一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及自动焊接设备技术领域，尤其涉及一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置及方法。

背景技术

在矿山、隧道施工、电站锅炉、电力等行业领域，存在许多重、厚、大直径的筒体、罐体的焊接，由于筒体直径较大，需要搭设焊接平台并配合相应工装实现自动化焊接。传统埋弧焊机在使用上由于受焊接工位的限制，不易于进行筒体环环缝的焊接；同时对于端部有法兰的不对称结构，由于重心不宜控制，常规的滚轮胎架焊接工装也很难适用。

现有技术对直径800mm以上的大直径筒体进行焊接时，常采用埋弧自动焊小车配合滚轮胎架进行环焊缝的焊接，该种方式可根据滚轮胎架的大小和承载能力，适应不同直径和重量的筒体焊接；或采用机器人焊接技术，进行自动化、精准化焊接。

以上现有技术存在如下不足之处：

1)单纯的埋弧自动焊小车配合滚轮胎架形式，对端部有不对称，重心不易控制的筒体，尤其是筒体和法兰之间的对接焊，无法保证安全使用；

2)对于智能化机器人焊接设备，场地占用比较大且建设维护费用高昂，需要精准的拼装和加工，且焊接效率不如埋弧焊，且焊接成本高，不利于大批量推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置及方法，能够有效防止大直径筒体与法兰埋弧焊接时的重心偏离和倾斜，保证焊接的质量和安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置，用于待焊筒体与法兰2埋弧焊接，包括底板10，所述底板10上设有侧向支架1、滚轮胎架4和托辊装置5，所述侧向支架1上安装有顶压保护装置3、焊接平台8和爬梯9，所述焊接平台8上安装有埋弧自动焊小车；

在所述埋弧自动焊小车对所述待焊筒体与法兰2进行焊接时，所述滚轮胎架4带动待焊筒体与法兰2旋转，同时所述顶压保护装置3和托辊装置5分别对法兰的顶部和底部进行滚动支撑。

进一步的，所述侧向支架1固定于底板10上，且侧向支架1位于所述待焊筒体与法兰2的端面，所述侧向支架1与底板10之间设有斜撑6。

进一步的，所述焊接平台8铰接于侧向支架1的上部，且焊接平台8与侧向支架1之间设有斜拉绳7。

进一步的，所述顶压保护装置3设有两个，每个顶压保护装置3均由滚轮3-1、滚轮安装座3-2和滚轮底座3-3组成，两个滚轮底座3-3对称设于所述侧向支架1的两侧，所述滚轮安装座3-2设于滚轮底座3-3上，所述滚轮3-1安装于滚轮安装座3-2上，且两个滚轮3-1均与所述法兰的端面相接触。

进一步的，所述托辊装置5设有两个，每个托辊装置5均由托辊5-1、托辊安装座5-2和托辊底座5-3组成，两个托辊底座5-3对称设于所述底板10上，所述托辊安装座5-2设于托辊底座5-3上，所述托辊5-1安装于托辊安装座5-2上，且两个托辊5-1均与所述法兰的底部相接触。

进一步的，所述爬梯9固定于侧向支架1的一侧。

进一步的，两个滚轮底座3-3可沿侧向支架1纵向移动调整高度，所述滚轮安装座3-2设有电动滑移机构，可沿滚轮底座3-3水平移动，所述滚轮3-1上设有横向压力传感器。

进一步的，两个托辊底座5-3可沿底板10水平移动调整间距，所述托辊安装座5-2设有电动伸缩机构，可相对托辊底座5-3纵向伸缩，所述托辊5-1上设有纵向压力传感器。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种大直径筒体与法兰自动焊的焊接方法，基于如上所述的一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置，包括如下步骤：

S1，通过斜拉绳7将焊接平台8向上收起；

S2，通过起重机将待焊筒体与法兰2吊放至滚轮胎架4上；

S3，水平移动两个托辊底座5-3，使两个托辊5-1与法兰的底部相接触；

S4，纵向移动两个滚轮底座3-3，使两个滚轮3-1与法兰的端面相接触；

S5，将焊接平台8放平；

S6，启动滚轮胎架4的滚轮带动待焊筒体与法兰2旋转；

S7，启动焊接平台8上的埋弧自动焊小车进行焊接作业；

S8，通过顶压保护装置3和托辊装置5对待焊筒体与法兰2进行重心自动调整控制。

其中，所述重心自动调整控制，具体如下：

当左侧托辊承受的纵向压力大于右侧托辊承受的纵向压力时，左侧托辊的电动伸缩机构向上伸长，右侧托辊的电动伸缩机构向下收缩，直至两个托辊承受的纵向压力相等；

当右侧托辊承受的纵向压力大于左侧托辊承受的纵向压力时，右侧托辊的电动伸缩机构向上伸长，左侧托辊的电动伸缩机构向下收缩，直至两个托辊承受的纵向压力相等；

当左侧滚轮承受的横向压力大于右侧滚轮承受的横向压力时，左侧滚轮的电动滑移机构向靠近法兰的方向横向移动，右侧滚轮的电动滑移机构向远离法兰的方向横向移动，直至两个滚轮承受的横向压力相等；

当右侧滚轮承受的横向压力大于左侧滚轮承受的横向压力时，右侧滚轮的电动滑移机构向靠近法兰的方向横向移动，左侧滚轮的电动滑移机构向远离法兰的方向横向移动，直至两个滚轮承受的横向压力相等。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1、本申请在埋弧自动焊小车配合滚轮胎架进行焊接的基础上，增设了侧向支架和焊接平台，并通过顶压保护装置和托辊装置分别对法兰的顶部和底部进行滚动支撑，能够有效防止大直径筒体与法兰埋弧焊接时的重心偏离和倾斜，在保证高效的埋弧自动化效率的同时，有效的解决了重心控制问题；

2、通过电动伸缩机构和电动滑移机构，配合滚轮和托辊上设置的压力传感器，能够根据重心偏移情况和倾倒趋势，实现筒体与法兰重心的自动调整，进一步保证焊接的质量和安全性；

3、通过焊接平台铰接于侧向支架上，且可通过拉绳收起，便于大直径筒体与法兰的吊装放置；

4、通过滚轮底座支架纵向移动调整高度，以及托辊底座沿底板水平移动调整间距，使本装置能够适应各种不同尺寸的筒体焊接，避免了使用起重机进行筒体位置调整，操作方便、适用性高。

附图说明

图1为本发明实施例中的顶压焊接装置主视图；

图2为本发明实施例中的顶压焊接装置正视图；

图3为本发明实施例中的顶压焊接装置侧视图；

图4为本发明实施例中的顶压保护装置主视图；

图5为本发明实施例中的顶压保护装置正视图；

图6为本发明实施例中的托辊装置主视图；

图7为本发明实施例中的托辊装置正视图。

图中：1、侧向支架；2、待焊筒体与法兰；3、顶压保护装置；4、滚轮胎架；5、托辊装置；6、斜撑；7、斜拉绳；8、焊接平台；9、爬梯；10、底板；3-1、滚轮；3-2、滚轮安装座；3-3、滚轮底座；5-1、托辊；5-2、托辊安装座；5-3、托辊底座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

一、一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置

如图1～7所示，根据本发明实施的一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置，用于待焊筒体与法兰2埋弧焊接。

具体的，本顶压焊接装置包括底板10，所述底板10上设有侧向支架1、滚轮胎架4和托辊装置5，所述侧向支架1上安装有顶压保护装置3、焊接平台8和爬梯9，所述焊接平台8上安装有埋弧自动焊小车；

在所述埋弧自动焊小车对所述待焊筒体与法兰2进行焊接时，所述滚轮胎架4带动待焊筒体与法兰2旋转，同时所述顶压保护装置3和托辊装置5分别对法兰的顶部和底部进行滚动支撑，可有效防止法兰窜动和倾斜，以保证焊接的稳定可靠。

进一步的，所述侧向支架1固定于底板10上，且侧向支架1位于所述待焊筒体与法兰2的端面，所述侧向支架1与底板10之间设有斜撑6。

进一步的，所述焊接平台8铰接于侧向支架1的上部，且焊接平台8与侧向支架1之间设有斜拉绳7。

进一步的，所述顶压保护装置3设有两个，每个顶压保护装置3均由滚轮3-1、滚轮安装座3-2和滚轮底座3-3组成，两个滚轮底座3-3对称设于所述侧向支架1的两侧，所述滚轮安装座3-2设于滚轮底座3-3上，所述滚轮3-1安装于滚轮安装座3-2上，且两个滚轮3-1均与所述法兰的端面相接触。

进一步的，所述托辊装置5设有两个，每个托辊装置5均由托辊5-1、托辊安装座5-2和托辊底座5-3组成，两个托辊底座5-3对称设于所述底板10上，所述托辊安装座5-2设于托辊底座5-3上，所述托辊5-1安装于托辊安装座5-2上，且两个托辊5-1均与所述法兰的底部相接触。

进一步的，所述爬梯9固定于侧向支架1的一侧，用于人员上下焊接平台。

进一步的，两个滚轮底座3-3可沿侧向支架1纵向移动调整高度，所述滚轮安装座3-2设有电动滑移机构，可沿滚轮底座3-3水平移动，所述滚轮3-1上设有横向压力传感器。

进一步的，两个托辊底座5-3可沿底板10水平移动调整间距，所述托辊安装座5-2设有电动伸缩机构，可相对托辊底座5-3纵向伸缩，所述托辊5-1上设有纵向压力传感器。

二、一种大直径筒体与法兰自动焊的焊接方法

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种大直径筒体与法兰自动焊的焊接方法，基于如上所述的一种用于大直径筒体与法兰自动焊的顶压焊接装置，具体包括如下步骤：

S1，通过斜拉绳7将焊接平台8向上收起；

S2，通过起重机将待焊筒体与法兰2吊放至滚轮胎架4上；

S3，水平移动两个托辊底座5-3，使两个托辊5-1与法兰的底部相接触；

S4，纵向移动两个滚轮底座3-3，使两个滚轮3-1与法兰的端面相接触；

S5，将焊接平台8放平；

S6，启动滚轮胎架4的滚轮带动待焊筒体与法兰2旋转；

S7，启动焊接平台8上的埋弧自动焊小车进行焊接作业；

S8，通过顶压保护装置3和托辊装置5对待焊筒体与法兰2进行重心自动调整控制。

其中，所述重心自动调整控制，具体如下：

1)当左侧托辊承受的纵向压力大于右侧托辊承受的纵向压力时：

(待焊筒体与法兰的重心向左偏离)

左侧托辊的电动伸缩机构向上伸长，右侧托辊的电动伸缩机构向下收缩，直至两个托辊承受的纵向压力相等，实现重心自动回正。

2)当右侧托辊承受的纵向压力大于左侧托辊承受的纵向压力时：

(待焊筒体与法兰的重心向右偏离)

右侧托辊的电动伸缩机构向上伸长，左侧托辊的电动伸缩机构向下收缩，直至两个托辊承受的纵向压力相等，实现重心自动回正。

3)当左侧滚轮承受的横向压力大于右侧滚轮承受的横向压力时：

(待焊筒体与法兰有向左倾倒的趋势)

左侧滚轮的电动滑移机构向靠近法兰的方向横向移动，右侧滚轮的电动滑移机构向远离法兰的方向横向移动，直至两个滚轮承受的横向压力相等，实现自动防倾倒。

4)当右侧滚轮承受的横向压力大于左侧滚轮承受的横向压力时：

(待焊筒体与法兰有向右倾倒的趋势)

右侧滚轮的电动滑移机构向靠近法兰的方向横向移动，左侧滚轮的电动滑移机构向远离法兰的方向横向移动，直至两个滚轮承受的横向压力相等，实现自动防倾倒。

综上所述：

1、本申请在埋弧自动焊小车配合滚轮胎架进行焊接的基础上，增设了侧向支架和焊接平台，并通过顶压保护装置和托辊装置分别对法兰的顶部和底部进行滚动支撑，能够有效防止大直径筒体与法兰埋弧焊接时的重心偏离和倾斜，在保证高效的埋弧自动化效率的同时，有效的解决了重心控制问题；

2、通过电动伸缩机构和电动滑移机构，配合滚轮和托辊上设置的压力传感器，能够根据重心偏移情况和倾倒趋势，实现筒体与法兰重心的自动调整，进一步保证焊接的质量和安全性；

3、通过焊接平台铰接于侧向支架上，且可通过拉绳收起，便于大直径筒体与法兰的吊装放置；

4、通过滚轮底座支架纵向移动调整高度，以及托辊底座沿底板水平移动调整间距，使本装置能够适应各种不同尺寸的筒体焊接，避免了使用起重机进行筒体位置调整，操作方便、适用性高。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。