CN102728938B - 一种钢管与法兰的内外双面焊接装置 - Google Patents

一种钢管与法兰的内外双面焊接装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,旨在提供一种具有生产效率高、焊接质量稳定且焊接成本低的钢管与法兰的内外双面焊接装置。它包括内焊装置、外焊装置、机架、驱动电机、齿轮传动机构、连接模板及法兰固定模板,所述机架上设有一具有圆形通孔的支撑座,所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内,所述齿轮传动机构的主动轮与驱动电机相连接,从动轮与连接模板同轴的设置在连接模板侧面上;所述法兰固定模板与从动轮相对的设于连接模板的另一侧面上;所述从动轮、连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且各连通孔相连通。

Description

—种钢管与法兰的内外双面焊接装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种焊接装置,具体涉及一种钢管与法兰的内外双面焊接装置。
背景技术
[0002] 传统的钢管与法兰的焊接结构是通过钢管与平面法兰以及加强板构成的焊接结构,并且通常气体保护焊的方式进行焊接。进一步,为了提高焊接效率及钢管与法兰连接强度,目前采用带颈锻造法兰与钢管对接焊结构。目前带颈法兰与钢管的接焊,通常采用二氧化碳保护气体的焊接方式。例如,中国专利公开号CN201483140U,公开日2010年05月26日,发明创造的名称为钢管法兰自动焊接机,该申请案公开了一种钢管法兰自动焊接机,包括焊机、C02气瓶、机架,焊机内的焊丝由送丝机输送给焊枪,所述焊枪由调节机构控制,在机架上安装由电机驱动的三爪自定心卡盘,所述三爪自定心卡盘卡紧法兰,在机架的另一端设有以支撑焊接钢管的双滚轮支架,把需要焊接的钢管定位在双滚轮支架的两个滚轮之间,需要焊接的钢管随着固定在三爪自定心卡盘上的法兰转动一周,完成一个循环。带颈锻造法兰与钢管的环向对接焊接焊缝需要到达一级焊缝质量要求,这种采用二氧化碳保护气体的焊接方式的焊接效率低。如果采用埋弧焊,也采用单面焊双面成型的方式,即通过在带颈法兰与钢管的外侧面上进行埋弧焊,同时通过垫焊在带颈法兰与钢管的内侧面也形成良好的焊接;但这种焊接工艺为了保证带颈法兰与钢管的内侧面也形成良好的焊接,需要在钢管的外侧面端口处打坡口以减小内外侧面之间的厚度;同时还需要在钢管内部加上陶瓷衬垫,因为单面焊双面成型的方式,在焊接时的焊缝需要一次焊透钢管内外表面。目前带颈法兰与钢管采用的单面焊双面成型接焊法,由于需要加陶瓷衬垫,不仅耗费工时、降低焊接效率,而且陶瓷衬垫的制造业非常困难,且重复利用率低,增加焊接成本。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了克服现有的钢管与法兰在焊接过程中的生产效率低,焊接成本高的问题,提供一种生产效率高、散热效果好、使用寿命长,并且焊接质量稳定、焊接成本低的钢管与法兰的内外双面焊接装置。
[0004] 本发明的技术方案是:
[0005] 一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,包括内焊装置、外焊装置、机架、驱动电机、齿轮传动机构、连接模板及法兰固定模板,所述机架上设有一具有圆形通孔的支撑座,所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内,所述齿轮传动机构的主动轮与驱动电机相连接,从动轮与连接模板同轴的设置在连接模板侧面上;所述法兰固定模板与从动轮相对的设于连接模板的另一侧面上;所述从动轮、连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且各连通孔相连通;所述内焊装置包括内焊机头、设置在机台上的第一导轨,可滑动的设置在第一导轨上的焊机座及用于推移焊机座的推动装置,所述内焊机头设于焊机座上,所述第一导轨与从动轮位于连接模板的同一侧,且第一导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置;所述内焊机头可沿着第一导轨伸入连通孔内。本方案的焊接过程可以通过如下步骤完成,在焊接时,首先将法兰固定在法兰固定模板上,同时将钢管与法兰进行中心对正。接着,通过点焊将钢管与法兰进行初步连接。再接着,将外焊装置的焊接机头对准钢管与法兰外侧面的连接缝;并通过推动装置使内焊装置的内焊机头对准钢管与法兰内侧面的连接缝。最后,通过驱动电机通过齿轮传动机构的主、从动轮带动连接模板及法兰固定模板转动,从而带动法兰与钢管转动,法兰与钢管每转动一周,完成一个法兰与钢管的焊接。当然内焊装置和外焊装置也可以分别对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。通过本方案的焊接装置,使得钢管与法兰的内、外侧面焊接在同一机台上完成,不仅可提高焊接过程的焊接效率,还可以极大的提高焊接稳定性及焊接质量。同时由于采用内外双面焊接的方式,不需要加衬垫;这是因为钢管与法兰的内、外侧面都进行焊接,因此在对钢管与法兰的内侧面或外侧面进行焊接时,不需要焊透钢管与法兰的内、外侧面;这样可以在不降低焊接质量的前提下,有效的降低焊接成本。另一方面,通过旋转法兰来带动钢管旋转,由于法兰与钢管的焊缝靠近法兰固定模板,在焊接过程中可以避免钢管由于圆度及直线度的偏差,造成的圆跳动对焊接质量的影响。
[0006] 作为优选,圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽,第一环形凹槽内至少设有三个呈凹字形的铜垫且铜垫呈周向均匀分布;所述连接模板设于第一环形凹槽内并与铜垫相配合,且与铜垫相接处的连接模板的外圆环面及两侧面上均设有至少一个第二环形凹槽。由于第一环形凹槽内设有呈凹字形的铜垫,连接模板与铜垫相配合,使连接模板在转动的过程中,不仅可以减小摩擦面积,有利于连接模板的转动并降低摩擦生热;重要的是,由于铜垫的设置使得连接模板在转动的过程中,铜垫与铜垫之间会在第一环形凹槽内形成一个散热通道与外界连通,加快连接模板的转动过程中的散热,提高使用寿命。同时,第二环形凹槽的设置不仅可以减小了连接模板与铜垫的接触面积;重要的是,第二环形凹槽直接连通了相邻两铜垫之间的散热通道,使连接模板与铜垫之间产生的摩擦热得以快速的散发,进而提高使用寿命。
[0007] 作为优选,各第二环形凹槽内设有若干呈周向均匀分布的隔板,且隔板的顶面位于第二环形凹槽开口的下方。由于隔板的设置,在连接模板的转动过程中,隔板会带动空气流通;尤其是当隔板旋转至铜垫处时,会带动空气涌入铜垫与第二环形凹槽之间,可以极大的增强铜垫与连接模板的散热效果,提高使用寿命。
[0008] 作为优选,外焊装置包括升降电机、横行电机、外焊机头、设置在机台上的立柱及设置在立柱上的横梁,所述立柱一侧面上设有两条相互平行的纵向导轨,所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第一丝杆螺母机构,所述升降电机设于立柱顶部并与第一丝杆螺母机构的丝杆相连接;所述横梁可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第一丝杆螺母机构的螺母相连接;所述横梁的一侧面上设有横向凹槽,该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽,该横向凹槽的底部设有横向齿条;一横截面呈T字形的滑杆可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合,所述外焊机头设于滑杆外端,所述横行电机设于滑杆上与外焊机头相对的另一端,且横行电机上设有一横行齿轮与横向齿条相啮合。通过本方案的外焊装置,使得外焊机头的位置可以根据需要进行调节,而且使得外焊机头在位移调节过程中能够平稳的进行调节。
[0009] 作为优选,法兰固定模板的外侧面上设有至少三条径向设置的导向槽且导向槽呈圆周均匀分布,导向槽为工字槽,所述导向槽内设有滑座,滑座包括呈T字形的上滑块及下滑块,上滑块设于工字槽上部,下滑块设于工字槽下部,所述上、下滑块通过螺栓连接;所述上滑块顶面上设有用于连接法兰的螺孔。通过本方案结构,可以使各种不同型号的法兰固定在法兰固定模板的滑座上,以提高焊接装置的适用范围。
[0010] 作为优选,推动装置包括第二丝杆螺母机构、轴承座及内焊电机,所述轴承座设置于机台上,第二丝杆螺母机构的丝杆一端可转动的设于轴承座内;焊机座与螺母相连接,电机通过联轴器与丝杆连接。
[0011] 作为优选,内焊装置和外焊装置的焊机为埋弧焊焊机。
[0012] 本发明的有益效果是:具有生产效率高,使用寿命长,焊接质量稳定,焊接成本低,以及适用范围广的特点。
附图说明
[0013] 图1是本发明的一种结构示意图。
[0014] 图2是图1中A处的一种局部放大结构示意图。
[0015] 图3是本发明的推动装置处的一种结构示意图。
[0016] 图4是本发明的法兰固定模板的一种结构示意图。
[0017] 图5是本发明的滑座处的一种局部剖面结构示意图。
[0018] 图中:外焊装置1、内焊装置2、从动轮3、连接模板4、法兰5、法兰固定模板6、连通孔7、驱动电机8、主动轮9、横梁10、横行电机11、立柱12、升降电机13、滑杆14、外焊机头15、内焊机头16、支撑座17、基准模板18、固定模板19、铜垫20、第二环形凹槽21、钢管22、第一导轨23、焊机座24、第二丝杆螺母机构25、内焊电机26、轴承座27、导向槽28、滑座29、上滑块30、下滑块31、隔板32。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
[0020] 实施例1:如图1所示,一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,包括内焊装置2、外焊装置1、机架、驱动电机8、齿轮传动机构、连接模板4及法兰固定模板6。内焊装置和外焊装置的焊机为埋弧焊焊机。
[0021] 如图2所示,所述机架上设有一具有圆形通孔的支撑座17,所述连接模板4呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内。具体说是,圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽,第一环形凹槽内设有四个呈凹字形的铜垫20且铜垫呈周向均匀分布。所述连接模板4设于第一环形凹槽内并与铜垫20相配合;且与铜垫20相接处的连接模板4的外圆环面及两侧面上均设有第二环形凹槽21。各第二环形凹槽21内设有若干呈周向均匀分布的隔板32,且隔板的顶面位于第二环形凹槽开口的下方。
[0022] 由于第一环形凹槽内设有呈凹字形的铜垫20,且连接模板4与铜垫20相配合;当连接模板4在转动的过程中,不仅可以减小摩擦面积;更重要的是,由于铜垫20的设置使得连接模板在转动的过程中,铜垫20与铜垫20之间会在第一环形凹槽形成一个散热通道与外界连通,加快连接模板的转动过程中的散热,提高使用寿命。同时,第二环形凹槽21的设置不仅可以减小了连接模板与铜垫的接触面积;更重要的是,第二环形凹槽21直接连通了相邻两铜垫之间的散热通道,使连接模板与铜垫之间产生的摩擦热得以快速的散发。[0023] 上述的支撑座17包括基准模板18及固定模板19,所述基准模板及固定模板的中部设有圆形通孔,且基准模板18 —侧面上位于圆形通孔边缘处设有向内凹陷的下凹台阶,所述固定模板19通过螺栓固定在基准模板18的下凹台阶的开口端所在的侧面上。所述基准模板的下凹台阶配合固定模板形成第一环形凹槽。
[0024] 如图1、图2所示,齿轮传动机构的主动轮9与驱动电机8相连接,从动轮3与连接模板4同轴的设置在连接模板4侧面上。所述法兰固定模板6与从动轮相对的设于连接模板4的另一侧面上。所述从动轮3、连接模板4及法兰固定模板6的中部均设有连通孔7且各连通孔相连通。
[0025] 如图1、图3所示,内焊装置2包括内焊机头16、设置在机台上的第一导轨23,可滑动的设置在第一导轨上的焊机座24及用于推移焊机座的推动装置。推动装置包括第二丝杆螺母机构25、轴承座27及内焊电机26。所述轴承座27设置于机台上,第二丝杆螺母机构25的丝杆一端可转动的设于轴承座内。焊机座24与螺母相连接。内焊电机26通过联轴器与丝杆连接。所述内焊机头16设于焊机座24上。所述第一导轨23与从动轮3位于连接模板4的同一侧,且第一导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置。所述内焊机头16可沿着第一导轨23伸入连通孔7内。
[0026] 上述推动装置还可以设置为:包括齿轮齿条结构、电机,所述齿条沿着第一导轨23设置;所述电机设于焊机座24上,所述齿轮设于电机上并与齿条相啮合。上述推动装置还可以由气缸或油缸代替。
[0027] 如图1所示,外焊装置I包括升降电机13、横行电机11、外焊机头15、设置在机台上的立柱12及设置在立柱上的横梁10。所述立柱12 —侧面上设有两条相互平行的纵向导轨,所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第一丝杆螺母机构。所述升降电机13设于立柱12顶部并与第一丝杆螺母机构的丝杆相连接。所述横梁10可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第一丝杆螺母机构的螺母相连接。所述横梁10的一侧面上设有横向凹槽,该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽,该横向凹槽的底部设有横向齿条。一横截面呈T字形的滑杆14可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合。所述外焊机头15设于滑杆14外端,所述横行电机11设于滑杆上与外焊机头相对的另一端,且横行电机11上设有一横行齿轮与横向齿条相哨合。
[0028] 如图4、图5所示,法兰固定模板6的外侧面上设有八条径向设置的导向槽28且导向槽呈圆周均匀分布。导向槽28为工字槽,所述导向槽内设有滑座29。滑座29包括呈T字形的上滑块30及下滑块31,上滑块30设于工字槽上部,下滑块31设于工字槽下部,所述上、下滑块通过螺栓连接。所述上滑块顶面上设有用于连接法兰5的螺孔。
[0029] 具体的焊接过程可以通过如下步骤完成,首先将法兰5固定在法兰固定模板6上,同时将钢管22与法兰进行中心对正。接着,通过外焊装置I的外焊机进行点焊,将钢管22与法兰5进行初步连接。再接着,将外焊装置I的焊接机头对准钢管与法兰外侧面的连接缝;并通过推动装置使内焊装置2的内焊机头对准钢管与法兰内侧面的连接缝。最后,通过驱动电机8通过齿轮传动机构的主、从动轮带动连接模板4及法兰固定模板6转动,从而带动法兰与钢管转动。在法兰与钢管转动的同时,外焊装置I的外焊机与内焊装置2的内焊机工作。当法兰与钢管转动一周,即完成一个法兰与钢管的焊接。当然内焊装置和外焊装置也可以分别对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。通过本方案的焊接装置,使得钢管与法兰的内、外侧面焊接在同一机台上完成,不仅可提高焊接过程的焊接效率,还可以极大的提高焊接稳定性及焊接质量。另一方面,本方案的焊接装置通过采用内外双面埋弧焊的焊接方法,不需要加衬垫,可以有效降低焊接成本。

Claims (5)

1.一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,其特征是,包括内焊装置(2)、外焊装置(I)、机架、驱动电机(8)、齿轮传动机构、连接模板(4)及法兰固定模板(6),所述机架上设有一具有圆形通孔的支撑座(17),所述连接模板(4)呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内,所述齿轮传动机构的主动轮(9)与驱动电机相连接,从动轮(3)与连接模板同轴的设置在连接模板(4)侧面上;所述法兰固定模板(6)与从动轮相对的设于连接模板的另一侧面上;所述从动轮、连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔(7)且各连通孔相连通;所述内焊装置包括内焊机头(16)、设置在机台上的第一导轨(23),可滑动的设置在第一导轨上的焊机座(24)及用于推移焊机座的推动装置,所述内焊机头设于焊机座上,所述第一导轨(23)与从动轮(3)位于连接模板(4)的同一侧,且第一导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置;所述内焊机头可沿着第一导轨伸入连通孔内; 所述圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽,第一环形凹槽内至少设有三个呈凹字形的铜垫(20)且铜垫呈周向均匀分布;所述连接模板(4)设于第一环形凹槽内并与铜垫相配合,且与铜垫(20)相接处的连接模板(4)的外圆环面及两侧面上均设有至少一个第二环形凹槽(21); 所述外焊装置(I)包括升降电机(13 )、横行电机(11 )、外焊机头(15 )、设置在机台上的立柱(12)及设置在立柱上的横梁(10),所述立柱(12)—侧面上设有两条相互平行的纵向导轨,所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第一丝杆螺母机构,所述升降电机设于立柱顶部并与第一丝杆螺母机构的丝杆相连接;所述横梁(10)可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第一丝杆螺母机构的螺母相连接;所述横梁(10)的一侧面上设有横向凹槽,该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽,该横向凹槽的底部设有横向齿条;一横截面呈T字形的滑杆(14)可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合;所述外焊机头(15)设于滑杆外端,所述横行电机设于滑杆上与外焊机头相对的另一端,且横行电机上设有一横行齿轮与横向齿条相哨合。
2.根据权利要求1所述的一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,其特征是,所述各第二环形凹槽(21)内设有若干呈周向均匀分布的隔板(32),且隔板的顶面位于第二环形凹槽开口的下方。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,其特征是,法兰固定模板(6)的外侧面上设有至少三条径向设置的导向槽(28)且导向槽呈圆周均匀分布,导向槽为工字槽,所述导向槽内设有滑座(29),滑座包括呈T字形的上滑块(30)及下滑块(31),上滑块设于工字槽上部,下滑块设于工字槽下部,所述上、下滑块通过螺栓连接;所述上滑块顶面上设有用于连接法兰的螺孔。
4.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,其特征是,推动装置包括第二丝杆螺母机构(25)、轴承座(27)及内焊电机(26),所述轴承座设置于机台上,第二丝杆螺母机构的丝杆一端可转动的设于轴承座内;焊机座与螺母相连接,内焊电机通过联轴器与丝杆连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰的内外双面焊接装置,其特征是,内焊装置和外焊装置的焊机为埋弧焊焊机。
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