專利名稱：一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，特別適用于不 同直徑的母管與支管相貫形成的帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭的焊接，屬于自動(dòng)堆焊設(shè)備技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭是石化和電力產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域管網(wǎng)中常用的管接頭，其端面是 筒節(jié)與進(jìn)出口管即母管與支管相貫形成的馬鞍形端面，管端面上還帶有一個(gè)外面傾斜的圓 錐臺(tái)階，端面和側(cè)面的整圈寬度都不相同。如果管接頭是圓形端面，通?？赏ㄟ^埋弧自動(dòng) 焊、氣體保護(hù)焊或TIG焊等設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接。當(dāng)馬鞍形端面一周高度變化較大，坡度較小 時(shí)，亦可采用馬鞍形軌跡控制方法實(shí)現(xiàn)高度變化，熔池不至于下淌，焊道成型尚可；但如果 馬鞍形端面曲線坡度較大，就只能采用焊接變位器，將焊接位置變位到水平位置進(jìn)行焊接。 而現(xiàn)有的馬鞍形坡口埋弧焊機(jī)，基本都是由PLC控制，其運(yùn)動(dòng)定位點(diǎn)數(shù)較少，只能用于一條 軌跡，多用于一道焊縫的馬鞍形端面接頭的坡口焊接；因?yàn)楝F(xiàn)有設(shè)備的變位器和操作機(jī)不 能實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)控制，所有只能用于標(biāo)準(zhǔn)形狀管接頭的焊接。例如現(xiàn)有的一臺(tái)馬鞍形端面 管接頭埋弧自動(dòng)焊機(jī)，使用三菱Q系列PLC、QD75系列定位控制模塊，定位最大點(diǎn)數(shù)為600 個(gè)，如果周向按1度的角度設(shè)置1個(gè)定位點(diǎn)，一周即需360個(gè)定位點(diǎn)數(shù)，600個(gè)點(diǎn)數(shù)只夠一周 定位，即只夠一個(gè)焊道的定位點(diǎn)數(shù)。而需要加工的馬鞍形端面堆焊道數(shù)高達(dá)80 100道， 每道軌跡又不相同，因此，現(xiàn)有馬鞍形端面管接頭埋弧自動(dòng)焊機(jī)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)帶圓錐臺(tái)的馬 鞍形管接頭的自動(dòng)堆焊。由于沒有合適的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)焊接，目前只能采用手工焊接方法 對(duì)帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭進(jìn)行堆焊工作，具體的作法是首層采用308L焊條，堆焊厚度3 毫米；第二層采用309L焊條，堆焊厚度不小于4毫米；總厚度不小于7毫米。顯然，手工焊 接存在以下問題1、由于需要焊接的帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭直徑在Φ 1500mm，窄面寬度200mm， 寬面230mm，側(cè)立面寬70，錐臺(tái)面寬102mm，堆焊量大，一個(gè)工件需要焊接兩周的時(shí)間；2、手工堆焊不容易保證焊道間距均勻，且堆焊面凸凹不平，需要磨平以后才能進(jìn) 行超聲探傷，打磨量大；3、為保證有效的堆焊厚度，導(dǎo)致堆焊余量大，焊接后的磨削工作量增大。 發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提出一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表 面自動(dòng)堆焊設(shè)備，該自動(dòng)堆焊設(shè)備應(yīng)通過五軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)焊接位置始終保持水平，進(jìn)行連續(xù) 的自動(dòng)焊接，從而大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量。本實(shí)用新型為解決上述問題所采用的技術(shù)方案是一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭 表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，它主要包括一個(gè)完成工件升降、旋轉(zhuǎn)和傾鈄的工位調(diào)節(jié)裝置、自動(dòng)焊槍 機(jī)械手和電氣控制裝置，工位調(diào)節(jié)裝置集成安裝在一個(gè)底座上，自動(dòng)焊槍機(jī)械手安裝在一個(gè)小底座上，在工作時(shí)，所述電氣控制裝置按預(yù)先設(shè)置的操作指令控制工位調(diào)節(jié)裝置和自 動(dòng)焊槍機(jī)械手動(dòng)態(tài)配合，完成帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。它還包括一個(gè) 激光定位器，所述工位調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、一個(gè)工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和一個(gè)工 作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)，在所述底座上設(shè)有一個(gè)主動(dòng)側(cè)立柱和一個(gè)從動(dòng)側(cè)立柱，在主動(dòng)側(cè)立柱的上 端部設(shè)有一個(gè)由第一軸承支承的第一支承軸，右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)采用懸掛式固定在第一支承 軸的端部，在從動(dòng)側(cè)立柱的上端部設(shè)有一個(gè)由第二軸承支承的第二支承軸，左側(cè)的升降機(jī) 構(gòu)也采用懸掛式固定在第二支承軸的端部，左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)通過各自的滑板與工作臺(tái) 底座連接；所述工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在工作臺(tái)底座的一側(cè)，可以旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)位于工作臺(tái) 底座的上方；在所述主動(dòng)側(cè)立柱的下部設(shè)有一個(gè)所述工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)的由支承軸承支承的 主傳動(dòng)軸，位于主傳動(dòng)軸一端的第一小齒輪與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)固定連接在一起的從動(dòng)扇形 齒相嚙合；所述激光定位器設(shè)置在右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)的上部并面向工作臺(tái)，激光定位器的中 心位置與第一支承軸的中心位置相一致；所述自動(dòng)焊槍機(jī)械手可以在位于底座一側(cè)的小底 座上行走，焊槍的位置采用橫向進(jìn)退機(jī)構(gòu)和縱向升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)；在自動(dòng)焊接開始時(shí)，首先用 所述工位調(diào)節(jié)裝置把工件的起焊點(diǎn)調(diào)節(jié)到激光定位器的光點(diǎn)位置，再把焊槍調(diào)節(jié)到與工件 的起焊點(diǎn)平面成15度夾角，然后起動(dòng)電源開始焊接。所述工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用第二伺服電機(jī)經(jīng)第二行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)第二小齒輪，第二 小齒輪驅(qū)動(dòng)固定安裝在工作臺(tái)下面的齒圈使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)采用左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)同步工作，左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)的第 三伺服電機(jī)經(jīng)第三行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠，絲杠經(jīng)絲母驅(qū)動(dòng)滑板連同工作臺(tái)底座一起作升降 運(yùn)動(dòng)。所述工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)采用第一伺服電機(jī)經(jīng)第一行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸，與主傳 動(dòng)軸固定連接的第一小齒輪經(jīng)與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)固定連接的從動(dòng)扇形齒驅(qū)動(dòng)左、右側(cè)的升 降機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)底座一起傾斜。本實(shí)用新型的有益效果是這種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，它 主要包括一個(gè)完成工件升降、旋轉(zhuǎn)和傾鈄的工位調(diào)節(jié)裝置、自動(dòng)焊槍機(jī)械手、激光定位器和 電氣控制裝置，工位調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)傾鈄機(jī) 構(gòu)。在工作時(shí)，電氣控制裝置按預(yù)先設(shè)置的操作指令控制工位調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)焊槍機(jī)械手 動(dòng)態(tài)配合，完成帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。其優(yōu)點(diǎn)如下1、通過電氣控制裝置的協(xié)調(diào)控制達(dá)到了五軸聯(lián)動(dòng)，從而使工件的堆焊端面在焊接 過程中始終處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了工件焊接過程中的水平變位。2、采用熱絲TIG焊接工藝和水平位連續(xù)焊接，焊接接頭少，沒有上、下坡，整體焊
道一致、平整，焊接質(zhì)量高。3、完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)焊接，減少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。4、采用熱絲技術(shù)，在送絲導(dǎo)電嘴與工件間加入電壓，使送絲導(dǎo)電嘴與工件間焊絲 流過電流，加熱焊絲，減少焊絲對(duì)電弧熱量吸收，從而提高焊接效率。

圖1是一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)正視圖。圖2是一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)俯視圖。[0018]圖3主要示出了焊槍機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖。圖4主要示出了使工作臺(tái)傾斜機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖中1、底座，la、小底座，2、主動(dòng)側(cè)立柱，2a、第一伺服電機(jī)，2b、第一行星減速機(jī)， 2c、主傳動(dòng)軸，2d、第一小齒輪，2e、從動(dòng)扇形齒，2f、支承軸承，2g、第一支承軸，2h、第一軸 承，3、從動(dòng)側(cè)立柱，3a、第二軸承，3b、第二支承軸，4、工作臺(tái)，4a、第二伺服電機(jī)，4b、第二行 星減速機(jī)，4c、第二小齒輪，4d、齒圈，4e、工作臺(tái)底座，5、升降機(jī)構(gòu)，5a、第三伺服電機(jī)，5b、第 三行星減速機(jī)，5c、絲杠，5d、滑板，5e、絲母，5f、配重，5g、連接凸盤，6、焊槍機(jī)械手，6a、支承 架，6b、橫向進(jìn)退機(jī)構(gòu)，6c、縱向升降機(jī)構(gòu)6d、焊槍，7、激光定位器，8、送絲機(jī)，8a、焊絲導(dǎo)管， 9、熱絲電纜，10、工件。
具體實(shí)施方式
圖1、2、3、4示出了一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖中，自動(dòng) 堆焊設(shè)備包括一個(gè)完成工件升降、旋轉(zhuǎn)和傾鈄的工位調(diào)節(jié)裝置、自動(dòng)焊槍機(jī)械手6、激光定 位器7和電氣控制裝置，工位調(diào)節(jié)裝置集成安裝在一個(gè)底座1上，自動(dòng)焊槍機(jī)械手6安裝在 一個(gè)小底座Ia上，在工作時(shí)，電氣控制裝置按預(yù)先設(shè)置的操作指令控制工位調(diào)節(jié)裝置和自 動(dòng)焊槍機(jī)械手動(dòng)態(tài)配合，完成帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。下面主要介紹 工位調(diào)節(jié)裝置包括的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)。在底座1上設(shè)有一個(gè)主動(dòng)側(cè)立柱2和一個(gè)從動(dòng)側(cè)立柱3，在主動(dòng)側(cè)立柱2的上端部 設(shè)有一個(gè)由第一軸承2h支承的第一支承軸2g，右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5采用懸掛式固定在第一支 承軸2g的端部。在從動(dòng)側(cè)立柱3的上端部設(shè)有一個(gè)由第二軸承3a支承的第二支承軸3b， 左側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5也采用懸掛式固定在第二支承軸3b的端部。左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5都設(shè) 有配重5f并通過各自的滑板5d與工作臺(tái)底座4e連接。工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)采用左、右側(cè)的升 降機(jī)構(gòu)5同步工作，左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5的第三伺服電機(jī)5a經(jīng)第三行星減速機(jī)5b驅(qū)動(dòng)絲 杠5c，絲杠5c經(jīng)兩個(gè)絲母5e驅(qū)動(dòng)滑板5d連同工作臺(tái)底座4e —起作升降運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在工作臺(tái)底座4e的一側(cè)，可以旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)4位于工作臺(tái)底 座4e的上方。工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用第二伺服電機(jī)4a經(jīng)第二行星減速機(jī)4b驅(qū)動(dòng)第二小齒 輪4c，第二小齒輪4c驅(qū)動(dòng)固定安裝在工作臺(tái)4下面的齒圈4d使工作臺(tái)4轉(zhuǎn)動(dòng)。在主動(dòng)側(cè)立柱2的下部設(shè)有一個(gè)工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)的由支承軸承2f支承的主傳動(dòng) 軸2c，位于主傳動(dòng)軸2c —端的第一小齒輪2d與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5上的連接凸盤5g固定 連接在一起的從動(dòng)扇形齒2e相嚙合，從動(dòng)扇形齒2e的上端還活動(dòng)套裝在第一支承軸2g上 (圖1、4)。工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)采用第一伺服電機(jī)2a經(jīng)第一行星減速機(jī)2b驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸2c， 與主傳動(dòng)軸2c固定連接的第一小齒輪2d經(jīng)與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5固定連接的從動(dòng)扇形齒2e 驅(qū)動(dòng)左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5和工作臺(tái)底座4e —起傾斜。激光定位器7設(shè)置在右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)5的上部并面向工作臺(tái)4，激光定位器7的 中心位置與第一支承軸2g的中心位置相一致(圖1)。自動(dòng)焊槍機(jī)械手6可以在位于底座 1 一側(cè)的小底座Ia上行走，焊槍6d的位置采用橫向進(jìn)退機(jī)構(gòu)6b和縱向升降機(jī)構(gòu)6c調(diào)節(jié)。 在自動(dòng)焊接開始時(shí)，首先用工位調(diào)節(jié)裝置把工件(10)的起焊點(diǎn)調(diào)節(jié)到激光定位器7的光點(diǎn) 位置，再把焊槍6d調(diào)節(jié)到與工件10的起焊點(diǎn)平面成15度夾角，然后起動(dòng)電源開始焊接。
權(quán)利要求一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，它主要包括一個(gè)完成工件升降、旋轉(zhuǎn)和傾鈄的工位調(diào)節(jié)裝置、自動(dòng)焊槍機(jī)械手(6)和電氣控制裝置，工位調(diào)節(jié)裝置集成安裝在一個(gè)底座(1)上，自動(dòng)焊槍機(jī)械手(6)安裝在一個(gè)小底座(1a)上，在工作時(shí)，所述電氣控制裝置按預(yù)先設(shè)置的操作指令控制工位調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)焊槍機(jī)械手動(dòng)態(tài)配合，完成帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接；其特征是它還包括一個(gè)激光定位器(7)，所述工位調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、一個(gè)工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和一個(gè)工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)，在所述底座(1)上設(shè)有一個(gè)主動(dòng)側(cè)立柱(2)和一個(gè)從動(dòng)側(cè)立柱(3)，在主動(dòng)側(cè)立柱(2)的上端部設(shè)有一個(gè)由第一軸承(2h)支承的第一支承軸(2g)，右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)采用懸掛式固定在第一支承軸(2g)的端部，在從動(dòng)側(cè)立柱(3)的上端部設(shè)有一個(gè)由第二軸承(3a)支承的第二支承軸(3b)，左側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)也采用懸掛式固定在第二支承軸(3b)的端部，左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)通過各自的滑板(5d)與工作臺(tái)底座(4e)連接；所述工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在工作臺(tái)底座(4e)的一側(cè)，可以旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)(4)位于工作臺(tái)底座(4e)的上方；在所述主動(dòng)側(cè)立柱(2)的下部設(shè)有一個(gè)所述工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)的由支承軸承(2f)支承的主傳動(dòng)軸(2c)，位于主傳動(dòng)軸(2c)一端的第一小齒輪(2d)與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)固定連接在一起的從動(dòng)扇形齒(2e)相嚙合；所述激光定位器(7)設(shè)置在右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)的上部并面向工作臺(tái)(4)，激光定位器(7)的中心位置與第一支承軸(2g)的中心位置相一致；所述自動(dòng)焊槍機(jī)械手(6)可以在位于底座(1)一側(cè)的小底座(1a)上行走，焊槍(6d)的位置采用橫向進(jìn)退機(jī)構(gòu)(6b)和縱向升降機(jī)構(gòu)(6c)調(diào)節(jié)；在自動(dòng)焊接開始時(shí)，首先用所述工位調(diào)節(jié)裝置把工件(10)的起焊點(diǎn)調(diào)節(jié)到激光定位器(7)的光點(diǎn)位置，再把焊槍(6d)調(diào)節(jié)到與工件(10)的起焊點(diǎn)平面成15度夾角，然后起動(dòng)電源開始焊接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，其特征是 所述工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用第二伺服電機(jī)(4a)經(jīng)第二行星減速機(jī)(4b)驅(qū)動(dòng)第二小齒輪 (4c)，第二小齒輪(4c)驅(qū)動(dòng)固定安裝在工作臺(tái)(4)下面的齒圈(4d)使工作臺(tái)(4)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，其特征是 所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)采用左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)同步工作，左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)的第 三伺服電機(jī)(5a)經(jīng)第三行星減速機(jī)(5b)驅(qū)動(dòng)絲杠(5c)，絲杠(5c)經(jīng)絲母(5e)驅(qū)動(dòng)滑板 (5d)連同工作臺(tái)底座(4e) —起作升降運(yùn)動(dòng)。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，其特征是 所述工作臺(tái)傾鈄機(jī)構(gòu)采用第一伺服電機(jī)(2a)經(jīng)第一行星減速機(jī)(2b)驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)軸(2c)， 與主傳動(dòng)軸(2c)固定連接的第一小齒輪(2d)經(jīng)與右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)固定連接的從動(dòng)扇 形齒(2e)驅(qū)動(dòng)左、右側(cè)的升降機(jī)構(gòu)(5)和工作臺(tái)底座(4e) —起傾斜。
專利摘要一種帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭表面自動(dòng)堆焊設(shè)備，屬于自動(dòng)堆焊設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。這種自動(dòng)堆焊設(shè)備主要包括一個(gè)工位調(diào)節(jié)裝置、自動(dòng)焊槍機(jī)械手、激光定位器和電氣控制裝置。在工作時(shí)，電氣控制裝置按預(yù)先設(shè)置的操作指令控制工位調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)焊槍機(jī)械手動(dòng)態(tài)配合，完成帶圓錐臺(tái)的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。其優(yōu)點(diǎn)如下電氣控制裝置控制五軸聯(lián)動(dòng)，使工件的堆焊端面處于水平狀態(tài)。采用熱絲TIG焊接工藝和水平位連續(xù)焊接，焊接質(zhì)量高。完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)焊接，減少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。采用熱絲技術(shù)，在送絲導(dǎo)電嘴與工件間加入電壓，使送絲導(dǎo)電嘴與工件間焊絲流過電流，加熱焊絲，減少焊絲對(duì)電弧熱量吸收，從而提高焊接效率。
文檔編號(hào)B23K9/12GK201659356SQ201020113999
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者李堅(jiān), 谷文, 高殿寶 申請(qǐng)人:中國第一重型機(jī)械股份公司;中國第一重型機(jī)械集團(tuán)大連加氫反應(yīng)器制造有限公司