CN107855707B - 通暖管道现场焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了通暖管道现场焊接装置，主要涉及管道焊接设施领域。包括支撑底座，以及固定在支撑底座上自外而内依次滑动连接的弧形的固定导轨、行程架、内滑架，内滑架上通过滑动块固定有延长杆，延长杆上安装有可拆卸的焊机，焊机使用自动化机械臂控制焊枪，实现圆周的焊接作业。本发明的有益效果在于：它实现了架设后管件接缝处的自动焊接，焊接轨迹环绕管道完成一圈焊接操作，连贯、稳定、高效，大大提高焊接接管施工质量。

Description

通暖管道现场焊接装置
技术领域
本发明涉及管道焊接设施领域，具体是通暖管道现场焊接装置。
背景技术
在暖通管道的施工中，输送用通暖管道的施工需要先衔接固定架设好，然后技师在现场对接缝处进行焊接。由于先架设再焊接，导致焊接时技师只能适应圆形的接缝环绕管道一周进行焊接，且还需要钻到管道下方进行仰焊，不但难度高、强度大，而且焊接中多次调整姿势和位置造成焊接中断，接缝不连贯，大大影响接缝的质量和效率。
现有技术有多种用于焊接的机器人，能够对管件进行焊接，但是现有的自动焊接设备(机器人)都只能适用于车间内焊接，即先焊接再安装架设。而并不适用于现场施工中架设后的焊接。这主要是因为现有的焊接设备的结构主要包括用于夹持关键的夹持机构，并在夹持机构的一侧设置带自动控制机械臂的焊枪，在焊枪的焊接中夹持机构缓缓转动管件，使焊接轨迹围绕关键的接缝处环绕一圈。而如果管件是固定的，则这种转动管件实现环形焊接的装置显然难以适用。故现有通暖管道的现场焊接施工仍然依靠人工焊接，严重制约了施工质量和效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供通暖管道现场焊接装置，它实现了架设后管件接缝处的自动焊接，焊接轨迹环绕管道完成一圈焊接操作，连贯、稳定、高效，大大提高焊接接管施工质量。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
通暖管道现场焊接装置，包括支撑底座、固定导轨、行程架、内滑架、延长杆、焊机，所述固定导轨的底侧固定在支撑底座上，所述固定导轨、行程架和内滑架均为弧度是95～120度的弧形结构且自外而内依次同轴心设置，所述固定导轨至少在其两端处设有第一齿轮，所述第一齿轮通过第一步进电机驱动，所述行程架的外圈沿其弧度方向设有与固定导轨滑动连接的外滑条，所述行程架的外圈周侧沿其弧度方向还设有第一齿带，所述第一齿轮与第一齿带相啮合，所述行程架的里侧侧面上安装有若干个第二齿轮，所述第二齿轮通过第二步进电机驱动，所述行程架的里侧沿其弧度方向设有内导轨，所述内滑架的外圈侧面上设有与内导轨配合滑动连接的内滑条，所述内滑架的两侧对称的设有翅板，所述翅板为与内滑架弧度相对应的弧形板，所述翅板的外圈侧面上设有与第二齿轮相啮合的第二齿带，所述内滑架的里侧侧面沿其弧度方向设有弧形轨道，所述弧形轨道的底面上设有第三齿带，所述弧形轨道内设有与其滑动连接的滑动块，所述滑动块的两端可转动的安装有与第三齿带相啮合的第三齿轮，所述第三齿轮通过第三步进电机驱动，所述延长杆的一端与滑动块固定连接，所述焊机可拆卸的安装在延长杆的另一端。
所述焊机包括焊臂，所述焊臂上安装有送丝机，所述焊臂远离延长杆的一端安装有焊枪。
所述行程架的两侧固定连接有支撑板，所述支撑板与行程架的里侧侧面垂直设置，所述支撑板与内导轨之间设有固定轴，所述固定轴设置于行程架的中部，所述第二齿轮安装在固定轴上。
所述支撑板的里侧侧边向内设有L形挡条，所述L形挡条的里侧夹角处设有保持架，所述翅板的外侧设置于L形挡条内，且所述翅板的边侧设有与保持架上的钢珠相适应的圆形倒角槽。
所述固定导轨设有平列的两条，两个所述固定导轨之间设有连接轴，所述连接轴为三个且分别设置于固定导轨的两端及中间，所述连接轴的中部设有上带轮，所述第一齿轮安装在连接轴上且对称设置于上带轮的两侧，所述支撑底座与固定导轨之间设有安装架，所述安装架的顶侧与固定导轨的底侧固定连接，所述安装架的底侧与支撑底座的顶侧固定连接，所述安装架内的两端及中间均安装有下带轮，所述下带轮与上带轮上下对应设置，所述下带轮与上方对应的上带轮通过同步带连接，所述第一步进电机安装在居中设置的下带轮上，所述下带轮上设有同轴的同步带轮，所述安装架上还左右对称的设有张紧带轮，所述张紧带轮为两组且设置于相邻两组同步带轮之间，所述张紧带轮和同步带轮之间通过同步带连接。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本装置突破了现有自动焊接装置只能应用在车间的局限，能够在通暖管道架设好通暖管道后，将本装置固定在接缝处附近管道的下方，使焊机的工作区域对准接缝处。开启本装置即可开始焊接，通过第一齿轮的推进将行程架自固定导轨的一端向上推出，然后在通过第二齿轮进一步将内滑架向上推出，通过滑动块继续带动焊机往上推出使其到达管件的顶端，开启焊机开始焊接，所述滑动块、内滑架和行程架按上述相反顺序依次收回并向另一方向依次推出，进而使焊机沿着接缝连贯、匀速的完成一圈电焊操作，施工效率高质量好，实现了架设后管件接缝处的自动焊接。
附图说明
附图1是本发明的合起状态示意图。
附图2是本发明附图1的A-A剖面图。
附图3是本发明附图2的局部放大图。
附图4是本发明展开到起始焊接位的示意图。
附图5是本发明安装架中带传动部分的内部结构示意图。
附图6是本发明安装架带传动部分的俯视机构示意图。
附图7是本发明沿弧形轨道长度方向内部的滑动块部分示意图。
附图中所示标号：
1、支撑底座；2、固定导轨；3、行程架；4、内滑架；5、延长杆；6、焊机；7、第一齿轮；8、第一步进电机；9、外滑条；10、第一齿带；11、第二齿轮；12、第二步进电机；13、内导轨；14、内滑条；15、翅板；16、第二齿带；17、弧形轨道；18、第三齿带；19、滑动块；20、第三齿轮；21、支撑板；22、L形挡条；23、连接轴；24、上带轮；25、安装架；26、下带轮；27、同步带轮；28、张紧带轮。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
本发明所述是通暖管道现场焊接装置，主体结构包括通暖管道现场焊接装置，包括支撑底座1、固定导轨2、行程架3、内滑架4、延长杆5、焊机6，所述固定导轨2的底侧固定在支撑底座1上，所述支撑底座1采用常见的支撑架结构，用来抬高和支撑整个装置，使其能够稳定的落于底面上，所述支撑底座1上可以设置能够调节高度的结构，例如调高螺丝等，方便调整固定导轨2的高度。也可在现场使用砖板等垫高调整。所述固定导轨2、行程架3和内滑架4均为弧度是95～120度的弧形结构且自外而内依次同轴心设置，所述固定导轨2、行程架3、内滑架4用于为圆形的焊接轨迹提供圆形行程，可视作行程机构，所述行程架3在固定导轨2内圈滑动连接，所述内滑架4在行程架3的内圈并滑动连接，在95～120弧度方位内，既能够共同配合左右依次滑动摆动形成一个环形，又两端翘起不明显方便放入管道下方，所述固定导轨2至少在其两端处设有第一齿轮7，所述第一齿轮7通过第一步进电机8驱动，所述行程架3的外圈沿其弧度方向设有与固定导轨2滑动连接的外滑条9，所述行程架3的外圈周侧沿其弧度方向还设有第一齿带10，所述第一齿轮7与第一齿带10相啮合，所述第一齿轮7与行程架3上的第一齿带10配合用来推出行程架3，如图1所示，所述第一齿轮7设置在固定导轨2的两端，当将行程架3向左推出时左端的第一齿轮7起到主要的推动作用，直到将行程架3的绝大部分推出固定导轨2。具体使用时可以采用现有技术常用的控制方法，对电机的运行进行控制。例如在固定导轨2的左端及行程架3的右端安装用于感应两个安装点距离的接近开关，在固定导轨2的右端及行程架3的左端安装用于感应二个安装点距离的接近开关，用这两个接近开关来控制第一步进电机8的开启及转动方向。
所述行程架3的里侧侧面上安装有若干个第二齿轮11，所述第二齿轮11通过第二步进电机12驱动，所述行程架3的里侧沿其弧度方向设有内导轨13，所述内滑架4的外圈侧面上设有与内导轨13配合滑动连接的内滑条14，所述内滑架4的两侧对称的设有翅板15，所述翅板15为与内滑架4弧度相对应的弧形板，所述翅板15的外圈侧面上设有与第二齿轮11相啮合的第二齿带16，所述第二齿轮11用来将内滑架4沿着行程架3滑动推出。
所述内滑架4的里侧侧面沿其弧度方向设有弧形轨道17，所述弧形轨道17的底面上设有第三齿带18，所述弧形轨道17内设有与其滑动连接的滑动块19，所述滑动块19的两端可转动的安装有与第三齿带18相啮合的第三齿轮20，所述第三齿轮20通过第三步进电机驱动，用来使滑动块19沿着弧形轨道17左右滑动。
通过上述依次滑动连接的结构，使本装置实现了自外层向内层层层推出的运行方式，将焊机6的起始操作点设置在完全展开后的顶点位置，并开始焊接后，随着滑块的下滑、内滑架4相对收入行程架3、行程架3相对收入固定导轨2、然后行程架3、内滑架4再自另一方向依次滑出推高，即可完成一个圆周的焊接。
由于焊接中往往产生大量的火星，为了使操作点远离传动导轨部分，设置延长杆5，所述延长杆5的一端与滑动块19固定连接，故焊接杆使焊接部位远离导轨部分，所述焊机6可拆卸的安装在延长杆5的另一端。所述焊机6使用现有技术自动焊接装置(机器人)常用的机械臂及焊枪即可，根据所选用焊接方式的不同选用不同的焊枪头。所述延长杆5的前端可以通过与卡箍类似的固定结构来固定机械臂，使机械臂能够根据需要更换，所述机械臂的末端设置焊枪，所述机械臂上设有送丝机。
由于行程架3在使用中处于移动状态，故为了减少传动机构的负担，所述行程架3的两侧固定连接有支撑板21，所述支撑板21与行程架3的里侧侧面垂直设置，所述内导轨13与支撑板21之间设有固定轴，所述固定轴设置于行程架3的中部，所述第二齿轮11安装在固定轴上。从而使第二齿轮11设置在行程架3的中部，虽然减少了内滑架4滑出的距离，但是使得整个机构运行更加稳定。
由于内滑架4与行程架3均为传递形成的中层架体，自身即要滑动，又要作为另一个组件的滑动基础而存在，故层级之间运行的稳定性就格外重要，关系着焊机6运行的平稳性。所述支撑板21的里侧侧边向内设有L形挡条22，所述L形挡条22的里侧夹角处设有保持架，所述翅板15的外侧设置于L形挡条22内，且所述翅板15的边侧设有与保持架上的钢珠相适应的圆形倒角槽。通过L形挡条22里侧夹角处保持架与倒角槽之间的滑动导向作用，使作为框架的内滑架4及翅板15能够在底面(内滑条14-内导轨13)及顶面的两侧(保持架-圆形倒角槽)形成上下滑动轨迹的导向和限位，使内滑架4的滑动平稳流畅，减少震动。保持焊接轨迹的均匀稳定。
同样，为了提高焊接轨迹的稳定性，即提高装置运行的平稳流畅，作为底层的固定导轨2与行程架3这一基层滑动连接关系的稳定性就很关键，所述固定导轨2设有平列的两条，通过设置双排固定导轨2，能够大大提高最外层滑动的平稳性，为整个导轨组合提供一个稳定的前提。同时，将第一齿轮7设置在两个固定导轨2之间，大大方便了加工和安装，便于控制。两个所述固定导轨2之间设有连接轴23，所述连接轴23为三个且分别设置于固定导轨2的两端及中间，由于与第二齿轮11及第三齿轮20的安装位置不同，第一齿轮7的两侧为固定导轨2，不容易暴露，且需要较长的传动，为了使传动机构不影响导轨的运行，将传动机构设置在第一齿轮7的下方，实现对三个位置的第一齿轮7的同步驱动。具体为所述连接轴23的中部设有上带轮24，所述第一齿轮7安装在连接轴23上且对称设置于上带轮24的两侧，所述支撑底座1与固定导轨2之间设有安装架25，用来在下方为第一齿轮7的同步驱动提供传动机构的安装位置。所述安装架25的顶侧与固定导轨2的底侧固定连接，所述安装架25的底侧与支撑底座1的顶侧固定连接，所述安装架25内的两端及中间均安装有下带轮26，所述第一步进电机8安装在居中设置的下带轮26上，所述下带轮26与上带轮24上下对应设置，所述下带轮26与上方对应的上带轮24通过同步带连接，所述下带轮26上设有同轴的同步带轮27，所述安装架25上还左右对称的设有张紧带轮28，所述张紧带轮28为两组且设置于相邻两组同步带轮27之间，所述张紧带轮28和同步带轮27之间通过同步带连接。从而在固定导轨2的下方为第一齿轮7提供同步的传动，使多个位置的第一齿轮7能够同步驱动，且不影响导轨的运行轨迹。
实施例：通暖管道现场焊接装置，包括支撑底座1、固定导轨2、行程架3、内滑架4、延长杆5、焊机6。所述支撑底座1为对称设置的三角型钢筋结构支撑架，所述支撑底座1的上方固定连接有安装架25，所述安装架25顶面沿其长度方向设有安装槽，所述安装架25的顶侧与固定导轨2的底面固定连接，所述固定导轨2为弧度是110度的弧形导轨，所述固定导轨2为2条且并列设置，两个所述固定导轨2之间设有连接轴23，所述连接轴23为三个且分别设置于固定导轨2的两端及中央，所述连接轴23上居中的设有上带轮24，所述上带轮24的两侧对称的设有第一齿轮7，所述第一齿轮7安装在连接轴23上，所述上带轮24和第一齿轮7均固定在连接轴23上，所述连接轴23通过轴承与两侧的固定导轨2转动连接，所述上带轮24的下方设有与其相对应的下带轮26，所述下带轮26可转动的安装在安装槽内，所述下带轮26与上方对应的上带轮24通过同步带连接，所述第一步进电机8安装在居中设置的下带轮26上，所述下带轮26上设有同轴的同步带轮27，所述安装架25上还左右对称的设有张紧带轮28，所述张紧带轮28为两组且设置于相邻两组同步带轮27之间，所述张紧带轮28和同步带轮27之间通过同步带连接。所述行程架3为弧度是100度的弧形条形架，且所述行程架3与固定导轨2同轴心设置，所述行程架3的外圈沿其弧度方向设有两道与固定导轨2滑动连接的外滑条9，所述行程架3的外圈周侧沿其弧度方向还居中的设有第一齿带10，所述第一齿轮7与第一齿带10相啮合。所述行程架3的两侧固定连接有支撑板21，所述支撑板21与行程架3的里侧侧面垂直设置，所述支撑板21的里侧侧边向内设有L形挡条22，所述L形挡条22的里侧夹角处设有保持架，所述行程架3的里侧沿其弧度方向设有内导轨13，所述支撑板21与内导轨13之间设有固定轴，所述固定轴设置于行程架3的中部，所述固定轴上设有第二齿轮11，所述固定轴上安装有第二步进电机12。
所述内滑架4为弧度是115度的弧形条形架，滑动连接在行程架3的内圈，且与行程架3同轴心设置。所述内滑架4的外圈侧面上设有与内导轨13配合滑动连接的内滑条14，所述内滑架4的两侧对称的设有翅板15，所述翅板15为与内滑架4弧度相对应的弧形板，所述翅板15的外侧设置于L形挡条22内，且所述翅板15的边侧设有与保持架上的钢珠相适应的圆形倒角槽。所述翅板15的外圈侧面上设有与第二齿轮11相啮合的第二齿带16，所述内滑架4的里侧侧面沿其弧度方向设有弧形轨道17，所述弧形轨道17的底面上设有第三齿带18，所述弧形轨道17内设有与其滑动连接的滑动块19，所述滑动块19的两端可转动的安装有与第三齿带18相啮合的第三齿轮20，所述第三齿轮20通过第三步进电机驱动，所述延长杆5的一端与滑动块19固定连接，所述延长杆5垂直于固定轨道所在的平面设置，所述延长杆5远离滑动块19的一端设有用螺栓紧固的箍套，所述焊机6包括焊臂、送丝机和焊枪，所述焊臂包括大臂、小臂、焊腕，所述大臂固定在箍套内，所述大臂、小臂和焊腕之间通过可转动的铰接关节连接，所述焊腕为可摆动可旋转的机械腕关节，所述焊枪固定在焊腕上。
所述行程架3的右端设有第一接近开关，所述第一接近开关的感应点设置在固定导轨2的左端，当第一接近开关靠近固定导轨2的左端时触发第一电机停止和第二电机启动，所述行程架3的中部安装有第二接近开关，与内滑架4的右端接近时触发第二步进电机12的停止和第三步进电机的启动，所述滑动块19上设有第三接近开关，与内滑架4的左端靠近时触发第三步进电机的反向转动，与内滑架4的右端接近时触发第二步进电机12的反向启动和第三步进电机的停止，当内滑架4下行至第二接近开关与内滑架4的左端接近时触发第二步进电机12的停止和第一步进电机8的反向启动，所述行程架3的左端设第四接近开关，当第四接近开关靠近固定导轨2的右端时，触发第一步进电机8的停止。完成一圈转动。

Claims (3)

1.通暖管道现场焊接装置，其特征在于：包括支撑底座(1)、固定导轨(2)、行程架(3)、内滑架(4)、延长杆(5)、焊机(6)，所述固定导轨(2)的底侧固定在支撑底座(1)上，所述固定导轨(2)、行程架(3)和内滑架(4)均为弧度是95～120度的弧形结构且自外而内依次同轴心设置，所述固定导轨(2)至少在其两端处设有第一齿轮(7)，所述第一齿轮(7)通过第一步进电机(8)驱动，所述行程架(3)的外圈沿其弧度方向设有与固定导轨(2)滑动连接的外滑条(9)，所述行程架(3)的外圈周侧沿其弧度方向还设有第一齿带(10)，所述第一齿轮(7)与第一齿带(10)相啮合，所述行程架(3)的里侧侧面上安装有若干个第二齿轮(11)，所述第二齿轮(11)通过第二步进电机(12)驱动，所述行程架(3)的里侧沿其弧度方向设有内导轨(13)，所述内滑架(4)的外圈侧面上设有与内导轨(13)配合滑动连接的内滑条(14)，所述内滑架(4)的两侧对称的设有翅板(15)，所述翅板(15)为与内滑架(4)弧度相对应的弧形板，所述翅板(15)的外圈侧面上设有与第二齿轮(11)相啮合的第二齿带(16)，所述内滑架(4)的里侧侧面沿其弧度方向设有弧形轨道(17)，所述弧形轨道(17)的底面上设有第三齿带(18)，所述弧形轨道(17)内设有与其滑动连接的滑动块(19)，所述滑动块(19)的两端可转动的安装有与第三齿带(18)相啮合的第三齿轮(20)，所述第三齿轮(20)通过第三步进电机驱动，所述延长杆(5)的一端与滑动块(19)固定连接，所述焊机(6)可拆卸的安装在延长杆(5)的另一端；
所述焊机(6)包括焊臂，所述焊臂上安装有送丝机，所述焊臂远离延长杆(5)的一端安装有焊枪；所述行程架(3)的两侧固定连接有支撑板(21)，所述支撑板(21)与行程架(3)的里侧侧面垂直设置，所述支撑板(21)与内导轨(13)之间设有固定轴，所述固定轴设置于行程架(3)的中部，所述第二齿轮(11)安装在固定轴上。
2.根据权利要求1所述通暖管道现场焊接装置，其特征在于：所述支撑板(21)的里侧侧边向内设有L形挡条(22)，所述L形挡条(22)的里侧夹角处设有保持架，所述翅板(15)的外侧设置于L形挡条(22)内，且所述翅板(15)的边侧设有与保持架上的钢珠相适应的圆形倒角槽。
3.根据权利要求1所述通暖管道现场焊接装置，其特征在于：所述固定导轨(2)设有平列的两条，两个所述固定导轨(2)之间设有连接轴(23)，所述连接轴(23)为三个且分别设置于固定导轨(2)的两端及中间，所述连接轴(23)的中部设有上带轮(24)，所述第一齿轮(7)安装在连接轴(23)上且对称设置于上带轮(24)的两侧，所述支撑底座(1)与固定导轨(2)之间设有安装架(25)，所述安装架(25)的顶侧与固定导轨(2)的底侧固定连接，所述安装架(25)的底侧与支撑底座(1)的顶侧固定连接，所述安装架(25)内的两端及中间均安装有下带轮(26)，所述下带轮(26)与上带轮(24)上下对应设置，所述下带轮(26)与上方对应的上带轮(24)通过同步带连接，所述第一步进电机(8)安装在居中设置的下带轮(26)上，所述下带轮(26)上设有同轴的同步带轮(27)，所述安装架(25)上还左右对称的设有张紧带轮(28)，所述张紧带轮(28)为两组且设置于相邻两组同步带轮(27)之间，所述张紧带轮(28)和同步带轮(27)之间通过同步带连接。
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