专利名称：非平面轨道焊机的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及轨道焊机，更具体的是涉及一种便于管道容易对准并能够形成非平面焊缝的新型的轨道焊机。
轨道焊机广泛用在流体处理系统构造中，例如半导体加工装置。公知的轨道焊机以端对端方式通过围绕管道开口端的圆周形成一扁平、圆形接缝连接金属管道。由传统轨道焊机产生的一个问题是要连接的管道的端部必须在进行焊接操作之前仔细对准。另外，由于公知的轨道焊机局限于形成扁平、圆形接缝(即，位于单一平面中的圆形接缝)，故为焊接十字接缝或者T形接缝需要特殊的管道预处理。
图1是一般轨道焊机100的俯视图，其包括绝缘外壳102、管道夹持器104和106、旋转器108、焊嘴110、及旋转和电压控制器112。夹持器104和106分别支撑管道114和116就位以备焊接，并保持在公共电压(如，接地)下并与管道114和116电接触。旋转器108位于外壳102中，以能够围绕经过管道114和116的开口端中心的轴118旋转。外壳102为旋转器108和夹持器104及106之间提供电绝缘。旋转及电压控制器112起到在外壳102中旋转旋转器108的作用，并且通过旋转器108向连接的焊嘴110施加电压。
图2是轨道焊机100的剖视图。当控制器112围绕轴118旋转旋转器108并且向焊嘴110施加高电压时，弧形接缝202在管道114和116的开口端之间被形成。由于夹持器104和106保持在公共电压下，故必须放置在距焊嘴110安全距离处，从而不会在其之间产生电弧。夹持器104和106以及管道114和116的开口端之间的距离使管道114和116的开口端对准更加困难。此外，公知的轨道焊机的内腔是黑暗的，并因此很难在视觉上确认正确地对准。
图3是能够形成扁平“T”形接缝的轨道焊机300的剖视图。轨道焊机300包括绝缘外壳302、管道夹持器304、“T”形接头(fitting)夹持器306、旋转器308、焊嘴310，以及旋转和电压控制器312。
轨道焊机300与轨道焊机100作用相同。夹持器304和306夹持管道314和T形接头316就位并且处于公共电压下。旋转和电压控制器312使得旋转器312围绕轴318旋转，并且通过旋转器308向焊嘴310施加高电压。当旋转器308围绕轴318旋转时，在管道314开口端和T形接头316之间形成焊缝320。
图4是T形接头316的透视图。为了由管道坯料(stock)402的标准件制成T形接头316，首先于管道坯料402中切割或磨削开口404。接着需要进行挤压加工，以围绕开口404牵拉管道材料成为形成扁平圆形开口408的延伸部分406。由于挤压加工较复杂，故工人不能在加工部位快速容易地由标准管道坯料焊接T形接缝。另外，对于普遍使用的0.25英寸O.D.管材，挤压加工通常局限于壁厚为0.028英寸或者更小的管道，因此不能用于优选的0.035英寸壁厚的管材。
所需要的是一种能够由标准管道坯料焊接T形接缝和十字接缝的轨道焊机。同样需要的是一种便于将要焊接的管道接头容易对准的轨道焊机。仍需要的是便于视觉上容易保证正确对准的轨道焊机。
本发明描述了一种新型的能够形成非平面轨道焊缝的轨道焊机。非平面轨道焊缝的使用便于由本领域中的工人由标准管道坯料构造各种管道接缝，包括T形接缝、十字接缝和端对端接缝。
一个实施例包括焊嘴、旋转控制器和平移控制器。旋转控制器使焊嘴围绕穿过将要焊接的管道的轴旋转。当焊嘴围绕轴旋转时，平移控制器使焊嘴相对于轴纵向移动。因此，可以形成非平面轨道焊缝。
在一具体实施例中，平移控制器包括可滑动地安置在绝缘体中的旋转器，且焊嘴直接固定在旋转器上。当旋转器围绕轴旋转时，平移控制器使旋转器相对于旋转轴纵向移动，从而焊嘴遵循非平面焊缝图案。
在另一个具体实施例中，旋转控制器包括设置成围绕轴旋转但是仍在旋转平面中的旋转器。平移控制器包括可滑动地连接到旋转器上的托架，焊嘴固定到托架上。当旋转器围绕轴旋转时，托架相对于轴纵向移动，从而焊嘴遵循非平面焊缝图案。在一更加具体的实施例中，托架的一部分偏压在凸轮块的一个表面上，并且可选择的包括降低托架和凸轮块之间摩擦的一个轮子。凸轮块的表面被成形为当旋转器围绕轴旋转时相对于旋转轴纵向移动托架。或者，凸轮块的表面是扁平的，当旋转器围绕旋转轴旋转时，凸轮块纵向移动。
在另一实施例中，平移控制器包括一个壁，其具有一个确定所需焊缝图案的槽。导销从托架伸进槽中。当旋转器围绕旋转轴旋转时，销遵循槽相对于旋转轴纵向移动托架。
特别适合于焊接十字接缝的另一个实施例包括两个焊嘴、两个旋转控制器和两个平移控制器。在一具体实施例中，每个平移控制器包括围绕旋转轴旋转的旋转器，且其相对于该轴纵向移动。每个焊嘴固定到一个旋转器上并因此沿着非平面圆形路径移动。在另一实施例中，每个平移控制器包括旋转器，其围绕轴旋转但是固定在旋转平面中。每个焊嘴固定在可滑动地连接到相应的旋转器的单独托架上。每个托架偏压相关的两个凸轮块的其中一个。当旋转器围绕旋转轴旋转时，凸轮块纵向移动托架。连接的焊嘴遵循非平面轨道焊接图案。可选的是，一单独的旋转控制器控制两个旋转器。
任何所描述的实施例可以包括一可选的光源，用于照亮轨道焊机的内腔。在一实施例中，轨道焊机的主体包括一导光部分，用于将光从光源传播到内腔。在一更加具体的实施例中，导光部分形成为轨道焊机主体的一层，且光源设置在导光源的开口中或者沿着导光层的边缘。可选的是，光源位于焊机的内腔中。所用的光源类型可以包括，但不限于，发光二极管、白炽灯、从远光源传播光的光导纤维。位于主体外表面上或者外部控制器中的一开关控制光源的操作。
将参考下列附图描述本发明，其中相同的附图标记代表基本上相同的元件图1是现有技术轨道焊机的俯视图；图2是图1轨道焊机沿剖线A-A的剖视图；图3是现有技术轨道焊机形成扁平T形接缝的剖视图；图4示出了带有用于形成扁平T形接缝的挤压(extruded)部分的管道；图5示出了被成形为由有槽T形接缝连接的两个管道；图6是本发明轨道焊机(打开)的透视图；图7是图6轨道焊机(关闭)的透视图；图8是图7轨道焊机沿剖线A-A的剖视图；图9是图6所示旋转器的俯视图；图10A是图6所示凸轮块的透视图；图10B是图10A所示凸轮块的俯视图；图11是图6所示管道夹持器的底视图12示出了被成形以要由有槽(notched)十字接缝连接的三个管道；图13是根据本发明的形成有槽十字焊缝的另一个轨道焊机的剖视图；图14示出了被成形以由有槽端对端接缝连接的两个管道；图15是根据本发明的用于形成有槽端对端焊缝的另一种轨道焊机的剖视图；图16是本发明的包括另一种垂直位置控制器的另一种轨道焊机的剖视图；图17是包括在垂直方向可移动的凸轮块的另一种轨道焊机的剖视图；图18A是另一种平移控制器在第一位置的侧面正视图；图18B是图1 8A的平移控制器在第二位置的侧面正视图。
本发明通过提供一种能够形成非平面焊缝的轨道焊机而克服了现有技术中存在的问题。特别是，本发明描述了能够采用不限于单一平面的轨道焊缝由标准坯料制造管道接缝的轨道焊机。另外，可以根据本发明可被焊接的非平面管道端利于管道端容易对准。在下述说明中，阐述了大量的具体细节(如，特殊的焊缝图案和控制规则)以彻底理解本发明。然而，本领域中的技术人员将认识到本发明实际操作与这些具体细节是有区分的。在其它例子中，省略了轨道焊机设计的公知的细节，以便不会使本发明含混不清。
图5示出了两块形成有槽T形接缝的标准管道坯料502和504。特别是，管道502具有切割或磨削于其侧壁中的有角度的槽口506，且管道504具有切割或磨削到顶点的端部508。槽口506和端部508可以容易地由本领域的工人采用对本领域中技术人员公知的方法形成，例如用样板(guide)磨削。
槽口506和端部508形成配合的一对，从而当端部508插入槽口506中时，形成平滑的接缝。槽口506和端部508的配合特征为便于将用于焊接的管道502和504容易对准。在一具体实施例中，槽口506和端部508均形成45度角。然而，本领域中的技术人员将认识到可以采用任何其它有用的或有利的图案，只要管道形成良好的连接接缝。
图6是根据本发明的轨道焊机600局部剖开的透视图，其能够沿着在图5的管道502和504之间形成的接头形成焊缝。轨道焊机600包括绝缘体602、用于夹持伸展管道606(run tube)的伸展管道夹持器604(以虚线示出)、用于夹持分支管道610的分支管道夹持器608(以虚线示出)、铰接的窗口(hinged window)612、旋转器614、托架616、焊嘴618和凸轮块620。
铰接口612开启使轨道焊机600的内部可接近，并且当关闭时，能够视觉接近以监视焊接过程和管道对准。旋转器614设置在形成于绝缘体602中的环形槽中，以便于围绕分支管道610的纵向轴622旋转。尽管未在图6中示出，绝缘体602可以由数个未连接的层片形成以便于容易地安装和除去轨道焊机600的旋转器614或者其它部件。托架616通过固定元件624可滑动地安装在旋转器614上并偏压凸轮块620。当旋转器614围绕轴622旋转时，托架616沿着凸轮块620的上表面626运动，相对于轴622纵向移动(上下)。焊嘴618固定在托架616上并且朝向伸展管道606和分支管道610之间形成的接缝延伸。凸轮块620的表面626的轮廓对应于所需的焊缝图案(即，伸展管道606和分支管道610之间的接缝)。因此，当旋转器614围绕轴622旋转时，焊嘴618沿着伸展管道606和分支管道610之间的接缝运动。
伸展管道夹持器604包括基板628、盖板630和把手杆632。基板628包括用于接受并定位伸展管道606的槽634。盖板630也包括当夹持器604关闭时容纳伸展管道606的槽。另外，盖板630适应容纳托架616和焊嘴618纵向移动的凹部638。
图7是轨道焊机600的透视图，具有伸展管道夹持器604和处于关闭位置的铰接的窗口612。在该关闭位置，夹持器604和608分别支撑伸展管道606和分支管道610就位以备焊接。另外，夹持器604和608由导电材料(如，不锈钢)制造，并且被耦合到公共电压源(如，接地)来维持伸展管道606和分支管道610处于公共电压中。
图8是图7的轨道焊机600沿剖线A-A的剖视图，详细示出了轨道焊机600的内部部件。托架616刻有槽口以接收压缩弹簧802，该弹簧推动托架616的底部804和固定元件624的突出部806，由此托架616偏压凸轮块620。托架616还包括用于当旋转器614围绕轴622旋转时降低托架616和凸轮块620之间摩擦的轮子808。本领域中的技术人员将会理解可以采用其它代替轮子的减小摩擦的方式。例如，凸轮块620和托架616之间的摩擦可以通过在托架616的较低部位上形成抛光的滑板并且由低摩擦材料(例如特氟隆)形成凸轮块而降低到可接受的水平。
电压控制器810通过经由接触电刷812、旋转器614和托架616在焊嘴618上维持高电压而对焊嘴618提供动力。焊嘴618以及管道606和610之间的电弧在有槽接缝处管道606和610之间形成焊缝。
轨道焊机600还包括位于绝缘体602的透明圆形层816开口中的光源814。光源814对应外控制开关818向层片816发射光。可选的是，多个类似于光源814的光源可以设置在透明层816开口中。层片816的外边缘涂覆有反射材料，且层片816的内边缘是透明的，从而层片816将发射光传到焊机600的内部。开关818位于焊机600的外侧，从而使用者可接近，并且选择性地施加电力(动力源未示出)到光源814。可选的是，控制开关818设置在较远处(如，在外部控制机构中)。
在一具体实施例中，光源814是白炽灯。然而，本领域中的技术人员将认识到可以采用其他类型的光源(如，光发射二极管、光导纤维等)。在另一实施例中，一个或多个光源820置于焊机600的外壁上，并将光直接发射到焊机600的内部。在又一实施例中，光源814邻近层片816的外边缘设置，将光通过外边缘发射到层片816。
图9是旋转器614、固定元件624、电压及旋转控制器902的俯视图，其包括电压控制器810(未示出)。旋转器614包括托架接收槽口904和一对安装孔906。托架616(未在图9中示出)由固定元件624支撑在托架接收槽口904中，其包括一对锥形孔908。固定元件624通过一对经过安装孔906和配合锥形孔908的螺栓(未示出)固定到旋转器614上。当被连接时，托架616在托架接收槽口904中自由地上下滑动，并由于弹簧802(未示出)按压固定元件624的突出部806而向下偏压。
电压及旋转控制器902经由旋转器614和托架616控制旋转器614的旋转和施加到焊嘴618上的电压。由于轨道焊机的电压及旋转控制的细节对于本领域中的技术人员是公知的，故电压及旋转控制器902在图9中以一方块示出。例如，在一实施例中，电压及旋转控制器902等同于轨道焊缝头9AF-750型和动力供给207型的控制及驱动机构，这两种型号均由ARCMACHINES,INC.of Pacoima,Califomia销售。注意在该具体实施例中，电压及旋转控制器902的一部分(如，传动链)包括在轨道焊机头部，而电压及旋转控制器902的第二部分(如，电压控制器810)包括在远程动力供给中，尽管事实是电压及旋转控制器902在图9中一体示出。
图10A是凸轮块620的透视图。在该具体实施例中，凸轮块620由两块绝缘材料(诸如玻璃纤维)制成，但是本领域中的技术人员将会理解其可以形成为单独一块。凸轮块620确定了通过其中央的孔1002，当处于焊接位置时，分支管道610通过该孔。当托架616通过表面626上的圆形路径1004时，凸轮620的表面626的轮廓限定了由焊嘴618形成的焊缝图案。在该具体实施例中，表面626的轮廓对应于有槽T形焊缝图案。特别是，表面626包括在凸出处(crest)1010交叉的第一平面部分1006和第二平面部分1008。本领域中的技术人员将会理解表面626可以被成形为任何能产生任何理想的焊缝图案。例如，具有单一倾斜平面表面的凸轮块可以用于产生倾斜的端对端焊接图案。
图10B是凸轮块620的俯视图。多个相等间隔的水平线是立体线，示出了表面1006和1008是在凸出处1010汇合的平的表面。
图11示出了分支管道夹持器608的底视图，其包括静止部分1102、可运动部分1104和闭锁部分1106。静止部分1102用四个六角螺栓1108固定到绝缘体602上，并且包括铰接部分1110。可运动部分1104也包括铰接部分1112，并且通过铰接销1114枢转地连接到静止部分1102。
静止部分1102和可运动部分1104分别包括半圆形边缘1116和1118，其共同形成用于接收分支管道610的圆形开口1120。闭锁部分1106包括雄螺纹螺栓1122和雌螺纹摇杆1124。螺栓1122的头部1126安置在固定到静止部分1102的托架1128上，并且摇杆1124安置在固定到可运动部分1104的托架1130上。当摇杆1124在一个方向上旋转时，相对于静止部分1102贴近可运动部分1104，在开口1120内牢固夹持分支管道610。当摇杆1124在相反的方向上旋转时，可运动部分1104可以远离静止部分1102移动，释放在分支管道610上的夹持装置。
本发明的一个实施例是通过对如图6-11的由ARCMACHINES,INC.ofPacoima,California销售的轨道焊机头9AF-750型进行改型而构造成的。根据下述驱动流程，T形接头成功地由0.25英寸不锈钢管道坯料通过驱动改进的ARCMACHINES,INC.of Pacoima,Califomia销售的动力供给207型轨道焊接头而焊接。
#OD WALL TYPE MAT QTY046 0.25 0.35 SP SS 0023PRE-PURGE-POST UP-SLOPE-DOWN ROT-DLY7 10 0.0 2.0 CW 1.8LVL PULSE ROTPRI-RPM-BCK
1 ON CONT 6.0 0.00TIMEPRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK13.0 42.0 20.00.05 0.05LVL PULSE ROTPRI-RPM-BCK2ON CONT 6.00.00TIMEPRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK21.0 37.0 17.00.05 0.05LVL PULSE ROT PRI-RPM-BCK3 ON CONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK31.0 34.0 17.00.05 0.05LVL PULSE ROT PRI-RPM-BCK4ONCONT 6.00.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK41.0 40.0 19.00.05 0.05LVL PULSE ROT PRI-RPM-BCK5ONCONT 6.00.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK51.0 43.0 23.00.05 0.05LVL PULSE ROT PRI-RPM-BCK6ONCONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK61.0 39.0 19.00.05 0.05LVL PULSE ROT PRI-RPM-BCK7ONCONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK71.0 33.0 16.00.05 0.05LVI PULSE ROT PRI-RMP-BCK8ONCONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCKPRI-PULSE-BCK81.0 33.0 16.00.05 0.05
LVI PULSEROT PRI-RPM-BCK9ON CONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCK PRI-PULSE-BCK91.0 40.0 22.0 0.05 0.05LVI PULSE ROTPRI-RPM-BCK10 ON CONT 6.00 0.00TIME PRI-AMP-BCK PRI-PULSE-BCK10 3.0 39.0 19.0 0.05 0.05图12示出了三块标准管道坯料1202、1204和1206，当焊接在一起时其均形成有槽十字接缝。特别是，管道1202具有切割或磨削于其侧壁的第一有角度槽口1208和第二有角度槽口1210，且管道1204和1206分别具有切割或磨削到顶点的端部1212和1214。槽口1208和1210以及端部1212和1214可以容易地由本领域中工人采用对于本领域中的技术人员公知的方法形成。
槽口1208和1210以及端部1212和1214形成配合对，从而当端部1212和1214插入槽口1208和1210时形成光滑的接缝。槽口1208和12210以及端部1212和1214的配合特征便于用于焊接的管道1202、1204和1206容易对准。在一具体实施例中，槽口1208和1210以及端部1212和1214均形成45度角。然而，本领域中的技术人员将认识到，只要管道形成良好的配合接缝，可以采用任何其它有用或有利的图案(如，曲线形图案)。
图13是另一轨道焊机1300的剖视图，其能够由图12所示的管道坯焊接成有槽十字接缝。焊机1300包括低焊机1302和高焊机1304，每个焊机基本上与焊机600相同，除了代替伸展管道夹持器604之外，低焊机1302和高焊机1304分别包括伸展管道接收部分1306和1308。当低焊机1302和低焊机1304被夹持在一起时(通过未示出的铰接和夹持器)，伸展管道1202被夹持就位以备焊接。固定到高焊机1304的分支管道夹持器1310和固定到低焊机1302的分支管道夹持器1312分别支持分支管道1204和1206就位以备焊接。
电压控制器1310提供焊接所需的动力。本领域中的技术人员将认识到电压控制器1310包括在旋转及电压控制器(未示出)中。此外，本领域中的技术人员将会理解可以采用单一旋转及电压控制器来驱动低焊机1302和高焊机1304，或者可选的是，可以用单独的控制器独立控制低焊机1302和高焊机1304。在单一控制器的情况下，将高焊机1304的焊嘴1312直接相对低焊机1302的焊嘴1314设置以避免其相互影响是优选的。
图14示出了形成有槽端对端接缝的两块标准管道坯料1402和1404。特别是，管道1402具有切割或磨削于其端部的有角度槽口1406，管道1404具有切割或磨削成其端部的顶点1408。槽口1406和顶点1408可以容易的由本领域中的工人采用对于本领域中的技术人员公知的方法形成。
槽口1406和顶点1408形成配合对，从而当顶点1408插入槽口1406时形成光滑连接。槽口1406和端部1408的配合特征便于用于焊接的管道1402和1404容易对准。在一具体实施例中，槽口1406和1408均形成45度角。然而，本领域中的技术人员将认识到只要管道形成良好的配合连接而可以采用任何其它有用或有利的图案。
图15是另一个轨道焊机1500的剖视图，其能够由图14的管道接头1402和1404焊接成有槽的端对端连接。除了伸展管道夹持器604用第二分支管道夹持器1502代替之外，焊机1500基本上与焊机600相同。分支管道夹持器1502和608分别支持管道1402和1404就位以备焊接。
在每一个上述本发明的实施例中，成形的凸轮块620起到平移控制器的作用，其控制焊嘴618的纵向位置(即，相对于轴622为纵向)。然而，本领域中的技术人员将认识到多种其它的平移控制器可以代替凸轮块620。
图16是轨道焊机1600的剖视图，示出了两个单独平移控制器的示例。第一平移控制器包括扁平凸轮块1602，其在纵向相对于轴622通过垂直位置控制器1604可运动。垂直位置控制器1604可以由多种其它方式驱动，这些方式包括例如，机械、气动或者电动。本领域中的技术人员将会理解尽管垂直位置控制器1604在图16中以单一方块示出时，垂直位置控制器1604的一些部件(如，步进发动机)可以位于焊头中，而其它部件(如，用于步进发动机的电控制)可以位于外侧。
第二平移控制器(以虚线示出)包括形成在绝缘体602内壁中的槽1606和从托架616伸进槽1606中的销1608。当旋转器614围绕轴622旋转时，销1608沿着槽1606，抬高及降低托架616和焊嘴618。槽1606的路径限定由焊嘴618循迹的焊缝图案。尽管图16中示出了平移控制器的两个示例，但本领域中的技术人员将认识到只需要一个平移控制器来产生根据本发明的非平面轨道焊缝。
图17是另一个轨道焊机1700的剖视图，其包括绝缘体1702、旋转器1704、焊嘴1706和垂直位置控制器1708。除了焊嘴1706直接固定到旋转器1704之外，旋转器1704类似于旋转器614(图9)。因此，不需要托架616和固定元件624。旋转器1704可滑动地安装在绝缘体1702中形成的圆形凹口1710中以围绕轴1712旋转，并且在圆形凹口1710中相对于轴1712纵向运动。
当旋转器1704围绕轴1712旋转时，垂直位置控制器1708在凹口1710中抬高和降低旋转器1704，从而焊嘴1706通过了非平面轨道的焊缝路径。因此，旋转器2704和垂直位置控制器1708一起起到平移控制器的作用。本领域中的技术人员将认识到垂直位置控制器1708可以由大量其它方式驱动，这些方式包括，例如，机械、气动或者电动。
图18A和图18B是平移控制器1800的特别简单的实施例的侧视图，其分别处于低位置和高位置。平移控制器1800包括旋转器1802和凸轮块1804。旋转器1802具有成形的底表面1806，其包括中央峰部1808。凸轮块1804具有有成形的顶表面1810，其包括中央凹部1812。焊嘴1814固定到旋转器1802上，从而通过旋转器1802的中央延伸入圆柱形开口。
当旋转器1802和凸轮块1804如图18A所示彼此相对定位时，表面1806和1810对准，从而峰部1808在凹部1812中。当旋转器1802和凸轮块1804如此定位时，焊嘴1814处于距凸轮块1804最小距离处，对应于焊缝图案的低点。当旋转器1802围绕轴1816旋转并且凸轮块1804保持静止时，表面1806和1810未对准，焊嘴1814和凸轮块1804之间的距离增加，直到旋转90度之后，峰部1808停在凸轮块1804的最高边缘，如图18B所示，焊嘴1814和凸轮块1804之间的距离最大。焊嘴1814的该位置对应于焊缝图案的最高点。在旋转另一90度之后(总共180度)，表面1806和1810再次对准，而焊嘴1814到达焊缝图案的另一低点。在旋转又一90度之后(总共270度)，表面1806和1810再次未对准，而焊嘴1814到达焊缝图案的另一个高点。最后，在旋转再一90度之后(总共360度)，旋转器1802和焊嘴1814返回到其原始位置，完成非平面轨道焊缝图案。
尽管表面1806和1810在图18A和图18B中所示是间隔开的，本领域中的技术人员将会理解在工作过程中这些表面是滑动接触的。另外，一些偏压件，例如弹簧(未示出)可以用于偏压表面1806和1810在一起。本领域中的技术人员也会认识到尽管表面1806和1810分别示出一个峰部1808和一个凹部1812，多个径向峰部和凹部也可以被采用以产生更复杂的非平面焊缝图案。
现在已经完成了本发明具体实施例的描述。在不脱离本发明范围的前提下许多所述部件可以被取代、更换或者省略。例如，尽管只在能够形成端对端接缝的焊机中示出了另一种平移控制器，也可用在所述的任何轨道焊机中采用其他的控制器，包括那些用于形成T形接缝和十字接缝的焊机。作为另一个示例，通过对焊机600的盖板630改进(图6)以包括分支管道通道的开口，可以通过如下方法用焊机600焊接十字接缝首先焊接所述的T形接缝，然后转换T形接缝(已焊接的分支管道610设置成通过盖板630中的开口)，并且在伸展管道606的相对侧焊接另一个分支管道。根据本发明公开的内容，这些和其它改型对于本领域中的技术人员是显而易见的。
权利要求
1．一种轨道焊机，包括焊嘴；旋转控制器，用于使所述焊嘴围绕轴旋转；以及平移控制器，用于使所述焊嘴相对于所述轴纵向移动。
2．如权利要求1所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括可滑动设置的旋转器，以相对于所述轴纵向移动，所述焊嘴固定到所述旋转器上。
3．如权利要求1所述的轨道焊机，其特征在于，所述旋转控制器包括围绕所述轴旋转设置的旋转器；以及所述平移控制器包括可滑动连接到所述旋转器上的托架，所述焊嘴固定到所述托架上。
4．如权利要求3所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器还包括凸轮块，随所述旋转器围绕所述轴旋转，所述托架的一部分偏压在所述凸轮块的表面上。
5．如权利要求4所述的轨道焊机，其特征在于，所述凸轮块的所述表面根据具体焊缝图案成形。
6．如权利要求5所述的轨道焊机，其特征在于，所述具体焊缝图案是有槽“T”形焊缝图案。
7．如权利要求5所述的轨道焊机，其特征在于，所述具体焊缝图案是倾斜端对端接缝图案。
8．如权利要求5所述的轨道焊机，其特征在于，所述凸轮块的所述表面包括凸出处；从所述凸出处延伸的第一平面部分；以及从所述凸出处延伸的第二平面部分，所述第二平面部分相对于所述第一平面部分是非平行的。
9．如权利要求4所述的轨道焊机，其特征在于，所述凸轮块安装在所述轨道焊机中，从而相对于所述轴可纵向移动。
10．如权利要求9所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括用于相对于所述轴纵向移动所述凸轮块的机械装置。
11．如权利要求9所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括用于相对于所述轴纵向移动所述凸轮块的电-机械装置。
12．如权利要求9所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括用于相对于所述轴纵向移动所述凸轮块的气动装置。
13．如权利要求4所述的轨道焊机，其特征在于，偏压在所述凸轮块的所述表面上的所述托架的所述部分包括轮子。
14．如权利要求3所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括确定导槽的壁；以及所述托架包括伸进所述导槽中的导销。
15．如权利要求1所述的轨道焊机，其特征在于，还包括第二焊嘴；第二旋转控制器；以及第二平移控制器。
16．如权利要求15所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器包括可滑动设置的第一旋转器，以相对于所述轴纵向移动，所述焊嘴固定到所述第一旋转器上；以及所述第二平移控制器包括可滑动设置的第二旋转器，以相对于所述轴纵向移动，所述第二焊嘴固定到所述第二旋转器上。
17．如权利要求15所述的轨道焊机，其特征在于，所述旋转控制器包括围绕所述轴设置的第一旋转器；所述第二旋转控制器包括设置成绕所述轴转动的第二旋转器；所述第一平移控制器包括可滑动连接到所述第一旋转器上的第一托架，所述焊嘴固定到所述第一托架上；以及所述第二平移控制器包括连接到所述第二旋转器上的第二托架，所述第二焊嘴固定到所述第二托架上。
18．如权利要求17所述的轨道焊机，其特征在于，所述平移控制器还包括第一凸轮块，当所述第一旋转器围绕所述轴旋转时，所述第一托架的一部分偏压在所述第一凸轮块的表面上；以及所述第二平移控制器还包括第二凸轮块，当所述第二旋转器围绕所述轴旋转时，所述第二托架的一部分偏压在所述凸轮块的表面上。
19．如权利要求18所述的轨道焊机，其特征在于，所述第一凸轮块的所述表面根据第一具体焊缝图案成形；以及所述第二凸轮块的所述表面根据第二具体焊缝图案成形。
20．如权利要求19所述的轨道焊机，其特征在于，所述第一具体焊缝图案和所述第二具体焊缝图案一起形成有槽十字焊缝图案。
21．如权利要求19所述的轨道焊机，其特征在于所述第一凸轮块的所述表面包括凸出处，第一平面部分从所述凸出处延伸，第二平面部分从所述凸出处延伸，所述第二平面部分相对于所述第一平面部分是非平行的；以及所述第二凸轮块的所述表面包括凸出处，第一平面部分从所述凸出处延伸，第二平面部分从所述凸出处延伸，所述第二平面部分相对于所述第一平面部分是非平行的。
22．如权利要求18所述的轨道焊机，其特征在于，所述第一凸轮块和所述第二凸轮块安装在所述轨道焊机中，从而相对于所述轴可纵向移动。
23．如权利要求18所述的轨道焊机，其特征在于，偏压在所述凸轮块的所述表面上的所述托架的所述部分各自包括一个轮子。
24．如权利要求17所述的轨道焊机，其特征在于所述平移控制器还包括限定第一导槽的壁；所述第一托架包括伸进所述第一导槽中的导销；所述第二平移控制器还包括确定第二导槽的壁；以及所述第二托架包括伸进所述第二导槽中的导销。
25．一种轨道焊机，包括焊嘴；用于使所述焊嘴围绕轴旋转的旋转装置；以及用于使所述焊嘴相对于所述轴纵向移动的平移装置。
26．如权利要求25所述的轨道焊机，其特征在于，所述旋转装置包括围绕所述轴旋转设置的旋转器；以及所述平移装置起到相对于所述轴纵向移动所述旋转器的作用。
27．如权利要求26所述的轨道焊机，其特征在于所述旋转装置包括围绕所述轴旋转设置的旋转器；以及所述平移装置包括可滑动连接到所述旋转器上的托架，所述焊嘴固定到所述托架上。
28．如权利要求26所述的轨道焊机，其特征在于，还包括第二焊嘴；用于使所述第二焊嘴围绕所述轴旋转的第二旋转装置；以及用于使所述第二焊嘴相对于所述轴纵向移动的第二平移装置。
29．如权利要求28所述的轨道焊机，其特征在于所述平移装置包括可滑动设置的第一旋转器，以相对于所述轴纵向移动，所述焊嘴固定到所述第一旋转器上；以及所述第二平移装置包括可滑动设置的第二旋转器，以相对于所述轴纵向移动，所述第二焊嘴固定到所述第二旋转器上。
30．如权利要求28所述的轨道焊机，其特征在于所述旋转装置包括围绕所述轴旋转设置的第一旋转器；所述第二旋转器包括围绕所述轴旋转设置的第二旋转器；所述平移装置包括可滑动连接到所述第一旋转器上的第一托架，所述焊嘴固定到所述第一托架上；以及所述第二平移装置包括可滑动连接到所述第二旋转器上的第二托架，所述第二焊嘴固定到所述第二托架上。
31．一种轨道焊机，包括主体，形成所述轨道焊机的内腔；以及光源，固定到所述主体上，用于将光发射到所述内腔。
32．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，所述光源包括光导纤维。
33．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
34．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，所述光源包括白炽灯。
35．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，还包括多个光源。
36．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，所述光源设置于所述内腔中。
37．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，所述主体包括光传导部分，用于从所述光源向所述内腔传导光。
38．如权利要求37所述的轨道焊机，其特征在于，所述光传导部分构成主体的一层。
39．如权利要求38所述的轨道焊机，其特征在于，所述光传导部分形成开口；以及所述光源位于所述开口中。
40．如权利要求38所述的轨道焊机，其特征在于所述到光传导部分包括边缘；和所述光源邻近所述边缘设置，以将光通过所述边缘发射到所述光传导部分。
41．如权利要求31所述的轨道焊机，其特征在于，还包括用于选择性的向所述光源提供动力的开关。
42．如权利要求41所述的轨道焊机，其特征在于，所述主体包括外表面；以及所述开关置于所述外表面上。
43．如权利要求28所述的轨道焊机，其特征在于所述轨道焊机还包括外部控制器；以及所述开关置于所述外部控制器中。
全文摘要
一种轨道焊机,包括焊嘴(618)、旋转控制器(902)和平移控制器(620)。旋转控制器(902)使焊嘴(618)绕通过将要焊接的管道(610)的轴(622)旋转。当焊嘴(618)围绕轴(622)旋转时,平移控制器(620)使焊嘴(618)相对于轴(622)纵向移动,形成非平面轨道焊缝。在一个实施例中,平移控制器(620)包括围绕轴(622)旋转设置的旋转器(614)。平移控制器还包括可滑动连接到旋转器(614)上的托架,且焊嘴(618)固定到托架(616)上。当旋转器(614)围绕轴(622)旋转时,托架(616)相对于轴(622)纵向移动,从而焊嘴(618)遵循非平面轨道焊缝图案。在一具体实施例中,托架(616)的一部分(808)偏压凸轮块(620)的表面(626)上。凸轮块(620)的表面(626)被成形为当旋转器围绕轴(622)旋转时,托架(616)相对于旋转轴纵向移动。
文档编号B23K9/12GK1319038SQ99811277
公开日2001年10月24日 申请日期1999年8月4日 优先权日1998年8月5日
发明者托马斯·A·洛林茨 申请人:塞马公司