一種內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置及其定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于螺旋管焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)置在螺旋管成型機中的雙絲埋弧焊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]螺旋焊管具有內(nèi)、外兩條螺旋形焊縫，起到增加鋼管剛性作用，使鋼管的強度提高。螺旋焊管焊縫所承受的應(yīng)力要比同直徑的直縫焊管焊縫減少10-25%。由于是螺旋成形，生產(chǎn)處的管子直度好，尺寸精確，偏差一般不超過0.12%。在螺旋焊管生產(chǎn)過程中，單絲埋弧焊機具有操作簡單，性能可靠，價格適中，具有較高的焊接效率和較好的焊接質(zhì)量，但是單絲焊線能量小、冷卻速度快，尤其是北方寒冷的冬天，容易產(chǎn)生焊接缺陷，焊接速度慢，而提高焊接速度難以保證焊縫質(zhì)量，耗時長生產(chǎn)效率低。隨著雙面埋弧螺旋焊管的產(chǎn)品規(guī)格壁厚不斷增大，內(nèi)、外焊縫的焊接也從原來的單絲逐步增為雙絲或三絲。雙絲埋弧焊機采用2個獨立的焊接電源，2個電弧作用于同一個熔池，前后距離不超過40mm，第一個電弧形成熔深，將工件熔透;第二個電弧形成蓋面，焊接一次完成。其特點是:(1)節(jié)能，相比單電弧焊，高速度的焊接有效降低了工件因二次加熱所帶來的工件和焊劑的能量損耗；(2)高速，雙電弧在焊接時形成的熔池較長，金屬在其固熔態(tài)時時間較長，相對于單電弧時的冷卻速度和熱循環(huán)過程較慢，焊縫的微量元素有較長時間進(jìn)行擴散，低熔點的共熔物因過冷度的降低而減少了成分偏析。(3)在高速度的焊接作業(yè)中，單電弧由于能量密度集中于一點，導(dǎo)致電弧穿透力極強，熔化金屬來不及攤開而使焊縫呈現(xiàn)錐形截面，這一點在雙弧雙絲焊接的條件下得到改善。
[0003]在現(xiàn)有雙絲埋弧焊機中，存在著幾個關(guān)鍵問題:1)焊點與焊縫的定位；2)參數(shù)調(diào)整，焊絲傾角的調(diào)整;焊絲間距的調(diào)整;焊絲伸出長度的調(diào)整，保持焊劑堆積高度;3)動態(tài)跟蹤焊縫。上述關(guān)鍵問題并未以“操作最便利、成本最低”為目的形成一合適的簡單結(jié)構(gòu)來解決。
[0004]北京中電華強焊接工程有限公司的CN202180825U的雙絲埋弧焊設(shè)備，伺服十字滑架21通過底座固定安裝，雖能上下和左右移動，但不能前后移動，且只能安裝在現(xiàn)有的螺旋焊管機組的兩側(cè)，操作不便，與螺旋焊管機組不能有機融合。轉(zhuǎn)角機構(gòu)10、11相互靠近的具有固定角度的塊體，使得轉(zhuǎn)角與距離綁定調(diào)節(jié)，調(diào)整不便;焊劑輸送嘴分開，有前焊槍焊劑輔助輸送嘴5和焊劑主輸送嘴13，增加了焊劑保持結(jié)構(gòu)和焊接振動結(jié)構(gòu)的難度。
[0005]英國GB794275A公開了一種雙絲焊裝置，其焊點定位依靠套筒在桿29上滑動來調(diào)整定位，焊槍21、23樞接在桿24上，桿24通過半弧扣連接在橫桿上，所述橫桿連接在框架桿17上。其是對稱的，可手動調(diào)節(jié)，但缺乏自動化調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
[0006]設(shè)計一種螺旋管成型機上的雙絲埋弧焊裝置，既滿足焊結(jié)工藝參數(shù)的調(diào)整的基本要求，也滿足特定直徑螺旋焊管的焊縫與焊點的定位，同時也易于實現(xiàn)焊縫的動態(tài)跟蹤，結(jié)構(gòu)簡單定位方便，圓滿解決上述至少兩個關(guān)鍵問題，實在是設(shè)計師的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種螺旋埋弧自動雙絲焊裝置。
[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置，包括初級定位結(jié)構(gòu)、軸距轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)、焊具調(diào)整機構(gòu)和焊槍，所述焊槍固定在所述焊具調(diào)整機構(gòu)(3)上，所述初級定位結(jié)構(gòu)包括定位架、軌道和壓緊固定螺栓，所述定位架中點位置設(shè)有對稱軸;所述定位架以過對稱軸的垂直于定位架的垂直平面U)為對稱平面軸對稱地設(shè)有行走機構(gòu);所述定位架通過軌道可調(diào)整地固定在所述螺旋管成型機的設(shè)備龍門架的軌道槽中，并通過壓緊固定螺栓固定；
[0009]所述焊具調(diào)整機構(gòu)包括固定框架、焊具升降機構(gòu)、焊具左右調(diào)整裝置和焊具轉(zhuǎn)角調(diào)整裝置，所述固定框架固定在所述定位架上，所述焊具升降機構(gòu)固定在所述固定框架上；所述焊具左右調(diào)整裝置固定在所述軸距轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)上，所述焊具左右調(diào)整裝置連接焊具轉(zhuǎn)角調(diào)整裝置，所述焊具轉(zhuǎn)角調(diào)整裝置上固定有焊槍；
[0010]所述軸距轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)固定安裝在所述焊具升降機構(gòu)上;所述軸距轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)包括焊槍支架、軸向直線驅(qū)動和轉(zhuǎn)角支架，所述焊槍支架固定在所述焊具升降機構(gòu)上，在焊槍支架上固定有軸向直線驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)角支架固定在所述軸向直線驅(qū)動上；
[0011]焊具左右調(diào)整裝置以過對稱軸的垂直于定位架的垂直平面為對稱平面軸對稱地在所述轉(zhuǎn)角支架上，所述轉(zhuǎn)角支架能繞樞軸轉(zhuǎn)動一定角度并定位，所述樞軸位于以過對稱軸的垂直于定位架的垂直平面上。
[0012]進(jìn)一步地，所述行走機構(gòu)為以過對稱軸的垂直于定位架的垂直平面為對稱平面，軸對稱地在定位架上設(shè)有滑軌，滑軌上滑動配合有輥輪支座，所述輥輪支座上設(shè)有行走輥輪。
[0013]進(jìn)一步地，所述焊具升降機構(gòu)包括升降電機、升降減速機和升降絲杠，所述升降電機的輸出軸通過升降減速機連接升降絲杠;所述升降絲杠驅(qū)動升降螺母，所述升降螺母固定連接所述焊槍支架。
[0014]進(jìn)一步地，所述焊具左右調(diào)整裝置包括調(diào)節(jié)支架，所述調(diào)節(jié)支架上設(shè)有調(diào)節(jié)絲杠，所述調(diào)節(jié)絲杠上螺旋配合有焊槍滑座;所述焊槍滑座設(shè)有調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)絲杠一端配合在調(diào)節(jié)螺母中，另一端固定在所述調(diào)節(jié)支架上并設(shè)有調(diào)節(jié)手柄或設(shè)有左右調(diào)節(jié)伺服電機。
[0015]進(jìn)一步地，所述軸向直線驅(qū)動包括絲杠、螺母和直線驅(qū)動伺服電機，所述直線驅(qū)動伺服電機驅(qū)動所述絲杠旋轉(zhuǎn)。
[0016]進(jìn)一步地，所述焊具轉(zhuǎn)角裝置包括轉(zhuǎn)角座和轉(zhuǎn)角伺服電機，所述轉(zhuǎn)角座樞接在所述焊槍滑座上，所述焊槍固定在轉(zhuǎn)角座上，轉(zhuǎn)角伺服電機驅(qū)動所述轉(zhuǎn)角座繞樞接軸轉(zhuǎn)動。
[0017]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)角支架包括樞軸、軸承、轉(zhuǎn)動盤、角度傳感器、旋轉(zhuǎn)伺服電機，所述調(diào)節(jié)支架穿設(shè)在所述轉(zhuǎn)動盤上，所述旋轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤及所述調(diào)節(jié)支架能以一定角度繞樞軸旋轉(zhuǎn)。
[0018]—種所述內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置的定位方法，
[0019]包括初級定位步驟，當(dāng)一新型號的螺旋焊管需要生產(chǎn)時，調(diào)整所述定位架在所述螺旋管成型機的設(shè)備龍門架滑槽中的位置，使得樞軸通過被焊接螺旋鋼管圓心從而使所述自動雙絲埋弧焊裝置在Y向定位，調(diào)整行走輥輪在滑軌上的位置，使得所述兩個行走輥輪與焊絲交點三點所在圓弧與所述被焊接螺旋鋼管同圓心;將定位架安裝在設(shè)備龍門架上，使得焊槍的定位借助于龍門架X、z向定位，通過螺旋成型機組的擺動使得樞軸正好穿過被焊螺旋鋼管的圓心，給所述自動雙絲埋弧焊裝置如何對中焊縫的定位調(diào)整做好了初級定位。
[0020]進(jìn)一步地，還包括二級定位步驟，在完成初級定位后，設(shè)定所述軸距轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)的轉(zhuǎn)角與所述被焊鋼管螺旋焊縫的頂點切線與鋼管軸線之間的夾角一致;調(diào)整焊具升降機構(gòu)、焊具左右調(diào)整裝置和焊具轉(zhuǎn)角裝置，使得前焊絲、后焊絲前后分別對中焊縫并具有一定距離，調(diào)整焊絲定位點，使得前焊絲、后焊絲和焊絲定位點三點一直線上，并且焊絲定位點對中焊縫，完成二級定位。
[0021]上述內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置進(jìn)行初級定位和二級定位，調(diào)整方便，易于動態(tài)焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的實現(xiàn)。
[0022]—種內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置的焊縫自動跟蹤方法，
[0023]在定位架上垂直于定位架的垂直平面設(shè)有跟蹤滑軌，所述滑塊軌與被焊螺旋鋼管的軸線的X軸向平行;滑塊設(shè)置在所述滑軌上，所述滑塊下方設(shè)有實際焊縫跟蹤傳感器，所述實際實際焊縫跟蹤傳感器垂直投射到被焊螺旋鋼管的焊縫上的實際焊縫定位點θ5(Χ5，y5);所述滑塊由跟蹤伺服電機驅(qū)動；
[0024]在前焊絲旁側(cè)設(shè)有焊絲定位器，所述焊絲定位器垂直投射到被焊螺旋鋼管的焊絲定位點04(X4，y4)；
[0025]所述內(nèi)置在螺旋管成型機中的自動雙絲埋弧焊裝置的定位方法完成初級定位步驟和二級定位步驟后，隨時監(jiān)測焊絲定位點與被焊螺旋鋼管的焊縫之間的位置關(guān)系，以被焊螺旋鋼管的軸線為X軸，以一定頻率檢測焊絲