CN202934266U - 焊接装置及具有该装置的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊接装置，包括感应加热器和焊枪组件，感应加热器和焊枪组件沿第一方向依次设置于连接构件，且感应加热器的施热端与焊枪组件的施焊头相对于连接构件同向设置，第一方向为焊缝形成方向。本实用新型提供的具有焊前预热功能的焊接装置，在有效减少操作工时的基础上，可有效控制焊接质量；同时，由于预热和焊接同步进行，消除预热与焊接间的等待时间，可以有效提高生产效率，具有较高的能量利用率。此外，本方案采用利用电磁感应原理的感应加热器，加热过程中不会产生飞溅，可消除作业过程中烧伤、烫伤等安全事故，确保操作人员的生产安全，大大改善了作业环境。在此基础上，本实用新型还提供了一种具有该焊接装置的焊接设备。

Description

焊接装置及具有该装置的焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种焊接装置及具有该装置的焊接设备。

背景技术

随着经济建设的迅速发展，道路交通、机场、港口、水利水电、市政建设等基础设施规模也越来越大，对于各种类型工程机械的需求逐渐呈高负载的趋势变化。除动力系统、控制系统等外，工程机械的机体承载能力需要同步提高，其主要承载结构件的焊接质量已成为适应高负载要求的重要指标之一。

众所周知，重要构件及较厚部件的焊接，均要求在焊前进行预热，从而获得较高的焊接质量。现有技术中，焊前预热大多采用人工火焰（一般以氧气+丙烷作为燃烧气体）预热的方式，具体请参见图1。对焊接件进行预热时，首先将减压阀打开，调节氧气和丙烷出气量，操作工人手持烤枪，进而打开烤枪开关点燃燃烧气体，利用产生高温的火焰对预热区域进行加热。

然而，采用火焰加热的方式对焊接件进行焊前预热时，受工人操作行为影响较大，存在以下几点不足：

（1）焊件质量不稳定。人工操作的随意性较强，使得焊接件预热宽度、加热的移动速度不恒定，同时先后加热的区域还存在温度差异，致使焊后接头变形和应力分布不均匀。

（2）经济性差。对大型结构件进行预热时，由于热传导、热辐射、对流等现象的存在，致使大部分热量流失；并且加热后的工件由于焊接不及时跟进也会使热量产生流失，能量利用率较低，经济性差。

（3）对人工操作经验要求较高，工作效率低。

（4）工作环境差。加热过程中产生的飞溅物容易烫伤操作工人。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对焊前预热技术进行优化设计，以克服火焰加热方式存在的上述缺陷。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种具有焊前预热功能的焊接装置，可完全规避火焰加热方式所存在的上述不足。在此基础上，本实用新型还提供了一种具有该焊接装置的焊接设备。

本实用新型提供的焊接装置，包括感应加热器和焊枪组件，所述感应加热器和焊枪组件沿第一方向依次设置于连接构件，且所述感应加热器的施热端与所述焊枪组件的施焊头相对于所述连接构件同向设置，所述第一方向为焊缝形成方向。

优选地，所述感应加热器具有防护构件，所述防护构件上设置有至少两组感应线圈。

优选地，所述防护构件上固定设置有与每组感应线圈相对应的凸起部，所述感应线圈环绕于相应的所述凸起部的根部。

优选地，所述防护构件具体为平板状，所述凸起部为沿第一方向设置的条状。

优选地，所述防护构件具体为折弯状，所述凸起部为沿第一方向设置的条状，且分别设置在折弯状防护构件的两个板面上。

优选地，所述防护构件采用玻璃纤维或者耐热陶瓷制成。

本实用新型提供的焊接设备，包括如前所述的焊接装置，及驱动台车和横臂；其中，所述驱动台车可沿第一方向位移，所述横臂设置在所述驱动台车上并沿第二方向外伸于所述驱动台车；且所述焊接装置设置于所述横臂的外伸端，所述第二方向与所述第一方向垂直。

优选地，所述横臂可分别相对于所述驱动台车沿第二方向和第三方向调整相对位置，所述第三方向与所述第一方向和第二方向均垂直。

优选地，所述焊枪组件可分别相对于连接构件沿第二方向和第三方向调整相对位置，所述感应加热器可分别相对于连接构件沿第二方向和第三方向调整相对位置。

优选地，还包括固定设置的两个平行导轨，所述驱动台车的行车轮与所述平行导轨配合设置。

优选地，所述驱动台车上还设置有供电至所述焊接组件的焊接电源，以及供电至所述感应加热器的中频感应电源。

本实用新型提供的焊接装置兼具焊前加热功能，其感应加热器和焊枪组件沿第一方向（焊缝形成的前后方向）依次设置于连接构件，也就是说，相对于焊缝形成的方向，本方案在焊枪组件的前侧设置有感应加热器，通过感应加热器对工件的焊接界面和界面附近的工件部分进行加热；同时，感应加热器的施热端与焊枪组件的施焊头相对于连接构件同向设置，使得施热端和施焊头均可以与待焊构件相对。如此设置，在焊接工序，感应加热器和焊枪组件以相同速度前进，预热和焊接得以同步进行，一个操作工人就可同时完成预热和焊接，在有效减少操作工时的基础上，可有效控制焊接质量；同时，由于预热和焊接同步进行，消除预热与焊接间的等待时间，可以有效提高生产效率，具有较高的能量利用率。此外，本方案采用利用电磁感应原理的感应加热器，加热过程中不会产生飞溅，可消除作业过程中烧伤、烫伤等安全事故，确保操作人员的生产安全，大大改善了作业环境。

在本实用新型的优选方案中，其感应加热器的防护构件可以为适用于对接焊缝的平板状，也可以为折弯状适用于角焊缝；如此设置，可以使得感应加热器的线圈进一步适应待焊构件的形状，有效提高能量利用率，同时提高预热效果，为可靠提高焊接质量提供可靠保障。

本实用新型所述焊接设备的驱动台车可沿第一方向位移，以自动实现同步预热焊接；此外，其横臂还可以相对于驱动台车沿第二方向（左右方向）和第三方向（上下方向）调整相对位置；如此设置，可调节横臂的工作高度和伸出量，对不同尺寸工件及焊接位置实施有效焊接。

在另一优选方案中，预热模块根据待焊构件厚度、材料性能和焊接速度控制焊接电源输出至感应加热器的电流，能够有效满足减少焊接缺陷的预热要求。

附图说明

图1是现有人工火焰加热方式的工作状态示意图；

图2是具体实施方式所述焊接设备的轴测示意图；

图3是图2的A向视图；

图4是图2的B向视图；

图5是图2中所示焊接装置的Ⅰ部放大示意图；

图6是第一实施例所示感应加热器的整体结构示意图；

图7为图6中所示感应加热器使用状态的原理示意图；

图8是第二实施例所示感应加热器的整体结构示意图；

图9为图8中所示感应加热器使用状态的原理示意图。

图2至图9中：

驱动台车10、平行导轨11、焊接装置20、感应加热器21、施热端21a、

防护构件211'、凸起部2111'、防护构件211"、凸起部2111"、

感应线圈212、附座213、焊枪组件22、施焊头22b、连接构件23、横梁30、待焊构件40、控制柜50。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种兼具焊前加热功能的焊接装置，消除预热与焊接间的等待时间，通过感应加热器对工件的焊接界面和界面附近的工件部分进行加热；同时，应用该焊接装置的焊接设备可自动实现预热焊接操作。下面结合说明书附图进行详细说明。

请参见图2、图3和图4，其中，图2是本实施方式所述焊接设备的轴测示意图，图3是图2的A向视图，图4是图2的B向视图。

如图所示，该焊接设备包括可沿第一方向X位移的驱动台车10，第一方向X即焊缝形成方向，驱动台车10沿第一方向X以预定速度位移，其焊接装置施焊完成后即可在待焊构件上形成既定焊缝。

其中，焊接装置20通过横梁30与驱动台车10连接。具体地，该横梁30沿第二方向Y外伸于驱动台车10，以便设置在该横梁30外伸端的焊接装置20进行施焊。在驱动台车位移平面内，第二方向Y与第一方向X垂直。为详细说明本方案焊接装置20的具体结构，请一并参见图5，该图是图2中所示焊接装置的Ⅰ部放大示意图。

本方案中，该焊接装置20包括感应加热器21和焊枪组件22，感应加热器21和焊枪组件22沿第一方向X依次设置于连接构件23，并通过连接构件23与横梁30的外伸端；且感应加热器21的施热端21a与焊枪组件22的施焊头22b相对于该连接构件23同向设置。其中，焊枪组件22可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

需要说明的是，连接构件23具体可以采用不同的结构形式实现，只要满足连接感应加热器21和焊枪组件22，以及建立焊接装置20与横梁30之间的可靠连接均在本申请请求保护的范围内。

具体地，该感应加热器21具有防护构件，在防护构件上设置有至少两组感应线圈212，以有效针对待焊构件本体的焊缝及焊缝两侧区域进行加热。以下以两个实施例进行详细说明。

请参见图6和图7，其中，图6是第一实施例所示感应加热器的整体结构示意图，图7为图6中所示感应加热器使用状态的原理示意图。

如图6和图7所示，防护构件211'上固定设置有与每组感应线圈212相对应的凸起部2111'，感应线圈212环绕于相应的凸起部2111'的根部，以贴近待焊构件40。本方案中，防护构件211'具体为折弯状，以适应角焊缝的焊接，凸起部2111'为沿第一方向X设置的条状，且分别设置在折弯状防护构件211'的两个板面上。此外，如图6所示，折弯状防护构件211'的开口端可以设置有封口板，以便设置用于与连接构件23连接的附座213。

实际上，感应线圈212的具体数量可以根据构件材质、厚度、坡口形式及焊缝尺寸进行选择，而非局限于图中所示的两个，具体加热时各感应线圈212分别位于焊缝的两侧，对工件进行均匀加热。另外，防护构件211'可以采用玻璃纤维或者耐热陶瓷制成，只要能够满足电磁感应加热的要求均可。

特别说明的是，该折弯状防护构件211'两个板面所形成的夹角也不局限于图中所示的90度，显然，根据两待焊构件的实际角度的不同进行设计即可。

如此设置，随着驱动台车10的行进，感应加热器21与焊枪组件22相对于待焊构件同速位移。显然，由于预热和焊接同步进行，消除预热与焊接间的等待时间，可以有效提高生产效率，具有较高的能量利用率。此外，本方案采用利用电磁感应原理的感应加热器，加热过程中不会产生飞溅。

上述实施例所示感应加热器适用于角焊缝的焊接装置，接下来，第二实施例所示感应加热器适用于对接焊缝的焊接。具体请一并参见图8和图9，其中，图8是第二实施例所示感应加热器的整体结构示意图，图9为图8中所示感应加热器使用状态的原理示意图。

本方案与第一实施例的本质区别在于防护构件的形状不同。如图所示，防护构件211"具体为平板状，其上的凸起部2111"同样为沿第一方向设置的条状，环绕于相应凸起部2111″上的两个感应线圈212分别位于焊缝的两侧。同理，图中所示两个感应线圈212仅为示例性说明，其具体数量可以根据实际工况进行设定。

实际加热时，防护构件与待焊构件40的表面留有一定的距离d，为了更好的适应不同的工件。优选地，横臂30可分别相对于驱动台车10沿第二方向Y和第三方向Z调整相对位置，其中，第三方向Z与第一方向X和第二方向Y均垂直，由此，可以根据不同待焊构件的外形尺寸进行调整，以符合焊前加热的需要。

另外，为进一步提升该焊接设备的调节精度，其焊枪组件22可分别相对于连接构件23沿第二方向Y和第三方向Z调整相对位置，其感应加热器21也可分别相对于连接构件23沿第二方向Y和第三方向Z调整相对位置。也就是说，在横梁30粗调整的基础上，由焊枪组件22和感应加热器21进行精调整。

优选地，基于带动焊接装置20沿第一方向位移的驱动台车10，可以增设固定设置的两个平行导轨11，相应地，驱动台车10的行车轮与平行导轨11配合设置。如此设置，只要保证平行导轨11固定设置，即可确保驱动台车10的平稳运行，从而大大降低对于焊接车间的环境要求。

此外，驱动台车10上还设置有供电至焊接组件22的焊接电源，以及供电至感应加热器21的中频感应电源，通过设定中频感应电源交流电流值，由感应加热器21的感应线圈212把电能传递给待焊构件，进而电能再在工件内部转化为热能，从而工件达到所需的预热温度。当然，可根据不同的焊接工艺对感应电源电流进行调节，使工件焊缝前方温度达到预热要求。

具体地，驱动台车10上可以设置控制柜50，以集成一PLC控制系统。该控制系统包括焊接模块、预热模块和台车驱动模块，以便于在预热与焊接同步过程形成合理的逻辑顺序；当然，这些系统功能在控制柜50的控制面板上进行编程，通过调节横臂30、感应加热器21及焊枪组件22的位置，对不同尺寸工件及焊接位置实施焊接，并基于工件厚度、材料性能、焊接速度等因素确定感应加热电流，通过感应加热器对工件的焊接界面和界面附近的工件部分进行加热，达到减少焊接缺陷的预热要求。驱动台车以设定的焊接速度沿轨道方向移动，完成整条焊缝的焊接。

综上，与现有焊接预热方式相比，本实用新型具有以下优点：

（1）本方案将感应加热器和焊枪组件以前后位置关系固定在驱动台车横臂上，驱动台车以焊接速度沿导轨前进时，感应加热器和焊枪组件以相同速度前进，使预热和焊接同步进行，实现焊接预热工序自动化，一个操作工人就可同时完成预热和焊接，从而可以减少操作工时，大大降低生产成本。

（2）本方案将预热和焊接同步进行，消除预热与焊接间的等待时间，可以有效提高生产效率。

（3）在焊接过程中加热器和焊枪组件距离始终保持一致，加热温度和加热区域均匀稳定，降低了焊接变形和焊接应力，可以有效提高焊接质量。

（4）本方案采用感应加热器对焊接件进行感应加热，由于感应加热是钢材受到电磁感应产生感应电流而自身发热，不需要热传导，无需预留过多的损失热量，且焊接同步跟进，预热与焊接间的时间短，热量散失少，能量利用率高。

（5）本方案采用感应加热器对焊接件进行感应加热，不会产生飞溅，可消除作业过程中烧伤、烫伤等安全事故，确保操作人员的生产安全，改善作业环境；同时可对感应加热电流进行调节，控制加热温度，满足不同焊接工艺的要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种焊接装置，其特征在于，包括感应加热器和焊枪组件，所述感应加热器和焊枪组件沿第一方向依次设置于连接构件，且所述感应加热器的施热端与所述焊枪组件的施焊头相对于所述连接构件同向设置，所述第一方向为焊缝形成方向。 

2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述感应加热器具有防护构件，所述防护构件上设置有至少两组感应线圈。 

3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述防护构件上固定设置有与每组感应线圈相对应的凸起部，所述感应线圈环绕于相应的所述凸起部的根部。 

4.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于，所述防护构件具体为平板状，所述凸起部为沿第一方向设置的条状。 

5.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于，所述防护构件具体为折弯状，所述凸起部为沿第一方向设置的条状，且分别设置在折弯状防护构件的两个板面上。 

6.根据权利要求2至5中任一项所述的焊接装置，其特征在于，所述防护构件采用玻璃纤维或者耐热陶瓷制成。 

7.一种焊接设备，其特征在于，包括： 

如权利要求1至6中任一项所述的焊接装置； 

驱动台车，可沿第一方向位移；和 

横臂，设置在所述驱动台车上并沿第二方向外伸于所述驱动台车；且 

所述焊接装置设置于所述横臂的外伸端，所述第二方向与所述第一方向垂直。 

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述横臂可分别相对于所述驱动台车沿第二方向和第三方向调整相对位置，所述第三方向与所述第一方向和第二方向均垂直。 

9.根据权利要求8所述的焊接设备，其特征在于，所述焊枪组件可分 别相对于连接构件沿第二方向和第三方向调整相对位置，所述感应加热器可分别相对于连接构件沿第二方向和第三方向调整相对位置。 

10.根据权利要求7至9中任一项所述的焊接设备，其特征在于，还包括固定设置的两个平行导轨，所述驱动台车的行车轮与所述平行导轨配合设置。 

11.根据权利要求10所述的焊接设备，其特征在于，所述驱动台车上还设置有供电至所述焊接组件的焊接电源，以及供电至所述感应加热器的中频感应电源。 

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