專利名稱：雙焊炬管道全位置自動焊接小車及自動焊接機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動焊接設備技術領域，特別是涉及一種具有全位置焊接功能的 雙焊炬自動焊接小車。本實用新型還涉及包括上述雙焊炬自動焊接小車的自動焊接機。
背景技術：
焊接過程的機械化和自動化，是近代焊接技術的重要發展趨勢，采用自動焊接機 進行焊接，不僅焊接效率高、勞動強度低，而且在焊接過程中受人為因素影響小，可獲得更 好的焊接質量。環縫自動焊接機是一種能完成各種圓形、環形焊縫焊接的通用自動焊接設備，技 術人員常用其焊接管道。在長距離輸送管道的施工過程中，需要將長度約為12米的大量鋼管依次地焊接 在一起。因此，焊接占施工過程的絕大多數施工量，焊接的質量和效率直接決定了施工的進 度。由于管道連接的焊縫在空間上呈典型的環形，從焊接工藝考慮，一般會涉及到平焊、立 焊、仰焊及其中兩種焊接位置的組合，也稱為全位置焊接，管道全位置自動焊接就是指在管 道相對固定的情況下，焊接設備的焊槍沿軌道圍繞管壁運動，從而實現自動焊接。這就要求焊槍能夠在整個焊縫的空間內自由地運動，既要走出連續的空間軌跡， 又要在不同的焊接位置調用不同的焊接參數，同時還要在焊縫垂直方向以焊縫中線為中心 做持續擺動。但現有環縫自動焊接機只能以單一的焊接方式進行焊接，無法完成管道焊接中的 平焊、下向焊、立焊、仰焊等位置焊縫的自動連續焊接。此外，其執行機構的焊槍、焊接擺動器和焊接小車為相互獨立的三大部分，焊槍通 過焊接擺動器安裝固定在焊接小車上，由焊接擺動器驅動焊槍進行左右擺動和上下移動， 焊接小車作為承載部件，帶動焊接擺動器連同焊槍一起沿軌道行走，焊接擺動器結構復雜， 占用空間較大，安裝后會嚴重影響焊接小車的平衡性能，導致焊接小車在軌道上不能按預 定軌跡精確行走，進而嚴重影響焊接質量。因此，如何改進自動焊接機，使其焊接小車可直接安裝焊槍，并具有全位置焊接功 能，從而省去焊接擺動器，提高焊接效率和質量，是本領域技術人員目前需要解決的技術問 題。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種雙焊炬管道全位置自動焊接小車。該焊接小車有機 地融合了焊接擺動器的功能，除具有承載、行走功能外，可直接安裝焊槍，并驅動焊槍做全 位置焊接運動，而無需單獨安裝焊接擺動器，其結構簡單、體積小，能夠在軌道上按預定軌 跡精確行走，從而顯著提高焊接效率和質量。本實用新型的另一目的是提供一種包括上述雙焊炬管道全位置自動焊接小車的 自動焊接機。[0011]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種雙焊炬管道全位置自動焊接小車，包 括車體、位于車體中部的導向組件以及位于車體兩側的行走組件，所述車體上設有十字滑 臺組件，所述十字滑臺組件包括位于所述車體頂部的定滑臺和位于所述定滑臺兩側的動滑 臺，所述定滑臺頂部設有兩臺Y軸控制電機，其輸出軸分別與所述定滑臺內部的兩套豎向 滾珠絲杠副的螺桿連接，所述豎向滾珠絲杠副的螺母與所述動滑臺連接，所述動滑臺內部 設有橫向滾珠絲杠副以及從前端向外伸出的推拉桿， 所述橫向滾珠絲杠副的螺桿與位于所 述動滑臺后端的X軸控制電機的輸出軸連接，所述推拉桿的內端與所述橫向滾珠絲杠副的 螺母連接，其外端安裝有焊槍夾具。優選地，所述導向組件包括夾緊導向輪、前端塊、后端塊、拉緊桿、導向桿、擋板以 及夾緊扶手，所述夾緊導向輪安裝在所述前端塊和后端塊底部，所述前端塊、后端塊和擋板 依次套裝在所述拉緊桿上，所述拉緊桿的兩端分別設有限位螺母，所述導向桿位于所述前 端塊與后端塊之間，其上套裝復位彈簧，所述復位彈簧的一端支撐在前端塊上，另一端支撐 在后端塊上，所述夾緊扶手的桿身自上而下伸入所述后端塊與擋板之間，其上設有推動所 述后端塊向所述前端塊移動的扁平塊。優選地，所述行走組件包括行走電機和行走齒輪，所述行走齒輪通過轉軸和軸承 安裝在所述行走電機下方，所述行走電機的輸出軸與行走齒輪的轉軸上分別設有皮帶輪， 兩者間通過皮帶傳動連接。優選地，所述十字滑臺組件的兩臺Y軸控制電機沿X軸方向一前一后布置。優選地，各所述動滑臺分別設有兩根相互平行的推拉桿。優選地，所述推拉桿向外伸出的部分設有防護套。優選地，進一步包括送絲管夾具，所述送絲管夾具位于所述定滑臺后端頂部的一 側或兩側。優選地，所述十字滑臺組件的定滑臺前側固定有輔助扶手。優選地，所述車體兩側固定有搬運扶手。本實用新型還一種自動焊接機，包括焊接小車、行走軌道及自動控制系統，所述焊 接小車具體為上述任一項所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車。本實用新型所提供的雙焊炬管道全位置自動焊接小車在現有技術的基礎了做了 進一步改進，其兩臺X軸控制電機通過橫向滾珠絲杠副驅動推拉桿從動滑臺伸出或縮回， 帶動焊槍夾具上的焊槍左右擺動，兩臺Y軸控制電機通過豎向滾珠絲杠副驅動動滑臺上下 移動，進而帶動動滑臺上的焊槍上下移動，從而調整焊槍與焊接部位熔池的距離，具有焊槍 相對焊縫左右擺動、左右端停留、上下左右姿態可控、焊槍角度可以調節的功能，在計算機 自動控制程序啟動后，焊接小車各個部分按照程序的邏輯順序協調動作，小車在行走過程 中，可以適時檢測小車的焊接位置，從而可以在焊接過程中適時改變焊接參數，實現小車在 圓形軌道上從頂部到底部的連續平穩行走，實現管道的全位置焊接。由于可直接安裝焊槍 并驅動焊槍進行全位置焊接，因此避免了單獨安裝焊接擺動器而帶來的弊端，使焊接效率 和質量都得到顯著提高。在一種具體實施方式
中，所述導向組件的后端塊能夠相對于前端塊移動，所述夾 緊扶手上設有扁平塊，安裝時，將位于小車頂部的夾緊扶手旋轉90度，通過扁平塊推動后 端塊向前端塊移動，并固定在移動后的位置，使前端塊和后端塊上的夾緊導向輪間距變小，從而夾緊軌道，拆卸時，將夾緊扶手再旋轉90度，在復位彈簧的作用下，后端塊回到起始位 置，與前端塊的夾緊導向輪間距大于軌道寬度，此時即可將焊接小車整體搬離軌道，不僅易 于操作，且定位準確、牢固，有助于提高焊接效率和質量。 本實用新型所提供的自動焊接機包括上述雙焊炬管道全位置自動焊接小車，由于 上述雙焊炬管道全位置自動焊接小車具有上述技術效果，具有該雙焊炬管道全位置自動焊 接小車的自動焊接機也應具備相應的技術效果。
[0024]圖1為本實用新型所提供雙焊炬·f道全位置自動焊接/J、車的分解結構示意圖；[0025]圖2為本實用新型所提供雙焊炬·f道全位置自動焊接/J、車的俯視圖；[0026]圖3為本實用新型所提供雙焊炬·f道全位置自動焊接/J、車的側視圖；[0027]圖4為本實用新型所提供雙焊炬1_道全位置自動焊接I小車的行走組件的結構示意圖；[0028]圖5為本實用新型所提供雙焊炬1_道全位置自動焊接I小車的導向組件的分解示意圖；[0029]圖6為定滑臺及其內部組件的結構示意圖；[0030]圖7為動滑臺及其內部組件的結構示意圖；[0031]圖8為本實用新型所提供雙焊炬1_道全位置自動焊接I小車的軌道的分解結構示意圖。[0032]圖中數字編號所對應的設備或部件名稱如下[0033]10..車體 10-1.定滑臺 10--2.第一動滑臺 10-3.第二動滑臺10-4.第
一 Y軸控制電機 10-5.第二 Y軸控制電機 10-6.第一豎向滾珠絲杠副 10-7. 第二豎向滾珠絲杠副 10-6-1.螺桿 10-6-2.螺母 10-8.連接件 10-7-1. 螺桿 10-7-2.螺母 10-9.縱向滑軌10-2-1.橫向滾珠絲杠副 10-2-2.推 拉桿 10-2-3. X軸控制電機10-2-4.焊槍夾具 10-2-5.防護套 20.導向組 件 20-1.夾緊導向輪20-2.前端塊 20-3.后端塊 20-4.拉緊桿 20-5.導向 桿 20-6.擋板 20-7.夾緊扶手 20-8.復位彈簧 20-7-1.扁平塊 30.行 走組件 30-1.行走電機 30-2.行走齒輪 30-3.轉軸 30-4.軸承30-5.皮帶 輪 40.送絲管夾具 50.輔助扶手 60.搬運扶手 70.行走軌道 70-1.軌 道支架 70-2.齒條 70-3.卡扣部件 70-4.碟形彈片
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種雙焊炬管道全位置自動焊接小車。該焊接小車可直 接安裝焊槍，并驅動焊槍做全位置焊接運動，能夠在軌道上按預定軌跡精確行走，從而顯著 提高焊接效率和質量。本實用新型的另一核心是提供一種包括上述雙焊炬管道全位置自動 焊接小車的自動焊接機。為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結合附圖和具體實施 方式對本實用新型作進一步的詳細說明。下文中的“前、后、上、下、左、右”等表示方位的用語是基于附圖的位置關系，僅是為了便于描述，不應將其理解為對具體結構的限定。請參考圖1、圖2、圖3，圖1為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車 的分解結構示意圖；圖2為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車的俯視圖； 圖3為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車的側視圖。為便于清楚地理解其結構，請同時參考圖6，圖6為定滑臺及其內部組件的結構示 意圖。在一種具體實施方式
中，本實用新型所提供的雙焊炬管道全位置自動焊接小車， 主要由車體10、位于車體中部的導向組件20以及位于車體兩側的行走組件30構成。車體10上設有十字滑臺組件，十字滑臺組件包括位于車體頂部的定滑臺10-1和 位于定滑臺兩側的第一動滑臺10-2、第二動滑臺10-3，定滑臺10-1頂部設有第一 Y軸控制 電機10-4和第二 Y軸控制電機10-5，兩臺Y軸控制電機沿X軸方向一前一后并排布置。定滑臺10-1通過螺釘固定在車體10頂部，與車體形成類似于倒“T”形的結構，其 內部設有前后兩套豎向滾珠絲杠副，分別是第一豎向滾珠絲杠副10-6和第二豎向滾珠絲 杠副10-7，其中第一豎向滾珠絲杠副10-6對應于第一 Y軸控制電機10-4，其螺桿10-6-1 與第一 Y軸控制電機10-4向下伸入定滑臺10內部的輸出軸同軸固定，其螺母10-6-2通過 連接件10-8與第一動滑臺10-2相連接，第二豎向滾珠絲杠副10-7對應于第二 Y軸控制電 機10-5，其螺桿10-7-1與第二Y軸控制電機10-5向下伸入定滑臺內部的輸出軸同軸固定， 其螺母10-7-2通過連接件(由于遮擋關系圖中未示出)與第二動滑臺10-3相連接。定滑臺10-1內部設有縱向滑軌10-9，上述連接件與滑軌10-9上下滑動配合，Y軸 控制電機通過滾珠絲杠副驅動動滑臺沿滑軌10-9上下移動，可進一步提高動滑臺上下動 作的精確度。第一豎向滾珠絲杠副10-6與第一動滑臺10-2之間的連接件從螺母10_6_2 —側 向前延伸，第二豎向滾珠絲杠副10-7與第二動滑臺10-3之間的連接件從螺母10-7-2 —側 向后延伸，采用這樣的結構，可保證第一動滑臺10-2、第二動滑臺10-3在結構上左右對稱， 從而提高整車的穩定性。請參考圖7，圖7為動滑臺及其內部組件的結構示意圖。第一動滑臺10-2與第二動滑臺10-3左右對稱，下面僅針對第一動滑臺10_2進行 說明，第二動滑臺10-3的結構可參考第一動滑臺10-2。第一動滑臺10-2大體上呈長方體形狀，其內部設有一套橫向滾珠絲杠副10-2-1 以及從前端向外伸出的推拉桿10-2-2，推拉桿10-2-2有兩根，兩根推拉桿10-2-2相互平行 布置，第一動滑臺10-2后端安裝有一臺X軸控制電機10-2-3，橫向滾珠絲杠副10-2-1的 螺桿與X軸控制電機的輸出軸連接，推拉桿10-2-2的內端通過夾緊部件與橫向滾珠絲杠副 10-2-1的螺母連接，推拉桿10-2-2的外端安裝有焊槍夾具10-2-4，其向外伸出的部分設有 波紋形防護套10-2-5，可隨推拉桿10-2-2 —起伸長或縮短，主要起保護作用。請參考圖5，圖5為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車的導向組 件的分解示意圖。導向組件20主要由夾緊導向輪20-1、前端塊20-2、后端塊20_3、拉緊桿20_4、導 向桿20-5、擋板20-6以及夾緊扶手20-7等部件組裝而成，夾緊導向輪20-1的數量為四個， 其中兩個安裝在前端塊20-2底部，另外兩個安裝在后端塊20-3底部，相對Y軸而言，夾緊導向輪20-1的輪軸均向內偏轉一定角度，以便夾緊軌道。前端塊20-2、后端塊20-3和擋板20_6依次套裝在兩根平行的拉緊桿20_4上， 拉緊桿20-4的兩端分別設有限位螺母，導向桿20-5位于拉緊桿20-4外側，具體位于前端 塊20-2與后端塊20-3之間，其上套裝復位彈簧20-8，復位彈簧20_8的一端支撐在前端塊 20-2上，另一端支撐在后端塊20-3上，夾緊扶手20-7的桿身自上而下穿過定滑臺后10_1， 其末端伸入后端塊20-3與擋板20-6之間，其上設有一扁平塊20-7-1。后端塊20-3能夠相對于前端塊20-2移動，將位于小車頂部的夾緊扶手20_7旋轉 90度，通過扁平塊20-7-1推動后端塊20-3向前端塊20_2移動，并固定在移動后的位置，使 前端塊20-2和后端塊20-3上的夾緊導向輪間距變小，從而夾緊軌道，拆卸時，將夾緊扶手 20-7再旋轉90度，在復位彈簧20-8的作用下，后端塊20-3回到起始位置，與前端塊20_2 的夾緊導向輪間距大于軌道寬度，此時即可將焊接小車整體搬離軌道，不僅易于操作，且定 位準確、牢固，有助于提高焊接效率和質量。請參考圖4，圖4為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車的行走組 件的結構示意圖。行走組件30主要由行走電機30-1和行走齒輪30-2等部件組成，行走電機30_1 安裝在車體10兩側的箱體內，行走齒輪30-2通過轉軸30-3和軸承30-4安裝在行走電機 30-1下方，行走電機30-1的輸出軸與行走齒輪30-2的轉軸上分別設有皮帶輪30-5，兩者 間通過皮帶傳動連接，皮帶一側設有張緊輪，用于調整皮帶的松緊程度。上述X軸控制電機通過橫向滾珠絲杠副驅動推拉桿從動滑臺伸出或縮回，帶動焊 槍夾具上的焊槍左右擺動，Y軸控制電機通過豎向滾珠絲杠副驅動動滑臺上下移動，進而帶 動動滑臺上的焊槍上下移動，從而調整焊槍與焊接部位熔池的距離，具有焊槍相對焊縫左 右擺動、左右端停留、上下左右姿態可控、焊槍角度可以調節的功能，在計算機自動控制程 序啟動后，焊接小車各個部分按照程序的邏輯順序協調動作，小車在行走過程中，可以適時 檢測小車的焊接位置，從而可以在焊接過程中適時改變焊接參數，實現小車在圓形軌道上 從頂部到底部的連續平穩行走，實現管道的全位置焊接。由于可直接安裝焊槍并驅動焊槍進行全位置焊接，因此避免了單獨安裝焊接擺 動器而帶來的弊端，使焊接效率和質量都得到顯著提高，具有體積小、重量輕、操作方便等 特點。通過改變焊槍夾具，可以分別進行單槍單絲焊接、雙槍單絲焊接、單槍雙絲焊接和 雙槍雙絲焊接等焊接方式；通過改變小車夾緊定位輪和焊接軌道，可以分別滿足管徑為 Φ 200-Φ 2000mm的管道焊接。請參考圖1，該自動焊接小車上還設有送絲管夾具40，送絲管夾具40位于定滑臺 后端頂部的兩側，當然也可設于同一側，十字滑臺組件的定滑臺10-1前側固定有輔助扶手 50，車體10兩側固定有搬運扶手60。除了上述雙焊炬管道全位置自動焊接小車之外，本實用新型還一種自動焊接機， 主要由焊接小車、行走軌道70及自動控制系統等部分構成，焊接小車采用上文所述的雙焊 炬管道全位置自動焊接小車，其余結構請參考現有技術，本文不再贅述。焊接小車是焊槍的載體，可以裝夾兩把焊槍，且兩把焊槍可同時焊接，焊接小車裝 夾在專用圓形行走軌道70上，焊接過程中，小車帶著焊槍在行走軌道70上行走，從而實現 管道的全位置焊接，可提高焊接效率和質量，具有高精度、準確再現和優良的焊接操作性。[0058]行走軌道70是裝卡在管道上供焊接小車行走和定位的專用機構，其結構直接影響到焊接小車行走的平穩度和位置度，也就影響到焊接質量。請參考圖8，圖8為本實用新型所提供雙焊炬管道全位置自動焊接小車的軌道的 分解結構示意圖。行走軌道70分為軌道支架70-1與齒條70-2兩部分，其中軌道支架70_1為分體 式結構，由兩個半圓形軌道通過卡扣部件70-3對接而成，其兩側具有向外凸出的邊緣，以 便為自動焊接小車的夾緊導向輪提供夾持部位，其內表面上沿圓周方向均勻地分布有若干 碟形彈片70-4，當行走軌道70裝卡在管道上時，通過碟形彈片70-4支撐在管道的外壁上。從整個自動焊接小車行走機構來看，行走軌道所起的作用是支撐整體車身組件， 進而構成整個自動焊接小車支撐機構和行走機構。該行走軌道拆裝方便、易于定位、結構合理、重量較輕，有一定的強度和硬度，且定 位準確、裝卡后變形小，可以確保焊接小車行走平穩，焊接時焊槍徑向調整較小，有助于保 證焊接質量。以上對本實用新型所提供的雙焊炬管道全位置自動焊接小車及自動焊接機進行 了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實 施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和 修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求一種雙焊炬管道全位置自動焊接小車，包括車體、位于車體中部的導向組件以及位于車體兩側的行走組件，其特征在于，所述車體上設有十字滑臺組件，所述十字滑臺組件包括位于所述車體頂部的定滑臺和位于所述定滑臺兩側的動滑臺，所述定滑臺頂部設有兩臺Y軸控制電機，其輸出軸分別與所述定滑臺內部的兩套豎向滾珠絲杠副的螺桿連接，所述豎向滾珠絲杠副的螺母與所述動滑臺連接，所述動滑臺內部設有橫向滾珠絲杠副以及從前端向外伸出的推拉桿，所述橫向滾珠絲杠副的螺桿與位于所述動滑臺后端的X軸控制電機的輸出軸連接，所述推拉桿的內端與所述橫向滾珠絲杠副的螺母連接，其外端安裝有焊槍夾具。
2.根據權利要求1所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述導向組 件包括夾緊導向輪、前端塊、后端塊、拉緊桿、導向桿、擋板以及夾緊扶手，所述夾緊導向輪 安裝在所述前端塊和后端塊底部，所述前端塊、后端塊和擋板依次套裝在所述拉緊桿上，所 述拉緊桿的兩端分別設有限位螺母，所述導向桿位于所述前端塊與后端塊之間，其上套裝 復位彈簧，所述復位彈簧的一端支撐在前端塊上，另一端支撐在后端塊上，所述夾緊扶手的 桿身自上而下伸入所述后端塊與擋板之間，其上設有推動所述后端塊向所述前端塊移動的 扁平塊。
3.根據權利要求1所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述行走組 件包括行走電機和行走齒輪，所述行走齒輪通過轉軸和軸承安裝在所述行走電機下方，所 述行走電機的輸出軸與行走齒輪的轉軸上分別設有皮帶輪，兩者間通過皮帶傳動連接。
4.根據權利要求2或3所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述十字 滑臺組件的兩臺Y軸控制電機沿X軸方向一前一后布置。
5.根據權利要求4所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，各所述動滑 臺分別設有兩根相互平行的推拉桿。
6.根據權利要求5所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述推拉桿 向外伸出的部分設有防護套。
7.根據權利要求6所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，進一步包括 送絲管夾具，所述送絲管夾具位于所述定滑臺后端頂部的一側或兩側。
8.根據權利要求7所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述十字滑 臺組件的定滑臺前側固定有輔助扶手。
9.根據權利要求8所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車，其特征在于，所述車體兩 側固定有搬運扶手。
10.一種自動焊接機，包括焊接小車、行走軌道及自動控制系統，其特征在于，所述焊接 小車具體為上述權利要求1至9任一項所述的雙焊炬管道全位置自動焊接小車。
專利摘要本實用新型公開了一種雙焊炬管道全位置自動焊接小車，包括車體、位于車體中部的導向組件以及位于車體兩側的行走組件，所述車體上設有十字滑臺組件，所述十字滑臺的定滑臺頂部設有兩臺Y軸控制電機，其輸出軸分別與所述定滑臺內部的兩套豎向滾珠絲杠副的螺桿連接，所述十字滑臺的動滑臺內部設有橫向滾珠絲杠副以及從前端向外伸出的推拉桿，所述橫向滾珠絲杠副的螺桿與位于所述動滑臺后端的X軸控制電機的輸出軸連接，所述推拉桿外端安裝有焊槍夾具。該焊接小車可直接安裝焊槍，并驅動焊槍做全位置焊接運動，從而顯著提高焊接效率和質量本實用新型還公開了一種包括上述雙焊炬管道全位置自動焊接小車的自動焊接機。
文檔編號B23K37/02GK201728494SQ201020197350
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者王金源, 苗新剛 申請人:北京百事達電器設備有限責任公司