本發明涉及一種焊接設備，尤其涉及一種筒體管接頭自動焊接系統及其使用方法。

背景技術：

如圖1所示，在鍋爐、化工設備的生產制造中，經常遇到需要對兩圓管相貫的馬鞍形焊縫的焊接。由于這些構件經常要工作在高溫高壓等惡劣工作環境，因此對焊接質量要求很高。工作要求在筒體或管體內進行焊接，封閉的工作環境十分惡劣，且工作區非常狹小，操作工人在里面活動受限。以往這些焊接都是由工人手工操作完成，勞動強度大，工作效率極低。以某種蒸汽鍋爐為例，在其生產過程中，上鍋筒內管接頭的焊接是很大一個加工難點，主要困難表現為該焊接工序為鍋爐的組裝焊接，工件不能自由改變位置；鍋體內空間位置小(最小的鍋筒直徑只有800mm左右)，人和設備在里面移動困難；焊接工作量大(上鍋筒內有860多個管接頭)；焊接質量要求高等。國內各廠家均采用手工電弧焊焊接，但在生產過程中存在很多的問題，如：工人的勞動條件極差，勞動強度非常大，在很大程度上影響了焊接效率和焊接質量；焊后敲渣、清理打磨的工作量很大，打磨的飛濺物及其他垃圾很容易掉入管內，很難清理干凈，嚴重影響了鍋爐的產品質量，同時整個焊接的高度會呈現左右對稱的一個馬鞍形的變化，所以在管筒體自動焊接過程中，焊槍要隨著焊縫的高度及時的進行調整是一個難以克服的難點。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種焊槍能隨焊縫的高度變化進行調整的筒體管接頭自動焊接系統及其使用方法，以克服現有技術的不足。

為解決上述技術問題，本發明所提供的筒體管接頭自動焊接系統，包括自動焊接機具、送絲機、控制機構及電焊機，所述自動焊接機具包括機具外殼，所述機具外殼頂面開設有第一通孔，底端設有底板，所述底板上設有與所述第一通孔同軸的第二通孔，所述第二通孔內設有軸套，支撐管上端套接在第一通孔內，并與機具外殼頂面固定連接，下端穿過所述軸套并延伸到機具外殼外，并通過連接套連接有對中定位裝置，所述軸套內套設有旋轉筒，所述旋轉筒具有延伸至機具外殼內的內延段和延伸至機具外殼外的外延段，所述旋轉筒內延段上套接固定有從動齒輪，上端設有平面軸承，所述平面軸承上依次設有滑動套和彈性元件，所述機具外殼內設有驅動所述旋轉筒旋轉的驅動裝置，所述旋轉筒外延段底端頂靠在連接套凸緣面上，其上套接固定有焊接轉盤，所述焊接轉盤上位于旋轉筒一側設有高度調節桿，相對的另一側設有焊槍，所述焊槍與送絲機連接，所述送絲機通過控制機構與電焊機連接，所述驅動電機與控制機構電連接。

所述對中定位裝置包括拉桿、拉桿連接管、卡頭和撐頭，所述拉桿分為上拉桿和下拉桿，所述上拉桿和下拉桿空套于所述支撐管內，所述拉桿連接管滑動套接在支撐管內，且內壁上設有連接螺紋，上拉桿下端與拉桿連接管螺紋連接，下拉桿上端與拉桿連接管螺紋連接，所述卡頭與所述連接套下端連接，且具有內腔，所述下拉桿穿過所述卡頭內腔，并與所述撐頭連接，下拉桿上拉時，所述撐頭可以卡入卡頭內腔中并將卡頭撐開。

所述拉桿連接管外壁延伸有止轉凸起，所述支撐管上開設有與所述止轉凸起相配合的軸向凹槽，上拉桿上拉時，拉桿連接管能在軸向凹槽內滑動。

所述上拉桿伸出機具外殼頂部外端，并與拉手相連。

所述上拉桿上部外表面延伸有凸肩，所述凸肩上下端面分別設有軸承，所述軸承卡裝在支撐管內的內凸緣和機具外殼頂面之間。

所述驅動裝置包括套接固定于所述旋轉筒上的從動齒輪、與動齒輪相互嚙合的主動輪及驅動電機，所述驅動電機與所述控制機構電連接。

所述彈性元件為套接在連接管上的壓緊彈簧，所述壓緊彈簧一端與平面軸承連接，另一端與支撐管上部的外凸緣連接。

所述卡頭上端外部套裝有隔熱套。

所述支撐管通過所述外凸緣與機具外殼螺接固定。

所述滑動套內壁上對向延伸有凸出部，所述支撐管上設有與所述凸出部相配合的軸向滑槽。

本發明還提供了一種上述筒體管接頭自動焊接系統的使用方法，包括以下步驟：(a)利用對中定位裝置將焊接機具固定在焊接管道上，并進行對中定位；(b)調節高度調節桿使其頂住施焊面，并使旋轉筒上升一定距離，同時彈性元件被壓縮，給予高度調節桿一個壓緊力，使高度調節桿在旋轉的同時始終與焊接面接觸，調節焊槍使其對準工件施焊部位；(c)啟動電焊機及送絲機構，開始焊接引弧，所述控制機構接收到引弧成功信號時控制所述旋轉裝置帶動旋轉筒旋轉，焊槍跟著旋轉筒旋轉，對工件進行自動旋轉焊接，當焊槍旋轉360度時，控制機構發送收弧信號，送絲機和電焊機完成收弧，完成筒體管接頭焊接。本發明的有益效果如下：

1、本發明巧妙的在焊接轉盤上位于旋轉筒一側設置高度調節桿，相對的另一側設置焊槍，焊接過程中，通過旋轉筒軸向滑動及彈性元件提供的壓緊力，使得高度調節桿在旋轉的同時始終與焊接面接觸，焊槍位置始終與焊接面保持恒定的距離，類似于仿形焊接，但是又不需要設置特定形狀的仿形模板，不僅焊接質量好，效率高，而且制造工藝簡單，生產成本低，當需要對不同管徑的筒體管接頭進行焊接時，只需要更換卡頭即可。

2、在筒體焊接過程中，為了焊接穩定，焊槍中心必須始終對準焊縫中心，這要求焊槍旋轉中心與被焊管的中心一致，本系統只需要將卡頭插入被焊管中，轉動拉手帶動下拉桿上拉，撐頭上頂使卡頭外張卡住被焊管內壁，即可快速完成對中定位；焊接完成后，反轉拉手，將卡頭松開，提起自動焊接機具，即可對其他工位繼續焊接，結構緊湊，體積小，使用十分方便，特別適合需要在筒體或管體內多個位置進行組焊的情況。

3、能有效改善勞動環境，有利于操作人員的健康：由于本發明之筒體管接頭自動焊接系統對原來只能采用人工方法進行焊接的筒體管接頭馬鞍形焊縫實現了自動焊接，避免了操作人員與弧光和有害氣體的近距離接觸，使勞動環境得到有效改善，有利于操作人員的健康。

4、本焊接系統可以保證在管筒體的內部形成有效可靠的焊縫，保持了筒體外部的結構完整和美觀，配合飛濺小的MAG焊機，控制系統既能實現遠程控制又可以省去焊接清渣等后處理的工序，方便可靠。

附圖說明

圖1為鍋爐、化工設備的生產制造中筒體管接頭焊接結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖；

圖3為本發明所提供的自動焊接機具結構示意圖；

圖4為本發明所提供的自動焊接機具工作安裝示意圖；

其中：1-撐頭；2-卡頭；3-高度調節桿；4-隔熱套；5-焊接轉盤；6-驅動齒輪；7-機具外殼；8-驅動電機；9-拉手；10-軸承；11-上拉桿；12-壓緊彈簧；13-滑動套；14-平面軸承；15-旋轉筒；16-軸套；17-焊槍；18-下拉桿；19-支撐管；20-連接套；21-拉桿連接管；22-從動齒輪；23-底板；15a-旋轉筒內延段；15b-旋轉筒外延段；24-送絲機；25-控制機構；26-電焊機。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖2和3所示，本發明所提供的筒體管接頭自動焊接系統包括自動焊接機具、送絲機24、控制機構25及電焊機26，所述自動焊接機具包括機具外殼7，所述機具外殼7頂面開設有第一通孔，底端設有底板23，所述底板23上設有與所述第一通孔同軸的第二通孔，所述第二通孔內設有軸套16，支撐管19上端套接在第一通孔內，并通過管壁上的凸緣與機具外殼7頂面螺接固定，下端穿過所述軸套16并延伸到機具外殼外，并通過連接套20連接有對中定位裝置，所述軸套16內套設有旋轉筒15，所述旋轉筒15具有延伸至機具外殼內的內延段15a和延伸至機具外殼外的外延段15b，所述旋轉筒內延段15a上套接固定有從動齒輪22，上端設有平面軸承14，所述平面軸承14上依次設有滑動套13和壓緊彈簧12，所述壓緊彈簧12一端與平面軸承14連接，另一端與支撐管19上部的外凸緣連接，所述滑動套13內壁上對向設有凸出部，所述支撐管19上設有與所述凸出部相配合的軸向滑槽，所述機具外殼7內設有與所述從動齒輪22相嚙合的驅動齒輪6及驅動電機8，所述旋轉筒外延段15b底端頂靠在連接套凸緣面上，所述旋轉筒外延段15b上套接固定有焊接轉盤5，所述焊接轉盤5上位于旋轉筒15一側設有高度調節桿3，相對的另一側設有焊槍17，所述焊槍17與送絲機24連接，所述送絲機24通過控制機構25與電焊機26連接，所述驅動電機8與控制機構25電連接。

如圖3所示，所述對中定位裝置包括拉桿、拉桿連接管21、卡頭2和撐頭3，所述拉桿分為上拉桿11和下拉桿18，所述上拉桿11和下拉桿18空套于所述支撐管19內，所述拉桿連接管21滑動套接在支撐管19內，且內壁上設有連接螺紋，上拉桿11下端與拉桿連接管21螺紋連接，下拉桿18上端與拉桿連接管21螺紋連接，所述拉桿連接管21外壁延伸有止轉凸沿，所述支撐管19上開設有與所述止轉凸沿相配合的軸向凹槽，所述卡頭2與連接套20下端連接，且具有內腔，所述內腔底部呈倒錐形，所述下拉桿18穿過所述卡頭內腔，并與所述撐頭1連接，所述撐頭1呈錐形，下拉桿18上拉時，所述撐頭1可以卡入卡頭內腔中并將卡頭2撐開，所述上拉桿11伸出機具外殼7頂部外端，并與拉手9相連，所述上拉桿11上部外表面延伸有凸肩，所述凸肩上下端面分別設有軸承10，所述軸承10卡裝在支撐管內的內凸緣和機具外殼頂面之間，所述卡頭2上端外部套裝有隔熱套4。

如圖3和圖4所示，本發明所述的筒體管接頭自動焊接系統，當需要對工件進行焊接時，將卡頭2插入需要焊接的管內，轉動拉手9，通過下拉桿18帶動撐頭1上提使卡頭2外張卡住管道內壁，進行對中定位，高度調節桿3頂住施焊面，并使旋轉筒15上升一定距離，滑動套13向上滑動壓縮壓緊彈簧12，固定在與旋轉筒15相連的焊接轉盤5上的焊槍17也隨之上升，并維持與焊接面相對高度穩定，焊槍17對準工件施焊部位，通過控制機構25調節焊接速度等參數，啟動開關，電弧引燃，送絲機24向焊槍送絲，控制機構25接收到引弧成功信號時控制電機8帶動旋轉筒15轉動，焊槍17及高度調節桿3跟著同步旋轉，焊槍17繞馬鞍形焊接面旋轉焊接，在整個焊接過程中，壓緊彈簧12對高度調節桿3施加一個壓緊力，而使其緊貼施焊面，從而保證焊槍17與焊接面相對距離保持不變，保證焊接質量，當焊槍旋轉360度時，控制機構25發送收弧信號，控制機構25開關切斷，驅動電機8停止動作，送絲機24停止送絲，焊槍17停止工作，此時反方向擰動拉手9，下拉桿18下移，卡頭2松開，完成筒體管接頭焊接，將自動焊接機具提起即可進行下一工序焊接，當需要對不同規格筒體管接頭進行焊接時，只需要更換卡頭2，并對焊槍17的對中位置進行適當調整即可。