本發(fā)明屬于壓力鋼管自動化焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于壓力鋼管加勁環(huán)自動化焊接系統(tǒng)、焊接小車裝置及焊接方法及方法，主要用于水電站單管節(jié)壓力鋼管縱縫焊接并矯正完成后，組裝好加勁環(huán)后，對加勁環(huán)與鋼管管壁組成的平角焊的自動化焊接裝置，也可用于大型圓桶型容器等外部附件的平角焊縫的焊接。

背景技術(shù)：

壓力鋼管是水電站輸水工建筑物的重要組成部分，它銜接著電站的進水口和水輪機蝸殼，起著將水由進水口引入蝸殼，推進水輪機轉(zhuǎn)動的作用。壓力鋼管常見的布置形式有：明管、地下埋管、回填管、壩后背管、壩后埋管等。其壩后背管和壩后埋管鋼管直徑較大，通常由2至3個瓦片組成，三峽電站左右岸廠房26臺機組引水系統(tǒng)壓力鋼管最大直徑12.8米。向家壩水電站右岸地下廠房4臺機組引水系統(tǒng)壓力鋼管最大直徑14.4米，是迄今為止世界上直徑最大的壓力鋼管。此類大直徑壓力鋼管往往采用工地現(xiàn)場制造的方法進行，對于縱縫的焊接已經(jīng)實現(xiàn)了自動化焊接，但加勁環(huán)與管壁組成的角焊一直采用的是焊條電弧焊的方式，該焊縫焊接數(shù)量多，往往單節(jié)鋼管上會有2～3道加勁環(huán)，加勁環(huán)的寬度為150～300mm。

對于大直徑壓力鋼管加勁環(huán)的焊接通常采用人工焊接的方式進行，采用人工焊接的方式焊接人員的工作量大，工作效率低；而且人工焊接過程中，無法很好的保證焊接質(zhì)量，焊接過程中容易發(fā)生焊接變形，進而影響了整個壓力鋼管的質(zhì)量；在焊接過程中焊接成本比較高。

在前一個申請“一種用于壓力鋼管加勁環(huán)自動化焊接裝置及方法”也公開了一種壓力鋼管加勁環(huán)的焊接裝置，但是此焊接裝置只能適用于小直徑壓力鋼管的焊接，而且在焊接過程中需要采用臥式結(jié)構(gòu)，需要采用輔助裝置對鋼管進行翻轉(zhuǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有壓力鋼管加勁環(huán)焊接的不足，而提供的一種適用于壓力鋼管加勁環(huán)自動化焊接系統(tǒng)及焊接方法，此焊接裝置能夠提高大型及巨型壓力鋼管制造質(zhì)量，實現(xiàn)加勁環(huán)自動化焊接，解放生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：一種適用于壓力鋼管加勁環(huán)自動化焊接系統(tǒng)，它包括焊機，所述焊機通過外接電源線與外接電源相連，所述焊機通過焊機低壓輸出線與氣瓶的開啟閥加熱裝置相連，所述氣瓶的輸出氣管與焊接小車的送絲管路和焊接小車的焊槍夾持器相連，所述焊接小車的焊槍夾持器與送絲機相配合實現(xiàn)自動送絲，所述送絲機與焊絲卷筒相連，所述焊接小車通過小車外接電源線與小車外接電源相連。

所述焊接小車包括小車框架，所述下車框架的頂部側(cè)面邊緣安裝有第一側(cè)壁驅(qū)動輪和第二側(cè)壁驅(qū)動輪，所述小車框架的底部端面邊緣分別固定安裝有第一軌道和第二軌道，所述第一軌道上滑動配合安裝有第一支撐架，所述第一支撐架的底部支撐安裝有第一支撐從動輪，所述第二軌道上滑動配合安裝有第二支撐架，所述第二支撐架的底部支撐安裝有第二支撐從動輪，所述小車框架的底部與第二支撐從動輪平行的內(nèi)側(cè)面固定安裝有第三支撐從動輪，所述小車框架的中間凹槽部位安裝有焊槍安裝板，所述焊槍安裝板的底端安裝有擺動機構(gòu)，所述擺動機構(gòu)上固定安裝有焊槍。

所述擺動機構(gòu)包括擺動電機，所述擺動電機的輸出軸上安裝有焊接安裝架，所述焊槍安裝架上固定安裝有焊槍。

所述焊槍安裝板上加工有滑槽，所述滑槽上安裝有緊定螺栓，所述緊定螺栓與小車框架的內(nèi)壁螺紋孔相配合連接。

所述第一側(cè)壁驅(qū)動輪和第二側(cè)壁驅(qū)動輪采用帶有磁性的材料制成，并與電機驅(qū)動裝置相連，能夠緊貼著鋼管外壁做周向運動。

所述第一支撐架上安裝有第一緊定螺釘，所述第一緊定螺釘與第一軌道相配合對第一支撐從動輪進行固定。

所述第二支撐架上安裝有第二緊定螺釘，所述第二緊定螺釘與第二軌道相配合對第二支撐從動輪進行固定。

所述小車框架的外側(cè)面安裝有控制面板，所述控制面板上安裝有操作按鈕，所述操作按鈕與控制器相連，所述控制器通過焊機低壓輸出線分別與第一側(cè)壁驅(qū)動輪和第二側(cè)壁驅(qū)動輪電機驅(qū)動裝置以及擺動機構(gòu)的擺動電機相連，控制相應驅(qū)動裝置的動作。

所述焊槍的導線的長度為3-5m；所述氣瓶內(nèi)部充有CO₂保護氣。

所述第三支撐從動輪設(shè)置在焊縫的前端，所述焊接小車的數(shù)量根據(jù)所焊接的鋼管直徑確定。

采用任意一項自動化焊接系統(tǒng)自動焊接方法，包括以下步驟：

第一步，將焊接小車的焊槍通過導線與焊機相連，將氣瓶通過輸出氣管與焊接小車相連，將送絲機與焊槍相配合；

第二步，根據(jù)所要焊接的加勁環(huán)的寬度調(diào)節(jié)第一支撐從動輪和第二支撐從動輪在滑軌上的位置，保證焊接小車通過三個支撐輪穩(wěn)定支撐在加勁環(huán)上，然后通過緊定螺釘鎖定兩個支撐輪；

第三步，接通外接電源和小車外接電源，操作焊接小車上控制面板，啟動第一側(cè)壁驅(qū)動輪和第二側(cè)壁驅(qū)動輪的驅(qū)動裝置，兩個驅(qū)動輪帶動小車沿著鋼管壁移動，進而帶動焊槍對焊縫進行焊接；

第四步，調(diào)節(jié)擺動電機帶動焊槍擺動，調(diào)節(jié)焊縫的寬度，進而滿足焊接要求，直到整個加勁環(huán)焊接完成，再進行下一個加勁環(huán)的焊接。

本發(fā)明有如下有益效果：

1、通過將焊接小車與焊機相連，能夠?qū)崿F(xiàn)對加勁環(huán)的自動焊接；

2、本裝置結(jié)構(gòu)制造簡單，利用現(xiàn)有的CO₂氣體保護焊機、送絲機構(gòu)以及本發(fā)明設(shè)計的焊接小車，主要效果體現(xiàn)在，體積小、重量輕，無軌道行走而且移動方便；

3、減少勞動強度，改善作業(yè)環(huán)境；

5、提高工作效率，是焊條電弧焊的1.5倍；

6、自動化程度高，確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性；

7、不需要很熟練的技術(shù)工人；

8、避免人為因素所造成的焊縫質(zhì)量不良，一般地手工操作的不良率在20%左右，而采用自動焊接小車沒有因此產(chǎn)生的焊接不良率，因此其綜合效益，比焊條電弧焊提高近200%；

9、通過第一側(cè)壁驅(qū)動輪和第二側(cè)壁驅(qū)動輪能夠與鋼管壁相貼合進而保證了焊接小車沿著鋼管壁的圓周移動；

10、通過第一支撐從動輪和第二支撐從動輪是個從動輪可以在導軌上滑動調(diào)節(jié)，根據(jù)加勁環(huán)的寬度來適應管壁之間的距離，以得到一個穩(wěn)定的支承平面；

11、焊縫的熔深在送絲機上調(diào)整電流來控制，焊縫的寬度由焊接小車的擺動電機來實現(xiàn)，通過擺動電機帶動焊槍上下移動進而調(diào)節(jié)焊縫的寬度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明的焊接系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的焊接小車整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的焊接小車另一個視角整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的焊接小車主視圖。

圖5為本發(fā)明的焊接小車左視圖。

圖6為本發(fā)明的焊接小車去掉從動輪之后的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：焊機1、外接電源線2、外接電源3、焊機低壓輸出線4、氣瓶5、輸出氣管6、焊絲卷筒7、送絲機8、焊絲9、小車外接電源10、小車外接電源線11、鋼管壁12、焊接小車13、加勁環(huán)14；

第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301、小車框架1302、第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303、第二支撐架1314、第一軌道1305、第二軌道1316、第一緊定螺釘1307、第一支撐從動輪1308、焊槍1309、焊槍安裝架1310、擺動電機1311、第三支撐從動輪1312、第二支撐從動輪1313、第二支撐架1314、第二緊定螺釘1315、第二軌道1316、滑槽1317、緊定螺栓1318、槍安裝板1319、導線1320。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。

實施例1：

如圖1-6，一種適用于壓力鋼管加勁環(huán)自動化焊接系統(tǒng)，其特征在于：它包括焊機1，所述焊機1通過外接電源線2與外接電源3相連，所述焊機1通過焊機低壓輸出線4與氣瓶5的開啟閥加熱裝置相連，所述氣瓶5的輸出氣管6與焊接小車13的送絲管路與焊接小車13的焊槍夾持器相連，所述焊接小車13的焊槍夾持器與送絲機8相配合實現(xiàn)自動送絲，所述送絲機8與焊絲卷筒7相連，所述焊接小車13通過小車外接電源線11與小車外接電源10相連。

進一步的，所述焊接小車13包括小車框架1302，所述下車框架1302的頂部側(cè)面邊緣安裝有第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303，所述小車框架1302的底部端面邊緣分別固定安裝有第一軌道1305和第二軌道1316，所述第一軌道1305上滑動配合安裝有第一支撐架1306，所述第一支撐架1306的底部支撐安裝有第一支撐從動輪1308，所述第二軌道1316上滑動配合安裝有第二支撐架1314，所述第二支撐架1314的底部支撐安裝有第二支撐從動輪1313，所述小車框架1302的底部與第二支撐從動輪1313平行的內(nèi)側(cè)面固定安裝有第三支撐從動輪1312，所述小車框架1302的中間凹槽部位安裝有焊槍安裝板1319，所述焊槍安裝板1319的底端安裝有擺動機構(gòu)，所述擺動機構(gòu)上固定安裝有焊槍1309。工作過程中通過第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303與鋼管壁12相吸合保證了焊接小車13沿著鋼管壁和加勁環(huán)圓周移動。

進一步的，所述擺動機構(gòu)包括擺動電機1311，所述擺動電機1311的輸出軸上安裝有焊接安裝架1310，所述焊槍安裝架1310上固定安裝有焊槍1309。通過擺動機構(gòu)能夠調(diào)節(jié)焊槍1309的擺角，進而調(diào)節(jié)焊縫寬度。

進一步的，所述焊槍安裝板1319上加工有滑槽1317，所述滑槽1317上安裝有緊定螺栓1318，所述緊定螺栓1318與小車框架1302的內(nèi)壁螺紋孔相配合連接。通過緊定螺栓能夠固定第一支撐從動輪1308和第二支撐從動輪1313。

進一步的，所述第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303采用帶有磁性的材料制成，并與電機驅(qū)動裝置相連，能夠緊貼著鋼管外壁做周向運動。

進一步的，所述第一支撐架1306上安裝有第一緊定螺釘1307，所述第一緊定螺釘1307與第一軌道1305相配合對第一支撐從動輪1308進行固定。

進一步的，所述第二支撐架1314上安裝有第二緊定螺釘1315，所述第二緊定螺釘1315與第二軌道1316相配合對第二支撐從動輪1313進行固定。

進一步的，所述小車框架1302的外側(cè)面安裝有控制面板1304，所述控制面板1304上安裝有操作按鈕，所述操作按鈕與控制器相連，所述控制器通過焊機低壓輸出線分別與第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303電機驅(qū)動裝置以及擺動機構(gòu)的擺動電機1311相連，控制相應驅(qū)動裝置的動作。

進一步的，所述焊槍1309的導線1320的長度為3-5m；所述氣瓶5內(nèi)部充有CO₂保護氣。采用保護氣保證了焊接質(zhì)量。

進一步的，所述第三支撐從動輪1312設(shè)置在焊縫的前端，所述焊接小車13的數(shù)量根據(jù)所焊接的鋼管直徑確定。根據(jù)所設(shè)計的焊腳尺寸，可以1～3道來完成該平角焊縫的焊接。對于直徑較大的鋼管，加勁環(huán)的焊接一般會布置3～4臺焊接小車，這樣才能充分體現(xiàn)自動焊的效率和優(yōu)勢。

實施例2：

采用任意一項自動化焊接系統(tǒng)自動焊接方法，包括以下步驟：

第一步，將焊接小車13的焊槍1309通過導線與焊機1相連，將氣瓶5通過輸出氣管6與焊接小車13相連，將送絲機8與焊槍1309相配合；

第二步，根據(jù)所要焊接的加勁環(huán)14的寬度調(diào)節(jié)第一支撐從動輪1308和第二支撐從動輪1313在滑軌上的位置，保證焊接小車13通過三個支撐輪穩(wěn)定支撐在加勁環(huán)14上，然后通過緊定螺釘鎖定兩個支撐輪；

第三步，接通外接電源3和小車外接電源10，操作焊接小車13上控制面板1304，啟動第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303的驅(qū)動裝置，兩個驅(qū)動輪帶動小車沿著鋼管壁12移動，進而帶動焊槍1309對焊縫進行焊接；

第四步，調(diào)節(jié)擺動電機1311帶動焊槍1309擺動，調(diào)節(jié)焊縫的寬度，進而滿足焊接要求，直到整個加勁環(huán)14焊接完成，再進行下一個加勁環(huán)14的焊接。

本發(fā)明的工作過程和工作原理：

焊接小車結(jié)構(gòu)簡單，第一側(cè)壁驅(qū)動輪1301和第二側(cè)壁驅(qū)動輪1303沿著鋼管外壁做周向的運動，三個支承輪在加勁環(huán)14上做周向運動，第三支撐從動輪1312在焊槍的前端，第一支撐從動輪1308和第二支撐從動輪1313是個從動輪可以在導軌上滑動調(diào)節(jié)，根據(jù)加勁環(huán)的寬度來適應管壁之間的距離，以得到一個穩(wěn)定的支承平面。

小車焊接加勁環(huán)與管壁的貼腳平焊時，焊接電源和送絲機構(gòu)均利用常用的氣體保護焊設(shè)備，其接線方式均和常規(guī)的一樣，焊槍的導線長度一般為3m～5m，為減少電壓的損失，送絲機構(gòu)隨焊接小車的運動需進行移動。第三支撐從動輪1312設(shè)置在焊縫的前端，離管壁外緣30mm的距離，第一支撐從動輪1308和第二支撐從動輪1313可根據(jù)加勁環(huán)寬度來調(diào)整與管壁之間的距離，在保持車體平衡的狀態(tài)下調(diào)整盡量靠外側(cè)一些，這樣可以避免因焊縫的電弧熱對輪子造成的影響。該設(shè)備由一人操作，焊縫的熔深在送絲機上調(diào)整電流來控制，焊縫的寬度由焊接小車的擺動電機1311來實現(xiàn)；根據(jù)所設(shè)計的焊腳尺寸，可以1～3道來完成該平角焊縫的焊接。對于直徑較大的鋼管，加勁環(huán)的焊接一般會布置3～4臺焊接小車，這樣才能充分體現(xiàn)自動焊的效率和優(yōu)勢。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。