CN109048152B - 全位置管道智能焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全位置管道智能焊接系统，包括：主体机构，其包括一对轨道、支架和顶块，一对轨道套设于一对管道焊缝坡口两侧外，所述支架可沿一对轨道滑动，支架上端固定有顶块；焊枪，其可沿顶块后侧左右滑动；调整机构，其包括一对调节杆和与一对调节杆一一对应的一对贴合板，一对调节杆的上端分别相对铰接于所述顶块前侧的两端、下端铰接于贴合板上，所述贴合板包括一体成型的内侧的斜板和外侧的水平板，其分别贴合坡口斜面和管道面，一对调节杆上部通过压缩的弹性部件连接；同步杆，其一端固定于弹性部件的中部，另一端驱动焊枪与同步杆同步左右移动。本发明的焊接系统可减少对劳动力的需求，提高生产效率，稳定焊接施工质量。

Description

全位置管道智能焊接系统

技术领域

本发明涉及管道焊接设备技术领域。更具体地说，本发明涉及全位置管道智能焊接系统。

背景技术

在石油、化工行业工程建设中，管道施工占工程总量约50～70％，直径在200mm～1000mm且壁厚15mm以上的厚壁管约占所有管道中的40％，人工费在管道施工中的占比约为30％。管道施工中管道对接需采用焊接方式，石油化工管道对焊接质量要求高，管道焊接这一领域需要大量有很高技能的技师。由于焊接施工是在比较差的环境下从事体力劳动，并且对技工的技能水平要求较高，今后技工不仅越来越难招，报酬也越来越高。鉴于以上情况，认为管道焊接实现全位置自动焊接后将不需要工人实时操作，对技工的技能要求也会降低，这样会使企业对劳动力的需求减少，生产效率提高，焊接施工质量稳定等。因此，研制全位置管道智能焊接系统，对降低施工成本、提高施工效率，具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供全位置管道智能焊接系统，可减少对劳动力的需求，提高生产效率，稳定焊接施工质量。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了全位置管道智能焊接系统，包括：

主体机构，其包括一对轨道、支架和顶块，一对轨道为环形结构且对称套设于一对管道焊缝坡口两侧外，所述支架下端通过一对滚轮垂直卡装于一对轨道上并可沿一对轨道滑动，支架上端固定有水平的顶块，所述顶块后侧具有竖直贯通的左右方向的通道；

焊枪，其上部竖直卡装于通道内并可沿通道左右滑动，所述焊枪的下端初始位置正对焊缝坡口的中心；

调整机构，其包括一对调节杆和与一对调节杆一一对应的一对贴合板，一对调节杆的上端分别相对铰接于所述顶块前侧的两端，所述调节杆包括上杆和下杆，所述下杆为可伸缩杆，且所述下杆的上端与上杆的下端固定连接、下端铰接于贴合板上，所述贴合板包括一体成型的内侧的斜板和外侧的水平板，所述斜板贴合坡口斜面，所述水平板配合管道面，一对调节杆的上杆通过压缩的水平设置的弹性部件连接；

同步杆，其一端固定于弹性部件的中部，另一端驱动焊枪与同步杆同步左右移动。

优选的是，所述水平板内部具有中空的方形腔体，所述方形腔体中部具有贯通所述水平板上表面的通孔，所述腔体内部设置有移动块，其长度恰好等于腔体前后方向的宽度、厚度恰好等于腔体的高度，所述移动块两侧均连接多根弹簧一端，弹簧另一端固定于腔体的内壁上，所述调节杆的下杆下端铰接于所述移动块的中部，且所述通孔的大小设置为所述调节杆的下杆可带动移动块左右方向移动。

优选的是，所述顶块下底面固定有两对挡板，其分别对应设置于一对调节杆处，一对挡板竖直位于调节杆上端的前方和后方，使得调节杆仅可沿左右方向转动。

优选的是，所述水平板下表面具有向内的凹槽，所述凹槽内卡装有可沿凹槽左右滑动的滑轮支架，所述滑轮支架内设置有滑轮，其恰好卡装于轨道上并可沿轨道滑动。

优选的是，所述弹性部件由多根相同的弹簧构成。

优选的是，还包括修正机构，其包括：

修正平台，其包括一体成型的水平台和一对倾斜台，一对倾斜台上端分别对称固定于水平台的两侧、下端固定于支架上以将修正平台固定于所述顶块的下方，所述同步杆远离弹性部件的另一端可左右滑动地卡装于水平台上表面，且所述同步杆另一端内部固定有一定滑轮；

一对修正件，其下端分别对称卡装于一对倾斜台上并可沿一对倾斜台滑动、上端凸出于水平台上，所述修正件滑动的方向与同步杆另一端滑动的方向在同一竖直平面内；

拉绳，其两端分别对称固定于一对修正件上，所述拉绳的中部绕于所述定滑轮上；

一对顶杆，其一端分别固定于所述同步杆另一端的两侧，另一端分别紧挨一对修正件；

一对推杆，其均为倒类Z型，一对推杆的一边端部分别固定于一对修正件上，另一边分别紧挨焊枪与其不相对的一侧，一对推杆在修正平台与焊枪之间相互错开设置以防相互干涉。

本发明至少包括以下有益效果：

1、采用本发明的焊接系统，可以实现一人多机操作，至少3台，同时可以提高焊接效率3倍以上，节省人工成本2倍。

2、本发明的焊接系统通过调整机构的调整可实现焊枪始终在焊缝坡口的中心焊接，而调整机构的动态调节实现同步杆的一端始终位于焊缝坡口的中心，而同步杆带动焊枪动态移动实现焊枪与调整机构的同步。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明焊接系统的主视图；

图2为本发明焊接系统的俯视图；

图3为本发明水平板腔体的俯视图；

图4为本发明修正机构的主视图；

图5为本发明修正机构的俯视图。

附图标记说明：

1、顶块，2、管道，3、调节杆，4、水平板，5、斜板，6、弹性部件，7、坡口，8、通孔，9、移动块，10、弹簧，11、腔体，12、通道，13、焊枪，14、同步杆，15、挡板，16、滑轮，17、修正平台，18、定滑轮，19、修正件，20、拉绳，21、顶杆，22、推杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至5所示，本发明提供一种全位置管道智能焊接系统，包括：

主体机构，其包括一对轨道、支架和顶块1，一对轨道为环形结构且对称套设于一对管道2焊缝坡口7两侧外，所述支架下端通过一对滚轮垂直卡装于一对轨道上并可沿一对轨道滑动，支架上端固定有水平的顶块1，所述顶块1后侧具有竖直贯通的左右方向的通道12；

焊枪13，其上部竖直卡装于通道12内并可沿通道12左右滑动，所述焊枪13的下端初始位置正对焊缝坡口7的中心；

调整机构，其包括一对调节杆3和与一对调节杆3一一对应的一对贴合板，一对调节杆3的上端分别相对铰接于所述顶块1前侧的两端，所述调节杆3包括上杆和下杆，所述下杆为可伸缩杆，且所述下杆的上端与上杆的下端固定连接、下端铰接于贴合板上，所述贴合板包括一体成型的内侧的斜板5和外侧的水平板4，所述斜板5贴合坡口7斜面，所述水平板4配合管道2面，一对调节杆3的上杆通过压缩的水平设置的弹性部件6连接；

同步杆14，其一端固定于弹性部件6的中部，另一端驱动焊枪13与同步杆14同步左右移动。

在上述技术方案中，两根管道2焊接时，首先将两根管道2的坡口7对接，从而形成焊缝坡口7，焊枪13对焊缝坡口7进行焊接从而实现两根管道2的焊接成型。两根管道2称为一对管道2，一对轨道可固定套设安装于一对管道2对接的端部外侧壁上，安装完成后，支架下端通过一对滚轮卡装于一对轨道上，从而实现滚轮在轨道上滑动进而带动支架沿轨道滑动，最终带动焊枪13沿着焊缝坡口7连续焊接，卡装的含义是配合并固定安装。支架以及其上的焊枪13始终垂直于轨道也就是垂直于管道2面，支架上端固定有与支架垂直的水平的顶块1，顶块1的后侧也就是焊枪13移动的后方设置有通道12，焊枪13卡装于通道12内并可沿通道12左右自由滑动，焊枪13的初始位置调整为正对焊缝坡口7的中心且其高度以及其他参数也调整为规定的参数。

调整机构以及同步杆14使得焊枪13始终位于焊缝坡口7的中心位置，提高焊接效率以及焊接质量。贴合板紧贴管道2面以及坡口7面，随着坡口7面的变化，贴合板也会动态移动，例如坡口7变窄时，贴合板均向坡口7内侧移动，从而带动其上的调节杆3也向内侧移动，调节杆3上下端分别与顶块1以及贴合板铰接，其可转动，调节杆3的下杆设置为可伸缩杆，其可适应调节杆3倾斜时的伸长，防止贴合板被带起，脱离管道2面，由于一对调节杆3之间的弹性部件6始终为压缩状态，其始终有向外推调节杆3的力，从而调节杆3也有始终向外侧推动贴合板的力，从而贴合板的斜板5始终紧贴坡口7面并跟随坡口7的变化而发生动态变化。在贴合板以及调节杆3动态变化过程中，调节杆3之间的弹性部件6由于其特殊性，弹性部件6的中点始终不变化，因此在弹性部件6的动态变化过程中，其中点始终显示的是焊缝坡口7的中点，因此弹性部件6中点固定的同步杆14也始终位于焊缝坡口7中心，弹性部件6设置为不变形，因此同步杆14的运动可驱动焊枪13跟随一起运动，从而焊枪13始终位于坡口7中心焊接。同步杆14驱动焊枪13的方式最直接的可以为同步杆14另一端水平固定连接焊枪13。

在另一种技术方案中，所述水平板4内部具有中空的方形腔体11，所述方形腔体11中部具有贯通所述水平板4上表面的通孔8，所述腔体11内部设置有移动块9，其长度恰好等于腔体11前后方向的宽度、厚度恰好等于腔体11的高度，所述移动块9两侧均连接多根弹簧10一端，弹簧10另一端固定于腔体11的内壁上，所述调节杆3的下杆下端铰接于所述移动块9的中部，且所述通孔8的大小设置为所述调节杆3的下杆可带动移动块9左右方向移动。

在上述技术方案中，移动块9两侧设置的弹簧10数量以及位置均相等，通过弹簧10的设置结合调节杆3对贴合板的调节可起到动态缓和的调节作用。移动块9可左右移动，而调节杆3只可沿通孔8左右水平移动，调节杆3的移动带动移动块9的移动，移动块9压缩弹簧10从而使得贴合板紧贴坡口7，此处弹簧10最开始也均处于压缩状态。

在另一种技术方案中，所述顶块1下底面固定有两对挡板15，其分别对应设置于一对调节杆3处，一对挡板15竖直位于调节杆3上端的前方和后方，使得调节杆3仅可沿左右方向转动。每个调节杆3的上端位置设置有一对挡板15，使得调节杆3只可沿左右方向所在的平面内转动，从而实现调节杆3转动的稳定性，也可保证弹性部件6的中点始终在坡口7中心的正上方。

在另一种技术方案中，所述水平板4下表面具有向内的凹槽，所述凹槽内卡装有可沿凹槽左右滑动的滑轮支架，所述滑轮支架内设置有滑轮16，其恰好卡装于轨道上并可沿轨道滑动。滑轮16卡装于轨道上，而滑轮支架卡装于水平板4的凹槽内，使得贴合板的水平板4始终紧贴管道2面而不会脱离。

在另一种技术方案中，所述弹性部件6由多根相同的弹簧构成。

在另一种技术方案中，还包括修正机构，其包括：

修正平台17，其包括一体成型的水平台和一对倾斜台，一对倾斜台上端分别对称固定于水平台的两侧、下端固定于支架上以将修正平台17固定于所述顶块1的下方，所述同步杆14远离弹性部件6的另一端可左右滑动地卡装于水平台上表面，且所述同步杆14另一端内部固定有一定滑轮18；

一对修正件19，其下端分别对称卡装于一对倾斜台上并可沿一对倾斜台滑动、上端凸出于水平台上，所述修正件19滑动的方向与同步杆14另一端滑动的方向在同一竖直平面内；

拉绳20，其两端分别对称固定于一对修正件19上，所述拉绳20的中部绕于所述定滑轮18上；

一对顶杆21，其一端分别固定于所述同步杆14另一端的两侧，另一端分别紧挨一对修正件19；

一对推杆22，其均为倒类Z型，一对推杆22的一边端部分别固定于一对修正件19上，另一边分别紧挨焊枪13与其不相对的一侧，一对推杆22在修正平台17与焊枪13之间相互错开设置以防相互干涉。

在上述技术方案中，同步杆14直接带动焊枪13移动时，需要的力更大，同时焊枪13移动也不稳定，因此设置了修正机构。修正平台17是固定在支架上的，支架不干涉焊枪13的移动也不干涉修正机构的运动更不会干涉调整机构的调整。同步杆14一端跟随弹性部件6左右移动时，其另一端可自由在修正平台17的水平台上左右稳定移动，一对修正件19初始状态时相对设置，高度一致，其是通过拉绳20保持平衡的，修正件19在倾斜台上的移动方向与同步杆14左右移动的方向在同一竖直平面内，修正件19不脱离且可自由在倾斜台上移动。以同步杆14向左移动时为例，此时同步杆14左边的顶杆21也向左移动，从而推动左边的修正件19向下移动，而通过拉绳20右边的修正件19同时向上移动，由于拉绳20以及同步杆14的作用，修正件19只可跟随同步杆14的移动而移动，不会脱离同步杆14自由向左向右移动，左边的修正件19带动其上的推杆22向左移动，从而左边的推杆22推动焊枪13向左移动，与同步杆14同步，而右边的修正件19向上移动时，其上的推杆22也同步向左移动，使得焊枪13即使在移动，其始终位于一对推杆22之间，移动更为稳定。通过修正机构的调整可实现将同步杆14较小的力转移成推杆22加大的力，从而实现焊枪13的动态调整。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.全位置管道智能焊接系统，包括主体机构和焊枪，其特征在于，

所述主体机构，其包括一对轨道、支架和顶块，一对轨道为环形结构且对称套设于一对管道焊缝坡口两侧外，所述支架下端通过一对滚轮垂直卡装于一对轨道上并可沿一对轨道滑动，支架上端固定有水平的顶块，所述顶块后侧具有竖直贯通的左右方向的通道；

所述焊枪，其上部竖直卡装于通道内并可沿通道左右滑动，所述焊枪的下端初始位置正对焊缝坡口的中心；

还包括：

调整机构，其包括一对调节杆和与一对调节杆一一对应的一对贴合板，一对调节杆的上端分别相对铰接于所述顶块前侧的两端，所述调节杆包括上杆和下杆，所述下杆为可伸缩杆，且所述下杆的上端与上杆的下端固定连接、下端铰接于贴合板上，所述贴合板包括一体成型的内侧的斜板和外侧的水平板，所述斜板贴合坡口斜面，所述水平板配合管道面，一对调节杆的上杆通过压缩的水平设置的弹性部件连接；

同步杆，其一端固定于弹性部件的中部，另一端驱动焊枪与同步杆同步左右移动。

2.如权利要求1所述的全位置管道智能焊接系统，其特征在于，所述水平板内部具有中空的方形腔体，所述方形腔体中部具有贯通所述水平板上表面的通孔，所述腔体内部设置有移动块，其长度恰好等于腔体前后方向的宽度、厚度恰好等于腔体的高度，所述移动块两侧均连接多根弹簧一端，弹簧另一端固定于腔体的内壁上，所述调节杆的下杆下端铰接于所述移动块的中部，且所述通孔的大小设置为所述调节杆的下杆可带动移动块左右方向移动。

3.如权利要求1所述的全位置管道智能焊接系统，其特征在于，所述顶块下底面固定有两对挡板，其分别对应设置于一对调节杆处，一对挡板竖直位于调节杆上端的前方和后方，使得调节杆仅可沿左右方向转动。

4.如权利要求1所述的全位置管道智能焊接系统，其特征在于，所述水平板下表面具有向内的凹槽，所述凹槽内卡装有可沿凹槽左右滑动的滑轮支架，所述滑轮支架内设置有滑轮，其恰好卡装于轨道上并可沿轨道滑动。

5.如权利要求1所述的全位置管道智能焊接系统，其特征在于，所述弹性部件由多根相同的弹簧构成。

6.如权利要求1所述的全位置管道智能焊接系统，其特征在于，还包括修正机构，其包括：

修正平台，其包括一体成型的水平台和一对倾斜台，一对倾斜台上端分别对称固定于水平台的两侧、下端固定于支架上以将修正平台固定于所述顶块的下方，所述同步杆远离弹性部件的另一端可左右滑动地卡装于水平台上表面，且所述同步杆另一端内部固定有一定滑轮；

一对修正件，其下端分别对称卡装于一对倾斜台上并可沿一对倾斜台滑动、上端凸出于水平台上，所述修正件滑动的方向与同步杆另一端滑动的方向在同一竖直平面内；

拉绳，其两端分别对称固定于一对修正件上，所述拉绳的中部绕于所述定滑轮上；

一对顶杆，其一端分别固定于所述同步杆另一端的两侧，另一端分别紧挨一对修正件；

一对推杆，其均为倒类Z型，一对推杆的一边端部分别固定于一对修正件上，另一边分别紧挨焊枪与其不相对的一侧，一对推杆在修正平台与焊枪之间相互错开设置以防相互干涉。

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