专利名称：开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开孔和焊接设备，尤其是开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备。
背景技术：
目前对锅炉、压力容器、钢管等工件切割马鞍形坡口的管孔和管头，并进行压力容 器和钢管的对接焊有两种方法。 一是首先对压力容器和钢管近似加工，然后手工进行修磨 处理，得到马鞍形坡口 ，然后将两者手工焊接在一起，这种方法不具备可重复性，效率低，劳 动强度大而且加工质量差；另一种是分别由独立的专用设备完成，虽然加工精度高，质量较 好，但所用设备结构复杂、加工程序繁多、造价昂贵的缺点。
发明内容
本发明的目的在于避免上述不足，提供一种利用十字架自动操作机进行粗定位， 利用焊接、切割机头的各种调节装置进行精确定位，仅通过更换焊接、切割机头末端的执行 初构即割矩或焊枪，即可进行气割、等离子切割和焊接的开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的 —种开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，主要由十字架型自动操作机(1)、焊接机头 轨道(2)、焊接机头(3)和筒体工件(4)组成，其中十字架型自动操作机(1)的轴向移动 装置(11)通过螺栓与相应的基础件连接，垂直升降臂(12)与轴向移动装置(11)固接，横 向移动臂(13)通过套件(19)与垂直升降臂(12)套装，并可沿套件(19)横向滑动，在横向 移动臂(13)的一端通过轴A连接一个带有轴B的叉型件(16)，通过叉型件(16)的轴B与 悬挂臂(17)连接；焊接机头轨道(2)由环形轨道(21)和与其相连接的内置三爪卡管装置 (22)组成，接管工件(23)由三爪卡管装置(22)卡持，环形的焊接机头轨道(2)通过螺栓与 悬挂臂(17)的下端连接固定，焊接机头轨道(2)的直径根据接管工件(23)和法兰的尺寸 规格确定，焊接机头轨道(2)通过十字架型自动操作机(1)实现筒体工件(4)的开孔与接 管工件(23)的粗定位，悬挂臂(17)绕轴A(14)和轴B(15)旋转，驱动与之固定的焊接机头 轨道(2)实现精确定位；焊接机头(3)通过锁紧机构(31)安装在焊接机头轨道(2)上，通 过机头行走机构(32)沿环形轨道(21)运行；机头行走机构(32)的下端套接有径向移动调 节机构(34)，其径向移动调节机构(34)的端部安装有焊枪高低调节机构(33)，在焊枪高低 调节机构(33)的最下端安装焊枪倾角调节和摆动机构(35)，其上安装焊枪夹持机构(36)。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果 1、本发明实现了一机多用，既可以进行马鞍形坡口管头和管孔的切割，又可以在
更换执行机构后进行两者间的高质量焊接。 2、本发明结构紧凑简洁，十分适用于工地现场使用。
图1为本发明结构总体示意图
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图2为本发明焊接机头局部放大图
图3为本发明焊接作业示意图
具体实施例方式
由图1至图3示出， 一种开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，主要由十字架型自动操 作机1、焊接机头轨道2、焊接机头3和筒体工件4组成，其中十字架型自动操作机1的轴 向移动装置11通过螺栓与相应的基础件连接，垂直升降臂12与轴向移动装置11固接，横 向移动臂13通过套件19与垂直升降臂12套装，并可沿套件19横向滑动，在横向移动臂13 的一端通过轴A连接一个带有轴B的叉型件16，通过叉型件16的轴B与悬挂臂17连接； 焊接机头轨道2由环形轨道21和与其相连接的内置三爪卡管装置22组成，接管工件23由 三爪卡管装置22卡持，环形的焊接机头轨道2通过螺栓与悬挂臂17的下端连接固定，焊接 机头轨道2的直径根据接管工件23和法兰的尺寸规格确定，焊接机头轨道2通过十字架型 自动操作机1实现筒体工件4的开孔与接管工件23的粗定位，悬挂臂17绕轴A14和轴B15 旋转，驱动与之固定的焊接机头轨道2实现精确定位；焊接机头3通过锁紧机构31安装在 焊接机头轨道2上，通过机头行走机构32沿环形轨道21运行；机头行走机构32的下端套 接有径向移动调节机构34，其径向移动调节机构34的端部安装有焊枪高低调节机构33，在 焊枪高低调节机构33的最下端安装焊枪倾角调节和摆动机构35，其上安装焊枪夹持机构 36。焊接机头行走机构32的圆周运动、焊枪高低调节机构34的上下直线运动和焊枪倾斜 角度的调节，这三种运动的融合叠加实现了接管工件23与筒体工件4的马鞍形坡口的管头 和管孔的高质量切割以及两者之间马鞍形相贯线焊缝的高质量焊接。
另知，焊枪沿轨道径向移动调节机构34沿轨道2半径方向的直线运动可以保证焊 接时焊缝不准确时的示教跟踪和多层多道焊接时的深度调整，以及相邻规格之间的管头切 割或焊接时割矩或焊枪的径向位置调整。 当实施开孔接管马鞍形焊缝焊接自动焊接作业时，通过滚轮架41调整好筒体工 件4的开孔接管的位置，使其开孔位置处于上断面，保证后续操作作业基本处于水平的位 置。同时移动十字架型自动操作机1到筒体工件4的焊接位置，通过调节十字架型自动操 作机1的各个平移装置，实现开孔接管的粗定位操作，然后移动横向移动臂13上叉型件16 使焊接机头轨道2在两个方向上各旋转一定的角度，进一步调整作业的精细定位。在上述 操作过程实现定位后，在同一定位基准之下完成管道的切割、筒体工件4的开孔、马鞍形组 对焊接。首先，通过操作轨道的三爪卡管装置22，夹紧准备切割的接管工件23，调整好焊接 机头3的初始位置和车体上气割割炬的角度，调用计算机预存储的程序(此程序可以通过 相关管道前期预示教完成并存储的或者通过已知参数计算实现的)，启动气割作业，机头行 走机构沿轨道完成马鞍形轨迹管道管口的切割。然后，在完成接管工件23切割作业后，移 动焊枪高低调节机构33，使其气割割炬相对管道切口向下移动一定位置，然后通过焊枪倾 角调节和摆动机构35从而调节气割割炬的切割角度，调用计算机预存储程序，通过沿着管 道的圆周运动，实现筒体工件4的开孔作业。最后，在完成上述步骤的作业后，取下气割割 炬头换上焊枪，然后操作垂直升降臂12，组对接管工件23于筒体工件4的焊缝坡口，由于 上述作业是在一个基准下完成的，所以坡口组对精度高。调整好焊枪的角度和相对焊缝的 位置，并调用相贯线的焊接程序，此程序可以是上述作业使用的程序，也可以是现场实时示
4教的焊接程序，视现场的组对精度和焊接精度要求而定。通过多层多道的焊接(此时的焊 枪倾角调节和摆动机构35可以实现焊缝的自动摆动焊接)，最后完成马鞍形接管的焊接作 业。
权利要求
开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，主要由十字架型自动操作机(1)、焊接机头轨道(2)、焊接机头(3)和筒体工件(4)组成，其特征在于十字架型自动操作机(1)的轴向移动装置(11)通过螺栓与相应的基础件连接，垂直升降臂(12)与轴向移动装置(11)固接，横向移动臂(13)通过套件(19)与垂直升降臂(12)套装，并可沿套件(19)横向滑动，在横向移动臂(13)的一端通过轴A连接一个带有轴B的叉型件(16)，通过叉型件(16)的轴B与悬挂臂(17)连接；环形的焊接机头轨道(2)通过螺栓与悬挂臂(17)的下端连接固定，焊接机头轨道(2)通过十字架型自动操作机(1)实现筒体工件(4)的开孔与接管工件(23)的粗定位，悬挂臂(17)绕轴A(14)和轴B(15)旋转，驱动与之固定的焊接机头轨道(2)实现精确定位；焊接机头(3)通过锁紧机构(31)安装在焊接机头轨道(2)上，通过机头行走机构(32)沿环形轨道(21)运行；机头行走机构(32)的下端套接有径向移动调节机构(34)，其径向移动调节机构(34)的端部安装有焊枪高低调节机构(33)，在焊枪高低调节机构(33)的最下端安装焊枪倾角调节和摆动机构(35)，其上安装焊枪夹持机构(36)。
2. 根据权利要求1所述的开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，其特征在于焊接机头轨 道(2)由环形轨道(21)和与其相连接的内置三爪卡管装置(22)组成，接管工件(23)由三 爪卡管装置(22)卡持。
3. 根据权利要求1所述的开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，其特征在于焊接机头轨 道(2)的直径根据接管工件(23)和法兰的尺寸规格确定。
4. 根据权利要求1所述的开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，其特征在于焊枪沿轨道 径向移动调节机构(34)沿轨道(2)半径方向的直线运动保证焊接时焊缝不准确时的示教 跟踪和多层多道焊接时的深度调整，以及相邻规格之间的管头切割或焊接时割矩或焊枪的 径向位置调整。
全文摘要
一种开孔接管及马鞍形焊缝焊接设备，主要由十字架型自动操作机(1)、焊接机头轨道(2)、焊接机头(3)和筒体工件(4)组成，其中十字架型自动操作机(1)的轴向移动装置(11)与相应的基础连接，其垂直升降臂(12)和横向移动臂(13)以轴向移动装置(11)为基础组装在一起，再通过悬挂臂(17)与焊接机头轨道(2)连接在一起，焊接机头(3)通过锁紧机构(31)与焊接机头轨道(2)连接，并可沿环形轨道(21)运行。本发明实现了一机多用，既可以进行马鞍形坡口管头和管孔的气割或等离子切割，又可以在更换执行机构后进行两者间的高质量焊接，并且结构紧凑简洁，十分适用于工地现场使用。
文档编号B23K37/00GK101786210SQ20091007757
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者张卫义, 曹莹瑜, 梁亚军, 薛龙, 赵杰 申请人:北京石油化工学院