專利名稱：鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，應(yīng)用于船舶行業(yè)、電力行業(yè)的大管徑鋼管插接法蘭自動焊接，屬于自動焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國船舶行業(yè)鋼管法蘭焊的工件，尤其是大口徑工件普遍存在圓度差及鋼管端面切割后端面存在馬蹄的情況，管徑越大管子的圓度誤差及下料時端面與軸心的垂直度誤差就會越大，進行法蘭焊接時的難度也越大。造成一般自動焊接設(shè)備難以對應(yīng)，甚至有些進口焊接設(shè)備也無法正常發(fā)揮作用。而手工焊接勞動強度大，而且焊接質(zhì)量無法保證。舉例說明參照附圖1，是一個鋼管法蘭間組對剖面圖，C、D點間隙很大，且不一致。焊接時有一部分金屬肯定要流進間隙，如果以等條件焊接，會造成焊接成型不一致。另外，鋼管端部有馬蹄時，如B面，其端部外端面與法蘭外端面的距離也是有變化的，要焊后成型一致也存在這個問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，自動檢測工件偏差，自動調(diào)節(jié)焊槍位置、擺動幅度和焊接速度，解決背景技術(shù)存在的上述問題。本實用新型的技術(shù)方案為鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，包含焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)，焊縫檢測機構(gòu)由軸向檢測單元和徑向檢測單元組成，對鋼管與法蘭間隙產(chǎn)生的偏差進行兩維檢測，軸向檢測單元完成鋼管軸向馬蹄產(chǎn)生的偏差的測量，徑向檢測單元完成徑向鋼管與法蘭間隙產(chǎn)生的偏差的測量；合成擺動焊接機構(gòu)由軸向擺動單元、徑向擺動單元、焊接單元組成，軸向擺動單元、徑向擺動單元的擺動速度和擺動幅度由控制系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)設(shè)定和焊縫檢測機構(gòu)檢測偏差計算，通過兩維、十字合成擺動使焊接單元按設(shè)定的方向擺動，形成具有焊角高度的角焊縫，焊接單元由軸向擺動單元、徑向擺動單元驅(qū)動連接，工件旋轉(zhuǎn)，擺動幅度根據(jù)檢測偏差自動跟蹤焊縫，同時根據(jù)設(shè)定調(diào)整焊接速度、焊接電流，自動調(diào)整來跟蹤補償焊縫偏差，完成鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接工作。本實用新型還設(shè)有變位機構(gòu)，變位機構(gòu)由變位氣缸、變位托板組成，焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)安裝在托板上，變位托板由氣缸驅(qū)動可以進行90度回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)焊縫檢測機構(gòu)和合成擺動焊接機構(gòu)的位置變換，實現(xiàn)三維控制，保證焊縫檢測點與跟蹤焊接點重合。本實用新型所說的軸向檢測單元包含軸向檢測探頭、軸向氣缸、軸向傳感器，軸向氣缸控制軸向檢測探頭進退，前進到位時軸向檢測探頭將接觸鋼管管壁端面，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時，通過氣缸的作用使軸向檢測探頭與管壁端面一直保持緊密接觸，隨著偏差變化軸向運動，軸向檢測探頭的軸向運動由軸向傳感器檢測，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庑盘杺鬏斀o控制系統(tǒng)。所說的軸向傳感器為直線位移傳感器，可以將位移量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。[0009]本實用新型所說的徑向檢測單元包含徑向檢測探頭、徑向氣缸、徑向傳感器，徑向氣缸控制徑向檢測探頭進退，前進到位時軸徑檢測探頭將接觸法蘭內(nèi)壁，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時，通過氣缸的作用使探頭與法蘭內(nèi)壁一直保持緊密接觸，隨著偏差變化徑向運動，徑向檢測探頭的徑向運動由徑向傳感器檢測，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庑盘杺鬏斀o控制系統(tǒng)。所說的徑向傳感器為直線位移傳感器，可以將位移量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。本實用新型所說的軸向擺動單元、徑向擺動單元，由步進電機驅(qū)動，擺動速度和擺動幅度由控制系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)設(shè)定和焊縫檢測機構(gòu)檢測偏差計算，軸向擺動單元、徑向擺動單元的兩個步進電機的擺幅變化將與焊縫檢測機構(gòu)的兩檢測傳感器反映的焊縫偏差一致。鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接方法，包含如下步驟首先通過法蘭內(nèi)表面檢測組對間隙，通過鋼管端面檢測鋼管端部與法蘭外端面距離，對上述二個數(shù)據(jù)進行分度采點測量，同時控制系統(tǒng)將檢測的間隙等數(shù)據(jù)與預(yù)存的相對應(yīng)的焊接參數(shù)進行比對；確定相對應(yīng)的焊接參數(shù)后，反饋到驅(qū)動裝置，自動調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度和焊接單元的擺動幅度，從而實現(xiàn)焊接速度隨間隙大小變化的要求。本實用新型還設(shè)有變位托板，焊接單元安裝在托板上，變位托板進行90度回轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)焊縫檢測、合成擺動位置變換，實現(xiàn)三維控制，保證焊縫檢測點與跟蹤焊接點重合。本實用新型更具體的步驟對鋼管與法蘭間隙產(chǎn)生的偏差進行兩維檢測，軸向檢測完成鋼管軸向馬蹄產(chǎn)生的偏差的測量，徑向檢測完成徑向鋼管與法蘭間隙產(chǎn)生的偏差的測量；根據(jù)檢測結(jié)果控制焊接單元兩維、十字合成擺動，焊接單元完成焊接工件，形成具有焊角高度的角焊縫；工件旋轉(zhuǎn)，根據(jù)檢測偏差，焊接單元擺動，自動跟蹤焊縫，同時根據(jù)設(shè)定調(diào)整焊接速度、焊接電流，自動調(diào)整來跟蹤補償焊縫偏差，完成鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接工作。本實用新型的積極效果是本實用新型實現(xiàn)了自動檢測工件偏差，自動調(diào)節(jié)焊槍位置、擺動幅度和焊接速度，可以提高焊接質(zhì)量和工作效率。


附圖1為焊接工件示意圖；圖中鋼管1、法蘭2、法蘭內(nèi)表面A、鋼管端面B、鋼管與法蘭間隙C和D ；附圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖中徑向傳感器3、徑向汽缸4、徑向檢測探頭5、軸向檢測探頭6、軸向氣缸7、軸向傳感器8、焊接單元9、軸向擺動電機10、徑向擺動電機11、變位汽缸12、變位托板13 ；附圖3為本實用新型使用狀態(tài)圖；圖中本實用新型設(shè)備14、外焊縫焊接裝置15、工件16、工件驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置17、工件定位裝置18。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型做進一步說明。參照附圖1，是一個鋼管法蘭間組對剖面圖，C、D點間隙很大，且不一致。焊接時有一部分金屬肯定要流進間隙，如果以等條件焊接，會造成焊接成型不一致。另外，鋼管端部有馬蹄時，如B面，其端部外端面與法蘭外端面的距離也是有變化的，要焊后成型一致也存在這個問題。要解決上述問題，必須在間隙處及鋼管端部與法蘭外端面距離增大時增加熔敷金屬量，并且增減熔敷金屬的量與間隙及端面距離差的大小變化要相對應(yīng)，此外，表面焊槍的焊接寬度也是變化的。實現(xiàn)上述目的有兩個途徑一是靠焊接電流的變化，加快焊絲的送進來完成；二是通過控制焊接速度來完成；本實用新型第一步通過A面檢測組對間隙，通過B面檢測鋼管端部與法蘭外端面距離，對上述二個數(shù)據(jù)進行分度采點測量，同時控制系統(tǒng)將檢測的間隙等數(shù)據(jù)與預(yù)存的相對應(yīng)的焊接參數(shù)進行比對。確定相對應(yīng)的焊接參數(shù)后，反饋到驅(qū)動裝置，自動調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度和焊槍的擺動幅度，從而實現(xiàn)焊接速度隨間隙大小變化的要求，達到理想的焊接效果。參照附圖2，鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，包含焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)，焊縫檢測機構(gòu)由軸向檢測單元和徑向檢測單元組成；合成擺動焊接機構(gòu)由軸向擺動單元、徑向擺動單元、焊接單元組成，焊接單元由軸向擺動單元、徑向擺動單元驅(qū)動連接。本實用新型還設(shè)有變位機構(gòu)，變位機構(gòu)由變位氣缸12、變位托板13組成，焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)安裝在托板上，變位托板由氣缸驅(qū)動可以進行90度回轉(zhuǎn)。本實用新型所說的軸向檢測單元包含軸向檢測探頭6、軸向氣缸7、軸向傳感器8， 所說的軸向傳感器為直線位移傳感器，可以將位移量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。本實用新型所說的徑向檢測單元包含徑向檢測探頭3、徑向氣缸4、徑向傳感器5， 所說的徑向傳感器為直線位移傳感器，可以將位移量轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號。本實用新型所說的軸向擺動單元、徑向擺動單元，由步進電機驅(qū)動，步進電機為軸向擺動電機10、徑向擺動電機11。所說的焊接單元9為焊槍。參照附圖2、3，工作過程。1、設(shè)備復(fù)位到準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。2、變位氣缸動作，變換到焊縫檢測位置。3、跟蹤裝置的軸向氣缸、徑向氣缸動作，使軸向檢測探頭與鋼管管壁端面接觸，徑向檢測探頭與法蘭內(nèi)壁接觸。4、工件快速旋轉(zhuǎn)一周，通過軸向傳感器、徑向傳感器檢測焊縫一周的偏差，并將數(shù)據(jù)發(fā)送、保存到控制系統(tǒng)。5、軸向氣缸、徑向氣缸動作退回到位。6、變位氣缸動作，變換到跟蹤焊接位置。7、工件回到檢測零點位置。8、焊槍調(diào)整到焊接起點位置。9、焊接電源啟動，合成擺動機構(gòu)按設(shè)定參數(shù)使焊槍擺動。10、工件按焊接速度啟動旋轉(zhuǎn)。11、焊接過程中，擺動幅度、焊接速度、焊接電流按考慮檢測偏差后的計算結(jié)果自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)焊縫一周的跟蹤焊接。12、工件焊接結(jié)束，焊槍退回到原位。
權(quán)利要求1.一種鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，其特征在于包含焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)，焊縫檢測機構(gòu)由軸向檢測單元和徑向檢測單元組成；合成擺動焊接機構(gòu)由軸向擺動單元、徑向擺動單元、焊接單元組成，焊接單元由軸向擺動單元、徑向擺動單元驅(qū)動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，其特征在于還設(shè)有變位機構(gòu)，變位機構(gòu)由變位氣缸(12)、變位托板(13)組成，焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)安裝在托板上，變位托板由氣缸驅(qū)動可以進行90度回轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，其特征在于所說的軸向檢測單元包含軸向檢測探頭(6)、軸向氣缸(7)、軸向傳感器(8)，軸向傳感器為直線位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，其特征在于所說的徑向檢測單元包含徑向檢測探頭(3)、徑向氣缸(4)、徑向傳感器(5)，徑向傳感器為直線位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，其特征在于所說的軸向擺動單元、徑向擺動單元，由步進電機驅(qū)動，步進電機為軸向擺動電機(10)、徑向擺動電機(11)。
專利摘要本實用新型涉及一種鋼管法蘭插接焊縫檢測跟蹤焊接裝置，應(yīng)用于船舶行業(yè)、電力行業(yè)的大管徑鋼管插接法蘭自動焊接，屬于自動焊接技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含焊縫檢測機構(gòu)、合成擺動焊接機構(gòu)，焊縫檢測機構(gòu)由軸向檢測單元和徑向檢測單元組成；合成擺動焊接機構(gòu)由軸向擺動單元、徑向擺動單元、焊接單元組成，焊接單元由軸向擺動單元、徑向擺動單元驅(qū)動連接。本實用新型實現(xiàn)了自動檢測工件偏差，自動調(diào)節(jié)焊槍位置、擺動幅度和焊接速度，可以提高焊接質(zhì)量和工作效率。
文檔編號B23K9/127GK201969985SQ20112001867
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者賀宗會 申請人:唐山開元自動焊接裝備有限公司