专利名称：双焊炬管道全位置自动焊接小车及自动焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动焊接设备技术领域，特别是涉及一种具有全位置焊接功能的 双焊炬自动焊接小车。本实用新型还涉及包括上述双焊炬自动焊接小车的自动焊接机。
背景技术：
焊接过程的机械化和自动化，是近代焊接技术的重要发展趋势，采用自动焊接机 进行焊接，不仅焊接效率高、劳动强度低，而且在焊接过程中受人为因素影响小，可获得更 好的焊接质量。环缝自动焊接机是一种能完成各种圆形、环形焊缝焊接的通用自动焊接设备，技 术人员常用其焊接管道。在长距离输送管道的施工过程中，需要将长度约为12米的大量钢管依次地焊接 在一起。因此，焊接占施工过程的绝大多数施工量，焊接的质量和效率直接决定了施工的进 度。由于管道连接的焊缝在空间上呈典型的环形，从焊接工艺考虑，一般会涉及到平焊、立 焊、仰焊及其中两种焊接位置的组合，也称为全位置焊接，管道全位置自动焊接就是指在管 道相对固定的情况下，焊接设备的焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现自动焊接。这就要求焊枪能够在整个焊缝的空间内自由地运动，既要走出连续的空间轨迹， 又要在不同的焊接位置调用不同的焊接参数，同时还要在焊缝垂直方向以焊缝中线为中心 做持续摆动。但现有环缝自动焊接机只能以单一的焊接方式进行焊接，无法完成管道焊接中的 平焊、下向焊、立焊、仰焊等位置焊缝的自动连续焊接。此外，其执行机构的焊枪、焊接摆动器和焊接小车为相互独立的三大部分，焊枪通 过焊接摆动器安装固定在焊接小车上，由焊接摆动器驱动焊枪进行左右摆动和上下移动， 焊接小车作为承载部件，带动焊接摆动器连同焊枪一起沿轨道行走，焊接摆动器结构复杂， 占用空间较大，安装后会严重影响焊接小车的平衡性能，导致焊接小车在轨道上不能按预 定轨迹精确行走，进而严重影响焊接质量。因此，如何改进自动焊接机，使其焊接小车可直接安装焊枪，并具有全位置焊接功 能，从而省去焊接摆动器，提高焊接效率和质量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问 题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种双焊炬管道全位置自动焊接小车。该焊接小车有机 地融合了焊接摆动器的功能，除具有承载、行走功能外，可直接安装焊枪，并驱动焊枪做全 位置焊接运动，而无需单独安装焊接摆动器，其结构简单、体积小，能够在轨道上按预定轨 迹精确行走，从而显著提高焊接效率和质量。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述双焊炬管道全位置自动焊接小车的 自动焊接机。[0011]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双焊炬管道全位置自动焊接小车，包 括车体、位于车体中部的导向组件以及位于车体两侧的行走组件，所述车体上设有十字滑 台组件，所述十字滑台组件包括位于所述车体顶部的定滑台和位于所述定滑台两侧的动滑 台，所述定滑台顶部设有两台Y轴控制电机，其输出轴分别与所述定滑台内部的两套竖向 滚珠丝杠副的螺杆连接，所述竖向滚珠丝杠副的螺母与所述动滑台连接，所述动滑台内部 设有横向滚珠丝杠副以及从前端向外伸出的推拉杆， 所述横向滚珠丝杠副的螺杆与位于所 述动滑台后端的X轴控制电机的输出轴连接，所述推拉杆的内端与所述横向滚珠丝杠副的 螺母连接，其外端安装有焊枪夹具。优选地，所述导向组件包括夹紧导向轮、前端块、后端块、拉紧杆、导向杆、挡板以 及夹紧扶手，所述夹紧导向轮安装在所述前端块和后端块底部，所述前端块、后端块和挡板 依次套装在所述拉紧杆上，所述拉紧杆的两端分别设有限位螺母，所述导向杆位于所述前 端块与后端块之间，其上套装复位弹簧，所述复位弹簧的一端支撑在前端块上，另一端支撑 在后端块上，所述夹紧扶手的杆身自上而下伸入所述后端块与挡板之间，其上设有推动所 述后端块向所述前端块移动的扁平块。优选地，所述行走组件包括行走电机和行走齿轮，所述行走齿轮通过转轴和轴承 安装在所述行走电机下方，所述行走电机的输出轴与行走齿轮的转轴上分别设有皮带轮， 两者间通过皮带传动连接。优选地，所述十字滑台组件的两台Y轴控制电机沿X轴方向一前一后布置。优选地，各所述动滑台分别设有两根相互平行的推拉杆。优选地，所述推拉杆向外伸出的部分设有防护套。优选地，进一步包括送丝管夹具，所述送丝管夹具位于所述定滑台后端顶部的一 侧或两侧。优选地，所述十字滑台组件的定滑台前侧固定有辅助扶手。优选地，所述车体两侧固定有搬运扶手。本实用新型还一种自动焊接机，包括焊接小车、行走轨道及自动控制系统，所述焊 接小车具体为上述任一项所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车。本实用新型所提供的双焊炬管道全位置自动焊接小车在现有技术的基础了做了 进一步改进，其两台X轴控制电机通过横向滚珠丝杠副驱动推拉杆从动滑台伸出或缩回， 带动焊枪夹具上的焊枪左右摆动，两台Y轴控制电机通过竖向滚珠丝杠副驱动动滑台上下 移动，进而带动动滑台上的焊枪上下移动，从而调整焊枪与焊接部位熔池的距离，具有焊枪 相对焊缝左右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能，在计算机 自动控制程序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作，小车在行走过程 中，可以适时检测小车的焊接位置，从而可以在焊接过程中适时改变焊接参数，实现小车在 圆形轨道上从顶部到底部的连续平稳行走，实现管道的全位置焊接。由于可直接安装焊枪 并驱动焊枪进行全位置焊接，因此避免了单独安装焊接摆动器而带来的弊端，使焊接效率 和质量都得到显著提高。在一种具体实施方式
中，所述导向组件的后端块能够相对于前端块移动，所述夹 紧扶手上设有扁平块，安装时，将位于小车顶部的夹紧扶手旋转90度，通过扁平块推动后 端块向前端块移动，并固定在移动后的位置，使前端块和后端块上的夹紧导向轮间距变小，从而夹紧轨道，拆卸时，将夹紧扶手再旋转90度，在复位弹簧的作用下，后端块回到起始位 置，与前端块的夹紧导向轮间距大于轨道宽度，此时即可将焊接小车整体搬离轨道，不仅易 于操作，且定位准确、牢固，有助于提高焊接效率和质量。 本实用新型所提供的自动焊接机包括上述双焊炬管道全位置自动焊接小车，由于 上述双焊炬管道全位置自动焊接小车具有上述技术效果，具有该双焊炬管道全位置自动焊 接小车的自动焊接机也应具备相应的技术效果。
[0024]图1为本实用新型所提供双焊炬·f道全位置自动焊接/J、车的分解结构示意图；[0025]图2为本实用新型所提供双焊炬·f道全位置自动焊接/J、车的俯视图；[0026]图3为本实用新型所提供双焊炬·f道全位置自动焊接/J、车的侧视图；[0027]图4为本实用新型所提供双焊炬1_道全位置自动焊接I小车的行走组件的结构示意图；[0028]图5为本实用新型所提供双焊炬1_道全位置自动焊接I小车的导向组件的分解示意图；[0029]图6为定滑台及其内部组件的结构示意图；[0030]图7为动滑台及其内部组件的结构示意图；[0031]图8为本实用新型所提供双焊炬1_道全位置自动焊接I小车的轨道的分解结构示意图。[0032]图中数字编号所对应的设备或部件名称如下[0033]10..车体 10-1.定滑台 10--2.第一动滑台 10-3.第二动滑台10-4.第
一 Y轴控制电机 10-5.第二 Y轴控制电机 10-6.第一竖向滚珠丝杠副 10-7. 第二竖向滚珠丝杠副 10-6-1.螺杆 10-6-2.螺母 10-8.连接件 10-7-1. 螺杆 10-7-2.螺母 10-9.纵向滑轨10-2-1.横向滚珠丝杠副 10-2-2.推 拉杆 10-2-3. X轴控制电机10-2-4.焊枪夹具 10-2-5.防护套 20.导向组 件 20-1.夹紧导向轮20-2.前端块 20-3.后端块 20-4.拉紧杆 20-5.导向 杆 20-6.挡板 20-7.夹紧扶手 20-8.复位弹簧 20-7-1.扁平块 30.行 走组件 30-1.行走电机 30-2.行走齿轮 30-3.转轴 30-4.轴承30-5.皮带 轮 40.送丝管夹具 50.辅助扶手 60.搬运扶手 70.行走轨道 70-1.轨 道支架 70-2.齿条 70-3.卡扣部件 70-4.碟形弹片
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种双焊炬管道全位置自动焊接小车。该焊接小车可直 接安装焊枪，并驱动焊枪做全位置焊接运动，能够在轨道上按预定轨迹精确行走，从而显著 提高焊接效率和质量。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述双焊炬管道全位置自动 焊接小车的自动焊接机。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实施 方式对本实用新型作进一步的详细说明。下文中的“前、后、上、下、左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，仅是为了便于描述，不应将其理解为对具体结构的限定。请参考图1、图2、图3，图1为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车 的分解结构示意图；图2为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车的俯视图； 图3为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车的侧视图。为便于清楚地理解其结构，请同时参考图6，图6为定滑台及其内部组件的结构示 意图。在一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的双焊炬管道全位置自动焊接小车， 主要由车体10、位于车体中部的导向组件20以及位于车体两侧的行走组件30构成。车体10上设有十字滑台组件，十字滑台组件包括位于车体顶部的定滑台10-1和 位于定滑台两侧的第一动滑台10-2、第二动滑台10-3，定滑台10-1顶部设有第一 Y轴控制 电机10-4和第二 Y轴控制电机10-5，两台Y轴控制电机沿X轴方向一前一后并排布置。定滑台10-1通过螺钉固定在车体10顶部，与车体形成类似于倒“T”形的结构，其 内部设有前后两套竖向滚珠丝杠副，分别是第一竖向滚珠丝杠副10-6和第二竖向滚珠丝 杠副10-7，其中第一竖向滚珠丝杠副10-6对应于第一 Y轴控制电机10-4，其螺杆10-6-1 与第一 Y轴控制电机10-4向下伸入定滑台10内部的输出轴同轴固定，其螺母10-6-2通过 连接件10-8与第一动滑台10-2相连接，第二竖向滚珠丝杠副10-7对应于第二 Y轴控制电 机10-5，其螺杆10-7-1与第二Y轴控制电机10-5向下伸入定滑台内部的输出轴同轴固定， 其螺母10-7-2通过连接件(由于遮挡关系图中未示出)与第二动滑台10-3相连接。定滑台10-1内部设有纵向滑轨10-9，上述连接件与滑轨10-9上下滑动配合，Y轴 控制电机通过滚珠丝杠副驱动动滑台沿滑轨10-9上下移动，可进一步提高动滑台上下动 作的精确度。第一竖向滚珠丝杠副10-6与第一动滑台10-2之间的连接件从螺母10_6_2 —侧 向前延伸，第二竖向滚珠丝杠副10-7与第二动滑台10-3之间的连接件从螺母10-7-2 —侧 向后延伸，采用这样的结构，可保证第一动滑台10-2、第二动滑台10-3在结构上左右对称， 从而提高整车的稳定性。请参考图7，图7为动滑台及其内部组件的结构示意图。第一动滑台10-2与第二动滑台10-3左右对称，下面仅针对第一动滑台10_2进行 说明，第二动滑台10-3的结构可参考第一动滑台10-2。第一动滑台10-2大体上呈长方体形状，其内部设有一套横向滚珠丝杠副10-2-1 以及从前端向外伸出的推拉杆10-2-2，推拉杆10-2-2有两根，两根推拉杆10-2-2相互平行 布置，第一动滑台10-2后端安装有一台X轴控制电机10-2-3，横向滚珠丝杠副10-2-1的 螺杆与X轴控制电机的输出轴连接，推拉杆10-2-2的内端通过夹紧部件与横向滚珠丝杠副 10-2-1的螺母连接，推拉杆10-2-2的外端安装有焊枪夹具10-2-4，其向外伸出的部分设有 波纹形防护套10-2-5，可随推拉杆10-2-2 —起伸长或缩短，主要起保护作用。请参考图5，图5为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车的导向组 件的分解示意图。导向组件20主要由夹紧导向轮20-1、前端块20-2、后端块20_3、拉紧杆20_4、导 向杆20-5、挡板20-6以及夹紧扶手20-7等部件组装而成，夹紧导向轮20-1的数量为四个， 其中两个安装在前端块20-2底部，另外两个安装在后端块20-3底部，相对Y轴而言，夹紧导向轮20-1的轮轴均向内偏转一定角度，以便夹紧轨道。前端块20-2、后端块20-3和挡板20_6依次套装在两根平行的拉紧杆20_4上， 拉紧杆20-4的两端分别设有限位螺母，导向杆20-5位于拉紧杆20-4外侧，具体位于前端 块20-2与后端块20-3之间，其上套装复位弹簧20-8，复位弹簧20_8的一端支撑在前端块 20-2上，另一端支撑在后端块20-3上，夹紧扶手20-7的杆身自上而下穿过定滑台后10_1， 其末端伸入后端块20-3与挡板20-6之间，其上设有一扁平块20-7-1。后端块20-3能够相对于前端块20-2移动，将位于小车顶部的夹紧扶手20_7旋转 90度，通过扁平块20-7-1推动后端块20-3向前端块20_2移动，并固定在移动后的位置，使 前端块20-2和后端块20-3上的夹紧导向轮间距变小，从而夹紧轨道，拆卸时，将夹紧扶手 20-7再旋转90度，在复位弹簧20-8的作用下，后端块20-3回到起始位置，与前端块20_2 的夹紧导向轮间距大于轨道宽度，此时即可将焊接小车整体搬离轨道，不仅易于操作，且定 位准确、牢固，有助于提高焊接效率和质量。请参考图4，图4为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车的行走组 件的结构示意图。行走组件30主要由行走电机30-1和行走齿轮30-2等部件组成，行走电机30_1 安装在车体10两侧的箱体内，行走齿轮30-2通过转轴30-3和轴承30-4安装在行走电机 30-1下方，行走电机30-1的输出轴与行走齿轮30-2的转轴上分别设有皮带轮30-5，两者 间通过皮带传动连接，皮带一侧设有张紧轮，用于调整皮带的松紧程度。上述X轴控制电机通过横向滚珠丝杠副驱动推拉杆从动滑台伸出或缩回，带动焊 枪夹具上的焊枪左右摆动，Y轴控制电机通过竖向滚珠丝杠副驱动动滑台上下移动，进而带 动动滑台上的焊枪上下移动，从而调整焊枪与焊接部位熔池的距离，具有焊枪相对焊缝左 右摆动、左右端停留、上下左右姿态可控、焊枪角度可以调节的功能，在计算机自动控制程 序启动后，焊接小车各个部分按照程序的逻辑顺序协调动作，小车在行走过程中，可以适时 检测小车的焊接位置，从而可以在焊接过程中适时改变焊接参数，实现小车在圆形轨道上 从顶部到底部的连续平稳行走，实现管道的全位置焊接。由于可直接安装焊枪并驱动焊枪进行全位置焊接，因此避免了单独安装焊接摆 动器而带来的弊端，使焊接效率和质量都得到显著提高，具有体积小、重量轻、操作方便等 特点。通过改变焊枪夹具，可以分别进行单枪单丝焊接、双枪单丝焊接、单枪双丝焊接和 双枪双丝焊接等焊接方式；通过改变小车夹紧定位轮和焊接轨道，可以分别满足管径为 Φ 200-Φ 2000mm的管道焊接。请参考图1，该自动焊接小车上还设有送丝管夹具40，送丝管夹具40位于定滑台 后端顶部的两侧，当然也可设于同一侧，十字滑台组件的定滑台10-1前侧固定有辅助扶手 50，车体10两侧固定有搬运扶手60。除了上述双焊炬管道全位置自动焊接小车之外，本实用新型还一种自动焊接机， 主要由焊接小车、行走轨道70及自动控制系统等部分构成，焊接小车采用上文所述的双焊 炬管道全位置自动焊接小车，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。焊接小车是焊枪的载体，可以装夹两把焊枪，且两把焊枪可同时焊接，焊接小车装 夹在专用圆形行走轨道70上，焊接过程中，小车带着焊枪在行走轨道70上行走，从而实现 管道的全位置焊接，可提高焊接效率和质量，具有高精度、准确再现和优良的焊接操作性。[0058]行走轨道70是装卡在管道上供焊接小车行走和定位的专用机构，其结构直接影响到焊接小车行走的平稳度和位置度，也就影响到焊接质量。请参考图8，图8为本实用新型所提供双焊炬管道全位置自动焊接小车的轨道的 分解结构示意图。行走轨道70分为轨道支架70-1与齿条70-2两部分，其中轨道支架70_1为分体 式结构，由两个半圆形轨道通过卡扣部件70-3对接而成，其两侧具有向外凸出的边缘，以 便为自动焊接小车的夹紧导向轮提供夹持部位，其内表面上沿圆周方向均勻地分布有若干 碟形弹片70-4，当行走轨道70装卡在管道上时，通过碟形弹片70-4支撑在管道的外壁上。从整个自动焊接小车行走机构来看，行走轨道所起的作用是支撑整体车身组件， 进而构成整个自动焊接小车支撑机构和行走机构。该行走轨道拆装方便、易于定位、结构合理、重量较轻，有一定的强度和硬度，且定 位准确、装卡后变形小，可以确保焊接小车行走平稳，焊接时焊枪径向调整较小，有助于保 证焊接质量。以上对本实用新型所提供的双焊炬管道全位置自动焊接小车及自动焊接机进行 了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和 修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求一种双焊炬管道全位置自动焊接小车，包括车体、位于车体中部的导向组件以及位于车体两侧的行走组件，其特征在于，所述车体上设有十字滑台组件，所述十字滑台组件包括位于所述车体顶部的定滑台和位于所述定滑台两侧的动滑台，所述定滑台顶部设有两台Y轴控制电机，其输出轴分别与所述定滑台内部的两套竖向滚珠丝杠副的螺杆连接，所述竖向滚珠丝杠副的螺母与所述动滑台连接，所述动滑台内部设有横向滚珠丝杠副以及从前端向外伸出的推拉杆，所述横向滚珠丝杠副的螺杆与位于所述动滑台后端的X轴控制电机的输出轴连接，所述推拉杆的内端与所述横向滚珠丝杠副的螺母连接，其外端安装有焊枪夹具。
2.根据权利要求1所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述导向组 件包括夹紧导向轮、前端块、后端块、拉紧杆、导向杆、挡板以及夹紧扶手，所述夹紧导向轮 安装在所述前端块和后端块底部，所述前端块、后端块和挡板依次套装在所述拉紧杆上，所 述拉紧杆的两端分别设有限位螺母，所述导向杆位于所述前端块与后端块之间，其上套装 复位弹簧，所述复位弹簧的一端支撑在前端块上，另一端支撑在后端块上，所述夹紧扶手的 杆身自上而下伸入所述后端块与挡板之间，其上设有推动所述后端块向所述前端块移动的 扁平块。
3.根据权利要求1所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述行走组 件包括行走电机和行走齿轮，所述行走齿轮通过转轴和轴承安装在所述行走电机下方，所 述行走电机的输出轴与行走齿轮的转轴上分别设有皮带轮，两者间通过皮带传动连接。
4.根据权利要求2或3所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述十字 滑台组件的两台Y轴控制电机沿X轴方向一前一后布置。
5.根据权利要求4所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，各所述动滑 台分别设有两根相互平行的推拉杆。
6.根据权利要求5所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述推拉杆 向外伸出的部分设有防护套。
7.根据权利要求6所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，进一步包括 送丝管夹具，所述送丝管夹具位于所述定滑台后端顶部的一侧或两侧。
8.根据权利要求7所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述十字滑 台组件的定滑台前侧固定有辅助扶手。
9.根据权利要求8所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车，其特征在于，所述车体两 侧固定有搬运扶手。
10.一种自动焊接机，包括焊接小车、行走轨道及自动控制系统，其特征在于，所述焊接 小车具体为上述权利要求1至9任一项所述的双焊炬管道全位置自动焊接小车。
专利摘要本实用新型公开了一种双焊炬管道全位置自动焊接小车，包括车体、位于车体中部的导向组件以及位于车体两侧的行走组件，所述车体上设有十字滑台组件，所述十字滑台的定滑台顶部设有两台Y轴控制电机，其输出轴分别与所述定滑台内部的两套竖向滚珠丝杠副的螺杆连接，所述十字滑台的动滑台内部设有横向滚珠丝杠副以及从前端向外伸出的推拉杆，所述横向滚珠丝杠副的螺杆与位于所述动滑台后端的X轴控制电机的输出轴连接，所述推拉杆外端安装有焊枪夹具。该焊接小车可直接安装焊枪，并驱动焊枪做全位置焊接运动，从而显著提高焊接效率和质量本实用新型还公开了一种包括上述双焊炬管道全位置自动焊接小车的自动焊接机。
文档编号B23K37/02GK201728494SQ201020197350
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者王金源, 苗新刚 申请人:北京百事达电器设备有限责任公司