专利名称：埋弧焊圆筒纵环缝自动跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于压力容器及大型焊接结构件的焊接操作控制调节装置，涉及容器制造中的埋弧自动焊纵、环缝自动跟踪技术。
目前，国内的接触式埋弧焊自动跟踪装置与埋弧机的联接只具有水平横向(简称X方向)调节和高度垂直方向(简称Z方向)调节，在容器圆筒焊接中只能完成纵缝的自动跟踪，国外有关资料报道，包括世界最大焊接设备制造公司ESAB公司生产的埋弧焊机，也只有X、Z二维方向的十字滑板，不能完成环缝特别是圆筒内环缝的自动跟踪，另外，现有跟踪调节装置和机头尺寸较大，只能完成800mm以上容器的内纵缝焊接，对于较小尺寸的圆筒容器内纵环缝的焊接只能靠人工爬进去用手工完成。
本实用新型的目的在于满足纵缝跟踪的条件(亦即水平横向X方向及高度垂直Z方向)下，解决圆筒内外环缝的(即Y方向)的埋弧焊接触式自动跟踪及调节问题，并在机械结构及传动上，采用独特的设计方案减小装置的几何尺寸，降低调节阻力，提高精度，使之扩大应用范围，能在较小直径圆筒内完成自动跟踪和焊接过程。
本实用新型是由横梁1、Y方向步进电机2、Y方向调节机构3、X方向调节机构4、Z方向调节机构5、埋弧焊机头6、接触式跟踪传感器7、微机控制系统8组成，其特点是在焊接操作机横梁1上安装有Y方向步进电机2，Y方向调节机构3前后分别与X方向调节机构4及横梁1相连接，Z方向调节机构5与X方向调节机构4相连，埋弧焊机头6分别与Z方向调节机构5及接触式跟踪传感器7相连，这三维方向的调节机构均受控于微机控制系统及电源8。
本实用新型所述的Y方向调节机构3是由步进电机2、向心推力轴承9、Y方向调节箱体10、丝杠11、丝杠螺母12、直线滑动轴承13、圆柱导轨14、空心滑杆15、铜套16组成，步进电机2的外壳固定在Y方向调节箱体10上，步进电机2通过联轴器与丝杠11连接，丝杠11一端安置在向心推力轴承9上，另一端悬空，丝杠11中间装有丝杠螺母12，丝杠螺母12与Y轴空心滑杆15的一端固定，随丝杠11的转动空心滑杆15在调节箱体10的铜套16中沿Y向滑动，Y方向调节箱体10在空心滑杆15两侧各有一根平行于空心滑杆15的圆柱导轨14，上面安置直线滑动轴承13，轴承13通过可调联接杆与空心滑杆15联接，起到对空心滑杆15在Y轴的导向定位以及防止空心滑杆15转动的作用，同时起到保持丝杠11稳定，降低滑杆15伸缩阻力等作用。
本实用新型的优点在于该装置由于采用三维随动机构，可在各种坡口条件下进行圆筒内外纵环缝的埋弧焊的自动跟踪，可完成最小尺寸650mm圆筒内的纵环缝自动跟踪，最大尺寸不限，同时也适用于其它焊接方法的接触式自动跟踪，跟踪误差小于0.5mm，跟踪过程平稳，可长时稳定可靠地工作。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述
图1为埋弧焊圆筒纵、环缝自动跟踪装置示意图；图2为Y方向调节机构示意图；本实用新型是由横梁1、Y方向步进电机2、Y方向调节机构3、X方向调节机构4、Z方向调节机构5、埋弧焊机头6、接触式跟踪传感器7、微机控制系统8组成，其特点是在焊接操作机横梁1上安装有Y方向步进电机2，Y方向调节机构3前后分别与X方向调节机构4及横梁1相连接，Z方向调节机构5与X方向调节机构4相连，埋弧焊机头6分别与Z方向调节机构5及接触式跟踪传感器7相连，这三维方向的调节机构均受控于微机控制系统及电源8。
本实用新型所述的Y方向调节机构3是由步进电机2、向心推力轴承9、Y方向调节箱体10、丝杠11、丝杠螺母12、直线滑动轴承13、圆柱导轨14、空心滑杆15、铜套16组成，步进电机2的外壳固定在Y方向调节箱体10上，步进电机2通过联轴器与丝杠11连接，丝杠11一端安置在向心推力轴承9上，另一端悬空，丝杠11中间装有丝杠螺母12，丝杠螺母12与Y轴空心滑杆15的一端固定，随丝杠11的转动，空心滑杆15在调节箱体10的铜套16中沿Y向滑动，Y方向调节箱体10在空心滑杆15两侧各有一根平行于空心滑杆15的圆柱导轨14，上面安置直线滑动轴承13，轴承13通过可调联接杆与空心滑杆15联接，起到对空心滑杆15Y轴的导向定位以及防止空心滑杆15转动的作用，同时起到保持丝杠11稳定，降低滑杆15伸缩阻力等作用。
对于纵缝自动跟踪，纵缝焊接其焊缝方向为Y轴方向，焊接速度由操作机横梁1水平移动速度给出。此时焊缝仅会在X、Z二维方向上产生偏差，即纵缝焊接仅需要在X、Z二维方向上进行焊缝的跟踪和调整。纵缝自动跟踪时，将传感器7与机头送丝导电嘴置于Y-Z所构成的平面上，传感器7将会给出X、Z两个方向的控制信号，当焊缝高度(Z)方向发生偏差时，传感头与坡口底部接触条件发生变化，给出Z轴方向相应的控制信号，通过微机、步进电机和Z轴随动机构给予调节和跟踪；当焊缝X方向发生偏差时，传感头与坡口侧壁接触条件发生变化，给出X轴方向的控制信号，同样通过上述环节通过X轴随动机构带动机头给予调节和跟踪；对于环缝自动跟踪，圆筒环缝焊接时其焊缝处在由X、Z所构成的平面上。焊接速度由带动圆筒旋转的滚轮架滚轮转动速度给出。此时仅会产生焊缝在Y、Z二维方向上的偏差，环缝自动跟踪时将传感器7与机头导电嘴同置于X-Z所构成的平面上，当焊缝出现Y方向的偏差时传感器7与坡口侧壁接触条件发生变化，给出相应控制信号；当焊缝出现Z方向的偏差变化时传感器7与坡口底部接触条件发生变化，给出相应控制信号。以上信号通过微机8处理后输出对应的控制信号给步进电机2带动Y、Z调节机构对机头位置进行调整，即进行焊缝跟踪。从上面可知，如果没有Y轴方向的调节，就不可能实现圆筒环缝的焊接自动跟踪。随动机构的驱动电机全部采用步进电机，X、Z方向是75BF003型，Y方向用90BF002型，步进电机2通过联轴器直接与梯型丝杠11联接，不需其它减速装置，从而降低整体尺寸，提高传动精度。
权利要求1.一种埋弧焊圆筒纵环缝自动跟踪装置，它是由横梁(1)、Y方向步进电机(2)、Y方向调节机构(3)、X方向调节机构(4)、Z方向调节机构(5)、埋弧焊机头(6)、接触式跟踪传感器(7)、微机控制系统(8)组成，其特征在于焊接操作机横梁(1)上安装有Y方向步进电机(2)，Y方向调节机构(3)前后分别与X方向调节机构(4)及横梁(1)相连接，Z方向调节机构(5)与X方向调节机构(4)相连，埋弧焊机头(6)分别与Z方向调节机构(5)及接触式跟踪传感器(7)相连，这三维方向的调节机构均受控于微机控制系统及电源(8)。
2.根据权利要求1所述的一种埋弧焊圆筒纵环缝自动跟踪装置，其特征在于所述的Y方向调节机构(3)是由步进电机(2)、向心推力轴承(9)、Y方向调节箱体(10)、丝杠(11)、丝杠螺母(12)、直线滑动轴承(13)、圆柱导轨(14)、空心滑杆(15)、铜套(16)、组成，步进电机(2)外壳固定在Y向调节箱体(10)上，电机(2)通过联轴器与丝杠(11)连接，丝杠(11)一端安置在轴承(2)上，另一端悬空，丝杠(11)中间装有丝杠螺母(12)，丝杠螺母(12)与Y轴空心滑杆(15)的一端固定，随丝杠(11)，铜套(16)在Y方向调节箱体(10)中，且套在空心滑杆(15)中，调节箱体(10)在空滑杆(15)两侧各有一根平行于心滑杆(15)的圆柱导轨(14)，上面安置直线滑动轴承(13)，轴承(13)通过可调联接杆与空心滑杆(15)联接。
专利摘要埋弧焊圆筒纵环缝自动跟踪装置，通过接触式跟踪传感器7、微机控制系统8、步进电机2以及步进电机驱动电源、三维随动机构和埋弧焊机头6构成闭环控制的机电一体化系统。在接触式跟踪传感器7不同安置位置下，可适应于多种焊接坡口，完成圆筒内外纵环缝的埋弧焊自动跟踪。内纵环缝工作条件最小工件内径650mm；跟踪误差0.5mm，三维随动调节装置各维调节范围＞120mm。装置采用步进电机直接驱动调节机构，并采用了独特的滚轮导轨机构，直线滑动轴承导向机构，结构独特，使用寿命长，调节方便，精度高，尺寸小，阻力低，调节平稳且可长期工作，解决了圆筒环缝无法跟踪的问题，装置同样可以用于其它的焊接方法中。
文档编号B23K9/127GK2232816SQ95203779
公开日1996年8月14日 申请日期1995年2月28日 优先权日1995年2月28日
发明者周勇, 石凯, 张有若, 陈超, 郝世英, 杨钢, 左剑波, 王英志 申请人:西安石油学院, 长庆石油勘探局油田建设工程处