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CN104439705B - 管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置 - Google Patents

管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置 Download PDF

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CN104439705B CN201310452156.9A CN201310452156A CN104439705B CN 104439705 B CN104439705 B CN 104439705B CN 201310452156 A CN201310452156 A CN 201310452156A CN 104439705 B CN104439705 B CN 104439705B
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Abstract

本发明公开了一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，属于石油天然气管道焊接领域。该装置至少包括：自动控制系统、电弧焊机、激光器、复合焊焊炬、焊接小车、导向轨道、卡紧轮，所述焊接小车上设置有传感器；所述导向轨道上沿圆周设置有所述卡紧轮，所述卡紧轮的中心轮轴安装在所述焊接小车下面。可实时控制焊接小车与导向轨道的距离，有效监测焊接小车的实时动态，避免卡紧轮与导向轨道配合松动，甚至脱落，同时杜绝激光电弧复合焊施焊时激光束对周围人和物造成的伤害，消除安全隐患，有效保障管道焊接过程的安全性；实用性强，可广泛用于油气管道全位置激光电弧复合焊焊接系统的安全监测技术。

Description

管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置
技术领域
本发明涉及石油天然气管道焊接领域，特别涉及一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置。
背景技术
管道全位置激光电弧复合焊接技术，将电弧焊的桥接能力强与激光焊的焊接速度快、熔深大等优点融为一体，摒除了传统电弧焊技术无法依靠提高焊接功率获得更大熔深和更高焊接速度及纯激光焊用于管线钢焊接时的苛刻要求、焊缝的冲击韧性差等缺陷，焊接效率高、单层焊接厚度大，与现有管道自动焊技术相比，可进一步提高焊接效率，是管道焊接领域的前沿技术。
目前，管道全位置激光电弧复合焊技术，如图1所示，是在自动控制系统1、电弧焊机2、激光器3的作用下，借助焊接小车5带动复合焊焊炬4沿安装于待焊钢管6的管口附近的导向轨道7运动，继而实现对管道环焊缝8的全位置焊接。焊接小车5依靠其卡紧轮可实现与导向轨道7的装配，在电机驱动力带动下，通过齿轮齿条传动方式，实现焊接小车5沿导向轨道7的行走。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
虽然上述卡紧轮与导向轨道的配合方式理论上是安全的，然而存在极大的安全隐患。因为激光束的能量极高，如果出现卡紧轮与导向轨道的配合松动，或者卡紧轮从导向轨道上脱落，焊接小车携带的激光焊枪的激光束将对周围的人和物造成极大伤害，甚至是毁灭性伤害。故而，在激光电弧复合焊焊接过程中需对焊接小车在导向轨道上的运动进行实时监测，以确保焊接过程的绝对安全。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置。用于监测激光电弧复合焊施焊时焊接小车在导向轨道上的实时动态，确保管道焊接过程的安全性。所述技术方案如下：
一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，至少包括：自动控制系统、电弧焊机、激光器、复合焊焊炬、焊接小车、导向轨道、卡紧轮，所述焊接小车上设置有传感器;所述导向轨道上沿圆周设置有所述卡紧轮，所述卡紧轮的中心轮轴安装在所述焊接小车下面。
具体地，所述导向轨道为圆环形状，其内表明沿圆周均布有支腿，所述导向轨道通过所述支腿安装于待焊钢管的管口外周。
进一步地，所述导向轨道的中心与所述待焊钢管的中心为同心。
具体地，所述传感器将监测到的实时信息传递给自动控制系统，所述自动控制系统对接收到的信息进行判断，针对性的对所述电弧焊机、所述激光器、所述焊接小车发出指令。
进一步地，所述焊接小车通过所述卡紧轮装卡于所述导向轨道上。
具体地，所述焊接小车由电机驱动，通过齿轮齿条传动，沿所述导向轨道行走。
具体地，所述复合焊焊炬设置在所述待焊钢管的管口处，并与所述焊接小车连接。
具体地，所述电弧焊机和所述激光器分别通过导线连接所述自动控制系统，且所述电弧焊机通过导线连接所述焊接小车，所述激光器通过导线连接所述复合焊焊炬。
具体地，所述传感器通过导线连接所述自动控制系统。
具体地，所述自动控制系统控制所述电弧焊机、所述激光器及所述焊接小车动作，所述焊接小车带动所述复合焊焊炬沿所述导向轨道周向行走，对管道环焊缝全位置焊接。
进一步地，所述传感器探头底面与导向轨道表面之间的距离d≤20mm。
进一步地，所述传感器探头底面与导向轨道表面之间的距离d在允许值的范围内时，所述焊接小车带动所述复合焊焊炬进行正常施焊；当距离d大于允许的范围值时，所述自动控制系统发出指令，所述电弧焊机、所述激光器、所述焊接小车均停止动作。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
试验证明，通过在焊接小车上设置传感器连接自动控制系统，可实时控制焊接小车与导向轨道的距离，有效监测焊接小车的实时动态，避免卡紧轮与导向轨道配合松动，甚至脱落，同时杜绝激光电弧复合焊施焊时激光束对周围人和物造成的伤害，消除安全隐患，有效保障管道焊接过程的安全性，是激光电弧复合焊接系统中不可缺的装置，实用性强；可广泛用于油气管道全位置激光电弧复合焊焊接系统的安全监测领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术管道全位置激光电弧复合焊系统示意图；
图2是本发明实施例提供的图1中A向视图；
图3是本发明实施例提供的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置的局部剖视图；
图4是本发明实施例提供的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置结构示意图。
图中各符号表示含义如下：
1—自动控制系统；2—电弧焊机；3—激光器；4—复合焊焊炬；5—焊接小车；6—待焊钢管；7—导向轨道；8—焊缝；9—轮轴；10—支腿；11—卡紧轮；12—传感器。
d—传感器探头底面与导向轨道表面之间的距离。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图2、图3、图4所示，本发明实施例提供了一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，至少包括：自动控制系统1、电弧焊机2、激光器3、复合焊焊炬4、焊接小车5、导向轨道7、轮轴9、支腿10、卡紧轮11、传感器12等；具体地，所述导向轨道7为圆环形状，其内表明沿圆周均布有若干个支腿10，导向轨道7通过支腿10安装于待焊钢管6的管口附近的外周，且通过调节支腿10使圆环形的导向轨道7的中心与待焊钢管6的中心为同心；所述导向轨道7上沿圆周设置有若干个卡紧轮11，卡紧轮11的中心轮轴9安装在焊接小车5下面，使焊接小车5通过卡紧轮11装卡于导向轨道7上，所述焊接小车5为现有技术，在电机驱动力带动下，通过齿轮齿条传动方式，实现焊接小车5沿导向轨道7的行走；所述复合焊焊炬4为现有技术，设置在待焊钢管6的管口处，并与焊接小车5连接；所述自动控制系统1、电弧焊机2、激光器3均采用现有技术，电弧焊机2和激光器3分别通过导线连接自动控制系统1，同时电弧焊机2通过导线连接焊接小车5，激光器3通过导线连接复合焊焊炬4。
具体地，作为优选，所述焊接小车5的车体上安装有传感器12，传感器12通过导线连接自动控制系统1，所述自动控制系统1为现有技术，接通电源，开启自动控制系统1，控制电弧焊机2、激光器3及焊接小车5动作，在自动控制系统1、电弧焊机2、激光器3的作用下，借助焊接小车5带动复合焊焊炬4沿安装于待焊钢管6的管口附近的导向轨道7周向行走，从而实现对管道环焊缝8的全位置焊接。
本发明实施例的工作原理：焊接过程中，传感器12实时监测焊接小车5上设置的传感器12探头底面与导向轨道7表面之间的距离d，该距离d≤20mm，传感器12将监测到的实时信息传递给自动控制系统1，自动控制系统1对接收到的信息进行判断，而后针对性的对电弧焊机2、激光器3、焊接小车5发出指令，以进行下一步的动作。当距离d在允许值的范围内时，焊接小车5可带动复合焊焊炬4进行激光电弧复合焊正常施焊；当距离d大于允许的范围值时，自动控制系统1发出指令，使电弧焊机2、激光器3、焊接小车5均停止动作，以保证焊接过程的安全性，最为关键的是激光器3不再发出激光，不会对周围的人和物造成伤害，保证了激光电弧复合焊的安全焊接，实现了在管道全位置激光电弧复合焊焊接系统的安全监测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，至少包括：自动控制系统(1)、电弧焊机(2)、激光器(3)、复合焊焊炬(4)、焊接小车(5)、导向轨道(7)、卡紧轮(11)，其特征在于，所述焊接小车(5)上设置有传感器(12)；所述导向轨道(7)上沿圆周设置有所述卡紧轮(11)，所述卡紧轮(11)的中心轮轴(9)安装在所述焊接小车(5)下面；所述传感器(12)探头底面与导向轨道(7)表面之间的距离d≤20mm；
所述导向轨道(7)为圆环形状，其内表面沿圆周均布有支腿(10)，所述导向轨道(7)通过所述支腿(10)安装于待焊钢管(6)的管口外周。
2.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述导向轨道(7)的中心与所述待焊钢管(6)的中心为同心。
3.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述传感器(12)将监测到的实时信息传递给自动控制系统(1)，所述自动控制系统(1)对接收到的信息进行判断，针对性的对所述电弧焊机(2)、所述激光器(3)、所述焊接小车(5)发出指令。
4.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述焊接小车(5)通过所述卡紧轮(11)装卡于所述导向轨道(7)上；所述焊接小车(5)由电机驱动，通过齿轮齿条传动，沿所述导向轨道(7)行走。
5.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述复合焊焊炬(4)设置在所述待焊钢管(6)的管口处，并与所述焊接小车(5)连接。
6.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述电弧焊机(2)和所述激光器(3)分别通过导线连接所述自动控制系统(1)，且所述电弧焊机(2)通过导线连接所述焊接小车(5)，所述激光器(3)通过导线连接所述复合焊焊炬(4)。
7.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述传感器(12)通过导线连接所述自动控制系统(1)。
8.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述自动控制系统(1)控制所述电弧焊机(2)、所述激光器(3)及所述焊接小车(5)动作，所述焊接小车(5)带动所述复合焊焊炬(4)沿所述导向轨道(7)周向行走，对管道环焊缝(8)全位置焊接。
9.根据权利要求1所述的管道全位置激光电弧复合焊安全监测装置，其特征在于，所述传感器(12)探头底面与导向轨道(7)表面之间的距离d≤20mm时，所述焊接小车(5)带动所述复合焊焊炬(4)进行正常施焊；当距离d＞20mm时，所述自动控制系统(1)发出指令，所述电弧焊机(2)、所述激光器(3)、所述焊接小车(5)均停止动作。
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