一種三向連接件及雷射電弧複合焊炬的製作方法

2023-05-25 03:06:16 7

專利名稱：一種三向連接件及雷射電弧複合焊炬的製作方法
技術領域：
本發明涉及焊接工具技術領域，特別涉及一種能夠使藉助其對外連接的電弧焊炬能夠上下、左右、旋轉移動的三向連接件及藉助該三向連接件對外連接的用於石油天然氣管道全位置雷射電弧複合焊接裝置的雷射電弧複合焊炬。
背景技術：
為增大油氣輸送量，緩解我國日益增加的能源需求帶來的巨大壓力，長輸油氣管道已朝著高鋼級、高壓力、大口徑、厚壁方向發展，而現有的焊接技術和設備難以滿足高鋼級、大口徑長輸油氣管道對施工效率的要求，嚴重製約著管道施工進度，增大施工成本。如何提高鋼級、大口徑長輸油氣管道施工效率，成為了施工單位最為關注的焦點問題。眾所周知，管道建設的重中之重是管道焊接，管道焊接的速度和質量決定了工程的進度和質量。目前在用的管道全位置自動焊技術及設備，因受焊接速度及單層焊接厚度的制約，已難再度提高焊接效率。在此情景下，管道全位置雷射電弧複合焊技術應運而生， 為急難中的管道建設工程帶來了希望的曙光。管道雷射/電弧複合焊接工藝，將電弧焊的橋接能力強與雷射焊的焊接速度快、熔深大等優點融為一體，能夠摒除傳統電弧焊技術無法依靠提高焊接功率獲得更大熔深和更高焊接速度及純雷射焊用於管線鋼焊接時的管口組隊精度要求高、焊縫的衝擊韌性差等不足，能很好地解決現有管道建設中存在的焊接方面的難題。現有的雷射電弧複合焊接裝置包括小車、軌道和複合焊炬，其中，複合焊炬包括雷射焊槍、電弧焊槍和跟蹤隨動機構，雷射焊槍、電弧焊槍和跟蹤隨動機構連接成為一個整體構成焊炬，焊炬連接於小車，軌道上的齒條與小車上的齒輪嚙合，通過調整軌道的位置即可調整小車的位置，進而調整跟蹤隨動機構的位置，當跟蹤隨動機構的跟蹤輪與管道焊縫完全貼合時，雷射焊槍和電弧焊槍與管道焊縫對中，此時即可對焊縫施焊。應用該雷射電弧複合焊接裝置時，由雷射焊槍發出的雷射束與由電弧焊槍發出的焊絲的間距和角度使得雷射束和焊絲間的協同效應難以調整，進而使得焊接效率和質量難以得到保證。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提出了一種能夠使藉助其對外連接的電弧焊炬能夠上下、左右移動、旋轉角度的三向連接件，同時提供了一種藉助該三向連接件對外連接的用於石油天然氣管道直接施焊，從而調節雷射束與焊絲之間的間距、角度，使雷射束與焊絲間的協同效應達到最佳，進而保證焊接效率和質量的雷射電弧複合焊炬。本發明提供的三向連接件包括第I調整部件、第II調整部件和第III調整部件，所述第I調整部件包括縱向調整塊和橫向滑槽，所述縱向調整塊的兩側分別開設有縱向調整槽，所述橫向滑槽連接於所述縱向調整塊，所述縱向調整塊通過所述縱向調整槽對外連接，所述第II調整部件包括橫向滑塊、軸承孔和旋轉調整環，所述軸承孔固定連接於所述橫向滑塊，所述旋轉調整環套設於所述軸承孔上，所述旋轉調整環上沿徑向設有齒槽， 所述橫向滑塊能夠在所述橫向滑槽中滑動，所述第III調整部件包括軸承定位軸、旋動調整塊和旋轉定位臂，所述旋動調整塊中心開設有通孔，所述旋動調整塊和所述旋轉定位臂分別固定連接於所述軸承定位軸上，所述軸承定位軸通過軸承穿設於所述軸承孔中，使得所述軸承定位軸能夠在所述軸承的帶動下在所述軸承孔中旋轉，所述旋轉定位臂的自由端具有卡接件，所述卡接件包括滑框、彈性部件和齒塊，所述齒塊的一端具有齒牙，所述齒塊的另一端被隔擋於所述滑框中，所述彈性部件設置於所述滑框中，所述彈性部件的一端抵頂於所述滑框壁，所述彈性部件的另一端抵頂於所述齒塊，當所述彈性部件被壓縮至極限時，所述齒牙被收納於所述滑框中，當所述齒牙從所述滑框中伸出時，所述齒牙能夠卡置於所述齒槽中。作為優選，所述橫向滑槽上開設有螺紋孔，通過穿設於所述螺紋孔中的螺釘能夠將所述橫向滑塊固定於所述橫向滑槽中。作為優選，所述彈性部件為彈簧。本發明提供的一種雷射電弧複合焊炬包括第I連接件，第II連接件，所述三向連接件，雷射焊槍，電弧焊槍，隨動跟蹤機構，所述雷射焊槍通過所述第II連接件連接於所述第I連接件，所述第II連接件與所述第I連接件的連接使得所述雷射焊槍能夠上下移動，所述電弧焊槍穿設於所述通孔中，所述三向連接件通過所述縱向調整槽對外連接於所述第I連接件，所述三向連接件使得所述電弧焊槍能夠上下、左右移動、旋轉角度，所述隨動跟蹤機構固定連接於所述第I連接件。作為優選，所述第I連接件上與所述第II連接件連接的位置由上至下排布有至少兩列螺紋孔，所述第II連接件上設置有與所述螺紋孔相對應的螺紋孔，所述第II連接件與所述第I連接件通過相對應的螺紋孔和螺栓連接在一起。作為優選，所述第I連接件上與所述縱向調整槽的連接處設置有能夠指示所述電弧焊槍上下移動位移的刻度盤，所述橫向滑槽上設置有能夠指示所述電弧焊槍左右移動位移的刻度盤，所述軸承孔的外壁上連接有能夠指示所述電弧焊槍旋轉角度的刻度盤。本發明提供的雷射電弧複合焊接裝置包括小車、軌道和所述雷射電弧複合焊炬， 所述雷射電弧複合焊炬連接於所述小車，所述軌道上的齒條與所述小車上的齒輪嚙合，通過調整所述軌道的位置能夠調整所述小車的位置，進而調整所述雷射電弧複合焊炬的跟蹤隨動機構的位置，當所述跟蹤隨動機構的跟蹤輪與管道焊縫完全貼合時，所述雷射電弧複合焊炬的雷射焊槍和電弧焊槍與管道焊縫對中，對焊縫施焊。本發明提供的雷射電弧複合焊炬的有益效果在於本發明提供的三向連接件能夠使藉助其對外連接的電弧焊炬能夠上下、左右移動、旋轉角度；本發明提供的雷射電弧複合焊炬的雷射焊槍能夠上下移動，電弧焊槍藉助該三向連接件能夠上下、左右移動、旋轉角度，能夠使雷射束與焊絲之間的間距和夾角得到調整，從而使雷射束與焊絲間的協同效應達到最佳，進而保證焊接效率和質量。
圖I為本發明實施例提供的三向連接件的總體結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的三向連接件的第I調整部件立體結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的三向連接件的第II調整部件立體結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的三向連接件的第III調整部件立體結構示意圖；圖5為本發明實施例提供的三向連接件的旋轉定位臂自由端的剖視結構示意圖；圖6為本發明實施例提供的雷射電弧複合焊炬的立體結構示意圖；圖7為本發明實施例提供的雷射電弧複合焊炬的主視結構示意圖；圖8為本發明實施例提供的雷射電弧複合焊炬在與小車、軌道和管道連接後的立體結構示意圖；圖9為本發明實施例提供的雷射電弧複合焊炬在與小車、軌道和管道連接後的主視結構不意圖；

圖10為本發明實施例提供的雷射電弧複合焊炬在應用於雷射電弧複合焊接裝置並且與小車、軌道和管道連接後的立體結構示意圖。
具體實施例方式為了深入了解本發明，下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。參見附圖I 附圖4，本發明提供的三向連接件包括第I調整部件、第II調整部件和第III調整部件。參見附圖2，第I調整部件包括縱向調整塊16和橫向滑槽23，縱向調整塊16的兩側分別開設有縱向調整槽21，橫向滑槽23連接於縱向調整塊16，縱向調整塊16通過縱向調整槽21對外連接。參見附圖3，第II調整部件包括橫向滑塊18、軸承孔28和旋轉調整環35，軸承孔 28固定連接於橫向滑塊18，旋轉調整環35套設於軸承孔28上，旋轉調整環35上沿徑向設有齒槽27，參見附圖1，橫向滑塊18能夠在橫向滑槽23中滑動。參見附圖4，第III調整部件包括軸承定位軸31、旋動調整塊30和旋轉定位臂29， 參見附圖4，旋動調整塊20中心開設有通孔30，旋動調整塊20和旋轉定位臂29分別固定連接於軸承定位軸31上。參見附圖1，軸承定位軸31通過軸承19套設於軸承孔28中，使得軸承定位軸31 能夠在軸承19的帶動下在軸承孔28中旋轉。參見附圖5，旋轉定位臂29的自由端具有卡接件37，卡接件37包括滑框33、彈性部件32和齒塊34，齒塊34的一端具有齒牙36，齒塊34的另一端被隔擋於滑框33中，彈性部件32設置於滑框33中，彈性部件32的一端抵頂於滑框33壁，彈性部件32的另一端抵頂於齒塊34，當彈性部件32被壓縮至極限時，齒牙36被收納於滑框33中，參見附圖1，當齒牙36從滑框33中伸出時，齒牙36能夠卡置於齒槽27中。該三向連接件能夠通過對外連接的縱向調整槽21的移動上下移動，通過橫向滑槽23的滑動左右移動，通過軸承定位軸 31的旋轉旋轉角度，當需要對軸承定位軸31旋轉角度時，按壓齒牙36，使彈性部件32被壓縮至極限位置，此時，齒牙36被收納於滑框33中，軸承定位軸31在軸承19的帶動下在軸承孔28中旋轉，當軸承定位軸31旋轉至適當的位置時，放開齒牙36，彈性部件32伸長，齒牙36從滑框33中伸出，使得齒牙36卡置於齒槽27中。其中，作為彈性部件32的一種具體的實現方式，彈性部件32可以為彈簧。參見附圖2，橫向滑槽23上開設有螺紋孔22，參見附圖1，通過穿設於螺紋孔22中的螺釘17能夠將橫向滑塊18更好地固定於橫向滑槽23中。參見附圖6和附圖7，包括第I連接件10，第II連接件16，三向連接件11，雷射焊槍9，電弧焊槍14，隨動跟蹤機構15。雷射焊槍9通過第II連接件16連接於第I連接件10，第II連接件16與第I連接件10的連接使得雷射焊槍9能夠上下移動。參見附圖I和附圖6，電弧焊槍14穿設於通孔30中，三向連接件11通過縱向調整槽21對外連接於第I連接件10，三向連接件11使得電弧焊槍14能夠上下、左右移動、旋轉角度。隨動跟蹤機構15固定連接於第I連接件10。參見附圖8和附圖9，第I連接件10還連接於雷射電弧複合焊接裝置的小車5。其中，參見附圖6，作為第I連接件10上與第II連接件16的一種具體的連接方式，第I連接件10上與第II連接件16連接的位置可以由上至下排布有至少兩列螺紋孔， 第II連接件16上與第I連接件10連接的位置可以設置有能夠與設置於第I連接件10上的兩列螺紋孔相對應設置的螺紋孔，第II連接件16與第I連接件10通過相對應的螺紋孔和螺栓連接在一起。其中，參見附圖6和附圖7，第I連接件10上與縱向調整槽21的連接處設置有能夠指示電弧焊槍14上下移動位移的刻度盤17，參見附圖I和附圖2，橫向滑槽23上設置有能夠指示電弧焊槍14左右移動位移的刻度盤13，參見附圖I、附圖3附圖6和附圖7，軸承孔28的外壁上連接有能夠指示電弧焊槍14旋轉角度的刻度盤12，從而，使得電弧焊槍14 上下、左右移動的位移和旋轉的角度能夠被準確地測定。參見附圖6 9，本發明提供的雷射電弧複合焊接裝置包括小車5、軌道7和焊炬 4，焊炬4通過第I連接件10連接於小車5，軌道7上的齒條與小車5上的齒輪嚙合，通過調整軌道7的位置即可調整小車5的位置，進而調整跟蹤隨動機構15的位置，當跟蹤隨動機構15的跟蹤輪18與管道6的焊縫8完全貼合時，雷射焊槍9和電弧焊槍14與管道6的焊縫8對中，此時即可對焊縫8施焊。參見附圖10，控制系統I分別對電弧焊機2和雷射器3進行控制，電弧焊機2進一步對電弧焊槍14進行控制，雷射器進一步對雷射焊槍9進行控制。參見附圖2，本發明提供的三向連接件11能夠使藉助其對外連接的電弧焊炬14能夠上下、左右、旋轉移動；本發明提供的雷射電弧複合焊炬的雷射焊槍9能夠上下移動，電弧焊槍14藉助該三向連接件11能夠上下、左右移動、旋轉角度，能夠使雷射束與焊絲之間的間距d和夾角α得到調整，從而使雷射束與焊絲間的協同效應達到最佳，進而保證焊接效率和質量。以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種三向連接件，其特徵在於，包括第I調整部件、第II調整部件和第III調整部件，所述第I調整部件包括縱向調整塊和橫向滑槽，所述縱向調整塊的兩側分別開設有縱向調整槽，所述橫向滑槽連接於所述縱向調整塊，所述縱向調整塊通過所述縱向調整槽對外連接，所述第II調整部件包括橫向滑塊、軸承孔和旋轉調整環，所述軸承孔固定連接於所述橫向滑塊，所述旋轉調整環套設於所述軸承孔上，所述旋轉調整環上沿徑向設有齒槽，所述橫向滑塊能夠在所述橫向滑槽中滑動，所述第III調整部件包括軸承定位軸、旋動調整塊和旋轉定位臂，所述旋動調整塊中心開設有通孔，所述旋動調整塊和所述旋轉定位臂分別固定連接於所述軸承定位軸上，所述軸承定位軸通過軸承穿設於所述軸承孔中，使得所述軸承定位軸能夠在所述軸承的帶動下在所述軸承孔中旋轉，所述旋轉定位臂的自由端具有卡接件，所述卡接件包括滑框、彈性部件和齒塊，所述齒塊的一端具有齒牙，所述齒塊的另一端被隔擋於所述滑框中，所述彈性部件設置於所述滑框中，所述彈性部件的一端抵頂於所述滑框壁，所述彈性部件的另一端抵頂於所述齒塊，當所述彈性部件被壓縮至極限時，所述齒牙被收納於所述滑框中，當所述齒牙從所述滑框中伸出時，所述齒牙能夠卡置於所述齒槽中。
2.根據權利要求I所述的三向連接件，其特徵在於，所述橫向滑槽上開設有螺紋孔，通過穿設於所述螺紋孔中的螺釘能夠將所述橫向滑塊固定於所述橫向滑槽中。
3.根據權利要求I所述的三向連接件，其特徵在於，所述彈性部件為彈簧。
4.一種雷射電弧複合焊炬，其特徵在於，包括第I連接件，第II連接件，權利要求I 3中任一所述的三向連接件，雷射焊槍，電弧焊槍，隨動跟蹤機構，所述雷射焊槍通過所述第II連接件連接於所述第I連接件，所述第II連接件與所述第I連接件的連接使得所述雷射焊槍能夠上下移動，所述電弧焊槍穿設於所述通孔中，所述三向連接件通過所述縱向調整槽對外連接於所述第I連接件，所述三向連接件使得所述電弧焊槍能夠上下、左右移動、旋轉角度，所述隨動跟蹤機構固定連接於所述第I連接件。
5.根據權利要求4所述的雷射電弧複合焊炬，其特徵在於，所述第I連接件上與所述第II連接件連接的位置由上至下排布有至少兩列螺紋孔，所述第II連接件上設置有與所述螺紋孔相對應的螺紋孔，所述第II連接件與所述第I連接件通過相對應的螺紋孔和螺栓連接在一起。
6.根據權利要求4所述的雷射電弧複合焊炬，其特徵在於，所述第I連接件上與所述縱向調整槽的連接處設置有能夠指示所述電弧焊槍上下移動位移的刻度盤，所述橫向滑槽上設置有能夠指示所述電弧焊槍左右移動位移的刻度盤，所述軸承孔的外壁上連接有能夠指示所述電弧焊槍旋轉角度的刻度盤。
7.一種雷射電弧複合焊接裝置，其特徵在於，包括小車、軌道和權利要求4 6中任一所述的雷射電弧複合焊炬，所述雷射電弧複合焊炬連接於所述小車，所述軌道上的齒條與所述小車上的齒輪嚙合，通過調整所述軌道的位置能夠調整所述小車的位置，進而調整所述雷射電弧複合焊炬的跟蹤隨動機構的位置，當所述跟蹤隨動機構的跟蹤輪與管道焊縫完全貼合時，所述雷射電弧複合焊炬的雷射焊槍和電弧焊槍與管道焊縫對中，對焊縫施焊。
全文摘要
本發明公開了一種三向連接件及雷射電弧複合焊炬，屬於焊接工具技術領域。該三向連接件包括第I調整部件、第II調整部件和第III調整部件；該雷射電弧複合焊炬包括第I連接件，第II連接件，該三向連接件，雷射焊槍，電弧焊槍，隨動跟蹤機構；本發明還公開了基於該雷射電弧複合焊炬的雷射電弧複合焊接裝置。該三向連接件能夠使藉助其對外連接的電弧焊炬上下、左右移動、旋轉角度；該雷射電弧複合焊炬的雷射焊槍能夠上下移動，電弧焊槍藉助該三向連接件能夠上下、左右移動、旋轉角度，進而使雷射束與焊絲之間的間距和夾角得到調整，從而使雷射束與焊絲間的協同效應達到最佳，進而保證焊接效率和質量。
文檔編號B23K28/02GK102581530SQ20121008020
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者曾惠林, 梁天軍, 王新升, 王長江, 皮亞東, 趙卿 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司