CN109822236A - 一种用于管道切割及焊接的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于管道切割及焊接的装置，包括装置箱、切割装置及焊接装置，还包括安装台，所述安装台上设置有第一钢管夹具；还包括设置于装置箱内的第二钢管夹具，所述焊接装置包括用于固定焊接机头的机头夹具，所述第二钢管夹具安装于滑台上；所述切割装置用于完成夹持于第一钢管夹具上的待切钢管的切断；所述第二钢管夹具在沿着滑台滑动时，可携带其上备用焊接钢管运动至：备用焊接钢管的端面与待切钢管上的断面完成对接；所述焊接机头用于备用焊接钢管与待切钢管配合面的焊接连接，所述焊接连接得到环焊缝。本装置可有效提高管道处理效率：可减少处理过程中的装夹、搬运、校准和保护操作。
Description
技术领域
本发明涉及机械零件检测技术领域，特别是涉及一种用于管道切割及焊接的装置。
背景技术
我国迈入工业化大国已有几十年，一些机械产品已经使用了几年到几十年不等，对于一些特殊带有钢管的结构和产品，需要通过钢管检测它的使用状态：如针对某些武器或装备，需要通过钢管的孔道伸入光纤探头，以检测后侧氧化情况、涂层情况等，但是这些钢管在使用状态下其末端一般为封死状态。针对这样的管道，一般的处理方式是通过机械加工将钢管切断，检测完毕之后，将被切割的两端重新焊接在一起之后继续使用。
针对上述的切断、检测、焊接工序，传统的处理方式中，切割钢管和焊接钢管在不同的工位进行，这样的操作方式需要大量人力、物力、时间成本用于装夹、搬运、校准和保护。
发明内容
针对上述提出的在对钢管进行切断、检测、焊接处理过程中，传统的处理方式中切割钢管和焊接钢管在不同的工位进行，这样的操作方式需要大量人力、物力、时间成本用于装夹、搬运、校准和保护的技术问题，本发明提供了一种用于管道切割及焊接的装置。本装置可有效提高管道处理效率：可减少处理过程中的装夹、搬运、校准和保护操作。
针对上述问题，本发明提供的一种用于管道切割及焊接的装置通过以下技术要点来解决问题：一种用于管道切割及焊接的装置，包括装置箱、安装在装置箱上的切割装置及焊接装置，还包括安装于装置箱内的安装台，所述安装台上设置有用于夹持待切钢管的第一钢管夹具；
还包括设置于装置箱内的滑台及用于夹持备用焊接钢管的第二钢管夹具，所述焊接装置包括用于固定焊接机头的机头夹具，所述第二钢管夹具安装于滑台上，且第二钢管夹具可沿着所述滑台滑动；
所述切割装置用于完成夹持于第一钢管夹具上的待切钢管的切断；
所述第二钢管夹具在沿着滑台滑动时，可携带其上备用焊接钢管运动至：备用焊接钢管的端面与待切钢管上的断面完成对接；
所述焊接机头用于备用焊接钢管与待切钢管配合面的焊接连接，所述焊接连接得到环焊缝。
具体的，本方案中，所述第一钢管夹具和第二钢管夹具均位于装置装置箱内，所述滑台用于为第二钢管夹具提供运动轨道，以使得第一钢管夹具上的待切钢管被切断且通过所得断面完成检测之后，第二钢管夹具携带其上的备用焊接钢管与所述断面完成对接，而后通过焊接装置完成备用焊接钢管与被切割钢管之间的焊接。
本方案中，由于安装台、第二钢管夹具均位于装置箱内，以上装置箱用于为其内部提供一个封闭或相对封闭的环境，故在对以上钢管进行相应操作过程中，针对钢管内部本身具有危险源、污染源的情况、针对待切钢管被切断后需要隔离外界空气的情况，以上装置箱能够提供一定或绝对的防护作用。本方案中，通过滑台上第二钢管夹具预先约束备用焊接钢管，同时通过滑台的导向，便于实现：在通过被切钢管上的断面完成检测后，可快速实现备用焊接钢管与被切钢管的相互定位，以通过焊接装置完成两钢管的对接；同时，待切钢管切断和焊接时均被夹持在第一钢管夹具上，故通过本装置完成以上切断、焊接时，切割钢管和焊接钢管在同一工位上完成，不存在后续针对被切钢管装夹变更、转运等问题，故采用本方案，本装置可有效提高管道处理效率：减少或避免操作过程中的装夹、搬运、校准和保护操作。
作为本领域技术人员，以上方案中，技术术语如备用焊接钢管、待切钢管、焊接机头实际上不包括在要求保护的装置以内，如：以上备用焊接钢管实际上是针对技术术语第二钢管夹具、待切钢管际上是针对技术术语第一钢管夹具，以体现第二钢管夹具、第一钢管夹具两者在装置上的相对关系。
更进一步的技术方案为：
为方便备用焊接钢管、待切钢管的对中定位，设置为：所述滑台为直线型滑轨，且滑台的长度方向沿着第一钢管夹具上待切钢管的轴线方向；
所述第一钢管夹具上待切钢管的轴线与第二钢管夹具上备用焊接钢管的轴线同轴。
由于本装置在操作时，在时间顺序上存在切断、检测和焊接工步，为使得在进行切断和检测操作时，焊接机头能够远离切割点，在进行焊接时，焊接机头靠近连接面以满足焊接工艺要求和利于焊接质量的稳定性，设置为：焊接机头，所述机头夹具安装于滑台上，且机头夹具可沿着所述滑台滑动。本方案即通过机头夹具沿着滑台运动完成焊接接头在装置箱内空间位置的转换。
为方便驱动机头夹具与第二钢管夹具，同时使得两者能够同步运动以满足装置箱内的操作特点，设置为：所述机头夹具与第二钢管夹具相互之间呈固定连接关系；
还包括用于驱动机头夹具与第二钢管夹具沿着滑台滑动的驱动装置。作为本领域技术人员，以上固定连接关系可设置为两者直接固定在一起或通过中间连接件固定，以上驱动装置可采用气动、液动、电动驱动装置，优选采用结构简单，同时安全、不易引入污染物的气动装置。
为实现在装置箱内进行定点切割，设置为：所述安装台为转台，且第一钢管夹具上的待切钢管的轴线与转台的转轴同轴，且转台的轴线位于水平面上；
所述切割装置在待切钢管上的切割点位于待切钢管的侧面上或底面上；
在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管轴线高度一致或低于待切钢管轴线高度。本方案中，通过采用安装台带动待切钢管转动的形式，在切割装置在空间中的切割点固定的情况下，即可实现待切钢管的切断。以上对待切钢管被第一钢管夹具夹持后切割装置在待切钢管上的切割点的位置限定，旨在尽可能避免切割过程中所产生杂质进入到钢管内部。
作为一种可完全避免切割过程污染待切钢管的技术方案，设置为：在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管轴线高度一致，所述装置箱为封闭的箱体，还包括抽真空设备，所述抽真空设备用于对装置箱内部进行抽真空。本方案中，通过抽真空设备对装置箱内部进行抽真空处理，在切割装置首次切穿待切钢管时，利用待切钢管内部大于钢管外部压力的方式，可有效防止切割产生的杂质进入到钢管内部，而在后续继续对待切钢管进行切割以切断待切钢管过程中，通过控制安装台的旋向，使得所形成的缺口位于切割点下侧的方式，即可避免切割所产生的杂质进入到管道内部，实现无污染管道切割操作。同时采用本方案，可尽可能避免切割所产生的杂质对切割设备造成影响。优选设置为切割装置位于待切钢管的上侧。
如上所述，由于存在检查操作，为方便操作人员在装置箱外侧完成如检查用传感器由切割断面嵌入钢管中以完成检测操作等，设置为：所述装置箱为手套箱。
为利于本装置置放的平稳性，设置为：所述装置箱的底部为底座，所述底座为铸铁块或大理石块。优选的，设置为所述滑台通过支架安装在底座上，以利于滑台上机头夹具、第二钢管夹具在装置箱内的运动轨迹精度。
作为切割装置的具体实现形式，设置为：所述切割装置为紫外线皮秒激光器。本方案旨在优化后续焊接的焊接质量：如焊接断面不能或不便进行后处理加工，使用紫外线皮秒激光器既可以保证足够的功率进行切割，与传统激光器相比，具有更高的切口表面精度，同时不会出现明显的熔渣、毛刺和重铸层等缺陷。具体的，所述切割装置包括激光器、扩束镜、三维振镜，激光器所发射激光通过扩束镜后进入三维振镜之后，激光通过透镜进入装置箱内部，调节三维振镜控制卡，微调激光焦点位置即可进行切割。
作为一种完整方案，设置为：还包括备用焊接钢管，所述备用焊接钢管上还连接有单向阀，在完成所述对接后，所述单向阀的导通方向为允许流体由备用焊接钢管流动至待切钢管中；
还包括焊接机头，所述焊接机头本身可绕所述配合面转动。采用本方案，通过限定备用焊接钢管的具体形式，可通过所述单向阀，向焊接后钢管内通入功能性气体或保护性气体等，同时所述单向阀作为焊后钢管的盲端；以上对焊接机头的限定，如焊接机头具体的焊接端为钨极，通过钨极本身可绕钢管轴向转动以实现沿着钢管周向转动的方式得到环焊缝，即在进行焊接时，不必考虑备用焊接钢管与待切钢管需要同步运动的问题，即采用本方案，利用现有本身存在的焊接机头可运动的方式，尽量简化本装置的结构和提高焊接的可靠性。
本发明具有以下有益效果：
本方案中，由于安装台、第二钢管夹具均位于装置箱内，以上装置箱用于为其内部提供一个封闭或相对封闭的环境，故在对以上钢管进行相应操作过程中，针对钢管内部本身具有危险源、污染源的情况；针对待切钢管被切断后需要隔离外界空气的情况，以上装置箱至少能够提供一定的防护作用。本方案中，通过滑台上第二钢管夹具预先约束备用焊接钢管，同时通过滑台的导向，便于实现：在通过被切钢管上的断面完成检测后，可快速实现备用焊接钢管与被切钢管的相互定位，以通过焊接装置完成两钢管的对接；同时，待切钢管切断和焊接时均被夹持在第一钢管夹具上，故通过本装置完成以上切断、焊接时，切割钢管和焊接钢管在同一工位上完成，不存在后续针对待切钢管装夹变更、转运等问题，故采用本方案，本装置可有效提高管道处理效率：减少操作过程中的装夹、搬运、校准和保护操作。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于管道切割及焊接的装置一个具体实施例的结构示意图。
图中标记分别为：1、装置箱，2、安装台，3、滑台，4、焊接机头，5、底座，6、三维振镜，7、扩束镜，8、激光器，9、机头夹具，10、备用焊接钢管，11、待切钢管，12、支架。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：
实施例1：
如图1所示，一种用于管道切割及焊接的装置，包括装置箱1、安装在装置箱1上的切割装置及焊接装置，还包括安装于装置箱1内的安装台2，所述安装台2上设置有用于夹持待切钢管11的第一钢管夹具；
还包括设置于装置箱1内的滑台3及用于夹持备用焊接钢管10的第二钢管夹具，所述焊接装置包括用于固定焊接机头4的机头夹具9，所述第二钢管夹具安装于滑台3上，且第二钢管夹具可沿着所述滑台3滑动；
所述切割装置用于完成夹持于第一钢管夹具上的待切钢管11的切断；
所述第二钢管夹具在沿着滑台3滑动时，可携带其上备用焊接钢管10运动至：备用焊接钢管10的端面与待切钢管11上的断面完成对接；
所述焊接机头4用于备用焊接钢管10与待切钢管11配合面的焊接连接，所述焊接连接得到环焊缝。
具体的，本方案中，所述第一钢管夹具和第二钢管夹具均位于装置装置箱1内，所述滑台3用于为第二钢管夹具提供运动轨道，以使得第一钢管夹具上的待切钢管11被切断且通过所得断面完成检测之后，第二钢管夹具携带其上的备用焊接钢管10与所述断面完成对接，而后通过焊接装置完成备用焊接钢管10与被切割钢管之间的焊接。
本方案中，由于安装台2、第二钢管夹具均位于装置箱1内，以上装置箱1用于为其内部提供一个封闭或相对封闭的环境，故在对以上钢管进行相应操作过程中，针对钢管内部本身具有危险源、污染源的情况、针对待切钢管11被切断后需要隔离外界空气的情况，以上装置箱1能够提供一定或绝对的防护作用。本方案中，通过滑台3上第二钢管夹具预先约束备用焊接钢管10，同时通过滑台3的导向，便于实现：在通过被切钢管上的断面完成检测后，可快速实现备用焊接钢管10与被切钢管的相互定位，以通过焊接装置完成两钢管的对接；同时，待切钢管11切断和焊接时均被夹持在第一钢管夹具上，故通过本装置完成以上切断、焊接时，切割钢管和焊接钢管在同一工位上完成，不存在后续针对被切钢管装夹变更、转运等问题，故采用本方案，本装置可有效提高管道处理效率：减少或避免操作过程中的装夹、搬运、校准和保护操作。
作为本领域技术人员，以上方案中，技术术语如备用焊接钢管10、待切钢管11、焊接机头4实际上不包括在要求保护的装置以内，如：以上备用焊接钢管10实际上是针对技术术语第二钢管夹具、待切钢管11际上是针对技术术语第一钢管夹具，以体现第二钢管夹具、第一钢管夹具两者在装置上的相对关系。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，为方便备用焊接钢管10、待切钢管11的对中定位，设置为：所述滑台3为直线型滑轨，且滑台3的长度方向沿着第一钢管夹具上待切钢管11的轴线方向；
所述第一钢管夹具上待切钢管11的轴线与第二钢管夹具上备用焊接钢管10的轴线同轴。
由于本装置在操作时，在时间顺序上存在切断、检测和焊接工步，为使得在进行切断和检测操作时，焊接机头4能够远离切割点，在进行焊接时，焊接机头4靠近连接面以满足焊接工艺要求和利于焊接质量的稳定性，设置为：焊接机头4，所述机头夹具9安装于滑台3上，且机头夹具9可沿着所述滑台3滑动。本方案即通过机头夹具9沿着滑台3运动完成焊接接头在装置箱1内空间位置的转换。
为方便驱动机头夹具9与第二钢管夹具，同时使得两者能够同步运动以满足装置箱1内的操作特点，设置为：所述机头夹具9与第二钢管夹具相互之间呈固定连接关系；
还包括用于驱动机头夹具9与第二钢管夹具沿着滑台3滑动的驱动装置。作为本领域技术人员，以上固定连接关系可设置为两者直接固定在一起或通过中间连接件固定，以上驱动装置可采用气动、液动、电动驱动装置，优选采用结构简单，同时安全、不易引入污染物的气动装置。
为实现在装置箱1内进行定点切割，设置为：所述安装台2为转台，且第一钢管夹具上的待切钢管11的轴线与转台的转轴同轴，且转台的轴线位于水平面上；
所述切割装置在待切钢管11上的切割点位于待切钢管11的侧面上或底面上；
在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管11轴线高度一致或低于待切钢管11轴线高度。本方案中，通过采用安装台2带动待切钢管11转动的形式，在切割装置在空间中的切割点固定的情况下，即可实现待切钢管11的切断。以上对待切钢管11被第一钢管夹具夹持后切割装置在待切钢管11上的切割点的位置限定，旨在尽可能避免切割过程中所产生杂质进入到钢管内部。
作为一种可完全避免切割过程污染待切钢管11的技术方案，设置为：在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管11轴线高度一致，所述装置箱1为封闭的箱体，还包括抽真空设备，所述抽真空设备用于对装置箱1内部进行抽真空。本方案中，通过抽真空设备对装置箱1内部进行抽真空处理，在切割装置首次切穿待切钢管11时，利用待切钢管11内部大于钢管外部压力的方式，可有效防止切割产生的杂质进入到钢管内部，而在后续继续对待切钢管11进行切割以切断待切钢管11过程中，通过控制安装台2的旋向，使得所形成的缺口位于切割点下侧的方式，即可避免切割所产生的杂质进入到管道内部，实现无污染管道切割操作。同时采用本方案，可尽可能避免切割所产生的杂质对切割设备造成影响。优选设置为切割装置位于待切钢管11的上侧。
如上所述，由于存在检查操作，为方便操作人员在装置箱1外侧完成如检查用传感器由切割断面嵌入钢管中以完成检测操作等，设置为：所述装置箱1为手套箱。
为利于本装置置放的平稳性，设置为：所述装置箱1的底部为底座5，所述底座5为铸铁块或大理石块。优选的，设置为所述滑台3通过支架12安装在底座5上，以利于滑台3上机头夹具9、第二钢管夹具在装置箱1内的运动轨迹精度。
作为切割装置的具体实现形式，设置为：所述切割装置为紫外线皮秒激光器8。本方案旨在优化后续焊接的焊接质量：如焊接断面不能或不便进行后处理加工，使用紫外线皮秒激光器8既可以保证足够的功率进行切割，与传统激光器8相比，具有更高的切口表面精度，同时不会出现明显的熔渣、毛刺和重铸层等缺陷。具体的，所述切割装置包括激光器8、扩束镜7、三维振镜6，激光器8所发射激光通过扩束镜7后进入三维振镜6之后，激光通过透镜进入装置箱1内部，调节三维振镜6控制卡，微调激光焦点位置即可进行切割。
作为一种完整方案，设置为：还包括备用焊接钢管10，所述备用焊接钢管10上还连接有单向阀，在完成所述对接后，所述单向阀的导通方向为允许流体由备用焊接钢管10流动至待切钢管11中；
还包括焊接机头4，所述焊接机头4本身可绕所述配合面转动。采用本方案，通过限定备用焊接钢管10的具体形式，可通过所述单向阀，向焊接后钢管内通入功能性气体或保护性气体等，同时所述单向阀作为焊后钢管的盲端；以上对焊接机头4的限定，如焊接机头4具体的焊接端为钨极，通过钨极本身可绕钢管轴向转动以实现沿着钢管周向转动的方式得到环焊缝，即在进行焊接时，不必考虑备用焊接钢管10与待切钢管11需要同步运动的问题，即采用本方案，利用现有本身存在的焊接机头4可运动的方式，尽量简化本装置的结构和提高焊接的可靠性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于管道切割及焊接的装置，包括装置箱(1)、安装在装置箱(1)上的切割装置及焊接装置，其特征在于，还包括安装于装置箱(1)内的安装台(2)，所述安装台(2)上设置有用于夹持待切钢管(11)的第一钢管夹具；
还包括设置于装置箱(1)内的滑台(3)及用于夹持备用焊接钢管(10)的第二钢管夹具，所述焊接装置包括用于固定焊接机头(4)的机头夹具(9)，所述第二钢管夹具安装于滑台(3)上，且第二钢管夹具可沿着所述滑台(3)滑动；
所述切割装置用于完成夹持于第一钢管夹具上的待切钢管(11)的切断；
所述第二钢管夹具在沿着滑台(3)滑动时，可携带其上备用焊接钢管(10)运动至：备用焊接钢管(10)的端面与待切钢管(11)上的断面完成对接；
所述焊接机头(4)用于备用焊接钢管(10)与待切钢管(11)配合面的焊接连接，所述焊接连接得到环焊缝。
2.根据权利要求1所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述滑台(3)为直线型滑轨，且滑台(3)的长度方向沿着第一钢管夹具上待切钢管(11)的轴线方向；
所述第一钢管夹具上待切钢管(11)的轴线与第二钢管夹具上备用焊接钢管(10)的轴线同轴。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述机头夹具(9)安装于滑台(3)上，且机头夹具(9)可沿着所述滑台(3)滑动。
4.根据权利要求3所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述机头夹具(9)与第二钢管夹具相互之间呈固定连接关系；
还包括用于驱动机头夹具(9)与第二钢管夹具沿着滑台(3)滑动的驱动装置。
5.根据权利要求1所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述安装台(2)为转台，且第一钢管夹具上的待切钢管(11)的轴线与转台的转轴同轴，且转台的轴线位于水平面上；
所述切割装置在待切钢管(11)上的切割点位于待切钢管(11)的侧面上或底面上；
在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管(11)轴线高度一致或低于待切钢管(11)轴线高度。
6.根据权利要求5所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，在切割点位于所述侧面上时，切割点高度与待切钢管(11)轴线高度一致，所述装置箱(1)为封闭的箱体，还包括抽真空设备，所述抽真空设备用于对装置箱(1)内部进行抽真空。
7.根据权利要求6所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述装置箱(1)为手套箱。
8.根据权利要求1所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述装置箱(1)的底部为底座(5)，所述底座(5)为铸铁块或大理石块。
9.根据权利要求1所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，所述切割装置为紫外线皮秒激光器。
10.根据权利要求1所述的一种用于管道切割及焊接的装置，其特征在于，还包括备用焊接钢管(10)，所述备用焊接钢管(10)上还连接有单向阀，在完成所述对接后，所述单向阀的导通方向为允许流体由备用焊接钢管(10)流动至待切钢管(11)中；
还包括焊接机头(4)，所述焊接机头(4)本身可绕所述配合面转动。
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