CN102689122B - 大直径管道焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径管道焊接装置，包括管道支撑工装，该管道支撑工装包括水平设置的管道支撑悬臂，设置在该管道支撑悬臂两端的第一立柱和第二立柱，还包括设置在管道支撑悬臂上的轨道、可滑动地设置在该轨道上的背气小车、驱动该背气小车运动的驱动装置、设置在该背气小车上的气盒以及气管，在气盒的顶部设置有出气口，气管的出气端与气盒的内腔连通。本发明提供的管道焊接背气保护装置，设置有与焊炬同步运动的背气小车，并在背气小车上安装有气盒，惰性气体通过气管输送到气盒内以达到局部背气保护的目的。与现有技术相比，采用本发明的管道焊接背气保护装置，可大大缩减充气时间，生产效率大大提高，且减少惰性气体的用量，成本大幅下降。

Description

大直径管道焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接装置，特别是涉及一种大直径管道焊接装置。

背景技术

金属焊接时除焊缝正面的高温熔池需要适当保护外，焊缝的背面也必须采取必要措施以阻隔空气中的氧对焊缝的氧化作用。通常惰性气体被认为是较好的保护介质。能用来实施焊缝背面气体保护的装置被业界称为“背气保护装置”。

现有的金属焊接过程中，若工件为管状，通常会将管道两端封住，充入惰性气体进行保护，使管子内部含氧量降低，从而降低氧化程度。若工件为平板状，则需要在工件下方放置一条与工件等长的长条形气槽，焊接前气槽内充满惰性气体已达到背气保护的目的。然而，这两种方式，惰性气体的消耗量大，导致生产成本高；充气时间长，造成生产效率低下；而且由于管道内部或气槽空间大，即使充入大量惰性气体，仍不能有效排空空气，保护效果很差，严重影响焊接质量，造成焊后需对焊缝打磨抛光或酸洗钝化，浪费大量的人力物力。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大直径管道焊接装置，其能在节省惰性气体用量、缩短充气等待时间的同时，提高焊缝的背面成型质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大直径管道焊接装置，包括管道支撑工装，该管道支撑工装包括水平设置的管道支撑悬臂，设置在该管道支撑悬臂两端的用于支撑该管道支撑悬臂的第一立柱和第二立柱，还包括设置在所述管道支撑悬臂上的沿其长度方向延伸的轨道、可滑动地设置在该轨道上的背气小车、驱动该背气小车运动的驱动装置、设置在该背气小车上的气盒以及气管，在所述气盒的顶部设置有出气口，所述气管的出气端与所述气盒的内腔连通。

在其中一个实施例中，所述气盒的底部采用紫铜材料制成。

在其中一个实施例中，所述气盒的顶面为外凸圆弧状。

在其中一个实施例中，所述背气小车包括车底架和安装在该车底架上的顶部开口的车厢，在所述车底架上设置有与所述轨道配合的车轮，所述气盒装于所述车厢内。

在其中一个实施例中，所述气盒与所述车厢内底面之间形成腔室，在所述车厢上设置有与该腔室连通的进气口，该进气口与所述气管的出气端连接，在所述气盒的底部设置有连通所述腔室与气盒内腔的多个进气孔。

在其中一个实施例中，在所述车厢与所述车底架之间设置有一个或多个复位弹簧。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括伺服马达、减速器、传动轴及链条传动机构，所述传动轴经所述减速器与所述伺服马达连接，所述传动机构的链轮安装在传动轴上，所述传动机构的链条与所述背气小车连接。

在其中一个实施例中，所述第一立柱包括第一底板、固定在该第一底板上的第一固定立柱、可上下滑动地设置在该第一固定立柱上的第一活动立柱及第一升降机构，所述第一活动立柱的上端与所述管道支撑悬臂相对应的一端固定连接；所述第二立柱包括第二底板、固定在该第二底板上的第二固定立柱、可上下滑动地设置在该第二固定立柱上的第二活动立柱及第二升降机构，所述第二活动立柱的上端与所述管道支撑悬臂相对应的一端活动连接，所述第二固定立柱的下端通过转轴可转动地安装在所述第二底板上。

在其中一个实施例中，在所述第一固定立柱上设置有一条或多条沿竖直方向延伸的导轨，所述第一活动立柱为套筒式结构，其活动套接在所述第一固定立柱的外部，在该第一活动立柱上设置有一个或多个滚轮机构，每个滚轮机构均包括一个或多个与所述导轨的导轨面配合的滚轮。

在其中一个实施例中，所述第二固定立柱为套筒式结构，所述第二活动立柱活动套接在所述第二固定立柱的内部，在该第二活动立柱的上端设置有托架，所述管道支撑悬臂放置于该托架上，所述第二升降机构包括设置在所述第二固定立柱上的第一定位孔、沿竖直方向设置在所述第二活动立柱上的一排与该第一定位孔相对应的第二定位孔、穿过所述第一定位孔和第二定位孔的调节螺钉及上端与所述托架固定连接、下端与所述第二活动立柱螺纹连接的调节螺杆。本发明所述提供的大直径管道焊接装置，设置有背气保护装置，该背气保护装置有与焊炬同步运动的背气小车，并在背气小车上安装有气盒，惰性气体通过气管输送到气盒内以达到局部背气保护的目的。与现有技术相比，采用本发明所提供的大直径管道焊接装置，可大大缩减充气时间，生产效率大大提高，且减少惰性气体的用量，成本大幅下降。以6米长、直径200mm的管道为例，充满惰性气体的时间需要45分钟以上，需消耗约3瓶惰性气体。而采用本发明则可实现局部背气保护，充气时间可缩短为3分钟，一瓶惰性气体可焊接6米长管道8根。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中的大直径管道焊接装置的结构示意图；

图2为图1中I处的局部放大示意图；

图3为图1中的背气小车和气盒的剖视结构示意图；

图4为本发明其中一个实施例中的管道支撑工装的结构示意图；

图5为图4中的滚轮机构的结构示意图。

以上各图中，100-管道支撑工装，110-管道支撑悬臂，120-第一立柱，121-第一底板，122-第一固定立柱，122a-导轨，123-第一活动立柱，124-第一升降机构，124a-涡轮，124b-蜗杆，124c-丝杆，124d-螺母，125-滚轮机构，125a-第一滚轮，125b-第二滚轮，125c-第三滚轮，130-第二立柱，131-第二底板，132-第二固定立柱，132a-第一定位孔，133-第二活动立柱，133a-第二定位孔，134-调节螺杆，134a-旋转部，135-托架，136-转轴，200-背气保护装置，210-轨道，220-背气小车，221-车底架，222-车轮，223-车厢，224-复位弹簧，230-驱动装置，231-伺服马达，232-小齿轮，233-大齿轮，234-传动轴，235-链轮，236-链条，237-链条支撑轮，238-支撑轮，239-压轮，240-气盒，241-出气口，242-进气孔，250-气管。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1及图2所示，本发明其中一个实施例中的大直径管道焊接装置包括管道支撑工装100和背气保护装置200，其中，管道支撑工装100包括水平设置的管道支撑悬臂110，设置在该管道支撑悬臂110两端的用于支撑该管道支撑悬臂110的第一立柱120和第二立柱130。背气保护装置200包括设置在管道支撑悬臂110上的沿其长度方向延伸的轨道210、可滑动地设置在该轨道210上的背气小车220、驱动该背气小车220运动的驱动装置230、设置在该背气小车220上的气盒240以及气管250，在所述气盒240的顶部设置有出气口241，所述气管250的出气端与所述气盒240的内腔连通。

优选地，所述气盒240的底部采用紫铜材料制成。紫铜高熔点和良好的导热性能可有效防止被电弧烧穿和高温熔渣粘连。

优选地，所述气盒240的顶面均为外凸圆弧状。这样减小气盒240上方与工件背面的间隙，可以防止惰性气体流失。

优选地，所述背气小车220包括车底架221和安装在该车底架221上的顶部开口的车厢223，在所述车底架221上设置有与所述轨道210配合的车轮222，所述气盒240装于所述车厢223内。进一步优选地，如图3所示，所述气盒240与所述车厢223内底面之间形成腔室，在所述车厢223上设置有与该腔室连通的进气口，该进气口与所述气管250的出气端连接，在所述气盒240的底部设置有连通所述腔室与气盒240内腔的多个进气孔242，确保惰性气体均匀分布，确保良好的背气保护效果，并能避免保护气体直吹对电弧的不良影响

优选地，在所述车厢223与所述车底架221之间设置有一个或多个复位弹簧224，使气盒240上方始终贴近工件背面，防止惰性气体流失。

进一步参见图2，本实施例中的驱动装置230包括伺服马达231、减速器、链条236传动机构，减速器由相啮合的小齿轮232和大齿轮233构成，小齿轮232与伺服马达231的输出轴连接，大齿轮233和链条236传动机构的链轮235同轴安装在传动轴234上，传动机构的链条236与所述背气小车220连接。优选地，在所述管道支撑悬臂110上设置有一个或多个链条支撑轮237。链条支撑轮237可避免滚子链条236直接与轨道210接触，减小运动阻力。

优选地，还包括气管驱动机构，该气管驱动机构包括相对设置的支撑轮23和压轮239，所述支撑轮23安装在所述传动轴234上，所述气管250从所述支撑轮23和所述压轮239之间穿过。气管驱动机构带动气管250随背气小车220的运动同步送进或退出。

由此可见，通过本发明所提供的管道焊接背气保护装置200，能实现背气保护气盒240与焊炬的同步移动，实现局部有效背气保护，防止焊缝高温氧化，缩短充气等待时间，减少惰性保护气体用量，提高焊缝质量。

如图4所示，所述第一立柱120包括第一底板121、固定在该第一底板121上的第一固定立柱122、可上下滑动地设置在该第一固定立柱122上的第一活动立柱123及第一升降机构124，所述第一活动立柱123的上端与所述管道支撑悬臂110相对应的一端连接；所述第二立柱130包括第二底板131、固定在该第二底板131上的第二固定立柱132、可上下滑动地设置在该第二固定立柱132上的第二活动立柱133及第二升降机构，所述第二活动立柱133的上端与所述管道支撑悬臂110相对应的一端连接。

优选地，为了在焊接之前方便所述第一活动立柱123的上端与所述管道支撑悬臂110固定连接，所述第二活动立柱133的上端与所述管道支撑悬臂110活动连接，所述第二固定立柱132的下端通过转轴136可转动地安装在所述第二底板131上。当焊接工件插入时，将管道支撑悬臂110的左端抬起，把第二立柱130放倒，以便工件的插入。

优选地，在所述第一固定立柱122上设置有一条或多条沿竖直方向延伸的导轨122a，所述第一活动立柱123为套筒式结构，其活动套接在所述第一固定立柱122的外部，在该第一活动立柱123上设置有一个或多个滚轮机构125，每个滚轮机构125均包括一个或多个与所述导轨122a的导轨122a面配合的滚轮。进一步优选地，所述导轨122a横截面为矩形，其具有第一导轨面、第二导轨面及第三导轨面。如图5所示，所述滚轮机构125包括分别与所述第一导轨面、所述第二导轨面及所述第三导轨面配合的第一滚轮125a、第二滚轮125b及第三滚轮125c。调节高度时，滚轮机构125上的滚轮在导轨122a上移动，以保证第一活动立柱123上下移动时使管道支撑悬臂110始终保持水平。

优选地，所述第一升降机构124为涡轮丝杆升降机构，其包括涡轮124a、蜗杆124b、丝杆124c及螺母124d，所述螺母124d固定在所述第一活动立柱123上，并且与所述丝杆124c连接。涡轮丝杆升降机构可大范围精确调节立柱小车的高度。

优选地，在所述第二活动立柱133的上端设置有托架135，所述管道支撑悬臂110放置于该托架135上。

优选地，所述第二固定立柱132为套筒式结构，所述第二活动立柱133活动套接在所述第二固定立柱132的内部，所述第二升降机构包括设置在所述第二固定立柱132上的第一定位孔132a、沿竖直方向设置所述第二活动立柱133上的一排与该第一定位孔132a相对应的第二定位孔133a及穿过所述第一定位孔132a和第二定位孔133a的调节螺钉。通过调节螺钉、第一定位孔132a和第二定位孔133a调节第二立柱130的高度。

优选地，为了精确调节第二立柱130的高度，所述第二升降机构还包括调节螺杆134，该调节螺杆134的上端与所述托架135固定连接，下端与所述第二活动立柱133螺纹连接。在所述调节螺杆134上设置有供工具旋转的旋转部134a，以方便调节。

大口径直缝焊管时，待焊工件(管道，图中未画出)放于管道支撑悬臂110上，根据实际管径的大小，调节第一立柱120和第二立柱130，使管道支撑悬臂110位于合适高度，实施焊接操作。由此可见，利用本发明实施例的管道支撑工装100，可适用不同管径管道的焊接生产，适用管径范围广；另外，还具有高度连续可调，操作方便，结构牢固耐用的优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种大直径管道焊接装置，包括管道支撑工装，该管道支撑工装包括水平设置的管道支撑悬臂，设置在该管道支撑悬臂两端的用于支撑该管道支撑悬臂的第一立柱和第二立柱，其特征在于，还包括设置在所述管道支撑悬臂上的沿其长度方向延伸的轨道、可滑动地设置在该轨道上的背气小车、驱动该背气小车运动的驱动装置、设置在该背气小车上的气盒以及气管，所述背气小车包括车底架和安装在该车底架上的顶部开口的车厢，在所述车底架上设置有与所述轨道配合的车轮，所述气盒装于所述车厢内，所述气盒与所述车厢内底面之间形成腔室，在所述车厢上设置有与该腔室连通的进气口，该进气口与所述气管的出气端连接，在所述气盒的底部设置有连通所述腔室与气盒内腔的多个进气孔，在所述气盒的顶部设置有出气口；

所述第一立柱包括第一底板、固定在该第一底板上的第一固定立柱、可上下滑动地设置在该第一固定立柱上的第一活动立柱及第一升降机构，所述第一活动立柱的上端与所述管道支撑悬臂相对应的一端固定连接；所述第二立柱包括第二底板、固定在该第二底板上的第二固定立柱、可上下滑动地设置在该第二固定立柱上的第二活动立柱及第二升降机构，所述第二活动立柱的上端与所述管道支撑悬臂相对应的一端活动连接，所述第二固定立柱的下端通过转轴可转动地安装在所述第二底板上。

2.根据权利要求1所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，所述气盒的底部采用紫铜材料制成。

3.根据权利要求1所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，所述气盒的顶面为外凸圆弧状。

4.根据权利要求1所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，在所述车厢与所述车底架之间设置有一个或多个复位弹簧。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，所述驱动装置包括伺服马达、减速器、传动轴及链条传动机构，所述传动轴经所述减速器与所述伺服马达连接，所述传动机构的链轮安装在传动轴上，所述传动机构的链条与所述背气小车连接。

6.根据权利要求1所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，在所述第一固定立柱上设置有一条或多条沿竖直方向延伸的导轨，所述第一活动立柱为套筒式结构，其活动套接在所述第一固定立柱的外部，在该第一活动立柱上设置有一个或多个滚轮机构，每个滚轮机构均包括一个或多个与所述导轨的导轨面配合的滚轮。

7.根据权利要求1所述的大直径管道焊接装置，其特征在于，所述第二固定立柱为套筒式结构，所述第二活动立柱活动套接在所述第二固定立柱的内部，在该第二活动立柱的上端设置有托架，所述管道支撑悬臂放置于该托架上，所述第二升降机构包括设置在所述第二固定立柱上的第一定位孔、沿竖直方向设置在所述第二活动立柱上的一排与该第一定位孔相对应的第二定位孔、穿过所述第一定位孔和第二定位孔的调节螺钉及上端与所述托架固定连接、下端与所述第二活动立柱螺纹连接的调节螺杆。