專利名稱：大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)焊接設(shè)備，特別是一種對大口徑彎頭的縱向凹形縫進(jìn)行自動(dòng)焊接的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，我國的大彎頭焊縫焊接采用手工焊接。所說的大彎頭是應(yīng)用于輸油、輸氣、輸送煤漿等高壓管道中的大口徑高壓鋼管連接件，管徑在630mm以上，這些管道通常要承受100MPa以上的高壓。如圖1所示，大彎頭由模壓成型、上下對稱的兩個(gè)半彎頭焊接加工而成，有四條焊縫，分別為縱向拱形焊縫AA’弧、CC’弧和縱向凹形焊縫BB’弧、DD’弧，這四段縱向弧形焊縫是四個(gè)同心圓的四段等角度弧線，其圓心為O，通常以角AOA’的角度來命名彎頭，如角AOA’為30度，則稱該彎頭為30度彎頭。常見的彎頭有30度、45度、60度、90度、120度、150度和180度彎頭。
由于大彎頭體積大，重量大，焊接質(zhì)量要求高，現(xiàn)有的手工焊接技術(shù)很難達(dá)到連續(xù)均勻高質(zhì)量的焊縫要求，而且手工焊接勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，尤其是管件內(nèi)部的焊接勞動(dòng)環(huán)境惡劣，損壞工人的身體健康，因此，采用自動(dòng)焊接技術(shù)加工高壓管道中的大彎頭成為焊接技術(shù)領(lǐng)域迫切需要解決的技術(shù)問題。
在自動(dòng)焊接技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有的技術(shù)包括平縫自動(dòng)焊、環(huán)縫自動(dòng)焊等，如中國專利CN2595510“壓路機(jī)振動(dòng)輪輻板環(huán)焊縫自動(dòng)焊接裝置”，介紹了一種環(huán)焊縫的自動(dòng)焊接技術(shù)；中國專利CN2552628“管道預(yù)制自動(dòng)焊接機(jī)”，采用管子轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)焊縫自動(dòng)焊接技術(shù)。此處的環(huán)縫，如圖2所示，在與鋼管軸線垂直的橫截面對接形成；本發(fā)明所說的凹形焊縫BB’弧、DD’弧，是由模壓成型的兩個(gè)半彎頭片件縱向?qū)有纬傻模瑓⒁妶D1。兩者是不同的焊縫，大彎頭的縱向凹形焊縫無法像環(huán)縫焊接一樣繞工件自身軸線的旋轉(zhuǎn)形成環(huán)狀的運(yùn)動(dòng)軌跡，給自動(dòng)焊接帶來極大的困難。目前尚未發(fā)現(xiàn)對大彎頭的縱向凹形縫進(jìn)行自動(dòng)焊接的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備。
大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，包括動(dòng)力裝置、大彎頭定位裝置、焊機(jī)頭定位裝置和剎車裝置，其中大彎頭定位裝置包括若干塊固定在平板上的具有自動(dòng)定心和焊縫對中功能的卡板。
所說的卡板包括底部、左翼、右翼，整體呈V字形，左翼與右翼對稱，卡板兩翼內(nèi)側(cè)任意對稱點(diǎn)之間規(guī)定的圓與卡裝于此兩點(diǎn)的大彎頭的橫截面重合。
所說的卡板左翼與右翼從靠近底部處往上依次包括小圓弧、兩圓的切面、大圓弧和擋部，所說的小圓弧下部有一個(gè)凹槽。
所述的卡板是通過如下方法制作而成的(1)如圖4所示，取奇數(shù)塊足夠大的鋼板，等距離豎直平行擺放，在正中間板上取點(diǎn)O’，使OO’＝3D1，其中，點(diǎn)O為自動(dòng)焊接設(shè)備主軸的圓心，D1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的直徑長度，以O(shè)’為圓心2D1為半徑作圓，與各鋼板依次交于點(diǎn)O00、O01、O02……，在各鋼板的過O00、O01、O02……各作一條水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……，將各鋼板沿水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……對齊水平疊置，如圖5所示；(2)如圖6所示，在上述疊置的鋼板水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……上取中點(diǎn)O0，過O0作O06O06’的垂線Y O0，垂線Y O0與底邊交于Y’點(diǎn)，在Y O0上取點(diǎn)O1、O2，使O0O1＝r1；O2O0＝3r2-a，其中，r1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的半徑長度，r2為設(shè)定的最大加工件大彎頭的半徑長度，a為主軸軸心到平板上表面的距離；(3)分別以O(shè)1為圓心、r1為半徑，O2為圓心、r2為半徑，做出兩個(gè)圓，在兩圓的左側(cè)做它們的外公切線HI，在兩圓的右側(cè)做其外公切線H’I’，分別與圓O1交于H、H’點(diǎn)，與O2交于I、I’點(diǎn)；(4)過O2做Y O0的垂線JJ’，與圓O2交于J、J’，分別過J、J’點(diǎn)做JJ’的垂線JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、J’K’適當(dāng)?shù)母叨龋?5)連接K、K’并延長，在K、K’點(diǎn)外側(cè)分別取點(diǎn)L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’適當(dāng)?shù)拈L度；(6)在底邊Y’的兩側(cè)，取點(diǎn)M、點(diǎn)M’，使Y’M＝Y(jié)’M’，取Y’M、Y’M’適當(dāng)?shù)拈L度；(7)沿上述線段和圓弧線順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對成的多邊形卡板，其中HH’為小圓O1的圓弧、JI和I’J’為大圓O2的圓弧。
也可以在步驟(7)后繼續(xù)進(jìn)行如下步驟(8)在圓弧HH’上，在O1點(diǎn)的正下方開一個(gè)小槽NPP’N’；(9)沿上述步驟劃出的線段順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對稱的多邊形卡板。
將卡板固定到與主軸固定連接的平板上，大彎頭定位裝置優(yōu)選的卡板的數(shù)量為3到7塊的奇數(shù)塊。
大彎頭內(nèi)縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置采用機(jī)頭支架，機(jī)頭支架包括首節(jié)、調(diào)節(jié)板、中間節(jié)、末節(jié)和底座，各節(jié)順次連接成圓弧形，圓弧的圓心與被加工件大彎頭的圓心重合，即該機(jī)頭支架的半徑為1.5D，D為工件大彎頭的橫截面最大直徑。
優(yōu)選的，機(jī)頭支架包括首節(jié)、調(diào)節(jié)板、中間節(jié)、次中間節(jié)、末節(jié)，各節(jié)順次連接成圓弧形。
機(jī)頭支架的首節(jié)包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、安裝孔和安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，安裝孔用于固定機(jī)頭，安裝軸通過軸孔與調(diào)節(jié)板固定連接。
機(jī)頭支架的調(diào)節(jié)板包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板，前、后連接板上各有兩個(gè)開孔，通過兩孔連接首節(jié)和中間節(jié)，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)板與中間節(jié)和首節(jié)的在開孔中的安裝位置，來微調(diào)整個(gè)支架的長度和高度，使機(jī)頭準(zhǔn)確定位在焊縫的垂直正上方，改善焊接質(zhì)量。
機(jī)頭支架的中間節(jié)用于連接次中間節(jié)和調(diào)節(jié)板，其包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、前安裝軸、后安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，前安裝軸與調(diào)節(jié)板連接，后安裝軸與次中間節(jié)連接。
機(jī)頭支架的次中間節(jié)用于連接中間節(jié)和末節(jié)，其包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、前安裝軸和后安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，前安裝軸與中間節(jié)連接，后安裝軸與末節(jié)連接。
機(jī)頭支架的末節(jié)用于連接次中間節(jié)和底座，其包括前連接板、后連接板和固定塊，前、后連接板上有安裝孔；兩塊連接板分別位于固定塊兩側(cè)并與固定塊固定連接，固定塊上有安裝孔，兩連接板下底面各有一個(gè)與底座斜面配合的斜面。
機(jī)頭支架的底座用于固定整個(gè)機(jī)頭支架，其包括兩個(gè)安裝板，其上面為與末節(jié)斜面配合的斜面，安裝板沿斜面方向上設(shè)有若干安裝孔，安裝孔與固定塊上的安裝孔通過螺栓連接，當(dāng)固定塊通過安裝孔與底座安裝孔依次連接時(shí)，可以向上或向下移動(dòng)調(diào)整整個(gè)機(jī)頭支架，調(diào)整焊機(jī)頭的高度。
大彎頭外縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置可以采用已有技術(shù)，也可以采用內(nèi)縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置，即采用機(jī)頭支架定位。
剎車裝置包括兩根鋼絲繩、兩個(gè)帶有剎車片的剎車滾筒，剎車裝置的滾筒部分包括彈簧、靜電磁鐵、動(dòng)電磁鐵和滾筒軸，一根鋼絲繩纏繞在兩個(gè)剎車滾筒和大彎頭定位裝置的平板之間，用于剎車；另一根鋼絲繩纏繞在兩個(gè)剎車滾筒之間，用于兩者的互動(dòng)。
兩個(gè)剎車滾筒外圓軸向車制R形螺紋，用于纏繞鋼絲繩。
本發(fā)明提供的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，突破了大彎頭縱向凹形焊縫無法自動(dòng)焊接的難題。其大彎頭的固定和焊縫自動(dòng)對中定位裝置采用專用的卡板裝置，可將被加工件大彎頭自動(dòng)定心和自動(dòng)對中焊縫，將工件大彎頭的縱向凹形焊縫焊點(diǎn)形成一個(gè)軌跡圓；焊機(jī)頭定位裝置采用獨(dú)特的機(jī)頭支架，可將機(jī)頭固定在焊縫的垂直正上方，保證良好的焊接質(zhì)量；剎車裝置可以在任何時(shí)刻斷電時(shí)立即剎住防止裝置及工件因自身重力落下，保證工作安全，并在接通電源后從斷電位置繼續(xù)焊接。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是大彎頭結(jié)構(gòu)示意2是環(huán)縫結(jié)構(gòu)示意3是大彎頭定位裝置結(jié)構(gòu)示意4是卡板位置示意5是鋼板疊放結(jié)構(gòu)示意6是鋼板劃線示意7是卡板的結(jié)構(gòu)示意8是機(jī)頭支架結(jié)構(gòu)示意9是機(jī)頭支架首節(jié)的結(jié)構(gòu)示意10是機(jī)頭支架調(diào)節(jié)板的結(jié)構(gòu)示意11是機(jī)頭支架中間節(jié)的結(jié)構(gòu)示意12是機(jī)頭支架次中間節(jié)的結(jié)構(gòu)示意13是機(jī)頭支架末節(jié)的結(jié)構(gòu)示意14是機(jī)頭支架底座的結(jié)構(gòu)示意15是剎車裝置結(jié)構(gòu)示意16是本發(fā)明大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖16所示，大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，包括動(dòng)力裝置1、大彎頭定位裝置2、焊機(jī)頭定位裝置3和剎車裝置4，其中動(dòng)力裝置1包括電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)部件、主軸13和與主軸固定連接的平板14，主軸端部纏繞有剎車裝置送入的鋼絲繩41，平板14與大彎頭定位裝置2固定連接，電機(jī)接通電源后，帶動(dòng)減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)平板和大彎頭定位裝置繞主軸旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)部件可以是鏈條、皮帶或者齒輪傳動(dòng)。
主軸13端部外圓周軸向400mm寬度上車制20周R形螺紋。這里的螺紋還可以取用更多的周數(shù)，通常，車20周以上、以能安全剎車為宜，可以取400mm以上的寬度。
大彎頭定位裝置2，如圖3所示，包括若干塊固定在平板14上的卡板20，大彎頭定位裝置具有自動(dòng)定心和焊縫對中的功能，定位裝置的卡板，如圖7所示，包括底部201、左翼202、右翼203，整體呈V字形，左翼201與右翼202對稱，卡板兩翼內(nèi)側(cè)任意對稱點(diǎn)之間規(guī)定的圓與卡裝于此兩點(diǎn)的大彎頭的橫截面重合，如圖1所示，大彎頭的橫截面即以Q為圓心的圓AD?？ò鍙目拷撞刻幫弦来伟ㄐA弧NH和N’H’、兩圓的切面HI和H’I’、大圓弧JI和J’I’，以及擋部KJ和K’J’，小圓弧下部有一個(gè)凹槽NPP’N’，其通過如下方法加工而成(1)如圖4所示，取奇數(shù)塊足夠大的鋼板，等距離豎直平行擺放，在正中間板上取點(diǎn)O’，使OO’＝3D1，其中，點(diǎn)O為自動(dòng)焊接設(shè)備主軸的圓心，D1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的直徑長度，以O(shè)’為圓心2D1為半徑作圓，與各鋼板依次交于點(diǎn)O00、O01、O02……，在各鋼板的過O00、O01、O02……各作一條水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……，將各鋼板沿水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……對齊水平疊置，如圖5所示；(2)如圖6所示，在上述疊置的鋼板水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……上取中點(diǎn)O0，過O0作O06O06’的垂線Y O0，垂線Y O0與底邊交于Y’點(diǎn)，在Y O0上取點(diǎn)O1、O2，使O0O1＝r1；O2O0＝3r2-a，其中，r1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的半徑長度，r2為設(shè)定的最大加工件大彎頭的半徑長度，a為主軸軸心到平板上表面的距離；如圖1所示，大彎頭的中心圓弧線QQ’位于大彎頭所在圓環(huán)的中心線位置，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，只要保證大彎頭的橫截面中心Q或Q’繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即可保證縱向凹形焊縫BB’弧、DD’弧上的焊點(diǎn)形成一個(gè)軌跡圓，從而將縱向凹形焊縫焊點(diǎn)軌跡變成了圓弧形，只要將焊機(jī)頭也沿此軌跡圓與焊點(diǎn)等速運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)縱向凹形焊縫的自動(dòng)焊接。發(fā)明人所說的外凹形焊縫的軌跡圓的直徑是大彎頭管徑的6倍，各種規(guī)格彎頭軌跡圓不同心，但在同一條直線上，動(dòng)力裝置主軸中心到外凹形焊縫焊點(diǎn)軌跡圓圓心的距離與管徑相等；內(nèi)凹形焊縫的軌跡圓的直徑也是大彎頭管徑的6倍，各種規(guī)格彎頭軌跡圓不同心，但在同一條直線上，不同的是，動(dòng)力裝置主軸中心到內(nèi)凹形焊縫焊點(diǎn)軌跡圓圓心的距離是工件管徑的兩倍。
(3)分別以O(shè)1為圓心、r1為半徑，O2為圓心、r2為半徑，做出兩個(gè)圓，在兩圓的左側(cè)做它們的外公切線HI，在兩圓的右側(cè)做其外公切線H’I’，分別與圓O1交于H、H’點(diǎn)，與O2交于I、I’點(diǎn)；(4)過O2做Y O0的垂線JJ’，與圓O2交于J、J’，分別過J、J’點(diǎn)做JJ’的垂線JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、J’K’適當(dāng)?shù)母叨龋?5)連接K、K’并延長，在K、K’點(diǎn)外側(cè)分別取點(diǎn)L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’適當(dāng)?shù)拈L度；(6)在底邊Y’的兩側(cè)，取點(diǎn)M、點(diǎn)M’，使Y’M＝Y(jié)’M’，取Y’M、Y’M’適當(dāng)?shù)拈L度；(7)沿上述線段和圓弧線順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對成的多邊形卡板，其中HH’為小圓O1的圓弧、JI和I’J’為大圓O2的圓??；(8)在圓弧HH’上，在O1點(diǎn)的正下方開一個(gè)小槽NPP’N’，用于在大彎頭縱縫外加裝襯墊，防止焊穿，或者實(shí)施背面成形焊；(9)沿上述步驟劃出的線段順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對稱的多邊形卡板。
將上述方法制作的7塊卡板按照圖4所示位置排列，焊接到主軸上的平板上。
通過這種方法制作出來的定位裝置具有自動(dòng)定心和自動(dòng)對中焊縫的功能。所謂自動(dòng)定心是指將大彎頭卡裝到三塊以上卡板上時(shí)，保證其橫截面中心線在以主軸中心為圓心的圓上，使定位裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)縱向凹形焊縫上的焊點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)路線形成軌跡圓，便于操作機(jī)頭進(jìn)行焊接。所謂自動(dòng)對中焊縫是指將大彎頭卡裝到三塊以上卡板上時(shí)，由于三個(gè)卡板在通一個(gè)圓弧位置與彎頭接觸，接觸的三點(diǎn)在同一各圓弧線上，根據(jù)不在同一條直線上的三點(diǎn)確定一個(gè)面，故被加工件大彎頭被卡住后位置保持不動(dòng)，焊縫恰好在正中間，保證了焊縫的自動(dòng)對中。
將工件大彎頭卡入定位裝置，將彎頭點(diǎn)焊在卡板上輔助定位后，工件即可被牢牢固定，完成焊接后再磨開。
焊機(jī)頭定位裝置3包括同步裝置15和機(jī)頭支架30，機(jī)頭支架30與同步裝置15連接，同步裝置使固定在機(jī)頭支架上的焊機(jī)頭與動(dòng)力裝置的主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
焊機(jī)頭定位裝置3包括大彎頭外縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置和大彎頭內(nèi)縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置，大彎頭外縱向拱形焊縫的機(jī)頭定位裝置可采用現(xiàn)有技術(shù)，將焊機(jī)頭垂直固定在外拱形弧上部；內(nèi)拱形焊縫的機(jī)頭定位裝置采用機(jī)頭支架30，如圖8所示。
機(jī)頭支架30包括首節(jié)31、中間節(jié)32、次中間節(jié)36、調(diào)節(jié)板33、末節(jié)34和底座35，首節(jié)31、調(diào)節(jié)板33、中間節(jié)32、次中間節(jié)36、末節(jié)34連接成圓弧形，在該實(shí)施例中，焊機(jī)頭支架的圓心與被加工件大彎頭的圓心重合，即該機(jī)頭支架的半徑為1.5D，D為工件大彎頭的橫截面最大直徑，如圖1所示的AD的直線長度。
首節(jié)31用于安裝機(jī)頭，結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括上蓋板311、下蓋板312、連接板313、連接板314、安裝孔315和安裝軸316，上下蓋板311、312分別與連接板313、314固定連接，安裝孔315用于固定機(jī)頭，安裝軸316通過軸孔317與調(diào)節(jié)板33連接。
調(diào)節(jié)板33，如圖10所示，包括上蓋板331、下蓋板332、連接板333、連接板334，連接板333、連接板334上各有兩個(gè)開孔335、336，通過兩孔335、336連接首節(jié)31和中間節(jié)32，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)板與中間節(jié)和首節(jié)的在開孔335、336中的安裝位置來微調(diào)整個(gè)支架的長度和高度，使機(jī)頭準(zhǔn)確定位在焊縫的垂直正上方，改善焊接質(zhì)量。
中間節(jié)32用于連接次中間節(jié)36和調(diào)節(jié)板33，如圖11所示，其包括上蓋板321、下蓋板322、連接板323、連接板324、安裝軸325和安裝軸326，上、下蓋板321、322分別與連接板323、324固定連接，安裝軸325與調(diào)節(jié)板33連接，安裝軸326與次中間節(jié)36連接。
次中間節(jié)36用于連接中間節(jié)32和末節(jié)34，如圖12所示，包括上蓋板361、下蓋板362、連接板363、連接板364、安裝軸365和安裝軸366，上、下蓋板361、362分別與連接板363、364固定連接，安裝軸365與中間節(jié)32連接，安裝軸366與末節(jié)34連接。本實(shí)施例中采用了加次中間節(jié)的方式，根據(jù)需要，可去掉次中間節(jié)以縮短機(jī)頭支架的長度和高度或者加多節(jié)次中間節(jié)以增加機(jī)頭支架的高度和長度。
末節(jié)34用于連接次中間節(jié)36和底座35，如圖13所示，包括兩塊連接板341、342和固定塊343，連接板341、342上有安裝孔347；兩塊連接板分別位于固定塊兩側(cè)并與固定塊343固定連接，固定塊上有安裝孔344，連接板341、342下底面各有一與底座斜面配合的斜面345、346；底座35用于固定整個(gè)機(jī)頭支架，如圖14所示，包括兩個(gè)安裝板351，352，其上面為與末節(jié)34斜面345、346配合的斜面353、354的，安裝板351、352沿斜面方向上設(shè)有若干安裝孔355、356、357、358、359等，安裝孔與固定塊343上安裝孔344通過螺栓連接，當(dāng)固定塊343通過安裝孔344與底座安裝孔355、356、357、358等依次連接時(shí)，可以向上移動(dòng)調(diào)整整個(gè)機(jī)頭支架，調(diào)整焊機(jī)頭9的高度。
同步裝置15包括一系列與系列軌跡圓同心等徑的外圓弧，外圓弧上連接有焊機(jī)頭支架，支架固定有焊接外凹形焊縫的焊機(jī)頭，和焊接內(nèi)凹形焊縫的焊機(jī)頭。
將上述機(jī)頭支架30通過底座35安裝到同步裝置15上，當(dāng)同步裝置15與動(dòng)力裝置的主軸13同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，焊機(jī)頭支架30帶著焊機(jī)頭在同步裝置15的對應(yīng)外圓弧上同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使焊機(jī)頭繞焊點(diǎn)軌跡圓轉(zhuǎn)動(dòng)，完成自動(dòng)焊接。小于90度的大彎頭工件，可一次焊接完畢整個(gè)彎頭內(nèi)凹形焊縫；當(dāng)大彎頭的角度在90度到180度之間時(shí)，先完成90度的焊接，然后調(diào)轉(zhuǎn)大彎頭工件，繼續(xù)焊接剩余部分，直至焊接完畢整個(gè)大彎頭。
焊接外凹形焊縫時(shí)可卸下上述內(nèi)凹形焊縫的機(jī)頭支架，直接將焊機(jī)頭固定到同步裝置的支架上即可。
剎車裝置4，如圖15、圖16所示，包括鋼絲繩41、鋼絲繩42、剎車滾筒46、剎車滾筒47，剎車裝置的滾筒部分的剖視圖如圖15所示，包括彈簧43、靜電磁鐵45、動(dòng)電磁鐵48、帶有剎車片44的滾筒46(與滾筒47結(jié)構(gòu)相同)和滾筒軸49。鋼絲繩41纏繞在滾筒46、主軸13端部和滾筒47之間，鋼絲繩42纏繞在滾筒46和滾筒47之間；鋼絲繩41在滾筒上的纏繞方式如圖15所示，一端固定在剎車滾筒46上并纏繞數(shù)周，另一端繞過主軸13端部數(shù)周后纏繞在剎車滾筒47上數(shù)周并固定在剎車滾筒47上；鋼絲繩42一端固定在剎車滾筒46上并纏繞數(shù)周，另一端繞過剎車滾筒47上數(shù)周并固定在剎車滾筒47上。鋼絲繩41與鋼絲繩42的纏繞方向相反。
鋼絲繩41纏繞在主軸13端部外部螺紋上，當(dāng)切斷電源時(shí)，電磁剎車片44在彈簧43作用下將滾筒46、47抱死，鋼絲繩41、42被固定不動(dòng)，鋼絲繩41拉住動(dòng)力裝置的主軸13端部，使主軸13停止轉(zhuǎn)動(dòng)，防止切斷電源或者中途停電時(shí)大彎頭的巨大重量帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)。接通電源，重新開機(jī)后，剎車片44在靜電磁鐵45、動(dòng)電磁鐵48的作用下松開，主軸13順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼絲繩41轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)剎車滾筒46開始轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩42在剎車滾筒46的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾筒47轉(zhuǎn)動(dòng)；反之，如果主軸13逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)則帶動(dòng)鋼絲繩41從而帶動(dòng)剎車滾筒47開始轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩42在剎車滾筒47的帶到下轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾筒46轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾筒46、47的互動(dòng)，從而，自動(dòng)焊接設(shè)備可以從斷電的位置開始繼續(xù)焊接。
如圖16所示，通過主軸軸承座5下的支架6將本發(fā)明的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接裝置固定于地面，將點(diǎn)焊后的工件大彎頭7吊裝到大彎頭定位裝置2上，點(diǎn)焊輔助定位后，工件即可被牢牢固定。
將焊接外縱向凹形縫DD’弧(如圖1所示)的焊機(jī)頭8固定到同步裝置上，對準(zhǔn)外焊縫，這樣設(shè)置的焊機(jī)頭位置在焊接時(shí)使焊接方向始終與焊縫垂直、導(dǎo)電嘴與工件保持適當(dāng)?shù)木嚯x，能保證良好的焊接質(zhì)量。
將焊接內(nèi)縱向凹形縫BB’弧(如圖1所示)的焊機(jī)頭9通過機(jī)頭支架30固定到主軸垂直正上方位置，對準(zhǔn)內(nèi)焊縫。
接通電源，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速機(jī)，減速機(jī)通過齒輪帶動(dòng)主軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)大彎頭定位裝置2轉(zhuǎn)動(dòng)，大彎頭的外縱向凹形焊縫DD’弧和內(nèi)凹形焊縫BB’弧上的焊點(diǎn)分別沿繞軌跡圓作圓周運(yùn)動(dòng)，外縱向凹形焊縫由焊機(jī)頭8焊接；內(nèi)縱向凹形焊縫由焊接頭9焊接，大彎頭在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，焊機(jī)頭支架逐漸進(jìn)入大彎頭內(nèi)部，完成整個(gè)大彎頭的焊接。
在焊接過程中，剎車裝置的鋼絲繩循環(huán)繞行，當(dāng)焊接完畢后，切斷電源，此時(shí)剎車裝置牢牢抱住滾筒，使整個(gè)裝置靜止不動(dòng)，可安全卸下焊接好的工件。
權(quán)利要求
1.大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，包括動(dòng)力裝置、大彎頭定位裝置、焊機(jī)頭定位裝置和剎車裝置，其中大彎頭定位裝置包括若干塊固定在平板上的具有自動(dòng)定心和焊縫對中功能的卡板。
2.如權(quán)利要求1所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，卡板包括底部、左翼、右翼，整體呈V字形，左翼與右翼對稱，卡板兩翼內(nèi)側(cè)任意對稱點(diǎn)之間規(guī)定的圓與卡裝于此兩點(diǎn)的大彎頭的橫截面重合，卡板左翼與右翼從靠近底部處往上依次包括小圓弧、兩圓的切面、大圓弧和擋部。
3.如權(quán)利要求2所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，卡板小圓弧下部有一個(gè)凹槽。
4.如權(quán)利要求2所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，卡板是通過如下方法制作而成的(1)如圖4所示，取奇數(shù)塊足夠大的鋼板，等距離豎直平行擺放，在正中間板上取點(diǎn)O’，使OO’＝3D1，其中，點(diǎn)O為自動(dòng)焊接設(shè)備主軸的圓心，D1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的直徑長度，以O(shè)’為圓心2 D1為半徑作圓，與各鋼板依次交于點(diǎn)O00、O01、O02……，在各鋼板的過O00、O01、O02……各作一條水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……，將各鋼板沿水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……對齊水平疊置，如圖5所示；(2)如圖6所示，在上述疊置的鋼板水平線O00O00’、O01O01’、O02O02’……上取中點(diǎn)O0，過O0作O06O06’的垂線Y O0，垂線Y O0與底邊交于Y’點(diǎn)，在Y O0上取點(diǎn)O1、O2，使O0O1＝r1； O2O0＝3r2-a，其中，r1為設(shè)定的最小加工件大彎頭的半徑長度，r2為設(shè)定的最大加工件大彎頭的半徑長度，a為主軸軸心到平板上表面的距離；(3)分別以O(shè)1為圓心、r1為半徑，O2為圓心、r2為半徑，做出兩個(gè)圓，在兩圓的左側(cè)做它們的外公切線HI，在兩圓的右側(cè)做其外公切線H’I’，分別與圓O1交于H、H’點(diǎn)，與O2交于I、I’點(diǎn)；(4)過O2做Y O0的垂線JJ’，與圓O2交于J、J’， 分別過J、J’點(diǎn)做JJ’的垂線JK、J’K’，使JK＝J’K’，取JK、 J’K’適當(dāng)?shù)母叨龋?5)連接K、K’并延長，在K、K’點(diǎn)外側(cè)分別取點(diǎn)L、L’，使LK＝K’L’，取LK、K’L’適當(dāng)?shù)拈L度；(6)在底邊Y’的兩側(cè)，取點(diǎn)M、點(diǎn)M’，使Y’M＝Y(jié)’M’，取Y’M、Y’M’適當(dāng)?shù)拈L度；(7)沿上述線段和圓弧線順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對成的多邊形卡板，其中HH’為小圓O1的圓弧、JI和I’J’為大圓O2的圓弧。
5.如權(quán)利要求4所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，在步驟(7)后增加如下步驟(8)在圓弧HH’上，在O1點(diǎn)的正下方開一個(gè)小槽NPP’N’；(9)沿上述步驟劃出的線段順次切下，切出由M、L、K、J、I、H、N、P、P’、N’、H’、I’、J’、K’、L’、M’、M點(diǎn)組成的左右對稱的多邊形卡板。
6.如權(quán)利要求1所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于， 大彎頭定位裝置優(yōu)選的卡板的數(shù)量為7塊。
7.如權(quán)利要求1所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，大彎頭內(nèi)縱向凹形焊縫的機(jī)頭定位裝置采用機(jī)頭支架，機(jī)頭支架包括首節(jié)、調(diào)節(jié)板、中間節(jié)、末節(jié)和底座，各節(jié)順次連接成圓弧形；機(jī)頭支架的首節(jié)包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、安裝孔和安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，安裝孔用于固定機(jī)頭，安裝軸通過軸孔與調(diào)節(jié)板固定連接；機(jī)頭支架的調(diào)節(jié)板包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板，前、后連接板上各有兩個(gè)開孔，通過兩孔連接首節(jié)和中間節(jié)，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)板與中間節(jié)和首節(jié)的在開孔中的安裝位置；機(jī)頭支架的中間節(jié)用于連接調(diào)節(jié)板和末節(jié)，其包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、前安裝軸、后安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，前安裝軸與調(diào)節(jié)板連接，后安裝軸與末節(jié)連接；機(jī)頭支架的末節(jié)用于連接中間節(jié)和底座，其包括前連接板、后連接板和固定塊，前、后連接板上有安裝孔；兩塊連接板分別位于固定塊兩側(cè)并與固定塊固定連接，固定塊上有安裝孔，兩連接板下底面各有一個(gè)與底座斜面配合的斜面；機(jī)頭支架的底座用于固定整個(gè)機(jī)頭支架，其包括兩個(gè)安裝板，其上面為與末節(jié)斜面配合的斜面，安裝板沿斜面方向上設(shè)有若干安裝孔，安裝孔與固定塊上的安裝孔通過螺栓連接，當(dāng)固定塊通過安裝孔與底座安裝孔依次連接時(shí)，可以向上平移調(diào)整整個(gè)機(jī)頭支架，調(diào)整焊機(jī)頭的高度；首節(jié)與調(diào)節(jié)板、調(diào)節(jié)板與中間節(jié)、中間節(jié)與末節(jié)、末節(jié)與底座之間均通過螺栓固定連接。
8.如權(quán)利要求7所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，機(jī)頭支架包括首節(jié)、調(diào)節(jié)板、中間節(jié)、次中間節(jié)、末節(jié)和底座，各節(jié)順次連接成圓弧形；次中間節(jié)連接在中間節(jié)和末節(jié)之間，其包括上蓋板、下蓋板、前連接板、后連接板、前安裝軸和后安裝軸，上、下蓋板分別與前、后連接板固定連接，前安裝軸與中間節(jié)連接，后安裝軸與末節(jié)連接；中間節(jié)與次中間節(jié)、次中間節(jié)與末節(jié)之間均采用螺栓固定連接。
9.如權(quán)利要求2所述的大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于，剎車裝置包括兩根鋼絲繩和兩個(gè)與帶有電磁吸盤剎車片同軸的小滾筒，一根鋼絲繩纏繞在主軸外端部外圓周上的R形螺紋上，鋼絲繩首尾分別繞在定位裝置前后兩端的剎車滾筒上，另一根鋼絲繩纏繞在兩剎車滾筒間，用于兩剎車滾筒互動(dòng)。
全文摘要
大彎頭縱向凹形縫自動(dòng)焊接設(shè)備，包括動(dòng)力裝置、大彎頭定位裝置、焊機(jī)頭定位裝置和剎車裝置，其中大彎頭定位裝置包括若干塊固定在平板上的具有自動(dòng)定心和焊縫對中功能的卡板，焊機(jī)頭定位裝置包括同步裝置和機(jī)頭支架，同步裝置使固定在機(jī)頭支架上的焊機(jī)頭與動(dòng)力裝置的主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；其剎車裝置在停、斷電時(shí)能立即剎住整個(gè)焊接裝置，并在接通電源后從斷電位置繼續(xù)焊接保證安全生產(chǎn)。本發(fā)明巧妙的將工件大彎頭的縱向凹形焊縫焊點(diǎn)形成一個(gè)軌跡圓，突破了大彎頭縱向凹形焊縫無法自動(dòng)焊接的難題。
文檔編號(hào)B23K101/06GK101045273SQ20071001545
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者李文秀 申請人:李文秀