專利名稱：焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將管道焊接在一起的設(shè)備和方法。更具體地，發(fā)明涉 及用于在鋪設(shè)管線時(shí)將管段焊接在一起的電焊機(jī)。管線可以是水下管線或 者內(nèi)陸管線。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)管道焊接配置中使用電焊機(jī)是已知的。在這種配置中，典型地, 將至少兩個(gè)電焊機(jī)安裝在管夾上用于圍繞管道的圓周運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)器上的 噴槍可以在管道之間限定的槽內(nèi)進(jìn)行焊接。在某些情況中，可能有必要將 機(jī)器的至少一部分脫離(通過移動(dòng)它)。例如，可將噴槍脫離以便不會(huì)妨 礙另一個(gè)電焊機(jī)完成它的焊層。
典型地，達(dá)到脫離位置的運(yùn)動(dòng)包括提升噴槍離開槽，隨后通過使噴 槍繞相對(duì)于電焊垂直(即，當(dāng)機(jī)器安裝在管道上時(shí)，平行于電焊機(jī)的高度 并且典型地徑向)延伸的軸旋轉(zhuǎn)，而使機(jī)器上的焊接噴槍旋轉(zhuǎn)到一側(cè)。但 是，將焊接噴槍運(yùn)動(dòng)到該位置傾向于使電焊機(jī)在管道上難以操作。電焊機(jī) 可能占據(jù)管道圓周上的相對(duì)較大的空間并且很難操縱。另外，電焊機(jī)上的 這種配置可能是笨重和/或難以維持的。
對(duì)該問題可能的解決方案是通過提升噴槍離開槽，并隨后將機(jī)器的主 體向后運(yùn)動(dòng)iM:動(dòng)到脫離位置。但是，這可能是不合乎要求的，這是因?yàn)?可能需要展開對(duì)于管面涂層(例如，混凝土涂層)的清理。這可能是昂貴 的，并且在某些情況下是不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖緩解或消除上述問題中的至少某些問題。
本發(fā)明提供了一種電焊機(jī)，包括用于在槽中進(jìn)行焊接的焊接噴槍，其 中焊接噴槍安裝成用于繞大體水平的軸相對(duì)于電焊機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以致在 該電焊機(jī)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)設(shè)置成使噴槍能夠在槽中進(jìn)行焊接 時(shí)，噴槍可以在(i)其中焊接噴槍設(shè)置在槽中的操作位置和(ii)其中焊 接噴槍遠(yuǎn)離槽設(shè)置的脫離位置之間運(yùn)動(dòng)。
通過將焊接噴槍安裝成用于繞水平軸在操作位置和脫離位置之間作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明可以消除或者至少減少前述配置的某些缺點(diǎn)。具體而言， 當(dāng)噴槍處于脫離位置中時(shí)，電焊機(jī)傾向于在管道圓周上相對(duì)緊湊。電焊機(jī) 可相對(duì)容易地在脫離位置中繞管道進(jìn)行操作。
優(yōu)選地，處于脫離位置中的焊接噴槍充分遠(yuǎn)離槽，從而大體上防止了 妨礙管道。處于脫離位置中的焊接噴槍可使得第二焊接噴槍(例如，附加 的電焊機(jī)上的焊接噴槍)能夠在電焊機(jī)的附近沿槽通過。
在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，與某些已知的電焊機(jī)上的
焊接噴槍的至少部分由繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的軌i^目比，本發(fā)明的實(shí)施 例的焊接噴槍還可以具有妨礙電焊機(jī)和/或管道上的較少的構(gòu)件(例如，引 導(dǎo)件、管線以及軟管)的軌跡。
在許多電焊機(jī)配置中， 一旦完成焊層，就有必要使焊接噴槍沿徑向方 向(相對(duì)于正被焊接的管道)運(yùn)動(dòng)，以致噴槍不M礙槽的側(cè)部。在某些 已知的電焊機(jī)中，這種徑向運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立于并且不同于任何遠(yuǎn)離槽的其它運(yùn) 動(dòng)。本發(fā)明的實(shí)施例的配置可以使噴槍的運(yùn)動(dòng)(在操作位置和脫離位置之 間)能夠包括沿管道長度的分量和徑向分量。這種運(yùn)動(dòng)可以是單^動(dòng)。 因此，本發(fā)明可以在徑向方向上實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接噴槍控制的改進(jìn)。作為選擇或 者另外地，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于焊接噴槍在操作位置和脫離位置之間的運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行的更為簡單的配置。
焊接噴槍也可以安裝成用于在沿機(jī)器長度的方向上作線性運(yùn)動(dòng)。焊接 噴槍在操作位置和脫離位置之間的運(yùn)動(dòng)可以包括線性分量(典型地，線性 分量是除旋轉(zhuǎn)分量以外的分量)。例如，水平的軸可以安裝在滑道上用于 線性運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的線性分量可以包括沿水平方向(相對(duì)于電焊機(jī))的分量。 線性運(yùn)動(dòng)是優(yōu)選地與電焊機(jī)的主體有關(guān)的。電焊機(jī)的主體可以設(shè)置成在使 用中它沿平行于管道軸線的方向與焊縫的分離是大體恒定的。由此，在使 用中主體可能不會(huì)相對(duì)于焊縫向后運(yùn)動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有助于將相對(duì)于電焊機(jī) 的主體的繞水平軸的旋轉(zhuǎn)與線性運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的配置是非常有利的。
當(dāng)焊接噴槍處于操作位置中時(shí)，可以在沿機(jī)器長度的方向上安裝焊接 噴槍。例如，在使用過程中可將線性運(yùn)動(dòng)用于使焊接噴槍在槽中擺動(dòng)。作 為選擇或者另外地，可將線性運(yùn)動(dòng)用于相對(duì)于槽的中心線來引導(dǎo)焊接噴 槍，例如，可將線性運(yùn)動(dòng)用于補(bǔ)償電焊鉗和槽之間的平行度的缺乏。在這 種實(shí)施例中，可將焊接噴槍安裝成用于相對(duì)于控制臂作線性運(yùn)動(dòng)。例如， 當(dāng)焊接噴槍處于操作位置中時(shí)，可將焊接噴槍安裝成用于相對(duì)于控制臂的 端部作線性運(yùn)動(dòng)，該焊接噴槍連接到控制臂的端部。在此相對(duì)于電焊機(jī)限定出某些方向。這些方向?qū)τ诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員 是非常明顯的。水平的軸優(yōu)選地平行于機(jī)器的寬度。因此，水平的軸典型 地(在該電焊機(jī)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)設(shè)置為使噴槍能夠在槽中進(jìn)行 焊接時(shí))大體平行于管道橫截面在正被焊接的位置處的切線。將認(rèn)識(shí)到， 在正被焊接的本體的坐標(biāo)系中，水平軸的方位可以改變。機(jī)器的長度優(yōu)選 地(在該電焊機(jī)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)設(shè)置為使噴槍能夠在槽中進(jìn)行 焊接時(shí))在垂直于槽的方向上。機(jī)器的長度可以大體平行于將要焊接的管 道的縱向軸線。垂直軸優(yōu)選地平行于機(jī)器的高度。由此，垂直軸典型地(在 該電焊機(jī)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)設(shè)置為使噴槍能夠在槽中進(jìn)行焊接 時(shí))大體平行于正被焊接的位置處的管道半徑。
焊接噴槍可以安裝成用于繞多個(gè)大體水平的軸在操作位置和脫離位置 之間相對(duì)于電焊機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
可以將焊接噴槍安裝成用于繞那些軸中的至少兩個(gè)作逆向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 例如，在4吏用過程中，噴槍可以繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，并繞另一個(gè)水平軸逆 向旋轉(zhuǎn)。在焊接噴槍在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，焊接噴槍 可以繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)大體相等且相反的量，從而在操作位置和脫離位置中大 體維持相同的方位。
電焊機(jī)可以包括連接到噴槍的控制臂，其中控制臂的運(yùn)動(dòng)影響噴槍在 操作位置和脫離位置之間的運(yùn)動(dòng)。控制臂優(yōu)選地安裝在電焊機(jī)上，用于繞 水平軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？刂票劭梢允欠侄蔚??？刂票劭梢园ǘ鄠€(gè)接頭?？?制臂可以包括彎管接頭?？刂票劭梢园ㄇ蚝颓蚋C接頭?？刂票劭梢园惭b 在電焊機(jī)上，用于在沿機(jī)器長度的方向上的線性運(yùn)動(dòng)?？刂票劭梢允菣C(jī)器 人。
水平軸的位置可以是能夠相對(duì)于機(jī)器主體移動(dòng)的或者相對(duì)于電焊機(jī)主 體固定。例如，在設(shè)置有控制臂的實(shí)例中，臂可以安裝為用于繞電焊機(jī)上 的固定的水平軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。作為選擇，水平軸可以安裝為用于沿電焊機(jī) 的長度的線性運(yùn)動(dòng)。
電焊機(jī)可以進(jìn)一步包括控制單元。控制單元可以設(shè)置為有助于在操作 位置和脫離位置之間引導(dǎo)焊接噴槍。作為選擇或者另外地，控制單元可以 設(shè)置為有助于沿槽，優(yōu)選地沿槽的中心操縱焊接噴槍。例如，控制單元可 以設(shè)置為有助于焊接噴槍追蹤焊縫。控制單元可以設(shè)置為有助于通過控制 臂操縱焊接噴槍?？刂茊卧梢栽O(shè)置為在使用過程中接收關(guān)于焊接噴槍在 槽內(nèi)的位置的信號(hào)，并有助于焊接噴槍依據(jù)該信號(hào)的運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，電焊機(jī)可以安裝成用于在管夾，例如圓周管夾上作運(yùn)動(dòng)。
電焊機(jī)可以設(shè)置為可在沿槽的任一方向上進(jìn)行焊接。電焊機(jī)可以關(guān)于 沿電焊機(jī)的長度伸展的垂直面大體對(duì)稱。例如，優(yōu)選地，機(jī)器上的饋線配 置從電焊機(jī)的任一側(cè)都是同樣可見的。
由于本發(fā)明可能并不必然要求焊接噴槍可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，因此電焊機(jī) 可能尤其是沿它的寬度(沿槽)是更緊湊的。根據(jù)發(fā)明的實(shí)施例的電焊機(jī) 也可以比已知的電焊機(jī)更簡單、更輕和/或更容易維修。
本發(fā)明的可能特別有益的實(shí)施例涉及一種包括多個(gè)焊接噴槍的電焊 機(jī)。電焊機(jī)可以包括多個(gè)乃至大量焊接噴槍。具體而言，本發(fā)明的某些實(shí) 施例可以采用相對(duì)緊湊的雙焊接噴槍配置的形式。單個(gè)機(jī)器上的多個(gè)焊接 噴槍在某些應(yīng)用中可能是非常有利的，這是因?yàn)椋?，可以縮短將管道 焊接在一起所花費(fèi)的時(shí)間。在本發(fā)明的電焊機(jī)包括多個(gè)焊接噴槍的實(shí)例 中，多個(gè)噴槍中的任一噴槍或者所有噴槍可以根據(jù)本發(fā)明的任一方面進(jìn)行 設(shè)置。
國際專利申請(qǐng)No. PCT/EP99/10505 (^S開文件No. WO00/38872 )描 述了在單個(gè)機(jī)器上的兩個(gè)焊接噴槍的使用，并將該申請(qǐng)的全文以參引的方 式并入于此。可以根據(jù)PCT/EP99/10505中所描述的焊接設(shè)備的任一方面 設(shè)置多個(gè)焊接噴槍。具體而言，本申請(qǐng)的權(quán)利要求可以修改為包括 PCT/EP99/10505的焊接設(shè)備的特征，并且可以進(jìn)一步參考在上&目關(guān)的 專利申請(qǐng)中所描述或者主張的方法和/或設(shè)備的特征來限定本發(fā)明。例如 所述多個(gè)弧焊噴槍中的至少兩個(gè)噴槍可以以彼此緊鄰的方式進(jìn)4ti殳置，以 致在噴槍的操作過程中，所述至少兩個(gè)噴槍的電弧一個(gè)緊接另 一個(gè)產(chǎn)生在 槽中；可以分別通過探知關(guān)于每個(gè)管道焊接的電特性獨(dú)立地自動(dòng)地用電子 儀器操縱由所述多個(gè)焊弧噴槍中的每個(gè)產(chǎn)生的電弧；和/或電焊機(jī)可以構(gòu)造 為使其可用于將首尾相連放置的兩個(gè)管道焊接在一起，首^目逸故置的兩 個(gè)管道間限定出槽，限定槽的壁被分開成小于IO度的角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供有包括焊接噴槍的電焊機(jī)，在該電焊 機(jī)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)設(shè)置為使噴槍能夠在槽中進(jìn)行焊接時(shí)，焊接 噴槍可以在(i)其中焊接噴槍沒置在槽中的操作位置和(ii)其中焊接噴 槍遠(yuǎn)離槽設(shè)置的脫離位置之間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)處于脫離位置中時(shí)，噴槍在沿機(jī)器 寬度的方向上所確定的與噴槍處于操作位置中時(shí)的大體相同。當(dāng)處于脫離 位置中時(shí)，噴槍與槽的分離優(yōu)選地具有沿機(jī)器高度的方向的分量和沿機(jī)器 長度的方向的分量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了將兩個(gè)管道焊接在一起的方法，該
方法包括下列步驟首尾相連地設(shè)置兩個(gè)管道，這些管道成形為在管道的 端部之間限定出沿圓周延伸的槽，提供用于在槽中進(jìn)行焊接的電焊機(jī)，電 焊機(jī)包括焊接噴槍，繞大體水平的軸相對(duì)于電焊機(jī)在其中焊接噴槍設(shè)置成 用于在槽中進(jìn)行焊接的操作位置和其中焊接噴槍遠(yuǎn)離槽設(shè)置的脫離位置 之間旋轉(zhuǎn)焊接噴槍。
該方法還可以包括在沿機(jī)器長度的線性方向上，并優(yōu)選地相對(duì)于機(jī)器 的主體在操作位置和脫離位置之間移動(dòng)噴槍的步驟。
在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，有利地，焊接噴槍繞水平 軸旋轉(zhuǎn)小于110度。在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，電焊機(jī)可 以繞水平軸旋轉(zhuǎn)超過40度。在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，焊 接噴槍可以繞兩個(gè)水平軸逆向旋轉(zhuǎn)。焊接噴槍可以逆向旋轉(zhuǎn)大體相等且相 反的量，從而在操作位置和脫離位置中大體維持相同的方位。
在焊接過程中，電焊機(jī)典型地安裝在管夾上。管夾典型地沿圓周方向 圍繞管道設(shè)置。本發(fā)明的方法可以包括將機(jī)器安裝在管夾上的步驟，并且 還包括沿管夾移動(dòng)電焊機(jī)的步驟。
典型地，通過在噴槍處于操作位置中時(shí)，移動(dòng)電焊機(jī)(例如，沿管夾) 來完成沿槽的焊接。電焊機(jī)可以設(shè)置為焊接一個(gè)焊層中的槽的整個(gè)長度， 但是，優(yōu)選地，電焊機(jī)設(shè)置為焊接焊層中的槽的不連續(xù)部分或者扇區(qū)。
在電焊機(jī)已經(jīng)完成焊層之后，焊接噴槍運(yùn)動(dòng)到脫離位置是非常有利的。 當(dāng)噴槍處于脫離位置中時(shí)，電焊機(jī)能夠圍繞管道自由^動(dòng)(例如，返回 到下一個(gè)焊層的起點(diǎn))，而沒有損壞管道上的焊接噴槍、槽或者在提供另 一個(gè)電焊機(jī)的情況下，與該另一個(gè)電焊機(jī)發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的方法 可以包括當(dāng)噴槍處于操作位置中時(shí)，在移動(dòng)電焊機(jī)的同時(shí)在槽中進(jìn)行焊 接，從而繞槽的圓周部分形成焊縫的步驟。該方法還包括隨后將焊接噴槍 移動(dòng)到脫離位置的步驟。
可以提供用于在槽中進(jìn)行焊接的附加的電焊機(jī)?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明的任 一方面設(shè)置附加的電焊機(jī)。該方法可以包括利用附加的電焊機(jī)在槽中進(jìn)行 焊接的步驟。
該方法可以包括在附加的電焊機(jī)的焊接噴槍接近第一電焊機(jī)之前，并 且無論如何就在附加的電焊機(jī)的焊接噴槍接近第 一 電焊機(jī)之前，將第 一 電 焊機(jī)移動(dòng)到脫離位置的步驟。該方法可以包括在附加的電焊機(jī)的焊接噴槍接近第一電焊機(jī)并位于操作位置中的同時(shí)，將第一電焊機(jī)的焊接噴槍移動(dòng) 到脫離位置的步驟。電焊機(jī)設(shè)置為在焊接過程的某個(gè)階段中彼此接近在縮 短停機(jī)時(shí)間中可以是有效的。例如，電焊機(jī)可以設(shè)置為在第一電焊機(jī)已經(jīng) 完成焊層的不久之后，附加的電焊機(jī)幾乎完成它的焊層，那些焊層完成在 槽中大體相同的位置處。 一旦完成其焊層，第一電焊機(jī)的焊接噴槍可以運(yùn) 動(dòng)到脫離位置，以4吏得附加的電焊機(jī)能夠完成它的焊層。
當(dāng)電焊機(jī)的間隔小于兩個(gè)機(jī)器的寬度，更優(yōu)選地小于一個(gè)機(jī)器的寬度， 還要更優(yōu)選地小于機(jī)器寬度的一半時(shí)，電焊機(jī)可視作被接近。電焊機(jī)可能 快凍^目互接觸。雖然這當(dāng)然可能取決于正被焊接的管道的直徑，但是當(dāng)電
烊機(jī)的中點(diǎn)圍繞管道的角間距小于40度，更優(yōu)選地小于20度，還要更優(yōu) 選地小于10度時(shí)，電焊機(jī)可視作被接近。
如上所述，本發(fā)明的方法可以包括在當(dāng)噴槍處于操作位置中時(shí)，移動(dòng) 第一電焊機(jī)的同時(shí)，在槽中進(jìn)行焊接，從而繞槽的第一圓周部分形成焊縫
機(jī)圍繞管道的一部分的運(yùn)動(dòng)，從而圍繞槽的第二圓周部分形成焊縫，其中 槽的第二圓周部分在至少一個(gè)端部處鄰接槽的第一圓周部分，并且其中在 已將第一電焊機(jī)的焊接噴槍移動(dòng)到脫離位置之后，完成附加的電焊機(jī)到位 于槽的第一圓周部分和第二圓周部分之間的匯合處的運(yùn)動(dòng)。
可以提供大量附加電焊機(jī)。大量電焊機(jī)可以設(shè)置在同一管夾上。大量 電焊機(jī)可以設(shè)置在設(shè)置于槽的任一側(cè)的不同管夾上。電焊機(jī)中的至少兩個(gè) 可以:沒置為焊接槽的特定的圓周部分或者扇區(qū)。例如，可以提供四個(gè)電焊 機(jī)，每個(gè)管夾設(shè)置有兩個(gè)電焊機(jī)。作為選擇，可以提供八個(gè)電焊機(jī)，每個(gè) 管夾設(shè)置有四個(gè)電坪機(jī)。每個(gè)電焊機(jī)可以設(shè)置為焊接槽的卯度部分。焊層 的起始/停止位置和/或焊層的角長可以在焊接過程中改變。例如，可通過 軟件單元針對(duì)焊接質(zhì)量/時(shí)間對(duì)任一具體焊層的角長進(jìn)行優(yōu)化。
第一電焊機(jī)可以設(shè)置為從槽的第一側(cè)進(jìn)行焊接。附加的電焊機(jī)可以設(shè) 置為從槽的該第一側(cè)進(jìn)行焊接。作為選擇，附加的電焊機(jī)可以設(shè)置為從槽 的另一側(cè)進(jìn)行焊接。
電焊機(jī)中的至少兩個(gè)可以設(shè)置為沿相反的圓周方向進(jìn)行焊接。
在某些管道焊接配置中，可能有必務(wù)使用兩種略孩t不同類型的電焊機(jī)。 例如，出于A^工程學(xué)的原因，可能有必要使用具有不同的控制面板設(shè)計(jì) 和/或不同的饋線配置的電焊機(jī)，這取決于電焊機(jī)將要進(jìn)行焊接的圓周方向。機(jī)器通常被命名為左手或者右手機(jī)。繞大體水平的軸相對(duì)于電焊M 轉(zhuǎn)焊接噴槍(根據(jù)本發(fā)明的方法)可以消除對(duì)于這些4工程學(xué)差異的需 要，并且可以使多個(gè)完全相同的電焊機(jī)能夠用在管道上。提供的電焊機(jī)中
的至少75%、更優(yōu)選地4^P電焊機(jī)可以是完全相同的。
管道可以適合于內(nèi)陸管線，但是，管道優(yōu)選地適合于水下深海管線。
管道的至少一部分可以包括涂層，例如混凝土涂層。
如將認(rèn)識(shí)到的那樣，發(fā)明的上述設(shè)備和方法中的一個(gè)或者多個(gè)的特征 可以被并入到發(fā)明的其它設(shè)備和方法中。通過示例，本發(fā)明的方法中的電 焊機(jī)可以包括多個(gè)焊接噴槍，其中焊接的方法包括繞大體7jC平的軸相對(duì)于 電焊機(jī)在其中焊接噴槍設(shè)置用于在槽中進(jìn)行焊接的操作位置和其中焊接 噴槍遠(yuǎn)離槽設(shè)置的脫離位置之間旋轉(zhuǎn)多個(gè)焊接噴槍的步驟。


現(xiàn)在將參考所附的示意圖僅以示例的方式闡述發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，其
中
圖la和lb是根據(jù)發(fā)明的第一實(shí)施例的電焊機(jī)的側(cè)視圖2是通過根據(jù)發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)器將兩個(gè)管道焊接在一起的示 意圖3是根據(jù)發(fā)明的第二實(shí)施例的電焊機(jī)的立體圖4是通過根據(jù)發(fā)明的第二實(shí)施例將兩個(gè)管道焊接在一起的示意以及
圖5圖示了根據(jù)發(fā)明的第三實(shí)施例的管道和管夾的端視圖。
具體實(shí)施例方式
尤其是當(dāng)鋪設(shè)輸油管線或者天然氣管線時(shí)，在自動(dòng)的管道焊接配置中 使用電焊機(jī)是已知的。在這種配置中，典型地，至少兩個(gè)電焊機(jī)安裝在管 夾上用于圍繞管道的圓周運(yùn)動(dòng)。為了減小電焊機(jī)上的焊接噴槍妨礙管道上 的部件(例如，槽或者焊縫)的可能性，將焊接噴槍運(yùn)動(dòng)到脫離位置是已 知的。在已知的配置中，焊接噴槍傾向于繞垂直軸(即，當(dāng)電焊機(jī)安^t 管道上時(shí)，典型地為徑向的軸)旋轉(zhuǎn)到一側(cè)。
這些已知的配置具有很多缺點(diǎn)。具體地，當(dāng)噴槍處于脫離位置時(shí)，電 焊機(jī)在管道上傾向于相對(duì)難以操作。電焊機(jī)還占據(jù)了圍繞管道圓周的相對(duì)較大的空間。電焊M可能過度復(fù)雜、笨重和/或難以維持。
參考圖la和lb，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電焊機(jī)l包括焊接噴槍3、 主體5以及連接在噴槍3和主體5之間的機(jī)器人控制臂7。在使用過程中， 電焊機(jī)在滑槽9上安裝到附連到管道13的管夾11。
除了沿待焊接的管道的端部處的清理長度17以夕卜，管道的整個(gè)外表面 具有混凝土涂層15，已將涂層15除去從而使得能夠安裝管夾11。管道還 具有徑向位于鋼管本身和混凝土涂層之間的相對(duì)薄的塑料涂層(未示出)。 塑料涂層同樣從待焊接的管道的端部被清理掉。管夾11位于塑料涂層和鋼 管之間的匯合處(塑料涂層位于圖la的夾具的左手側(cè)上，并且鋼管位于圖 la的夾具的右手側(cè)上)。
在焊接之前，管道13設(shè)置為與第二管道(未示出)首4^目連。管道成 形為在管道的端部之間限定出沿圓周延伸的槽19。
在發(fā)明的第一實(shí)施例中，焊接噴槍3安裝為用于繞控制臂7上的兩個(gè) 軸21、 23進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些軸均相對(duì)于電焊機(jī)l水平，并且平行于機(jī)器 的寬度(在圖la和lb中，機(jī)器的寬度處于^到紙面中的方向上)。當(dāng) 電焊機(jī)安裝在管道上時(shí)，水平軸平行于處于正^L焊接的位置處的管道的切 線。
第一軸21 (處于控制臂7的基部處)大致居中設(shè)置在機(jī)器主體上。第 二軸23 (安置在控制臂7的基部7"和控制臂7的外部7"之間的匯合處) 在臂7上限定出彎管接頭。焊接噴槍3安裝成用于繞兩個(gè)軸作逆向旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。
焊接噴槍3還安裝成用于在沿機(jī)器的長度L的方向上作線性運(yùn)動(dòng)。第 一軸21安裝在滑道25上?；辣旧砉潭ǖ匕惭b在電焊機(jī)1的主體5上， 但滑道包括滑槽/滑塊配置從而能夠在控制臂7上的第一軸21 (以及相應(yīng) 的焊接噴槍3)和電焊機(jī)主體5之間進(jìn)行相對(duì)的線性運(yùn)動(dòng)。
焊接噴槍3可以繞水平軸21、 23在操作位置(圖la中示出)和脫離 位置(圖lb中示出)之間并在滑道25上(在較小的程度上)運(yùn)動(dòng)。
電焊機(jī)上的控制單元(未示出)有助于在兩個(gè)位置之間引導(dǎo)焊接噴槍 3。在操作位置中，焊接噴槍3安置在槽19中。在脫離位置中，噴槍遠(yuǎn)離 槽19安置。
將電焊機(jī)設(shè)置為，使焊接噴槍3在脫離位置中充分遠(yuǎn)離槽19，從而最 大程度地消除妨礙管道的可能性。當(dāng)焊接噴槍處于脫離位置中時(shí)，電焊機(jī)還允許第二電焊機(jī)上的焊接噴槍沿槽的通過(在下面參考圖2)。通過將焊 接噴槍布置成，將其安裝成用于繞水平軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電焊機(jī)傾向于(至 少在脫離位置中)與其中噴槍可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的配置相比更緊湊并且可以 在管夾上進(jìn)行更靈活的操作。因此，當(dāng)焊接噴槍處于脫離位置中時(shí)，電焊 機(jī)占據(jù)管道圓周上的相對(duì)小的空間。
在達(dá)到脫離位置的運(yùn)動(dòng)過程中，焊接噴槍3繞第一水平軸21旋轉(zhuǎn)100 度(臂7的基部7'從與垂直線成110度(圖la)運(yùn)動(dòng)到與垂直線成10度 (圖lb ))。噴槍還繞第二水平軸沿相反方向逆向旋轉(zhuǎn)110度(臂7的外部 7"從與基部7，成-10度(圖la)運(yùn)動(dòng)到與基部7，成+80度(圖lb))。因此， 噴槍在操作位置和脫離位置中維持相同的方位(即，大體垂直)。
第一軸21還沿滑道25相對(duì)于電焊機(jī)主體運(yùn)動(dòng)很短的(直線)距離。
雖然圖la和lb中示出了噴槍處于特殊的操作/脫離位置中的電焊機(jī)， 但是發(fā)明的第一實(shí)施例的電焊機(jī)上的焊接噴槍可以在其中臂7的基部7，處 于與垂直線成70度到110度的任何地方的展開位置和其中基部7，處于與 垂直線成10度到70度的任何地方的脫離位置之間進(jìn)行操作。
在脫離位置中，噴槍提升并遠(yuǎn)離槽19。繞水平軸的旋轉(zhuǎn)使噴槍的運(yùn)動(dòng) (在操作位置和脫離位置之間)能夠包括徑向分量(相對(duì)于管道)。因此， 第 一實(shí)施例的電焊M提供了對(duì)于焊接噴槍在徑向方向上的改進(jìn)控制。
參考圖2，在將兩個(gè)管道13焊接在一起的方法中，使用根據(jù)發(fā)明的第 一實(shí)施例的兩個(gè)電焊機(jī)la、 lb。
兩個(gè)管道13a、 13b設(shè)置為首尾相連，并成形為在管道13a、 13b的端 部之間限定出沿圓周延伸的槽19。每個(gè)管道均具有混凝土涂層15和清理 區(qū)域17(圖中夸大了清理的斜面，實(shí)際上，清理的斜面沿大體徑向的方向 延伸)。在清理區(qū)域中， 一個(gè)管夾lla安裝在槽的一側(cè)上，而另一個(gè)管夾 lib安裝在槽19的另一側(cè)上。兩個(gè)管夾均設(shè)置在它們各自管道的塑料涂層 /鋼界面的上方。
根據(jù)第一實(shí)施例的電焊機(jī)l安裝在每個(gè)管夾上。在使用過程中，在焊 接噴槍處于操作位置中時(shí)，第一電焊機(jī)la(在圖2中的右手側(cè)管夾上示出) 圍繞管夾lla的180度扇區(qū)運(yùn)動(dòng)，從而在該槽的扇區(qū)中形成圓周焊縫。當(dāng) 機(jī)器圍繞管道沿圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，電焊機(jī)追蹤噴槍在槽中的位置，從而確保了 讓人滿意的焊接質(zhì)量。與通常利用焊接噴槍的情況一樣，噴槍在焊接過程 中并不直接指向管線的中心(即，它并非精確的徑向)，而是指向稍^l偏離該中心的位置，與半徑成8度的角度(在管接頭的平面中)。
第二電焊機(jī)lb (在圖2中的左手側(cè)管夾lib上示出)圍繞管夾的相反 的180度扇區(qū)運(yùn)動(dòng)(由圖2中的實(shí)線箭頭示出)，由此在管接頭的該扇區(qū)上 方形成另一個(gè)圓周焊縫。
當(dāng)?shù)谝浑姾笝C(jī)la完成焊層時(shí)，焊接噴槍繞水平軸21、 23從操作位置 旋轉(zhuǎn)到脫離位置，并且機(jī)器返回到它的起始位置，以便開始下一個(gè)焊層(由 圖2中的虛線箭頭示出)。
圖3示出了在小于10度的槽中操作的根據(jù)發(fā)明的第二實(shí)施例的電焊機(jī) 101。除了下面所描述的特性之外，電焊機(jī)101與參照第一實(shí)施例所述的特 征大體相同。
電焊機(jī)IOI包括兩個(gè)焊接噴槍103、 103，。每個(gè)電焊機(jī)均連接到控制臂 107，用于繞大體平行于機(jī)器的寬度的水平軸121、 121，的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在發(fā) 明的第二實(shí)施例中，機(jī)器具有足夠的寬度，使得第一焊接噴槍的水平軸121 并不完全平行于第二焊接噴槍的水平軸121，(兩個(gè)水平軸均平行于位于正 被焊接的位置處的管道橫截面的切線)。
焊接噴槍以彼此緊鄰的方式設(shè)置，以致在噴槍的操作過程中，兩個(gè)噴 槍的電弧一個(gè)緊接另一個(gè)產(chǎn)生在槽中。在國際專利公開文件No. WO00/38872中描述了這一特征。
焊接噴槍103并不繞垂直軸旋轉(zhuǎn)到脫離位置。這使得電焊機(jī)比某些已 知的電焊機(jī)、尤其是已知的雙噴槍電焊機(jī)更緊湊(尤其是噴槍處于脫離位 置中)并且更容易維持。
通過將噴槍安裝成用于繞水平軸在操作位置和脫離位置之間作運(yùn)動(dòng)， 與某些已知的電焊機(jī)上的焊接噴槍的軌i^目比，該焊接噴槍還具有妨礙電 焊機(jī)和/或管道上的較少構(gòu)件的軌跡。
圖4是安裝在兩個(gè)管道113上的根據(jù)發(fā)明的第二實(shí)施例的兩個(gè)電焊機(jī) 101a、 101b的示意圖。使用電焊機(jī)的方法與參照第一實(shí)施例所描述的方法 大體相同。在使用過程中，當(dāng)焊接噴槍處于操作位置中時(shí)，第一電焊機(jī)101a (在圖4中的右手側(cè)管夾上示出)圍繞管夾llla的一部分運(yùn)動(dòng)，由此在槽 的一部分中形成圓周焊縫。第二電焊機(jī)101b(在圖4中的左手側(cè)管夾上示 出)圍繞管夾lllb的另一部分運(yùn)動(dòng)，由此形成另一道圓周悍縫。
當(dāng)?shù)谝浑姾笝C(jī)101a完成焊層時(shí)，焊接噴槍103、 103，繞水平軸121、 121，從操作位置旋轉(zhuǎn)到脫離位置，并且機(jī)器返回到它的起始位置，以便開始下一個(gè)焊層。
圖5示出了根據(jù)發(fā)明的第三實(shí)施例的管道和管夾配置的端視圖。管夾 211安裝在待焊接的每個(gè)管道上(只示出了其中一個(gè)管夾)。管道213上的 管夾211承載兩個(gè)電焊機(jī)201a、 201b，每個(gè)機(jī)器均與參照發(fā)明的第二實(shí)施 例所述的內(nèi)容大體相同。電焊機(jī)安裝為沿圓周方向W行進(jìn)，并由此最初沿 平行于電焊機(jī)的寬力與管勤目切的方向行進(jìn)。
在使用過程中，第一電焊機(jī)201a (在圖5的左手側(cè)上)圍繞管夾211 沿逆時(shí)針方向行進(jìn)，從而圍繞管道圓周的卯度扇區(qū)形成圓周焊縫。在較短 的一段時(shí)間之后，第二電焊機(jī)201b (在圖5的右手側(cè)上)圍繞焊縫的相反 的90度圓周部分沿順時(shí)針方向行進(jìn)。
另一管道(未示出)上的管夾支承第三和第四電焊機(jī)。這些機(jī)器釆用 與上述方式相似的方式在圓周的相反的(下部)卯度部分的上方行進(jìn)。
在第一電焊機(jī)201a完成它的焊層之后，第一電焊機(jī)201a使兩個(gè)焊接 噴槍203a恰好在第三電焊機(jī)開始與它們接觸之前，繞水平軸從操作位置運(yùn) 動(dòng)到脫離位置。這使得第三電焊機(jī)(未示出)能夠在不必移動(dòng)第一電焊機(jī) (噴槍處于充分遠(yuǎn)離槽的脫離位置中)的情況下焊接至鄰接第一焊層的端 部的位置。使電焊^可能彼此靠近從而縮短停機(jī)時(shí)間。
圖5中示出的電焊機(jī)設(shè)置為如上所述最初焊接槽的90度圓周部分或者 扇區(qū)。但是，通過軟件針對(duì)焊接時(shí)間/質(zhì)量對(duì)電焊機(jī)在這些扇區(qū)中的起始/ 結(jié)束位置進(jìn)行優(yōu)化。因此，貫穿管道焊接的整個(gè)過程中，這些扇區(qū)并不必 然遍及90度部分。
根據(jù)發(fā)明的第四實(shí)施例(未示出)，根據(jù)本發(fā)明的四個(gè)電焊機(jī)安裝在槽 的一側(cè)上的第一管夾上，并且四個(gè)電焊機(jī)安裝在槽的另一側(cè)上的第二管夾 上(即，總共八個(gè)電焊機(jī))。每個(gè)電焊機(jī)均設(shè)置為焊接槽的圓周長度的一 部分。每個(gè)機(jī)器均承載兩個(gè)噴槍。
雖然已經(jīng)參考具體的實(shí)施例描述和說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到發(fā)明給予其本身許多未于此明確說明的不同變型。例 如，每個(gè)電焊機(jī)均可以包括設(shè)置用于繞唯一的單個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的焊接 噴槍。電焊機(jī)可以設(shè)置成當(dāng)噴槍在操作位置和脫離位置之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，該軸 不會(huì)在沿機(jī)器長度的線性方向上運(yùn)動(dòng)。每個(gè)電焊機(jī)均可以包括三個(gè)或更多 個(gè)噴槍。
在前述的說明中，提到了已知的、明顯的或可預(yù)見的等同物的整體或者構(gòu)件，則這些等同物如同被單獨(dú)提出一樣被并入在此。應(yīng)該參考權(quán)利要 求來確定本發(fā)明的真實(shí)范圍，本發(fā)明的真實(shí)范圍應(yīng)理解為涵蓋任何這種等 同物。讀者還將認(rèn)識(shí)到被描述成優(yōu)選的、有利的、便利的發(fā)明的整體或特 征等均是可選擇的，并且并不限制獨(dú)立權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電焊機(jī)，包括用于在槽中進(jìn)行焊接的焊接噴槍，其中所述焊接噴槍安裝成用于繞大體水平的軸相對(duì)于所述電焊機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以致在所述電焊機(jī)的使用過程中，當(dāng)將所述電焊機(jī)設(shè)置為使所述噴槍能夠在所述槽中進(jìn)行焊接時(shí)，所述噴槍能夠在(i)其中所述焊接噴槍設(shè)置在所述槽中的操作位置和(ii)其中所述焊接噴槍遠(yuǎn)離所述槽設(shè)置的脫離位置之間運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電焊機(jī)，其中所述焊接噴槍在所述^Mt位置和所述脫離位置之間的運(yùn)動(dòng)包括線性分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電焊機(jī)，其中所述電焊機(jī)包括主體，并且所 述水平的軸安裝成用于相對(duì)于所述主體作線性運(yùn)動(dòng)。
4.才艮據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電焊機(jī)，其中所述水平的軸平 行于所述電焊機(jī)的寬度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電焊機(jī)，其中所述焊接噴槍安 裝成用于繞多個(gè)大體水平的軸相對(duì)于所述電焊機(jī)在所述操作位置和所述 脫離位置之間作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電焊機(jī)，其中所述焊接噴槍安裝成用于繞所 述水平的軸中的至少兩個(gè)作逆向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電焊機(jī)，進(jìn)一步包括連接到所 述噴槍的機(jī)器人控制臂，其中所述控制臂的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了所述噴槍在所述操 作位置和所述脫離位置之間的運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)要求7所述的電焊機(jī)，其中所述控制臂包括彎管接頭。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電焊機(jī)，包括多個(gè)焊接噴槍， 每個(gè)噴槍依據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的焊接噴槍進(jìn)行設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電焊機(jī)，其中所述多個(gè)焊接噴槍中的至少 兩個(gè)噴槍以彼此緊鄰的方式設(shè)置，以致在所述噴槍的操作過程中，所述至 少兩個(gè)噴槍的電弧一個(gè)緊接另 一個(gè)產(chǎn)生在所述槽中。
11. 一種將兩個(gè)管道焊接在一起的方法，包括如下步驟首4^目連地設(shè)置兩個(gè)管道，所述管道成形為在所述管道的端部之間限 定出沿圓周延伸的槽，提供用于在所述槽中進(jìn)行焊接的電焊機(jī)，所述電焊機(jī)包括焊接噴槍，繞大體水平的軸相對(duì)于所述電焊機(jī)在其中將所述焊接噴槍設(shè)置成用 于在所述槽中進(jìn)行焊接的操作位置和其中將所述焊接噴槍遠(yuǎn)離所述槽設(shè) 置的脫離位置之間旋轉(zhuǎn)所述焊接噴槍。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述操作位置和所述 脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，將所述焊接噴槍繞所述水平的軸旋轉(zhuǎn)小于 90度的角度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述操 作位置和所述脫離位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，將所述焊接噴槍繞兩個(gè)水平 的軸逆向旋轉(zhuǎn)大體相等且相反的量，從而在所述操作位置和所述脫離位 置中大體保持相同的方位。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中的任一項(xiàng)所述的方法，包括同樣在沿 所述機(jī)器長度的線性方向上在所述操作位置和所述脫離位置之間移動(dòng) 所述噴槍的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中的任一項(xiàng)所述的方法，包括當(dāng)所述噴 槍處于所述操作位置中時(shí)移動(dòng)所述電焊機(jī)，同時(shí)在所述槽中進(jìn)行焊接，從而沿所述槽的一部分形成焊縫，隨后將所述焊接噴槍移動(dòng)到所述脫離位 置的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求11到15中的任一項(xiàng)所述的方法，包括提供附加 的電焊機(jī)，并利用所述附加的電焊機(jī)在所述槽中進(jìn)行焊接的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述附加的電焊機(jī)的所述 焊接噴槍接近第 一 電焊機(jī)之前，完成將所述第 一 電焊機(jī)的所述焊接噴槍移 動(dòng)到所述脫離位置的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的方法，其包括如下步驟當(dāng)所述焊接噴槍處于所述操作位置中時(shí)移動(dòng)所述第一電焊機(jī)，同時(shí)在所述槽中進(jìn)行焊接，從而繞所述槽的第一圓周部分形成焊縫，完成所述附加的電焊機(jī)圍繞所述管道的一部分的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)利用所述附加的電焊機(jī)在所述槽中進(jìn)行焊接，從而圍繞所述槽的第二圓周部分形成焊縫，其中所述槽的 第二圓周部分的端部與所述槽的第一圓周部分的端部相連，從而限定出匯合處，并且其中在已將所述第 一電焊機(jī)的所述焊接噴槍移動(dòng)到所述脫離位 置之后，完成所述附加的電焊機(jī)到達(dá)所述匯合處的運(yùn)動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中的任一項(xiàng)所述的方法，包括提供用于在 所述槽中進(jìn)行焊接的大量附加的電焊機(jī)的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述電焊 機(jī)中的至少兩個(gè)安裝在同一管夾上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述電焊 機(jī)中的至少兩個(gè)安裝在設(shè)置于所述槽的任一側(cè)的不同的管夾上。
22.根據(jù)權(quán)利要求16到21中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將至少兩個(gè) 電焊機(jī)i殳置成焊接所述槽的不同圓周部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求16到22中的任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述電焊機(jī)中的至少兩個(gè)設(shè)置成沿相反的圓周方向進(jìn)行焊接。
24.根據(jù)權(quán)利要求16到23中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所有的所述電焊機(jī)是完全相同的。
全文摘要
一種電焊機(jī)(1)包括用于在槽(19)中進(jìn)行焊接的焊接噴槍(3)。焊接噴槍(3)安裝成用于繞大體水平的軸(21)相對(duì)于電焊機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(典型地，在使用過程中，與管道相切)，以致在電焊機(jī)(1)的使用過程中，當(dāng)將電焊機(jī)(1)設(shè)置成使噴槍能夠在槽中進(jìn)行焊接時(shí)，噴槍能夠在(i)操作位置和(ii)其中焊接噴槍遠(yuǎn)離槽(19)設(shè)置的脫離位置之間運(yùn)動(dòng)。電焊機(jī)可以比某些已知的配置更容易處理且更緊湊。
文檔編號(hào)B23K9/028GK101553338SQ200780040424
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2007年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者安德烈亞·普羅韋西, 泰雷西奧·西尼亞羅爾迪, 雷納托·博內(nèi)利 申請(qǐng)人:塞彭公司