CN113039032A - 内部卡紧和焊接装置 - Google Patents

Abstract

内部卡紧和焊接装置(1)，用于确保管由其远侧端部接合，装置具有用于在管内移动的移动部件、用于与待焊接管的内表面配合的独立的卡紧部件(13，15)、以及焊接头(17)，焊接头安装成同时围绕管的纵向轴线转动活动，还进行枢转，以便可相对于卡紧部件的支承件倾斜。

Description

内部卡紧和焊接装置

技术领域

本发明涉及用于端对端布置的管的内部卡紧和焊接装置(英文术语为internalline-up welding clamp：内对口器)。本发明尤其应用于一般用于输送石油工业的气体、石油或其他制品的管线型的金属管道铺设领域。特别是，本发明涉及地面铺设的管道。本发明对于引水也可以是有用的。

背景技术

金属管道铺设在于沿圆周焊接面对面布置的管的远侧端部。管的远侧端部由可在远侧端部上形成倒角的设备预先进行机加工，这种倒角限定在“差不多完善”但从来不会完善的平面中。实际上，倒角边缘限定的这种平面相对于管的纵向轴线系统地略具倾斜度，其称为“斜削缺陷(défaut d’équerrage)”，考虑到目前倒角机的精度，其还可能具有约十分之一毫米的平面度缺陷。

因此，为焊接管，将如此准备的管彼此对齐呈放，布置成使它们的远侧端部对齐并且彼此尽量靠近乃至接触，以限制焊接接合空间。为使焊接最佳化，重要的是在焊接操作期间，使管固定地保持对齐和定中心。

焊接可从外部进行。在这种情况下，在管内、与管接合部对齐处可布置板片，以避免接合部内沉积的熔浴塌落到管道内。文献US-6915943和US-5356067提出从外部形成焊缝时使用的内部卡紧装置的实施例。

管线铺设商力求找到该技术的替代解决方案，以适应客户技术规格的变化，尤其是在生产力方面。为了免除使用这些板片，已知由内部焊接管的端部，以通过首次内部焊接，在管的整个圆周上边对边地接合管的远侧端部。一旦该首次内部焊接或者根部焊道完成，通常可用第二设备从外部进行焊接，内部焊缝则用作外部焊接的支承。

尤其是，在现有技术中已知一种用于端对端布置的管的内部焊接装置，其具有：支承使装置前送到管中的前送装置的框架，所述框架具有由轴连接的前框架和后框架；第一卡紧部件，布置在后框架的前部，用于与第一管的端部配合，以使所述装置相对于第一管在纵向上定中心和固定；第二卡紧部件，布置在前框架的后部，用于与第二管的端部配合，以便至少在焊接操作期间保持两个管端对端；焊接装置，具有布置在第一卡紧部件与第二卡紧部件之间的旋转环冠件、以及至少一个焊枪，焊枪由所述旋转环冠件承载，至少在焊接操作期间，大约布置在两个待焊接管的接合平面中；对齐部件，可与所述第一管的端面配合，以使所述焊枪大约定位在接合平面中；为焊枪供电、供保护气体、可能还提供金属的装置；以及控制焊接装置的控制部件。

这种装置尤其通过文献US-3461264和US-3612808已知，其在后框架与第一卡紧部件之间设置一定的自由度，以便允许第一卡紧部件限定的卡紧平面与接合平面之间对齐，对齐部件于是与第一管的端面进行配合。

在所有这些装置中，允许上述自由度的部件远离两个管的接合平面。

轴线对齐分两步进行，第一步在于布置卡紧部件的几何轴线，卡紧部件的每个活塞围绕所述几何轴线、与第一管的端面限定的接合平面垂直地径向展开，第二步在于径向移动卡紧部件的几何轴线，以便该几何轴线与经过第一管的几何轴线的接合平面的垂线重合。第一步这样获得：向外展开对齐部件，通过装置后退到第一管中来使对齐部件挡靠在第一管的端面上。第二步通过致动第一卡紧部件的卡紧件获得。

文献FR-2727643提出这种内部焊接的另一种解决办法，其中，第一卡紧部件、第二卡紧部件和焊接装置全都由毂件承载，毂件围绕连接后框架与前框架的轴，所述毂件由所述轴通过大致布置在旋转环冠件的平面中的球窝接头进行支承。

在这些已知装置中，在第一步期间，不可避免地会产生径向移动。在第二步时，也会产生径向移动，还产生对齐部件相对于第一管的端面的侧滑。在第二步结束时，观察到在每个活塞施加的作用力的分配中产生不平衡。根据文献FR-2727643提出的装置可限制侧滑现象，但会促使影响到第一卡紧部件的几何轴线在第一管的几何轴线上的定中心。实际上，采用这种装置，会增加所谓“错口”问题，即与管端面之间的偏差存在相关的问题。

从文献US-4306134已知一种内部卡紧和焊接装置，其可使焊枪取向成焊枪能相对于接合平面倾斜地布置。螺钉可固定住焊接头取向的倾斜。在圆周焊接期间，焊枪的倾斜相对于接合平面保持相同。还驱动焊枪摆动，以在管的两个端部之间产生大焊浴。

最后，这种装置非常重(约数吨)，其需要使用特定起重装置。同样，管也很重。因此，当也用起重工具使第二管靠近以使第二管移动面对第一管时，前框架的突出部分必须插入所述第二管中。实际上，管的搬运和抬升工具的精度，如同卡紧和焊接装置的移动那样，不可能绝对精确。因此引送第二管经常会导致对前框架、尤其是对第一卡紧部件施加作用力。这种应力会影响到承载第一卡紧部件、第二卡紧部件和焊接装置一起的毂件的预先调节位置。当第二管最后处于面对第一管的可接受位置时，因而由于传输到内部装置的不同冲击力，不再可能知道焊接头相对于第一管远侧端部的位置是什么。

因此，存在方便布置第二管、从而允许保持焊接头包括在发生第二管对装置冲击时的位置调整的需求。

另外，由于管上存在准系统性的圆度缺陷和存在所谓“假切”的情况，即第一管的端面不完全垂直于所述管的纵向轴线的情况，由此存在增大端对端布置的管的兼容性需求。

还存在对于能够增大其对于“错口”问题的容限、同时确保有效完整焊缝的装置的需求。有效焊缝确保所述端面之间待焊接空间的完全封闭。实际上，由于通过使面对第一管布置的第二管转动来对管进行配对的工作很麻烦，因此存在限制这些端面之间的偏差的需求。

还存在改善焊缝的内部几何形状以提高其抗疲劳强度、尤其是限制管的内部截面的局部变化以防空穴现象风险的需求。

发明内容

本发明旨在允许保持装置、特别是保持两个卡紧部件的展开轴线与第一管的对称轴线的同轴性，同时赋予焊接头相对于该对称轴线的自由度，自由度由枢轴件赋予，枢轴件能使焊接头倾斜，以固定焊接头与前端面平面的对齐，而不受第一卡紧部件影响。本发明还可通过具有在两个卡紧部件之间的有效行程，使枢轴件沿装置的纵向轴线进行平移运动。

本发明旨在允许承受提供第二管所施加的应力，该应力可达到20、乃至30至40轴向吨和40径向吨。

本发明旨在通过提出一种用于通过管的远侧端部接合管的内部卡紧和焊接装置来提出一种解决上述问题的技术方案，所述装置具有：

-支承件，具有第一卡紧部件和第二卡紧部件，所述第一卡紧部件用于与第一管的内表面配合，所述第二卡紧部件用于与第二管的内表面配合；

-焊接头，安装成能围绕支承件转动活动，以允许在第一管与第二管之间形成的接合区域的内圆周的至少一部分上进行焊接；

-枢轴件，枢轴件使得焊接头能相对于内部卡紧和焊接装置的纵向轴线倾斜，枢轴件使得焊接头可相对于第一卡紧部件的卡紧平面倾斜。特别是，焊接头被驱动在一平面中转动，该平面可相对于装置的纵向轴线倾斜。这意味着在进行围绕支承件的圆周路径期间，焊接头保持在同一平面中。焊接头在焊接过程中不需要调节倾斜度。焊接头相对于第一管的纵向轴线的倾斜角度在焊接过程中，在任何时候都保持相同。

实际上，本发明提出一种焊接头，其可相对于支承件的纵向轴线倾斜，支承件的该纵向轴线可与装置的纵向轴线重合，因此可与管的端面相对于管的纵向轴线的倾斜度相同地进行倾斜。本发明还可使焊接头的圆形路径相对于卡紧平面倾斜，以确保用于焊接头的最好对应管端面倾斜的路径。本发明允许焊接头沿循的路径内接在一平面中，并允许该平面定中心在第一管的远侧端部的平面上。因此，焊接头的端部被驱动在其中转动的平面，可与该第一管的远侧端部的平面重合。

优选地，枢轴件可位于两个卡紧部件之间。优选地，枢轴件可位于第一管与第二管的两个端对端布置的远侧端面侧向所限定的接合区域的空间中。为包括所有这些情况，尤其是第一管存在圆度缺陷的情况，限定要形成的焊缝如应形成椭圆形。优选地，球窝接头位于所述椭圆形的平面中，更好地位于所述椭圆形的重心处，以在环形焊接过程中最大限度减少焊枪与管内表面之间的距离变化。

采用根据本发明的装置，焊接头的旋转轴线可通过椭圆形的中心，包括当椭圆形限定在相对于管的纵向轴线倾斜的平面中时(“假切”的情况)。特别是，根据本发明的装置可补偿第一管的端面相对于管的纵向轴线的倾斜至达0.5°或者轴向上测量为10毫米。

采用根据本发明的装置，可使焊接头相对于“假切”的定位最佳化。

另外，如果与装置的突出部分发生碰撞，则第一卡紧部件会吸收应力，同时可保持最初限定的焊接头的取向。第一卡紧部件布置设置在第一管中的构型和方式将可增大根据本发明的装置的抗后退强度，因而增大其抗侧滑强度。

焊接头布置成在横向于装置的纵向轴线限定的至少一个角弧上被驱动转动，同时保持其取向。采用这种构型，对于在使第二管靠近时传输到装置的达到15吨的作用力来说，第一卡紧部件可确保限定对于焊接头定位有效的基准。对于这种冲击，只有一个加速分量、而不是作用力，被传输到焊接头，因为根据本发明的焊接头独立于第一卡紧部件。

特别是，焊枪可以是电弧焊枪。电弧焊枪具有连续供给的电极焊丝和向焊丝上发出电弧的电极，以便在确定的碰撞点处产生熔浴。该电极被施以摆动运动，摆动使得息止时的电极处于第一管的远侧端部的平面中，该平面也是焊枪所处的平面。电极的摆动选择成在该平面的两侧对称。根据本发明的焊枪的电极的摆动幅度可减小到小于3毫米幅度的数值，因为摆动的目的是填满管之间的仅有的径向和/或轴向偏差，径向和/或轴向偏差小于1毫米，优选小于0.5毫米。

因此，金属焊丝熔融的熔浴会产生焊缝。因此，电极产生的电弧的碰撞点沿循定中心在接合平面上的正弦曲线。焊接碰撞点选择在两个面对面布置的管之间限定的接合区域中。借助于本发明，当焊接头被驱动转动时，碰撞点的路径定中心在接合平面中，碰撞点的定中心平面是第一管的第一端部的平面。特别是，在焊枪被驱动转动时，焊枪体会保持在同一平面中，因此可仅在两个管的倒角中形成焊缝，而没有局部减小管内径的风险。

特别是，两个管的远侧端部两者都经过倒角，以致待实施的焊缝的厚度小于管的厚度。

优选地，焊接头具有分布在环冠件圆周上的多个分立的焊接盒，特别是至少四个、例如八个焊接盒，每个焊接盒能执行对待形成的接头的圆周的一角度部分专门的一个固有的焊接程序。优选地，所有盒执行相同的焊接程序。根据待焊接管的内径所要求的径向结构紧凑性，例如可配置6个分立的焊接盒，它们分布在根据本发明的装置的环冠件的圆周上，以便针对管壁的标称厚度为8.5至27毫米之间，在外径为91.5厘米(36英寸)的管中进行焊接。

优选地，这些盒分布在同一环冠件上，以致仅一个动力装置即可同时驱动焊接头的所有盒。

每个盒可被程控以覆盖一角弧，该角弧与相邻盒所覆盖的角弧部分地重叠。根据本发明，在焊接头被驱动转动时，每个焊接盒都在一平面中进行一条路径，该平面对于每个盒都相同，且叠置于第一管的远侧端部的平面。

特别是，在具有多个焊接盒时，每个盒都允许电弧焊，以致每个盒的电极都布置在同一平面中。

有利地，枢轴件可在两个卡紧部件之间轴向活动。因此，在布置第一卡紧部件与第一管的内壁配合的操作期间，枢轴件可布置在停放位置，仅仅是在第二时间，其才被平移，以能与接合平面相齐地布置。

例如，枢轴件可由球窝接头获得，球窝接头具有母式球窝接头和与母式球窝接头形状配合的公式球窝接头。特别是，公式球窝接头的外表面的曲形与母式球窝接头的内表面的曲形互补。例如，外表面具有凸形表面，内表面具有凹形表面，使得当装置配置成插入外径为1.22米(48英寸)的管中时，分别呈凹形和凸形的弯曲表面在纵向截面中考虑的曲率半径为500毫米至1000毫米之间，例如约为700毫米。母式球窝接头连接于焊接头的环冠件，而公式球窝接头由支承件带有。

最佳地，环冠件可在其内圆周的仅一部分上具有啮合部件，用以与母式球窝接头承载的齿轮配合。因此，环冠件由该电动齿轮驱动转动。由于在环冠件与母式球窝接头之间的界面具有例如等距分布的滚轮，而可方便了环冠件相对于母式球窝接头的转动。驱动转动也可由其他装置例如直接集成于环冠件的“转矩电动机”加以确保。

可替换地，枢轴件也可由“六脚”型装置获得，其可产生等效枢轴点。“六脚”型装置可固定在两个卡紧部件限定的空间外。

有利地，装置可具有倾斜确定部件，倾斜确定部件用于确定第一管的远侧端部所限定的平面的倾斜。装置还可具有用于确定焊接头相对于第一管的远侧端部的倾斜平面倾斜的定位部件，定位部件尤其可通过直接机械挡靠在倾斜确定部件上进行配合。可替换地，焊接头倾斜的定位部件可以直接与第一管的远侧端部配合。

优选地，定位部件与焊接头连成一体。有利地，定位部件可具有位置锁定件，以保持确定为与第一管远侧端部的平面对齐的焊接头位置。

例如，定位部件可具有环冠件承载的定位指，能使定位指接触到倾斜确定部件的支柱和上部止动件。

优选地，装置可具有用于调节装置在第一管中的同轴性的固有部件。第一卡紧部件可确保装置在第一管中的同心性。优选地，第二卡紧部件可确保第二管与第一管对齐。

特别是，每个卡紧部件可分别具有多个活塞，例如各具有24个活塞，每个活塞能施加的径向推力大于10吨，例如约为15吨。活塞的移动尤其可同步和同位相似地进行，以致每个活塞的端部沿同心圆移动。利用这种作用力，卡紧部件可部分地确保其径向抵靠的管部分变圆。

第一和第二卡紧部件可以接近，尤其是沿管的纵向轴线轴向分开，以使第一卡紧部件和第二卡紧部件轴向距离不足400毫米，尤其是不足300毫米。这种构型允许很高的轴向结构紧凑性，也允许使每个卡紧部件定位成尽量靠近在第一和第二管之间形成的接合区域。这种构型可使尤其是因管结构具有局部圆度缺陷的管恢复圆度：纵向焊接的或呈螺旋的管。

本发明还旨在一种用根据本发明的内部卡紧和焊接装置进行焊接的方法，其包括以下步骤：

-将内部卡紧和焊接装置纵向插入第一管中，

-展开内部卡紧和焊接装置的前框架的下部支柱，以便在下部支柱与第一管的远侧端部接触时限制纵向插入第一管中，

-布置第一卡紧部件，以轴向固定内部卡紧和焊接装置在第一管中的位置，第一卡紧部件在平面P1中延伸，

-借助与远侧端部接触的三个接触点，产生第一管的远侧端部的平面基准PR，其中尤其一个接触点由框架的支柱形成，两个接触点由框架的两个可展开的伸缩上部止动件形成，

-通过使环冠件沿滑杆平移、并使环冠件承载的定位指接触到下部支柱和两个伸缩的上部止动件，来使承载焊枪的环冠件的平面定位在平面基准PR上，

-将环冠件锁定在相对于平面P1的纵向倾斜位置，

-面对第一管布置第二管。

优选地，可通过在枢轴件的母式球窝接头上的侧向抵靠从而引起枢轴件的公式球窝接头在滑杆上滑动，来获得环冠件平移。

特别是，在将环冠件锁定在相对于平面P1的纵向倾斜位置之后并在提供第二管之前，可将下部支柱和两个伸缩的上部止动件收到第一管中。

附图说明

通过研读对附图所示的作为非限制性示例给出的实施方式的详细说明，本发明将得到更好理解，附图中：

图1是根据本发明的装置处于第一管中的透视图；

图2是根据本发明的装置的纵向剖面示意图；

图3是根据本发明的装置的沿图1上所示剖面III-III的横剖面图；

图4是根据本发明的装置的母式球窝接头的透视图；

图5是与图3所示的剖面VI-VI相应的根据本发明的球窝接头的一部分的纵向剖面示意图；

图6是根据本发明的装置的一部分的侧视图，允许看到根据本发明的装置的焊接头的倾斜的定位部件，所示部分未包括焊接头；

图7至10表示根据本发明的装置在安置到第一管中、然后与面对面中呈放的第二管安置在一起的过程中沿如图2上所示的折线剖面ABC的纵剖面示意图；

图11是与图3所示剖面XI-XI相应的根据本发明的球窝接头的一部分的纵剖面示意图。

具体实施方式

附图不仅可用于补充本发明，而且必要时有助于定义本发明。

图1示出根据本发明的内部装置1。装置1具有框架2，所述框架2具有前框架4和后框架3，前框架和后框架由装置1的支承件5连接。工作中，后框架3布置在第一管6内。第一管6具有待焊接于第二管(未示出)的远侧端部7。在提供第二管之前，前框架4形成超出第一管的突出部分。

为使装置1布置在第一管中，后框架3具有用于在管内移动的移动部件。移动部件具有承重轮8、驱动轮9和制动器10，如图2更清楚地所示。承重轮8支承装置1的重量，而侧向布置在装置两侧的驱动轮不支承这种重量。

移动部件可调节第一管的纵向轴线Y与装置1的纵向轴线X之间的平行性。这些承重轮8允许装置在第一管内同时进行轴向移动和径向移动。制动器10可侧向接触管。为了与管的顶部和底部进行接触，装置具有径向对置的对应支承块60，以便有助于装置在管中的内部定中心。当装置1由起重环61提升和保持时，在装置1插入管中时，这些对应支承块尤其有效。

装置1具有环冠件11，环冠件配有焊接头12。环冠件安装成能围绕支承件5活动。装置1布置在第一管中的目的是：使环冠件布置在接合平面中，焊接头指向远侧端部7的边缘。焊接头尤其由位于管外的发电机供电，焊接头与发电机之间的连接件经过前框架4。

实际上，一旦焊缝形成，然后控制所述装置前送到与第一管新连接的管的新自由端部。轮调节成确保装置在管中的直形路径。制动器10可根据管的内径进行调节。

前框架的突出部分具有顶部处呈修圆锥形的大致椭圆形状。前框架4形成视觉标志，便于第二管的对齐，同时容许该第二管在其外表面上滑动。

在提供第二管的期间，必须将装置1固定在第一管中。为此，支承件5具有第一卡紧部件13，用于与第一管的内壁14径向配合。当第二管被带引到第一管对面时，在使用焊接头之前，支承件5的第二卡紧部件15用于与该第二管的内壁径向配合。

在所述实施例中，第一卡紧部件13具有作动筒、由作动筒推动的毂件、以及由毂件承载并相对于纵向轴线X径向分布的一些活塞，以便作动筒的推力可使这些活塞与内表面14接触。图1示出卡紧部件的仅一部分，实际上，在该视图上未示出带有其活塞头的活塞。为工作，每个活塞上安装有活塞头，活塞头承载能围绕与活塞连成一体的轴转动活动的滚轮。在图1中，示出没有活塞头的活塞处于收起位置，而在对于每个卡紧部件13和15示出两个径向对置的活塞的图6中，因此，仍未带有其活塞头的活塞示出处于伸出位置。

例如，一组具有优选等距分布的24个活塞，以形成相应地径向对置的接触点。作动筒由在后框架3的后部承载的压缩空气储器16供气。在所述实施例中，第二卡紧部件15的构型类似于第一卡紧部件13的构型。

装置1具有独立的控制部件，用于独立地控制第一卡紧部件13和第二卡紧部件15以使其与管内壁进行相应配合。卡紧部件13、15可异步地展开。因此，第二卡紧部件15可与第二管的内壁接触，而第一卡紧部件13已经与内表面14配合。

根据本发明的装置还具有布置在管中的器械的遥控控制台27。该控制台27遥控用于使装置在管中移动的移动部件以及卡紧部件13和15。

环冠件11围绕支承件5能旋转地安装在两个卡紧部件13和15之间。前框架4具有用于控制焊接循环的自动控制器26。自动控制器26由布置在后框架3后部的机载电池43供电。自动控制器26可由位于第二管上游的第二控制台进行遥控。自动控制器26可具有控制界面，以允许对焊缝实施进行预焊试验。

焊接头12具有多个焊接盒17。在图3所示的实施例中，环冠件承载8个这样的焊接盒17，这里，所有这些盒全相同，一起形成焊接头12。8个盒的尺寸使得其大致覆盖环冠件11的整个圆周。因此，每个盒可确保待实施焊缝的一角弧。

盒覆盖环冠件11的角弧。盒具有径向指向所述角弧的边缘之一的焊枪18。焊枪18例如是MIG型或TIG型焊枪。优选地，焊枪能摆动以沿纵向轴线X摆动，因此允许形成比供送到焊枪中的焊丝的直径更宽的焊缝。每个盒具有供给其焊枪的机载焊丝卷筒19。

对于每个盒，对焊枪的供电通过中心点24进行，其路径由前框架4所承载的滑轮和卷筒式机构25环绕。向焊枪18供电的电缆从第二控制台到达前框架4处。焊接操作所需的惰性气体贮存在布置于后框架3后部的缓冲容器44中。由同样来自第二控制台的管道经中央空心轴向缓冲容器44再供给惰性气体。最后，与活塞连接的作动筒使用所需的压缩空气也从该第二控制台供给。

盒17形成可拆卸地安装在环冠件11上的箱。因此，在需要更新卷筒或焊枪时，不会浪费时间。另外，盒具有侧向调整盒在环冠件上的位置的侧向调整部件20，以能调节每个盒所具有的焊枪在同一接合平面中的共面性。例如，这种调节允许在中央位置的两侧进行2毫米左右的变化。

优选地，每个焊枪径向指向外部。但是，在盒上提供有焊枪倾斜部件21。因此，可以具有与碰撞点处的切线的垂线略微不同的入射，同时继续提供在接合平面中待焊接的焊丝。

实际上，环冠件11被驱动沿第一方向例如顺时针方向转动，同一侧的4个盒的4个焊枪被起动，以覆盖待焊接圆周的一半。然后，焊接头被驱动沿相反方向例如逆时针方向转动，以使其他4个焊枪在待焊接圆周的另一半上进行焊接。因此，焊接头的转动需求有限。在具有8个焊枪的情况下，每个焊枪必须确保最小八分之一圆周的焊缝。为保证接头的安全性，焊缝需覆盖的比所需最小区域要大，以便提供与沿顺时针方向或沿逆时针方向相邻的至少一个焊缝相覆盖的覆盖区域，该覆盖区域例如约为10°。

为使运动性能最佳化，所有焊枪18相当确切地等距分布在环冠件11的圆周上。在具有8个焊枪的构型中移动需求约为75°。为确保这种转动驱动，带齿扇形件22附接在环冠件11内部，以与电动齿轮23配合。

根据本发明，环冠件旋转，以便能相对于由第一卡紧部件13的活塞的接触点限定的平面P1倾斜。球窝接头形成枢轴件。这里，通过母式球窝接头28和公式球窝接头29之间的配合表示这种球窝接头。

环冠件11围绕母式球窝接头28保持。该母式球窝接头28具有径向通向外部的槽座30，电动齿轮23布置在槽座中。环冠件11能围绕该母式球窝接头28转动活动。如图4和5所示，设置有滚轮62，用以在母式球窝接头28的径向外周沿31在环冠件11的径向内周沿上转动时方便滑动。滚轮62可由纵轴承载，每个轴布置在母式球窝接头28的相应的孔40中。

公式球窝接头29呈封闭环的形式，附接在形成开口环的母式球窝接头28内。如图4所示，母式球窝接头28的开口环可以封闭，可通过锁紧机构32围绕公式球窝接头29进行调节。母式球窝接头28的径向内周沿33呈凹形。以互补的方式，公式球窝接头29的径向外周沿34具有与这种凹形互补的凸形。

如图3和11所示，公式球窝接头29具有角度限制器35，角度限制器限制母式球窝接头28可相对于公式球窝接头29所取的倾斜度。球窝接头的倾斜度I容许达到0.5°或在轴向上沿轴线X测量为10毫米。在所述实施例中，具有3个前角度限制器35。特别是，角度限制器35通过以下这种配合获得：销钉形件63穿过母式球窝接头28的孔66径向安装，以便其端部接合在形成于公式球窝接头的径向外周沿中的凹口64中。凹口64比销钉形件63宽，以便允许一定的倾斜角度行程。由于这种允许母式球窝接头28在公式球窝接头上定中心的可能的角度行程，公式球窝接头具有侧向保持弹簧65，侧向保持弹簧在凹口64内横向于球窝接头平面取向。

因此，除了焊接头能被驱动而围绕纵向轴线X转动之外，焊接头还具有相对于装置的纵向轴线X的一定倾斜自由度。

球窝接头设计成其能沿轴线X平移移动。公式球窝接头安装成能围绕支承件5滑动。公式球窝接头29具有用于滑杆49的多个孔36，从而允许调节环冠件11在两个卡紧部件之间沿轴线X的轴向位置，其中卡紧部件在支承件5的周边展开。在所谓“停放”位置，球窝接头和环冠件被轴向后推到在支承件5的两个连接侧板39形成的环形槽座37后部。两个侧板39限定英文称为“spider(三角架)”的构件。在“停放”位置，例如如图9所示，环冠件11位于平面P1附近。

支承件5具有孔38，这些孔形成在侧板39中，以由轴向拉条加固，轴向拉条将两个侧板彼此连接。支承件5具有中央空心轴41，其由轴向凸缘42保持在侧板39上。中央空心轴可增大抗弯曲刚度。空心轴的内径例如为150毫米。

根据本发明的装置的使用将在下面给出的陈述中予以详述。

图7中示出装置1在第一管中，管正进行前送直至到达前框架4从第一管充分露出的位置，以便能展开前框架4的下部支柱45。第一步骤在于：调节装置1在管中的轴向位置，以使展开的支柱45接触远侧端部7的倒角。当支柱45进行接触时，操作人员可通过控制台27决定停止装置在管中的后移。继而布置第一卡紧部件13，以在第二步骤结束时轴向固定装置1在管中的位置。在第二步骤结束时，限定了平面P1。在第一和第二步骤期间，承载焊接头12的环冠件11在“停放”位置缩进在其槽座37中。

在第三步骤，如图9所示，产生管远侧端部7的平面基准。实际上，安装在前框架4上的两个伸缩的上部止动件46展开，直至它们也与远侧端部7的倒角接触。三点就足以限定一个平面，支柱45和两个上部止动件46于是形成根据本发明的确定部件，定义了远侧端部7的基准平面PR。平面PR可相对平面P1倾斜。然后，如图9所示，环冠件平面定位在平面PR上。为此，环冠件11通过推移作动筒47、优选在侧向抵靠到母式球窝接头28上的等距分布的3个后推移作动筒47，沿滑杆49平移。在母式球窝接头28上的抵靠，传递成公式球窝接头29在滑杆49上的滑动。由环冠件11承载的定位指48接触支柱45和两个上部止动件46而确定了环冠件11的最终位置。在所示的实施例中，环冠件具有3个这样的定位指48。后推移作动筒47调节其推力，以使这3个定位指48处在基准平面PR上。用机械方法控制对接。

定位指48的平面被调节成与焊枪的平面重合。为有助定位指48的平面与焊枪的平面之间的同一性，定位指可通过螺钉锁紧螺母装置50，彼此独立地轴向调节。

已使焊枪的平面定位在基准平面PR上并进行了调节，则由前推移作动筒51固定环冠件11的位置。优选地，涉及3个前推移作动筒51，它们等距分布并侧向抵靠在母式球窝接头28上。前和后推移作动筒形成用于将环冠件11锁定在相对于平面P1的纵向倾斜位置的锁定装置。

在第四步骤，为提供第二管，如图10所示，支柱45和两个上部止动件重被带回到前框架4上。当第二管相对于装置的位置关于外部指示器在靠近方面最优时，第二卡紧部件布置成使第二管面对第一管固定。另外，由于第二卡紧部件施加的推力很大，其允许恢复第二管的圆度，以使第二管形状尽可能最佳地符合本身由第一卡紧部件保持的第一管。

最后，当卡紧和相对布置操作最佳化时，承载焊接盒的环冠件11则可转动，以便实施焊缝。

Claims (18)

1.一种用于通过管的远侧端部(7)接合管(6)的内部卡紧和焊接装置(1)，所述内部卡紧和焊接装置具有：

-支承件(5)，具有第一卡紧部件(13)和第二卡紧部件(15)，所述第一卡紧部件用于与第一管的内表面(14)配合，所述第二卡紧部件用于与第二管的内表面配合；

-焊接头(12)，安装成能围绕支承件转动活动，以允许在第一管与第二管之间形成的接合区域的内圆周的至少一部分上进行焊接；

-枢轴件(28，29)，枢轴件使得焊接头能相对于内部卡紧和焊接装置的纵向轴线(X)倾斜，

其特征在于，枢轴件使得焊接头被驱动而在相对于第一卡紧部件的卡紧平面(P1)的可倾斜平面(PR)中转动。

2.根据权利要求1所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，枢轴件能在第一卡紧部件和第二卡紧部件这两个卡紧部件之间轴向活动(49)。

3.根据权利要求1或2所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，焊枪是使用连续供给的电极焊丝和被促使在可倾斜平面两侧进行摆动运动的电极的电弧焊枪。

4.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，焊接头具有多个分立的焊接盒，特别是至少四个、例如八个焊接盒，每个焊接盒能执行一个固有的焊接程序。

5.根据权利要求4所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，内部卡紧和焊接装置具有用于驱动焊接头的所有焊接盒的仅一个动力装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，枢轴件通过母式球窝接头(28)与公式球窝接头(29)之间的配合获得，母式球窝接头连接于焊接头的环冠件(11)，母式球窝接头与支承件的公式球窝接头(29)进行形状配合。

7.根据权利要求6所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，环冠件在其内圆周的仅一部分上具有啮合部件(22)，用以与母式球窝接头承载的齿轮(23)配合。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，枢轴件由六脚装置获得。

9.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，内部卡紧和焊接装置具有倾斜确定部件(45，46)，倾斜确定部件用于确定第一管的远侧端部所限定的平面的倾斜。

10.根据权利要求9所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，内部卡紧和焊接装置具有用于确定焊接头相对于第一管的远侧端部的倾斜平面倾斜的定位部件(48)，定位部件尤其能通过挡靠到倾斜确定部件上进行配合。

11.根据权利要求9或10所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，定位部件(48)具有环冠件(11)承载的定位指(48)，能使定位指接触到倾斜确定部件的支柱(45)和上部止动件(46)。

12.根据权利要求10或11所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，定位部件具有位置锁定件(47，51)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，内部卡紧和焊接装置具有用于调节内部卡紧和焊接装置在第一管中的同轴性的调节装置。

14.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，第一卡紧部件和第二卡紧部件中的每个卡紧部件分别具有多个活塞，例如各具有24个活塞，每个活塞能施加的径向推力大于10吨，例如约为15吨。

15.根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置，其特征在于，第一卡紧部件和第二卡紧部件沿管的纵向轴线轴向分开，以使第一卡紧部件和第二卡紧部件轴向距离不足400毫米，尤其是不足300毫米。

16.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的内部卡紧和焊接装置进行焊接的焊接方法，其特征在于，焊接方法包括以下步骤：

-将内部卡紧和焊接装置纵向插入第一管中，

-展开内部卡紧和焊接装置的前框架(4)的下部支柱(45)，以便在下部支柱与第一管的远侧端部(7)接触时限制纵向插入第一管中，

-布置第一卡紧部件(13)，以轴向固定内部卡紧和焊接装置在第一管中的位置，第一卡紧部件在平面P1中延伸，

-借助前框架的下部支柱和两个伸缩的上部止动件(46)，产生第一管的远侧端部(7)的平面基准(PR)，伸缩的上部止动件展开直至接触远侧端部(7)，

-通过使环冠件(11)沿滑杆(49)平移、并使环冠件(11)承载的定位指(48)接触到下部支柱(45)和两个伸缩的上部止动件(46)，来使承载焊枪的环冠件的平面定位在平面基准(PR)上，

-将环冠件(11)锁定在相对于平面P1的纵向倾斜位置，

-面对第一管布置第二管。

17.根据权利要求16所述的焊接方法，其特征在于，通过在母式球窝接头(28)上的侧向抵靠从而引起公式球窝接头(29)在滑杆上滑动，来获得环冠件平移。

18.根据权利要求17所述的焊接方法，其特征在于，在将环冠件(11)锁定在相对于平面P1的纵向倾斜位置之后并在提供第二管之前，将下部支柱和两个伸缩的上部止动件收到第一管中。

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