内环缝焊接机系统

1.一种内环缝焊接机系统，其特征在于包括：
焊枪(24)，用于对管件(14)和焊接零件(15)之间的焊缝进行焊接；
具有基本水平定位的管件安放平面的管件安放平台(6)，用于放置待焊接的管件(14)；
管件外径定位装置(17)，设置在管件安放平台(6)上，用于在所述管件安放平台(6)上以管件的外径对管件(14)进行定位。
2.根据权利要求1所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，管件外径定位装置包括V型定位块装置(25)和斜楔夹紧机构(26)。
3.根据权利要求2所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述V型定位块装置(25)包括主体部分和在垂直方向上隔开一定距离布置的两个V型定位块。
4.根据权利要求2所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，斜楔夹紧机构(26)包括具有孔型滑槽(30)的立柱(28)和用于在所述孔型滑槽(30)中滑动的斜楔滑板(29)。
5.根据权利要求4所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述孔型滑槽(30)和斜楔滑板(29)在垂直方向上大致位于所述两个V型定位块中间。
6.根据权利要求4或5所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述斜楔滑板(29)的前半部分具有朝远离立柱(28)的一端逐渐尖细的楔形结构。
7.根据权利要求4或5所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述斜楔滑板(29)在立柱(28)的外侧的部分设置有一横向手柄(27)。
8.根据权利要求1所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，焊枪是三维可调的。
9.根据权利要求8所述的内环缝焊接机系统，其特征在于还包 括：
具有基本水平取向的工作台面的工作台(3)，其包括固定工作台面(3a)和活动工作台面(3b)；
焊枪平台(19)，设置在固定工作台面(3a)上；以及
焊枪定位和调整装置(20)，设置在焊枪平台(19)上，用于对焊枪进行定位和调整。
10.根据权利要求8所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述焊枪定位和调整装置(20)包括：
水平底板(31)，设置在焊枪平台(19)上；
倾斜底板(32)，其一端通过芯轴(37)可枢转地连接到水平底板(31)的第一端上，其另一端开有狭长槽(33)；
其中，一个螺纹支柱(34)设置在水平底板(31)上与所述第一端相对的第二端处，所述螺纹支柱(34)一端可枢转地连接到水平底板的第二端处，所述螺纹支柱(34)的另一端可调节地规定在所述狭长槽(33)的不同位置。
11.根据权利要求10所述内环缝焊接机系统，其特征在于，进一步包括：旋转底板(35)，设置在倾斜底板(32)上，其上开有多个同心的环形槽孔(36)，焊枪通过倾斜底板(32)上穿过环形槽孔(36)的螺纹柱头固定到旋转底板(35)上。
12.根据权利要求1所述内环缝焊接机系统，其特征在于，所述焊枪是气动焊枪。
13.根据权利要求1所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，焊枪使用接近开关控制焊接动作。
14.根据权利要求9所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述管件安放平台(6)设置在活动工作台面(3b)上方，所述活动工作台面的高度是可调节的。
15.根据权利要求1所述的内环缝焊接机系统，其特征在于还包括管件安放平台旋转装置，该管件安放平台旋转装置进一步包括：
位于所述管件安放平台(6)下方并同轴地连接到管件安放平台 的旋转主轴体(7)，所述旋转主轴体(7)向下延伸穿过活动平台面(3b)；
位于旋转主轴体(7)上并与旋转主轴体同轴的齿轮，其与电机(10)上的齿轮相啮合。
16.根据权利要求1所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，系统包括至少两个由管件安放平台、管件外径定位装置、管件安放平台旋转装置、焊枪和焊枪定位和调整装置构成的组。
17.根据权利要求16所述的内环缝焊接机系统，其特征在于，所述至少两个组中的对应的管件安放平台和管件外径定位装置由同一台旋转电机驱动以进行旋转。

内环缝焊接机系统 \n技术领域\n[0001] 本实用新型总体涉及内环缝焊接机系统及内环缝焊接方法，更具体地，本实用新型涉及对圆柱形管件和法兰件之间的内环缝进行焊接的内环缝焊接机系统及相应的焊接方法。 \n背景技术\n[0002] 管件环缝焊接是焊接技术中常见的一种焊接。环缝通常分为内环缝和外环缝。目前市场上的环缝焊接机系统大部分针对外环缝进行焊接，其通常以管件内腔进行定位。 [0003] 而以一定焊接角度对管件和法兰件之间的内环缝进行焊接的要求较高，比如焊缝不能高于法兰件的平面，不能超出管件内壁等。 \n[0004] 当将目前广泛使用的以管件内腔进行定位的环缝焊接机系统用于进行管件的内环缝焊接时，存在如下问题：首先，由于各管件内腔直径之间的一致性较差，导致定位一致性较差，因此对不同管件进行定位时需要对定位机构进行很大的调整，才能满足内环缝焊接较高的定位要求；其次，送进和调整机构繁琐。由于上述原因，导致每次送进、定位并调整需要焊接的管件都要花费较长的时间。 \n[0005] 由此可见，目前的以管件内腔进行定位的环缝焊接机系统在用于内环缝焊接时存在效率低下的问题。 \n实用新型内容\n[0006] 本实用新型的目的之一是提供一种适用于对管件的内环缝进行焊接的环缝焊接机系统，其可以显著提高管件内环缝焊接的效率。 \n[0007] 根据本实用新型的一方面，提供一种内环缝焊接机系统，包括：焊枪，用于对管件和焊接零件之间的焊缝进行焊接；具有基本水平 定位的管件安放平面的管件安放平台，用于放置待焊接的管件；管件外径定位装置，设置在管件安放平台上，用于在所述管件安放平台上以管件的外径对管件进行定位。 \n[0008] 根据本实用新型的一个实施例，管件外径定位装置包括V型定位块装置和斜楔夹紧机构。\n[0009] 根据本实用新型的一个实施例，所述V型定位块装置包括主体部分和在垂直方向上隔开一定距离布置的两个V型定位块。 \n[0010] 根据本实用新型的一个实施例，斜楔夹紧机构包括具有孔型滑槽的立柱和用于在所述孔型滑槽中滑动的斜楔滑板。 \n[0011] 根据本实用新型的一个实施例，所述孔型滑槽和斜楔滑板在垂直方向上大致位于所述两个V型定位块中间。 \n[0012] 根据本实用新型的一个实施例，所述斜楔滑板的前半部分具有朝远离立柱的一端逐渐尖细的楔形结构。 \n[0013] 根据本实用新型的一个实施例，所述斜楔滑板在立柱的外侧的部分设置有一横向手柄。 \n[0014] 根据本实用新型的一个实施例，焊枪是三维可调的。 \n[0015] 根据本实用新型的一个实施例，内环缝焊接机系统还包括：具有基本水平取向的工作台面的工作台，其包括固定工作台面和活动工作台面；焊枪平台，设置在固定工作台面上；以及焊枪定位和调整装置，设置在焊枪平台上，用于对焊枪进行定位和调整。 [0016] 根据本实用新型的一个实施例，所述焊枪定位和调整装置包括：水平底板，设置在焊枪平台上；倾斜底板，其一端通过芯轴可枢转地连接到水平底板的第一端上，其另一端开有狭长槽；其中，一个螺纹支柱设置在水平底板上与所述第一端相对的第二端处，所述螺纹支柱一端可枢转地连接到水平底板的第二端处，所述螺纹支柱的另一端可调节地规定在所述狭长槽的不同位置。 \n[0017] 根据本实用新型的一个实施例，内环缝焊接机系统进一步包括：旋转底板，设置在倾斜底板上，其上开有多个同心的环形槽孔，焊枪通过倾斜底板上穿过环形槽孔的螺纹柱头固定到旋转底 板上。 \n[0018] 根据本实用新型的一个实施例，所述焊枪是气动焊枪。 \n[0019] 根据本实用新型的一个实施例，焊枪使用接近开关控制焊接动作。 [0020] 根据本实用新型的一个实施例，所述管件安放平台设置在活动工作台面上方，所述活动工作台面的高度是可调节的。 \n[0021] 根据本实用新型的一个实施例，内环缝焊接机系统还包括管件安放平台旋转装置，该管件安放平台旋转装置进一步包括：位于所述管件安放平台下方并同轴地连接到管件安放平台的旋转主轴体，所述旋转主轴体向下延伸穿过活动平台面；位于旋转主轴体上并与旋转主轴体同轴的齿轮，其与电机上的齿轮相啮合。 \n[0022] 根据本实用新型的一个实施例，系统包括至少两个由管件安放平台、管件外径定位装置、管件安放平台旋转装置、焊枪和焊枪定位和调整装置构成的组。 [0023] 根据本实用新型的一个实施例，所述至少两个组中的对应的管件安放平台和管件外径定位装置由同一台旋转电机驱动以进行旋转。 \n[0024] 根据本实用新型的另一方面，提供一种内环缝焊接的方法，包括：使用外径定位装置来定位经初步固定的管件和焊接零件；将焊枪送进到管件和焊接零件之间的焊缝位置；\n旋转管件和焊接零件并进行焊接。 \n[0025] 根据本实用新型的一个实施例，使用外径定位装置来定位经初步固定的管件和焊接零件包括，使用V型定位块装置和斜楔夹紧机构来定位经初步固定的管件和焊接零件。 [0026] 根据本实用新型的一个实施例，使用V型定位块装置和斜楔夹紧机构来定位经初步固定的管件和焊接零件包括，在管件就位之后在立柱的孔型滑槽中滑动斜楔滑板来将管件固定在V型定位块形成的V型槽中。 \n[0027] 根据本实用新型的一个实施例，使用V型定位块装置和斜楔夹紧机构来定位经初步固定的管件和焊接零件包括，焊接完成之后在 立柱的孔型滑槽中滑动斜楔滑板来从V型定位块装置的V型槽中松开管件。 \n[0028] 根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括在定位管件之后对焊枪进行三维调节。 \n[0029] 根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括在定位管件之后对管件的高度进行调节。 \n[0030] 根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括在定位管件之后的焊接中使用旋转装置旋转管件和外径定位装置。 \n[0031] 根据本实用新型的一个实施例，使用至少两个外径定位装置来定位至少两个管件，并在定位之后同时旋转至少两个外径定位装置和管件的装配以进行焊接。 [0032] 根据本实用新型的一个实施例，所述同时旋转使用一台电机实现。 [0033] 根据本实用新型实施方式的环缝焊接机系统以管件的外径进行定位，送进和调整机构简单。由于管件外径尺寸的一致性较好，根据本实用新型实施方式的环缝焊接机系统可以提高定位准确度，从而有利于快速定位管件以便使其定位满足内环缝的焊接要求。 [0034] 此外，根据本实用新型的实施方式的环缝焊接机系统定位和调整机构简单，送进和定位快速准确，可以方便地实现双工位甚至多工位同时焊接，极大地提高了生产效率。 [0035] 在本实用新型中，通过以管件的外径对管件进行定位，可以很好地利用管件外径一致性较好的特点，减少或者不需要调整的步骤，从而提高进行环缝焊接的效率。 [0036] 在本实用新型中，通过使用V型定位块和滑动固定的斜楔夹紧机构，管件的安放、固定和取件都较为简单，从而进一步优化了进行环缝焊接的效率。横向手柄可以方便操作员进行滑板的前后移动。 \n[0037] 在本实用新型中，通过使用三维可调的焊枪，增加了内环缝焊接机系统适应于各种规格的管件的能力。 \n[0038] 在本实用新型中，通过相对于焊枪调节管件安放平台的高度，可 以适应于不同高度管件的焊接要求。 \n[0039] 在本实用新型中，通过用一台电机带动两个工位同时旋转，从而同时对两个管件进行焊接，极大提到了内环缝焊接机系统的工作效率。 \n附图说明\n[0040] 现在将参考示出本实用新型的当前优选实施方式的附图来更加详细地描述本实用新型的各方面。 \n[0041] 图1a和图1b示出根据本实用新型实施方式的内环缝焊接机系统的正视剖面图和俯视图，其中图1b的俯视图中示出的是双工位内环缝焊接机系统，而图1a中示出该双工位内环缝焊接机系统中一个内环缝焊接机的正视剖面图。 \n[0042] 图2a和图2b示出根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的一种管件外径定位装置的正视图和俯视图。 \n[0043] 图3a和3b示出根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的可以三维调节的焊枪的正视图和俯视图。 \n具体实施方式\n[0044] 下面参照附图详细描述根据本实用新型实施方式的内环缝焊接机系统及焊接方法。所有附图中相同的附图标记指的是相同的元件。另外，本文中“垂直方向或者定向”是指与地面垂直的方向或者定向。本文中“前后方向或者定向”是指主视方向的前与后。 [0045] 图1a和图1b示出根据本实用新型实施方式的内环缝焊接机系统的正视剖面图和俯视图，其中图1b的俯视图中示出的是具有双工位的内环缝焊接机系统，而图1a中示出该双工位内环缝焊接机系统沿图1b中的对称线A-A’所取的正视剖面图。需要理解，这些图仅仅是示意图，其并不按实际比例来绘制，并且为了清楚起见可能部分剖开或者没有绘制一些零件。并且其中为了完整性而用虚线绘制被遮挡的线条。 \n[0046] 如图1a所示，根据本实用新型实施方式的内环缝焊接机系统1包括工作台2，工作台2具有基本水平取向的工作台面3。可选地，工作台面3可以包括固定工作台面3a和下文将会详细描述的可升降的活动工作台面3b。 \n[0047] 根据本实用新型的一个可选实施方式，在工作台面3下方设置有具有控制柜4，并且在活动工作台面3b下方设置具有操作舱5。控制柜4主要用于控制操作舱5的操作，下文将详细描述。 \n[0048] 在本实用新型的一个实施方式中，工作台3在活动工作台面3b上方具有管件安放平台6，用于放置要焊接的管件14。管件安放平台6由活动工作台面3b上的支撑结构18进行支撑。管件安放平台6大致为圆盘的形状并具有基本圆形的上表面6a和下表面6b，如在图1a和图1b中所示。应该理解，管件安放平台6也可以为用于放置待焊接的管件的其它合适形状。管件安放平台6在下表面6b的中心处同轴地连接到圆柱形的旋转主轴体7。\n应当理解，图1a中为了清楚地说明而没有绘制活动工作台面3b阻挡旋转主轴体7的部分，以及支撑结构18的前半部分。 \n[0049] 在本实用新型的一个实施方式中，旋转主轴体7向下延伸通过支撑结构18和活动工作台面3b中的圆形开口并进入操作舱5。在操作舱5中，旋转主齿轮8同轴地连接到旋转主轴体7。 \n[0050] 另外，图1a中还示出了在正面主视图中呈之字形的托架9，其上部9a连接到活动工作台面3b，其下部9b具有与旋转主轴体7基本同轴的圆形开口。可选地，旋转主轴体7在下方的末端穿过该圆形开口，以便保持基本垂直的定向。 \n[0051] 在本实用新型的一个实施方式中，在该管件安放平台6上设置有管件外径定位装置17，用于对管件14进行固定和定位。在一个可选地例子中，如图图1b中大致示出，管件外径定位装置17可以包括V型定位块装置25和斜楔夹紧机构26，下文将参照图2a和图\n2b对其进行详细描述。 \n[0052] 此外，在管件安放平台6上还示出了要进行内环缝焊接的管件 14与法兰件(焊接零件)15，它们通过例如点焊等方法初步固定在一起。图1a中可以看到要焊接的焊缝低于法兰件15的上表面。在图1a中管件14的下方末端与已经完成环缝焊接或者通过例如点焊等方法初步固定的另一法兰件15连接在一起。当然，本领域技术人员可以理解，管件下方末端可以焊接了或者没有焊接法兰件15，本实用新型在这方面并不受限制。在本实用新型的实施方式中，管件14由管件外径定位装置17放置为其中心旋转轴线与圆盘形的管件安放平台6以及旋转主轴体7的旋转轴线共轴。 \n[0053] 根据本实用新型的实施方式，操作舱5中还设置有旋转电机10，其带动电机齿轮\n12旋转。电机齿轮12与旋转主轴体7上设置的旋转主齿轮8啮合，由此电机10的旋转带动旋转主轴体7的旋转，并进一步带动管件安放平台6的旋转。电机10可以以任何方式相对于活动工作台面3b固定，其开动和停止以及操作参数(比如转速)由控制柜4中的可编程逻辑控制器(PLC)(未示出)来控制。根据一个实施方式，电机例如可以是由脉宽调制(PWM)控制电源控制的直流电机，其转速无级可调。 \n[0054] 应当理解，图1b中为了更清楚地图示，将电机10及电机齿轮12的旋转轴线示出为与管件安放平台6的旋转主轴体7与旋转主齿轮8的旋转轴线在同一平面(即纸张的平面)内。然而应当理解，在实际工作中，只要电机齿轮12与旋转主齿轮8啮合从而能够带动其旋转，电机10及电机齿轮12的旋转轴线可以以垂直定向在活动工作台面3b下的任何位置布置。 \n[0055] 在本实用新型的一个可选实施方式中，电机10及电机齿轮12的旋转轴线可以布置在对称线A-A’上，这样电机齿轮12可以同时啮合两个管件安放平台6的旋转主齿轮8，从而一台电机10可以同时带动两个管件安放平台6进行旋转。 \n[0056] 在本实用新型的一个可选实施方式中，在工作台2的固定工作台面3a上设置了焊枪平台19。焊枪平台19上进一步设置了焊枪定位和调整装置20，其可以对焊枪姿态进行三维调整，下文将会进行 详细描述。 \n[0057] 在本实用新型的一个实施方式中，气动焊枪24放置在焊枪定位和调整装置20上，其大体上包括气动送进装置21，焊枪杆22和焊枪头23。气动送进装置21开动和停止以及操作参数(比如送进量)由控制柜4中的PLC(未示出)来控制。气动焊枪24在焊接中使用接近开关控制焊接动作。 \n[0058] 此外，在本实用新型的一个实施方式中，如图1a所示，操作舱5中还设置了平台高度调节装置13，其可以根据不同规格的管件高度来调节活动工作台面3b的高度。平台高度调节装置13例如可以由圆锥齿轮加丝杆机构来实现，如本领域技术人员熟知的，在此不再详细描述。 \n[0059] 现在下文结合图1a和1b，以及图2a和图2b来示例说明根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的管件外径定位装置。 \n[0060] 图2a和图2b示出根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的一种管件外径定位装置的部分剖开正视图和俯视图。需要理解，这些图仅仅是示意图，其并不按实际比例来绘制，并且为了清楚起见可能部分剖开或者没有绘制一些零件。并且其中为了完整性而用虚线绘制被遮挡的线条。 \n[0061] 根据本实用新型的一个实施方式，如图2a和图2b所示，在该管件安放平台6上设置的管件外径定位装置17可以包括V型定位块装置25和斜楔夹紧机构26。为了更清楚地图示，在图2a中V型定位块装置25沿图2b中的线B-B’剖开，而在图2b中没有绘制要与管件14焊接在一起的法兰件15。 \n[0062] 如图2a中可见，V型定位块装置25可以包括主体部分和上下隔开一定距离布置的两个V型定位块。主体部分以可拆卸和/或可调整的方式固定在管件安放平台6上。斜楔夹紧机构26可以包括具有孔型滑槽30的立柱28和斜楔滑板29。立柱28以可拆卸和/或可调整的方式固定在管件安放平台6上。斜楔滑板29在垂直方向上具有一 定宽度，并且其前半部分具有朝远离立柱的一端逐渐尖细(变薄)的楔形结构。可选地，斜楔滑板29在立柱27的外侧的部分是一横向手柄27，以便于操作员进行操作。 \n[0063] 斜楔滑板29可以在孔型滑槽30中前后滑动。可选地，孔型滑槽30在垂直方向上大致位于V型定位块装置25的两个V型定位块之间。在装载管件14时，可以先拉动横向手柄27将斜楔滑板29向后滑动，露出两个V型定位块之间的V型槽。随后将管件14放在该V型槽之内，并推送横向手柄27将斜楔滑板29向前滑动，使其前半部分与管件14接触并逐渐将管件14压向V型槽，从而当滑板29停止时通过斜楔滑板29和V型槽之间的夹持力将管件14固定。 \n[0064] 当焊接完成时也可以方便地向后滑动滑板，从而松开管件14并从V型槽取下管件\n14。 \n[0065] 现在下文结合图1a和1b，以及图3a和图3b来示例说明根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的可以三维调节的焊枪。 \n[0066] 图3a和图3b示出根据本实用新型一个实施方式的内环缝焊接机系统使用的可以三维调节的焊枪的正视图和俯视图。需要理解，这些图仅仅是示意图，其并不按实际比例来绘制，并且为了清楚起见可能部分剖开或者没有绘制一些零件。并且其中为了完整性而用虚线绘制被遮挡的线条。 \n[0067] 如图3a所示，在本实用新型的实施方式中，气动焊枪24固定到旋转底板35。如图\n3b所示，该旋转底板35上开有多个环形槽孔36，倾斜底板32上的螺纹柱头之类的可以穿过这些环形槽孔36，从而可以通过螺母将旋转底板35与倾斜底板32固定在一起。环形槽孔36在圆周方向上延伸一定的宽度，从而可以使得旋转底板35能够在倾斜底板32的平面内二维地旋转。图3b的俯视图中示出了四个环形槽孔36和两个柱头，然而本实用新型的在这方面没有限制。 \n[0068] 另外，如图3b所示，倾斜底板32的一端通过芯轴37可枢转地连接到水平底板31。\n倾斜底板32的另一端中间位置开有沿长度方向 延伸的狭长槽33。一端可枢转地固定到水平底板31的螺纹支柱34可以穿过该狭长槽，从而可以用螺纹支柱34上在倾斜底板32上下两侧的两个螺母配合适当的垫片来将倾斜底板32固定在不同的角度。 [0069] 因此，通过以上配置，实现了气动焊枪24在三个维度上的调整，以便适合不同类型和大小的管件和法兰件。 \n[0070] 下面简单说明使用根据本实用新型实施方式的双工位内环缝焊接机系统的焊接操作。在该系统中一台旋转电机带动两个管件安放平台6进行旋转，从而带动两个管件14同时旋转。 \n[0071] 首先，在双工位内环缝焊接机系统中的一个工位上，拉动横向手柄27将斜楔滑板\n29向后滑动，露出两个V型定位块之间的V型槽。随后将管件14放在该V型槽之内，并推送横向手柄27将斜楔滑板29向前滑动，使其前半部分与管件14接触并逐渐将管件14压向V型槽，从而当滑板停止时通过斜楔滑板29和V型槽之间的夹持力将管件14固定。随后对于双工位内环缝焊接机系统中的一个工位重复上述过程，从而固定另一个管件14。 [0072] 之后，可以对各焊枪进行三维调节和送进，从而其焊枪头23就位于焊缝的位置。 [0073] 通过控制柜4设定各种操作参数，比如旋转速度等。 \n[0074] 在完成设定之后可以启动电机的旋转和气枪的焊接，从而通过电机的旋转完成环缝焊接。 \n[0075] 当焊接完成时也可以方便地向后滑动滑板，从而松开管件14并从V型槽取下焊接了法兰件15的管件14。 \n[0076] 尽管本实用新型已经结合其具体示例性实施方式进行了描述，易见的是，多种备选、修改和变形对于本领域技术人员是易见的。由此，在此阐明的本实用新型的示例性实施方式是示意性的而并非限制性。可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出修改。 \n[0077] 在本公开内容中所使用的量词“一个”、“一种”等不排除复数。权利要求书中的任何附图标记都不应解释为对范围的限制。