专利名称：焊接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将管道焊接在一起的设备和方法。更具体地，发明涉 及用于在铺设管线时将管段焊接在一起的电焊机。管线可以是水下管线或 者内陆管线。
背景技术：
在自动管道焊接配置中使用电焊机是已知的。在这种配置中，典型地, 将至少两个电焊机安装在管夹上用于围绕管道的圆周运动，使得机器上的 喷枪可以在管道之间限定的槽内进行焊接。在某些情况中，可能有必要将 机器的至少一部分脱离(通过移动它)。例如，可将喷枪脱离以便不会妨 碍另一个电焊机完成它的焊层。
典型地，达到脱离位置的运动包括提升喷枪离开槽，随后通过使喷 枪绕相对于电焊垂直(即，当机器安装在管道上时，平行于电焊机的高度 并且典型地径向)延伸的轴旋转，而使机器上的焊接喷枪旋转到一侧。但 是，将焊接喷枪运动到该位置倾向于使电焊机在管道上难以操作。电焊机 可能占据管道圆周上的相对较大的空间并且很难操纵。另外，电焊机上的 这种配置可能是笨重和/或难以维持的。
对该问题可能的解决方案是通过提升喷枪离开槽，并随后将机器的主 体向后运动iM:动到脱离位置。但是，这可能是不合乎要求的，这是因为 可能需要展开对于管面涂层(例如，混凝土涂层)的清理。这可能是昂贵 的，并且在某些情况下是不可行的。
发明内容
本发明试图緩解或消除上述问题中的至少某些问题。
本发明提供了一种电焊机，包括用于在槽中进行焊接的焊接喷枪，其 中焊接喷枪安装成用于绕大体水平的轴相对于电焊机作旋转运动，以致在 该电焊机的使用过程中，当将电焊机设置成使喷枪能够在槽中进行焊接 时，喷枪可以在(i)其中焊接喷枪设置在槽中的操作位置和(ii)其中焊 接喷枪远离槽设置的脱离位置之间运动。
通过将焊接喷枪安装成用于绕水平轴在操作位置和脱离位置之间作旋转运动，本发明可以消除或者至少减少前述配置的某些缺点。具体而言， 当喷枪处于脱离位置中时，电焊机倾向于在管道圆周上相对紧凑。电焊机 可相对容易地在脱离位置中绕管道进行操作。
优选地，处于脱离位置中的焊接喷枪充分远离槽，从而大体上防止了 妨碍管道。处于脱离位置中的焊接喷枪可使得第二焊接喷枪(例如，附加 的电焊机上的焊接喷枪)能够在电焊机的附近沿槽通过。
在操作位置和脱离位置之间运动的过程中，与某些已知的电焊机上的
焊接喷枪的至少部分由绕垂直轴的旋转所产生的轨i^目比，本发明的实施 例的焊接喷枪还可以具有妨碍电焊机和/或管道上的较少的构件(例如，引 导件、管线以及软管)的轨迹。
在许多电焊机配置中， 一旦完成焊层，就有必要使焊接喷枪沿径向方 向(相对于正被焊接的管道)运动，以致喷枪不M碍槽的侧部。在某些 已知的电焊机中，这种径向运动是独立于并且不同于任何远离槽的其它运 动。本发明的实施例的配置可以使喷枪的运动(在操作位置和脱离位置之 间)能够包括沿管道长度的分量和径向分量。这种运动可以是单^动。 因此，本发明可以在径向方向上实现对焊接喷枪控制的改进。作为选择或 者另外地，本发明可以实现对于焊接喷枪在操作位置和脱离位置之间的运 动进行的更为简单的配置。
焊接喷枪也可以安装成用于在沿机器长度的方向上作线性运动。焊接 喷枪在操作位置和脱离位置之间的运动可以包括线性分量(典型地，线性 分量是除旋转分量以外的分量)。例如，水平的轴可以安装在滑道上用于 线性运动。运动的线性分量可以包括沿水平方向(相对于电焊机)的分量。 线性运动是优选地与电焊机的主体有关的。电焊机的主体可以设置成在使 用中它沿平行于管道轴线的方向与焊缝的分离是大体恒定的。由此，在使 用中主体可能不会相对于焊缝向后运动。已经发现有助于将相对于电焊机 的主体的绕水平轴的旋转与线性运动相结合的配置是非常有利的。
当焊接喷枪处于操作位置中时，可以在沿机器长度的方向上安装焊接 喷枪。例如，在使用过程中可将线性运动用于使焊接喷枪在槽中摆动。作 为选择或者另外地，可将线性运动用于相对于槽的中心线来引导焊接喷 枪，例如，可将线性运动用于补偿电焊钳和槽之间的平行度的缺乏。在这 种实施例中，可将焊接喷枪安装成用于相对于控制臂作线性运动。例如， 当焊接喷枪处于操作位置中时，可将焊接喷枪安装成用于相对于控制臂的 端部作线性运动，该焊接喷枪连接到控制臂的端部。在此相对于电焊机限定出某些方向。这些方向对于本领域的技术人员 是非常明显的。水平的轴优选地平行于机器的宽度。因此，水平的轴典型 地(在该电焊机的使用过程中，当将电焊机设置为使喷枪能够在槽中进行 焊接时)大体平行于管道横截面在正被焊接的位置处的切线。将认识到， 在正被焊接的本体的坐标系中，水平轴的方位可以改变。机器的长度优选 地(在该电焊机的使用过程中，当将电焊机设置为使喷枪能够在槽中进行 焊接时)在垂直于槽的方向上。机器的长度可以大体平行于将要焊接的管 道的纵向轴线。垂直轴优选地平行于机器的高度。由此，垂直轴典型地(在 该电焊机的使用过程中，当将电焊机设置为使喷枪能够在槽中进行焊接 时)大体平行于正被焊接的位置处的管道半径。
焊接喷枪可以安装成用于绕多个大体水平的轴在操作位置和脱离位置 之间相对于电焊机作旋转运动。
可以将焊接喷枪安装成用于绕那些轴中的至少两个作逆向旋转运动。 例如，在4吏用过程中，喷枪可以绕一个水平轴旋转，并绕另一个水平轴逆 向旋转。在焊接喷枪在操作位置和脱离位置之间运动的过程中，焊接喷枪 可以绕两个轴旋转大体相等且相反的量，从而在操作位置和脱离位置中大 体维持相同的方位。
电焊机可以包括连接到喷枪的控制臂，其中控制臂的运动影响喷枪在 操作位置和脱离位置之间的运动。控制臂优选地安装在电焊机上，用于绕 水平轴的旋转运动。控制臂可以是分段的。控制臂可以包括多个接头。控 制臂可以包括弯管接头。控制臂可以包括球和球窝接头。控制臂可以安装 在电焊机上，用于在沿机器长度的方向上的线性运动。控制臂可以是机器 人。
水平轴的位置可以是能够相对于机器主体移动的或者相对于电焊机主 体固定。例如，在设置有控制臂的实例中，臂可以安装为用于绕电焊机上 的固定的水平轴的旋转运动。作为选择，水平轴可以安装为用于沿电焊机 的长度的线性运动。
电焊机可以进一步包括控制单元。控制单元可以设置为有助于在操作 位置和脱离位置之间引导焊接喷枪。作为选择或者另外地，控制单元可以 设置为有助于沿槽，优选地沿槽的中心操纵焊接喷枪。例如，控制单元可 以设置为有助于焊接喷枪追踪焊缝。控制单元可以设置为有助于通过控制 臂操纵焊接喷枪。控制单元可以设置为在使用过程中接收关于焊接喷枪在 槽内的位置的信号，并有助于焊接喷枪依据该信号的运动。优选地，电焊机可以安装成用于在管夹，例如圆周管夹上作运动。
电焊机可以设置为可在沿槽的任一方向上进行焊接。电焊机可以关于 沿电焊机的长度伸展的垂直面大体对称。例如，优选地，机器上的馈线配 置从电焊机的任一侧都是同样可见的。
由于本发明可能并不必然要求焊接喷枪可绕垂直轴旋转，因此电焊机 可能尤其是沿它的宽度(沿槽)是更紧凑的。根据发明的实施例的电焊机 也可以比已知的电焊机更简单、更轻和/或更容易维修。
本发明的可能特别有益的实施例涉及一种包括多个焊接喷枪的电焊 机。电焊机可以包括多个乃至大量焊接喷枪。具体而言，本发明的某些实 施例可以采用相对紧凑的双焊接喷枪配置的形式。单个机器上的多个焊接 喷枪在某些应用中可能是非常有利的，这是因为，例如，可以缩短将管道 焊接在一起所花费的时间。在本发明的电焊机包括多个焊接喷枪的实例 中，多个喷枪中的任一喷枪或者所有喷枪可以根据本发明的任一方面进行 设置。
国际专利申请No. PCT/EP99/10505 (^S开文件No. WO00/38872 )描 述了在单个机器上的两个焊接喷枪的使用，并将该申请的全文以参引的方 式并入于此。可以根据PCT/EP99/10505中所描述的焊接设备的任一方面 设置多个焊接喷枪。具体而言，本申请的权利要求可以修改为包括 PCT/EP99/10505的焊接设备的特征，并且可以进一步参考在上&目关的 专利申请中所描述或者主张的方法和/或设备的特征来限定本发明。例如 所述多个弧焊喷枪中的至少两个喷枪可以以彼此紧邻的方式进4ti殳置，以 致在喷枪的操作过程中，所述至少两个喷枪的电弧一个紧接另 一个产生在 槽中；可以分别通过探知关于每个管道焊接的电特性独立地自动地用电子 仪器操纵由所述多个焊弧喷枪中的每个产生的电弧；和/或电焊机可以构造 为使其可用于将首尾相连放置的两个管道焊接在一起，首^目逸故置的两 个管道间限定出槽，限定槽的壁被分开成小于IO度的角度。
根据本发明的另一个方面，提供有包括焊接喷枪的电焊机，在该电焊 机的使用过程中，当将电焊机设置为使喷枪能够在槽中进行焊接时，焊接 喷枪可以在(i)其中焊接喷枪没置在槽中的操作位置和(ii)其中焊接喷 枪远离槽设置的脱离位置之间运动。当处于脱离位置中时，喷枪在沿机器 宽度的方向上所确定的与喷枪处于操作位置中时的大体相同。当处于脱离 位置中时，喷枪与槽的分离优选地具有沿机器高度的方向的分量和沿机器 长度的方向的分量。根据本发明的另一个方面，提供了将两个管道焊接在一起的方法，该
方法包括下列步骤首尾相连地设置两个管道，这些管道成形为在管道的 端部之间限定出沿圆周延伸的槽，提供用于在槽中进行焊接的电焊机，电 焊机包括焊接喷枪，绕大体水平的轴相对于电焊机在其中焊接喷枪设置成 用于在槽中进行焊接的操作位置和其中焊接喷枪远离槽设置的脱离位置 之间旋转焊接喷枪。
该方法还可以包括在沿机器长度的线性方向上，并优选地相对于机器 的主体在操作位置和脱离位置之间移动喷枪的步骤。
在操作位置和脱离位置之间运动的过程中，有利地，焊接喷枪绕水平 轴旋转小于110度。在操作位置和脱离位置之间运动的过程中，电焊机可 以绕水平轴旋转超过40度。在操作位置和脱离位置之间运动的过程中，焊 接喷枪可以绕两个水平轴逆向旋转。焊接喷枪可以逆向旋转大体相等且相 反的量，从而在操作位置和脱离位置中大体维持相同的方位。
在焊接过程中，电焊机典型地安装在管夹上。管夹典型地沿圓周方向 围绕管道设置。本发明的方法可以包括将机器安装在管夹上的步骤，并且 还包括沿管夹移动电焊机的步骤。
典型地，通过在喷枪处于操作位置中时，移动电焊机(例如，沿管夹) 来完成沿槽的焊接。电焊机可以设置为焊接一个焊层中的槽的整个长度， 但是，优选地，电焊机设置为焊接焊层中的槽的不连续部分或者扇区。
在电焊机已经完成焊层之后，焊接喷枪运动到脱离位置是非常有利的。 当喷枪处于脱离位置中时，电焊机能够围绕管道自由^动(例如，返回 到下一个焊层的起点)，而没有损坏管道上的焊接喷枪、槽或者在提供另 一个电焊机的情况下，与该另一个电焊机发生碰撞的风险。本发明的方法 可以包括当喷枪处于操作位置中时，在移动电焊机的同时在槽中进行焊 接，从而绕槽的圆周部分形成焊缝的步骤。该方法还包括随后将焊接喷枪 移动到脱离位置的步骤。
可以提供用于在槽中进行焊接的附加的电焊机。可以根据本发明的任 一方面设置附加的电焊机。该方法可以包括利用附加的电焊机在槽中进行 焊接的步骤。
该方法可以包括在附加的电焊机的焊接喷枪接近第一电焊机之前，并 且无论如何就在附加的电焊机的焊接喷枪接近第 一 电焊机之前，将第 一 电 焊机移动到脱离位置的步骤。该方法可以包括在附加的电焊机的焊接喷枪接近第一电焊机并位于操作位置中的同时，将第一电焊机的焊接喷枪移动 到脱离位置的步骤。电焊机设置为在焊接过程的某个阶段中彼此接近在缩 短停机时间中可以是有效的。例如，电焊机可以设置为在第一电焊机已经 完成焊层的不久之后，附加的电焊机几乎完成它的焊层，那些焊层完成在 槽中大体相同的位置处。 一旦完成其焊层，第一电焊机的焊接喷枪可以运 动到脱离位置，以4吏得附加的电焊机能够完成它的焊层。
当电焊机的间隔小于两个机器的宽度，更优选地小于一个机器的宽度， 还要更优选地小于机器宽度的一半时，电焊机可视作被接近。电焊机可能 快凍^目互接触。虽然这当然可能取决于正被焊接的管道的直径，但是当电
烊机的中点围绕管道的角间距小于40度，更优选地小于20度，还要更优 选地小于10度时，电焊机可视作被接近。
如上所述，本发明的方法可以包括在当喷枪处于操作位置中时，移动 第一电焊机的同时，在槽中进行焊接，从而绕槽的第一圆周部分形成焊缝
机围绕管道的一部分的运动，从而围绕槽的第二圆周部分形成焊缝，其中 槽的第二圆周部分在至少一个端部处邻接槽的第一圆周部分，并且其中在 已将第一电焊机的焊接喷枪移动到脱离位置之后，完成附加的电焊机到位 于槽的第一圆周部分和第二圆周部分之间的汇合处的运动。
可以提供大量附加电焊机。大量电焊机可以设置在同一管夹上。大量 电焊机可以设置在设置于槽的任一侧的不同管夹上。电焊机中的至少两个 可以:没置为焊接槽的特定的圓周部分或者扇区。例如，可以提供四个电焊 机，每个管夹设置有两个电焊机。作为选择，可以提供八个电焊机，每个 管夹设置有四个电坪机。每个电焊机可以设置为焊接槽的卯度部分。焊层 的起始/停止位置和/或焊层的角长可以在焊接过程中改变。例如，可通过 软件单元针对焊接质量/时间对任一具体焊层的角长进行优化。
第一电焊机可以设置为从槽的第一侧进行焊接。附加的电焊机可以设 置为从槽的该第一侧进行焊接。作为选择，附加的电焊机可以设置为从槽 的另一侧进行焊接。
电焊机中的至少两个可以设置为沿相反的圓周方向进行焊接。
在某些管道焊接配置中，可能有必务使用两种略孩t不同类型的电焊机。 例如，出于A^工程学的原因，可能有必要使用具有不同的控制面板设计 和/或不同的馈线配置的电焊机，这取决于电焊机将要进行焊接的圆周方向。机器通常被命名为左手或者右手机。绕大体水平的轴相对于电焊M 转焊接喷枪(根据本发明的方法)可以消除对于这些4工程学差异的需 要，并且可以使多个完全相同的电焊机能够用在管道上。提供的电焊机中
的至少75%、更优选地4^P电焊机可以是完全相同的。
管道可以适合于内陆管线，但是，管道优选地适合于水下深海管线。
管道的至少一部分可以包括涂层，例如混凝土涂层。
如将认识到的那样，发明的上述设备和方法中的一个或者多个的特征 可以被并入到发明的其它设备和方法中。通过示例，本发明的方法中的电 焊机可以包括多个焊接喷枪，其中焊接的方法包括绕大体7jC平的轴相对于 电焊机在其中焊接喷枪设置用于在槽中进行焊接的操作位置和其中焊接 喷枪远离槽设置的脱离位置之间旋转多个焊接喷枪的步骤。
现在将参考所附的示意图仅以示例的方式阐述发明的各个实施例，其
中
图la和lb是根据发明的第一实施例的电焊机的侧视图2是通过根据发明的第一实施例的机器将两个管道焊接在一起的示 意图3是根据发明的第二实施例的电焊机的立体图4是通过根据发明的第二实施例将两个管道焊接在一起的示意以及
图5图示了根据发明的第三实施例的管道和管夹的端视图。
具体实施例方式
尤其是当铺设输油管线或者天然气管线时，在自动的管道焊接配置中 使用电焊机是已知的。在这种配置中，典型地，至少两个电焊机安装在管 夹上用于围绕管道的圆周运动。为了减小电焊机上的焊接喷枪妨碍管道上 的部件(例如，槽或者焊缝)的可能性，将焊接喷枪运动到脱离位置是已 知的。在已知的配置中，焊接喷枪倾向于绕垂直轴(即，当电焊机安^t 管道上时，典型地为径向的轴)旋转到一侧。
这些已知的配置具有很多缺点。具体地，当喷枪处于脱离位置时，电 焊机在管道上倾向于相对难以操作。电焊机还占据了围绕管道圆周的相对较大的空间。电焊M可能过度复杂、笨重和/或难以维持。
参考图la和lb，根据本发明的第一实施例的电焊机l包括焊接喷枪3、 主体5以及连接在喷枪3和主体5之间的机器人控制臂7。在使用过程中， 电焊机在滑槽9上安装到附连到管道13的管夹11。
除了沿待焊接的管道的端部处的清理长度17以夕卜，管道的整个外表面 具有混凝土涂层15，已将涂层15除去从而使得能够安装管夹11。管道还 具有径向位于钢管本身和混凝土涂层之间的相对薄的塑料涂层(未示出)。 塑料涂层同样从待焊接的管道的端部被清理掉。管夹11位于塑料涂层和钢 管之间的汇合处(塑料涂层位于图la的夹具的左手侧上，并且钢管位于图 la的夹具的右手侧上)。
在焊接之前，管道13设置为与第二管道(未示出)首4^目连。管道成 形为在管道的端部之间限定出沿圆周延伸的槽19。
在发明的第一实施例中，焊接喷枪3安装为用于绕控制臂7上的两个 轴21、 23进行旋转运动。这些轴均相对于电焊机l水平，并且平行于机器 的宽度(在图la和lb中，机器的宽度处于^到纸面中的方向上)。当 电焊机安装在管道上时，水平轴平行于处于正^L焊接的位置处的管道的切 线。
第一轴21 (处于控制臂7的基部处)大致居中设置在机器主体上。第 二轴23 (安置在控制臂7的基部7"和控制臂7的外部7"之间的汇合处) 在臂7上限定出弯管接头。焊接喷枪3安装成用于绕两个轴作逆向旋转运 动。
焊接喷枪3还安装成用于在沿机器的长度L的方向上作线性运动。第 一轴21安装在滑道25上。滑道本身固定地安装在电焊机1的主体5上， 但滑道包括滑槽/滑块配置从而能够在控制臂7上的第一轴21 (以及相应 的焊接喷枪3)和电焊机主体5之间进行相对的线性运动。
焊接喷枪3可以绕水平轴21、 23在操作位置(图la中示出)和脱离 位置(图lb中示出)之间并在滑道25上(在较小的程度上)运动。
电焊机上的控制单元(未示出)有助于在两个位置之间引导焊接喷枪 3。在操作位置中，焊接喷枪3安置在槽19中。在脱离位置中，喷枪远离 槽19安置。
将电焊机设置为，使焊接喷枪3在脱离位置中充分远离槽19，从而最 大程度地消除妨碍管道的可能性。当焊接喷枪处于脱离位置中时，电焊机还允许第二电焊机上的焊接喷枪沿槽的通过(在下面参考图2)。通过将焊 接喷枪布置成，将其安装成用于绕水平轴作旋转运动，电焊机倾向于(至 少在脱离位置中)与其中喷枪可绕垂直轴旋转的配置相比更紧凑并且可以 在管夹上进行更灵活的操作。因此，当焊接喷枪处于脱离位置中时，电焊 机占据管道圆周上的相对小的空间。
在达到脱离位置的运动过程中，焊接喷枪3绕第一水平轴21旋转100 度(臂7的基部7'从与垂直线成110度(图la)运动到与垂直线成10度 (图lb ))。喷枪还绕第二水平轴沿相反方向逆向旋转110度(臂7的外部 7"从与基部7，成-10度(图la)运动到与基部7，成+80度(图lb))。因此， 喷枪在操作位置和脱离位置中维持相同的方位(即，大体垂直)。
第一轴21还沿滑道25相对于电焊机主体运动很短的(直线)距离。
虽然图la和lb中示出了喷枪处于特殊的操作/脱离位置中的电焊机， 但是发明的第一实施例的电焊机上的焊接喷枪可以在其中臂7的基部7，处 于与垂直线成70度到110度的任何地方的展开位置和其中基部7，处于与 垂直线成10度到70度的任何地方的脱离位置之间进行操作。
在脱离位置中，喷枪提升并远离槽19。绕水平轴的旋转使喷枪的运动 (在操作位置和脱离位置之间)能够包括径向分量(相对于管道)。因此， 第 一实施例的电焊M提供了对于焊接喷枪在径向方向上的改进控制。
参考图2，在将两个管道13焊接在一起的方法中，使用根据发明的第 一实施例的两个电焊机la、 lb。
两个管道13a、 13b设置为首尾相连，并成形为在管道13a、 13b的端 部之间限定出沿圓周延伸的槽19。每个管道均具有混凝土涂层15和清理 区域17(图中夸大了清理的斜面，实际上，清理的斜面沿大体径向的方向 延伸)。在清理区域中， 一个管夹lla安装在槽的一侧上，而另一个管夹 lib安装在槽19的另一侧上。两个管夹均设置在它们各自管道的塑料涂层 /钢界面的上方。
根据第一实施例的电焊机l安装在每个管夹上。在使用过程中，在焊 接喷枪处于操作位置中时，第一电焊机la(在图2中的右手侧管夹上示出) 围绕管夹lla的180度扇区运动，从而在该槽的扇区中形成圆周焊缝。当 机器围绕管道沿圆周运动时，电焊机追踪喷枪在槽中的位置，从而确保了 让人满意的焊接质量。与通常利用焊接喷枪的情况一样，喷枪在焊接过程 中并不直接指向管线的中心(即，它并非精确的径向)，而是指向稍^l偏离该中心的位置，与半径成8度的角度(在管接头的平面中)。
第二电焊机lb (在图2中的左手侧管夹lib上示出)围绕管夹的相反 的180度扇区运动(由图2中的实线箭头示出)，由此在管接头的该扇区上 方形成另一个圆周焊缝。
当第一电焊机la完成焊层时，焊接喷枪绕水平轴21、 23从操作位置 旋转到脱离位置，并且机器返回到它的起始位置，以便开始下一个焊层(由 图2中的虚线箭头示出)。
图3示出了在小于10度的槽中操作的根据发明的第二实施例的电焊机 101。除了下面所描述的特性之外，电焊机101与参照第一实施例所述的特 征大体相同。
电焊机IOI包括两个焊接喷枪103、 103，。每个电焊机均连接到控制臂 107，用于绕大体平行于机器的宽度的水平轴121、 121，的旋转运动。在发 明的第二实施例中，机器具有足够的宽度，使得第一焊接喷枪的水平轴121 并不完全平行于第二焊接喷枪的水平轴121，(两个水平轴均平行于位于正 被焊接的位置处的管道横截面的切线)。
焊接喷枪以彼此紧邻的方式设置，以致在喷枪的操作过程中，两个喷 枪的电弧一个紧接另一个产生在槽中。在国际专利公开文件No. WO00/38872中描述了这一特征。
焊接喷枪103并不绕垂直轴旋转到脱离位置。这使得电焊机比某些已 知的电焊机、尤其是已知的双喷枪电焊机更紧凑(尤其是喷枪处于脱离位 置中)并且更容易维持。
通过将喷枪安装成用于绕水平轴在操作位置和脱离位置之间作运动， 与某些已知的电焊机上的焊接喷枪的轨i^目比，该焊接喷枪还具有妨碍电 焊机和/或管道上的较少构件的轨迹。
图4是安装在两个管道113上的根据发明的第二实施例的两个电焊机 101a、 101b的示意图。使用电焊机的方法与参照第一实施例所描述的方法 大体相同。在使用过程中，当焊接喷枪处于操作位置中时，第一电焊机101a (在图4中的右手侧管夹上示出)围绕管夹llla的一部分运动，由此在槽 的一部分中形成圆周焊缝。第二电焊机101b(在图4中的左手侧管夹上示 出)围绕管夹lllb的另一部分运动，由此形成另一道圆周悍缝。
当第一电焊机101a完成焊层时，焊接喷枪103、 103，绕水平轴121、 121，从操作位置旋转到脱离位置，并且机器返回到它的起始位置，以便开始下一个焊层。
图5示出了根据发明的第三实施例的管道和管夹配置的端视图。管夹 211安装在待焊接的每个管道上(只示出了其中一个管夹)。管道213上的 管夹211承载两个电焊机201a、 201b，每个机器均与参照发明的第二实施 例所述的内容大体相同。电焊机安装为沿圓周方向W行进，并由此最初沿 平行于电焊机的宽力与管勤目切的方向行进。
在使用过程中，第一电焊机201a (在图5的左手侧上)围绕管夹211 沿逆时针方向行进，从而围绕管道圆周的卯度扇区形成圆周焊缝。在较短 的一段时间之后，第二电焊机201b (在图5的右手侧上)围绕焊缝的相反 的90度圆周部分沿顺时针方向行进。
另一管道(未示出)上的管夹支承第三和第四电焊机。这些机器釆用 与上述方式相似的方式在圆周的相反的(下部)卯度部分的上方行进。
在第一电焊机201a完成它的焊层之后，第一电焊机201a使两个焊接 喷枪203a恰好在第三电焊机开始与它们接触之前，绕水平轴从操作位置运 动到脱离位置。这使得第三电焊机(未示出)能够在不必移动第一电焊机 (喷枪处于充分远离槽的脱离位置中)的情况下焊接至邻接第一焊层的端 部的位置。使电焊^可能彼此靠近从而缩短停机时间。
图5中示出的电焊机设置为如上所述最初焊接槽的90度圆周部分或者 扇区。但是，通过软件针对焊接时间/质量对电焊机在这些扇区中的起始/ 结束位置进行优化。因此，贯穿管道焊接的整个过程中，这些扇区并不必 然遍及90度部分。
根据发明的第四实施例(未示出)，根据本发明的四个电焊机安装在槽 的一侧上的第一管夹上，并且四个电焊机安装在槽的另一侧上的第二管夹 上(即，总共八个电焊机)。每个电焊机均设置为焊接槽的圆周长度的一 部分。每个机器均承载两个喷枪。
虽然已经参考具体的实施例描述和说明了本发明，但是本领域的普通 技术人员将认识到发明给予其本身许多未于此明确说明的不同变型。例 如，每个电焊机均可以包括设置用于绕唯一的单个水平轴旋转运动的焊接 喷枪。电焊机可以设置成当喷枪在操作位置和脱离位置之间运动时，该轴 不会在沿机器长度的线性方向上运动。每个电焊机均可以包括三个或更多 个喷枪。
在前述的说明中，提到了已知的、明显的或可预见的等同物的整体或者构件，则这些等同物如同被单独提出一样被并入在此。应该参考权利要 求来确定本发明的真实范围，本发明的真实范围应理解为涵盖任何这种等 同物。读者还将认识到被描述成优选的、有利的、便利的发明的整体或特 征等均是可选择的，并且并不限制独立权利要求的范围。
权利要求
1.一种电焊机，包括用于在槽中进行焊接的焊接喷枪，其中所述焊接喷枪安装成用于绕大体水平的轴相对于所述电焊机作旋转运动，以致在所述电焊机的使用过程中，当将所述电焊机设置为使所述喷枪能够在所述槽中进行焊接时，所述喷枪能够在(i)其中所述焊接喷枪设置在所述槽中的操作位置和(ii)其中所述焊接喷枪远离所述槽设置的脱离位置之间运动。
2.根据权利要求l所述的电焊机，其中所述焊接喷枪在所述^Mt位置和所述脱离位置之间的运动包括线性分量。
3.根据权利要求2所述的电焊机，其中所述电焊机包括主体，并且所 述水平的轴安装成用于相对于所述主体作线性运动。
4.才艮据前述权利要求中的任一项所述的电焊机，其中所述水平的轴平 行于所述电焊机的宽度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电焊机，其中所述焊接喷枪安 装成用于绕多个大体水平的轴相对于所述电焊机在所述操作位置和所述 脱离位置之间作旋转运动。
6.根据权利要求5所述的电焊机，其中所述焊接喷枪安装成用于绕所 述水平的轴中的至少两个作逆向旋转运动。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电焊机，进一步包括连接到所 述喷枪的机器人控制臂，其中所述控制臂的运动实现了所述喷枪在所述操 作位置和所述脱离位置之间的运动。
8.根据要求7所述的电焊机，其中所述控制臂包括弯管接头。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电焊机，包括多个焊接喷枪， 每个喷枪依据权利要求1到8中的任一项所述的焊接喷枪进行设置。
10.根据权利要求9所述的电焊机，其中所述多个焊接喷枪中的至少 两个喷枪以彼此紧邻的方式设置，以致在所述喷枪的操作过程中，所述至 少两个喷枪的电弧一个紧接另 一个产生在所述槽中。
11. 一种将两个管道焊接在一起的方法，包括如下步骤首4^目连地设置两个管道，所述管道成形为在所述管道的端部之间限 定出沿圆周延伸的槽，提供用于在所述槽中进行焊接的电焊机，所述电焊机包括焊接喷枪，绕大体水平的轴相对于所述电焊机在其中将所述焊接喷枪设置成用 于在所述槽中进行焊接的操作位置和其中将所述焊接喷枪远离所述槽设 置的脱离位置之间旋转所述焊接喷枪。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，在所述操作位置和所述 脱离位置之间运动的过程中，将所述焊接喷枪绕所述水平的轴旋转小于 90度的角度。
13. 根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，在所述操 作位置和所述脱离位置之间运动的过程中，将所述焊接喷枪绕两个水平 的轴逆向旋转大体相等且相反的量，从而在所述操作位置和所述脱离位 置中大体保持相同的方位。
14.根据权利要求11到13中的任一项所述的方法，包括同样在沿 所述机器长度的线性方向上在所述操作位置和所述脱离位置之间移动 所述喷枪的步骤。
15.根据权利要求11到14中的任一项所述的方法，包括当所述喷 枪处于所述操作位置中时移动所述电焊机，同时在所述槽中进行焊接，从而沿所述槽的一部分形成焊缝，随后将所述焊接喷枪移动到所述脱离位 置的步骤。
16.根据权利要求11到15中的任一项所述的方法，包括提供附加 的电焊机，并利用所述附加的电焊机在所述槽中进行焊接的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在所述附加的电焊机的所述 焊接喷枪接近第 一 电焊机之前，完成将所述第 一 电焊机的所述焊接喷枪移 动到所述脱离位置的步骤。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，其包括如下步骤当所述焊接喷枪处于所述操作位置中时移动所述第一电焊机，同时在所述槽中进行焊接，从而绕所述槽的第一圆周部分形成焊缝，完成所述附加的电焊机围绕所述管道的一部分的运动，同时利用所述附加的电焊机在所述槽中进行焊接，从而围绕所述槽的第二圆周部分形成焊缝，其中所述槽的 第二圆周部分的端部与所述槽的第一圆周部分的端部相连，从而限定出汇合处，并且其中在已将所述第 一电焊机的所述焊接喷枪移动到所述脱离位 置之后，完成所述附加的电焊机到达所述汇合处的运动。
19.根据权利要求16到18中的任一项所述的方法，包括提供用于在 所述槽中进行焊接的大量附加的电焊机的步骤。
20.根据权利要求16到19中的任一项所述的方法，其中将所述电焊 机中的至少两个安装在同一管夹上。
21.根据权利要求16到20中的任一项所述的方法，其中将所述电焊 机中的至少两个安装在设置于所述槽的任一侧的不同的管夹上。
22.根据权利要求16到21中的任一项所述的方法，其中将至少两个 电焊机i殳置成焊接所述槽的不同圆周部分。
23.根据权利要求16到22中的任一项所述的方法，其中将所述电焊机中的至少两个设置成沿相反的圆周方向进行焊接。
24.根据权利要求16到23中的任一项所述的方法，其中所有的所述电焊机是完全相同的。
全文摘要
一种电焊机(1)包括用于在槽(19)中进行焊接的焊接喷枪(3)。焊接喷枪(3)安装成用于绕大体水平的轴(21)相对于电焊机作旋转运动(典型地，在使用过程中，与管道相切)，以致在电焊机(1)的使用过程中，当将电焊机(1)设置成使喷枪能够在槽中进行焊接时，喷枪能够在(i)操作位置和(ii)其中焊接喷枪远离槽(19)设置的脱离位置之间运动。电焊机可以比某些已知的配置更容易处理且更紧凑。
文档编号B23K9/028GK101553338SQ200780040424
公开日2009年10月7日 申请日期2007年10月4日 优先权日2006年11月1日
发明者安德烈亚·普罗韦西, 泰雷西奥·西尼亚罗尔迪, 雷纳托·博内利 申请人:塞彭公司