数控管－管相贯接头埋弧自动焊设备制造技术

本实用新型专利技术是有关于一种数控管－管相贯接头埋弧自动焊设备，包括有：机头吊架、焊剂斗、焊丝盘、送丝机、接管、焊剂盘、焊枪径向微调、焊枪轴向微调、焊枪、母管、工件回转轴β、无动力移动滚轮架、数控变位装置、分离器、实时的数控控制系统、四轴运动机构和焊接工艺软件；上述的数控变位包括有数控动力头；上述的分离器是由多个接管与母管焊接而成；上述的四轴运动机构由焊枪的垂直运动轴、水平运动轴、水平运动轴、焊枪回转装置及焊枪姿态角α运动机构所组成；本实用新型专利技术旨在提高管－管相贯角焊缝的接头焊接的自动化和机械化水平，提高劳动生产率，提高焊接质量，减轻焊工的劳动强度，以满足电站锅炉及管道焊接的需求量及质量不断增高的需要。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管-管相贯接头自动焊设备，特别是涉及一种管-管正交、偏 交及斜交角焊缝自动焊接的设备，其主要用于电站锅炉及管道制造行业，是属于数控、空间 曲线自动焊接及
的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备。
技术介绍
在锅炉及管道行业，管-管相贯接头是一种空间曲线的角焊缝，如高端电站锅炉 产品中的汽水分离器，这是一个非常重要的部件，其焊接质量一直受到制造厂及用户的高 度重视。分离器的环缝可采用自动焊进行焊接，其焊接质量可得到可靠的保证，但分离器上 的偏心、斜交管座的角焊缝，至今只能采用手工电弧焊进行焊接，不但工作量大，劳动条件 差，而且对焊工的技能、体能均有很高的要求，其焊接质量难以得到保证，因此分离器上偏 心斜管座的焊接质量、焊接工艺技术已成为提高劳动生产率、保证产品质量和增加生产量 的瓶颈口。随着电站锅炉向大容量，高参数的方向发展，对材料的使用性能提出了更高的要 求，分离器的材料等级已从超临界机组的SA-302C提高到P91，对于焊接质量的要求也越来 越高，同时随着生产的发展，迫切需要提高分离器生产中的机械化和自动化水平，以达到提 高产品质量和生产效率，降低制造成本，改变分离器生产的落后工艺，提高汽水分离器生产 的工艺水平。在母管(如锅筒，集箱及压力容器)上焊接正交管座(马鞍形焊缝)，工业生产中 既有采用手工电弧焊的方法，也有采用自动焊的方法，即采用一套机械式运动机构来实现 马鞍形运动，进行自动埋弧焊接，但这种机械式马鞍形焊机不能焊接母管与支管的直径相 差较小或支管与母管呈偏心、斜交的焊缝。目前国内外还没有用于焊接这种接头的自动焊 设备和工艺，均只能采用手工电弧焊，虽然基本能满足焊接生产要求，但存在操作难度大， 焊接质量受到人为因素的影响，可适性差，焊工的劳动强度高，生产效率低等问题。为此，急 待研制开发用于此类产品的自动焊机。但是，研制开发用于此类自动焊机面临着如下的难题1.空间位置焊缝成形的控制对于偏心斜交管-管相贯线的接头，其焊缝为非对称空间马鞍形曲线，焊接时，其 焊接部位处于连续交替的上、下坡焊，由于马鞍落差过大，造成焊接时上坡焊和下坡焊的坡 度过大，熔池在重力的作用下，导致上坡焊时咬边，下坡焊时未熔合等缺陷，并使焊接成形 严重恶化，直接影响焊缝质量，这是难以解决的工艺问题。因此，要实现自动化焊接，必须解 决好偏心、斜交管焊接过程中的焊接位置，使焊接部位始终处于有利于焊接的水平位置，避 免山下坡。2.焊缝实际形线与理论运动轨迹的差异由于工件自身的尺寸公差及加工、装备误差等因素，导致按数学模型计算的理论 运动轨迹与实际的焊缝形线存在差异。因此，数控系统能否适应这种差异，解决好此问题，乃是成败的关键，这正是数控焊机与数控切割机的区别，难度系数大大增加。3.焊接工艺软件的开发由于此类焊接接头在不同部位的坡口角度及焊缝截面均不相同，差异极大.需研 发相应的焊接工艺软件。所以至今为止，国内外还没有成功地开发出用于分离器上的偏心斜交管的自动焊 机，只能采用手工焊。由此可见，上述现有的管-管相贯接头设备在结构、工艺与使用上，显然仍存在有 不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来 谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构 能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的数控 管-管相贯接头埋弧自动焊设备，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进 的目标。有鉴于上述现有的管-管相贯接头焊设备存在的缺陷，本发 明人基于从事此类产 品设计制造多年丰富的实践经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期 创设一种新型的数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，能够改进一般现有的管_管相贯接 头焊设备，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于 创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本技术的主要目的在于，克服现有的管_管相贯接头焊设备存在的缺陷，而 提供一种新型的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备，所要解决的技术问题是使其提高 管-管相贯角焊缝，即两个圆柱体相贯(正交、偏交、斜交)接头焊接的自动化和机械化水 平，提高劳动生产率，提高焊接质量，减轻焊工的劳动强度，改善劳动条件，以满足电站锅炉 及管道焊接的需求量及质量不断增高的需要，非常适于实用。本技术的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，其特征在于包括有机头吊架、焊 剂斗、焊丝盘、送丝机、接管、焊剂盘、焊枪径向微调、焊枪轴向微调、焊枪、母管、工件回转轴 β、无动力移动滚轮架、数控变位装置、分离器、实时的数控控制系统、四轴运动机构和焊接 工艺软件；上述的数控变位装置包括有数控动力头；上述的分离器是由多个接管与母管焊 接而成的部件；上述实时的数控控制系统是由多个控制电路所组成；上述的四轴运动机构 由焊枪的垂直运动轴Ζ、水平运动轴Y、水平运动轴X、焊枪回转装置及焊枪姿态角α运动机 构所组成；所述焊枪回转装置包括有焊枪回转装置、导电集流毂和回转装置；所述的被焊 接的母管，其一端装卡在数控动力头上，其另外的一悬臂端支撑在无动力移动滚轮架上；该 母管的中心线即为其工件回转轴β。本技术的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实 现。前述的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的焊枪姿态角α的回转轴 线与焊枪回转装置的轴线相交且同在一个铅垂平面内。前述的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的焊枪的中心线与调整焊枪姿态角α的回转轴线在同一平面内相交，其交点为焊丝的端部，与调整焊枪姿态角α的 回转轴线与焊枪回转装置的轴线交点重合。前述的数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的焊枪回转装置(即导电 集流毂，回转装置)带动焊丝盘、送丝机、焊枪姿态角α、焊剂盘、焊枪径向微调、焊枪轴向 微调、焊枪一起做回转运动。前述的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备，其中被焊接的工件设置在无动力移 动滚轮架上，其一侧的端部由数控变位装置夹持，当焊枪沿着焊缝运动时，数控变位装置同 步转动，使分离器上斜交管的焊接部位，始终处于埋弧焊工艺所要求的水平位置。前述的数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的数控变位装置中的交流 伺服电机经减速器、齿轮传至回转轴，驱动三爪卡盘，卡盘夹紧工件，使其与焊枪同步转动， 保证焊接部位处于最佳位置。前述的数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的数控控制系统由PLC可 编程逻辑控制器、触摸屏及交流伺服电机等部分组成，PLC可编程逻辑控制器中包括运功模 块；所述的数控控制系统根据输入的工件特征参数，经数学模型计算，控制焊枪作非对称的 马鞍形曲线运动及工件的同步运功.使焊接部位处于水平的位置，且具有焊接过程的实时 修正的功能。前述的数控管-管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的四轴运动机构，由四套 交流伺服电机、直线导轨及滚珠丝扛、集流导电机构等部分组成。前述的数控管_管相贯接头埋弧自动焊设备，其中所述的焊接工艺软件根据偏 心、斜交接管在不同位置的坡口角度及所需的焊缝截面，编制自动排焊道工艺软件，该焊接 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控管－管相贯接头埋弧自动焊设备，其特征在于包括有：机头吊架（１）、焊剂斗（４）、焊丝盘（５）、送丝机（６）、接管（１０）、焊剂盘（１２）、焊枪径向微调（１３）、焊枪轴向微调（１４）、焊枪（１５）、母管（１６）、工件回转轴β（１７）、无动力移动滚轮架（１８）、数控变位装置、分离器、实时的数控控制系统、四轴运动机构和焊接工艺软件；上述的数控变位装置包括有数控动力头（９）；上述的分离器是由多个接管（１０）与母管（１６）焊接而成的部件；上述实时的数控控制系统是由多个控制电路所组成；上述的四轴运动机构由焊枪的垂直运动轴Ｚ（３）、水平运动轴Ｙ（２）、水平运动轴Ｘ（１１）、焊枪回转装置（７）及焊枪姿态角α（８）运动机构所组成；所述焊枪回转装置（７）包括有焊枪回转装置、导电集流毂和回转装置；所述的被焊接的母管（１６），其一端装卡在数控动力头（９）上，其另外的一悬臂端支撑在无动力移动滚轮架（１８）上；该母管（１６）的中心线即为其工件回转轴β（１７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贠志华，李世龙，杨乃文，
申请(专利权)人：北京中电华强焊接工程技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]