專利名稱：焊接管子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把管段焊成連續(xù)的長(zhǎng)管道的領(lǐng)域。更具體地涉及用焊機(jī)焊接的系統(tǒng)。
用來(lái)傳送油、氣、水等的一個(gè)主要的系統(tǒng)是用管道。這些管道通常置于地下，穿越美國(guó)及許多其它國(guó)家。通常用挖土機(jī)沿著預(yù)定的埋管道的路上挖出溝。
例如長(zhǎng)30-60英尺的管段運(yùn)到要用管道的地方。通過(guò)焊接把相鄰的管段的端部焊接起來(lái)。這些焊縫必須很精密。不允許焊縫有即使很小的針孔。管端通常削出斜角以改善焊接。管段夾起來(lái)使得兩管段的對(duì)準(zhǔn)盡可能好。在焊接接頭處管的里面，靠近管的內(nèi)壁焊接材料要形成相當(dāng)光滑的表面。在任何情形下，管內(nèi)部的焊縫只能有很小的突起。當(dāng)把裝置(如用來(lái)探測(cè)管中可能發(fā)展的裂紋的裝置)放到管中，過(guò)分的突起會(huì)引起各種問(wèn)題。另外，在管道中有管道隔塊，其把管道中輸送的一個(gè)產(chǎn)品與另一個(gè)分開。應(yīng)該明白有時(shí)汽油要通過(guò)管道輸送?？煞湃胍粋€(gè)襯套就可分開兩種產(chǎn)品，隨后原油可通過(guò)同樣的管道泵送。兩種材料要求保持穩(wěn)定的分離。
為了防止已焊接的熔融的焊縫材料的突塊進(jìn)入管的里面，現(xiàn)對(duì)最常用的方法是從管的內(nèi)部進(jìn)行第一焊道或根焊的焊接。為了這一目的有商業(yè)出售的昂貴的專門的精巧機(jī)器。這種機(jī)器在3英尺直徑的管的內(nèi)部工作的成本高達(dá)每焊縫為1200美元，或每月約兩百萬(wàn)美元。這是很費(fèi)時(shí)及高成本的。這就要求更好的但比較便宜的把管段焊起來(lái)的方法。
在現(xiàn)代的管道焊接中，有時(shí)把焊接小車(welding bug)用作半自動(dòng)焊機(jī)。與焊接小車相結(jié)合的是一條導(dǎo)軌，其固定在管子的圓周上，在要求焊接小車?yán)@管轉(zhuǎn)動(dòng)的位置處。小車具有一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，借助于滾輪，驅(qū)動(dòng)小車?yán)@著軌道運(yùn)動(dòng)。滾輪夾住焊接小車沿著導(dǎo)軌，即使焊接小車幾乎倒置仍是如此。設(shè)有專門的夾緊裝置把小車固定到導(dǎo)軌上。還設(shè)有適應(yīng)不同尺寸的管子的裝置。焊接小車具有一振蕩器使焊絲頭擺動(dòng)穿過(guò)焊接熔池。
小車具有一供絲器，它有一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)焊絲穿過(guò)焊接頭，以把兩管段焊在一起。
在工作中，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)焊接小車以選定的穩(wěn)定的速度繞著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。當(dāng)焊接小車移動(dòng)經(jīng)過(guò)如時(shí)鐘12點(diǎn)的位置，也就是管子的最高點(diǎn)，及約9點(diǎn)的位置，也就是管子的中腰，速度都是穩(wěn)定的。但是，對(duì)于焊接小車向下運(yùn)動(dòng)到時(shí)鐘的6點(diǎn)這一位置的平衡，因?yàn)橹亓σ愿斓乃俣壤鄢?，小車的運(yùn)動(dòng)必然加速。為了與此相應(yīng)，在現(xiàn)代實(shí)踐中，此時(shí)使小車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。隨后操作者調(diào)整驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度使其加速。隨后起動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，繼續(xù)焊接過(guò)程。當(dāng)作這一速度調(diào)整時(shí)，焊接小車總是制動(dòng)著。
制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)使完成焊接的時(shí)間有損失。還必須考慮其它相關(guān)的問(wèn)題，如保持焊縫的連續(xù)性。但是，即使有這些問(wèn)題，上述方法還是廣泛地使用著，主要因?yàn)樗痊F(xiàn)有的其它方法好。
本發(fā)明的目的是提供一種焊接裝置及系統(tǒng)，可以在管外進(jìn)行第一焊道或根焊的焊接，使焊縫沒(méi)有向內(nèi)的突起。
本發(fā)明提供了一種把第一管段的一端與第二管端的一端焊接起來(lái)的方法，它使用改進(jìn)的焊接小車。焊接小車設(shè)有供絲器，驅(qū)動(dòng)供絲器的裝置，及用來(lái)驅(qū)動(dòng)焊接小車?yán)@設(shè)在管的周邊外面的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。還有在焊接小車?yán)@軌道連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)改變小車速度的裝置。當(dāng)焊接管時(shí)，管位于水平位置，也就是說(shuō)管的軸線通常是水平的。在靠近第一和第二管的端部處從第一管和第二管的外面進(jìn)行起始焊道或根焊的焊接。這個(gè)方法中不用或不需要帶有底墊的內(nèi)調(diào)節(jié)夾具。
通常使用兩個(gè)焊接小車，一個(gè)繞著導(dǎo)軌的一半運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)繞著導(dǎo)軌的近似另一半運(yùn)動(dòng)。從時(shí)針12點(diǎn)鐘至9點(diǎn)鐘的位置，一個(gè)焊接小車從接近垂直位置轉(zhuǎn)動(dòng)到接近水平位置。這時(shí)焊接小車的速度必須改變以保持帶著焊絲的電極剛好位于焊接熔池的前面。而另一個(gè)焊接小車從12點(diǎn)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)3點(diǎn)到6點(diǎn)鐘的位置。這兩個(gè)小車同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。但是，一個(gè)小車將略先于另一個(gè)小車起動(dòng)，而且一個(gè)小車比另一個(gè)小車早停止并從焊接區(qū)域移走以便兩個(gè)小車的焊道相遇處仍是連續(xù)的焊縫。在結(jié)束焊道使用一個(gè)表面-張力-傳送(STT)電源。在系統(tǒng)中這一點(diǎn)是新的。通過(guò)使用這一系統(tǒng)及合適的小車驅(qū)動(dòng)速度及焊絲供給速度，在斜邊的各邊只有稍些燒化。焊接模式的表面張力使它混合在一起，拉緊斜面的各邊使得管的內(nèi)部只留下平的焊縫。因此，不再需要在管的里面進(jìn)行起始焊道或根焊的焊接及不需要在管中用專門的設(shè)備。在本發(fā)明以前，使用包括焊接小車的系統(tǒng)焊接管段時(shí)，總是要在管內(nèi)進(jìn)行起始焊道或根焊的焊接，或要把夾具、底墊等專門設(shè)備放在管內(nèi)。本發(fā)明不需要這些設(shè)備。
還設(shè)有改變供絲器的供絲速度的裝置使得可把要求量的焊絲供入焊接熔池中。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)改變小車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度來(lái)控制及改變供絲器的供絲速度使得達(dá)到要求的供絲速度。
在操作中，操作者連續(xù)地觀察焊接熔池與電極或供應(yīng)的焊絲的端部的關(guān)系。操作者要保持焊絲的端剛好位于熔池的前面。因此操作者將改變小車的速度以保持焊接頭的合適的位置。這可以在小車及焊接程序不停頓的情形下完成。在小車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)中，可改變焊絲供應(yīng)速度來(lái)把要求的焊絲量供給電極。另外，如果要求，可進(jìn)行控制使供絲器的供絲速度根據(jù)焊接小車的速度而變化。


圖1是示出本發(fā)明主要部件的示意圖；圖2示出裝在導(dǎo)軌上的一個(gè)焊接小車，示出了要與另一管段焊接的一管段；圖3是圖2的焊接小車的正視圖；圖4是圖3的焊接小車的后視圖；圖5是圖4的焊接小車的部分的左側(cè)視圖；圖6示出可松開地把導(dǎo)向輥的夾緊裝置和焊接小車的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輥夾緊到導(dǎo)軌上的夾緊裝置；圖7是類似圖6的視圖，但夾具處在松開的位置；圖8和9一起示出焊接頭的擺動(dòng)；圖10示出焊接小車的底視圖；圖11示出驅(qū)動(dòng)供絲器的電位計(jì)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電位計(jì)連接使得驅(qū)動(dòng)供絲器按照焊接小車的運(yùn)動(dòng)速度的改變調(diào)節(jié)；圖12是控制焊接小車上的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度的系統(tǒng)的示意圖；圖13示出圖12的控制系統(tǒng)的脈沖。
首先參見(jiàn)圖1，圖1是示出了使用改型的焊接小車的焊接系統(tǒng)的主要部分的示意圖。其中示出了第一管段10及要與第一管段10焊起來(lái)的第二管段12。導(dǎo)軌14設(shè)置并固定在焊接的管段外面，靠近要焊接的管端處。焊接小車16沿著該導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。通常設(shè)兩個(gè)焊接小車，但圖中只示出一個(gè)。定位或?qū)蛑С谢蜉?0使焊接小車16運(yùn)動(dòng)時(shí)保持在導(dǎo)軌上。焊接小車中的運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18驅(qū)動(dòng)滾花的運(yùn)動(dòng)輥21繞導(dǎo)軌14運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度由電位器控制器22控制。
焊接小車16支承著焊接頭30，而焊接頭30支承著焊絲28，其作為電極29穿過(guò)焊接頭30。導(dǎo)軌14設(shè)在管段12上，使得焊絲28的端部正好置于相對(duì)管段10和12的端部。從焊接小車16上支承著一個(gè)CO2電磁閥32，其提供CO2或其它要求的氣體在焊接頭30的下端在焊接線電極29的端部釋放。
在圖1裝置的操作中，首先打開CO2電磁閥使得在電極29供電前把所有其它的氣體從電極29的周圍沖走。從表面張力轉(zhuǎn)移電源(Surfacetension transfer power source)31通過(guò)電線84給焊接頭30供電。電源31在下面要說(shuō)明是一種用焊接小車的自動(dòng)焊接系統(tǒng)的電源?，F(xiàn)在起動(dòng)表面張力轉(zhuǎn)移電源。
隨后同時(shí)起動(dòng)供絲電動(dòng)機(jī)24和焊接小車運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18。這使焊接小車16開始沿著導(dǎo)軌14運(yùn)動(dòng)。操作者監(jiān)視操作，特別是焊接的熔池部位。焊接小車的速度應(yīng)該使得電極29恰好保持在熔池部位的前面。隨著焊接小車?yán)@管段的運(yùn)動(dòng)，重力使熔池部分的運(yùn)動(dòng)改變。操作者通過(guò)在焊接進(jìn)行中操作電位計(jì)控制器改變驅(qū)動(dòng)速度22來(lái)對(duì)此作補(bǔ)償。如果供絲電動(dòng)機(jī)沒(méi)有足夠快地供給焊絲，那么對(duì)于控制焊絲的驅(qū)動(dòng)速度的電位計(jì)控制器26可增加供電，或者如果要求也可減小。當(dāng)焊接小車16沿著導(dǎo)軌14運(yùn)動(dòng)，也可這樣調(diào)整(現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)焊接進(jìn)行時(shí)，焊接小車沿導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)速度沒(méi)有改變)。
代替與供絲電動(dòng)機(jī)24的速度無(wú)關(guān)地控制運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18的驅(qū)動(dòng)速度，可以把供絲電動(dòng)機(jī)的速度作為運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)速度的一個(gè)函數(shù)。在圖11示出可如此作用的一個(gè)裝置。在該裝置中，焊接小車的操作者可旋轉(zhuǎn)旋鈕38來(lái)調(diào)節(jié)焊接小車的運(yùn)動(dòng)速度。這種改變是改變電位計(jì)的設(shè)定來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的速度的通常方式。在這種情形下，在驅(qū)動(dòng)供絲器26的電位計(jì)的軸或轉(zhuǎn)子34和運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28的電位計(jì)的轉(zhuǎn)子36之間連接著傳動(dòng)鏈或帶40，因此，當(dāng)輪38轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)鏈40驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)34以調(diào)整驅(qū)動(dòng)供絲器26的電位計(jì)。因此，隨著焊接小車的速度改變，驅(qū)動(dòng)供絲器的速度可相應(yīng)地改變。
管道牽引器42具有一發(fā)電機(jī)，其對(duì)表面張力轉(zhuǎn)移(STT)電源32供電。原則上說(shuō)，STT電源是具有以微秒級(jí)(例如約750微秒已實(shí)行)傳送或改變電流的能力的電源。STT電源可從Lincoln電器公司(美國(guó)，Ohio 44117-1199,Cleveland市)購(gòu)得。
下面參見(jiàn)圖2，圖2示出安排在包著管44上的導(dǎo)軌14上的改型焊接小車16。導(dǎo)軌14可以是對(duì)繞著管運(yùn)動(dòng)的焊接小車導(dǎo)向的普通導(dǎo)軌。焊接小車16的主要元件包括一個(gè)焊絲頭或電極31，其設(shè)在焊接頭30中，焊接頭30有一個(gè)氣體錐50，可把焊接氣體(典型地如CO2)導(dǎo)到電極31的周圍。管線84把STT電源32與焊接頭30連接起來(lái)。作為電極的焊絲繞在焊絲盤58上，穿過(guò)保護(hù)管60,62，在兩根保護(hù)管60,62之間設(shè)有供絲器64。供絲器是通常的，并具有張緊調(diào)節(jié)器65。供絲器64用于驅(qū)動(dòng)焊絲以預(yù)定的速度穿過(guò)焊接頭30。CO2供應(yīng)管82以普通的方式與焊接頭30連接。設(shè)有一擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)66驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)68，該機(jī)構(gòu)68通過(guò)連接器70連接而擺動(dòng)焊接頭30，使得電極前后運(yùn)動(dòng)穿過(guò)要焊接的管端之間的開口。連接器70可用來(lái)調(diào)節(jié)焊接頭30的位置。旋扭85用來(lái)調(diào)節(jié)焊接頭的高度。
下面參見(jiàn)圖3，圖3示出放大的焊接小車16。圖中示出擺動(dòng)器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)74，用來(lái)調(diào)節(jié)擺動(dòng)弧的高度，也就是擺動(dòng)的寬度(擺動(dòng)系統(tǒng)可以是用于普通焊接小車中的那樣的)。
下面參見(jiàn)圖8，其示出焊絲端在擺動(dòng)孤的一邊，而圖9中示出焊絲端擺動(dòng)弧的另一邊。焊絲端52由焊接頭30支承。該擺動(dòng)系統(tǒng)用在普通的焊接小車中，這里示出只是為了便于明白整個(gè)系統(tǒng)。
圖3也示出一個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕85，用來(lái)相對(duì)焊接小車調(diào)節(jié)焊接頭的高度，事實(shí)上該高度與焊接的管有關(guān)。
重要的是把引入氣體(最好是二氧化碳)供至焊接頭。這由如圖4所示從與電磁閥80連接的氣源軟管78提供，該電磁閥80有一出口軟管82，它進(jìn)入焊接頭中。當(dāng)電磁閥打開時(shí)，氣體通過(guò)電磁閥提供。從STT電源32伸出的電源管線84供給焊接頭30以工作電流。
一個(gè)可變的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器86提供了需要時(shí)調(diào)節(jié)焊接頭角度的裝置。
下面說(shuō)明運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18及運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)輥20，它們與停在導(dǎo)軌14上及沿導(dǎo)軌14運(yùn)動(dòng)有關(guān)。運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)輥可以是普通的，這里示出是為了完成整個(gè)新的組合。下面參見(jiàn)圖6,7,10。圖10是焊接小車16的底視圖。圖中示出用于輥的殼體座88A,88B,88C及88D。在殼體座88A,88C中有側(cè)輥90，在殼體座88B及88D中有滾花輪92A及92B，它們由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18驅(qū)動(dòng)。側(cè)輥使焊接小車卡在導(dǎo)軌上。滾花輪使焊接小車沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。圖6和7示出用來(lái)把輥夾緊就位的夾緊桿。圖7示出夾緊桿是脫開的使得輥可以放置在合適位置。輥應(yīng)該貼對(duì)著導(dǎo)軌條。因此設(shè)有一彈簧及調(diào)節(jié)螺母104。
如圖5所示，在導(dǎo)軌14頂部的支承軸承141,143及在導(dǎo)軌14底部的軸承145,147使焊接小車16保持與導(dǎo)軌14接觸。
圖10中還示出焊接頭30、擺動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)66及擺動(dòng)調(diào)節(jié)器74的底視圖。
焊絲導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是從以前的普通的焊接小車上的焊絲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的焊絲導(dǎo)向機(jī)構(gòu)改型而成。普通的焊接小車要求在改變小車的供絲電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度前使小車制動(dòng)。而本發(fā)明中，改型成為不要制動(dòng)焊接小車的運(yùn)動(dòng)而改變焊絲的供應(yīng)速度。驅(qū)動(dòng)焊接小車沿導(dǎo)軌14運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)已從普通的焊接小車改型成不用制動(dòng)焊接過(guò)程而可以改變運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度。
下面參照?qǐng)D12,13討論控制小車運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度及焊絲驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度的控制機(jī)構(gòu)。
下面參見(jiàn)圖12，圖中示出用于控制運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18的速度的控制裝置的示意圖(所示的系統(tǒng)也可以用來(lái)控制供絲電動(dòng)機(jī)24的速度)。該裝置包括一個(gè)脈沖寬度擺動(dòng)器120，它具有一電源輸入122。脈沖寬度擺動(dòng)器120有一個(gè)參考電壓(典型地為2.5伏)電源電路132與電動(dòng)機(jī)18連接。電動(dòng)機(jī)18的速度作為電路132的電流的電壓的函數(shù)而改變。電動(dòng)機(jī)的輸出通過(guò)電線134及可變電阻器128送回到擺動(dòng)器120。從電線134到擺動(dòng)器120有一反饋線130。該反饋線130有電阻126和把瞬間反饋提供給擺動(dòng)器120。電阻器128可以調(diào)節(jié)以改變電動(dòng)機(jī)18的速度(只要轉(zhuǎn)動(dòng)電位計(jì)22上的旋鈕)。當(dāng)電阻器128的電阻改變時(shí)，在電路132上的輸出電壓改變。在電路130上的電壓與擺動(dòng)器參考電壓124比較。圖13所示的脈沖140、142的寬度改變直到電路130的瞬間反饋等于參考電壓。隨后這樣控制電動(dòng)機(jī)18的速度。本專業(yè)的技術(shù)人員通過(guò)上述示意圖及說(shuō)明可方便地實(shí)施該速度控制系統(tǒng)的操作。也可用其它的裝置來(lái)使電動(dòng)機(jī)控制速度。
圖4,5示出裝在控制箱27上的電位計(jì)焊接小車運(yùn)動(dòng)速度控制旋鈕22A及焊絲速度控制旋鈕26。這些旋鈕可用來(lái)與圖2的控制系統(tǒng)配合來(lái)調(diào)節(jié)小車運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度和/或供絲速度。控制管線147,149分別把控制箱27與運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18及供絲電動(dòng)機(jī)24連接起來(lái)。
上面已說(shuō)明本發(fā)明的主要部件，下面來(lái)說(shuō)明它們的工作。在工作中，管段10,12的端部放成相互鄰近，如圖1所示。一個(gè)導(dǎo)軌14連接成繞在管段12的外面。STT電源32與管線牽引器發(fā)電機(jī)33連接以對(duì)焊接操作提供電源。導(dǎo)軌14設(shè)成使得焊絲頭29合適地相對(duì)于管段10,12之間的間隙定位。對(duì)焊接頭的高度及擺動(dòng)作通常的調(diào)節(jié)。
隨后致動(dòng)二氧化碳電磁閥80以打開CO2供應(yīng)源使得CO2可傳送到焊接頭30。現(xiàn)在在焊絲頭29處于正確的位置后同時(shí)起動(dòng)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18及供絲電動(dòng)機(jī)24。
焊接操作的起始焊道或根焊在管的外面焊接，在圖1所示的位置進(jìn)行。使用表面張力轉(zhuǎn)移(STT)電源32是最重要的。STT電源不是在穩(wěn)定電流(CC)或穩(wěn)定電壓(CV)模式下工作。相反的，它是一種高頻(寬-帶-寬度)電流控制機(jī)其中供給電弧的電源基于瞬時(shí)電弧要求，不是基于“平均直流電壓”。它是有以微秒級(jí)傳送及改變電極電流能力的電源。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)引起焊接小車16繞導(dǎo)軌14前進(jìn)時(shí)，操作者密切監(jiān)視焊接小車以保持焊絲頭29剛好位于小車的前面。當(dāng)焊接小車16向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力使焊接小車更快地移動(dòng)。隨后操作者將只轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕22A(如圖4所示)以便按照要求調(diào)節(jié)速度。操作者也可以轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕26A(如圖4所示)來(lái)調(diào)供絲電動(dòng)機(jī)24的速度。這一操作可以在不停止運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)18或供絲電動(dòng)機(jī)24的情形下完成。與圖1見(jiàn)到的管段一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)還有一個(gè)焊接頭(未示出)。第二操作者也以上述的同樣方式操作焊接小車。其中一個(gè)小車將比另一個(gè)小車稍微更早一些起動(dòng)使得焊縫開始的頂部不留有間隙。并且一個(gè)小車比另一個(gè)小車更早制動(dòng)使得只留一個(gè)小車?yán)^續(xù)焊縫直到繼續(xù)到底部。這些操作都在管的外面進(jìn)行。因?yàn)槭褂昧松鲜鲂碌南到y(tǒng)，因此沒(méi)有液滴突塊之類進(jìn)入管中。不需要在管內(nèi)進(jìn)行第一焊道。這使很費(fèi)時(shí)的程序去掉了。在根焊已完成后，可以使用普通的焊接技術(shù)完成附加的焊道。
雖然本發(fā)明參照一些具體的細(xì)節(jié)作了說(shuō)明，但是應(yīng)明白對(duì)于這些結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可作出很多改變及改型而不背離本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該明白本發(fā)明不限于用來(lái)說(shuō)明的實(shí)施例，而只是由所附的權(quán)利要求書來(lái)限定，還包括各元件的等同物。
權(quán)利要求書1．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用焊接小車，它具有一焊絲供給器及驅(qū)動(dòng)小車沿著管的外周壁上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括使所述的小車沿著所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；不用帶底墊的內(nèi)調(diào)節(jié)夾具在第一管和第二管的外面對(duì)所述的第一管和第二管的相鄰端進(jìn)行起始焊道的焊接，使用焊絲在管端之間形成焊接熔池；在所述的根焊中，在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，與焊接頭的角度位置無(wú)關(guān)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持焊絲端在相對(duì)焊接熔池的要求位置。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在起始焊道后再焊上另外的焊道。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)在所述的起始焊道中使用一個(gè)表面張力轉(zhuǎn)移電源來(lái)完成起始焊道的焊接。
4．按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的電源具有以微秒級(jí)傳送及改變電極電流的能力。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)隨焊接小車?yán)@管的周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察焊接熔池改變所述的焊接小車的速度使焊絲剛好位于焊接熔池的前面。
6．按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述的供絲器的供絲速度是驅(qū)動(dòng)焊接小車?yán)@導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置的速度的函數(shù)。
7．一種把第一管的一端與第二管的第一端焊接起來(lái)的裝置，包括一個(gè)焊接牽引車；設(shè)在所述的牽引車上并由所述的牽引車驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)；一個(gè)與所述的發(fā)電機(jī)相連的表面張力轉(zhuǎn)移電源；一個(gè)焊接小車，包括一供絲器，一焊接頭及對(duì)所述的小車?yán)@所述的管的周邊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的裝置；
把所述的焊接小車的焊接頭與所述的表面張力轉(zhuǎn)移電源連接起來(lái)的連接裝置；與所述的焊接小車的角度位置無(wú)關(guān)地在所述的焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)遙控改變所述的焊接小車的速度的手動(dòng)控制速度裝置。
8．按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于還包括遙控改變所述的供絲器的供絲速度的裝置。
9．按照權(quán)利要求7的裝置，其特征在于還包括按照所述的焊接小車的速度的函數(shù)來(lái)改變所述的供絲器的供絲速度的裝置。
10．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用一焊接小車，它具有一供絲器及驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的管的外周邊上的一導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括把第一和第二管的端放置成相互靠近，其間形成一個(gè)自由的間隙；使所述的焊接小車連續(xù)地沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；在第一管和第二管的外面把起始焊道焊在所述的第一管和第二管的相鄰端；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持焊絲相對(duì)焊接熔池的要求的位置；使用從表面張力轉(zhuǎn)移電源供來(lái)的電能焊上所述的起始焊道。
11．按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于在所述的起始焊道后再焊上另外的焊道。
12．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用一個(gè)焊接小車，它包括一焊絲供給器及驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的管的外周邊上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括把所述的焊接小車與表面張力轉(zhuǎn)移電源連接起來(lái)；使所述的焊接小車連續(xù)地沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；從所述的第一管和第二管的外面把起始焊道焊在所述的第一管和第二管的相鄰端；
觀察焊絲端與焊接熔池的關(guān)系；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持焊絲頭剛好位于焊接熔池的前面。
13．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用一個(gè)焊接小車，它包括一焊絲供給器及驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的管的外周邊上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括使所述的焊接小車連續(xù)地沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；使用焊絲在兩管端之間形成焊接熔池，這樣從所述的第一管和第二管的外面把起始焊道焊在所述的第一管和第二管的相鄰端；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持要求的焊接熔池；按照驅(qū)動(dòng)焊接小車?yán)@導(dǎo)軌的裝置的速度的函數(shù)改變從供絲器供出焊絲的速度。
14．一種把第一管的一端和第二管的一端焊接起來(lái)的裝置，包括一個(gè)焊接牽引車；設(shè)在所述的牽引車上并由所述的牽引車驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)；一個(gè)與所述的發(fā)電機(jī)相連的表面張力轉(zhuǎn)移電源；一個(gè)焊接小車，包括一個(gè)供絲器，一焊接頭及對(duì)所述的小車?yán)@所述的管的周邊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的裝置；把所述的焊接小車的焊接頭與所述的表面張力轉(zhuǎn)移電源連接起來(lái)的連接裝置；在所述的焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)遙控改變所述的焊接小車的速度的控制裝置；按照焊接小車的速度的函數(shù)改變從供絲器供出焊絲的速度的裝置。
按照PCT條約19條修改的聲明(譯文)1997年6月11日的國(guó)際檢索報(bào)告引用1993年7月13日授與ThomasJ.Black的US 5,227,601(簡(jiǎn)稱“Black”)。
本聲明是針對(duì)權(quán)利要求1,5,7,13和16的修改。
關(guān)于權(quán)利要求1及5，在“Black”中沒(méi)有涉及其中的某些特點(diǎn)。
a．已修改權(quán)利要求1改變?yōu)椤啊诤附有≤嚒鄬?duì)焊接熔池的要求位置”(見(jiàn)修改的權(quán)利要求1最后一段)。要指出“Black”的對(duì)比文件沒(méi)教導(dǎo)“……保持焊絲端在相對(duì)焊接熔池的要求位置”，特別如新的權(quán)利要求5限定“……使得焊絲剛好位于焊接熔池的前面”。
b．權(quán)利要求1要求指出完成焊接“不用帶底墊的內(nèi)調(diào)節(jié)夾具”。
關(guān)于權(quán)利要求7,13,16的修改。已修改權(quán)利要求7為包括“……與所述的焊接小車……手動(dòng)控制速度裝置”。這特點(diǎn)幫助指出本申請(qǐng)與“Black”的區(qū)別。在本申請(qǐng)中，速度根據(jù)產(chǎn)生的焊接熔池改變。而在“Black”中沒(méi)提到按照焊接熔池的函數(shù)控制焊接小車的速度。
在權(quán)利要求13中，要求“在焊接小車……保持焊絲相對(duì)焊接熔池的要求的位置”。另外，申請(qǐng)人要求保護(hù)“把第一和第二管的端放置成相互靠近，其間形成一個(gè)自由的間隙”。權(quán)利要求13包括兩個(gè)步驟在“Black”中沒(méi)有提到的。
還應(yīng)指出“Black”沒(méi)教導(dǎo)過(guò)STT電源用于把管端焊接在一起，其中使用了焊接小車，并且在繞管移動(dòng)時(shí)小車的速度改變。
權(quán)利要求16應(yīng)是可接受的，理由同上。例如它要求兩步驟(1)觀察焊絲端與焊接熔池的關(guān)系；(2)在焊接小車……保持焊絲頭剛好位于焊接熔池的前面。
上述對(duì)權(quán)利要求1,2,5,7,13和16的修改已被美國(guó)專利商標(biāo)局(與“Black”對(duì)比文件對(duì)比后)接受。
權(quán)利要求
1．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用焊接小車，它具有一焊絲供給器及驅(qū)動(dòng)小車沿著管的外周壁上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括使所述的小車沿著所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；不用內(nèi)部設(shè)備在第一管和第二管的外面對(duì)所述的第一管和第二管的相鄰端進(jìn)行起始焊道的焊接；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持要求的焊接熔池。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在起始焊道后再焊上另外的焊道。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)在所述的起始焊道中使用一個(gè)表面張力轉(zhuǎn)移電源來(lái)完成起始焊道的焊接。
4．按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的電源具有以微秒級(jí)傳送及改變電極電流的能力。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的改變所述的焊接小車速度根據(jù)隨焊接小車?yán)@管的周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察焊接熔池來(lái)進(jìn)行。
6．按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述的供絲器的供絲速度是驅(qū)動(dòng)焊接小車?yán)@導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置的速度的函數(shù)。
7．一種把第一管的一端與第二管的第一端焊接起來(lái)的裝置，包括一個(gè)焊接牽引車；設(shè)在所述的牽引車上并由所述的牽引車驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)；一個(gè)與所述的發(fā)電機(jī)相連的表面張力轉(zhuǎn)移電源；一個(gè)焊接小車，包括一供絲器，一焊接頭及對(duì)所述的小車?yán)@所述的管的周邊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的裝置；把所述的焊接小車的焊接頭與所述的表面張力轉(zhuǎn)移電源連接起來(lái)的連接裝置；在所述的焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)遙控改變所述的焊接小車的速度的控制裝置。
8．按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于還包括遙控改變所述的供絲器的供絲速度的裝置。
9．按照權(quán)利要求7的裝置，其特征在于還包括按照所述的焊接小車的速度的函數(shù)來(lái)改變所述的供絲器的供絲速度的裝置。
10．一種用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的裝置，包括一個(gè)焊接小車，它包括一供絲器、一焊接頭、和驅(qū)動(dòng)供絲器供絲的裝置；一個(gè)與所述的焊接頭連接并連接成接受所述的發(fā)電機(jī)供來(lái)的電源的表面張力轉(zhuǎn)移電源，所述的表面張力轉(zhuǎn)移電源具有以微秒級(jí)傳送及改變電極電流的能力；一個(gè)可拆的導(dǎo)軌，安裝成繞著所述的管，在鄰近要焊接的兩端對(duì)所述的焊接小車?yán)@所述的管的外周邊上的導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向；一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；一個(gè)焊接小車，它包括一供絲器、一焊接頭和驅(qū)動(dòng)供絲器供絲的裝置；把表面張力轉(zhuǎn)移電源與所述的焊接小車的焊接頭連接起來(lái)的連接裝置。
11．按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于還包括改變與所述的供絲器相連的所述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的速度的裝置。
12．按照權(quán)利要求10的裝置，其特征在于還包括響應(yīng)所述的焊接小車的速度改變所述的供絲器供絲速度的裝置。
13．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用一焊接小車，它具有一供絲器及驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的管的外周邊上的一導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括使所述的焊接小車連續(xù)地沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；使用在管外的一個(gè)設(shè)備在第一管和第二管的外面把起始焊道焊在所述的第一管和第二管的相鄰端；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持要求的焊接熔池；使用從表面張力轉(zhuǎn)移電源供來(lái)的電能焊上所述的起始焊道。
14．按照權(quán)利要求13的方法，其特征在于在所述的起始焊道后再焊上另外的焊道。
15．按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述的表面張力轉(zhuǎn)移電源以約750微秒級(jí)傳送及改變電極電流。
16．一種把第一管的一端與第二管的一端焊接起來(lái)的方法，使用一個(gè)焊接小車，它包括一焊絲供給器及驅(qū)動(dòng)所述的焊接小車沿所述的管的外周邊上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的裝置，所述的方法包括把所述的焊接小車與表面張力轉(zhuǎn)移電源連接起來(lái)；使所述的焊接小車連續(xù)地沿所述的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；不使用外部設(shè)備從所述的第一管和第二管的外面把起始焊道焊在所述的第一管和第二管的相鄰端；觀察焊絲端與焊接熔池的關(guān)系；在焊接小車?yán)@所述的管上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不制動(dòng)焊接小車而改變所述的焊接小車的速度來(lái)保持焊絲頭剛好位于焊接熔池的前面。
全文摘要
把管段(10,12)焊成長(zhǎng)管道的裝置。焊接小車(16)裝在繞管的外圓周的導(dǎo)軌(14)上,焊接小車設(shè)有供絲器、驅(qū)動(dòng)供絲器的電動(dòng)機(jī)(24),和驅(qū)動(dòng)小車?yán)@導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(18)。當(dāng)焊接小車受驅(qū)動(dòng)繞導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí),操作者可改變焊接小車及供絲器的速度。焊接小車上的焊接頭由表面張力轉(zhuǎn)移電源(31)供電。起始焊道或根焊在管的外面進(jìn)行焊接。
文檔編號(hào)B23K9/028GK1224376SQ96180360
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1996年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月10日
發(fā)明者威廉姆·D·帕克 申請(qǐng)人:林肯電氣公司