本发明提出一种直焊道侧向力跟踪装置及跟踪方法，本发明的装置包括随动跟踪机构(1)、八字跟踪轮电动升降机构(2)、过渡连接板和焊枪调节机构(4)。本发明还提供了基于该装置的具有侧向力自动跟踪功能和电动纠偏功能以及侧向力跟踪的新方法。本发明的直焊道侧向力跟踪装置及该装置的跟踪方法在直缝管车间冶金复合管内覆层焊接工序以及40mm以上的厚壁直缝埋弧焊管焊接中使用，可以实现焊缝的高质量跟踪，满足冶金复合管和厚板直缝埋弧焊管的正常生产需求。
1.一种直焊道侧向力跟踪装置，包括随动跟踪机构(1)、八字跟踪轮电动升降机构(2)、过渡连接板(18)和焊枪调节机构(4)，其特征在于：所述随动跟踪机构(1)包括底座(9)、上连接架(10)、第一直线导轨副(5)、对中气缸(8)、定位柱(6)和锁紧气缸(7)，所述底座(9)固定连接在焊接设备(23)上，所述上连接架(10)通过第一直线导轨副(5)与所述底座(9)滑动连接，所述对中气缸(8)安装于底座(9)上，所述定位柱(6)固定连接在底座(9)上，所述锁紧气缸(7)固定在底座(9)上；
所述八字跟踪轮电动升降机构(2)包括侧立座(11)、减速电机、滚轴丝杆组件(12)、第二直线导轨副(13)、八字跟踪轮(15)、跟踪轮夹持机构(16)和压力传感器(14)，所述焊枪(22)通过上连接架(10)实现左右自由滑动；所述上连接架通过锁紧气缸(7)实现锁定；所述侧立座(11)固定连接在随动跟踪机构(1)的上连接架(10)上，所述减速电机与滚轴丝杆组件(12)通过第二直线导轨副(13)连接在侧立座(11)上，所述八字跟踪轮(15)通过跟踪轮夹持机构(16)和压力传感器(14)和减速电机以及滚轴丝杆组件(12)相连；所述八字跟踪轮(15)包括两个跟踪轮，所述两个跟踪轮和竖直方向所成夹角相同；
所述焊枪调节机构(4)通过过渡连接板(18)和所述八字跟踪轮电动升降机构连接；所述焊枪调节机构上设置有焊枪加持机构，所述焊枪通过所述焊枪夹持机构连接在焊枪调节机构上。
2.根据权利要求1所述的直焊道侧向力跟踪装置，其特征在于，所述装置还包括电动纠偏机构(3)，所述电动纠偏机构(3)包括减速电机横移组件(17)、激光笔(20)和摄像头(19)，所述激光笔(20)与摄像头(19)安装在焊枪调节机构(4)上，所述减速电机横移组件(17)安装在侧立座(11)上，所述过渡连接板(18)安装在减速电机横移组件(17)的第二直线导轨副上。
3.利用权利要求1-2任一所述的一种直焊道侧向力跟踪装置的侧向力跟踪方法，包括：
焊接开始前，将八字跟踪轮(15)的中心线和焊枪(22)调节到一条直线上，后移动至焊接位置；向八字跟踪轮的两个跟踪轮施以大小相同的力，当钢管(24)在轴线方向上存在偏差时，跟踪机构(1)向焊缝方向移动以抵消两个跟踪轮受到钢板反作用力在水平方向上的分力，实现沿焊缝方向的自动跟踪。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将激光笔(20)和摄像头(19)调节至八字跟踪轮(15)的中心线和焊枪(22)所在直线上，利用电动纠偏机构(3)进行调整，保证焊枪(22)始终沿着合适位置进行焊接。
一种直焊道侧向力跟踪装置及跟踪方法
技术领域
[0001] 本发明属于直缝冶金复合管及直缝埋弧焊管制造领域，具体涉及一种直焊道侧向力跟踪装置及该装置的跟踪方法。
背景技术
[0002] 目前直缝埋弧焊管生产线采用刀轮压入坡口内配合随动跟踪和人为电动纠偏跟踪方式，内焊采用一道焊接完成方式，现已成为直缝埋弧焊管的标准跟踪结构。
[0003] 近年来冶金复合管由于其巨大的利润空间，受到国内外焊管企业的热捧，国内焊管企业开始兴建冶金复合管生产线。由于冶金复合管的内焊部分分为基管焊接和覆管焊接，其必须采用多层多道方式进行焊接。同时40mm以上的厚壁直缝埋弧焊管，为了提高生产效率，内焊也最好采用多层多道方式焊接，这种情况下，刀轮跟踪方式无法实施，如没有可靠的跟踪方式，上述钢管就无法进行高质量的可靠生产。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术中冶金复合管和厚板直缝埋弧焊管多层多道内焊时跟踪困难的问题，本发明提出一种直焊道侧向力跟踪装置及跟踪方法。
[0005] 本发明提供的直焊道侧向力跟踪装置包括：随动跟踪机构1、八字跟踪轮电动升降机构2、过渡连接板和焊枪调节机构4，其特征在于：
[0006] 所述随动跟踪机构1包括底座9、上连接架10、第一直线导轨副5、对中气缸8、定位柱6和锁紧气缸7，所述底座9固定连接在焊接设备23上，所述上连接架10通过第一直线导轨副5与所述底座9滑动连接，所述对中气缸8安装于底座9上，所述定位柱6固定连接在底座9上，所述锁紧气缸7固定在底座9上；所述
[0007] 所述八字跟踪轮电动升降机构2包括侧立座11、减速电机、滚轴丝杆组件12、第二直线导轨副13、八字跟踪轮15、跟踪轮夹持机构16和压力传感器14，所述焊枪22通过上连接板10实现左右自由滑动；所述上连接板通过锁紧气缸7实现锁定；所述侧立座11固定连接在随动跟踪机构1的上连接架10上，所述减速电机与滚轴丝杆组件12通过第二直线导轨副13连接在侧立座11上，所述八字跟踪轮15通过跟踪轮夹持机构16和压力传感器14和减速电机与滚轴丝杆组件12相连；所述八字跟踪轮15包括两个跟踪轮，所述两个跟踪轮和竖直方向所成夹角相同；
[0008] 所述焊枪调节机构4通过过渡连接板18和所述八字跟踪轮电动升降机构连接；所述焊枪调解机构上设置有焊枪加持机构，所述焊枪通过所述焊枪夹持机构连接在焊枪调节机构上。
[0009] 优选的，其特征在于，所述装置还包括电动纠偏机构3，所述电动纠偏机构3包括减速电机横移组件17、激光笔20和摄像头19，所述激光笔20与摄像头19安装在焊枪调节机构4上，所述减速电机横移组件17安装在侧立座11上，所述过渡连接板18安装在减速电机横移组件17的第二直线导轨副上。
[0010] 本发明还提供了利用上述直焊道侧向力跟踪装置的侧向力跟踪方法，包括：
[0011] 焊接开始前，将八字跟踪轮(15)的中心线和焊枪(22)调节到一条直线上，后移动至焊接位置；向八字跟踪轮的两个跟踪轮施以大小相同的力，当钢管(24)在轴线方向上存在偏差时，跟踪机构(1)向焊缝方向移动以抵消两个跟踪轮受到钢板反作用力在水平方向上的分力，随动跟踪机构(1)带着焊枪(22)进行移动，实现沿焊缝方向的自动跟踪。
[0012] 优选的，所述方法进一步包括：
[0013] 将激光笔20和摄像头19调节至八字跟踪轮15的中心线和焊枪22所在一条直线上，利用电动纠偏机构3进行调整，保证焊枪22始终沿着合适位置进行焊接。
[0014] 本发明的直焊道侧向力跟踪装置及该装置的跟踪方法在直缝管车间冶金复合管内覆层焊接工序中使用，其可以在不受坡口形状和有无的状态下实现良好的跟踪，八字跟踪轮在钢管内壁侧向力的作业下，配合浮动跟踪机构可以实现焊缝大趋势的跟踪，配合电动纠偏机构可以实现焊缝的高质量跟踪，满足冶金复合管的正常生产需求。
附图说明
[0015] 图1本发明的一种直焊道侧向力跟踪装置的侧视图；
[0016] 图2本发明的一种直焊道侧向力跟踪装置在钢管内部的端面图；
[0017] 图3本发明的八字跟踪轮在钢管内部的受力示意图；
[0018] 附图标识：
[0019] 1、八字随动跟踪机构；2、八字跟踪轮电动升降机构；3、电动纠偏机构；4、焊枪调节机构；5、第一直线导轨副；6、定位柱；7、锁紧气缸；8、对钟气缸；9、底座；10、上连接板；11、侧立座；12、滚轴丝杆；13、第二直线导轨副；14、压力传感器；15、八字跟踪轮；16、跟踪轮夹持机构；17、减速电机横移组件；18、过渡连接板；19、摄像头；20、激光笔；21、焊枪夹持机构；22、焊枪；23、焊接设备；24、钢管。
具体实施方式
[0020] 如下为本发明的实施例，其仅用与本发明的解释而并非限制。
[0021] 图1所示为本发明的一种直焊道侧向力跟踪装置的侧视图，其包括随动跟踪机构1、八字跟踪轮电动升降机构2、电动纠偏机构3、焊枪调节机构4、以及激光笔20和摄像头19等部件；
[0022] 其中，底座9固定连接在焊接设备23上，上连接架10通过第一直线导轨副5与底座9滑动连接，对中气缸8安装于底座9上，定位柱6固定连接在底座9上，锁紧气缸7固定在底座上，它们共同组成随动跟踪机构1。
[0023] 侧立座11固定连接在随动跟踪机构1的上连接架10上，减速电机与滚轴丝杆组件12通过第一直线导轨副13连接在侧立座11上，八字跟踪轮15通过跟踪轮夹持机构16和压力传感器14和减速电机与滚轴丝杆组件12相连，它们共同组成八字跟踪轮电动升降机构2。
[0024] 电动纠偏机构3由减速电机横移组件17和过渡连接板18组成。减速电机横移组件17安装在侧立座11上，过渡连接板18安装在减速电机横移组件17的第二直线导轨副上。
[0025] 焊枪调节机构4安装在过渡连接板18上，焊枪22通过焊枪夹持机构21连接在焊枪调节机构4上,激光笔20与摄像头19也安装在焊枪调节机构4上。
[0026] 所述随动跟踪机构1的上连接板10可以带动焊枪22进行左右自由滑动。对中气缸8在定位柱6的限定作用下，可以实现上连接板10自动回中，也即是焊枪22自动回中。所述锁紧气缸7可以实现上连接板10的锁定。
[0027] 所述八字跟踪轮电动升降机构2的八字跟踪轮15可以在减速电机与滚轴丝杆组件12的作用下电动上升和下降，从而可以根据实际焊接情况，在焊接开始前调节焊枪22至合适高度，并在焊接过程中保持这一高度，而且保证焊接效果可靠。所述八字跟踪轮15对钢管
24的压力可以通过压力传感器14检测出来。
[0028] 焊接开始前，激光笔20、摄像头19、八字跟踪轮15的中心线和焊枪22应调节到一条直线上。焊枪22可以在电动纠偏机构3的作用下，不受随动跟踪机构1的影响进行自由左右精调，保证焊枪22在最佳的焊接位置进行焊接。
[0029] 图2所示为本发明的一种直焊道侧向力跟踪装置在钢管内部的端面图，从图中可以看出该装置在钢管24内部的实际工作状态。图3所示为本发明的八字跟踪轮在钢管内部的受力示意图。
[0030] 在焊接开始前，焊接设备23施加给八字跟踪轮15大小相同为F1和F11的力，钢管24对八字跟踪轮15相对应的作用力为F2和F22。它们在竖直方向的分力F4与F44分力和焊接设备23施加给八字跟踪轮15的压力F1和F11大小一致，相互抵消；而F2和F22在水平上的分力F3和F33在方向上刚好相反，当钢管24在轴线方向上存在偏差时，如果其施加给跟踪轮15的分力F3大于分力F33时，在侧向力的作用下，随动跟踪机构1就会带着焊枪22进行移动，直至F3和F33大小一致。反之相同，随动跟踪机构1就会带着焊枪22进行反向移动，直至F3和F33大小一致。从而实现焊枪22始终沿着钢管24的轴线方向移动，也即实现焊枪22沿着焊缝方向进行自动跟踪。
[0031] 当侧向力F3和F33之间的差别较小时，也即是钢管24轴线偏差不大时，这时侧向力不足以克服随动跟踪机构1的摩擦力的影响时，由于此时偏差非常小，可以在监视器中观察激光点与焊缝的相对位置，利用电动纠偏机构3进行细微精调整，保证焊枪22始终沿着合适位置进行焊接，从而保证焊接质量；
[0032] 采用本发明的一种直焊道侧向力跟踪装置的侧向力跟踪方法能使焊枪22的移动和焊缝轨迹与工件的实际焊缝坡口轨迹保持一致，避免焊偏并造成焊接缺陷。与焊接设备23配套，适用于直缝冶金复合管内覆层和厚板直缝埋弧焊管的内焊道焊接。
[0033] 上述装置中，如果无需人工进行纠偏，则可以去除电动纠偏机构，即去掉减速电机横移组件17、激光笔20和摄像头19，仅依靠八字跟踪轮实现对于焊接位置的纠偏。
[0034] 需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对实例及其方法所作的任何简单变形或修改均在本专利的保护范围之内。
