CN112317925B - 一种管内焊接系统 - Google Patents

Abstract

一种管内焊接系统，包括支撑转动装置，能够支撑待焊接管并使其环形转动；焊接装置，为两组且对称设置在支撑转动装置的两侧，每组焊接装置包括第一支撑机构、焊接机构、第一驱动机构，第一驱动机构驱使焊接机构在第一支撑机构上来回移动，焊接机构包括可伸入到待焊接管内的焊接支撑，第一支撑机构上固定设置有用于支撑和导向焊接支撑运动的第一支撑导向单元；焊接系统还包括能够穿过待焊接管用于支撑焊接支撑的钢丝绳。本申请通过支撑转动装置和钢丝绳的配合，支撑待焊接管，并使其转动，通过焊接装置中焊接支撑在管内来回移动，两者配合实现管内满焊，该装置更加稳定，并且本申请在支撑转动装置的两侧分别设置一组焊接装置，实现快速焊接。

Description

一种管内焊接系统

技术领域

本发明涉及管内焊接技术领域，尤其涉及一种管内焊接系统。

背景技术

管内焊接属于现有技术，比如短管，直接人工焊接和倾斜焊接即可，但是对于石油钻采和化工行业，要求尽量减少焊接接头以避免安全风险，这就需要长度较长的完整管，同时为了应对工况的腐蚀介质、延长设备寿命，管内还需要焊接一定厚度的耐蚀合金覆层。

由于完整管较长，怎么实现焊接系统快速稳定的焊接。

发明内容

为了实现对较长完整管的管内快速稳定焊接，为此，本发明提供一种管内焊接系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种管内焊接系统，包括

支撑转动装置，能够支撑待焊接管并使其环形转动；

焊接装置，为两组且对称设置在支撑转动装置的两侧，每组所述焊接装置包括第一支撑机构、焊接机构、第一驱动机构，所述第一驱动机构驱使焊接机构在第一支撑机构上来回移动，所述焊接机构包括可伸入到待焊接管内的焊接支撑，所述第一支撑机构上固定设置有用于支撑和导向焊接支撑运动的第一支撑导向单元；

所述焊接系统还包括能够穿过待焊接管用于支撑焊接支撑的钢丝绳。

优化的，每组所述焊接装置还包括供给机构，所述供给机构包括用于支撑焊丝盘的固定架，所述第一驱动机构驱使固定架随焊接机构一起运动。

优化的，所述第一驱动机构包括设置在焊接机构底部的焊接驱动电机，所述焊接驱动电机的驱动端上设置有与设置在第一支撑机构侧边上的齿条啮合的第一齿轮。

优化的，所述支撑转动装置包括支撑座，还包括设置在支撑座上的：

导向支撑机构，用于支撑待焊接管的多组滚轮组；

限位机构，包括包裹单元和链条组件，所述包裹单元能够包裹待焊接管上部外表面且能够导向待焊接管，所述包裹单元两侧分别通过链条组件与支撑座的两侧耳板对应连接；

第二驱动机构，所述第二驱动机构能够驱使待焊接管环形转动。

优化的，所述包裹单元包括包裹架、安装在包裹架上的多个导轮，所述导轮能够位于待焊接管外表面上部的两侧，所述滚轮组能够位于待焊接管外表面下部的两侧。

优化的，所述包裹架包括四块通过多根连接杆连接的限位板，左右两侧的所述限位板与对应的相邻限位板之间设置的连接杆上设置有长度限位套和导轮轴，中部两块所述限位板之间的连接杆挂有与链条连接的挂钩，所述挂钩能够在连接杆上滑动。

优化的，所述第二驱动机构包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括固定在支撑座上的第二电机，所述第二电机的驱杆末端通过轴承固定，中部上固定有摩擦轮，所述摩擦轮能够与待焊接管外侧壁接触驱使待焊接管转动，所述第二驱动组件还包括与摩擦轮两侧配合用于支撑待焊接管的第一滚轮。

优化的，所述导向支撑机构中每组滚轮组下方、第二驱动机构的下方均设置有移位导轨，所述移位导轨垂直于支撑座的长度方向设置。

优化的，所述链条组件包括链条、拉紧器，所述链条可穿过拉紧器的部卡紧，所述拉紧器的另一端固定在所述耳板上。

优化的，所述支撑座上方还设置有喷洒降温机构。

本发明的优点在于：

（1）本申请通过支撑转动装置和钢丝绳的配合，支撑待焊接管，并使其转动，通过焊接装置中焊接支撑在管内来回移动，两者配合实现管内满焊，相对于其中一个部件转动又直线运动，该装置更加稳定，并且本申请在支撑转动装置的两侧分别设置一组焊接装置，实现快速焊接。

（2）固定架一起运动，保证焊丝稳定输出到焊枪处。

（3）第一齿轮和齿条的啮合作为第一驱动，并且在第一支撑机构的另一侧边和焊接支撑相应侧边设置有导向条和导向槽。

（4）本申请通过导向支撑机构来支撑待焊接管下管壁，然后通过限位机构来限制待焊接管上部，通过链条和耳板的作用，可以防止待焊接管从导向支撑机构上滚落，并且在第二驱动机构的作用下可以实现转动。

（5）四连杆模块实现焊枪在保证焊接方向的情况下实现俯仰。

（6）挂钩可以在连接杆上来回移动，防止导轮卡死。

（7）拉紧器的设置可以调节链条的松紧度。

（8）喷洒降温机构可以防止待焊接管由于焊接时的高温产生结构变化。

附图说明

图1为本发明中装置的主视图。

图2为图1中A部分的放大图。

图3为焊接装置的立体图。

图4为图3中B部分的放大图。

图5为焊接装置中焊接组件的立体图。

图6为支撑转动装置的主视图。

图7为图6中C部分的放大图。

图中标注符号的含义如下：

1-第一焊接装置 2-第二焊接装置 3-支撑转动装置

4-降温机构 5-待焊接管

2101-第一电极 2102-第二电极

2211-俯仰驱动电机 2212-俯仰导向滑块 2213-驱动杆

2214-四连杆模块 22141-第一连杆 22142-第二连杆

22143-第三连杆 22144-第四连杆

221441-横向部分 221442-竖向部分

23-工业摄像头

42-焊丝盘

431-导丝杆 432-水平导丝盘 433-竖向导丝盘434-导丝驱动

435-焊丝管

501-支撑座 502-地脚螺栓 503-钢丝绳

511-第二滚轮

521-第二电机 522-摩擦轮 523-轴承

531-限位板 532-长度限位套 533-导轮 534-连接杆 535-挂钩

536-链条 537-拉紧器 538-移位导轨 539-耳板

541-导电杆 542-导电限位套 543-弹簧 544-接地线

具体实施方式

如图1-7所示，一种管内焊接系统，包括

支撑转动装置3，能够支撑待焊接管5并使其环形转动；

焊接装置，为两组，分别为第一焊接装置1和第二焊接装置2，两者对称设置在支撑转动装置3的两侧。

降温装置，用于给焊接时的待焊接管5降温。

以下分别对支撑转动装置3和焊接装置进行详细的描述：

1、焊接装置

每组所述焊接装置包括第一支撑机构、焊接机构、第一驱动机构、供给机构。

以下分别对各机构进行详细地描述。

、第一支撑机构

所述第一支撑机构上固定设置有用于支撑和导向焊接支撑运动的第一支撑导向单元；所述焊接支撑下端部的两侧边分别设置有导槽，所述第一支撑导向单元为可在导槽内转动的导轮。

1.2、焊接机构

所述焊接机构包括可伸入到待焊接管5内的焊接支撑、多个焊接组件，每个焊接组件均包括多个焊枪单元，所述焊枪单元包括用于焊接的第一和第二电极2102。双电极设置可以加速焊接和提高焊接效果。

如图5所示，所述焊接组件还包括驱使对应焊枪单元俯仰的俯仰驱动单元，所述俯仰驱动单元包括俯仰驱动电机2211、俯仰导向滑块2212、驱动杆2213、四连杆模块2214，所述俯仰驱动电机2211驱使俯仰导向滑块2212沿着焊接支撑的方向来回滑动，所述驱动杆2213的一端与俯仰导向滑块2212铰接，另一端与四连杆模块2214中的第一连杆22141的首端铰接。

所述第一连杆22141为弯杆，拐角处为铰接在所述焊接支撑上的铰接点，所述驱动杆2213有设定弧度，所述第四连杆22144为L型结构，横向部分 221441固定设置有焊枪单元。所述第二连杆22142与第四连杆22144的竖向部分平行，所述第三连杆22143与第一连杆22141拐角到末端的部分平行。

第一连杆22141拐角到末端的部分与第二连杆22142、第三连杆22143、第四连杆22144的竖向部分形成四连杆模块2214，所述四连杆模块2214使得焊枪单元始终正对待焊接管5的内侧壁。

所述横向部分 221441还设置有工业摄像头23，所述工业摄像头23正对焊接处。

所述焊接支撑侧面还设置有位置传感器。

所述焊接支撑上还设置有万向支撑弹性部件，焊接时，所述万向支撑弹性部件能够抵住待焊接管5的内侧底部。在该方案中，所述万向支撑弹性部件沿着焊接支撑长度方向阵列设置多个。

1.3、第一驱动机构

所述第一驱动机构驱使焊接机构在第一支撑机构上来回移动，所述第一驱动机构包括设置在焊接机构底部的焊接驱动电机，所述焊接驱动电机的驱动端上设置有与设置在第一支撑机构侧边上的齿条啮合的第一齿轮。

1.4、供给机构

如图2-4所示，所述供给机构包括用于支撑焊丝盘42的固定架、导丝机构，所述导丝机构包括焊丝绕过的导丝杆431、水平导丝盘432、竖向导丝盘433、导丝驱动434，所述导丝驱动434包括导丝电机和与导丝电机连接导丝转轮，所述焊丝经过导丝转轮进入焊丝管435内。所述焊丝管435固定在焊接支撑上。

所述供给机构还包括给焊接机构提供电弧的焊机、提供保护气体的存气罐和对应的气管，所述焊机固定在第一支撑机构远离支撑转动装置3的端部，所述第一驱动机构驱使所述固定架、导丝机构、存气罐和气管、焊接机构在第一支撑机构上来回移动。

所述供给单元的个数与焊枪单元个数相同，且一一对应设置。

所述供给机构为第一电极2101和第二电极2102提供电弧和焊接时所需的保护气体。

其中供给机构整体可以和焊接支撑一起在第一支撑导向单元上运动，也可以如图1中的第一焊接装置1所示，其中提供电弧的焊机可以固定在第一支撑机构上，其中电弧线通过弹性收纳单元，当焊接支撑远离待焊接管5且靠近焊机时，线束通过弹性收纳单元中的扭簧作用，使得电弧线绕在线盘上，当焊接支撑伸入待焊接管5过程中，由于靠近电极的电弧线端部固定，电弧线逐渐从线盘上绕下。

2、支撑转动装置3

如图6-7所示，所述支撑转动装置3包括支撑座501，还包括设置在支撑座501上的：

导向支撑机构，包括用于支撑待焊接管5；

第二驱动机构，能够驱使待焊接管5环形转动；

限位机构，用于支持待焊接管5环形转动的同时不脱离导向支撑机构；

导电组件，将待焊接管5上的静电导向地面。

以下分别对各机构进行详细地描述：

2.1、导向支撑机构

所述导向支撑机构包括多组滚轮组，每组滚轮组均包括两个第二滚轮511，所述第二滚轮511能够无语待焊接管5外表面的下部两侧，两个所述第二滚轮511的转轴与待焊接管5长度方向的中轴线平行。

所述导向支撑机构中每组滚轮组下方、第二驱动机构的下方均设置有移位导轨538，所述移位导轨538垂直于支撑座501的长度方向设置。所述移位导轨538的设置可以保证待焊接管5贴合每组滚轮组。

优化的，所述支撑座501分为若干个单元，每个单元底部均设置有地脚螺栓502，优化的，地脚螺栓502处还设置有在高度方向上可调节的移动轮，根据不同的待焊接管5组装不同数量的支撑座501过程中方便搬运，地脚螺栓502的高度也可调，这样可以作为移位导轨538之前的粗调。支撑座501第一次调整好后，后续通过地脚螺栓502固定，防止移位。

优化的，每个支撑座501上的支撑面与地面的距离可调。这样可以保证所有支撑座501的支撑面根据待焊接管5管体的形状确定。本申请的待焊接管5一般为直管，但是也可以为一定角度范围内的挠度。

所述支撑转动装置3上还设置有钢丝绳503，所述钢丝绳503为并排设置的两根，用于支撑进入到待焊接管5内的焊接支撑。所述钢丝绳503的两端通过设置在两端支撑座501上的牵拉部件张紧。

2.2、第二驱动机构

所述第二驱动机构包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括固定在支撑座501上的第二电机521，所述第二电机521的驱杆末端通过轴承523固定，中部上固定有摩擦轮522，所述摩擦轮522能够与待焊接管5外侧壁接触驱使待焊接管5转动，所述第二驱动组件还包括与摩擦轮522两侧配合用于支撑待焊接管5的第一滚轮。所述摩擦轮522与第一滚轮形成的支撑弧面中心与滚轮组形成的支撑弧面的中心重合。

优化的，所述第一滚轮和滚轮组内的第二滚轮511相同，这样降低整个系统的部件种类。

2.3、限位机构

所述限位机构包括包裹单元和链条组件，所述包裹单元能够包裹待焊接管5的上部外表面且能够导向待焊接管5，所述包裹单元两侧分别通过链条组件与支撑座501两侧的耳板539对应连接。

具体地说，所述包裹单元包括包裹架、安装在包裹架上的多个导轮533，所述导轮533能够位于待焊接管5外表面上部的两侧，所述滚轮组能够位于待焊接管5外表面下部的两侧。所述每个滚轮组包括两个第二滚轮511，两个第二滚轮511分别位于待焊接管5的两侧，且滚轴与支撑座501的长度方向平行。

所述包裹架包括四块通过多根连接杆534连接的限位板531，左右两侧的所述限位板531与对应的相邻限位板531之间设置的多根连接杆534上设置有长度限位套532和所述导轮533，所述导轮533套在靠近待焊接管5处的连接杆534上，所述中部两块限位板531之间的连接杆534挂有与链条536连接的挂钩535，所述挂钩535能够在连接杆534上滑动。

所述链条组件包括链条536、拉紧器537，所述链条536可穿过拉紧器537的部卡紧，所述拉紧器537的另一端固定在所述耳板539上。

2.4、导电组件

如图7所示，所述导体组件设置在支撑座501上，所述导体组件包括导电限位套542、弹簧543、接地线544，所述导电限位套542套有可与待焊接管5底部接触的导电杆541，所述导电杆541通过弹簧543可在导电限位套542上来回移动，所述导电杆541通过接地线544与支撑座501连接，将待焊接管5焊接和转动摩擦产生的静电导向地面，弹簧543的设置可以使导电杆541始终与待焊接管5接触。

3、降温装置

如图1所示，所述降温装置包括设置在的支撑座501上方喷洒降温机构4，在该方案中喷洒降温机构4喷出降温水为雾化状态。所述喷洒降温机构4可以固定设置，在该方案中是对应设置在每组焊接装置上，且随焊接支撑运动，这样喷洒降温机构4的喷洒范围只包括在焊接中和焊接前后位置处的待焊接管5。喷洒位置随着焊接装置的移动而移动，这样降低了降温水的消耗和避免工作场所由于大量水的喷洒而潮湿，保持较为干燥的焊接环境，提高了焊接效果。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种管内焊接系统，其特征在于，包括

支撑转动装置(3)，能够支撑待焊接管(5)并使其环形转动；

焊接装置，为两组且对称设置在支撑转动装置(3)的两侧，每组所述焊接装置包括第一支撑机构、焊接机构、第一驱动机构，所述第一驱动机构驱使焊接机构在第一支撑机构上来回移动，所述焊接机构包括可伸入到待焊接管(5)内的焊接支撑，所述第一支撑机构上固定设置有用于支撑和导向焊接支撑运动的第一支撑导向单元；

所述焊接系统还包括能够穿过待焊接管(5)用于支撑焊接支撑的钢丝绳(503)；

所述支撑转动装置(3)包括支撑座(501)，还包括设置在支撑座(501)上的限位机构，限位机构包括包裹单元和链条(536)组件，所述包裹单元能够包裹待焊接管(5)的上部外表面且能够导向待焊接管(5)，所述包裹单元两侧分别通过链条(536)组件与支撑座(501)的两侧耳板(539)对应连接；

所述包裹单元包括包裹架、安装在包裹架上的多个导轮(533)，所述导轮(533)能够位于待焊接管(5)外表面上部的两侧；

所述包裹架包括四块通过多根连接杆(534)连接的限位板(531)，左右两侧的所述限位板(531)与对应的相邻限位板(531)之间设置的连接杆(534)上设置有长度限位套(532)和导轮(533)轴，中部两块所述限位板(531)之间的连接杆(534)挂有与链条(536)连接的挂钩(535)，所述挂钩(535)能够在连接杆(534)上滑动；

所述焊接机构包括可伸入到待焊接管(5)内的焊接支撑、多个焊接组件，每个焊接组件均包括多个焊枪单元；

所述焊接组件还包括驱使对应焊枪单元俯仰的俯仰驱动单元，所述俯仰驱动单元包括俯仰驱动电机(2211)、俯仰导向滑块(2212)、驱动杆(2213)、四连杆模块(2214)，所述俯仰驱动电机(2211)驱使俯仰导向滑块(2212)沿着焊接支撑的方向来回滑动，所述驱动杆(2213)的一端与俯仰导向滑块(2212)铰接，另一端与四连杆模块(2214)中的第一连杆(22141)的首端铰接，所述第一连杆(22141)为弯杆，拐角处为铰接在所述焊接支撑上的铰接点，所述驱动杆(2213)有设定弧度，第四连杆(22144)为L型结构，横向部分( 221441)固定设置有焊枪单元；第二连杆(22142)与第四连杆(22144)的竖向部分平行，第三连杆(22143)与第一连杆(22141)拐角到末端的部分平行；第一连杆(22141) 拐角到末端的部分与第二连杆(22142)、第三连杆(22143)、第四连杆(22144)的竖向部分形成四连杆模块(2214)。

2.根据权利要求1所述的一种管内焊接系统，其特征在于，每组所述焊接装置还包括供给机构，所述供给机构包括用于支撑焊丝盘(42)的固定架，所述第一驱动机构驱使固定架随焊接机构一起运动。

3.根据权利要求1所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述第一驱动机构包括设置在焊接机构底部的焊接驱动电机，所述焊接驱动电机的驱动端上设置有与设置在第一支撑机构侧边上的齿条啮合的第一齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述支撑转动装置(3)包括支撑座(501)，还包括设置在支撑座(501)上的：

导向支撑机构，用于支撑待焊接管(5)的多组滚轮组；

第二驱动机构，所述第二驱动机构能够驱使待焊接管(5)环形转动。

5.根据权利要求4所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述滚轮组能够位于待焊接管(5)外表面下部的两侧。

6.根据权利要求4所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括固定在支撑座(501)上的第二电机(521)，所述第二电机(521)的驱杆末端通过轴承(523)固定，中部上固定有摩擦轮(522)，所述摩擦轮(522)能够与待焊接管(5)外侧壁接触驱使待焊接管(5)转动，所述第二驱动组件还包括与摩擦轮(522)两侧配合用于支撑待焊接管(5)的第一滚轮。

7.根据权利要求4所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述导向支撑机构中每组滚轮组下方、第二驱动机构的下方均设置有移位导轨(538)，所述移位导轨(538)垂直于支撑座(501)的长度方向设置。

8.根据权利要求4所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述链条组件包括链条(536)、拉紧器(537)，所述链条(536)可穿过拉紧器(537)的部卡紧，所述拉紧器(537)的另一端固定在所述耳板(539)上。

9.根据权利要求1所述的一种管内焊接系统，其特征在于，所述支撑座(501)上方还设置有喷洒降温机构(4)。

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