專利名稱：集箱短管接頭全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用集箱短管接頭角焊縫的新型自動焊機械裝置對集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫進行自動焊接的工藝方法。
背景技術：
目前國內的電站鍋爐短管接頭角焊縫焊接全部采用手工焊，耗時長、工作效率低，產品質量無法保證。有些材料要在較高的預熱溫度下完成焊接，工作環境惡劣，勞動強度大。目前國內還沒有開發出能夠用于實際生產的短管 接頭角焊縫自動焊機。盡管國外已有短管接頭角焊縫自動焊專機，但此類自動焊設備不但價格昂貴，機構復雜、機動性差，而且要求短管接頭加工及裝配尺寸精度高，此外，一臺焊機占地面積大，僅配備一個焊接機頭，焊接生產周期長，不適合我國生產現狀。

發明內容
本發明的目的是提供一種實現集箱短管接頭全焊透型或非全焊透型角焊縫的自動焊接的工藝方法，降低勞動強度，大幅度提高勞動生產率和焊接質量的焊接裝置。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種集箱短管接頭全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于，步驟為步驟I、組裝自動焊機械裝置，該自動焊機械裝置包括可移動的底座機構，其特征在于在底座機構上設有在水平面上可環向轉動的支撐座，氣動平衡吊裝置的一端通過平衡支點與支撐座鉸接，氣動平衡吊裝置的另一端面為焊接機頭懸掛面，搖臂的上端與焊接機頭懸掛面連接，搖臂可繞焊接機頭懸掛面的中心軸在水平面上環向轉動，搖臂的下端與焊接機頭相連，在焊接機頭的中部設有焊接機頭中心軸，焊接機頭由旋轉機構驅動繞焊接機頭中心軸旋轉，在焊接機頭的底部設有用于插入短管接頭內孔中的定位漲緊機構，在定位漲緊機構的側邊設有焊槍，焊槍固定在焊槍調整系統上，通過焊槍調整系統調整焊槍的位置和角度，通過芯軸連接在焊接機頭上的焊絲盤通過焊絲送進機構為焊槍提供焊絲，焊槍調整系統與焊接機頭連接固定，焊槍由焊接電源提供電能，用于調節焊接參數的第一電控箱連接焊接電源，第一電控箱連接第二電控箱，第二電控箱控制旋轉機構及氣動平衡吊裝置；步驟2、當焊接集箱短管接頭角焊縫時，對集箱短管接頭角焊縫進行點焊固定；當焊接集箱短管接頭全焊透型角焊縫時，先對集箱短管接頭全焊透型角焊縫進行點焊固定，然后用內孔氬弧焊方法進行打底焊接；步驟3、步驟I所述的自動焊機械裝置在底座機構的帶動下運行至指定焊接位置處；步驟4、打開焊接電源；步驟5、通過第二電控箱調節氣動平衡吊裝置的氣壓，使得整個自動焊機械裝置達到力學平衡；
步驟6、將焊接機頭移動至待焊短管接頭上方，將定位漲緊機構插入短管接頭的內孔中，放掉氣動平衡吊裝置的部分氣缸壓力，依靠焊接機頭的自重使定位漲緊機構受壓漲緊，從而實現焊接機頭的定位與漲緊；步驟7、通過第二電控箱控制焊接機頭順時針或逆時針旋轉以調節焊接起始點，通過焊槍調整系統調節焊槍的位置和角度；步驟8、通過第一電控箱調整焊接參數至焊接集箱短管接頭全焊透型角焊縫或焊接集箱短管接頭非全焊透型角焊縫所需要的規定值；步驟9、開始對集箱短管接頭全焊透型角焊縫或集箱短管接頭非全焊透型角焊縫實施埋弧自動焊接，可進行多層多道焊接，直至滿足焊縫要求。優選地，所述底座機構包括移動臺車,在移動臺車的底部設有軌道輪,軌道輪在軌道上滾動，所述焊接電源及所述第一電控箱設于移動臺車上，在移動臺車的頂部設有固定 立柱。優選地，所述氣動平衡吊裝置包括擺臂，在擺臂的一端上設有配重，氣缸的伸縮端與擺臂鉸接，氣缸固定在所述支撐座上，由氣泵控制氣缸的壓力。優選地，所述旋轉機構包括伺服電機，伺服電機通過電纜與所述第一電控箱相連，在伺服電機的輸出軸上設有同軸的小齒輪和計數齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合，大齒輪通過齒輪鍵與所述焊接機頭中心軸固定，由機械式計數器對計數齒輪轉過的齒數進行計數，并將信號反饋給所述第一電控箱，所述第一電控箱通過控制伺服電機工作實現對所述焊接機頭旋轉角度的控制，所述第二電控箱來調節和顯示所述焊接機頭的旋轉角度。優選地，所述定位漲緊機構包括漲桿，漲桿的末端通過高度調節結構與所述焊接機頭的底部相連，在漲桿外套有漲套，漲套末端的外圓周面上形成有一圈定位面，漲套頂端為下壓漲緊結構，定位漲緊后，定位面定位在短管接頭的開口端上，漲套頂端的外圓周面與短管接頭的內壁緊密配合。優選地，所述下壓漲緊結構包括均布在所述漲套頂端的至少三條漲隙，由漲隙將所述漲套頂端分成至少三個部分，所述漲套頂端內孔的孔壁為第一縮徑斜面，所述漲桿頂端的外圓周面為與第一縮徑斜面相同的第二縮徑斜面。優選地，所述高度調節結構包括位于所述漲桿上的外螺紋及位于所述焊接機頭中心軸下端的與外螺紋相配合的內螺紋，所述漲桿與所述焊接機頭中心軸螺紋連接，由位于所述漲桿上的螺母將所述漲桿與所述焊接機頭中心軸鎖緊。優選地，所述焊槍調整系統包括用于夾持所述焊槍的焊槍夾，焊槍夾連接夾柄，夾柄固定在水平調節基座上，水平調節基座通過水平調節螺釘與豎直調節基座相連，通過水平調節螺釘調節水平調節基座的水平位置，豎直調節螺釘穿設于豎直調節基座內，通過調節螺釘調節豎直調節基座的上下位置，在水平調節基座的側邊設有搖柄，夾柄的端部穿過基座后與搖柄的一端相連，搖柄的另一端連接彈簧的一端，彈簧的另一端與水平調節基座固定連接，U形頭的端部與搖柄相抵，U形頭固定在水平調節基座的側邊。優選地，在所述焊槍面向所述短管接頭的一側上設有機械跟蹤點。本發明提供的工藝方法，實現集箱短管接頭全焊透型或非全焊透型角焊縫的自動焊接，降低勞動強度，大幅度提高勞動生產率和焊接質量。


圖I為實施例I及2中所使用的自動焊機械裝置的總體結構示意圖；圖2為焊接機頭部件的結構示意圖；圖3為定位漲緊機構在定位漲緊前的示意圖；圖4為定位漲緊機構在定位漲緊后的示意圖；圖5為焊槍調整系統的側視圖；圖6為焊槍調整系統的正視圖；圖7為焊槍部分的示意圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。以下實施例I及實施例2皆采用了如圖I所示的自動焊機械裝置，包括可移動的底座機構。底座機構包括移動臺車3，在移動臺車3的底部設有軌道輪1，軌道輪I在軌道上滾動，焊接電源4、第一電控箱6及控制氣缸7壓力的氣泵2設于移動臺車3上，在移動臺車3的頂部設有固定立柱5。在本實施例中，第一電控箱6為PEH電控箱。在底座機構上設有在水平面上可環向轉動的支撐座41，氣動平衡吊裝置9的一端通過平衡支點36與支撐座41鉸接，氣動平衡吊裝置9的另一端面為焊接機頭懸掛面11。氣動平衡吊裝置9繞平衡支點36轉動，實現焊接機頭16的起吊和下降動作。氣動平衡吊裝置9包括擺臂10，在擺臂10的一端上設有配重8，氣缸7的伸縮端與擺臂10鉸接，氣缸7固定在支撐座41上，由氣泵2控制氣缸7的壓力。通過擺臂10的運動，實現焊接機頭16的位置移動。通過氣缸7內氣壓變動提供輔助力，控制系統平衡。搖臂35的上端與焊接機頭懸掛面11連接，搖臂35可繞焊接機頭懸掛面11的中心軸在水平面上環向轉動，搖臂35的下端與焊接機頭16相連。通過搖臂35帶動焊接機頭16在水平面上做360°的環向旋轉，實現焊接機頭16位置調整。在焊接機頭16的中部設有焊接機頭中心軸17，焊接機頭中心軸17內設有集流轂，為機頭各機構提供電能。焊接機頭16由旋轉機構驅動繞焊接機頭中心軸17旋轉。結合圖2，旋轉機構包括伺服電機32,伺服電機32通過電纜33與第一電控箱6相連,在伺服電機32的輸出軸上設有同軸的小齒輪30和計數齒輪42，計數齒輪42較薄，齒形如方形脈沖，用于計數。小齒輪30與大齒輪29嚙合，大齒輪29通過齒輪鍵34與焊接機頭中心軸17固定。伺服電機32通過小齒輪30與大齒輪29帶動焊接機頭16轉動，由機械式計數器31對計數齒輪42轉過的齒數進行計數，并將信號反饋給第一電控箱6，第一電控箱6通過控制伺服電機32工作實現對焊接機頭16旋轉角度的控制，第二電控箱20來調節和顯示所述焊接機頭16的旋轉角度。在本實施例中，第二電控箱20為手動電控箱，在第二電控箱20上有如下旋鈕左右旋轉旋鈕用于手動控制焊接機頭16順時針或逆時針旋轉，主要用于調節焊接起始位直；氣泵壓力調節旋鈕和打壓、放氣旋鈕，主要用于控制氣泵2。啟動、停止按鈕,用于啟動焊接和急停。在焊接機頭16的底部設有用于插入短管接頭內孔中的定位漲緊機構18。結合圖3及圖4，定位漲緊機構18包括漲桿36，漲桿36的末端通過高度調節結構37與焊接機頭16的底部相連。高度調節結構37包括位于漲桿36上的外螺紋及位于焊接機頭中心軸17下端的與外螺紋相配合的內螺紋，通過轉動漲桿36，實現漲桿36下部的伸出部分伸長與縮短。螺母在漲桿36上，當調節好漲桿36伸出長度后，擰動螺母頂上，實現高度的固定。在漲桿36外套有漲套38，漲套38末端的外圓周面上形成有一圈定位面，漲套38頂端為下壓漲緊結構。在本實施例中，該下壓漲緊結構包括均布在漲套38頂端的四條漲隙，四條漲隙成90°布置，由漲隙將漲套38頂端分成四個部分，漲套38頂端內孔的孔壁為第一縮徑斜面，漲桿36頂端的外圓周面為與第一縮徑斜面相同的第二縮徑斜面。當定位漲緊機構18插入短管接頭內孔中，放掉部分氣缸7的壓力，依靠焊接機頭16自重使定位面定位在短管接頭的開口端上，第一縮徑斜面與第二縮徑斜面發生作用，使脹套38頂端被漲隙分開的四部分漲開，從而使得脹套38頂端的外圓周與管接頭的內孔緊密貼合，實現漲緊，從而實現焊接機頭16的定位與漲緊。在定位漲緊機構18的側邊設有焊槍19，焊槍19固定在焊槍調整系統14上，通過焊槍調整系統14調整焊槍19的位置和角度。結合圖5及圖6，焊槍調整系統14包括用于 夾持焊槍19的焊槍夾27，焊槍夾27連接夾柄26，夾柄26固定在水平調節基座39上，水平調節基座39通過水平調節螺釘22與豎直調節基座40相連，通過水平調節螺釘22調節水平調節基座39的水平位置，豎直調節螺釘21穿設于豎直調節基座40內，通過調節螺釘21調節豎直調節基座40的上下位置，在水平調節基座39的側邊設有搖柄24，夾柄26的端部芽過基座39后與搖柄24的一端相連，搖柄24的另一端連接彈黃23的一端，彈黃23的另一端與水平調節基座39固定連接，U形頭25的端部與搖柄24相抵，U形頭25固定在水平調節基座39的側邊。圖中，彈簧23處于拉伸狀態，通過轉動U形頭25，可使搖柄24轉動，從而帶動夾柄26和焊槍夾27轉動，固定于焊槍夾27中的焊槍19也隨之擺動，從而實現焊槍19角度的調節。結合圖7，在焊槍19面向所述短管接頭的一側上設有機械跟蹤點28，機械跟蹤點28可調節、固定焊槍19與焊件的間距。通過芯軸13連接在焊接機頭16上的焊絲盤12通過焊絲送進機構15為焊槍19提供焊絲，焊槍調整系統14與焊接機頭16連接固定，焊槍19由焊接電源4提供電源，用于調節焊接參數的第一電控箱6連接焊接電源4，第一電控箱6連接第二電控箱20，第二電控箱20控制旋轉機構及氣動平衡吊裝置9。通過與焊接電源4連接的第一電控箱6設置焊接電流、焊接電壓等參數，第一電控箱6坐于焊接電源4上。通過第二電控箱20設置焊接機頭16旋轉角度和焊槍19位置，通過焊槍調整系統14調節焊槍19位置和角度。實施例I本發明還提供了一種采用上述的用于集箱短管接頭角焊縫的自動焊機械裝置的集箱短管接頭非全焊透型角焊縫焊接工藝，其步驟為步驟I、對集箱短管接頭非全焊透型角焊縫進行點焊固定；步驟2、上述的自動焊機械裝置在底座機構的帶動下運行至指定焊接位置處；步驟3、打開焊接電源4 ；步驟4、通過第二電控箱20調節氣動平衡吊裝置9的氣壓，使得整個自動焊機械裝置達到力學平衡；步驟5、將焊接機頭16移動至待焊短管接頭上方，將定位漲緊機構18插入短管接頭的內孔中，放掉氣動平衡吊裝置9的部分氣缸壓力，依靠焊接機頭16的自重使定位漲緊機構18受壓漲緊，從而實現焊接機頭16的定位與漲緊； 步驟6、通過第二電控箱20控制焊接機頭16順時針或逆時針旋轉以調節焊接起始點，通過焊槍調整系統14調節焊槍19的位置和角度，以及焊接起始點；步驟7、通過第一電控箱6調整焊接參數至規定值；步驟8、開始對集箱短管接頭非全焊透型角焊縫實施埋弧自動焊接，可進行多層多道焊接，直至滿足焊縫要求。實施例2
本發明還提供了一種上述的用于集箱短管接頭角焊縫的自動焊機械裝置的集箱短管接頭全焊透型角焊縫焊接工藝，其步驟為步驟I、先對集箱短管接頭全焊透型角焊縫進行點焊固定，然后用內孔氬弧焊方法進行打底焊接；步驟2、如權利要求I所述的自動焊機械裝置在底座機構的帶動下運行至指定焊接位置處；步驟3、打開焊接電源4 ；步驟4、通過第二電控箱20調節氣動平衡吊裝置9的氣壓，使得整個自動焊機械裝置達到力學平衡；步驟5、將焊接機頭16移動至待焊短管接頭上方，將定位漲緊機構18插入短管接頭的內孔中，放掉氣動平衡吊裝置9的部分氣缸壓力，依靠焊接機頭16的自重使定位漲緊機構18受壓漲緊，從而實現焊接機頭16的定位與漲緊； 步驟6、通過第二電控箱20控制焊接機頭16順時針或逆時針旋轉以調節焊接起始點，通過焊槍調整系統14調節焊槍19的位置和角度，以及焊接起始點；步驟7、通過第一電控箱6調整焊接參數至規定值；步驟8、開始對集箱短管接頭全焊透型角焊縫實施埋弧自動焊接，可進行多層多道焊接，直至滿足焊縫要求。
權利要求
1.一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于，步驟為 步驟I、組裝自動焊機械裝置，該自動焊機械裝置包括可移動的底座機構，其特征在于在底座機構上設有在水平面上可環向轉動的支撐座(41)，氣動平衡吊裝置(9)的一端通過平衡支點(36)與支撐座(41)鉸接，氣動平衡吊裝置(9)的另一端面為焊接機頭懸掛面(11)，搖臂(35)的上端與焊接機頭懸掛面(11)連接，搖臂(35)可繞焊接機頭懸掛面(11)的中心軸在水平面上環向轉動，搖臂(35)的下端與焊接機頭(16)相連，在焊接機頭(16)的中部設有焊接機頭中心軸(17)，焊接機頭(16)由旋轉機構驅動繞焊接機頭中心軸(17)旋轉，在焊接機頭(16)的底部設有用于插入短管接頭內孔中的定位漲緊機構(18)，在定位漲緊機構(18)的側邊設有焊槍(19)，焊槍(19)固定在焊槍調整系統(14)上，通過焊槍調整系統(14)調整焊槍(19)的位置和角度，通過芯軸(13)連接在焊接機頭(16)上的焊絲盤(12)通過焊絲送進機構(15)為焊槍(19)提供焊絲，焊槍調整系統(14)與焊接機頭(16)連接固定，焊槍(19)由焊接電源⑷提供電源，用于調節焊接參數的第一電控箱(6)連接焊接電源(4)，第一電控箱(6)連接第二電控箱(20)，第二電控箱(20)控制旋轉機構及氣動平衡吊裝置(9)； 步驟2、當焊接集箱短管接頭非全焊透型角焊縫時，對集箱短管接頭非全焊透型角焊縫進行點焊固定；當焊接集箱短管接頭全焊透型角焊縫時，先對集箱短管接頭全焊透型角焊縫進行點焊固定，然后用內孔氬弧焊方法進行打底焊接； 步驟3、步驟I所述的自動焊機械裝置在底座機構的帶動下運行至指定焊接位置處； 步驟4、打開焊接電源⑷； 步驟5、通過第二電控箱(20)調節氣動平衡吊裝置(9)的氣壓，使得整個自動焊機械裝置達到力學平衡； 步驟6、將焊接機頭(16)移動至待焊短管接頭上方，將定位漲緊機構(18)插入短管接頭的內孔中，放掉氣動平衡吊裝置(9)的部分氣缸壓力，依靠焊接機頭(16)的自重使定位漲緊機構(18)受壓漲緊，從而實現焊接機頭(16)的定位與漲緊； 步驟7、通過第二電控箱(20)控制焊接機頭16順時針或逆時針旋轉以調節焊接起始點，通過焊槍調整系統(14)調節焊槍(19)的位置和角度，以及焊接起始點； 步驟8、通過第一電控箱(6)調整焊接參數至焊接集箱短管接頭全焊透型角焊縫或焊接集箱短管接頭非全焊透型角焊縫所需要的規定值； 步驟9、開始對集箱短管接頭全焊透型角焊縫或集箱短管接頭非全焊透型角焊縫實施埋弧自動焊接，可進行多層多道焊接，直至滿足焊縫要求。
2.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述底座機構包括移動臺車(3)，在移動臺車(3)的底部設有軌道輪(1)，軌道輪(I)在軌道上滾動，所述焊接電源(4)及所述第一電控箱(6)設于移動臺車(3)上，在移動臺車(3)的頂部設有固定立柱(5)。
3.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述氣動平衡吊裝置(9)包括擺臂(10)，在擺臂(10)的一端上設有配重(8)，氣缸(7)的伸縮端與擺臂(10)鉸接，氣缸(7)固定在所述支撐座(41)上，由氣泵(2)控制氣缸(7)的壓力。
4.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述旋轉機構包括伺服電機(32)，伺服電機(32)通過電纜(33)與所述第一電控箱(6)相連，在伺服電機(32)的輸出軸上設有同軸的小齒輪(30)和計數齒輪(42)，小齒輪(30)與大齒輪(29)嚙合，大齒輪(29)通過齒輪鍵(34)與所述焊接機頭中心軸(17)固定，由機械式計數器(31)對計數齒輪(42)轉過的齒數進行計數，并將信號反饋給所述第一電控箱￠)，所述第一電控箱(6)通過控制伺服電機(32)工作實現對所述焊接機頭(16)旋轉角度的控制，所述第二電控箱(20)來調節和顯示所述焊接機頭(16)的旋轉角度。
5.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述定位漲緊機構(18)包括漲桿(36)，漲桿(36)的末端通過高度調節結構(37)與所述焊接機頭(16)的底部相連，在漲桿(36)外套有漲套(38)，漲套(38)末端的外圓周面上形成有一圈定位面，漲套(38)頂端為下壓漲緊結構，定位漲緊后，定位面定位在短管接頭的開口端上，漲套(38)頂端的外圓周面與短管接頭的內壁緊密配合。
6.如權利要求5所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述下壓漲緊結構包括均布在所述漲套(38)頂端的至少三條漲隙，由漲隙將所述漲套(38)頂端分成至少三個部分，所述漲套(38)頂端內孔的孔壁為第一縮徑斜面，所述漲桿(36)頂端的外圓周面為與第一縮徑斜面相同的第二縮徑斜面。
7.如權利要求5所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述高度調節結構(37)包括位于所述漲桿(36)上的外螺紋及位于所述焊接機頭中心軸(17)下端的與外螺紋相配合的內螺紋，所述漲桿(36)與所述焊接機頭中心軸(17)螺紋連接，由位于所述漲桿(36)上的螺母將所述漲桿(36)與所述焊接機頭中心軸(17)鎖緊。
8.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于所述焊槍調整系統(14)包括用于夾持所述焊槍(19)的焊槍夾(27)，焊槍夾(27)連接夾柄(26)，夾柄(26)固定在水平調節基座(39)上，水平調節基座(39)通過水平調節螺釘(22)與豎直調節基座(40)相連，通過水平調節螺釘(22)調節水平調節基座(39)的水平位置，豎直調節螺釘(21)穿設于豎直調節基座(40)內，通過調節螺釘(21)調節豎直調節基座(40)的上下位置，在水平調節基座(39)的側邊設有搖柄(24)，夾柄(26)的端部穿過基座(39)后與搖柄(24)的一端相連，搖柄(24)的另一端連接彈簧(23)的一端，彈簧(23)的另一端與水平調節基座(39)固定連接，U形頭(25)的端部與搖柄(24)相抵，U形頭(25)固定在水平調節基座(39)的側邊。
9.如權利要求I所述的一種集箱短管接頭的全焊透型或非全焊透型角焊縫自動焊接工藝，其特征在于在所述焊槍(19)面向所述短管接頭的一側上設有機械跟蹤點(28)。
全文摘要
本發明提供了一種集箱短管接頭的角焊縫或D形坡口角焊縫自動焊接工藝，其特征在于，步驟為步驟1、組裝自動焊機械裝置；步驟2、進行點焊固定；步驟3、步驟1所述的自動焊機械裝置在底座機構的帶動下運行至指定焊接位置處；步驟4、打開焊接電源；步驟5、通過第二電控箱調節氣動平衡吊裝置的氣壓，使得整個自動焊機械裝置達到力學平衡；步驟6、焊接機頭的定位與漲緊；步驟7、通過焊槍調整系統調節焊槍的位置和角度，以及焊接起始點；步驟8、設定焊接參數；步驟9、開始自動焊接。本發明提供的工藝方法，實現集箱短管接頭角焊縫或D形坡口角焊縫的自動焊接，降低勞動強度，大幅度提高勞動生產率和焊接質量。
文檔編號B23K9/16GK102806414SQ201210298030
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者李忠杰, 盧征然, 趙華生, 蔣曉平, 劉國平 申請人:上海鍋爐廠有限公司