一种筛管焊机及筛管焊接方法
【专利摘要】本发明是关于一种筛管焊机及筛管焊接方法，属于筛管焊接领域，所述的筛管焊机，包括焊枪、焊枪调节臂、焊接平台及控制装置，其中：所述的焊枪调节臂，包括：微调机构，用于从X、Y、Z三个方向微调所述焊枪的位置；以及大位移调节机构，用于从X、Y两个方向对所述焊枪进行大位移调整；所述的焊接平台，包括：旋转机构，用于卡住待焊接的筛管，并使其在Z、Y平面内转动；以及至少一支撑座，用于支撑所述待焊接的筛管，使其垂直于Z、Y平面；所述的控制装置，用于控制所述焊枪调节臂，调节所述焊枪在X、Y、Z三个方向的位置；其中，所述的X、Y、Z三个方向互相垂直。本发明提供的筛管焊机，产品成型效果好，焊接效率高。
【专利说明】一种筛管焊机及筛管焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种筛管焊机，属于筛管焊接领域，特别是涉及一种可进行人工智能焊接的筛管焊机。
【背景技术】
[0002]防砂筛管包括基管以及通过焊接的方式与筛管连接的支撑环和保护套等部件。目前筛管各部件之间的焊接大部分为手工二保焊接，由于基管、支撑环、保护套的材料存在的公差、变形等因素，加之保护套与支撑环的焊接又是薄板与厚壁的焊接，因此手工焊接工艺较为困难，焊接时易产生较大的偏差，导致产品成型效果不好，后期工序工作量非常大，并且工人劳动强度大、作业环境差。
[0003]现今，对于超薄板(等效)与超厚板二者的焊接工艺通常包括:把要焊接的薄板与厚板预热至二者对焊枪焊接升温都不敏感的温度；在薄板焊缝接合处通过安装焊接工艺件来尽量增加薄板的热容量，此调整后的热容量要与厚板热容量相当。
[0004]不锈钢板防砂筛管端口焊接处的机械结构状况与改善条件有限，不能用预热、增加薄板施焊处的热容量等手段来形成符合上述超薄板与厚板进行合理焊接的工艺条件，因此无法通过上述超薄板与厚板的焊接工艺来提高焊缝质量。
【发明内容】
[0005]我解决现有技术中存在的缺陷，一方面，本发明提供了一种筛管焊机，其包括焊枪、焊枪调节臂、焊接平台及控制装置，其中:所述的焊枪调节臂，包括:微调机构，用于从X、Y、Z三个方向微调所述焊枪的位置；以及大位移调节机构，用于从Χ、Υ两个方向对所述焊枪进行大位移调整；所述的焊接平台，包括:旋转机构，用于卡住待焊接的筛管，并使其在z、Y平面内转动；以及至少一支撑座，用于支撑所述待焊接的筛管，使其垂直于z、Y平面；所述的控制装置，用于控制所述焊枪调节臂，调节所述焊枪在X、Y、Z三个方向的位置；其中，所述的X、Y、Z三个方向互相垂直。
[0006]较佳的，所述的焊枪调节臂，还包括偏摆机构，用于控制所述焊枪在Χ、Υ平面内循环摆动。
[0007]较佳的，所述偏摆机构，包括:偏摆电机；以及摆臂，一端与所述偏摆电机的输出端连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X、Y平面内循环摆动。
[0008]较佳的，所述微调机构包括X方向微调单元、Y方向微调单元及Z方向微调单元其分别包括:微调电机，用于提供驱动力；以及滚珠丝杆传动结构，一端与所述微调电机连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X或Y或Z方向精细移动。
[0009]较佳的，所述大位移调节机构包括X方向调节单元及Y方向调节单元，其分别包括:电机，用于提供驱动力；以及齿条传动结构，一端与所述电机连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X或Y方向移动。
[0010]较佳的，所述旋转机构，包括变频电机、齿形带传动结构及三爪卡盘:所述的变频电机，用于提供不同频率的驱动力；所述的齿形带传动结构，一端所述变频电机连接，另一端与所述三爪卡盘连接，带动所述三爪卡盘在Z、Y平面内转动；所述的三爪卡盘，用于卡接所述待焊接的筛管，并使其在Z、Y平面内转动。
[0011]较佳的，所述支撑座，包括:支撑面板，用于承托所述待焊接的筛管；升降支架，与所述支撑面板连接，用于调整所述支撑面板的高度。
[0012]较佳的，所述的控制装置包括焊枪调节壁控制器，其通过脉冲方式控制所述微调机构，调节所述焊枪在X、Y两个方向的位置。
[0013]较佳的，所述的控制装置还包括:焊枪控制器，用于控制所述焊枪的工作状态；以及旋转机构控制器，用于控制所述旋转机构的工作状态。
[0014]另一方面，本发明提供了一种筛管焊接方法，使用上述筛管焊机进行焊接，所述焊接方法包括:将筛管待焊接的一端通过所述旋转机构固定，并通过所述支撑座支撑，使其垂直于Z、Y平面；先通过所述控制装置，控制所述大位移调节机构在X、Y两个方向的移动，使所述焊枪位于所述待焊接区域上方；然后通过所述控制装置，控制所述微调机构在X、Y、Z三个方向的移动，使所述焊枪正对焊道，且位于适当的焊接高度；开启所述焊枪及所述旋转机构，进行焊接；焊接过程中，观察焊接状态，随时通过所述控制装置调整所述焊枪调节臂，使所述焊枪位于焊接位置。
[0015]借由上述技术方案，本发明的筛管焊机及筛管焊接方法至少具有下列优点:
[0016]本发明实施例提供的筛管焊机，通过在焊接过程中观察焊接状态，利用控制装置随时控制焊枪调节臂精确调整焊枪位置，使所述焊枪处于合理的焊接位置，得到成型好、强度高无需进行后续加工的高品质筛管，避免了由于焊件加工误差、人工操作误差等因素导致的产品成型效果不好，后期工序工作量大等缺陷，降低了焊接工人的劳动强度，改善了焊接工艺的作业环境，提高了焊接效率。
[0017]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明实施例1提出的一种筛管焊机结构示意图；
【具体实施方式】
[0019]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的旋转切削刀具其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种筛管焊机，其包括焊枪4、焊枪调节臂、焊接平台及控制装置3。本发明实施例中，面对图1所在纸面，以垂直于纸面的方向为X方向，以上下方向为Y方向，垂直于X、Y平面的方向为Z方向。所述的焊枪调节臂包括微调机构及大位移调节机构8，所述的微调机构可直接或通过连接件间接与所述焊枪4连接，所述微调机构用于从X、Y、Z三个方向微调所述焊枪4的位置，使所述焊枪4位于焊接位置；在本实施例中，所述大位移调节机构8与所述微调机构固定连接，用于从X、Y两个方向对所述焊枪4进行大位移调整，使所述焊枪4大致位于筛管的待焊接的区域内；所述的焊接平台包括旋转机构2和支撑待焊接筛管悬臂端的支撑座1，所述的旋转机构2用于卡住待焊接的筛管10，并使其在Ζ、Υ平面内转动，所述支撑座I用于支撑所述待焊接的筛管，使其垂直于Ζ、Y平面；所述的控制装置3用于控制所述焊枪调节臂，调节所述焊枪4在X、Y、Z三个方向的位置使所述焊枪4位于所述筛管的待焊接位置。
[0022]使用本发明实施例提供的筛管焊机进行筛管焊接时，先将筛管10待焊接的一端固定在旋转机构2内，将所述筛管10的悬臂端放置在支撑座I上，调节支撑座1Χ、Υ方向的位置，使所述筛管垂直于Ζ、Y平面，以保证筛管10与旋转机构2同轴转动；先通过所述控制装置3控制大位移调节机构的驱动单元，使其在Χ、Υ两个方向移动，从而带动所述焊枪4在Χ、Υ方向进行大位移调整，待所述焊枪4大致位于待焊接区域时，停止调整所述大位移调节结构，控制所述微调机构的驱动单元，使其从X、Y、Z三个方向进行小位移移动，实现焊枪4的小位移调整，使所述焊枪4位于焊接位置；启动焊枪4及所述旋转机构2，进行焊接；焊接时随时观察焊缝宽度、高低、焊接材料等焊接状态，根据具体焊接情况，随时通过控制装置调整所述焊枪调节臂，使所述焊枪4始终位于较佳的焊接位置，直至完成焊接。
[0023]本发明实施例提供的筛管焊机，通过在焊接过程中观察焊接状态，利用控制装置随时控制焊枪调节臂精确调整焊枪位置，使所述焊枪处于合理的焊接位置，得到成型好、强度高无需进行后续加工的高品质筛管，避免了由于焊件加工误差、人工操作误差等因素导致的产品成型效果不好，后期工序工作量大等缺陷，降低了焊接工人的劳动强度，改善了焊接工艺的作业环境，提高了焊接效率。
[0024]所述的焊枪调节臂还包括偏摆机构5，本实施例中，偏摆机构5 —端与焊枪4连接，一端与所述微调机构连接，用于控制所述焊枪4在X、Y平面内循环摆动。该偏摆机构5通过摆动适当加宽焊道焊缝，以适应不同焊接工艺及焊缝宽度的要求，偏摆频率可以根据焊道焊缝的具体情况调整。
[0025]较佳的，所述偏摆机构5包括偏摆电机及摆臂，所述的偏摆电机用于为所述摆臂提供驱动力，以带动所述摆臂按照一定的频率在X、Y平面内循环摆动，摆动频率可以通过调整偏摆电机的频率进行调整；所述的摆臂一端与所述偏摆电机的输出端连接，另一端与所述焊枪4连接，带动所述焊枪4随所述偏摆电机在X、Y平面内循环摆动，以满足宽焊缝、大坡口、高强度的焊接要求。
[0026]较佳的，所述微调机构包括X方向微调单元6、Υ方向微调单元9、Ζ方向微调单元7:所述的X方向微调单元6包括微调电机及滚珠丝杆传动结构，所述微调电机优选步进电机，用于提供驱动力，所述滚珠丝杆传动结构包括蜗轮和滚珠丝杆，所述涡轮一端与所述微调电机连接，另一端与所述滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杆的另一端直接或间接与所述焊枪4连接，带动所述焊枪在X或Y或Z方向精细移动；所述的Y方向微调单元9和Z方向微调单元7同样各包括一组微调电机与滚珠丝杆传动单元。所述控制单元3通过分别控制各微调单元的微调电机来实现在各方向的位置微调。为确定各所述微调单元的位置，各所述微调单元还可以包括位置传感器。
[0027]较佳的，所述大位移调节机构8包括X方向调节单元及Y方向调节单元，各调节单元各包括一电机及一齿条传动结构，所述电机用于提供驱动力；齿条传动结构包括涡轮和直齿条，所述涡轮一端与所述电机连接，另一端与所述直齿条连接，所述直齿条的另一端 直接或间接与所述焊枪4连接,带动所述焊枪在X或Y方向移动。本实施例中，大位移调节 结构8通过所述微调结构及偏摆机构5间接与所述焊枪4连接。大位移调节机构能够满足 对不同规格、不同技术参数的筛管的焊接位置的调整要求。
[0028]较佳的，所述旋转机构2包括：变频电机、齿形带传动结构及三爪卡盘，所述的变 频电机用于提供不同频率的驱动力；所述的齿形带传动结构一端所述变频电机连接，另一 端与所述三爪卡盘连接，带动所述三爪卡盘在Z、Y平面内转动；所述的三爪卡盘，用于卡接 所述待焊接的筛管，并带动所述筛管在Z、Y平面内转动，以保证实现筛管的整圈焊接。三爪 卡盘，适应不同规格筛管，且方便装卡。
[0029]较佳的，所述支撑座包括支撑面板和升降支架，所述支撑面板用于承托所述待焊 接的筛管；所述升降支架与所述支撑面板连接，用于调整所述支撑面板的高度。通过设置 支撑架，能够使筛管与所述旋转机构进行同轴旋转，从而实现均匀、稳定、高质量焊接。较佳 的，所述的升降支架包括两个支腿，所述支腿一端与所述支撑面板连接，另一端与地面或 其他支撑平面连接，所述支腿包括至少一弯度可变化的弯折处，所述的两个支腿交叉连接， 且至少包括两个交叉点，所述的两个支腿关于交叉点的连线对称，通过丝杠调节所述两个 支腿的交叉角度实现所述支腿支撑高度的变化。该支撑结构构造简单，高度易于调整。
[0030]较佳的，所述的控制装置包括焊枪调节臂控制器，其通过脉冲控制方式控制所述 微调机构，调节所述焊枪在X、Y两个方向的位置，以保证精确调整焊枪位置，本发明实施例 中，所述焊枪调节臂控制器包括手动脉冲轮。操作时，焊接人员通过肉眼对焊接状态进行 观察，确认焊枪位置与正确位置存在偏差后，通过调整手动脉冲轮控制所述微调机构的X、Y 方向运动，直至所焊枪位于适当的焊接位置。本发明实施例提供的焊机，通过大位移调节机 构实现焊枪的快速到位，通过调整手动脉冲轮微调机构控制焊枪精准定位，实现高质量焊 接。
[0031]进一步的，所述的控制装置还包括焊枪控制器及旋转机构控制器，用于控制所述 焊枪的工作状态，例如所述焊枪开启或关闭及通过焊枪的电流大小等；所述的旋转机构控 制器，用于控制所述旋转机构的工作状态，例如所述旋转机构的开启或关闭以及转速的高 低等。通过控制装置统一控制焊枪及旋转机构，节省了操作时间，提高了工作效率。
[0032]实施例2
[0033]本发明实施例提供了一种筛管焊接方法，使用实施例1提供的筛管焊机进行焊 接，所述焊接方法包括以下步骤：
[0034]步骤1 :将筛管10待焊接的一端通过所述旋转机构2固定，并通过所述支撑座1支 撑，使其垂直于Z、Y平面；
[0035]打开三爪卡盘，将筛管10待焊接的一端从所述三爪卡盘卡扣的一侧穿入另一侧 穿出，使其待焊接处位于穿出的一侧，调整支撑座1的位置，使其支撑住筛管10并使筛管10 垂直于Z、Y平面；
[0036]步骤2 :先通过所述控制装置3，控制所述大位移调节机构在X、Y两个方向的移动， 使所述焊枪位于所述待焊接区域上方；
[0037]步骤3 :然后通过所述控制装置3，控制所述微调机构在X、Y、Z三个方向的移动， 使所述焊枪正对焊道，且位于适当的焊接高度；[0038]通过控制装置3分别控制X、Y、Z三个方向的微调单元，依次调整焊枪4在各个方向的位置，根据焊接人员的经验判断最佳位置，当焊枪4处于焊接最佳位置时，停止调整；
[0039]步骤4:开启所述焊枪4及所述旋转机构2，进行焊接；
[0040]焊接过程中，观察焊接状态，随时通过所述控制装置调整所述焊枪调节臂，使所述焊枪位于合理的焊接位置，直至完成焊接。
[0041]所述的合理的焊接位置包括所述焊枪与焊道的位置、焊接高度等工艺参数，其由焊接人员根据经验判断。
[0042]本发明实施例提供的筛管焊接方法，通过在焊接过程中观察焊接状态，利用控制装置随时控制焊枪调节臂精确调整焊枪位置，使所述焊枪处于合理的焊接位置，得到成型好、强度高无需进行后续加工的高品质筛管，避免了由于焊件加工误差、人工操作误差等因素导致的产品成型效果不好，后期工序工作量大等缺陷，降低了焊接工人的劳动强度，改善了焊接工艺的作业环境，提高了焊接效率。
【权利要求】
1.一种筛管焊机，其特征在于，其包括焊枪、焊枪调节臂、焊接平台及控制装置，其中: 所述的焊枪调节臂，包括: 微调机构，用于从X、Y、Z三个方向微调所述焊枪的位置；以及 大位移调节机构，用于从X、Y两个方向对所述焊枪进行大位移调整； 所述的焊接平台，包括: 旋转机构，用于卡住待焊接的筛管，并使其在Z、Y平面内转动；以及 至少一支撑座，用于支撑所述待焊接的筛管，使其垂直于Z、Y平面； 所述的控制装置，用于控制所述焊枪调节臂，调节所述焊枪在X、Y、Z三个方向的位置； 其中，所述的X、Y、Z三个方向互相垂直。
2.根据权利要求1所述的筛管焊机，其特征在于，所述的焊枪调节臂，还包括偏摆机构，用于控制所述焊枪在X、Y平面内循环摆动。
3.根据权利要求2所述的筛管焊机，其特征在于，所述偏摆机构，包括: 偏摆电机；以及 摆臂，一端与所述偏摆电机的输出端连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X、Y平面内循环摆动。
4.根据权利要求1所述的筛管焊机，其特征在于，所述微调机构包括X方向微调单元、Y方向微调单元及Z方向微调单元，其分别包括: 微调电机，用于提供驱动力；以及 滚珠丝杆传动结构，一端与所述微调电机连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X或Y或Z方向精细移动。
5.根据权利要求1所述的筛管焊机，其特征在于，所述大位移调节机构包括X方向调节单元及Y方向调节单元，其分别包括: 电机，用于提供驱动力；以及 齿条传动结构，一端与所述电机连接，另一端与所述焊枪连接，带动所述焊枪在X或Y方向移动。
6.根据权利要求1所述的筛管焊机，其特征在于，所述旋转机构，包括变频电机、齿形带传动结构及三爪卡盘: 所述的变频电机，用于提供不同频率的驱动力； 所述的齿形带传动结构，一端所述变频电机连接，另一端与所述三爪卡盘连接，带动所述三爪卡盘在Z、Y平面内转动； 所述的三爪卡盘，用于卡接所述待焊接的筛管，并使其在Z、Y平面内转动。
7.根据权利要求1所述的筛管焊机，其特征在于，所述支撑座，包括: 支撑面板，用于承托所述待焊接的筛管； 升降支架，与所述支撑面板连接，用于调整所述支撑面板的高度。
8.根据权利要求1-7任一项所述的筛管焊机，其特征在于，所述的控制装置包括焊枪调节壁控制器，其通过脉冲方式控制所述微调机构，调节所述焊枪在X、Y两个方向的位置。
9.根据权利要求8所述的筛管焊机，其特征在于，所述的控制装置还包括: 焊枪控制器，用于控制所述焊枪的工作状态；以及 旋转机构控制器，用于控制所述旋转机构的工作状态。
10.一种筛管焊接方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项提供的筛管焊机进行焊接，所述焊接方法包括: 将筛管待焊接的一端通过所述旋转机构固定，并通过所述支撑座支撑，使其垂直于z、Y平面； 先通过所述控制装置，控制所述大位移调节机构在X、Y两个方向的移动，使所述焊枪位于所述待焊接区域上方； 然后通过所述控制装置，控制所述微调机构在X、Y、Z三个方向的移动，使所述焊枪正对焊道，且位于适当的焊接高度； 开启所述焊枪及所述旋转机构，进行焊接； 焊接过程中，观察焊接状态，随时通过所述控制装置调整所述焊枪调节臂，使所述焊枪位于焊接位置。
【文档编号】B23K37/02GK103692099SQ201310713603
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】姜士湖, 崔洪琪, 齐延明, 杨志清 申请人:安东石油技术（集团）有限公司