專利名稱：螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及螺旋焊鋼管焊接技術領域，尤其涉及一種螺旋焊鋼管對頭外焊縫 自動焊接裝置。
背景技術：
現有技術中，螺旋焊接鋼管在生產線生產中是采用連續焊接生產，即原料檢驗一備卷一上卷一拆卷一三輥直板頭板尾一帶鋼位置控制一七輥矯平一帶鋼位置控制一帶鋼板頭、板尾切齊、對頭焊接一帶鋼位置控制一送料一(上述工序在飛焊小車上進行)一飛焊坑儲料一帶鋼位置控制一鋼板邊除銹一帶鋼表面清掃一帶鋼位置控制一帶鋼邊粗銑(鐵屑收集)一帶鋼位置控制一帶鋼邊精銑(鐵屑收集)一帶鋼表面清掃一帶鋼位置控制一帶鋼遞送一板邊預彎一導板一帶鋼位置控制一成型一內焊一外焊一等離子切管一運管一鋼管輸送到精整工段。當前面一卷鋼卷的板尾到對頭工序時，下一鋼卷已經打開，經矯平后送到對頭焊工序，進行板頭與板尾的切割和對縫焊接，在此工序上，只能進行對頭縫的上焊縫(卷成鋼管的內焊縫)焊接，而無法進行下焊縫(卷成鋼管的外焊縫)焊接，鋼管對頭的外焊縫焊接只能在鋼管離線后到缺陷修補工序完成。高壓輸送管道API SPEC 5L《管線鋼管規范》(美國石油學會標準)第44版規定“成品螺旋焊縫鋼管上的鋼帶/鋼板對頭焊縫應采用埋弧焊或埋弧焊與金屬極氣體保護電弧組合焊接方法焊接”;GB/T9711《石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件》(國家標準)規定“成品螺旋焊管上的鋼帶對頭焊縫應做適當的焊前準備，且應采用自動埋弧焊、自動熔化極氣體保護電弧焊或這些焊接工藝的復合焊焊接”;低壓流體管道SY/T5037《低壓流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管》(行業標準)規定“成品螺旋焊管上的鋼帶對頭焊縫應采用埋弧焊法焊接，內外埋弧焊縫各不少于一道”。目前，高壓輸送管道用螺旋埋弧焊接鋼管的對頭外焊縫采用埋弧自動焊接方法比較困難，為了保證焊縫質量，多都采用了切除法切掉，一個對頭焊縫管段輕的有幾百公斤，重的約有一噸多，材料損失較大。低壓流體管道用的螺旋埋弧焊接鋼管的對頭外焊縫多采用手工焊接方法焊接，這顯然不符合上述關于成品螺旋焊鋼管對頭外焊縫應采用埋弧自動焊接的標準規定。

實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型提供一種螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，用以解決現有技術中手工焊接螺旋焊鋼管對頭外焊縫不符合標準規定和切除螺旋焊鋼管對頭部分產生浪費的問題。(二)技術方案本實用新型提供一種螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，包括固定平臺以及平
4行固定在所述固定平臺上的軌道和鋼管旋轉輥道，所述鋼管旋轉輥道用于徑向旋轉螺旋焊鋼管；還包括焊接機構，所述焊接機構包括可移動地設置在所述軌道上的支撐底座、焊接電源、電氣控制裝置和焊頭移動機構，以及設置在所述焊頭移動機構上的焊頭；所述焊頭移動機構設置在所述支撐底座上，用于調整所述焊頭的位置和在所述軌道上軸向移動所述支撐底座；所述焊接電源與所述焊頭連接，為所述焊頭提供能量源；所述電氣控制裝置分別與所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道連接，用于控制所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，所述焊頭移動機構包括固定在所述支撐底座上的支架；設置在所述支架上的焊頭升降移動機構，用于調整所述焊頭的縱向高度；設置在所述焊頭升降移動機構上的焊頭橫向移動機構，所述焊頭設置在所述焊頭橫向移動機構上，所述焊頭橫向移動機構用于調整所述焊頭的橫向位置；設置在所述支撐底座上的焊頭軸向移動機構，用于調整所述焊頭的軸向位置。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，所述電氣控制裝置包括復合速度控制裝置，用于根據所述預設的焊接速度控制所述鋼管旋轉輥道和焊頭軸向移動機構。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，所述焊頭軸向移動機構的驅動機構為直線電機，且所述直線電機具有變頻器，使得所述焊頭的軸向移動速度可調；所述鋼管旋轉輥道的驅動機構為旋轉電機，且所述旋轉電機具有變頻器，使得螺旋焊鋼管的徑向旋轉速度可調。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，所述電氣控制裝置還包括焊接電源控制裝置，與所述焊接電源連接，用于開啟和關閉所述焊接電源。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，所述鋼管旋轉輥道包括鏈條張緊裝置，用于張緊所述鋼管旋轉輥道的鏈條。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，還包括焊頭微調機構，與所述焊頭連接，用于微調所述焊頭的位置；焊頭浮動機構，與所述焊頭連接，用于保持所述焊頭相對于螺旋焊鋼管外表面的高度不變。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，還包括鋼管軸向固定裝置，設置在螺旋焊鋼管的軸向兩端，用于在軸向方向上固定螺旋焊鋼管。如上所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，優選的是，還包括鋼管輸送輥道，用于將待對頭外縫焊焊接的螺旋焊鋼管輸送到所述鋼管旋轉輥道上，并將已完成對頭外焊縫焊接的鋼管輸送到下一工序。(三)有益效果本實用新型所提供的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置包括焊接機構和鋼管旋轉輥道，其中，焊接機構包括焊頭、焊接電源、焊頭移動機構和電氣控制裝置，通過電氣控制裝置來控制焊頭和鋼管旋轉輥道，使得焊頭的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度的復合速度滿足預設的焊接速度，從而實現螺旋焊鋼管對頭外焊縫的自動埋弧焊接，符合標準規定，且不切除對頭部分，沒有造成材料浪費。

圖I為本實用新型實施例中螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置主視圖；圖2為本實用新型實施例中螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置俯視圖；圖3為本實用新型實施例中螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置左視圖；圖4為本實用新型實施例中電氣控制裝置組成示意圖；圖中，a :固定平臺；b :軌道；c :支撐底座；d :支架；1 :焊接機構；2 :鋼管旋轉輥道；3 :焊頭移動機構；31 :焊頭升降移動機構；32 :焊頭橫向移動機構；33 :焊頭軸向移動機構；4 :電氣控制裝置；41 :復合速度控制裝置；42 :焊接電源控制裝置；5 :焊頭；6 :焊接電源；7 :鋼管輸送輥道；8 :焊頭微調機構；9 :鋼管軸向固定裝置；10 :焊頭浮動機構。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。圖I所示為本實用新型實施例中螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置主視圖，本實用新型實施例中螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置包括固定平臺a以及平行固定在固定平臺a上的軌道b和鋼管旋轉輥道2，鋼管旋轉輥道2用于徑向旋轉螺旋焊鋼管；還包括焊接機構I，焊接機構I包括可移動地設置在軌道b上的支撐底座C、焊接電源6、電氣控制裝置4和焊頭移動機構3，以及設置在焊頭移動機構3上的焊頭5 ;焊頭移動機構3設置在支撐底座c上，用于調整焊頭5的位置，使得焊頭5正對鋼管的外焊縫，還用于在軌道b上軸向移動支撐底座c ;焊接電源6與焊頭5連接，為焊頭5提供能量源；電氣控制裝置4分別與焊頭移動機構3和鋼管旋轉輥道2連接，用于控制焊頭移動機構3和鋼管旋轉輥道2，使得焊頭5的軸向移動速度和螺旋焊鋼管的徑向旋轉速度的復合速度滿足預設的焊接速度。其中，支撐底座c 一般為直線行走小車，可以在軌道b上直線行走；焊頭5優選包括焊絲和焊劑，根據焊接需要可以采用雙絲或單絲焊接。在對螺旋焊鋼管(以下簡稱“鋼管”)外焊縫焊接之前，需要調整焊頭5的位置，使其正對外焊縫的焊接起點。鋼管的對頭外焊縫經過表面處理后，就可以進入對頭外焊縫焊接工序。本實施例中優選用鋼管輸送輥道7將鋼管輸送到鋼管對頭外焊縫焊接工位，即將鋼管輸送到鋼管旋轉輥道2上，鋼管旋轉輥道2將鋼管托起，啟動鋼管旋轉輥道2徑向旋轉鋼管，將外焊縫的焊接起點旋轉到鋼管的上表面，啟動焊頭移動機構3移動焊頭5，將焊頭5移動至正對鋼管的外焊縫的焊接起點。下面就可以進行鋼管對頭外焊縫的焊接了，首先通過成型參數(即預設的焊接速度)得到一個焊頭5的軸向移動速度和螺旋焊鋼管的徑向旋轉速度的復合速度(該速度為工藝規定速度，在程序設計時已設定)，可以通過輸入裝置(如鍵盤、觸摸屏)將這個復合速度發送給電氣控制裝置4，電氣控制裝置4控制鋼管旋轉輥道2徑向旋轉鋼管和焊頭移動機構3軸向移動焊頭5，實現對鋼管對頭外焊縫的焊接。為保證焊接質量，尤其是焊頭5的相對鋼管的行走路線必須與外焊縫一致，本實施例中可以在正常焊接之前調試焊頭5的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度的復合速度。焊頭5相對鋼管對頭外焊縫行走焊接時，觀察焊絲走向(為便于觀察可以在外焊縫上設置指示燈)，可以通過輸入裝置微調焊頭5軸向移動速度和/或鋼管旋轉輥道2旋轉速度，予以糾正，反復幾次調整，使焊頭5的軸向移動速度和鋼管旋轉速度的復合速度滿足焊頭5相對鋼管的行走路線與對頭外焊縫基本一致，確認該復合速度。本實用新型所提供的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置包括焊接機構I和鋼管旋轉輥道2，其中，焊接機構包括焊頭5、焊接電源6、焊頭移動機構3和電氣控制裝置4，通過電氣控制裝置4來控制焊頭5和鋼管旋轉輥道2，使得焊頭5的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度的復合速度滿足預設的焊接速度，從而實現螺旋焊鋼管對頭外焊縫的自動埋弧焊接，符合標準規定，且不切除對頭部分，沒有造成材料浪費。為方便、準確地調整焊頭的位置，本實施例中優選焊頭移動機構3包括焊頭升降移動機構31、焊頭橫向移動機構32和焊頭軸向移動機構33，其中，焊頭升降移動機構31設置在固定在支撐底座c上的支架d上，用于調整焊頭5的縱向高度，以適應鋼管不同管徑規格變化的需要；焊頭橫向移動機構32設置在焊頭升降移動機構31上，焊頭5則設置在所述焊頭橫向移動機構上，便于焊頭橫向移動機構32調整焊頭5的橫向位置和焊頭升降移動機構31調整焊頭5的縱向高度，以適應焊接工藝參數變化的需要，這些工藝參數包括焊接電源6電流電壓和焊頭5軸向移動速度，它們的變化會影響焊接焊縫的外觀形狀，需要相應地調整焊頭5的橫向位置來保證焊接焊縫的外觀、幾何尺寸符合要求；焊頭軸向移動機構33設置在所述支撐底座c上，用于調整焊頭5的軸向位置。通過對焊頭5縱向、橫向和軸向三維坐標的調整，使得焊頭5能夠更精準的對準鋼管對外焊縫的焊接起點，同時也方便操作。實際操作中，鋼管輸送到鋼管旋轉輥道2上后，啟動鋼管旋轉輥道2將外焊縫的焊接起點旋轉到鋼管的上表面，然后啟動焊頭軸向移動機構33在軌道b上移動焊接機構1，使得焊頭5與外焊縫焊接起點在鋼管同一截面上，繼而啟動焊頭橫向移動機構32移動焊頭5靠近外焊縫焊接起點，最后啟動焊頭升降移動機構31將焊頭5移動至相對外焊縫焊接起點的合適高度，從而完成了對焊頭5位置的調整。為進一步精確調整焊頭5的位置正對外焊縫的焊接起點，本實施例中優選螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置還包括焊頭微調機構8，與焊頭5連接，用于微調焊頭5，具體可以為微調焊頭5相對于對外焊縫焊接起點的偏心距，使得焊頭5正對鋼管外焊縫的焊接起點。在焊接過程中，還需要保持焊頭5相對鋼管外表面的高度不變，本實施例中焊接機構I還可以包括焊頭浮動機構10，與焊頭5連接，以保證焊接焊縫融池的深度穩定均勻。圖4所示為本實用新型實施中電氣裝置的組成示意圖，因為焊頭5的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度的復合速度(即預設的焊接速度)是確定值，所以需要根據該確定值設置焊頭5的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度，實現上述設置的方式有很多，如圖4所示，本實施例中優選電氣控制裝置4包括復合速度控制裝置41，復合速度控制裝置41通過控制鋼管旋轉輥道2和焊頭軸向移動機構33使得鋼管的徑向旋轉速度和焊頭5的軸向移動速度的復合速度等于預設的焊接速度。通過控制鋼管旋轉輥道2和焊頭軸向移動機構33來實現對鋼管旋轉速度和焊頭5軸向移動速度的控制，省去了電氣控制裝置4和焊頭5以及電氣控制裝置4與鋼管之間的傳動機構設置，節省成本，同時還簡化了裝置的結構。相應地，焊頭軸向移動機構33還用于接收電氣控制裝置4的控制指令設置焊頭5·的軸向移動速度，上述控制指令即為焊頭5的軸向移動速度值；鋼管旋轉輥道2還用于接收電氣控制裝置4的控制指令設置鋼管的徑向旋轉速度，上述控制指令即為鋼管的徑向旋轉速度值。本實施例中焊頭軸向移動機構33的驅動機構可以為直線電機，鋼管旋轉輥道2的驅動機構為旋轉電機，同時為了實現焊頭5的軸向移動速度和鋼管的徑向旋轉速度可調，本實施例中優選上述直線電機和旋轉電機均具有變頻器。由于鋼管設置在鋼管旋轉輥道2上，為保證外焊縫焊接過程中鋼管的徑向旋轉速度穩定，本實施例中鋼管旋轉輥道2可以包括鏈條張緊裝置22，用于張緊鋼管旋轉輥道2的鏈條，防止在焊接過程中因鏈條松動造成鋼管擺動而導致焊頭5相對鋼管外表面的行走路線偏離外焊縫。當然，如果在焊接過程中鋼管在軸向方向上發生偏移也會導致焊頭5相對鋼管外表面的行走路線偏離外焊縫，因此需要在軸向方向上固定鋼管，本實施例中可以通過在鋼管的軸向兩端設置鋼管軸向固定裝置9，以在軸向方向上固定鋼管。前面已經說明焊接電源6的電流電壓也會影響外焊縫的外觀形狀，具體為直流電源會影響焊接焊縫融池的深度，交流電源會影響焊接焊縫外觀形狀的美觀，基于此，本實施例中焊接電源6包括2個電流為1000A的直流電源和一個電流為1200A的交流電源，如圖4所示，優選電氣控制裝置4包括焊接電源控制裝置42，與焊接電源6連接，用于開啟和關閉焊接電源6，可以通過輸入裝置(如鍵盤、觸摸屏)設置焊接電源的電流電壓值發送給焊接電源控制裝置42來控制焊接電源6的輸出電流電壓值，從而使得焊縫的外觀、幾何尺寸符合要求。當焊頭5行走到外焊縫終點時，在合適位置切斷焊接電源6，停止焊接，再停止鋼管旋轉輥道2和焊頭軸向移動機構33，停止焊頭5的移動。清掉外焊縫的焊渣，這時，可以啟動鋼管旋轉輥2使鋼管旋轉，利用X射線、超聲波等檢測裝置檢查焊縫的質量情況，必要時再次進行缺陷修補。確認該根鋼管焊接程序完成后，啟動鋼管輸送輥道7將鋼管輸送到下一工序。準備下一根鋼管對頭外焊縫的焊接。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于， 包括固定平臺以及平行固定在所述固定平臺上的軌道和鋼管旋轉輥道，所述鋼管旋轉輥道用于徑向旋轉螺旋焊鋼管； 還包括焊接機構，所述焊接機構包括可移動地設置在所述軌道上的支撐底座、焊接電源、電氣控制裝置和焊頭移動機構，以及設置在所述焊頭移動機構上的焊頭； 所述焊頭移動機構設置在所述支撐底座上，用于調整所述焊頭的位置和在所述軌道上軸向移動所述支撐底座；所述焊接電源與所述焊頭連接，為所述焊頭提供能量源；所述電氣控制裝置分別與所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道連接，用于控制所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道。
2.根據權利要求I所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，所述焊頭移動機構包括 固定在所述支撐底座上的支架； 設置在所述支架上的焊頭升降移動機構，用于調整所述焊頭的縱向高度； 設置在所述焊頭升降移動機構上的焊頭橫向移動機構，所述焊頭設置在所述焊頭橫向移動機構上，所述焊頭橫向移動機構用于調整所述焊頭的橫向位置； 設置在所述支撐底座上的焊頭軸向移動機構，用于調整所述焊頭的軸向位置。
3.根據權利要求2所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，所述電氣控制裝置包括復合速度控制裝置，用于根據所述預設的焊接速度控制所述鋼管旋轉輥道和焊頭軸向移動機構。
4.根據權利要求2所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，所述焊頭軸向移動機構的驅動機構為直線電機，且所述直線電機具有變頻器，使得所述焊頭的軸向移動速度可調； 所述鋼管旋轉輥道的驅動機構為旋轉電機，且所述旋轉電機具有變頻器，使得螺旋焊鋼管的徑向旋轉速度可調。
5.根據權利要求I所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，所述電氣控制裝置還包括焊接電源控制裝置，與所述焊接電源連接，用于開啟和關閉所述焊接電源。
6.根據權利要求I所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，所述鋼管旋轉輥道包括鏈條張緊裝置，用于張緊所述鋼管旋轉輥道的鏈條。
7.根據權利要求I所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，還包括 焊頭微調機構，與所述焊頭連接，用于微調所述焊頭的位置； 焊頭浮動機構，與所述焊頭連接，用于保持所述焊頭相對于螺旋焊鋼管外表面的高度不變。
8.根據權利要求1-7任一所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，還包括 鋼管軸向固定裝置，設置在螺旋焊鋼管的軸向兩端，用于在軸向方向上固定螺旋焊鋼管。
9.根據權利要求1-7任一所述的螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，其特征在于，還包括鋼管輸送輥道，用于將待對頭外縫焊焊接的螺旋焊鋼管輸送到所述鋼管旋轉輥道上，并將已完成對頭外焊縫焊接的鋼管輸送到下一工序。
專利摘要本實用新型提供一種螺旋焊鋼管對頭外焊縫自動焊接裝置，包括固定平臺以及平行固定在所述固定平臺上的軌道和鋼管旋轉輥道，所述鋼管旋轉輥道用于徑向旋轉螺旋焊鋼管；還包括焊接機構，所述焊接機構包括可移動地設置在所述軌道上的支撐底座、焊接電源、電氣控制裝置和焊頭移動機構，以及設置在所述焊頭移動機構上的焊頭；所述焊頭移動機構設置在所述支撐底座上，用于調整所述焊頭的位置和在所述軌道上軸向移動所述支撐底座；所述電氣控制裝置分別與所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道連接，用于控制所述焊頭移動機構和鋼管旋轉輥道。實現了螺旋焊鋼管對頭外焊縫的自動埋弧焊接，符合標準規定，且不切除對頭部分，沒有造成材料浪費。
文檔編號B23K9/32GK202726282SQ20122029221
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者呂燕青, 董遂慶, 蔣永峰 申請人:江蘇玉龍鋼管股份有限公司