申请号：CN201821396834.9

申请日： 2018-08-28

公开（公告）号：CN208662801U

公开（公告）日：2019-03-29

发明人：赵飞;刘卫华;陈金强;张钊;姜飞;王树昂;何文娟;李珍

申请（专利权）人：中国核工业第五建设有限公司

代理机构：上海专利商标事务所有限公司

代理人：喻学兵

申请人地址：上海市金山区上海市石化龙胜路1070号

1.一种埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，包括：焊接小车，包括：行走轨道，和行走机构，可移动地设置在所述行走轨道上，并且包括两个行走基座和行走连接梁，所述两个行走基座为主动行走基座和从动行走基座，所述主动行走基座与所述行走轨道配合以形成传动机构，所述行走连接梁连接所述两个行走基座，并且相对于每个所述行走基座可枢转，并且，所述行走连接梁的上侧设置有外接定位轴，所述行走连接梁的一个侧面设置有两个外接螺纹紧固件；焊接小车框架，包括：焊枪装置安装连接块，工控机悬挂机构，和行走机构连接机构，包括水平板和竖直板，所述水平板设置有外接定位孔，所述行走机构的所述外接定位轴插入所述外接定位孔中，所述竖直板设置有向下开口的两个外接凹槽，所述行走机构的所述两个外接螺纹紧固件分别插入所述两个外接凹槽中；焊枪安装调节装置，通过所述焊枪装置安装连接块而连接到所述焊接小车框架的中下部，用于安装焊枪并且调节所述焊枪的位置；以及工控机，通过所述工控机悬挂机构悬挂于所述焊接小车框架上，用于控制焊接参数。

2.如权利要求1所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，所述焊枪安装调节装置包括：焊枪座，用于安装焊枪；焊枪上下调节机构，用于调节所述焊枪座在上下方向上的高度位置；焊枪前后调节机构，用于调节所述焊枪座在前后方向上的前后位置；和焊枪角度调节机构，用于使所述焊枪座摆动而调节所述焊枪座的角度。

3.如权利要求1所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，还包括：焊剂存放料筒，用于存储焊剂；并且所述焊接小车框架包括水平梁和水平框架，所述水平框架是矩形框，支撑在所述水平梁上，并且被所述水平梁分隔成两部分，从而形成两个框口，所述焊剂存放料筒通过插入所述两个框口中的一个框口进而连接到所述焊接小车框架。

4.如权利要求3所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，还包括：焊剂拖带回收装置，通过所述焊接小车框架的焊剂拖带回收装置安装机构连接到所述焊接小车框架，所述焊剂拖带回收装置位于所述焊枪安装调节装置下方，包括焊剂拖带，所述焊剂拖带用于支撑焊剂并输送焊剂。

5.如权利要求4所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，所述焊剂拖带回收装置还包括焊剂回收料筒，所述焊剂回收料筒位于所述焊剂拖带下方，用于回收所述焊剂拖带输送的焊剂。

6.如权利要求4所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，还包括：所述焊剂拖带装置还包括拖带调节机构，所述拖带调节机构包括：拖带上下调节机构，用于调节所述焊剂拖带在上下方向上的高度位置；和拖带前后调节机构，用于调节所述焊剂拖带在前后方向上的前后位置。

7.如权利要求4所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，还包括：空走轮装置，通过所述焊接小车框架的空走轮安装板连接到所述焊接小车框架，包括：空走轮，用于在焊接前行走机构抵接待焊接母材；和空走轮调节机构，用于调节所述空走轮在前后方向上的前后位置。

8.如权利要求1所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，所述行走轨道包括磁力座，用于吸附到待焊接母材上从而固定所述行走轨道。

9.如权利要求1所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，还包括：焊丝盘，通过所述焊接小车框架的焊丝盘安装架而连接到所述焊接小车框架的上部，为焊枪提供焊丝。

10.如权利要求1所述的埋弧横焊自动化焊接装备，其特征在于，所述焊接小车框架采用高强铝合金材料。

技术领域

 本实用新型涉及一种埋弧横焊自动化焊接装备。

背景技术

 在焊接自动化装备研制领域，对于CV(钢制安全壳)、储罐、料仓等容器的焊接，迫切需要一种埋弧横焊自动化焊接装备，以实现环缝焊接集成控制自动化埋弧横焊。

 为了适应这种需要，设计了本实用新型。

实用新型内容

 本实用新型的目的在于提供一种埋弧横焊自动化焊接装备，其能够实现环缝焊接的集成控制自动化。

 提供了一种埋弧横焊自动化焊接装备，焊接小车包括：行走轨道和行走机构，可移动地设置在所述行走轨道上，并且包括两个行走基座和行走连接梁，所述两个行走基座为主动行走基座和从动行走基座，所述主动行走基座与所述行走轨道配合以形成传动机构，所述行走连接梁连接所述两个行走基座，并且相对于每个所述行走基座可枢转，并且，所述行走连接梁的上侧设置有外接定位轴，所述行走连接梁的一个侧面设置有两个外接螺纹紧固件；焊接小车框架，包括：焊枪装置安装连接块，工控机悬挂机构，和行走机构连接机构，包括水平板和竖直板，所述水平板设置有外接定位孔，所述行走机构的所述外接定位轴插入所述外接定位孔中，所述竖直板设置有向下开口的两个外接凹槽，所述行走机构的所述两个外接螺纹紧固件分别插入所述两个外接凹槽中；焊枪安装调节装置，通过所述焊枪装置安装连接块而连接到所述焊接小车框架的中下部，用于安装焊枪并且调节所述焊枪的位置；以及工控机，通过所述工控机悬挂机构而悬挂于所述焊接小车框架，用于控制焊接参数。

 在一个实施方式中，所述焊枪安装调节装置包括：焊枪座，用于安装焊枪；焊枪上下调节机构，用于调节所述焊枪座在上下方向上的高度位置；焊枪前后调节机构，用于调节所述焊枪座在前后方向上的前后位置；和焊枪角度调节机构，用于使所述焊枪座摆动而调节所述焊枪座的角度。

 在一个实施方式中，还包括：焊剂存放料筒，用于存储焊剂；并且所述焊接小车框架包括水平梁和水平框架，所述水平框架是矩形框，支撑在所述水平梁上，并且被所述水平梁分隔成两部分，从而形成两个框口，所述焊剂存放料筒通过插入所述两个框口中的一个框口而连接到所述焊接小车框架。

 在一个实施方式中，还包括：焊剂拖带回收装置，通过所述焊接小车框架的焊剂拖带回收装置安装机构连接到所述焊接小车框架，所述焊剂拖带回收装置位于所述焊枪安装调节装置下方，包括焊剂拖带，所述焊剂拖带用于支撑焊剂并输送焊剂。

 在一个实施方式中，所述焊剂拖带回收装置还包括焊剂回收料筒，所述焊剂回收料筒位于所述焊剂拖带下方，用于回收所述焊剂拖带输送的焊剂。

 在一个实施方式中，还包括：所述焊剂拖带装置还包括拖带调节机构，所述拖带调节机构包括：拖带上下调节机构，用于调节所述焊剂拖带在上下方向上的高度位置；和拖带前后调节机构，用于调节所述焊剂拖带在前后方向上的前后位置。

在一个实施方式中，还包括：空走轮装置，通过所述焊接小车框架的空走轮安装板连接到所述焊接小车框架，包括：空走轮，用于在焊接前抵接待焊接母材；和空走轮调节机构，用于调节所述空走轮在前后方向上的前后位置。

 在一个实施方式中，所述行走轨道包括磁力座，用于吸附到待焊接母材上从而固定所述行走轨道。

 在一个实施方式中，还包括：焊丝盘，通过所述焊接小车框架的焊丝盘安装架而连接到所述焊接小车框架的上部，为焊枪提供焊丝。

 在一个实施方式中，所述焊接小车框架采用高强铝合金材料。

 通过采用上述埋弧横焊自动化焊接装备，可以实现CV(钢制安全壳)、储罐、料仓等容器焊接时环缝焊接的集成控制自动化，而且结构简单紧凑、体积小、重量轻、拆装运输方便。

附图说明

 包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

 图1是示出埋弧横焊自动化焊接装备的示意图。

 图2是示出行走机构的示意图。

 图3是示出焊接小车框架的示意图。

 图4是示出焊剂存放料筒的示意图。

 图5是示出焊剂拖带回收装置的示意图。

 图6是示出焊枪安装调节装置的示意图。

 图7是示出焊接前焊剂拖带回收装置与空走轮装置的情况的示意图。

 图8是示出焊接时焊剂拖带回收装置与空走轮装置的情况的示意图。

具体实施方式

 下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

 例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的示例中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

 需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。下文中的上下方向即图1中的上下方向，前后方向即图1中的垂直于纸面的方向。

 图1示出了埋弧横焊自动化焊接装备100的构造示意图。埋弧横焊自动化焊接装备100包括焊接小车10、焊接小车框架20、焊枪安装调节装置30和工控机40。

 工控机40可以控制焊接参数，诸如设置和调节控制参数，打开焊剂供给开关，控制焊接开始和结束。采用工控机40进行集成控制，可以实现数字焊接电源与焊接的行走机构即时通讯，焊接过程中起弧、熄弧、送丝速度、行走速度、焊枪位置及角度等参数均可通过工控机进行预设及调节，同时工控机40还可以具备焊接工艺读取调用、焊接参数实时记录、远程传输、离线分析等功能。

 埋弧横焊自动化焊接装备100还包括焊剂存放料筒50、焊剂拖带回收装置60、空走轮装置70以及电气控制柜80。下面将要描述的电机控制线及电源线可以通过航空插头连接到电气控制柜80，电气控制柜80用于为焊接小车10的电气部件供电和安装电机驱动器。

 如图1所示，焊接小车10包括行走机构11和行走轨道12，行走机构11可移动地设置在行走轨道12上，即，行走机构11可以在行走轨道12上来回行走。此外，焊接小车10的行走轨道12还包括磁力座121，磁力座121可以吸附到待焊接母材上，从而固定行走轨道12，这种固定方式可以不对母材造成损害。

 图2示出了行走机构11的具体结构。

 如图2所示，行走机构11包括两个行走基座111，分别为主动行走基座111a和从动行走基座111b。每个行走基座111还包括把手113，把手113设置于行走基座111的顶部，可以方便拎起整个行走机构11。主动行走基座111a与行走轨道12配合以形成传动机构。主动行走基座111a设置有电机115，从动行走基座111b跟随主动行走基座111a的行走而行走。

 行走机构11还包括行走连接梁112，行走连接梁112连接两个行走基座111即主动行走基座111a和从动行走基座111b。行走连接梁112相对于每个行走基座111可枢转。

 行走连接梁12的上侧设置有外接定位轴116，行走连接梁12的一个侧面设置有两个外接螺纹紧固件117诸如螺栓，后面将会描述，该设置是为了快速连接焊接小车框架20。在一个实施方式中，外接定位轴116和外接螺纹紧固件117增加尼龙绝缘设置，从而与焊接回路进行绝缘，增加整个装备的安全性。

 在图示实施方式中，行走连接梁112通过连接转换机构114而相对于行走基座111可枢转。例如，连接转换机构114包括位于行走连接梁112两端的连接转换板114a和位于行走基座111的一端的连接转换轴114b，连接转换轴114b插入连接转换板114a的孔部，从而连接转换板114a可以绕着连接转换周114b旋转，也即，行走连接梁112相对于行走基座111可枢转。通过设置连接转换机构114，使得行走机构11在弧形的行走轨道或者弧度不同的行走轨道上也能够正常行走，该可旋转式的行走连接梁可以适应不同弧度的轨道，避免因为行走轨道的弧度不均匀而导致行走进程卡死的情况出现。

 每个行走基座111的底部开设槽口，行走轨道12穿过该槽口，从而行走基座111卡架于行走轨道12上。

 示例性地，行走轨道12可以包括行走齿条，而行走机构11的行走基座111的槽口内设置有由电机115驱动的行走齿轮，行走齿轮和行走齿条配合从而使得行走机构11在行走轨道12上行走。焊接小车采用齿轮齿条的这种传动结构，可以避免打滑且行走稳定，具有结构简单、安全性高、便于安装等优点。

 图3示出了焊接小车框架20的示例构造。大体上，焊接小车框架20由竖直梁21、水平梁22和水平框架23构成。水平梁22大体沿着水平方向延伸，竖直梁21大体沿着竖直方向延伸，水平梁22的一端连接到竖直梁21的上端。水平框架23是由多根沿着水平方向延伸的横梁搭接而成的矩形框，其支撑在水平梁22上，并且被水平梁22分隔成两部分，从而形成两个框口。此外，焊接小车框架20中还设置有加强筋23b，用以更好地支撑水平框架23。焊接小车框架可以采用高强铝合金材料，从而减轻重量。示例性地，焊接小车框架可以用铝合金型材搭接而成，结构对称，连接方便，而且型材为中空结构，便于整个装备的走线，增加了整体装备的整洁性和美观性。根据本实用新型的埋弧自动横焊装备主要应用于横焊缝焊接，示例性地，实际使用时，焊接小车框架的体积可以是1.3米×1米×0.8米，采用高强铝合金材料时，重量小于65kg，体积小而且重量轻。

 焊接小车框架20包括行走机构连接机构201、焊枪装置安装连接块203、工控机悬挂机构204、焊剂拖带回收装置安装机构206、空走轮安装板207以及焊丝盘安装架209等等。其中，行走机构连接机构201用于将焊接小车框架20连接到行走机构11。焊丝盘安装架202用于将焊丝盘连接到焊接小车框架20。焊枪装置安装连接块203用于将焊枪安装调节装置30连接到焊接小车框架20。工控机悬挂机构204用于将工控机40悬挂于焊接小车框架20而连接到焊接小车框架20，并且工控机悬挂机构204设置有快速固定插销，固定方便，并且通过该固定插销，工控机40可以实现360°旋转，便于工人在焊接时从不同角度对工控机40进行操作。焊剂拖带回收装置安装机构206用于将焊剂拖带回收装置60连接到焊接小车框架20。空走轮安装板207用于将空走轮装置70连接到焊接小车框架20。焊丝盘安装架209用于将焊丝盘连接到焊接小车框架20的上部，其中焊丝盘缠绕焊丝，为焊枪提供焊丝。

 参见图3，行走机构连接机构201包括水平板211和竖直板221，水平板211和竖直板221彼此垂直地连接在一起，水平板211设置有沿着竖直方向延伸的外接定位孔211a，竖直板221设置有两个向下开口的外接凹槽221a。将焊接小车框架20连接到行走机构11上时，焊接小车框架20从上方往下放置，将行走机构11的外接定位轴116对准水平板211的外接定位孔211a，从而实现定位，外接定位轴116插入外接定位孔211a中，同时，行走机构11的两个外接螺纹紧固件117分别从下方插入竖直板221的两个外接凹槽221a中，此后可以使用螺母旋紧外接螺纹紧固件117来固定。

 图4示出了焊剂存放料筒50的示例构造，焊剂存放料筒50下方的管道可以包括调节机构51，用以调节焊剂从料筒内出来的速度。此外，焊剂存放料筒50的两侧包括两个凸耳52，可以通过将整个焊剂俩同50插入焊接小车框架20的水平框架23中的一个框口中同时两个凸耳52支撑在构成水平框架23的横梁上而放置焊剂存放料筒50。此外，电气控制柜80安装在两个框口中的另一个框口上而连接到焊接小车框架20。焊剂存放料筒50连接到焊接小车框架20的上部，用于存储焊剂。图示实施方式中，焊剂存放料筒50为开放式，可以随时观察焊剂余量并添加焊剂。

 图5示出了焊剂拖带回收装置60的示例构造，其中还示出了通过管道之类连接到焊剂存放料筒50的焊剂出口55。焊剂拖带回收装置60位于焊枪安装调节装置30下方。焊剂拖带回收装置60包括焊剂拖带61和焊剂回收料斗62，焊剂回收料斗位于焊剂拖带61下方。在一个实施方式中，焊剂回收料斗62内置滤网对回收的焊剂进行过滤，使得焊剂回收料斗62中的焊剂可以直接再次添加到焊剂存放料筒50中重复使用。

 ]焊剂拖带61是由两个旋转滚筒支撑的环形拖带。焊接时，从焊剂出口55出来的焊剂掉落在焊剂拖带61上，焊剂拖带61支撑掉落下来的焊剂，焊剂形成焊剂堆料，从而对焊接过程起到保护作用。旋转滚筒旋转，则环形拖带朝向一个方向输送焊剂，从而将焊剂输送到位于焊剂拖带61下方的焊剂回收料斗62。

图6示出了焊枪安装调节装置30的示例构造。焊枪安装调节装置30包括焊枪座31、焊枪上下调节机构32、焊枪前后调节机构33和焊枪角度调节机构34。焊枪座31用于安装焊枪。焊枪安装调节装置30还包括快速连接螺栓38，用于快速连接到焊接小车框架20。

 焊枪座31连接到焊枪角度调节机构34，焊枪角度调节机构34包括焊枪角度调节电机34a和焊枪角度调节传动机构(未示出)，在焊枪角度调节电机34a的驱动作用下，焊枪角度调节机构34使焊枪座31摆动从而调节焊枪座31的角度。在图示实施方式中，焊枪角度调节电机34a的安装轴线垂直于焊枪角度调节的摆动轴线，示例性地，焊枪角度调节传动机构可以包括连接到焊枪角度调节电机34a的电机轴的一个蜗杆以及角度调节机构的蜗轮配合，蜗轮与焊枪座31的摆动轴为同轴。

 焊枪角度调节机构34的焊枪角度调节电机34a连接到焊枪前后调节机构33。焊枪前后调节机构33包括焊枪前后调节电机33a和焊枪前后调节传动机构(未示出)，在焊枪前后调节电机33a的驱动作用下，焊枪前后调节机构33使焊枪角度调节机构34在前后方向上移动从而带动焊枪座31移动，进而调节焊枪座31在前后方向上的前后位置。在图示实施方式中，焊枪前后调节电机33a的安装轴线与前后方向一致，示例性地，焊枪前后调节传动机构可以包括连接到焊枪前后调节电机33a的电机轴的丝杠轴以及连接到焊枪角度调节机构34的丝杠螺母，该丝杠轴与丝杠螺母配合。

 焊枪前后调节机构33的焊枪前后调节电机33a连接到焊枪上下调节机构32。焊枪上下调节机构32包括焊枪上下调节电机32a和焊枪上下调节传动机构(未示出)，在焊枪上下调节电机32a的驱动作用下，焊枪上下调节机构32使焊枪前后调节机构33在上下方向上移动从而带动焊枪角度调节机构34和焊枪座31移动，进而调节焊枪座31在上下方向上的高度位置。在图示实施方式中，焊枪上下调节电机32a的安装轴线与上下方向一致，示例性地，焊枪上下调节传动机构可以包括连接到焊枪上下调节电机32a的电机轴的丝杠轴以及连接到焊枪前后调节机构34的丝杠螺母，该丝杠轴与丝杠螺母配合。

 焊枪安装调节装置30通过两个步进电机分别控制焊枪在上下方向和前后方向上的位置调节，而且通过一个步进电机控制焊枪的角度调节，该调节方式调节精度高，而且大体上结构简单，焊丝校直力和送丝夹紧力大小均可调，具有校直效果好、送丝稳定等优点。

 在一个实施方式中，可以在焊枪前端增加激光发射装置，便于焊接过程中观察焊缝，确认焊缝是否偏离等等，从而保证焊缝质量。

 图7和图8示出了焊枪安装调节装置30、空走轮装置70和焊剂拖带回收装置60的侧视图。

 空走轮装置70包括空走轮71和空走轮调节机构72。空走轮调节机构72可以调节空走轮71在前后方向上的前后位置，即，可以调节空走轮71与待焊接母材之间的距离。在图示实施方式中，可以通过旋转空走轮调节机构72的空走轮调节手轮72a而调节空走轮71在前后方向上的前后位置。

 除了包括焊剂拖带61和焊剂回收料斗62以外，焊剂拖带回收装置60还包括拖带调节机构65，拖带调节机构65包括拖带上下调节机构63和拖带前后调节机构64，

 拖带上下调节机构63可以调节焊剂拖带61在上下方向上的高度位置，拖带前后调节机构64可以调节焊剂拖带61在前后方向上的前后位置。在图示实施方式中，可以分别通过旋转拖带上下调节机构63的上下调节手轮63a与拖带前后调节机构64的前后调节手轮64a而调节焊剂拖带61在上下方向上与在前后方向上的位置。

 图7示出的是焊接前的情况，通过空走轮调节机构72调节空走轮71，从而抵接待焊接母材上，空走轮71在待焊接母材上行走直到到达合适的焊接位置，此时通过调节拖带前后调节机构64而使焊剂拖带61远离待焊接母材，避免焊剂拖带61与待焊接母材直接产生摩擦。

 图8示出的是焊接时的情况，此时，通过空走轮调节机构72退出空走轮71而使空走轮71远离待焊接母材，并且通过拖带前后调节机构64调节焊剂拖带61在前后方向上的前后位置使得焊剂拖带61抵靠待焊接母材，并且通过拖带上下调节机构63调节焊剂拖带61在上下方向上的高度位置，使得焊剂拖带61位于焊枪安装调节装置30下方的合适位置。

 现阶段CV、储罐、料仓等大型容器使用的埋弧横焊装备大多数体积大、重量重、结构复杂，拆装、运输麻烦，其控制系统多采用按钮式手控盒进行控制，其自动化控制及调节仅包含送丝及行走部分，焊枪位置及角度都只能采用手动调节，调节精度差，同时，现有装备自动化及信息化程度低，无法实现焊接数据的实时存储、远程传输以及离线分析等功能。

 而本实用新型提供了一种体积小、重量轻、结构简单、拆装运输方便的高度集成化、自动化埋弧横焊装备，该装备通过工控机进行集成控制，具备焊接参数实时采集储存、远程传输以及离线分析等功能，使得整个焊接过程实现实时监控，即时查看，焊接参数回看等功能，并实现焊接设备远程监控，其行走、送丝、焊枪位置及角度调节均采用工控机控制，焊接质量过程控制更加精确、便捷，具有调节方便、调节精度高等优点。该装备主要用于CV(钢制安全壳)、储罐、料仓等大型容器横焊缝焊接。

 本实用新型的埋弧横焊自动化焊接装备采用模块化设计，分为焊接小车框架、焊接小车、焊剂拖带回收装置、焊枪安装调节装置等等，实际安装时，所有模块单独组装，然后其他各个模块均集成在焊接小车框架上，各模块组装连接过程中均采用快速连接机构，拆装方便，便于运输。

 以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。