CN111590247A - 一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管加工领域，具体涉及一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置及工作方法，包括钢管和法兰，还包括转动座、钢管旋转机构、下压机构、撑紧机构、电动滑台、夹靠机构、法兰旋转机构、弹性定位机构和两个焊枪，两个焊枪位于钢管开口处的一端，法兰旋转机构的底部固定设置有电动滑台，电动滑台通过第一支撑座固定安装在地面上，该具有锁定功能的钢管环形焊接装置，通过法兰旋转机构带动撑紧机构对法兰进行夹紧旋转，进而法兰带动钢管进行旋转，进而完成对钢管与法兰之间的环焊，且通过法兰旋转机构带动法兰和钢管进行旋转，焊接过程迅速，有利于小管道与法兰之间进行焊接，节约了工人大量的工作时间。

Description

一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置及工作方法

技术领域

本发明涉及钢管加工领域，具体涉及一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置及工作方法。

背景技术

钢管与法兰进行焊接加工时，往往需要将钢管固定在指定的夹具上进行夹紧，再通过工人使用焊枪对钢管与法兰之间进行焊接，通过工人进行焊接，焊接的过程过于繁琐，且浪费了工人的大量工作时间。

我国专利申请号：CN201710809181.6；公开了大直径钢管双焊枪智能焊接设备，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。

我国专利申请号：CN201610446347.8；公开了一种钢管环形焊缝机构，本发明结构设计合理，可以牢固的将钢管竖直进行固定，并能够便捷高效的将钢管进行环形焊接，满足加工使用的需要。

该两个方案具有以下缺点：

1、该两个方案虽然都能够完成钢管与法兰之间的焊接，但第一个方案通过设备行走进行焊接，焊接过程过慢，不利于小管道与法兰之间进行焊接。

2、该两个方案虽然都能够完成钢管与法兰之间的焊接，第二个方案虽然能够对小管道与法兰之间进行焊接，但焊枪无法进行旋转，且管道也无法进行旋转，使得无法对钢管与法兰之间形成环焊。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置及工作方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，包括钢管和需要与钢管进行焊接的法兰，还包括转动座、钢管旋转机构、下压机构、撑紧机构、电动滑台、夹靠机构、法兰旋转机构、弹性定位机构和两个焊枪，转动座固定安装在地面上，转动座上设置有第一弧形卡板，钢管放置在第一弧形卡板上，用于对第一弧形卡板进行定位的弹性定位机构固定安装在转动座上，用于对钢管进行旋转的钢管旋转机构位于第一弧形卡板的正上方，且钢管旋转机构固定安装在下压机构的底部，下压机构通过支撑架固定安装在转动座的正上方，两个焊枪位于钢管开口处的一端，且两个焊枪沿着钢管的中心横截面呈对称设置，两个焊枪固定安装在夹靠机构上，且夹靠机构均与两个焊枪传动连接，撑紧机构位于钢管靠近焊枪的一侧，且撑紧机构与法兰可拆卸连接，撑紧机构固定安装在法兰旋转机构上，且法兰旋转机构的旋转轴与钢管共轴线，法兰旋转机构的底部固定设置有电动滑台，电动滑台通过第一支撑座固定安装在地面上，电动滑台固定安装在第一支撑座的顶部。

进一步的，转动座包括第二支撑座、导柱、圆锥棍子轴承、插座和挡环，第二支撑座固定安装在地面上，且插座固定安装在第二支撑座的顶部，导柱的顶部固定安装在第一弧形卡板的外缘中部，导柱的底部插设在插座内，挡环固定安装在导柱的外缘上，且圆锥棍子轴承套设在导柱上，圆锥棍子轴承的底部与插座的顶部抵触，圆锥棍子轴承的顶部与挡环的底部抵触。

进一步的，弹性定位机构包括定位板、导柱、抵触弹簧、导板和侧板，定位板位于第一弧形卡板正下方，两个导柱固定安装在定位板的底部，且两个导柱的底部穿过导板，导板上开设有供导柱穿过的导滑孔，两个侧板固定安装在导板的底部，且两个侧板的底部与第二支撑座的顶部固定连接，两个抵触弹簧分别套设在两个导柱上，且每个抵触弹簧的顶部与定位板的底部抵触，每个抵触弹簧的底部与导板的顶部抵触，定位板的顶部开设有用于卡设第一弧形卡板的条形卡孔，且定位板与条形卡孔之间形成两个卡板，每个卡板的顶部两端均倒圆角。

进一步的，下压机构包括气缸、延伸柱、推板、固定板、两个导滑柱和直线轴承，固定板固定安装在支撑架上，且气缸固定安装在固定板上，推板位于固定板的正下方，延伸柱的低端与推板的顶部固定连接，延伸柱的顶端与气缸的输出端固定连接，两个直线轴承固定安装在固定板上，且两个导滑柱均分别与两个直线轴承滑动连接，且两个导滑柱的底部与推板的顶部固定连接，钢管旋转机构固定安装在推板上。

进一步的，钢管旋转机构包括第二弧形卡板、转柱、转座、连接板和第一步进电机，第二弧形卡板位于钢管的正上方，转柱的底部与第二弧形卡板的顶部固定连接，第一步进电机固定安装在推板的顶部，且第一步进电机的输出端穿过推板，第一步进电机的输出端通过联轴器与转柱的顶部外缘固定连接，转座安装在转柱上，且转座与转柱转动连接，转座固定安装在连接板上，连接板固定安装在推板的底部。

进一步的，夹靠机构包括支撑管、减速机、伺服电机和两个夹靠臂，支撑管呈竖直固定安装在地面上，减速机固定安装在支撑管上，且两个夹靠臂位于减速机的两侧，两个夹靠臂沿着减速机的中心横截面呈对称设置，减速机的中心横截面与钢管的中心横截面共面，两个夹靠臂均与减速机的两个输出端传动连接，两个夹靠臂分别与两个焊枪传动连接，伺服电机的输出端通过联轴器与减速机的输入端固定连接，伺服电机通过电机架固定安装在支撑管上。

进一步的，夹靠臂包括焊枪架、连接弯板、导滑板、导座、导轨和滚珠丝杆，滚珠丝杆固定安装在支撑管上，滚珠丝杆固定安装在支撑管上，连接弯板的一端外缘与滚珠丝杆上的丝杆螺母固定连接，连接弯板的另一端外缘与焊枪架固定连接，焊枪固定安装在焊枪架上，导滑板固定安装在连接弯板的一端上，且导座与导滑板远离连接弯板的一侧固定连接，导轨固定安装在支撑管上，且导轨与导座滑动连接，滚珠丝杆上丝杆的一端通过联轴器与减速机的一个输出端固定连接。

进一步的，撑紧机构包括手指气缸、两个限位板、弧形撑板和扩张板，手指气缸固定安装在法兰旋转机构上，两个扩张板分别固定安装在手指气缸的两个运动臂上，两个弧形撑板位于两个扩张板的外侧，且两个弧形撑板分别于两个扩张板固定连接，两个弧形撑板的轴线平行，每个弧形撑板的外径等于钢管的法兰，两个限位板分别固定安装在两个扩张板上，且两个限位板靠近弧形撑板的一侧平面共平面。

进一步的，法兰旋转机构包括安装板、连接环、第二步进电机和电机架，电机架固定安装在电动滑台的滑座上，第二步进电机固定安装在电机架上，连接环固定安装在安装板上，且连接环与第二步进电机的输出端固定连接，手指气缸固定安装在安装板上，连接环与钢管共轴线。

一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，

S1：法兰夹紧；

当需要对法兰和钢管进行焊接时，首先将钢管放置在第一弧形卡板上，通过工人法兰插入到两个弧形撑板的外缘上，且使得法兰的远离钢管的平面均与两个限位板贴合，再通过工人启动控制器，通过控制器控制手指气缸进行运动，进而使得手指气缸通过扩张板带动两个弧形撑板进行运动，进而使得两个弧形撑板做相互远离的运动，使得两个弧形撑板对法兰撑紧，进而完成对法兰固定；

S2：法兰靠近；

通过控制器控制电动滑台进行工作，进而使得电动滑台带动法兰旋转机构和撑紧机构朝向钢管进行运动，使得钢管的一侧端面与法兰的一侧端面贴合；

S3：两个焊枪的夹靠；

通过控制器控制伺服电机进行工作，进而使得伺服电机带动减速机进行运动，进而使得减速机带动两个滚珠丝杆进行运动，进而使得滚珠丝杆带动连接弯板进行运动，进而使得连接弯板带动焊枪架和焊枪进行运动，使得两个焊枪靠近钢管；

S4：钢管与法兰之间焊接；

再通过控制器控制两个焊枪进行工作，进而使得焊枪对钢管和法兰之间进行焊接，再通过控制控制启动第二步进电机进行旋转工作，进而使得第二步进电机带动连接环和安装板进行运动，进而使得安装板带动撑紧机构进行旋转，撑紧机构带动法兰和钢管旋转一百八十度，进而使得两个焊枪对钢管和法兰之间进行环形焊接；

S5：钢管的卡紧；

控制器控制手指气缸复位，再控制电动滑台、法兰旋转机构和夹靠机构进行复位，通过控制器控制气缸进行运动，进而使得气缸的输出端带动延伸柱进行向下运动，延伸柱带动推板向下运动，进而使得推板带动钢管旋转机构向下进行运动，进而使得第二弧形卡板卡紧在钢管上；

S6：钢管的旋转；

通过控制器控制第一步进电机进行工作，进而使得第一步进电机带动转柱进行旋转，进而使得转柱带动第二弧形卡板进行旋转，进而使得第二弧形卡板带动钢管进行旋转一百八十度，进而使得钢管带动第一弧形卡板进行旋转，使得第一弧形卡板与的底部对定位板进而下压，进而使得定位板对抵触弹簧进行压缩，进而使得定位板与第一弧形卡板之间分离，当旋转一百八十度后，第一弧形卡板对定位板进行下压，进而使得定位板对抵触弹簧进行压缩，使得第一弧形卡板重新卡入到定位板上；

S7：另一个法兰的焊接；

通过工人另一个法兰插入到撑紧机构上，再通过工人启动控制器，控制器再重复上述过程，进而将另一个法兰焊接在钢管的另一端上。

本发明的有益效果：该具有锁定功能的钢管环形焊接装置，通过法兰旋转机构带动撑紧机构对法兰进行夹紧旋转，进而法兰带动钢管进行旋转，进而完成对钢管与法兰之间的环焊，且通过法兰旋转机构带动法兰和钢管进行旋转，焊接过程迅速，有利于小管道与法兰之间进行焊接，节约了工人大量的工作时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的局部立体结构示意图一；

图3为转动座的立体结构分解示意图；

图4为弹性定位机构的立体结构示意图；

图5为本发明的局部立体结构示意图二；

图6为本发明的局部立体结构示意图三；

图7为夹靠机构的立体结构示意图；

图8为夹靠臂的立体结构示意图；

图9为本发明的局部立体结构示意图四；

图10为法兰旋转机构的立体结构示意图；

图中：

1、转动座；1a、第一弧形卡板；1b、第二支撑座；1c、导柱；1d、圆锥棍子轴承；1e、插座；1f、挡环；

2、钢管旋转机构；2a、第二弧形卡板；2b、转柱；2c、转座；2d、连接板；2e、第一步进电机；

3、下压机构；3a、支撑架；3b、气缸；3c、延伸柱；3d、推板；3e、导滑柱；3f、直线轴承；3h、固定板；

4、撑紧机构；4a、手指气缸；4b、限位板；4c、弧形撑板；4d、扩张板；

5、焊枪；

6、夹靠机构；6a、夹靠臂；6a1、焊枪架；6a2、连接弯板；6a3、导滑板；6a4、导座；6a5、导轨；6a6、滚珠丝杆；6b、支撑管；6c、减速机；6d、伺服电机；

7、法兰旋转机构；7a、安装板；7b、连接环；7c、第二步进电机；7d、电机架；

8、弹性定位机构；8a、定位板；8b、条形卡孔；8c、导柱；8d、抵触弹簧；8e、导板；8f、侧板；

9、钢管；

10、法兰；

11、电动滑台；

12、第一支撑座。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1至图10所示的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，包括钢管9和需要与钢管9进行焊接的法兰10，还包括转动座1、钢管旋转机构2、下压机构3、撑紧机构4、电动滑台11、夹靠机构6、法兰旋转机构7、弹性定位机构8和两个焊枪5，转动座1固定安装在地面上，转动座1上设置有第一弧形卡板1a，钢管9放置在第一弧形卡板1a上，用于对第一弧形卡板1a进行定位的弹性定位机构8固定安装在转动座1上，用于对钢管9进行旋转的钢管旋转机构2位于第一弧形卡板1a的正上方，且钢管旋转机构2固定安装在下压机构3的底部，下压机构3通过支撑架3a固定安装在转动座1的正上方，两个焊枪5位于钢管9开口处的一端，且两个焊枪5沿着钢管9的中心横截面呈对称设置，两个焊枪5固定安装在夹靠机构6上，且夹靠机构6均与两个焊枪5传动连接，撑紧机构4位于钢管9靠近焊枪5的一侧，且撑紧机构4与法兰10可拆卸连接，撑紧机构4固定安装在法兰旋转机构7上，且法兰旋转机构7的旋转轴与钢管9共轴线，法兰旋转机构7的底部固定设置有电动滑台11，电动滑台11通过第一支撑座12固定安装在地面上，电动滑台11固定安装在第一支撑座12的顶部。当需要对法兰10和钢管9进行焊接时，首先将钢管9放置在第一弧形卡板1a上，再通过工人法兰10插入到撑紧机构4上，再通过工人启动控制器，控制器控制撑紧机构4进行工作，进而对法兰10固定，再通过控制器控制电动滑台11进行工作，进而使得电动滑台11带动法兰旋转机构7和撑紧机构4朝向钢管9进行运动，使得钢管9的一侧端面与法兰10的一侧端面贴合，通过控制器控制夹靠机构6进行运动，进而使得夹靠机构6带动两个焊枪5靠近钢管9，再通过控制器控制焊枪5进行工作，进而使得焊枪5对钢管9和法兰10之间进行焊接，再通过控制控制启动法兰旋转机构7进行旋转工作，进而使得法兰旋转机构7带动法兰10和钢管9旋转一百八十度，进而使得两个焊枪5对钢管9和法兰10之间进行环形焊接，焊接完成后，控制器控制撑紧机构4复位，再控制电动滑台11、法兰旋转机构7和夹靠机构6进行复位，控制器再控制下压机构3带动钢管旋转机构2进行下压，进而使得钢管旋转机构2对钢管9进行卡紧，再通过控制器控制钢管旋转机构2进行工作，进而使得钢管旋转机构2带动钢管9进行旋转一百八十度，进而使得钢管9带动第一弧形卡板1a进行旋转，使得第一弧形卡板1a与弹性定位机构8之间分离，当旋转一百八十度后，第一弧形卡板1a重新卡紧到弹性定位机构8上，再通过工人另一个法兰10插入到撑紧机构4上，再通过工人启动控制器，控制器再重复上述过程，进而将另一个法兰10焊接在钢管9的另一端上。

转动座1包括第二支撑座1b、导柱1c、圆锥棍子轴承1d、插座1e和挡环1f，第二支撑座1b固定安装在地面上，且插座1e固定安装在第二支撑座1b的顶部，导柱1c的顶部固定安装在第一弧形卡板1a的外缘中部，导柱1c的底部插设在插座1e内，挡环1f固定安装在导柱1c的外缘上，且圆锥棍子轴承1d套设在导柱1c上，圆锥棍子轴承1d的底部与插座1e的顶部抵触，圆锥棍子轴承1d的顶部与挡环1f的底部抵触。第一弧形卡板1a进行旋转时，第一弧形卡板1a带动导柱1c在插座1e内进行转动，通过圆锥棍子轴承1d减少挡环1f与插座1e之间的摩擦力第一弧形卡板1a的内径等于钢管9的外径。

弹性定位机构8包括定位板8a、导柱8c、抵触弹簧8d、导板8e和侧板8f，定位板8a位于第一弧形卡板1a正下方，两个导柱8c固定安装在定位板8a的底部，且两个导柱8c的底部穿过导板8e，导板8e上开设有供导柱8c穿过的导滑孔，两个侧板8f固定安装在导板8e的底部，且两个侧板8f的底部与第二支撑座1b的顶部固定连接，两个抵触弹簧8d分别套设在两个导柱8c上，且每个抵触弹簧8d的顶部与定位板8a的底部抵触，每个抵触弹簧8d的底部与导板8e的顶部抵触，定位板8a的顶部开设有用于卡设第一弧形卡板1a的条形卡孔8b，且定位板8a与条形卡孔8b之间形成两个卡板，每个卡板的顶部两端均倒圆角。当第一弧形卡板1a旋出定位板8a时，第一弧形卡板1a将会对定位板8a的进行下压，进而使得定位板8a对抵触弹簧8d进行压缩，使得第一弧形卡板1a从定位板8a上的条形卡孔8b内转出，当需要对第一弧形卡板1a进行卡紧定位时，第一弧形卡板1a对定位板8a进行抵触，使得定位板8a对抵触弹簧8d进行下压，使得第一弧形卡板1a卡入到条形卡孔8b内，由于抵触弹簧8d的抵触弹力，进而使得定位板8a对第一弧形卡板1a抵紧，通过导板8e和导柱8c对定位板8a的上下运动起到导向的作用。

下压机构3包括气缸3b、延伸柱3c、推板3d、固定板3h、两个导滑柱3e和直线轴承3f，固定板3h固定安装在支撑架3a上，且气缸3b固定安装在固定板3h上，推板3d位于固定板3h的正下方，延伸柱3c的低端与推板3d的顶部固定连接，延伸柱3c的顶端与气缸3b的输出端固定连接，两个直线轴承3f固定安装在固定板3h上，且两个导滑柱3e均分别与两个直线轴承3f滑动连接，且两个导滑柱3e的底部与推板3d的顶部固定连接，钢管旋转机构2固定安装在推板3d上。当需要下压机构3进行下压时，通过控制器控制气缸3b进行运动，进而使得气缸3b的输出端带动延伸柱3c进行向下运动，延伸柱3c带动推板3d向下运动，进而使得推板3d带动钢管旋转机构2向下进行运动，通过导滑柱3e和直线轴承3f掉推板3d的运动起到导向的作用。

钢管旋转机构2包括第二弧形卡板2a、转柱2b、转座2c、连接板2d和第一步进电机2e，第二弧形卡板2a位于钢管9的正上方，转柱2b的底部与第二弧形卡板2a的顶部固定连接，第一步进电机2e固定安装在推板3d的顶部，且第一步进电机2e的输出端穿过推板3d，第一步进电机2e的输出端通过联轴器与转柱2b的顶部外缘固定连接，转座2c安装在转柱2b上，且转座2c与转柱2b转动连接，转座2c固定安装在连接板2d上，连接板2d固定安装在推板3d的底部。通过控制器控制第一步进电机2e进行工作，进而使得第一步进电机2e带动转柱2b进行旋转，进而使得转柱2b带动第二弧形卡板2a进行旋转，进而使得第二弧形卡板2a带动钢管9进行旋转，通过转座2c对转柱2b起到定位的作用。

夹靠机构6包括支撑管6b、减速机6c、伺服电机6d和两个夹靠臂6a，支撑管6b呈竖直固定安装在地面上，减速机6c固定安装在支撑管6b上，且两个夹靠臂6a位于减速机6c的两侧，两个夹靠臂6a沿着减速机6c的中心横截面呈对称设置，减速机6c的中心横截面与钢管9的中心横截面共面，两个夹靠臂6a均与减速机6c的两个输出端传动连接，两个夹靠臂6a分别与两个焊枪5传动连接，伺服电机6d的输出端通过联轴器与减速机6c的输入端固定连接，伺服电机6d通过电机架固定安装在支撑管6b上。通过控制器控制伺服电机6d进行工作，进而使得伺服电机6d带动减速机6c进行运动，进而使得减速机6c带动两个夹靠臂6a进行运动，进而使得夹靠臂6a带动两个焊枪5靠近钢管9，或者两个焊枪5远离钢管9。

夹靠臂6a包括焊枪架6a1、连接弯板6a2、导滑板6a3、导座6a4、导轨6a5和滚珠丝杆6a6，滚珠丝杆6a6固定安装在支撑管6b上，滚珠丝杆6a6固定安装在支撑管6b上，连接弯板6a2的一端外缘与滚珠丝杆6a6上的丝杆螺母固定连接，连接弯板6a2的另一端外缘与焊枪架6a1固定连接，焊枪5固定安装在焊枪架6a1上，导滑板6a3固定安装在连接弯板6a2的一端上，且导座6a4与导滑板6a3远离连接弯板6a2的一侧固定连接，导轨6a5固定安装在支撑管6b上，且导轨6a5与导座6a4滑动连接，滚珠丝杆6a6上丝杆的一端通过联轴器与减速机6c的一个输出端固定连接。通过减速机6c带动两个滚珠丝杆6a6进行运动，进而使得滚珠丝杆6a6带动连接弯板6a2进行运动，进而使得连接弯板6a2带动焊枪架6a1和焊枪5进行运动，使得两个焊枪5靠近钢管9，或者两个焊枪5远离钢管9，通过导轨6a5和导座6a4对连接弯板6a2的运动起到导向的作用。

撑紧机构4包括手指气缸4a、两个限位板4b、弧形撑板4c和扩张板4d，手指气缸4a固定安装在法兰旋转机构7上，两个扩张板4d分别固定安装在手指气缸4a的两个运动臂上，两个弧形撑板4c位于两个扩张板4d的外侧，且两个弧形撑板4c分别于两个扩张板4d固定连接，两个弧形撑板4c的轴线平行，每个弧形撑板4c的外径等于钢管9的法兰10，两个限位板4b分别固定安装在两个扩张板4d上，且两个限位板4b靠近弧形撑板4c的一侧平面共平面。通过工人法兰10插入到两个弧形撑板4c的外缘上，且使得法兰10的远离钢管9的平面均与两个限位板4b贴合，再通过工人启动控制器，通过控制器控制手指气缸4a进行运动，进而使得手指气缸4a通过扩张板4d带动两个弧形撑板4c进行运动，进而使得两个弧形撑板4c做相互远离的运动，使得两个弧形撑板4c对法兰10撑紧。

法兰旋转机构7包括安装板7a、连接环7b、第二步进电机7c和电机架7d，电机架7d固定安装在电动滑台11的滑座上，第二步进电机7c固定安装在电机架7d上，连接环7b固定安装在安装板7a上，且连接环7b与第二步进电机7c的输出端固定连接，手指气缸4a固定安装在安装板7a上，连接环7b与钢管9共轴线。通过控制器控制第二步进电机7c进行运动，进而使得第二步进电机7c带动连接环7b和安装板7a进行运动，进而使得安装板7a带动手指气缸4a进行旋转。

一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，

S1：法兰夹紧；

当需要对法兰10和钢管9进行焊接时，首先将钢管9放置在第一弧形卡板1a上，通过工人法兰10插入到两个弧形撑板4c的外缘上，且使得法兰10的远离钢管9的平面均与两个限位板4b贴合，再通过工人启动控制器，通过控制器控制手指气缸4a进行运动，进而使得手指气缸4a通过扩张板4d带动两个弧形撑板4c进行运动，进而使得两个弧形撑板4c做相互远离的运动，使得两个弧形撑板4c对法兰10撑紧，进而完成对法兰10固定；

S2：法兰靠近；

通过控制器控制电动滑台11进行工作，进而使得电动滑台11带动法兰旋转机构7和撑紧机构4朝向钢管9进行运动，使得钢管9的一侧端面与法兰10的一侧端面贴合；

S3：两个焊枪的夹靠；

通过控制器控制伺服电机6d进行工作，进而使得伺服电机6d带动减速机6c进行运动，进而使得减速机6c带动两个滚珠丝杆6a6进行运动，进而使得滚珠丝杆6a6带动连接弯板6a2进行运动，进而使得连接弯板6a2带动焊枪架6a1和焊枪5进行运动，使得两个焊枪5靠近钢管9；

S4：钢管与法兰之间焊接；

再通过控制器控制两个焊枪5进行工作，进而使得焊枪5对钢管9和法兰10之间进行焊接，再通过控制控制启动第二步进电机7c进行旋转工作，进而使得第二步进电机7c带动连接环7b和安装板7a进行运动，进而使得安装板7a带动撑紧机构4进行旋转，撑紧机构4带动法兰10和钢管9旋转一百八十度，进而使得两个焊枪5对钢管9和法兰10之间进行环形焊接；

S5：钢管的卡紧；

控制器控制手指气缸4a复位，再控制电动滑台11、法兰旋转机构7和夹靠机构6进行复位，通过控制器控制气缸3b进行运动，进而使得气缸3b的输出端带动延伸柱3c进行向下运动，延伸柱3c带动推板3d向下运动，进而使得推板3d带动钢管旋转机构2向下进行运动，进而使得第二弧形卡板2a卡紧在钢管9上；

S5：钢管的旋转；

通过控制器控制第一步进电机2e进行工作，进而使得第一步进电机2e带动转柱2b进行旋转，进而使得转柱2b带动第二弧形卡板2a进行旋转，进而使得第二弧形卡板2a带动钢管9进行旋转一百八十度，进而使得钢管9带动第一弧形卡板1a进行旋转，使得第一弧形卡板1a与的底部对定位板8a进而下压，进而使得定位板8a对抵触弹簧8d进行压缩，进而使得定位板8a与第一弧形卡板1a之间分离，当旋转一百八十度后，第一弧形卡板1a对定位板8a进行下压，进而使得定位板8a对抵触弹簧8d进行压缩，使得第一弧形卡板1a重新卡入到定位板8a上；

S6：另一个法兰的焊接；

通过工人另一个法兰10插入到撑紧机构4上，再通过工人启动控制器，控制器再重复上述过程，进而将另一个法兰10焊接在钢管9的另一端上。

工作原理：当需要对法兰10和钢管9进行焊接时，首先将钢管9放置在第一弧形卡板1a上，通过工人法兰10插入到两个弧形撑板4c的外缘上，且使得法兰10的远离钢管9的平面均与两个限位板4b贴合，再通过工人启动控制器，通过控制器控制手指气缸4a进行运动，进而使得手指气缸4a通过扩张板4d带动两个弧形撑板4c进行运动，进而使得两个弧形撑板4c做相互远离的运动，使得两个弧形撑板4c对法兰10撑紧，进而完成对法兰10固定，再通过控制器控制电动滑台11进行工作，进而使得电动滑台11带动法兰旋转机构7和撑紧机构4朝向钢管9进行运动，使得钢管9的一侧端面与法兰10的一侧端面贴合，通过控制器控制伺服电机6d进行工作，进而使得伺服电机6d带动减速机6c进行运动，进而使得减速机6c带动两个滚珠丝杆6a6进行运动，进而使得滚珠丝杆6a6带动连接弯板6a2进行运动，进而使得连接弯板6a2带动焊枪架6a1和焊枪5进行运动，使得两个焊枪5靠近钢管9，再通过控制器控制两个焊枪5进行工作，进而使得焊枪5对钢管9和法兰10之间进行焊接，再通过控制控制启动第二步进电机7c进行旋转工作，进而使得第二步进电机7c带动连接环7b和安装板7a进行运动，进而使得安装板7a带动撑紧机构4进行旋转，撑紧机构4带动法兰10和钢管9旋转一百八十度，进而使得两个焊枪5对钢管9和法兰10之间进行环形焊接，焊接完成后，控制器控制撑紧机构4复位，再控制电动滑台11、法兰旋转机构7和夹靠机构6进行复位，通过控制器控制气缸3b进行运动，进而使得气缸3b的输出端带动延伸柱3c进行向下运动，延伸柱3c带动推板3d向下运动，进而使得推板3d带动钢管旋转机构2向下进行运动，进而使得第二弧形卡板2a卡紧在钢管9上，再通过控制器控制第一步进电机2e进行工作，进而使得第一步进电机2e带动转柱2b进行旋转，进而使得转柱2b带动第二弧形卡板2a进行旋转，进而使得第二弧形卡板2a带动钢管9进行旋转一百八十度，进而使得钢管9带动第一弧形卡板1a进行旋转，使得第一弧形卡板1a与的底部对定位板8a进而下压，进而使得定位板8a对抵触弹簧8d进行压缩，进而使得定位板8a与第一弧形卡板1a之间分离，当旋转一百八十度后，第一弧形卡板1a对定位板8a进行下压，进而使得定位板8a对抵触弹簧8d进行压缩，使得第一弧形卡板1a重新卡入到定位板8a上，再通过工人另一个法兰10插入到撑紧机构4上，再通过工人启动控制器，控制器再重复上述过程，进而将另一个法兰10焊接在钢管9的另一端上。

Claims (10)

1.一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，包括钢管（9）和需要与钢管（9）进行焊接的法兰（10），其特征在于，还包括转动座（1）、钢管旋转机构（2）、下压机构（3）、撑紧机构（4）、电动滑台（11）、夹靠机构（6）、法兰旋转机构（7）、弹性定位机构（8）和两个焊枪（5），转动座（1）固定安装在地面上，转动座（1）上设置有第一弧形卡板（1a），钢管（9）放置在第一弧形卡板（1a）上，用于对第一弧形卡板（1a）进行定位的弹性定位机构（8）固定安装在转动座（1）上，用于对钢管（9）进行旋转的钢管旋转机构（2）位于第一弧形卡板（1a）的正上方，且钢管旋转机构（2）固定安装在下压机构（3）的底部，下压机构（3）通过支撑架（3a）固定安装在转动座（1）的正上方，两个焊枪（5）位于钢管（9）开口处的一端，且两个焊枪（5）沿着钢管（9）的中心横截面呈对称设置，两个焊枪（5）固定安装在夹靠机构（6）上，且夹靠机构（6）均与两个焊枪（5）传动连接，撑紧机构（4）位于钢管（9）靠近焊枪（5）的一侧，且撑紧机构（4）与法兰（10）可拆卸连接，撑紧机构（4）固定安装在法兰旋转机构（7）上，且法兰旋转机构（7）的旋转轴与钢管（9）共轴线，法兰旋转机构（7）的底部固定设置有电动滑台（11），电动滑台（11）通过第一支撑座（12）固定安装在地面上，电动滑台（11）固定安装在第一支撑座（12）的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，转动座（1）包括第二支撑座（1b）、导柱（1c）、圆锥棍子轴承（1d）、插座（1e）和挡环（1f），第二支撑座（1b）固定安装在地面上，且插座（1e）固定安装在第二支撑座（1b）的顶部，导柱（1c）的顶部固定安装在第一弧形卡板（1a）的外缘中部，导柱（1c）的底部插设在插座（1e）内，挡环（1f）固定安装在导柱（1c）的外缘上，且圆锥棍子轴承（1d）套设在导柱（1c）上，圆锥棍子轴承（1d）的底部与插座（1e）的顶部抵触，圆锥棍子轴承（1d）的顶部与挡环（1f）的底部抵触。

3.根据权利要求2所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，弹性定位机构（8）包括定位板（8a）、导柱（8c）、抵触弹簧（8d）、导板（8e）和侧板（8f），定位板（8a）位于第一弧形卡板（1a）正下方，两个导柱（8c）固定安装在定位板（8a）的底部，且两个导柱（8c）的底部穿过导板（8e），导板（8e）上开设有供导柱（8c）穿过的导滑孔，两个侧板（8f）固定安装在导板（8e）的底部，且两个侧板（8f）的底部与第二支撑座（1b）的顶部固定连接，两个抵触弹簧（8d）分别套设在两个导柱（8c）上，且每个抵触弹簧（8d）的顶部与定位板（8a）的底部抵触，每个抵触弹簧（8d）的底部与导板（8e）的顶部抵触，定位板（8a）的顶部开设有用于卡设第一弧形卡板（1a）的条形卡孔（8b），且定位板（8a）与条形卡孔（8b）之间形成两个卡板，每个卡板的顶部两端均倒圆角。

4.根据权利要求3所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，下压机构（3）包括气缸（3b）、延伸柱（3c）、推板（3d）、固定板（3h）、两个导滑柱（3e）和直线轴承（3f），固定板（3h）固定安装在支撑架（3a）上，且气缸（3b）固定安装在固定板（3h）上，推板（3d）位于固定板（3h）的正下方，延伸柱（3c）的低端与推板（3d）的顶部固定连接，延伸柱（3c）的顶端与气缸（3b）的输出端固定连接，两个直线轴承（3f）固定安装在固定板（3h）上，且两个导滑柱（3e）均分别与两个直线轴承（3f）滑动连接，且两个导滑柱（3e）的底部与推板（3d）的顶部固定连接，钢管旋转机构（2）固定安装在推板（3d）上。

5.根据权利要求4所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，钢管旋转机构（2）包括第二弧形卡板（2a）、转柱（2b）、转座（2c）、连接板（2d）和第一步进电机（2e），第二弧形卡板（2a）位于钢管（9）的正上方，转柱（2b）的底部与第二弧形卡板（2a）的顶部固定连接，第一步进电机（2e）固定安装在推板（3d）的顶部，且第一步进电机（2e）的输出端穿过推板（3d），第一步进电机（2e）的输出端通过联轴器与转柱（2b）的顶部外缘固定连接，转座（2c）安装在转柱（2b）上，且转座（2c）与转柱（2b）转动连接，转座（2c）固定安装在连接板（2d）上，连接板（2d）固定安装在推板（3d）的底部。

6.根据权利要求5所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，夹靠机构（6）包括支撑管（6b）、减速机（6c）、伺服电机（6d）和两个夹靠臂（6a），支撑管（6b）呈竖直固定安装在地面上，减速机（6c）固定安装在支撑管（6b）上，且两个夹靠臂（6a）位于减速机（6c）的两侧，两个夹靠臂（6a）沿着减速机（6c）的中心横截面呈对称设置，减速机（6c）的中心横截面与钢管（9）的中心横截面共面，两个夹靠臂（6a）均与减速机（6c）的两个输出端传动连接，两个夹靠臂（6a）分别与两个焊枪（5）传动连接，伺服电机（6d）的输出端通过联轴器与减速机（6c）的输入端固定连接，伺服电机（6d）通过电机架固定安装在支撑管（6b）上。

7.根据权利要求6所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，夹靠臂（6a）包括焊枪架（6a1）、连接弯板（6a2）、导滑板（6a3）、导座（6a4）、导轨（6a5）和滚珠丝杆（6a6），滚珠丝杆（6a6）固定安装在支撑管（6b）上，滚珠丝杆（6a6）固定安装在支撑管（6b）上，连接弯板（6a2）的一端外缘与滚珠丝杆（6a6）上的丝杆螺母固定连接，连接弯板（6a2）的另一端外缘与焊枪架（6a1）固定连接，焊枪（5）固定安装在焊枪架（6a1）上，导滑板（6a3）固定安装在连接弯板（6a2）的一端上，且导座（6a4）与导滑板（6a3）远离连接弯板（6a2）的一侧固定连接，导轨（6a5）固定安装在支撑管（6b）上，且导轨（6a5）与导座（6a4）滑动连接，滚珠丝杆（6a6）上丝杆的一端通过联轴器与减速机（6c）的一个输出端固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，撑紧机构（4）包括手指气缸（4a）、两个限位板（4b）、弧形撑板（4c）和扩张板（4d），手指气缸（4a）固定安装在法兰旋转机构（7）上，两个扩张板（4d）分别固定安装在手指气缸（4a）的两个运动臂上，两个弧形撑板（4c）位于两个扩张板（4d）的外侧，且两个弧形撑板（4c）分别于两个扩张板（4d）固定连接，两个弧形撑板（4c）的轴线平行，每个弧形撑板（4c）的外径等于钢管（9）的法兰（10），两个限位板（4b）分别固定安装在两个扩张板（4d）上，且两个限位板（4b）靠近弧形撑板（4c）的一侧平面共平面。

9.根据权利要求8所述的一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，法兰旋转机构（7）包括安装板（7a）、连接环（7b）、第二步进电机（7c）和电机架（7d），电机架（7d）固定安装在电动滑台（11）的滑座上，第二步进电机（7c）固定安装在电机架（7d）上，连接环（7b）固定安装在安装板（7a）上，且连接环（7b）与第二步进电机（7c）的输出端固定连接，手指气缸（4a）固定安装在安装板（7a）上，连接环（7b）与钢管（9）共轴线。

10.一种具有锁定功能的钢管环形焊接装置，其特征在于，

S1：法兰夹紧；

当需要对法兰（10）和钢管（9）进行焊接时，首先将钢管（9）放置在第一弧形卡板（1a）上，通过工人法兰（10）插入到两个弧形撑板（4c）的外缘上，且使得法兰（10）的远离钢管（9）的平面均与两个限位板（4b）贴合，再通过工人启动控制器，通过控制器控制手指气缸（4a）进行运动，进而使得手指气缸（4a）通过扩张板（4d）带动两个弧形撑板（4c）进行运动，进而使得两个弧形撑板（4c）做相互远离的运动，使得两个弧形撑板（4c）对法兰（10）撑紧，进而完成对法兰（10）固定；

S2：法兰靠近；

通过控制器控制电动滑台（11）进行工作，进而使得电动滑台（11）带动法兰旋转机构（7）和撑紧机构（4）朝向钢管（9）进行运动，使得钢管（9）的一侧端面与法兰（10）的一侧端面贴合；

S3：两个焊枪的夹靠；

通过控制器控制伺服电机（6d）进行工作，进而使得伺服电机（6d）带动减速机（6c）进行运动，进而使得减速机（6c）带动两个滚珠丝杆（6a6）进行运动，进而使得滚珠丝杆（6a6）带动连接弯板（6a2）进行运动，进而使得连接弯板（6a2）带动焊枪架（6a1）和焊枪（5）进行运动，使得两个焊枪（5）靠近钢管（9）；

S4：钢管与法兰之间焊接；

再通过控制器控制两个焊枪（5）进行工作，进而使得焊枪（5）对钢管（9）和法兰（10）之间进行焊接，再通过控制控制启动第二步进电机（7c）进行旋转工作，进而使得第二步进电机（7c）带动连接环（7b）和安装板（7a）进行运动，进而使得安装板（7a）带动撑紧机构（4）进行旋转，撑紧机构（4）带动法兰（10）和钢管（9）旋转一百八十度，进而使得两个焊枪（5）对钢管（9）和法兰（10）之间进行环形焊接；

S5：钢管的卡紧；

控制器控制手指气缸（4a）复位，再控制电动滑台（11）、法兰旋转机构（7）和夹靠机构（6）进行复位，通过控制器控制气缸（3b）进行运动，进而使得气缸（3b）的输出端带动延伸柱（3c）进行向下运动，延伸柱（3c）带动推板（3d）向下运动，进而使得推板（3d）带动钢管旋转机构（2）向下进行运动，进而使得第二弧形卡板（2a）卡紧在钢管（9）上；

S5：钢管的旋转；

通过控制器控制第一步进电机（2e）进行工作，进而使得第一步进电机（2e）带动转柱（2b）进行旋转，进而使得转柱（2b）带动第二弧形卡板（2a）进行旋转，进而使得第二弧形卡板（2a）带动钢管（9）进行旋转一百八十度，进而使得钢管（9）带动第一弧形卡板（1a）进行旋转，使得第一弧形卡板（1a）与的底部对定位板（8a）进而下压，进而使得定位板（8a）对抵触弹簧（8d）进行压缩，进而使得定位板（8a）与第一弧形卡板（1a）之间分离，当旋转一百八十度后，第一弧形卡板（1a）对定位板（8a）进行下压，进而使得定位板（8a）对抵触弹簧（8d）进行压缩，使得第一弧形卡板（1a）重新卡入到定位板（8a）上；

S6：另一个法兰的焊接；

通过工人另一个法兰（10）插入到撑紧机构（4）上，再通过工人启动控制器，控制器再重复上述过程，进而将另一个法兰（10）焊接在钢管（9）的另一端上。

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