堆焊的工艺方法有 TIG焊和手工电焊条。缺点是：1.堆焊效率低、劳动强度大，堆焊过程中人始终需要夹持焊枪并需要长久保持稳定，过程中人员劳动强度大，且过程中由于夹持焊枪姿势需要调整，影响堆焊效率；2.堆焊质量不稳定，手工堆焊过程中，由于受人为因素控制焊枪的位置，且往往依赖经验，因此会导致堆焊过程中质量不稳定；3.工件装夹适应性差，由于工件规格种类多、尺寸变动大，靠一种夹持工装不能满足各类型工件的有效夹持，需要多种夹持工装进行更换，也影响装夹效率；4.生产环境差，由于堆焊过程焊条和焊丝熔化出现的粉尘和烟尘以及弧光对人体具有一定影响，长时间在这种工况环境下作业，造成操作人员身体的伤害。

或，采用自动焊堆焊技术：用一套两轴翻转变位机夹持工件，通过在一套操作机上安装TIG焊枪，按照设定的程序，完成工件的自动堆焊。缺点是：1. 这种结构堆焊工件的适应范围小，工件堆焊采用水平位置进行，需要对工件进行变位，对孔、通道、沟槽这类型式多样的工件，变位造成设备的操作位置和可达性都受影响，因此不能适应较多型式和较大范围的工件的堆焊，一套设备满足不了工件直径和高度变化范围大的堆焊加工要求；2.工件的装夹适应性差，这类变位机需要工装夹持工件翻转，由于工件规格种类多、尺寸变动大，靠一种夹持工装不能满足各类型工件的有效夹持，需要多种夹持工装进行更换，也影响装夹效率；3.实现全自动化难度大，设备没有固定基准点，堆焊到达位置与编程位置有随机性偏差，难以实现过程中全自动化堆焊，需要人员过程中不断观察调整，也会影响堆焊质量稳定性和效率；4.编程过程较为复杂。控制系统的编程一般都根据工件尺寸及结构型式，采用以焊接时序的方法编程，需要编程确认的参数多，容易造成参数遗漏或工艺参数一致性差。

有鉴于此，有必要提供一种改进的堆焊设备，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对介质通道表面进行堆焊的堆焊设备。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种堆焊设备，包括：

底座；

位于所述底座上的二维精密操作架，包括直接或间接固定于所述底座上的升降立柱、沿竖向滑动连接于所述升降立柱上的安装溜板、沿横向滑动连接于所述安装溜板上的横梁；

固定于所述横梁上的TIG焊枪组件，包括TIG焊枪、给所述TIG焊枪提供水电气的水电气无缠绕装置；

位于所述底座上的回转台，包括回转驱动机构、由所述回转驱动机构驱动回转的转盘；

位于所述底座上的控制系统和电源，所述控制系统与所述回转驱动机构、所述二维精密操作架、所述堆焊焊枪均通讯连接。

进一步地，所述底座包括底座本体、设置于所述底座本体上方的安全围栏。

进一步地，所述底座本体为中空结构。

进一步地，所述二维精密操作架还包括驱动所述安装溜板沿所述升降立柱滑动的升降驱动机构，所述升降驱动机构包括设置于所述升降立柱上的第一齿条、设置于所述安装溜板上且与所述第一齿条相啮合的第一齿轮、驱动所述第一齿轮转动的第一电机。

进一步地，所述升降机构还包括固定于所述升降立柱上设置有所述第一齿条的一侧的第一风琴护罩。

进一步地，所述二维精密操作架还包括驱动所述横梁相对所述安装溜板横向移动的水平移动机构，所述水平移动机构包括设置于所述横梁上的第二齿条、设置于所述安装溜板上且与所述第二齿条相啮合的第二齿轮、驱动所述第二齿轮转动的第二电机。

进一步地，所述水平移动机构还包括固定于所述横梁上设置有所述第二齿条的一侧的第二风琴护罩。

进一步地，所述转盘上设置有用以指示工件直径的刻度。

进一步地，所述回转台还包括结构件本体，所述回转驱动机构固定于所述结构件本体内。

进一步地，所述TIG焊枪包括焊枪本体、送丝机构；所述焊枪本体包括金属护套、可调角度焊枪枪头及水电管；所述送丝机构包括送丝盘、沿所述焊枪本体延伸至其焊接端的送丝管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的堆焊设备，一方面，通过将二维精密操作架、TIG焊枪组件、回转台等结构统一设置于所述底座上，设备整体结构紧凑，另一方面，二维精密操作架和回转台的位置相对固定，且通过二维精密操作架可以精准地控制所述TIG焊枪的位置，因此能够对孔型、通道型、沟槽型通道介质表面进行堆焊，并通过所述控制系统进行图形化编程，实现了全自动化生产，提高了堆焊性能和效率。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施例的堆焊设备的立体图；

图2是图1所示的堆焊设备的底座的立体图；

图3是图1所示的堆焊设备的二维精密操作架的立体图；

图4是图3中的升降立柱、安装溜板、风琴护罩于一个角度的分解图；

图5是图4于另一角度的示意图；

图6是图3中的横梁与安装溜板的配合示意图；

图7是图3中的横梁、安装溜板的分解图；

图8是图1所示的TIG焊枪组件的结构示意图；

图9是图1所示的堆焊设备的回转台的结构示意图。

其中，100-堆焊设备，1-底座，11-底座本体，12-安全围栏，13-调节脚， 2-二维精密操作架，21-支撑立柱，22-升降立柱，23-安装溜板，24-横梁，25- 升降驱动机构，251-第一齿条，252-第一齿轮，253-第一电机，26-水平移动机构，261-第二齿条，262-第二齿轮，263-第二电机，27-位置开关，3-TIG焊枪组件，31-TIG焊枪，311-焊枪本体，3111-金属护套，3112-焊枪枪头，312-送丝机构，3121-送丝盘，3122-送丝管，4-回转台，41-转盘，42-结构件本体，5-控制系统，6-电源，M-工件。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本实用新型的主题的基本结构。

请参阅图1～图9所示，为本实用新型较佳实施例的堆焊设备100，包括底座1、位于所述底座1上的二维精密操作架2、固定于所述二维精密操作架2 上的TIG焊枪组件3、位于所述底座1上的回转台4、位于所述底座1上的控制系统5和电源6。

请参阅图1和图2所示，所述底座1为一体式底座1，用以集成安装其他结构单元，使得设备整体结构紧凑；并且所述二维精密操作架2与所述回转台 4的位置相对固定，是实现自动化堆焊的基准之一。

具体地，所述底座1包括底座本体11、设置于所述底座本体11上方的安全围栏12、设置于所述底座本体11底部的若干调节脚13，其中，所述安全围栏12可以起到安全保护作用，通过调节脚13可以调整所述底座本体11成水平放置。

所述底座本体11为中空结构，所述控制系统5的控制线缆、TIG焊枪组件 3的水电线缆等均从所述底座本体11内部的线槽穿过，起到保护线缆和系统布局美观的效果。

请参阅图1，图3～图7所示，所述二维精密操作架2是带动所述TIG焊枪组件3完成堆焊过程中AVC弧长控制和行走步距的堆焊执行机构。所述二维精密操作架2包括直接或间接固定于所述底座1上的升降立柱22、沿竖向滑动连接于所述升降立柱22上的安装溜板23、沿横向滑动连接于所述安装溜板23上的横梁24。其中，所述安装溜板23相对所述升降立柱22的升降行程、所述横梁24相对所述安装溜板23的水平移动行程可满足工件M堆焊范围的要求；并且，所述横梁24沿其长度方向的两端、所述升降立柱22的上下两端均安装有行程位置开关27，以对其移动行程进行控制，是实现自动堆焊的基准点之一。

具体地，如图1所示的实施例中，所述二维精密操作架2还包括固定于所述底座1上的支撑立柱21，所述升降立柱22固定于所述支撑立柱21的顶部，抬高了所述竖向立柱的高度，便于对所述TIG焊枪组件3的竖向高度进行调节。

进一步地，请参阅图3～图7所示，所述二维精密操作架2还包括驱动所述安装溜板23沿所述升降立柱22滑动的升降驱动机构25，以实现自动化升降控制，且控制精度高。所述升降驱动机构25包括设置于所述升降立柱22上的第一齿条251、设置于所述安装溜板23上且与所述第一齿条251相啮合的第一齿轮252、驱动所述第一齿轮252转动的第一电机253。所述第一电机253正向转动时，所述第一齿轮252转动并沿着所述第一齿条251向上移动，带动所述安装溜板23沿着所述升降立柱22向上移动；反之，第一电机253反向转动时，所述安装溜板23沿着所述升降立柱22向下移动；通过所述第一电机253可以精准地控制所述安装溜板23的升降高度，从而带动所述TIG焊枪组件3沿高度方向移动，可以调整其竖向位置。

优选地，所述升降机构还包括固定于所述升降立柱22上设置有所述第一齿条251的一侧的第一风琴护罩254，对传动机构进行有效保护。

进一步地，请参阅图3～图7所示，所述二维精密操作架2还包括驱动所述横梁24相对所述安装溜板23横向移动的水平移动机构26，所述水平移动机构 26包括设置于所述横梁24上的第二齿条261、设置于所述安装溜板23上且与所述第二齿条261相啮合的第二齿轮262、驱动所述第二齿轮262转动的第二电机263。所述第二电机263正向转动时，所述第二齿轮262转动并驱动所述第二齿条261移动，带动所述横梁24相对所述安装溜板23沿横向向第一方向移动；反之，第二电机263反向转动时，所述横梁24相对所述安装溜板23沿横向向第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向相反；通过所述第一电机 253可以精准地控制所述横梁24的水平移动，从而带动所述TIG焊枪组件3沿水平方向移动，可以调整其周向位置。

优选地，所述水平移动机构26还包括固定于所述横梁24上设置有所述第二齿条261的一侧的第二风琴护罩(未图示)，对传动机构进行有效保护。

请参阅图1和图8所示，所述TIG焊枪组件3固定于所述横梁24的一端，与所述横梁24保持固定，并随着所述横梁24的移动而移动，也是实现自动堆焊的基准点之一。

所述TIG焊枪组件3包括TIG焊枪31、给所述TIG焊枪31提供水电气的水电气无缠绕装置32。所述TIG焊枪31、所述水电气无缠绕装置32均可采用现有技术，且所述TIG焊枪31的长度和直径可以满足在需要范围内工件M表面堆焊要求。例如，所述TIG焊枪31包括焊枪本体311、送丝机构312；所述焊枪本体311包括金属护套3111、可调角度焊枪枪头3112及水电管(未图示)；所述送丝机构312包括送丝盘3121、沿所述焊枪本体311延伸至其焊接端的送丝管3122。

请参阅图1和图9所示，所述回转台4呈水平放置，又称为水平回转台4。其包括回转驱动机构、由所述回转驱动机构驱动回转的转盘41。所述转盘41 用于安装工件M定位，由于工件M自重作用，不需要安装工件M工装夹具，也不需要工件M变位，即可由回转驱动机构驱动转盘41完成工件M旋转堆焊，装夹方便快捷，适应性强。

优选地，所述转盘41上设置有用以指示工件M直径的刻度，可直观地判断待堆焊的工件M的尺寸大小。

进一步地，所述回转台4还包括结构件本体42，所述回转驱动机构及其线缆等固定于所述结构件本体42内，整体结构紧凑简洁。

请参阅图1所示，所述控制系统5是完成堆焊过程自动化的中央控制器，包括控制箱、遥控器。所述控制箱安装在一体式底座1上，是所述控制系统5 的硬件和软件载体。所述遥控器是连接所述控制箱的操作界面，所述控制系统 5采用双屏控制，在所述控制箱上安装一个固定触摸屏，与遥控器的触摸屏显示界面一致，可以实现近程和远程双向控制，也为系统任意一个操作界面出现问题能有备份，不影响堆焊设备100的正常运行。堆焊界面采用多种图形化编程方式以适用于不同类型的通道，包括但不限于直通道、台阶通道、杯型通道、斜切圆、垂直孔、球型面、端面沟槽等图形化参数编程界面。

本实用新型通过对介质通道这类工件的结构按一定特征进行分类，规划出孔型、通道型、沟槽型堆焊结构，设计出一套整体式的堆焊设备，并通过图形化编程控制，实现了全自动化生产，提高了堆焊性能和效率。

本堆焊设备自动堆焊工序流程为：操作人员将待加工堆焊的工件M放置在转盘41上刻度位置，根据工件M的结构型式和图纸尺寸，在遥控器或控制箱触摸屏上点开该类形状的工件图形，在点开界面上输入与堆焊有关的工件M的尺寸和焊接参数，确认保存。检查二维精密操作架2是否处在原点位置，确认后，二维精密操作架2按照程序设定到达指定焊接位置，起弧焊接；堆焊过程中，二维精密操作架2与回转台4联动，实现焊枪弧长AVC自动控制和焊枪移位步距行走以及工件M自动回转，连续完成该工件M表面的自动堆焊过程。更换工件M后即可重复以上工序过程。

综上所述，本实用新型的堆焊设备100，一方面，通过将二维精密操作架2、 TIG焊枪组件3、回转台4等结构统一设置于所述底座1上，设备整体结构紧凑，另一方面，二维精密操作架2和回转台4的位置相对固定，且通过二维精密操作架2可以精准地控制所述TIG焊枪31的位置，因此能够对孔型、通道型、沟槽型通道介质表面进行堆焊，并通过所述控制系统5进行图形化编程，实现了全自动化生产，提高了堆焊性能和效率，且能够兼容立式堆焊和水平面堆焊。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种堆焊设备，其特征在于，包括：

底座；

位于所述底座上的二维精密操作架，包括直接或间接固定于所述底座上的升降立柱、沿竖向滑动连接于所述升降立柱上的安装溜板、沿横向滑动连接于所述安装溜板上的横梁；

固定于所述横梁上的TIG焊枪组件，包括TIG焊枪、给所述TIG焊枪提供水电气的水电气无缠绕装置；

位于所述底座上的回转台，包括回转驱动机构、由所述回转驱动机构驱动回转的转盘；

位于所述底座上的控制系统和电源，所述控制系统与所述回转驱动机构、所述二维精密操作架、所述堆焊焊枪均通讯连接。

2.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述底座包括底座本体、设置于所述底座本体上方的安全围栏。

3.根据权利要求2所述的堆焊设备，其特征在于：所述底座本体为中空结构。

4.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述二维精密操作架还包括驱动所述安装溜板沿所述升降立柱滑动的升降驱动机构，所述升降驱动机构包括设置于所述升降立柱上的第一齿条、设置于所述安装溜板上且与所述第一齿条相啮合的第一齿轮、驱动所述第一齿轮转动的第一电机。

5.根据权利要求4所述的堆焊设备，其特征在于：所述升降驱动机构还包括固定于所述升降立柱上设置有所述第一齿条的一侧的第一风琴护罩。

6.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述二维精密操作架还包括驱动所述横梁相对所述安装溜板横向移动的水平移动机构，所述水平移动机构包括设置于所述横梁上的第二齿条、设置于所述安装溜板上且与所述第二齿条相啮合的第二齿轮、驱动所述第二齿轮转动的第二电机。

7.根据权利要求6所述的堆焊设备，其特征在于：所述水平移动机构还包括固定于所述横梁上设置有所述第二齿条的一侧的第二风琴护罩。

8.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述转盘上设置有用以指示工件直径的刻度。

9.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述回转台还包括结构件本体，所述回转驱动机构固定于所述结构件本体内。

10.根据权利要求1所述的堆焊设备，其特征在于：所述TIG焊枪包括焊枪本体、送丝机构；所述焊枪本体包括金属护套、可调角度焊枪枪头及水电管；所述送丝机构包括送丝盘、沿所述焊枪本体延伸至其焊接端的送丝管。

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