专利名称：一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，特别适用于不 同直径的母管与支管相贯形成的带圆锥台的马鞍形管接头的焊接，属于自动堆焊设备技术 领域。
背景技术：
带圆锥台的马鞍形管接头是石化和电力产业领域管网中常用的管接头，其端面是 筒节与进出口管即母管与支管相贯形成的马鞍形端面，管端面上还带有一个外面倾斜的圆 锥台阶，端面和侧面的整圈宽度都不相同。如果管接头是圆形端面，通常可通过埋弧自动 焊、气体保护焊或TIG焊等设备实现自动焊接。当马鞍形端面一周高度变化较大，坡度较小 时，亦可采用马鞍形轨迹控制方法实现高度变化，熔池不至于下淌，焊道成型尚可；但如果 马鞍形端面曲线坡度较大，就只能采用焊接变位器，将焊接位置变位到水平位置进行焊接。 而现有的马鞍形坡口埋弧焊机，基本都是由PLC控制，其运动定位点数较少，只能用于一条 轨迹，多用于一道焊缝的马鞍形端面接头的坡口焊接；因为现有设备的变位器和操作机不 能实现多轴联动控制，所有只能用于标准形状管接头的焊接。例如现有的一台马鞍形端面 管接头埋弧自动焊机，使用三菱Q系列PLC、QD75系列定位控制模块，定位最大点数为600 个，如果周向按1度的角度设置1个定位点，一周即需360个定位点数，600个点数只够一周 定位，即只够一个焊道的定位点数。而需要加工的马鞍形端面堆焊道数高达80 100道， 每道轨迹又不相同，因此，现有马鞍形端面管接头埋弧自动焊机无法实现对带圆锥台的马 鞍形管接头的自动堆焊。由于没有合适的设备进行自动焊接，目前只能采用手工焊接方法 对带圆锥台的马鞍形管接头进行堆焊工作，具体的作法是首层采用308L焊条，堆焊厚度3 毫米；第二层采用309L焊条，堆焊厚度不小于4毫米；总厚度不小于7毫米。显然，手工焊 接存在以下问题1、由于需要焊接的带圆锥台的马鞍形管接头直径在Φ 1500mm，窄面宽度200mm， 宽面230mm，侧立面宽70，锥台面宽102mm，堆焊量大，一个工件需要焊接两周的时间；2、手工堆焊不容易保证焊道间距均勻，且堆焊面凸凹不平，需要磨平以后才能进 行超声探伤，打磨量大；3、为保证有效的堆焊厚度，导致堆焊余量大，焊接后的磨削工作量增大。 发明内容为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种带圆锥台的马鞍形管接头表 面自动堆焊设备，该自动堆焊设备应通过五轴联动，实现焊接位置始终保持水平，进行连续 的自动焊接，从而大幅度提高焊接效率和焊接质量。本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案是一种带圆锥台的马鞍形管接头 表面自动堆焊设备，它主要包括一个完成工件升降、旋转和倾钭的工位调节装置、自动焊枪 机械手和电气控制装置，工位调节装置集成安装在一个底座上，自动焊枪机械手安装在一个小底座上，在工作时，所述电气控制装置按预先设置的操作指令控制工位调节装置和自 动焊枪机械手动态配合，完成带圆锥台的马鞍形管接头相贯线焊缝的焊接。它还包括一个 激光定位器，所述工位调节装置包括一个工作台旋转机构、一个工作台升降机构和一个工 作台倾钭机构，在所述底座上设有一个主动侧立柱和一个从动侧立柱，在主动侧立柱的上 端部设有一个由第一轴承支承的第一支承轴，右侧的升降机构采用悬挂式固定在第一支承 轴的端部，在从动侧立柱的上端部设有一个由第二轴承支承的第二支承轴，左侧的升降机 构也采用悬挂式固定在第二支承轴的端部，左、右侧的升降机构通过各自的滑板与工作台 底座连接；所述工作台旋转机构设置在工作台底座的一侧，可以旋转的工作台位于工作台 底座的上方；在所述主动侧立柱的下部设有一个所述工作台倾钭机构的由支承轴承支承的 主传动轴，位于主传动轴一端的第一小齿轮与右侧的升降机构固定连接在一起的从动扇形 齿相啮合；所述激光定位器设置在右侧的升降机构的上部并面向工作台，激光定位器的中 心位置与第一支承轴的中心位置相一致；所述自动焊枪机械手可以在位于底座一侧的小底 座上行走，焊枪的位置采用横向进退机构和纵向升降机构调节；在自动焊接开始时，首先用 所述工位调节装置把工件的起焊点调节到激光定位器的光点位置，再把焊枪调节到与工件 的起焊点平面成15度夹角，然后起动电源开始焊接。所述工作台旋转机构采用第二伺服电机经第二行星减速机驱动第二小齿轮，第二 小齿轮驱动固定安装在工作台下面的齿圈使工作台转动。所述工作台升降机构采用左、右侧的升降机构同步工作，左、右侧的升降机构的第 三伺服电机经第三行星减速机驱动丝杠，丝杠经丝母驱动滑板连同工作台底座一起作升降 运动。所述工作台倾钭机构采用第一伺服电机经第一行星减速机驱动主传动轴，与主传 动轴固定连接的第一小齿轮经与右侧的升降机构固定连接的从动扇形齿驱动左、右侧的升 降机构和工作台底座一起倾斜。本实用新型的有益效果是这种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，它 主要包括一个完成工件升降、旋转和倾钭的工位调节装置、自动焊枪机械手、激光定位器和 电气控制装置，工位调节装置包括一个工作台旋转机构、工作台升降机构和工作台倾钭机 构。在工作时，电气控制装置按预先设置的操作指令控制工位调节装置和自动焊枪机械手 动态配合，完成带圆锥台的马鞍形管接头相贯线焊缝的焊接。其优点如下1、通过电气控制装置的协调控制达到了五轴联动，从而使工件的堆焊端面在焊接 过程中始终处于水平状态，实现了工件焊接过程中的水平变位。2、采用热丝TIG焊接工艺和水平位连续焊接，焊接接头少，没有上、下坡，整体焊
道一致、平整，焊接质量高。3、完全实现了自动焊接，减少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。4、采用热丝技术，在送丝导电嘴与工件间加入电压，使送丝导电嘴与工件间焊丝 流过电流，加热焊丝，减少焊丝对电弧热量吸收，从而提高焊接效率。
图1是一种带圆锥台的马鞍形管接头焊接设备的结构正视图。图2是一种带圆锥台的马鞍形管接头焊接设备的结构俯视图。[0018]图3主要示出了焊枪机械手的结构图。图4主要示出了使工作台倾斜机构的结构图。图中1、底座，la、小底座，2、主动侧立柱，2a、第一伺服电机，2b、第一行星减速机， 2c、主传动轴，2d、第一小齿轮，2e、从动扇形齿，2f、支承轴承，2g、第一支承轴，2h、第一轴 承，3、从动侧立柱，3a、第二轴承，3b、第二支承轴，4、工作台，4a、第二伺服电机，4b、第二行 星减速机，4c、第二小齿轮，4d、齿圈，4e、工作台底座，5、升降机构，5a、第三伺服电机，5b、第 三行星减速机，5c、丝杠，5d、滑板，5e、丝母，5f、配重，5g、连接凸盘，6、焊枪机械手，6a、支承 架，6b、横向进退机构，6c、纵向升降机构6d、焊枪，7、激光定位器，8、送丝机，8a、焊丝导管， 9、热丝电缆，10、工件。
具体实施方式
图1、2、3、4示出了一种带圆锥台的马鞍形管接头焊接设备的结构图。图中，自动 堆焊设备包括一个完成工件升降、旋转和倾钭的工位调节装置、自动焊枪机械手6、激光定 位器7和电气控制装置，工位调节装置集成安装在一个底座1上，自动焊枪机械手6安装在 一个小底座Ia上，在工作时，电气控制装置按预先设置的操作指令控制工位调节装置和自 动焊枪机械手动态配合，完成带圆锥台的马鞍形管接头相贯线焊缝的焊接。下面主要介绍 工位调节装置包括的工作台旋转机构、工作台升降机构和工作台倾钭机构。在底座1上设有一个主动侧立柱2和一个从动侧立柱3，在主动侧立柱2的上端部 设有一个由第一轴承2h支承的第一支承轴2g，右侧的升降机构5采用悬挂式固定在第一支 承轴2g的端部。在从动侧立柱3的上端部设有一个由第二轴承3a支承的第二支承轴3b， 左侧的升降机构5也采用悬挂式固定在第二支承轴3b的端部。左、右侧的升降机构5都设 有配重5f并通过各自的滑板5d与工作台底座4e连接。工作台升降机构采用左、右侧的升 降机构5同步工作，左、右侧的升降机构5的第三伺服电机5a经第三行星减速机5b驱动丝 杠5c，丝杠5c经两个丝母5e驱动滑板5d连同工作台底座4e —起作升降运动。工作台旋转机构设置在工作台底座4e的一侧，可以旋转的工作台4位于工作台底 座4e的上方。工作台旋转机构采用第二伺服电机4a经第二行星减速机4b驱动第二小齿 轮4c，第二小齿轮4c驱动固定安装在工作台4下面的齿圈4d使工作台4转动。在主动侧立柱2的下部设有一个工作台倾钭机构的由支承轴承2f支承的主传动 轴2c，位于主传动轴2c —端的第一小齿轮2d与右侧的升降机构5上的连接凸盘5g固定 连接在一起的从动扇形齿2e相啮合，从动扇形齿2e的上端还活动套装在第一支承轴2g上 (图1、4)。工作台倾钭机构采用第一伺服电机2a经第一行星减速机2b驱动主传动轴2c， 与主传动轴2c固定连接的第一小齿轮2d经与右侧的升降机构5固定连接的从动扇形齿2e 驱动左、右侧的升降机构5和工作台底座4e —起倾斜。激光定位器7设置在右侧的升降机构5的上部并面向工作台4，激光定位器7的 中心位置与第一支承轴2g的中心位置相一致(图1)。自动焊枪机械手6可以在位于底座 1 一侧的小底座Ia上行走，焊枪6d的位置采用横向进退机构6b和纵向升降机构6c调节。 在自动焊接开始时，首先用工位调节装置把工件(10)的起焊点调节到激光定位器7的光点 位置，再把焊枪6d调节到与工件10的起焊点平面成15度夹角，然后起动电源开始焊接。
权利要求一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，它主要包括一个完成工件升降、旋转和倾钭的工位调节装置、自动焊枪机械手(6)和电气控制装置，工位调节装置集成安装在一个底座(1)上，自动焊枪机械手(6)安装在一个小底座(1a)上，在工作时，所述电气控制装置按预先设置的操作指令控制工位调节装置和自动焊枪机械手动态配合，完成带圆锥台的马鞍形管接头相贯线焊缝的焊接；其特征是它还包括一个激光定位器(7)，所述工位调节装置包括一个工作台旋转机构、一个工作台升降机构和一个工作台倾钭机构，在所述底座(1)上设有一个主动侧立柱(2)和一个从动侧立柱(3)，在主动侧立柱(2)的上端部设有一个由第一轴承(2h)支承的第一支承轴(2g)，右侧的升降机构(5)采用悬挂式固定在第一支承轴(2g)的端部，在从动侧立柱(3)的上端部设有一个由第二轴承(3a)支承的第二支承轴(3b)，左侧的升降机构(5)也采用悬挂式固定在第二支承轴(3b)的端部，左、右侧的升降机构(5)通过各自的滑板(5d)与工作台底座(4e)连接；所述工作台旋转机构设置在工作台底座(4e)的一侧，可以旋转的工作台(4)位于工作台底座(4e)的上方；在所述主动侧立柱(2)的下部设有一个所述工作台倾钭机构的由支承轴承(2f)支承的主传动轴(2c)，位于主传动轴(2c)一端的第一小齿轮(2d)与右侧的升降机构(5)固定连接在一起的从动扇形齿(2e)相啮合；所述激光定位器(7)设置在右侧的升降机构(5)的上部并面向工作台(4)，激光定位器(7)的中心位置与第一支承轴(2g)的中心位置相一致；所述自动焊枪机械手(6)可以在位于底座(1)一侧的小底座(1a)上行走，焊枪(6d)的位置采用横向进退机构(6b)和纵向升降机构(6c)调节；在自动焊接开始时，首先用所述工位调节装置把工件(10)的起焊点调节到激光定位器(7)的光点位置，再把焊枪(6d)调节到与工件(10)的起焊点平面成15度夹角，然后起动电源开始焊接。
2.据权利要求1所述的一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，其特征是 所述工作台旋转机构采用第二伺服电机(4a)经第二行星减速机(4b)驱动第二小齿轮 (4c)，第二小齿轮(4c)驱动固定安装在工作台(4)下面的齿圈(4d)使工作台(4)转动。
3.据权利要求1所述的一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，其特征是 所述工作台升降机构采用左、右侧的升降机构(5)同步工作，左、右侧的升降机构(5)的第 三伺服电机(5a)经第三行星减速机(5b)驱动丝杠(5c)，丝杠(5c)经丝母(5e)驱动滑板 (5d)连同工作台底座(4e) —起作升降运动。
4.据权利要求1所述的一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，其特征是 所述工作台倾钭机构采用第一伺服电机(2a)经第一行星减速机(2b)驱动主传动轴(2c)， 与主传动轴(2c)固定连接的第一小齿轮(2d)经与右侧的升降机构(5)固定连接的从动扇 形齿(2e)驱动左、右侧的升降机构(5)和工作台底座(4e) —起倾斜。
专利摘要一种带圆锥台的马鞍形管接头表面自动堆焊设备，属于自动堆焊设备技术领域。这种自动堆焊设备主要包括一个工位调节装置、自动焊枪机械手、激光定位器和电气控制装置。在工作时，电气控制装置按预先设置的操作指令控制工位调节装置和自动焊枪机械手动态配合，完成带圆锥台的马鞍形管接头相贯线焊缝的焊接。其优点如下电气控制装置控制五轴联动，使工件的堆焊端面处于水平状态。采用热丝TIG焊接工艺和水平位连续焊接，焊接质量高。完全实现了自动焊接，减少了堆焊面打磨量，提高了焊材利用率。采用热丝技术，在送丝导电嘴与工件间加入电压，使送丝导电嘴与工件间焊丝流过电流，加热焊丝，减少焊丝对电弧热量吸收，从而提高焊接效率。
文档编号B23K9/12GK201659356SQ201020113999
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月17日 优先权日2010年2月17日
发明者李坚, 谷文, 高殿宝 申请人:中国第一重型机械股份公司;中国第一重型机械集团大连加氢反应器制造有限公司