專利名稱：一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，特別適用于不 同直徑的母管與支管相貫形成的帶圓錐臺的馬鞍形管接頭的焊接，屬于自動堆焊設備技術 領域。
背景技術：
帶圓錐臺的馬鞍形管接頭是石化和電力產業領域管網中常用的管接頭，其端面是 筒節與進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外面傾斜的圓 錐臺階，端面和側面的整圈寬度都不相同。如果管接頭是圓形端面，通常可通過埋弧自動 焊、氣體保護焊或TIG焊等設備實現自動焊接。當馬鞍形端面一周高度變化較大，坡度較小 時，亦可采用馬鞍形軌跡控制方法實現高度變化，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行焊接。 而現有的馬鞍形坡口埋弧焊機，基本都是由PLC控制，其運動定位點數較少，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；因為現有設備的變位器和操作機不 能實現多軸聯動控制，所有只能用于標準形狀管接頭的焊接。例如現有的一臺馬鞍形端面 管接頭埋弧自動焊機，使用三菱Q系列PLC、QD75系列定位控制模塊，定位最大點數為600 個，如果周向按1度的角度設置1個定位點，一周即需360個定位點數，600個點數只夠一周 定位，即只夠一個焊道的定位點數。而需要加工的馬鞍形端面堆焊道數高達80 100道， 每道軌跡又不相同，因此，現有馬鞍形端面管接頭埋弧自動焊機無法實現對帶圓錐臺的馬 鞍形管接頭的自動堆焊。由于沒有合適的設備進行自動焊接，目前只能采用手工焊接方法 對帶圓錐臺的馬鞍形管接頭進行堆焊工作，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的馬鞍形管接頭直徑在Φ 1500mm，窄面寬度200mm， 寬面230mm，側立面寬70，錐臺面寬102mm，堆焊量大，一個工件需要焊接兩周的時間；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 行超聲探傷，打磨量大；3、為保證有效的堆焊厚度，導致堆焊余量大，焊接后的磨削工作量增大。 發明內容為解決現有技術中存在的問題，本實用新型提出一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表 面自動堆焊設備，該自動堆焊設備應通過五軸聯動，實現焊接位置始終保持水平，進行連續 的自動焊接，從而大幅度提高焊接效率和焊接質量。本實用新型為解決上述問題所采用的技術方案是一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭 表面自動堆焊設備，它主要包括一個完成工件升降、旋轉和傾鈄的工位調節裝置、自動焊槍 機械手和電氣控制裝置，工位調節裝置集成安裝在一個底座上，自動焊槍機械手安裝在一個小底座上，在工作時，所述電氣控制裝置按預先設置的操作指令控制工位調節裝置和自 動焊槍機械手動態配合，完成帶圓錐臺的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。它還包括一個 激光定位器，所述工位調節裝置包括一個工作臺旋轉機構、一個工作臺升降機構和一個工 作臺傾鈄機構，在所述底座上設有一個主動側立柱和一個從動側立柱，在主動側立柱的上 端部設有一個由第一軸承支承的第一支承軸，右側的升降機構采用懸掛式固定在第一支承 軸的端部，在從動側立柱的上端部設有一個由第二軸承支承的第二支承軸，左側的升降機 構也采用懸掛式固定在第二支承軸的端部，左、右側的升降機構通過各自的滑板與工作臺 底座連接；所述工作臺旋轉機構設置在工作臺底座的一側，可以旋轉的工作臺位于工作臺 底座的上方；在所述主動側立柱的下部設有一個所述工作臺傾鈄機構的由支承軸承支承的 主傳動軸，位于主傳動軸一端的第一小齒輪與右側的升降機構固定連接在一起的從動扇形 齒相嚙合；所述激光定位器設置在右側的升降機構的上部并面向工作臺，激光定位器的中 心位置與第一支承軸的中心位置相一致；所述自動焊槍機械手可以在位于底座一側的小底 座上行走，焊槍的位置采用橫向進退機構和縱向升降機構調節；在自動焊接開始時，首先用 所述工位調節裝置把工件的起焊點調節到激光定位器的光點位置，再把焊槍調節到與工件 的起焊點平面成15度夾角，然后起動電源開始焊接。所述工作臺旋轉機構采用第二伺服電機經第二行星減速機驅動第二小齒輪，第二 小齒輪驅動固定安裝在工作臺下面的齒圈使工作臺轉動。所述工作臺升降機構采用左、右側的升降機構同步工作，左、右側的升降機構的第 三伺服電機經第三行星減速機驅動絲杠，絲杠經絲母驅動滑板連同工作臺底座一起作升降 運動。所述工作臺傾鈄機構采用第一伺服電機經第一行星減速機驅動主傳動軸，與主傳 動軸固定連接的第一小齒輪經與右側的升降機構固定連接的從動扇形齒驅動左、右側的升 降機構和工作臺底座一起傾斜。本實用新型的有益效果是這種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，它 主要包括一個完成工件升降、旋轉和傾鈄的工位調節裝置、自動焊槍機械手、激光定位器和 電氣控制裝置，工位調節裝置包括一個工作臺旋轉機構、工作臺升降機構和工作臺傾鈄機 構。在工作時，電氣控制裝置按預先設置的操作指令控制工位調節裝置和自動焊槍機械手 動態配合，完成帶圓錐臺的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。其優點如下1、通過電氣控制裝置的協調控制達到了五軸聯動，從而使工件的堆焊端面在焊接 過程中始終處于水平狀態，實現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焊接，焊接接頭少，沒有上、下坡，整體焊
道一致、平整，焊接質量高。3、完全實現了自動焊接，減少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。4、采用熱絲技術，在送絲導電嘴與工件間加入電壓，使送絲導電嘴與工件間焊絲 流過電流，加熱焊絲，減少焊絲對電弧熱量吸收，從而提高焊接效率。
圖1是一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭焊接設備的結構正視圖。圖2是一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭焊接設備的結構俯視圖。[0018]圖3主要示出了焊槍機械手的結構圖。圖4主要示出了使工作臺傾斜機構的結構圖。圖中1、底座，la、小底座，2、主動側立柱，2a、第一伺服電機，2b、第一行星減速機， 2c、主傳動軸，2d、第一小齒輪，2e、從動扇形齒，2f、支承軸承，2g、第一支承軸，2h、第一軸 承，3、從動側立柱，3a、第二軸承，3b、第二支承軸，4、工作臺，4a、第二伺服電機，4b、第二行 星減速機，4c、第二小齒輪，4d、齒圈，4e、工作臺底座，5、升降機構，5a、第三伺服電機，5b、第 三行星減速機，5c、絲杠，5d、滑板，5e、絲母，5f、配重，5g、連接凸盤，6、焊槍機械手，6a、支承 架，6b、橫向進退機構，6c、縱向升降機構6d、焊槍，7、激光定位器，8、送絲機，8a、焊絲導管， 9、熱絲電纜，10、工件。
具體實施方式
圖1、2、3、4示出了一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭焊接設備的結構圖。圖中，自動 堆焊設備包括一個完成工件升降、旋轉和傾鈄的工位調節裝置、自動焊槍機械手6、激光定 位器7和電氣控制裝置，工位調節裝置集成安裝在一個底座1上，自動焊槍機械手6安裝在 一個小底座Ia上，在工作時，電氣控制裝置按預先設置的操作指令控制工位調節裝置和自 動焊槍機械手動態配合，完成帶圓錐臺的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。下面主要介紹 工位調節裝置包括的工作臺旋轉機構、工作臺升降機構和工作臺傾鈄機構。在底座1上設有一個主動側立柱2和一個從動側立柱3，在主動側立柱2的上端部 設有一個由第一軸承2h支承的第一支承軸2g，右側的升降機構5采用懸掛式固定在第一支 承軸2g的端部。在從動側立柱3的上端部設有一個由第二軸承3a支承的第二支承軸3b， 左側的升降機構5也采用懸掛式固定在第二支承軸3b的端部。左、右側的升降機構5都設 有配重5f并通過各自的滑板5d與工作臺底座4e連接。工作臺升降機構采用左、右側的升 降機構5同步工作，左、右側的升降機構5的第三伺服電機5a經第三行星減速機5b驅動絲 杠5c，絲杠5c經兩個絲母5e驅動滑板5d連同工作臺底座4e —起作升降運動。工作臺旋轉機構設置在工作臺底座4e的一側，可以旋轉的工作臺4位于工作臺底 座4e的上方。工作臺旋轉機構采用第二伺服電機4a經第二行星減速機4b驅動第二小齒 輪4c，第二小齒輪4c驅動固定安裝在工作臺4下面的齒圈4d使工作臺4轉動。在主動側立柱2的下部設有一個工作臺傾鈄機構的由支承軸承2f支承的主傳動 軸2c，位于主傳動軸2c —端的第一小齒輪2d與右側的升降機構5上的連接凸盤5g固定 連接在一起的從動扇形齒2e相嚙合，從動扇形齒2e的上端還活動套裝在第一支承軸2g上 (圖1、4)。工作臺傾鈄機構采用第一伺服電機2a經第一行星減速機2b驅動主傳動軸2c， 與主傳動軸2c固定連接的第一小齒輪2d經與右側的升降機構5固定連接的從動扇形齒2e 驅動左、右側的升降機構5和工作臺底座4e —起傾斜。激光定位器7設置在右側的升降機構5的上部并面向工作臺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)。自動焊槍機械手6可以在位于底座 1 一側的小底座Ia上行走，焊槍6d的位置采用橫向進退機構6b和縱向升降機構6c調節。 在自動焊接開始時，首先用工位調節裝置把工件(10)的起焊點調節到激光定位器7的光點 位置，再把焊槍6d調節到與工件10的起焊點平面成15度夾角，然后起動電源開始焊接。
權利要求一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，它主要包括一個完成工件升降、旋轉和傾鈄的工位調節裝置、自動焊槍機械手(6)和電氣控制裝置，工位調節裝置集成安裝在一個底座(1)上，自動焊槍機械手(6)安裝在一個小底座(1a)上，在工作時，所述電氣控制裝置按預先設置的操作指令控制工位調節裝置和自動焊槍機械手動態配合，完成帶圓錐臺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激光定位器(7)，所述工位調節裝置包括一個工作臺旋轉機構、一個工作臺升降機構和一個工作臺傾鈄機構，在所述底座(1)上設有一個主動側立柱(2)和一個從動側立柱(3)，在主動側立柱(2)的上端部設有一個由第一軸承(2h)支承的第一支承軸(2g)，右側的升降機構(5)采用懸掛式固定在第一支承軸(2g)的端部，在從動側立柱(3)的上端部設有一個由第二軸承(3a)支承的第二支承軸(3b)，左側的升降機構(5)也采用懸掛式固定在第二支承軸(3b)的端部，左、右側的升降機構(5)通過各自的滑板(5d)與工作臺底座(4e)連接；所述工作臺旋轉機構設置在工作臺底座(4e)的一側，可以旋轉的工作臺(4)位于工作臺底座(4e)的上方；在所述主動側立柱(2)的下部設有一個所述工作臺傾鈄機構的由支承軸承(2f)支承的主傳動軸(2c)，位于主傳動軸(2c)一端的第一小齒輪(2d)與右側的升降機構(5)固定連接在一起的從動扇形齒(2e)相嚙合；所述激光定位器(7)設置在右側的升降機構(5)的上部并面向工作臺(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；所述自動焊槍機械手(6)可以在位于底座(1)一側的小底座(1a)上行走，焊槍(6d)的位置采用橫向進退機構(6b)和縱向升降機構(6c)調節；在自動焊接開始時，首先用所述工位調節裝置把工件(10)的起焊點調節到激光定位器(7)的光點位置，再把焊槍(6d)調節到與工件(10)的起焊點平面成15度夾角，然后起動電源開始焊接。
2.據權利要求1所述的一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，其特征是 所述工作臺旋轉機構采用第二伺服電機(4a)經第二行星減速機(4b)驅動第二小齒輪 (4c)，第二小齒輪(4c)驅動固定安裝在工作臺(4)下面的齒圈(4d)使工作臺(4)轉動。
3.據權利要求1所述的一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，其特征是 所述工作臺升降機構采用左、右側的升降機構(5)同步工作，左、右側的升降機構(5)的第 三伺服電機(5a)經第三行星減速機(5b)驅動絲杠(5c)，絲杠(5c)經絲母(5e)驅動滑板 (5d)連同工作臺底座(4e) —起作升降運動。
4.據權利要求1所述的一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，其特征是 所述工作臺傾鈄機構采用第一伺服電機(2a)經第一行星減速機(2b)驅動主傳動軸(2c)， 與主傳動軸(2c)固定連接的第一小齒輪(2d)經與右側的升降機構(5)固定連接的從動扇 形齒(2e)驅動左、右側的升降機構(5)和工作臺底座(4e) —起傾斜。
專利摘要一種帶圓錐臺的馬鞍形管接頭表面自動堆焊設備，屬于自動堆焊設備技術領域。這種自動堆焊設備主要包括一個工位調節裝置、自動焊槍機械手、激光定位器和電氣控制裝置。在工作時，電氣控制裝置按預先設置的操作指令控制工位調節裝置和自動焊槍機械手動態配合，完成帶圓錐臺的馬鞍形管接頭相貫線焊縫的焊接。其優點如下電氣控制裝置控制五軸聯動，使工件的堆焊端面處于水平狀態。采用熱絲TIG焊接工藝和水平位連續焊接，焊接質量高。完全實現了自動焊接，減少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。采用熱絲技術，在送絲導電嘴與工件間加入電壓，使送絲導電嘴與工件間焊絲流過電流，加熱焊絲，減少焊絲對電弧熱量吸收，從而提高焊接效率。
文檔編號B23K9/12GK201659356SQ201020113999
公開日2010年12月1日 申請日期2010年2月17日 優先權日2010年2月17日
發明者李堅, 谷文, 高殿寶 申請人:中國第一重型機械股份公司;中國第一重型機械集團大連加氫反應器制造有限公司