CN107414369A

CN107414369A - 大直径钢管双焊枪智能焊接设备

Info

Publication number: CN107414369A
Application number: CN201710809181.6A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Li Dade
Current assignee: Anhui Ying Ying Pipe Welding Technology Co., Ltd.
Priority date: 2017-09-10
Filing date: 2017-09-10
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2037-09-10
Also published as: CN107414369B

Abstract

本发明属于焊接设备技术领域，涉及一种野外大直径管道焊接设备，具体涉及一种大直径钢管双焊枪智能焊接设备，两个半圆环组件把待焊大直径管道包围在中间且轴心线重合，环行电机驱动环行小车沿圆环转动，轴向电机驱动焊枪沿平行于轴心线方向移动，径向电机驱动焊枪沿半径方向移动，摆动电机I驱动焊枪摆动，本发明能完成环形焊缝，能实现多层多道焊和摆动焊，焊接效率高，质量稳定有保证。本发明减少人工，减少劳动强度，避免职业危害，解决焊工招工难的问题，降低人工成本，使用双焊枪，工作效率提高一倍，能焊多种曲线焊缝，搬运灵活，适合于野外施工使用。

Description

大直径钢管双焊枪智能焊接设备

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，涉及一种野外大直径管道焊接设备，具体涉及一种大直径钢管双焊枪智能焊接设备。

背景技术

长距离输送原油、成品油或天然气经常使用钢管道，输送距离可达数百、数千公里，单管年输油量在数百万吨到数千万吨之间，个别有达1亿吨的,管径多在200mm以上，如今最大的为3000mm。其起点与终点分别与油田、炼油厂等其他石油企业相连。钢管道的铺设绝大部分都在野外，有的在地上，有的在地下，还有的需要穿越河流、峡谷、海底等自然障碍。原材料钢管的长度规格一般是六米、九米或十二米，两端不整齐部分作一下处理，打好坡口，然后两节首尾相连焊接在一起，也有的和法兰焊在一起，然后两个法兰再用螺栓-螺母的组合连接在一起。有时也需要把两个相交的大直径管路焊接在一起，焊缝是两个管路的相贯线。有时大直径管路上也需要连接小直径的管接头，用来连接检测压力、流量或温度的仪器仪表。钢管道焊接的要求一般较高，内部流体的压力较高，焊缝需要密封并能承受这较高的压力，焊缝内部还不能有气孔、夹砂这样的缺陷，野外的管道糟受风吹日晒，有缺陷的地方容易受到破坏。

在施工中也往往存在一些问题。

1)传统的焊接往往是具有电焊技术的焊工工人完成，焊接效率低，对工人的技能要求较高，焊接质量不稳定，劳动强度较大，焊接有毒烟气较大，影响工人身体健康，愿意从事电焊的工人越来越少，招电焊工，特别是高技能的电焊工越来越困难，电焊工的薪水越来越高，增加了施工企业的劳动成本。

2)在工厂内经常使用的变位机、滑台等等工具往往不方便搬运，都是固定在工厂内使用的，到目前为止还没有人研制一款适合于野外施工使用的管路焊接设备。而现场需要施焊的钢管往往是不能翻转的，一方面直径大体积大不方便翻转，另一方向，和前面已经焊好的几十公里长甚至上百公里长的钢管道焊接，不可能被翻转。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种自动完成环形焊缝、能实现多层多道焊和摆动焊、使用双枪焊、搬运灵活、适合于野外施工使用的大直径钢管双焊枪智能焊接设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种大直径钢管双焊枪智能焊接设备，包括一个圆环组件、环行小车、轴向移动部I、轴向移动部II、径向移动部I和径向移动部II；

一个圆环组件包括两个半圆环组件，一个半圆环组件包括半圆环、两个法兰板、支撑螺栓和两个半环齿轮，半圆环的外圆弧面和半环齿轮的内圆弧面贴合，两者同轴心线固定连接，平行于轴心线方向的端面对齐；法兰板固定在半圆环的平行于轴心线方向的端面上；两个半圆环组件的平行于轴心线方向的两对端面分别贴合在一起并用螺栓和螺母的组合把相邻的法兰板连在一起，垂直于轴心线方向的两对端面分别对齐，两个半圆环对在一起组成一个完整的圆环，两对半环齿轮分别对在一起组成两个完整的齿轮圈；半圆环的壁上有多个径向螺纹孔，支撑螺栓和螺纹孔组成螺纹副；两个半环的半圆环组件把大径钢管I围在中间，使用螺栓和螺母的组合把法兰板连起来，相比做成一个闭环的圆环组件安装和拆卸更方便，多个支撑螺栓向轴心线方向旋进同样大小的距离分别压紧大径钢管，则能使圆环组件和大径钢管I固定连接在一起并保持同轴心线状态；

环行小车包括小车架、四个外行车轮、两个内行车轮、两个环行齿轮、环行电机、轴向驱动部I、轴向驱动部II和齿轮轴；四个外行车轮和两个内行车轮分别和小车架组成旋转副，四个外行车轮和两个内行车轮的轴心线分别和圆环组件的轴心线平行；其中两个外行车轮和一个内行车轮分成一组滚轧圆环的一端边缘，两个外行车轮分布在内行车轮的两侧，两个外行车轮滚轧圆环一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环一端边缘的内圆柱面；剩余的两个外行车轮和一个内行车轮分成一组滚轧圆环的另一端边缘，两个外行车轮分布在内行车轮的两侧，两个外行车轮滚轧圆环另一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环另一端边缘的内圆柱面；两个环行齿轮分别和齿轮轴固定连接，齿轮轴和小车架组成旋转副，环行电机的输出轴和齿轮轴固定连接，环行电机外壳的法兰和小车架固定连接，两个环行齿轮分别和两个齿轮圈啮合；当环行电机通电输出轴旋转时，通过环行齿轮-齿轮圈的组合驱动环行小车沿圆环组件旋转；使用两对环行齿轮-齿轮圈的组合，相对于使用一对，稳定性更好，环行小车不容易倾斜；

轴向驱动部I包括轴向移动齿轮I、两个轴向直线轴承I、轴向移动螺母I、轴向电机齿轮I和轴向电机I；两个轴向直线轴承I和小车架固定连接，轴向直线轴承I的轴心线平行于圆环组件的轴心线；轴向移动螺母I和轴向移动齿轮I轴心线重合并固定连接，轴向移动齿轮I的轴心线平行于圆环组件的轴心线，轴向移动齿轮I和小车架组成旋转副；轴向电机I的外壳法兰和小车架固定连接，轴向电机I的输出轴和轴向电机齿轮I固定连接，轴向电机齿轮I和轴向移动齿轮I啮合；

轴向驱动部II包括轴向移动齿轮II、两个轴向直线轴承II、轴向移动螺母II、轴向电机齿轮II和轴向电机II；两个轴向直线轴承II和小车架固定连接，轴向直线轴承II的轴心线平行于圆环组件的轴心线；轴向移动螺母II和轴向移动齿轮II轴心线重合并固定连接，轴向移动齿轮II的轴心线平行于圆环组件的轴心线，轴向移动齿轮II和小车架组成旋转副；轴向电机II的外壳法兰和小车架固定连接，轴向电机II的输出轴和轴向电机齿轮II固定连接，轴向电机齿轮II和轴向移动齿轮II啮合；

轴向移动部I包括两个轴向导杆I、轴向丝杠I、轴向移动架I、径向电机I、径向电机I齿轮、径向移动齿轮I、径向移动螺母I和径向直线轴承；两个轴向导杆I与轴向丝杠I分别和轴向移动架I固定连接，两个轴向导杆I分别和两个轴向直线轴承I组成移动副，轴向丝杠I和轴向移动螺母I组成螺旋副；轴向电机I通电时它的输出轴旋转，通过轴向电机齿轮I-轴向移动齿轮I的组合驱动轴向移动螺母I旋转，则驱动轴向丝杠I沿平行于圆环组件轴心线方向平移，带动轴向移动部I及连接在上面的构件同步平移；

径向移动齿轮I和径向移动螺母I轴心线重合且固定连接，径向移动齿轮I与轴向移动架I组成旋转副，径向移动齿轮I的轴心线垂直指向圆环组件的轴心线；径向电机I的外壳法兰和轴向移动架I固定连接，径向电机I的输出轴和径向电机I齿轮固定连接，径向电机I齿轮和径向移动齿轮I啮合；两个径向直线轴承分别和轴向移动架I固定连接，两个径向直线轴承的轴心线分别平行于径向移动齿轮I的轴心线；

径向移动部I包括径向移动架I、两个径向导杆I、径向丝杠I、摆动电机I、碰撞保护装置I、连接弯架I和焊枪I；两个径向导杆I和径向丝杠I分别与径向移动架I固定连接，两个径向导杆I分别和两个径向直线轴承组成移动副，径向丝杠I和径向移动螺母I组成螺纹副，当径向电机I通电其输出轴旋转时，通过径向电机I齿轮-径向移动齿轮I的组合驱动径向移动螺母I旋转，则径向丝杠I沿垂直于圆环组件轴心线的方向移动，带动径向移动架I及连接在上面的构件同步移动；摆动电机I的外壳法兰和径向移动架I固定连接，碰撞保护装置I是指专利号为201610182296.2、名称为《碰撞保护装置》的中国发明专利中所描述的碰撞保护装置，包括机械臂法兰I和机械手法兰I，摆动电机I的输出轴与机械臂法兰I固定连接；连接弯架I和机械手法兰I固定连接，焊枪I和连接弯架I固定连接，焊枪I的固定柄部轴心线和摆动电机I输出轴轴心线平行但不重合，当摆动电机I通电输出轴旋转时，通过碰撞保护装置I带动焊枪I摆动，当操作不当致使焊枪I非预期地碰上其它物体时，碰撞保护装置I受到触发并给控制系统传递信号，使系统断电，以防止危险事故发生；

轴向移动部II包括两个轴向导杆II、轴向丝杠II、轴向移动架II、径向电机II、径向电机II齿轮、径向移动齿轮II、径向移动螺母II和径向直线轴承；两个轴向导杆II与轴向丝杠II分别和轴向移动架II固定连接，两个轴向导杆II分别和两个轴向直线轴承II组成移动副，轴向丝杠II和轴向移动螺母II组成螺旋副；轴向电机II通电时它的输出轴旋转，通过轴向电机齿轮II-轴向移动齿轮II的组合驱动轴向移动螺母II旋转，则驱动轴向丝杠II沿平行于圆环组件轴心线方向平移，带动轴向移动部II及连接在上面的构件同步平移；

径向移动齿轮II和径向移动螺母II轴心线重合且固定连接，径向移动齿轮II与轴向移动架II组成旋转副，径向移动齿轮II的轴心线垂直指向圆环组件的轴心线；径向电机II的外壳法兰和轴向移动架II固定连接，径向电机II的输出轴和径向电机II齿轮固定连接，径向电机II齿轮和径向移动齿轮II啮合；两个径向直线轴承分别和轴向移动架II固定连接，两个径向直线轴承的轴心线分别平行于径向移动齿轮II的轴心线；

径向移动部II包括径向移动架II、两个径向导杆II、径向丝杠II、摆动电机II、碰撞保护装置II、连接弯架II和焊枪II；两个径向导杆II和径向丝杠II分别与径向移动架II固定连接，两个径向导杆II分别和两个径向直线轴承组成移动副，径向丝杠II和径向移动螺母II组成螺纹副，当径向电机II通电其输出轴旋转时，通过径向电机II齿轮-径向移动齿轮II的组合驱动径向移动螺母II旋转，则径向丝杠II沿垂直于圆环组件轴心线的方向移动，带动径向移动架II及连接在上面的构件同步移动；摆动电机II的外壳法兰和径向移动架II固定连接，碰撞保护装置II是指专利号为201610182296.2、名称为《碰撞保护装置》的中国发明专利中所描述的碰撞保护装置，包括机械臂法兰II和机械手法兰II，摆动电机II的输出轴与机械臂法兰II固定连接；连接弯架II和机械手法兰II固定连接，焊枪II和连接弯架II固定连接，焊枪II的固定柄部轴心线和摆动电机II输出轴轴心线平行但不重合，当摆动电机II通电输出轴往复旋转时，通过碰撞保护装置II带动焊枪II摆动，当操作不当致使焊枪II非预期地碰上其它物体时，碰撞保护装置II受到触发并给控制系统传递信号，使系统断电，以防止危险事故发生。

如果大径钢管I和大径钢管II的端面切割的非常整齐，比如端面跳动3mm以内，圆环组件的安装位置又比较精确，则焊缝相对于环行小车的位置是确定的，在焊接时不需要扫描仪。但是有时端面切割得不太整齐，左右偏差较大，或者圆环组件的安装位置不是太精确，比如端面跳动超过3mm，圆环组件的轴心线和大径钢管I或大径钢管II的轴心线不完全重合，有一定的不是太大的偏差，则在焊接时还需要包括焊缝跟踪激光扫描仪，和小车架固定连接，在焊接前先扫描一下焊缝的位置，能有效避免焊偏，能焊得位置更准确。

本的工作过程：

1)把大径钢管I和大径钢管II的下面垫高，并把两者待连接的端面对齐靠紧贴实，待焊端面的下方要留下足够大的空间。

2)借助起重设备，把两个半圆环组件吊起，使它们把大径钢管I围在中间，使用螺栓和螺母的组合把两对法兰板连起来，使两个半圆环对在一起组成一个完整的圆环，两对半环齿轮分别对在一起组成两个完整的齿轮圈。圆环边缘到大径钢管I待焊端面的轴向尺寸各处都相同。

3)安装环行小车，使环行小车一侧的两个外行车轮和一个内行车轮滚轧圆环的一端边缘，两个外行车轮滚轧圆环一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环一端边缘的内圆柱面；并使环行小车另一侧的两个外行车轮和一个内行车轮滚轧圆环的另一端边缘，两个外行车轮滚轧圆环另一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环另一端边缘的内圆柱面。

4)大径钢管的壁也往往比较厚，为了更好地焊接，往往在端面上先打坡口，并且需要多层多道焊接。启动摆动电机I，使焊枪I的轴心线与摆动电机I的轴心线确定的平面平行于待焊端平面，启动轴向电机I，轴向移动部I沿平行于大径钢管I轴心线的方向平移，直至焊枪I与焊缝对齐，启动径向电机I，焊枪I朝向焊缝方向移动，直到焊丝接触到待焊表面。

5)启动摆动电机II，使焊枪II的轴心线与摆动电机II的轴心线确定的平面平行于待焊端平面，启动轴向电机II，轴向移动部II沿平行于大径钢管I轴心线的方向平移，直至焊枪II与焊缝对齐，启动径向电机II，焊枪II朝向焊缝方向移动，直到焊丝接触到待焊表面。

6)同时启动环行电机、焊枪I、焊枪II及焊接电源，则焊接开始，环行小车绕大径钢管I圆周运动，焊枪I做打底焊，焊枪II则焊第二道。再焊第三或第四道则重复环行第二周。第三道以上可能需要焊枪I和焊枪II摆动焊，这时可以开启摆动电机I和摆动电机II，焊接点运行轨迹是折线形，能提高焊接效率和焊接质量。当焊缝朝上时可以大电流快速焊，当焊缝朝下时要小电流慢速焊，防止焊池熔液下流，反复地多焊几遍。

本发明除了能焊对接焊缝，还能焊大直径钢管的相贯曲线的一部分。环行小车在环行电机的作用下做圆周向运动，在轴向电机I的作用下做平行于大径钢管I方向的运动，在径向电机I的作用下做沿大径钢管I半径方向的运动，再结合摆动电机I的作用，四个电机协调动作，则焊枪I能完成靠近环行小车的焊缝的焊接。由于走复杂路线两个焊枪同时工作比较难协调，一般只用一个焊枪工作，另一个焊枪闲置。

本发明还能焊大径钢管和小径管接头垂直相交贯通的焊缝，在轴向电机I的作用下做平行于大径钢管I方向的运动，在径向电机I的作用下做沿大径钢管I半径方向的运动，再结合摆动电机I的作用，则焊枪I能完成绕小径管接头一周的焊缝的焊接。一般只用一个焊枪工作，另一个焊枪闲置。

本发明也能把钢管的一端和法兰焊接在一起。

本发明的有益效果：

1)本发明能完成环形焊缝，能实现多层多道焊和摆动焊，焊接效率高，质量稳定有保证。

2)减少人工，减少劳动强度，避免职业危害，解决焊工招工难的问题，降低人工成本。

3)使用双焊枪，工作效率提高一倍。并且，同一条焊缝，前一个焊枪刚焊完还没有完全冷却，第二个焊枪接着施焊，相比使用一支焊枪间隔较长时间再施焊，焊接效果会更好。

4)能使用智能化的控制系统控制工作，焊接环形焊缝、相贯线焊缝、焊管接头等多种曲线焊缝，并可以把各种三维空间曲线以程序的方式储存起来供下次再调出使用。

5)搬运灵活，使用场所不固定，适合于野外施工使用。

附图说明

图1是本发明实施例1的三维结构示意图；

图2是本发明实施例的正视图；

图3是图2中A向视图；

图4是图2中B向视图；

图5是图4中N处的局部放大图；

图6是环行小车2的三维结构示意图，第一视角的情况；

图7是环行小车2的三维结构示意图，第二视角的情况；

图8是半圆环组件1的三维结构示意图；

图9是轴向移动部I 31和径向移动部I 41组合的三维结构示意图，第一视角的情况；

图10是轴向移动部I 31和径向移动部I 41组合的三维结构示意图，第二视角的情况；

图11是轴向移动部II 32和径向移动部II 42组合的三维结构示意图，第一视角的情况；

图12是轴向移动部II 32和径向移动部II 42组合的三维结构示意图，第二视角的情况；

图13是本发明实施例2的三维结构示意图；

图14是本发明实施例3的三维结构示意图；

图中所示：1.半圆环组件；11.半圆环；12.法兰板；13.支撑螺栓；14.半环齿轮；2.环行小车；21.小车架；22.外行车轮；23.内行车轮；24.环行齿轮；25.环行电机；26.轴向驱动部I；261.轴向移动齿轮I；262.轴向直线轴承I；263.轴向移动螺母I；264.轴向电机齿轮I；265.轴向电机I；27.轴向驱动部II；271.轴向移动齿轮II；272.轴向直线轴承II；273.轴向移动螺母II；274.轴向电机齿轮II；275.轴向电机II；28.焊缝跟踪激光扫描仪；29.齿轮轴；31.轴向移动部I；311.轴向导杆I；312.轴向丝杠I；313.轴向移动架I；314.径向电机I；315.径向电机I齿轮；316.径向移动齿轮I；317.径向移动螺母I；318.径向直线轴承；32.轴向移动部II；321.轴向导杆II；322.轴向丝杠II；323.轴向移动架II；324.径向电机II；325.径向电机II齿轮；326.径向移动齿轮II；327.径向移动螺母II；41.径向移动部I；411.径向移动架I；412.径向导杆I；413.径向丝杠I；414.摆动电机I；415.碰撞保护装置I；4151.机械臂法兰I；4152.机械手法兰I；416.连接弯架I；417.焊枪I；42.径向移动部II；42.径向移动部II；421.径向移动架II；422.径向导杆II；423.径向丝杠II；424.摆动电机II；425.碰撞保护装置II；4251.机械臂法兰II；4252.机械手法兰II；426.连接弯架II；427.焊枪II；51.大径钢管I；52.大径钢管II；53.大径钢管III；54.小径管接头；6.焊接点运行轨迹；D.焊枪I 417摆动的方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：参见图1至图12。

一种大直径钢管双焊枪智能焊接设备，包括一个圆环组件、环行小车2、轴向移动部I 31、轴向移动部II 32、径向移动部I 41和径向移动部II 42；

一个圆环组件包括两个半圆环组件1，一个半圆环组件1包括半圆环11、法兰板12、支撑螺栓13和两个半环齿轮14，半圆环11的外圆弧面和半环齿轮14的内圆弧面贴合，两者同轴心线固定连接，平行于轴心线方向的端面对齐；法兰板12固定在半圆环11的平行于轴心线方向的端面上；两个半圆环组件1的平行于轴心线方向的两对端面分别贴合在一起并用螺栓和螺母的组合把相邻的法兰板12连在一起，垂直于轴心线方向的两对端面分别对齐，两个半圆环11对在一起组成一个完整的圆环，两对半环齿轮14分别对在一起组成两个完整的齿轮圈；半圆环11的壁上有多个径向螺纹孔，支撑螺栓13和螺纹孔组成螺纹副；两个半环的半圆环组件1把大径钢管I 51围在中间，使用螺栓和螺母的组合把法兰板12连起来，相比做成一个闭环的圆环组件安装和拆卸更方便，多个支撑螺栓13向轴心线方向旋进同样大小的距离分别压紧大径钢管51，则能使圆环组件和大径钢管I 51固定连接在一起并保持同轴心线状态；

环行小车2包括小车架21、四个外行车轮22、两个内行车轮23、两个环行齿轮24、环行电机25、轴向驱动部I 26、轴向驱动部II 27和齿轮轴29；四个外行车轮22和两个内行车轮23分别和小车架21组成旋转副，四个外行车轮22和两个内行车轮23的轴心线分别和圆环组件的轴心线平行；其中两个外行车轮22和一个内行车轮23分成一组滚轧圆环的一端边缘，两个外行车轮22分布在内行车轮23的两侧，两个外行车轮22滚轧圆环一端边缘的外圆柱面，内行车轮23滚轧圆环一端边缘的内圆柱面；剩余的两个外行车轮22和一个内行车轮23分成一组滚轧圆环的另一端边缘，两个外行车轮22分布在内行车轮23的两侧，两个外行车轮22滚轧圆环另一端边缘的外圆柱面，内行车轮23滚轧圆环另一端边缘的内圆柱面；两个环行齿轮24分别和齿轮轴29固定连接，齿轮轴29和小车架21组成旋转副，环行电机25的输出轴和齿轮轴29固定连接，环行电机25外壳的法兰和小车架21固定连接，两个环行齿轮24分别和两个齿轮圈啮合；当环行电机25通电输出轴旋转时，通过环行齿轮24-齿轮圈的组合驱动环行小车2沿圆环组件旋转；使用两对环行齿轮24-齿轮圈的组合，相对于使用一对，稳定性更好，环行小车不容易倾斜；

轴向驱动部I 26包括轴向移动齿轮I 261、两个轴向直线轴承I 262、轴向移动螺母I263、轴向电机齿轮I 264和轴向电机I 265；两个轴向直线轴承I 262和小车架21固定连接，轴向直线轴承I 262的轴心线平行于圆环组件的轴心线；轴向移动螺母I 263和轴向移动齿轮I 261轴心线重合并固定连接，轴向移动齿轮I 261的轴心线平行于圆环组件的轴心线，轴向移动齿轮I 261和小车架21组成旋转副；轴向电机I 265的外壳法兰和小车架21固定连接，轴向电机I 265的输出轴和轴向电机齿轮I 264固定连接，轴向电机齿轮I 264和轴向移动齿轮I 261啮合；

轴向驱动部II 27包括轴向移动齿轮II 271、两个轴向直线轴承II 272、轴向移动螺母II 273、轴向电机齿轮II 274和轴向电机II 275；两个轴向直线轴承II 272和小车架21固定连接，轴向直线轴承II 272的轴心线平行于圆环组件的轴心线；轴向移动螺母II 273和轴向移动齿轮II 271轴心线重合并固定连接，轴向移动齿轮II 271的轴心线平行于圆环组件的轴心线，轴向移动齿轮II 271和小车架21组成旋转副；轴向电机II 275的外壳法兰和小车架21固定连接，轴向电机II 275的输出轴和轴向电机齿轮II 274固定连接，轴向电机齿轮II 274和轴向移动齿轮II 271啮合；

轴向移动部I 31包括两个轴向导杆I 311、轴向丝杠I 312、轴向移动架I 313、径向电机I 314、径向电机I齿轮315、径向移动齿轮I 316、径向移动螺母I 317和径向直线轴承318；两个轴向导杆I 311与轴向丝杠I 312分别和轴向移动架I 313固定连接，两个轴向导杆I 311分别和两个轴向直线轴承I 262组成移动副，轴向丝杠I 312和轴向移动螺母I 263组成螺旋副；轴向电机I 265通电时它的输出轴旋转，通过轴向电机齿轮I 264-轴向移动齿轮I 261的组合驱动轴向移动螺母I 263旋转，则驱动轴向丝杠I 312沿平行于圆环组件轴心线方向平移，带动轴向移动部I 31及连接在上面的构件同步平移；

径向移动齿轮I 316和径向移动螺母I 317轴心线重合且固定连接，径向移动齿轮I316与轴向移动架I 313组成旋转副，径向移动齿轮I 316的轴心线垂直指向圆环组件的轴心线；径向电机I 314的外壳法兰和轴向移动架I 313固定连接，径向电机I 314的输出轴和径向电机I齿轮315固定连接，径向电机I齿轮315和径向移动齿轮I 316啮合；两个径向直线轴承318分别和轴向移动架I 313固定连接，两个径向直线轴承318的轴心线分别平行于径向移动齿轮I 316的轴心线；

径向移动部I 41包括径向移动架I 411、两个径向导杆I 412、径向丝杠I 413、摆动电机I 414、碰撞保护装置I 415、连接弯架I 416和焊枪I 417；两个径向导杆I 412和径向丝杠I 413分别与径向移动架I 411固定连接，两个径向导杆I 412分别和两个径向直线轴承318组成移动副，径向丝杠I 413和径向移动螺母I 317组成螺纹副，当径向电机I 314通电其输出轴旋转时，通过径向电机I齿轮315-径向移动齿轮I 316的组合驱动径向移动螺母I317旋转，则径向丝杠I 413沿垂直于圆环组件轴心线的方向移动，带动径向移动架I 411及连接在上面的构件同步移动；摆动电机I 414的外壳法兰和径向移动架I 411固定连接，碰撞保护装置I 415是指专利号为201610182296.2、名称为《碰撞保护装置》的中国发明专利中所描述的碰撞保护装置，包括机械臂法兰I 4151和机械手法兰I 4152，摆动电机I 414的输出轴与机械臂法兰I 4151固定连接；连接弯架I 416和机械手法兰I 4152固定连接，焊枪I 417和连接弯架I 416固定连接，焊枪I 417的固定柄部轴心线和摆动电机I 414输出轴轴心线平行但不重合，当摆动电机I 414通电输出轴旋转时，通过碰撞保护装置I 415带动焊枪I 417摆动，当操作不当致使焊枪I 417非预期地碰上其它物体时，碰撞保护装置I 415受到触发并给控制系统传递信号，使系统断电，以防止危险事故发生；

轴向移动部II 32包括两个轴向导杆II 321、轴向丝杠II 322、轴向移动架II 323、径向电机II 324、径向电机II齿轮325、径向移动齿轮II 326、径向移动螺母II 327和径向直线轴承328；两个轴向导杆II 321与轴向丝杠II 322分别和轴向移动架II 323固定连接，两个轴向导杆II 321分别和两个轴向直线轴承II 272组成移动副，轴向丝杠II 322和轴向移动螺母II 273组成螺旋副；轴向电机II 275通电时它的输出轴旋转，通过轴向电机齿轮II274-轴向移动齿轮II 271的组合驱动轴向移动螺母II 273旋转，则驱动轴向丝杠II 322沿平行于圆环组件轴心线方向平移，带动轴向移动部II 32及连接在上面的构件同步平移；

径向移动齿轮II 326和径向移动螺母II 327轴心线重合且固定连接，径向移动齿轮II326与轴向移动架II 323组成旋转副，径向移动齿轮II 326的轴心线垂直指向圆环组件的轴心线；径向电机II 324的外壳法兰和轴向移动架II 323固定连接，径向电机II 324的输出轴和径向电机II齿轮325固定连接，径向电机II齿轮325和径向移动齿轮II 326啮合；两个径向直线轴承328分别和轴向移动架II 323固定连接，两个径向直线轴承328的轴心线分别平行于径向移动齿轮II 326的轴心线；

径向移动部II 42包括径向移动架II 421、两个径向导杆II 422、径向丝杠II 423、摆动电机II 424、碰撞保护装置II 425、连接弯架II 426和焊枪II 427；两个径向导杆II 422和径向丝杠II 423分别与径向移动架II 421固定连接，两个径向导杆II 422分别和两个径向直线轴承328组成移动副，径向丝杠II 423和径向移动螺母II 327组成螺纹副，当径向电机II 324通电其输出轴旋转时，通过径向电机II齿轮325-径向移动齿轮II 326的组合驱动径向移动螺母II 327旋转，则径向丝杠II 423沿垂直于圆环组件轴心线的方向移动，带动径向移动架II 421及连接在上面的构件同步移动；摆动电机II 424的外壳法兰和径向移动架II 421固定连接，碰撞保护装置II 425是指专利号为201610182296.2、名称为《碰撞保护装置》的中国发明专利中所描述的碰撞保护装置，包括机械臂法兰II 4251和机械手法兰II4252，摆动电机II 424的输出轴与机械臂法兰II 4251固定连接；连接弯架II 426和机械手法兰II 4252固定连接，焊枪II 427和连接弯架II 426固定连接，焊枪II 427的固定柄部轴心线和摆动电机II 424输出轴轴心线平行但不重合，当摆动电机II 424通电输出轴往复旋转时，通过碰撞保护装置II 425带动焊枪II 427摆动，当操作不当致使焊枪II 427非预期地碰上其它物体时，碰撞保护装置II 425受到触发并给控制系统传递信号，使系统断电，以防止危险事故发生。

如果大径钢管I 51和大径钢管II 52的端面切割的非常整齐，圆环组件的安装位置又比较精确，则焊缝相对于环行小车2的位置是确定的，在焊接时不需要扫描仪。但是有时端面切割得不太整齐，左右偏差较大，或者圆环组件的安装位置不是太精确，圆环组件的轴心线和大径钢管I 51或大径钢管II 52的轴心线不完全重合，有一定的不是太大的偏差，则在焊接时还需要包括焊缝跟踪激光扫描仪28，和小车架21固定连接，在焊接前先扫描一下焊缝的位置，能有效避免焊偏，能焊得位置更准确。

本实施例的工作过程：

1)把大径钢管I 51和大径钢管II 52的下面垫高，并把两者待连接的端面对齐靠紧贴实。

2)借助起重设备，把两个半圆环组件1吊起，使它们把大径钢管I 51围在中间，使用螺栓和螺母的组合把两对法兰板12连起来，使两个半圆环11对在一起组成一个完整的圆环，两对半环齿轮14分别对在一起组成两个完整的齿轮圈。圆环边缘到大径钢管I 51待焊端面的轴向尺寸各处都相同。

3)安装环行小车2，使环行小车2一侧的两个外行车轮22和一个内行车轮23滚轧圆环的一端边缘，两个外行车轮22滚轧圆环一端边缘的外圆柱面，内行车轮23滚轧圆环一端边缘的内圆柱面；并使环行小车2另一侧的两个外行车轮22和一个内行车轮23滚轧圆环的另一端边缘，两个外行车轮22滚轧圆环另一端边缘的外圆柱面，内行车轮23滚轧圆环另一端边缘的内圆柱面。

4)大径钢管的壁也往往比较厚，为了更好地焊接，往往在端面上先打坡口，并且需要多层多道焊接。启动摆动电机I 414，使焊枪I 417的轴心线与摆动电机I 414的轴心线确定的平面平行于待焊端平面，启动轴向电机I 265，轴向移动部I 31沿平行于大径钢管I 51轴心线的方向平移，直至焊枪I 417与焊缝对齐，启动径向电机I 314，焊枪I 417朝向焊缝方向移动，直到焊丝接触到待焊表面。

5)启动摆动电机II 424，使焊枪II 427的轴心线与摆动电机II 424的轴心线确定的平面平行于待焊端平面，启动轴向电机II 275，轴向移动部II 32沿平行于大径钢管I 51轴心线的方向平移，直至焊枪II 427与焊缝对齐，启动径向电机II 324，焊枪II 427朝向焊缝方向移动，直到焊丝接触到待焊表面。

6)同时启动环行电机25、焊枪I 417、焊枪II 427及焊接电源，则焊接开始，环行小车2绕大径钢管I 51圆周运动，焊枪I 417做打底焊，焊枪II 427则焊第二道。再焊第三或第四道则重复环行第二周。第三道以上可能需要焊枪I 417和焊枪II 427摆动焊，这时可以开启摆动电机I 414和摆动电机II 424，如图5所示焊接点运行轨迹6是折线形，能提高焊接效率和焊接质量。当焊缝朝上时可以大电流快速焊，当焊缝朝下时要小电流慢速焊，防止焊池熔液下流，反复地多焊几遍。

本实施例的有益效果：

1)本实施例能完成环形焊缝，能实现多层多道焊和摆动焊，焊接效率高，质量稳定有保证。

2)减少人工，减少劳动强度，避免职业危害，解决焊工招工难的问题。

4)搬运灵活，使用场所不固定，适合于野外施工使用。

实施例2：参见图13，是大直径钢管双焊枪智能焊接设备焊接相贯曲线的状况，大径钢管I 51和大径钢管III 53垂直相交贯通，相交线是相贯线，本实施例的圆环组件固定在了大径钢管I 51上，在环行电机25的作用下做圆周向运动，在轴向电机I 265的作用下做平行于大径钢管I 51轴心线方向的运动，在径向电机I 314的作用下做沿大径钢管I 51半径方向的运动，再结合摆动电机I 414的作用，四个电机协调动作，则焊枪I 417能完成靠近环行小车2的焊缝的焊接。由于走复杂路线两个焊枪同时工作比较难协调，则只用焊枪I417工作，焊枪II 427闲置。其它的结构、功能和有益效果同实施例1。

实施例3：参见图14，是大直径钢管双焊枪智能焊接设备焊接相贯曲线的状况，大径钢管I 51和小径管接头54垂直相交贯通，相交线是相贯线，本实施例的圆环组件固定在了大径钢管I 51上，在环行电机25的作用下做圆周向运动，在轴向电机I 265的作用下做平行于大径钢管I 51轴心线方向的运动，在径向电机I 314的作用下做沿大径钢管I 51半径方向的运动，再结合摆动电机I 414的作用，则焊枪I 417能完成绕小径管接头54一周的焊缝的焊接。焊枪II 427闲置。其它的结构、功能和有益效果同实施例1。

Claims

1.一种大直径钢管双焊枪智能焊接设备，其特征在于，包括圆环组件、环行小车、轴向移动部I、轴向移动部II、径向移动部I和径向移动部II；

一个圆环组件包括两个半圆环组件，一个半圆环组件包括半圆环、两个法兰板、支撑螺栓和两个半环齿轮，半圆环的外圆弧面和半环齿轮的内圆弧面贴合，两者同轴心线固定连接，平行于轴心线方向的端面对齐；法兰板固定在半圆环的平行于轴心线方向的端面上；两个半圆环组件的平行于轴心线方向的两对端面分别贴合在一起并用螺栓和螺母的组合把相邻的法兰板连在一起，垂直于轴心线方向的两对端面分别对齐，两个半圆环对在一起组成一个完整的圆环，两对半环齿轮分别对在一起组成两个完整的齿轮圈；半圆环的壁上有多个径向螺纹孔，支撑螺栓和螺纹孔组成螺纹副；两个半环的半圆环组件把大径钢管I围在中间，使用螺栓和螺母的组合把法兰板连起来，多个支撑螺栓向轴心线方向旋进同样大小的距离分别压紧大径钢管，圆环组件和大径钢管I固定连接在一起并保持同轴心线状态；

环行小车包括小车架、四个外行车轮、两个内行车轮、两个环行齿轮、环行电机、轴向驱动部I、轴向驱动部II和齿轮轴；四个外行车轮和两个内行车轮分别和小车架组成旋转副，四个外行车轮和两个内行车轮的轴心线分别和圆环组件的轴心线平行；其中两个外行车轮和一个内行车轮分成一组滚轧圆环的一端边缘，两个外行车轮分布在内行车轮的两侧，两个外行车轮滚轧圆环一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环一端边缘的内圆柱面；剩余的两个外行车轮和一个内行车轮分成一组滚轧圆环的另一端边缘，两个外行车轮分布在内行车轮的两侧，两个外行车轮滚轧圆环另一端边缘的外圆柱面，内行车轮滚轧圆环另一端边缘的内圆柱面；两个环行齿轮分别和齿轮轴固定连接，齿轮轴和小车架组成旋转副，环行电机的输出轴和齿轮轴固定连接，环行电机外壳的法兰和小车架固定连接，两个环行齿轮分别和两个齿轮圈啮合；

轴向移动部I包括两个轴向导杆I、轴向丝杠I、轴向移动架I、径向电机I、径向电机I齿轮、径向移动齿轮I、径向移动螺母I和径向直线轴承；两个轴向导杆I与轴向丝杠I分别和轴向移动架I固定连接，两个轴向导杆I分别和两个轴向直线轴承I组成移动副，轴向丝杠I和轴向移动螺母I组成螺旋副；

径向移动部I包括径向移动架I、两个径向导杆I、径向丝杠I、摆动电机I、碰撞保护装置I、连接弯架I和焊枪I；两个径向导杆I和径向丝杠I分别与径向移动架I固定连接，两个径向导杆I分别和两个径向直线轴承组成移动副，径向丝杠I和径向移动螺母I组成螺纹副；摆动电机I的外壳法兰和径向移动架I固定连接，碰撞保护装置I包括机械臂法兰I和机械手法兰I，摆动电机I的输出轴与机械臂法兰I固定连接；连接弯架I和机械手法兰I固定连接，焊枪I和连接弯架I固定连接，焊枪I的固定柄部轴心线和摆动电机I输出轴轴心线平行但不重合；

轴向移动部II包括两个轴向导杆II、轴向丝杠II、轴向移动架II、径向电机II、径向电机II齿轮、径向移动齿轮II、径向移动螺母II和径向直线轴承；两个轴向导杆II与轴向丝杠II分别和轴向移动架II固定连接，两个轴向导杆II分别和两个轴向直线轴承II组成移动副，轴向丝杠II和轴向移动螺母II组成螺旋副；

径向移动部II包括径向移动架II、两个径向导杆II、径向丝杠II、摆动电机II、碰撞保护装置II、连接弯架II和焊枪II；两个径向导杆II和径向丝杠II分别与径向移动架II固定连接，两个径向导杆II分别和两个径向直线轴承组成移动副，径向丝杠II和径向移动螺母II组成螺纹副；摆动电机II的外壳法兰和径向移动架II固定连接，碰撞保护装置II包括机械臂法兰II和机械手法兰II，摆动电机II的输出轴与机械臂法兰II固定连接；连接弯架II和机械手法兰II固定连接，焊枪II和连接弯架II固定连接，焊枪II的固定柄部轴心线和摆动电机II输出轴轴心线平行但不重合。

2.根据权利要求1所述的大直径钢管双焊枪智能焊接设备，其特征在于，还包括焊缝跟踪激光扫描仪，和小车架固定连接。