CN103978339B - 钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明涉及一种钻井行业用组对工装，特别是一种钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装。该组对工装由至少四个卡具总成构成，每个卡具总成中包括支撑平台，上压紧装置，侧压紧装置，上下调节装置，前后调紧装置，支撑平台上装有前后调节装置，前后调节装置上装有上下调节装置，支撑平台侧上方的安装座上装有侧压紧装置，安装座的上端铰接有上压紧旋臂。与现有技术相比，卡具牢固可靠，装卡简单，对工件位置误差调节方便，对焊接收缩变形具有被除柔性补偿功能，消除了因工件变形造成的卡具损坏的安全隐患，增加了卡具的使用寿命。</b>
Description
技术领域
本发明涉及一种钻井行业用组对工装，特别是一种钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装。
背景技术
随着全球能源危机的日趋加剧，世界各国加大海洋石油(天然气)和风电等能源开采战略,急需海洋能源工程装备和石油钻井平台等来保证国家能源安全。
自升式平台是海洋能源开采的重要装备之一，抬升桩腿是平台安全作业重要的核心部件，其中，焊接制造是平台建造的关键。
目前，我国海洋平台桩腿的焊接大多采用手工和半自动焊接，焊接质量稳定性差，生产效率低，工人劳动强度大。
桩腿齿条对接装卡目前大多采用固定式卡具,装卡时用钢板直接将卡具焊死，焊后再使用火焰切割设备割开卡具吊走工件.每次重新装卡时都需要重新打磨焊口费时费力，用火焰切割下来的部分卡具往往无法再次使用，造成极大的浪费。卡具调节采用楔形垫片强行打入卡具间隙内，来进行工件组对调节，调节精度不高，调节量无法控制。
桩腿焊接时工件的变形也极易造成卡具损坏和调节装置的失效。
这种落后的生产方式急需改变。因此，更容易装卸，更方便调节和更长寿命的桩腿焊接卡具就成为未来的探索方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够柔性组对、方便调节和装卡钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装。
本发明采用如下技术方案：
一种钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，该组对工装至少由四个卡具总成构成，每个卡具总成中包括支撑平台，上压紧装置，侧压紧装置，上下调节装置，前后调紧装置，其特征在于：支撑平台上装有前后调节装置，前后调节装置上装有上下调节装置，支撑平台侧上方的安装座上装有侧压紧装置，安装座的上端铰接有上压紧旋臂。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，卡具牢固可靠，对工件位置误差调节方便，对焊接收缩变形具有被除柔性补偿功能，消除了因工件（齿条）变形造成的卡具损坏的安全隐患，增加了卡具的使用寿命。
本发明的优选方案是：
上压紧旋臂一端铰接于右安装座上，上压紧旋臂的延伸端置于左安装座上；上压紧旋臂上装有力矩电机，力矩电机与减速机连接，减速机与上压紧丝杠连接，上压紧丝杠的前端铰接上压紧卡头。
侧压紧装置中的加力减速机与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮动配合，大齿轮上旋接有侧压紧丝杠，侧压紧丝杠的一端装有侧压紧手轮，侧压紧丝杠的另一端部装有卡头，卡头与侧压紧丝杠端部采用球头方式铰接。
前后调节装置中的升降机侧放方式安装在支撑平台上，升降机与丝杠连接，丝杠上装有平台滑板，丝杠端部装有空行程挡板；平台滑板与支撑平台上的直线导轨连接，平台滑板上装有上下调节装置。
卡头中的直线导轨滑块的两侧分别装有复位弹簧，复位弹簧套装在螺杆上，螺杆与卡块连接；直线导轨滑块上设置有半球状凹槽，半球状凹槽内嵌装有侧压紧丝杠的半球头端部。
直线导轨滑块两侧的复位弹簧结构相同。
上下调节装置中的两块对称设置的楔形块安装在平台滑板的矩形导轨上，两块对称的楔形块上分别设置有左旋丝杠母和右旋丝杠母，左旋丝杠母和右旋丝杠母分别与升降调节丝杠连接，两块对称的楔形块上安装有楔形安装板，楔形安装板上装有带凸起结构的齿条定位板。
直线导轨的两端分别连接有风琴护套。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的侧视图。
图4是支撑平台的俯视图。
图5是图4的A-A剖视图。
图6是图4的B-B剖视图。
图7是组卡具单元装卡桩腿的结构示意图。
图8是左侧面卡紧装置的结构示意图。
图9是图8的D-D剖视图。
图10是图8的C-C剖视图。
图11是图8的E-E剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本发明：
一种钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，参见附图1至附图11，图中：
支撑平台1、侧压紧丝杠2、球头201；侧压紧手轮3、驱动电机4、上压紧丝杠5、上压紧旋臂7、铰接支座8、防撞块9。
加力减速机10、升降转动手轮11、平台滑板12、矩形导轨1201、风琴护罩13、升降机14、空行程挡块15、齿条定位块16，直线导轨17。
楔形块18、左旋丝杠母19、右旋丝杠母20、左安装座21、楔形安装板22、大齿轮23、小齿轮24、卡块25、复位弹簧26、直线导轨滑块27、螺杆28、防撞板29、升降调节丝杠30；第一齿条31、第二齿条32；第一卡具总成41，第二卡具总成42，第三卡具总成43，第四卡具总成44。
本实施例中，由四个结构相同的卡具总成构成，分别是第一卡具总成41、第二卡具总成42、第三卡齿总成43和第四卡具总成4，第一卡具总成41的支撑平台1上装有前后调节装置，前后调节装置上装有上下调节装置，支撑平台1侧上方的安装座上装有侧压紧装置，安装座的上端铰接有上压紧旋臂7。
上压紧旋臂7一端铰接于右安装座上，上压紧旋臂7的延伸端置于左安装座21上；左、右安装座上分别装有防撞29，左、右安装座的中间装有防撞块9，防撞块与支撑平台1连接。上压紧旋臂7上装有力矩电机，力矩电机与减速机连接，减速机与上压紧丝杠5连接，上压紧丝杠5的前端铰接上压紧卡头。
侧压紧装置中的加力减速机10与小齿轮24连接，小齿轮24与大齿轮23动配合，大齿轮23与侧压紧丝杠2旋接，侧压紧丝杠2的一端装有侧压紧手轮3，侧压紧丝杠2的另一端部装有卡头，卡头与侧压紧丝杠2的端部采用球头201结构铰接。
上压紧卡头与侧压紧丝杠2的另一端所安装的卡头结构相同。
前后调节装置采用将升降机14侧放方式安装在支撑平台1上，升降机14与丝杠连接，丝杠上装有平台滑板12，；平台滑板12与支撑平台1上的直线导轨17连接，平台滑板12上装有上下调节装置。
升降机14带动丝杠伸缩从而带动整个平台滑板12进行前后移动，可实现对两个齿条对接焊缝间隙的调节，调节完成后通过前后解调空行程挡块15的作用丝杠退回；以利于解决焊接收缩造成丝杠损坏的问题。
平台滑板12由直线导轨17进行支撑，保证了前后精度。
卡头中的高承载直线导轨滑块27的两侧分别装有复位弹簧26，复位弹簧26套装在螺杆28上，螺杆28与卡块25连接；高承载直线导轨滑块27上设置有半球状凹槽，半球状凹槽内嵌装有侧压紧丝杠2的球头201。
直线导轨滑块27安装在卡块25上，直线导轨滑块27靠两端的复位弹簧26支撑，始终处于中间状态，直线导轨滑块27两端的复位弹簧26的结构相同；所以当齿面四点卡紧后桩腿轴向依然保持轴向自由运动状态。焊后吊走工件后直线导轨滑块26靠复位弹簧26复位，保证下次装卡工件时卡头处于侧压紧丝杠2的中心。侧压紧丝杠2与卡头的连接采用球头连接方式，卡块25可在一定范围内小角度转动，卡头25卡紧工件时可自适应工件形状，具有多方向自由度，对侧压紧丝杠2（和上压紧丝杠5）具有保护作用，提高了丝杠的使用寿命。
上下调节装置中的两块对称设置的楔形块18安装在平台滑板12的矩形导轨1201上，平台滑板12与直线导轨17连接，两块对称的楔形块18上分别设置有左旋丝杠母19和右旋丝杠母20，左旋丝杠母19和右旋丝杠母20分别与升降调节丝杠30连接，两块对称的楔形块18上安装有楔形安装板22，楔形安装板22上装有带凸起结构的齿条定位板16。
升降调节丝杠30带动两个相对设置的楔形块18前后运动实现对工件的上下调节，具有承载大精度高的优点。
直线导轨17的两端分别套装有风琴护套13；风琴护套13的一端与平台滑板12连接，另一端通过连接板与支撑平台1连接。
每个卡具总成中，齿条侧压紧装置具有快速到位和缓慢加力两种卡紧状态，当需要卡头快速行进到位时可直接转动侧压紧丝杠2使卡头快速贴近齿条的齿面，当需要加力卡紧时，转动加力减速机10通过小齿轮24、大齿轮23传递力矩到侧压紧丝杠2进行加力，输出压力可到达到30T。
侧压紧丝杠2端部卡头采用高承载直线导轨，齿面四点卡紧后桩腿轴向依然保持自由运动状态，可防止齿条因焊接变形拉弯对其顶紧的丝杠。
上压紧装置由力矩电机带动减速机通过上压紧丝杠5压紧齿条顶部，上压紧旋臂7的一端装有旋转轴，吊装工件时可将上压紧旋臂7转出，方便吊装。当需要卡紧时按动压紧按钮，上压紧丝杠5压紧到设定力矩时自动断开电机，输出压力可达到20T。上压紧丝杠5的端部卡头也具有侧压紧丝杠2与卡头一样的连接结构，具有卡紧后依然保持轴向自由度的功能。
四套卡具总成构成一组组对工装，即可完成对两根根齿条的对接装卡，后期还可根据需求继续加装卡具总成；卡具适用工件从250英尺齿条到500英尺齿条，适用性较强。
与现有卡具相比，本发明的卡具总成牢固可靠，对工件位置误差调节方便，对焊接收缩变形具有柔性补偿功能，消除了因工件变形造成卡具损坏的安全隐患，增加了卡具使用寿命。
本实施例如图7所示，为四套卡具总成组成一组组对工装，图中为2根齿条对接装卡，还可根据实际需要继续加装卡具总成。
Claims (7)
1.一种钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，该组对工装由至少四个卡具总成构成，每个卡具总成中包括支撑平台，上压紧装置，侧压紧装置，上下调节装置，前后调节装置，其特征在于：支撑平台上装有前后调节装置，前后调节装置上装有上下调节装置，支撑平台侧上方的安装座上装有侧压紧装置，安装座的上端铰接有上压紧旋臂；上压紧旋臂一端铰接于右安装座上，上压紧旋臂的延伸端置于左安装座上；上压紧旋臂上装有力矩电机，力矩电机与减速机连接，减速机与上压紧丝杠连接，上压紧丝杠的前端铰接上压紧卡头。
2.根据权利要求1所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：侧压紧装置中的加力减速机与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮动配合，大齿轮上旋接有侧压紧丝杠，侧压紧丝杠的一端装有侧压紧手轮，侧压紧丝杠的另一端部装有卡头，卡头与侧压紧丝杠端部采用球头方式铰接。
3.根据权利要求1所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：前后调节装置中的升降机侧放方式安装在支撑平台上，升降机与丝杠连接，丝杠上装有平台滑板，平台滑板与支撑平台上的直线导轨连接，平台滑板上装有上下调节装置。
4.根据权利要求2所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：卡头中的直线导轨滑块的两侧分别装有复位弹簧，复位弹簧套装在螺杆上，螺杆与卡块连接；直线导轨滑块上设置有半球状凹槽，半球状凹槽内嵌装有侧压紧丝杠的半球头端部。
5.根据权利要求4所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：直线导轨滑块两侧的复位弹簧结构相同。
6.根据权利要求1所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：上下调节装置中的两块对称设置的楔形块安装在平台滑板的矩形导轨上，两块对称的楔形块上分别设置有左旋丝杠母和右旋丝杠母，左旋丝杠母和右旋丝杠母分别与升降调节丝杠连接，两块对称的楔形块上安装有楔形安装板，楔形安装板上装有带凸起结构的齿条定位板。
7.根据权利要求4所述的钻井平台桩腿对接焊柔性组对工装，其特征在于：直线导轨的两端分别连接有风琴护套。
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