鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置。包括焊接變位機，懸臂焊接系統(tǒng)，焊接變位機的主動力裝置中的支座和從動力裝置中的支座分別呈帶敞口端的C型結構，從動力裝置的支座上裝有滾輪，滾輪與變位機行走導軌滑動配合；從動力裝置的支座底部裝有行走裝置中的滾輪，滾輪置于變位機行走導軌上，行走裝置由電機驅(qū)動滾輪，滾輪置于變位機行走導軌上并與導軌滑動連接；懸臂焊接系統(tǒng)置于焊接變位機主動力裝置的一側，橫臂支撐在縱向滑座上，縱向滑座安裝在橫向滑座上，橫臂前端連接焊槍總成，橫臂尾端端連接送絲機。與現(xiàn)有技術相比，能夠有效提高焊接質(zhì)量，減少工人勞動強度。
【專利說明】鉆井平臺粧腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種焊接用自動化裝置，特別是一種鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置。

【背景技術】
[0002]隨著全球能源危機的日趨加劇，世界各國加大海洋石油(天然氣)和風電等能源開采戰(zhàn)略，急需海洋能源工程裝備和石油鉆井平臺等來保證國家能源的安全。
[0003]自升式平臺是海洋能源開采的重要裝備之一，抬升樁腿是平臺安全作業(yè)重要的核心部件，其中，焊接制造是平臺建造的關鍵。
[0004]目前，我國海洋平臺樁腿齒條半圓板焊接，依然采用內(nèi)部做襯墊、外部人工打底的焊接方式。
[0005]按照現(xiàn)有的焊接工藝要求，半圓板打底焊是必須將底板襯墊融透，焊接時容易造成焊接缺陷，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性差。焊接時整根齒條需要預熱到250°C，高溫和吊裝時的碰撞都容易造成襯墊脫落，影響焊接進度并造成巨大的能源浪費；高溫的環(huán)境對工件的吊裝和工人焊接造成極大的困難和不安全因素，生產(chǎn)效率低，工人勞動強度大。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的內(nèi)容在于提供一種利于方便焊接和裝卡的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置。
[0007]本實用新型采用如下技術方案:
[0008]一種鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角自動化焊接裝置，包括焊接變位機，懸臂焊接系統(tǒng)，焊接變位機包括主動力裝置和從動力裝置，主動力裝置和從動力裝置兩者同軸設置，主動力裝置中的支座和從動力裝置中的支座分別呈帶敞口端的C型結構，主動力裝置中的驅(qū)動電機與主動齒輪連接，主動齒輪與C型齒圈連接，支座與C型齒圈的弧度大小一致，C型齒圈的外緣與托輪相接觸；從動力裝置的支座上裝有滾輪，滾輪與變位機行走導軌滑動配合；支座上裝有對齒條半圓板外緣進行壓緊的側壓緊結構；支座的敞口端鉸接有上壓緊旋臂，對稱中心上裝有手動調(diào)節(jié)裝置；從動力裝置的支座底部裝有行走裝置中的滾輪，滾輪置于變位機行走導軌上，行走裝置由電機驅(qū)動滾輪，滾輪置于變位機行走導軌上并與導軌滑動連接；行走裝置的前端裝有導向組件；懸臂焊接系統(tǒng)置于焊接變位機主動力裝置的一側，懸臂焊接系統(tǒng)包括焊槍總成、橫臂和送絲機；橫臂支撐在縱向滑座上，縱向滑座安裝在橫向滑座上，橫臂前端連接焊槍總成，橫臂尾端端連接送絲機。
[0009]采用上述技術方案的本實用新型與現(xiàn)有技術相比，能夠有效提高焊接質(zhì)量，減少工人勞動強度，提高了工作效率，也消除了因高溫環(huán)境對工人的安全隱患。
[0010]本實用新型的優(yōu)選方案是:
[0011]上壓緊旋臂呈對稱狀結構；手動調(diào)節(jié)裝置是手動調(diào)節(jié)絲杠，上壓緊旋臂與支座的內(nèi)底面結構相同。
[0012]焊槍總成的殼體外部安裝有焊縫跟蹤輪，殼體內(nèi)部設置有上、下跟蹤滑板和左、右跟蹤滑板，左、右跟蹤滑板通過步進電機進行驅(qū)動，步進電機驅(qū)動齒輪，齒輪與齒條相嚙合，齒條的上方通過滑母與滑板連接，滑板與滑母之間裝有連接板，滑板裝在步進電機的支座上，滑母上裝有限位開關。
[0013]托輪均布設置為六個，其中底部的兩個托輪的輪軸與托輪同心設置，中、上部的四個托輪與輪軸之間呈偏心結構。
[0014]托輪與C型齒圈的外緣相接觸；托軸通過各自所在的安裝軸與支座的兩側板相連接；支座呈中空的結構；C型齒圈置于支座內(nèi)。
[0015]導向組件中的安裝座的下方通過長軸及拐臂與短軸連接，短軸上裝有深溝球軸承，深溝球軸承與變位機行走導軌滑動配合。
[0016]送絲機置于臺車上，臺車安裝在臺車行走導軌上。
[0017]橫臂呈半圓狀筒體結構，橫臂的弧形面和平面的結合部設置有三角形導軌，三角形導軌與滾動輪動配合，滾動輪通過安裝架與縱向滑座中的安裝座連接，橫臂的弧形面上安裝有齒條外部支撐滾輪和齒條中部支撐滾輪；橫臂的尾端裝有送絲機。
[0018]縱向滑座中的連接塊與安裝座連接，連接塊與絲杠母連接，絲杠母與梯形絲杠連接，連接塊上裝有線性滑軌，線性滑軌與豎向?qū)к夁B接，豎向?qū)к壷糜谪Q向支座上；豎向支座的底板與橫向滑座上的滑板連接，滑板通過連接塊與絲杠母連接，絲杠母與梯形絲杠連接，梯形絲杠的兩端分別置于軸承座上；橫向滑座的橫向?qū)ΨQ中心兩側設置分別設置有梯形絲杠；橫向滑座的底板與支架連接。
[0019]焊接變位機的從動側力裝置的前、后兩側上分別連接有鎖緊裝置，鎖緊裝置通過鎖緊座卡在變位機行走導軌上，卡緊座通過連接板與導桿連接，導桿的一端置于安裝套內(nèi)，安裝套內(nèi)裝有套裝在連接螺桿上的彈簧，連接螺桿的一端與導桿螺紋連接，連接螺桿的另一端與偏心輪的輪軸連接，偏心輪上裝有手柄。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型的俯視結構示意圖。
[0022]圖3是圖1中的A-A剖視圖。
[0023]圖4是變位機的主動力裝置的結構示意圖。
[0024]圖5是圖4的側視圖。
[0025]圖6是焊槍組件的結構示意圖。
[0026]圖7是左右跟蹤滑板的主視圖。
[0027]圖8是圖7的俯視圖。
[0028]圖9是圖7的側視圖。
[0029]圖10是上下跟蹤滑板的結構示意圖。
[0030]圖11是圖10的俯視圖。
[0031]圖12是圖10的側視圖。
[0032]圖13是鎖緊裝置的結構示意圖。
[0033]圖14是鎖緊裝置置于導軌上的側視圖。
[0034]圖15是變位機從動力裝置中的導向組件。
[0035]圖16是圖15的側視圖。
[0036]圖17是臺車組件的主視圖。
[0037]圖18是圖17的側視圖。
[0038]圖19是縱向滑座的結構示意圖。
[0039]圖20是圖19的俯視圖。
[0040]圖21是橫向滑座的結構示意圖。
[0041]圖22是圖21的俯視圖。
[0042]圖23是橫臂的結構示意圖。
[0043]圖24是圖23的俯視圖。
[0044]圖25是圖23的A-A剖視圖。
[0045]圖26是圖19的B-B剖視圖。
[0046]圖27是側壓緊結構的示意圖。
[0047]圖28是側壓緊結構中小斜齒輪的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖及實施例詳述本實用新型:
[0049]一種鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化裝置，參見附圖1至附圖26，圖中:樁腿齒條1、主動力裝置2、從動力裝置3、焊槍總成4、橫臂5、縱向滑座6、橫向滑座7、送絲機8、臺車9、變位機行走導軌10、鎖緊裝置11、臺車行走導軌12、托輪13、支座14、側壓緊結構15、上壓緊旋臂16、手動調(diào)節(jié)絲杠17、主動齒輪18、齒圈19、驅(qū)動電機20、支架21。
[0050]耐高溫水冷焊槍401、攝像頭402、上下跟蹤滑板403、左右跟蹤滑板404、焊縫跟蹤輪405、焊縫跟蹤裝置406。
[0051]滑座本體40301、圓柱齒輪40302、微型梯形絲杠40303、微型絲杠母40304、滑板40305、微型導軌組件40306、減速電機40307、圓柱齒輪40308。
[0052]齒條40401、步進電機40402、滑板40403、滑母40404、齒輪40405、限位開關40406、連接板40407、支座40408、安裝孔40409。
[0053]偏心輪1101、手柄1102、蓋1103、安裝套1104、彈簧1108、連接螺桿1109、導桿1110、連接板1111、鎖緊座1112。
[0054]導向組件:短軸301、拐臂302、安裝座303、長軸304、緩沖塊305、深溝球軸承306、調(diào)整螺栓307、滾輪308、從動側驅(qū)動電機309。
[0055]臺車本體901、車輪902、減速機903、小齒輪904、齒條905。
[0056]梯形絲杠601、絲杠母602、連接塊603、步進電機604、線性滑軌605、安裝座606、豎向?qū)к?07、豎向支座608、底板609。
[0057]底板701、梯形絲杠702、絲杠母703、連接塊704、滑板705。
[0058]安裝架501、滾動輪502、三角形導軌504、機頭連接板505、彈簧卡506、齒條外部支撐滾輪507、齒條中部支撐滾輪508。
[0059]側壓緊卡頭1501、安裝板1502、鉸接板1503、導桿1504、絲杠母1505、絲杠1506、大斜齒輪1507、小斜齒輪1508、軸承套1509、小斜齒輪軸1510。
[0060]本實施例中，焊接變位機由主動力裝置2和從動力裝置3組成，主動力裝置2和從動力裝置3兩者同軸設置，主動力裝置2中的支座和從動力裝置中的支座14分別呈帶敞口端的C型結構，主動力裝置中2的驅(qū)動電機20與主動齒輪18連接，主動齒輪18與C型齒圈19連接，支座14與C型齒圈19的弧度大小一致，C型齒圈19的外緣與托輪13相接觸。
[0061]從動力裝置3的結構與主動力裝置2的不同之處是:從動力裝置3的支座上裝有滾輪308，滾輪308可以在變位機行走導軌10上行走。
[0062]支座14上裝有對半圓板外緣進行壓緊的側壓緊結構15，側壓緊結構15中的側壓緊卡頭1501通過球頭連接方式與絲杠1506的一端連接，這種連接結構能自適應工件表面。
[0063]絲杠1506與絲杠母1505連接，鉸接板1503上的一通孔套裝在絲杠1506上，并與絲杠1506之間設置有間隙；鉸接板1503的另一端上鉸接有導桿1504，導桿1504裝在安裝板1502上，安裝板1502與支座14連接。
[0064]絲杠母1505上套裝有大斜齒輪1507，大斜齒輪1507與小斜齒輪1508連接，小斜齒輪1508通過軸承套1509與支座14連接，小斜齒輪軸1510的一端可以通過扳手進行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)對工件的壓緊程度。
[0065]支座14的敞口端鉸接有上壓緊旋臂16，上壓緊旋臂16呈對稱狀結構，對稱中心上裝有手動調(diào)節(jié)裝置:手動調(diào)節(jié)絲杠17，上壓緊旋臂3與支座的內(nèi)底面結構相同或相近似。
[0066]托輪13均布設置為六個，其中底部的兩個托輪13的輪軸與托輪13同心設置，中、上部的四個托輪與輪軸有三毫米的偏心。
[0067]托輪13與C型齒圈19的外緣相接觸；托軸13通過各自所在的安裝軸與支座14的兩側板相連接；支座呈中空的結構；C型齒圈19置于支座14內(nèi)。
[0068]從動力裝置3的支座底部裝有行走裝置中的滾輪，滾輪置于變位機行走導軌10上，行走裝置由電機驅(qū)動滾輪，滾輪置于變位機行走導軌10上并與導軌滑動連接；行走裝置的前端裝有導向組件，導向組件中的安裝座303的下方通過長軸304及拐臂302與短軸301連接，短軸301上裝有深溝球軸承306，深溝球軸承306與變位機行走導軌10滑動配合，變位機行走導軌10的兩側分別裝有深溝球軸承306。
[0069]懸臂焊接系統(tǒng)置于焊接變位機主動力裝置2的一側，懸臂焊接系統(tǒng)由焊槍組件
10、橫臂5、送絲機8、臺車9、臺車行走導軌12等組成。
[0070]橫臂5的兩端分別支撐在縱向滑座6上，縱向滑座6安裝在橫向滑座7上，橫臂13的另一端連接送絲機8，送絲機8置于臺車9上，臺車9安裝在臺車行走導軌12上。臺車行走導軌12的長度大于或等橫臂5可移動的距離。臺車本體901上裝有減速機903，減速機903通過伺服電機進行驅(qū)動，減速機與小齒輪904直接連接，小齒輪904與裝在臺車行走導軌12側面的齒條905相嚙合，臺車9上的車輪902置于臺車行走導軌12的上表面上。
[0071]橫臂5呈半圓狀筒體結構，橫臂5的弧形面和平面的結合部設置有三角形導軌504，三角形導軌504與滾動輪502動配合，滾動輪502通過安裝架501與縱向滑座6中的安裝座606鉸接，橫臂5的弧形面上安裝有齒條外部支撐滾輪507和齒條中部支撐滾輪508，橫臂5的尾端裝有送絲機8。
[0072]縱向滑座6中的連接塊603與安裝座606連接，連接塊603與絲杠母602連接，絲杠母602與梯形絲杠601連接，連接塊603上裝有線性滑軌605，線性滑軌605與豎向?qū)к?07連接，豎向?qū)к?07置于豎向支座608上；豎向支座608的底板609與橫向滑座7上的滑板705連接，滑板705通過連接塊704與絲杠母703連接，絲杠母703與梯形絲杠702連接，梯形絲杠702的兩端分別置于軸承座上；橫向滑座7的橫向?qū)ΨQ中心兩側設置分別設置有梯形絲杠702 ;橫向滑座701的底板與支架21連接。
[0073]焊接變位機的從動側力裝置3的前、后兩側上分別連接有鎖緊裝置11，鎖緊裝置11通過鎖緊座1112卡在變位機行走導軌10上，卡緊座1112通過連接板1111與導桿1110連接，導桿1110的一端置于安裝套1104內(nèi)，安裝套1104內(nèi)裝有套裝在連接螺桿1109上的彈簧8，連接螺桿1109的一端與導桿1110螺紋連接，連接螺桿1109的另一端與偏心輪1101的輪軸連接，偏心輪1101上裝有手柄1102。
[0074]從動力裝置中的C型支座14上的與變位機行走導軌10滑動配合的滾輪308通過從動側驅(qū)動電機309進行驅(qū)動；C型支座14呈中空的框架形結構；C型齒圈14置于中空的C型支座14內(nèi)。
[0075]橫臂5前端連接焊槍總成4，焊槍總成4的殼體外部安裝有焊縫跟蹤輪405，殼體內(nèi)部設置有上、下跟蹤滑板403和左、右跟蹤滑板404，左、右跟蹤滑板404通過步進電機40402進行驅(qū)動，步進電機40402驅(qū)動齒輪40405，齒輪40405與齒條40401相嚙合，齒條40401的上方通過滑母40404與滑板40403連接，滑板40403與滑母40404之間裝有連接板40407，滑板40403裝在步進電機40402的支座40408上，滑母40404上裝有限位開關40406。橫臂5所配備的上、下跟蹤滑板403和左、右跟蹤滑板404可以上下左右調(diào)節(jié)橫臂5的位置，整根橫臂5能夠直接深入齒條內(nèi)部進行焊接，橫臂5內(nèi)設置有冷卻水管，配備大功率強制冷水箱可承受工件內(nèi)部高達250°C的高溫；橫臂5尾部與縱向滑座6采用鉸鏈連接，可以通過調(diào)節(jié)有效的解決橫臂下?lián)系膯栴}。
[0076]滑母40404上的安裝孔40409通過連接件與上、下跟蹤滑板403的滑座體本體40301連接，滑座體本體40301上通過內(nèi)六角螺釘裝有微型導軌組件，微型導軌組件的上方裝有滑板40305 ;滑板40305內(nèi)套裝有微型絲杠母40304，微型絲杠母40304與微型梯形絲杠40303連接，梯型絲杠母40304的一端裝有圓柱齒輪40302，圓柱齒輪40302與圓柱齒輪40308相嚙合，圓柱齒輪40308通過軸與減速電機40307連接；滑板40305與耐高溫水冷焊槍401連接，耐高溫水冷焊槍401上裝有攝像頭402和焊縫跟蹤裝置406。焊槍總成內(nèi)還安裝有高清晰度監(jiān)控探頭；監(jiān)控探頭能夠?qū)崟r觀察焊槍的焊接情況。焊縫蹤裝置406能夠根據(jù)上、下跟蹤滑板403和左右跟蹤滑板404自動跟蹤焊縫位置，使電弧保持穩(wěn)定，有效的消除了因工件尺寸誤差造成的焊接缺陷，焊縫焊接采用了拉焊的焊接工藝，特制的耐高溫水冷焊槍401能夠在高溫環(huán)境下長時間高質(zhì)量完成焊縫焊接。
[0077]本實施例中，工件裝卡時可將上壓緊旋臂16轉出，裝卡后再合上上壓緊旋臂16，齒條兩端卡緊可旋轉變位，實現(xiàn)了大噸位樁腿的旋轉變位，克服了現(xiàn)有變位機剛性差，裝卡不牢的缺點；比籠式變位機更容易裝卸工件，巧妙的解決了樁腿裝卡困難的問題，在從動力裝置3的一端安裝了滾輪308，可根據(jù)齒條的長短在變位機行走導軌10上前后移動，具有較強的通用性。
【權利要求】
1.一種鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，包括焊接變位機，懸臂焊接系統(tǒng)，其特征在于:焊接變位機包括主動力裝置和從動力裝置，主動力裝置和從動力裝置兩者同軸設置，主動力裝置中的支座和從動力裝置中的支座分別呈帶敞口端的C型結構，主動力裝置中的驅(qū)動電機與主動齒輪連接，主動齒輪與C型齒圈連接，支座與C型齒圈的弧度大小一致，C型齒圈的外緣與托輪相接觸；從動力裝置的支座上裝有滾輪，滾輪與變位機行走導軌滑動配合；支座上裝有對半圓板外緣進行壓緊的側壓緊結構；支座的敞口端鉸接有上壓緊旋臂，對稱中心上裝有手動調(diào)節(jié)裝置；從動力裝置的支座底部裝有滾輪行走裝置，滾輪置于變位機行走導軌上，行走裝置由電機驅(qū)動滾輪，滾輪置于變位機行走導軌上并與導軌滑動連接；行走裝置的前端裝有導向組件；懸臂焊接系統(tǒng)置于焊接變位機主動力裝置的一側，懸臂焊接系統(tǒng)包括焊槍總成、橫臂和送絲機；橫臂支撐在縱向滑座上，縱向滑座安裝在橫向滑座上，橫臂前端連接焊槍總成，橫臂尾端端連接送絲機。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:上壓緊旋臂呈對稱狀結構；手動調(diào)節(jié)裝置是手動調(diào)節(jié)絲杠，上壓緊旋臂與支座的內(nèi)底面結構相同。
3.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:焊槍總成的殼體外部安裝有焊縫跟蹤輪，殼體內(nèi)部設置有上、下跟蹤滑板和左、右跟蹤滑板，左、右跟蹤滑板通過步進電機進行驅(qū)動，步進電機驅(qū)動齒輪，齒輪與齒條相嚙合，齒條的上方通過滑母與滑板連接，滑板與滑母之間裝有連接板，滑板裝在步進電機的支座上，滑母上裝有限位開關。
4.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:托輪均布設置為六個，其中底部的兩個托輪的輪軸與托輪同心設置，中、上部的四個托輪與輪軸之間呈偏心結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:托輪與C型齒圈的外緣相接觸；托軸通過各自所在的安裝軸與支座的兩側板相連接；支座呈中空的結構；c型齒圈置于支座內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:導向組件中的安裝座的下方通過長軸及拐臂與短軸連接，短軸上裝有深溝球軸承，深溝球軸承與變位機行走導軌滑動配合。
7.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:送絲機置于臺車上，臺車安裝在臺車行走導軌上。
8.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:橫臂呈半圓狀筒體結構，橫臂的弧形面和平面的結合部設置有三角形導軌，三角形導軌與滾動輪動配合，滾動輪通過安裝架與縱向滑座中的安裝座連接，橫臂的弧形面上安裝有齒條外部支撐滾輪和齒條中部支撐滾輪；橫臂的尾端裝有送絲機。
9.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:縱向滑座中的連接塊與安裝座連接，連接塊與絲杠母連接，絲杠母與梯形絲杠連接，連接塊上裝有線性滑軌，線性滑軌與豎向?qū)к夁B接，豎向?qū)к壷糜谪Q向支座上；豎向支座的底板與橫向滑座上的滑板連接，滑板通過連接塊與絲杠母連接，絲杠母7與梯形絲杠連接，梯形絲杠的兩端分別置于軸承座上；橫向滑座的橫向?qū)ΨQ中心兩側設置分別設置有梯形絲杠；橫向滑座的底板與支架連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的鉆井平臺樁腿齒條與半圓板內(nèi)角焊自動化焊接裝置，其特征在于:焊接變位機的從動側力裝置的前、后兩側上分別連接有鎖緊裝置，鎖緊裝置通過鎖緊座卡在變位機行走導軌上，卡緊座通過連接板與導桿連接，導桿的一端置于安裝套內(nèi)，安裝套內(nèi)裝有套裝在連接螺桿上的彈簧，連接螺桿的一端與導桿螺紋連接，連接螺桿的另一端與偏心輪的輪軸連接，偏心輪上裝有手柄。
【文檔編號】B23K9/127GK203956304SQ201420285352
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉敬德, 張華軍, 陳貽平, 楊佐林, 杜渝, 盛凱 申請人:唐山開元特種焊接設備有限公司, 上海振華重工(集團)股份有限公司