埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置及焊接方法

技术领域

本发明属于埋弧堆焊技术领域，具体涉及一种埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置及其应用。

背景技术

在轴类产品埋弧焊接过程中，各立柱上所有机头将轴类产品在焊接长度上进行平分，依靠产品旋转、焊接机头微调横向行走形成的螺旋步进焊接方式进行增材再制造。

目前使用的埋弧堆焊设备一般为多个立柱，每个单柱上配备一个焊接机头，存在占用空间大、投资成本高的问题。

现有技术中尝试采用单柱多机头的形式组装埋弧焊接设备，但存在以下问题：（1）多机头之间通过手轮、滑块等进行横向调节，但其结构也相对复杂，两个机头最小间距在450mm左右，占用空间较大，尤其是针对焊接长度较短的产品，无法实现多机头焊接，堆焊效率较低；（2）微调机构在焊剂料仓下方，加料时容易流入微调机构中，造成后期调整困难；（3）微调机头处于产品正上方，由于产品需要在高温下焊接，使用一段时间后机械件变形严重，调整难度增大，存在使用寿命短、机动性差、可调性差的问题。当某个机头出现故障或更换导电嘴造成停机，故障恢复后，同一个立柱上的另一个机头在连续焊接，其位置已在横向发生变化，两个机头相对位置已发生变化，而目前的堆焊设备无法实现对发生故障的机头进行左右、前后、上下的单独、多维度重新调节，导致该立柱的两个甚至多个机头出现焊接不同步，出现一个机头焊接到焊接接头、另一个机头才能开始焊接的情况，给正常的生产带来一定影响，因此现在需要一种结构简单、占用空间小、能够多维度调节焊接机头实现同步焊接的埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置及其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置及其应用，能够缩小机头最小间距，减少占用空间，实现单柱双机头装置的多维度调节，能有效保证待焊接工件的连续堆焊以及焊接质量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置，包括立柱以及由控制机构驱动的分别通过定位滑动装置与立柱连接的可竖向及横向位移的位移机构和垂直立柱设置的两个微调机构，两个微调机构分别对称设置在立柱两侧且能够左右旋转调节以及相对于立柱上下移动，两个微调机构的前端分别连接焊接机头。

本发明技术方案的进一步改进在于：微调机构包括通过竖向设置的定位滑动装置与立柱连接的连接杆以及与连接杆铰接的能够相对于连接杆左右旋转调节的横臂。

本发明技术方案的进一步改进在于：立柱两侧设有第一齿条，连接杆设有通过控制机构驱动的与第一齿条啮合的第一齿轮，控制机构驱动第一齿轮带动连接杆相对于立柱上下移动，横臂前端与焊接机头可拆卸连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：焊接机头包括导电棒以及连接在导电棒一端且与导电棒垂直的导电杆，导电棒的另一端穿过法兰插入横臂内与二次线缆连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：法兰上部设有贯穿的螺纹孔以及调节导电棒相对于横臂前后移动的螺栓，螺栓穿过螺纹孔接触并固定导电棒。

本发明技术方案的进一步改进在于：导电杆的底部设置有三通的焊管，焊管内设置导电嘴，连接杆上设置的送丝机通过焊丝管将焊丝输送到导电嘴，焊剂管一端和导电嘴集成在焊管内，另一端和焊剂仓连接，焊剂仓通过固定杆设置立柱上。

本发明技术方案的进一步改进在于：位移机构包括通过竖向设置的定位滑动装置与立柱连接的立板以及通过横向设置的定位滑动装置与立板连接的横梁，立板上设有通过控制机构驱动的与横向设置在横梁上的第二齿条啮合的第二齿轮，立柱上设有丝杠升降机构，丝杠升降机构的螺杆设置在立柱内部，立板上设置有与螺杆配合使用的丝杠导向螺母，丝杠升降机构及第二齿轮在控制机构驱动下带动立柱竖向及横向移动。

本发明技术方案的进一步改进在于：定位滑动装置包括 “凸”形滑轨以及与“凸”形滑轨形状配合的定位滑块，定位滑块与“凸”形滑轨卡合并在“凸”形滑轨上滑动。

一种埋弧焊接方法，根据待焊接工件13所需的焊接长度，使用一个或多个单立柱双机头六向可调式熔敷装置，各立柱上的焊接机头将待焊接工件在焊接长度上进行平分，旋转待焊接工件、焊接机头微调并横向行走形成螺旋步进行焊接，每个焊接机头分配的焊接长度为L, 两个横臂的最小可调间距为S。

本发明技术方案的进一步改进在于：其中一个焊接机头发生故障时的操作方法，具体操作步骤如下：

Q1、焊接过程中，其中一个焊接机头发生故障，故障焊接机头已焊接a的长度，其他焊接机头已焊接L’的长度，在发生故障的时间段内，其他的焊接机头焊接了L’-a的长度，若故障恢复，将故障焊接机头的横臂相对于连接杆旋转调节至原停弧位置，重新起弧，其他的相邻焊接机头完成分配的焊接长度L 后，恢复后的故障焊接机头还有L’-a的长度没有焊接，若L’-a≥2S,根据L’-a的长度分别调整相应个数的相邻焊接机头的横臂将恢复后的故障焊接机头未焊接的长度L’-a平分再进行焊接；

Q2、初始焊接时，其中一个焊接机头就发生故障，其他焊接机头已焊接完成相应的长度，故障焊接机头无法恢复，调整相应个数的相邻焊接机头的横臂，将剩下的未焊接长度进行平分再进行焊接。

Q3、未开始焊接前，其中一个焊接机头发生故障且一段时间内无法修复，调整剩余焊接机头的横臂平分整个焊接长度进行焊接。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：能够实现单柱双机头装置的多维度调节，能够有效避免因一台停机造成另一台等待的问题，保证了待焊接工件的连续堆焊以及焊接质量，并且可以缩小机头最小间距，减少占用空间。

本发明采用的位移机构能够在控制机构的驱动下带动立柱整体横向及竖向位移，同时采用的微调机构能够在控制机构的驱动下带动焊接机头相对于立柱上下位移以及左右旋转调整。

本发明分别在连接杆与立柱之间、立板与立柱之间以及立板与横梁之间设置的定位滑动装置，由于采用“凸”形滑轨以及与“凸”形滑轨形状配合的定位滑块，能够起到使各部件之间定位以及各部件之间相对移动时的导向作用。

本发明在法兰上设有相互配合的螺栓和螺纹孔，能够对插入横臂中的焊接机头的导电棒进行前后以及左右旋转的调整。

本发明中埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置的应用能够有效避免因一台停机造成另一台等待的问题，保证了待焊接工件能够连续堆焊，提升堆焊效率，减少中间蓄热，从而降低能源损耗。

附图说明

图1是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置的立体图；

图2是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置的侧视图；

图3是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置的后视图；

图4是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置位移机构的结构示意图；

图5是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置的连接杆与立柱以及横臂连接方式的示意图；

图6是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置定位滑动装置的结构示意图；

图7是本发明埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置在待焊接工件上进行焊接应用的示意简图；

其中，1、立柱，2、焊接机头，3、连接杆，4、横臂，5、送丝机，6、焊剂仓，7、二次线缆，8、立板，9、横梁，12、定位滑动装置，13、待焊接工件，1-1、第一齿条，2-1、导电棒，2-2、导电杆，2-3、焊管，4-1、法兰，4-2、螺栓，3-1、第一齿轮，5-1、焊丝管，6-1、焊剂管，6-2、固定杆，8-1、第二齿轮，9-1、第二齿条，12-1、“凸”形滑轨，12-2、定位滑块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1-图6所示，一种埋弧焊用单立柱双机头六向可调式熔敷装置，括立柱1以及由控制机构驱动的位移机构和两个微调机构，位移机构通过定位滑动装置12与立柱1连接，可带动立柱1实现竖向及横向位移，两个微调机构垂直立柱1设置，两个微调机构分别对称设置在立柱1两侧，并且能够实现左右旋转调节以及相对于立柱1上下移动，两个微调机构的前端分别连接焊接机头2。控制机构可采用电机与减速机配合进行电力驱动或者采用液压马达进行液力驱动又或者采用手动驱动等，定位滑动装置12包括“凸”形滑轨12-1以及与“凸”形滑轨12-1形状配合的定位滑块12-2，定位滑块12-2与“凸”形滑轨12-1卡合并且能够在“凸”形滑轨12-1上滑动。

一个具体实施例，控制机构为电力驱动的电机及减速机，微调机构包括连接杆3以及与连接杆3通过销轴铰接的横臂4，销轴穿过连接杆3前端的连接孔竖向设置在横臂4后端的竖向的通孔内，横臂4能够相对于连接杆3以销轴左右旋转调节，横臂4与连接杆3之间敷设绝缘板进行绝缘，横臂4的长度可根据现场实际情况确定，一般在800mm-2000mm左右，横臂4太短，不能满足在轴类焊接时机头数量均布，且可调整空间受限；横臂4伸出太长，焊接稳定性变差，且焊剂斗一般都在立柱侧面固定，焊剂管无法伸出太长，对加入焊剂造成困难。连接杆3后端通过定位滑块12-2与立柱1底部左右两侧设置的竖向设置的“凸”形滑轨12-1连接。连接杆3上设有通过电机驱动的第一齿轮3-1，第一齿轮3-1与立柱1两侧设有的第一齿条1-1啮合，电机驱动第一齿轮3-1在第一齿条1-1上转动从而带动连接杆3沿着竖向的“凸”形滑轨12-1相对于立柱1上下移动，横臂4前端与焊接机头2以可拆卸的方式连接。

焊接机头2包括导电棒2-1以及连接在导电棒2-1一端且与导电棒垂直的导电杆2-2，导电棒2-1的另一端穿过法兰4-1插入横臂4内与二次线缆7连接，导电棒2-1的直径小于横臂4的直径，长度可在长度在500mm-1000mm之间。法兰4-1由两个法兰以及两个法兰中间敷设的绝缘板组成，法兰4-1通过四个螺栓进行固定，螺栓表面加装绝缘套实现绝缘。法兰4-1上部设有贯穿的螺纹孔以及螺栓4-2，通过旋拧螺栓4-2可调节导电棒2-1相对于横臂4前后位移，调整到适合的位置后，拧紧螺栓4-2，使螺栓4-2穿过螺纹孔接触并固定导电棒2-1。焊接机头2能够相对于立柱进行上下、左右旋转、以及前后进行微调。

导电棒2-1与导电杆2-2可采用铜、或者铜银合金等导电性能好的金属材料制成。导电杆2-2的底部设置有三通的焊管2-3，焊管2-3内设置导电嘴，连接杆3上设置的送丝机5通过焊丝管5-1将焊丝输送到导电嘴，焊剂管6-1一端和导电嘴集成在焊管2-3内，另一端和焊剂仓（6）连接，焊剂仓6通过固定杆6-2设置立柱1上。

位移机构包括通过定位滑块与立柱1后侧设置的竖向设置的“凸”形滑轨连接的立板8，立板8后侧通过上下对应设置的两个定位滑块与横梁9上横向设置的上下对应的两个“凸”形滑轨连接，立板8后侧上下对应设有两块横板，两个定位滑块设置在两块横板之间，两块横板上分别设置通过电机驱动的第二齿轮8-1，两个第二齿轮8-1与上下横向设置在横梁9上的两个第二齿条9-1啮合，电机驱动第二齿轮8-1在第二齿条9-1上转动可带动与立板8连接的立柱1沿横梁9上的“凸”形滑轨左右移动，立柱1上设有丝杠升降机构，丝杠升降机构的螺杆设置在立柱1内部，立板8上设置有与螺杆配合使用的丝杠导向螺母，从而实现立柱1上下移动。

如图7所示，一种单立柱双机头六向可调式熔敷装置的埋弧焊接方法，根据待焊接工件13所需的焊接长度，使用一个或多个单立柱双机头六向可调式熔敷装置，各立柱上的焊接机头将待焊接工件13在焊接长度上进行平分，旋转待焊接工件13、焊接机头2微调并横向行走形成螺旋步进行焊接，每个焊接机头分配的焊接长度为L, 两个横臂4的最小可调间距为S。

其中一个焊接机头发生故障时的操作方法，具体操作步骤如下：

Q1、焊接过程中，其中一个焊接机头发生故障，故障焊接机头已焊接a的长度，其他焊接机头已焊接L’的长度，在发生故障的时间段内，其他的焊接机头焊接了L’-a的长度，若故障恢复，将故障焊接机头的横臂4相对于连接杆3旋转调节至原停弧位置，重新起弧，其他的相邻焊接机头完成分配的焊接长度L 后，恢复后的故障焊接机头还有L’-a的长度没有焊接，若L’-a≥2S,根据L’-a的长度分别调整相应个数的相邻焊接机头的横臂4将恢复后的故障焊接机头未焊接的长度L’-a平分再进行焊接；

Q2、初始焊接时，其中一个焊接机头就发生故障，其他焊接机头已焊接完成相应的长度，故障焊接机头无法恢复，调整相应个数的相邻焊接机头的横臂4，将剩下的未焊接长度进行平分再进行焊接；

Q3、未开始焊接前，其中一个焊接机头发生故障且一段时间内无法修复，调整剩余焊接机头的横臂4平分整个焊接长度进行焊接。

以具体的三个立柱6个焊接机头焊接辊身长度2800mm的轧辊为例进行说明：每层焊接时，六个机头平分2800mm辊身长度，按照466mm间距进行均布，若两横臂的最小可调间距为100mm。

第一种情况：其中一个机头（假设为第三个机头）出现故障，发生故障时间内，同一个立柱上的第四个机头焊接长度＜200mm，故障恢复后，只需要将第三个机头的横臂向回移到原停弧位置，将导电杆略微前后调整，移到停弧位置，重新起弧即可。

第二种情况：其中一个机头（假设为第三个机头）出现故障，发生故障时间内，同一个立柱上的第四个机头焊接长度在200-300mm之间，故障恢复后，只需要将第三个机头的横臂向回移到停弧位置，重新起弧即可。第四个机头会先焊完分配的466mm，第三个机头还剩200-300mm未焊接完成，此时需将第三个机头和第四个机头横臂的间距调整至100-150mm之间，将导电杆略微前后调整，两个机头将剩下的当层焊接长度进行平分，即两个机头各负责1/2的焊接长度即可。

第三种情况：其中一个机头（假设为第三个机头）出现故障，发生故障时间内，同一个立柱上的第四个机头焊接长度300mm-466mm之间，故障恢复后，只需要将第三个机头的横臂向回移到停弧位置，重新起弧即可。第四个机头会先焊完分配的466mm，第三个机头还剩300mm-466mm长未焊接完成，此时需将与第三个焊接机头以及与其相邻的两个机头横臂的间距调整至100-155mm之间，将导电杆略微前后调整，将剩下的未焊接长度进行平分，即三个机头各负责1/3焊接长度即可；也可将第三个机头和第四个机头横臂的间距调整至150-233mm之间，将剩下的未焊接长度进行平分，即两个机头各负责1/2焊接长度即可。

第四种情况：其中一个机头（假设为第三个机头）初始焊接时就出现故障，故障一直未恢复，第三个机头466mm长未焊接完成，其它机头都已经焊完分配的466mm，此时需将相邻的三个机头横臂的间距调整至155mm，将导电杆略微前后调整，将剩下的未焊接长度进行平分，即三个相邻机头负责1/3长度即可；也可将相邻的两个机头横臂的间距调整至233mm，将导电杆略微前后调整，将剩下的未焊接长度进行平分，即两个相邻机头负责1/2长度即可。

第五种情况：未开始焊接前，其中一个机头发生故障且一段时间内无法修复，调整剩余机头的横臂的间距调整至560mm，将剩下的未焊接长度进行平分，即五个相邻机头负责1/5度即可。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。