CN113199185A - 一种大型管道自动化环缝焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型管道自动化环缝焊接装置及方法，包括底座、支撑台、环形焊轨、焊接车和焊枪台，环形焊轨上设置有圆形齿轨和圆形T型轨，焊接车上设置有与之相匹配的电动齿轮和固定轮。使用该装置时，首先锁紧锁体，将需要焊接的两个管道分别放置于支撑台上，控制垂直控制电机和水平控制电机，将两个管道需要焊接的边缘对齐并处于圆形齿轨中心位置，调节焊枪台使得焊枪对准焊缝；然后同时启动焊接车和焊枪，焊接车沿圆形齿轨运动一周完成焊接；最后打开锁体，搬出焊接完成的管道。由于本发明采用固定式圆形轨道，焊接车的运行不会受到管道表面平整度的影响，此外圆形T型轨配合固定轮将焊接车限制在环形焊轨上，能够平稳运行不受风吹影响。

Description

一种大型管道自动化环缝焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及自动化环缝焊接领域，尤其涉及大型管道自动化环缝焊接领域。

背景技术

大型管道一般都是在铺设现场进行人工焊接，但是对于管道底部的焊接，操作比较困难，人工操作不但会造成焊接质量不稳定、焊缝粗糙不光滑和焊接效率低下的缺点，同时在管道底部作业存在一定的危险因素。因此，为了能够对大型管道安全高效的完成环缝焊接，需要有一种自动环缝焊接装置来替代人工焊接。

CN201320517706.6公开了一种自动管道环缝焊接机，其使用磁吸的方式将焊接小车吸附在管道上，通过控制电机来控制小车环管道运行，但是人工控制小车的运行很难保证沿着一条直线，管道表面一般都不是平整的，运行弯曲必然会导致焊接质量的下降。此外，采用磁力吸附的方式来固定小车，如果在野外风大的工作环境中，存在小车掉落的风险。

综上所述，现有的自动管道环缝焊接机存在焊接小车运行轨迹弯曲和容易掉落的问题。

发明内容

本发明采用了设置有圆形齿轨和圆形T型轨的环形焊轨结构，产生了焊车平稳运行的效果，解决了焊车运行轨迹弯曲和容易掉落的技术问题。

本发明采用的技术方案具体是：提供一种大型管道自动化环缝焊接装置，包括底座、支撑台、环形焊轨、焊接车和焊枪台，所述支撑台和所述环形焊轨固定设置在所述底座上，所述支撑台位于所述环形焊轨两侧，所述焊接车活动设置在所述环形焊轨内侧，所述焊枪台设置在所述焊接车上，所述环形焊轨内侧设置有圆形齿轨，所述环形焊轨内部设置有圆形T型轨，所述焊接车上设置有与所述圆形齿轨相接触匹配的电动齿轮，所述焊接车上还设置有固定杆，所述固定杆上设置有与所述圆形T型轨相接触匹配的固定轮。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述支撑台包括下基台和上基台，所述下基台一面和上基台一面通过升降机构连接，所述上基台另一面设置有水平台。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述下基台侧边平行设置有第一滑轨，垂直的另一侧边设置有固定设置的垂直控制电机和贯穿设置的垂直驱动螺杆，所述垂直控制电机能够带动垂直驱动螺杆旋转；所述上基台侧边平行设置有第二滑轨，所述第二滑轨与所述第一滑轨平行对齐，所述上基台垂直的另一侧边平行设置有第三滑轨，所述第二滑轨同侧设置有固定设置的水平控制电机和贯穿设置的水平驱动螺杆，所述水平控制电机能够带动水平驱动螺杆旋转；所述水平台侧边设置有与所述第三滑轨相匹配的第三滑杆，垂直另一侧边贯穿设置有与所述水平驱动螺杆相匹配的第一螺孔；所述升降机构包括主动杆和从动杆，所述主动杆和所述从动杆在中间位置交叉设置并通过横轴活动连接，所述主动杆一端与所述上基台活动连接，另一端转动设置有与所述第一滑轨相匹配的第一滑杆，所述从动杆一端与所述下基台活动连接，另一端转动设置有与所述第二滑轨相匹配的第二滑杆，所述第一滑杆中间设置有与所述垂直驱动螺杆相匹配的第二螺孔。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述水平台表面设置有限位块。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述环形焊轨包括上轨道和下轨道，所述上轨道和所述下轨道一端通过铰链连接，另一端通过锁体控制开合。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述焊枪台包括旋转设置在所述焊接车上的旋转台，所述旋转台上活动设置有大臂，所述大臂上活动设置有小臂，所述小臂端部夹持设置有焊枪。

作为本发明技术方案的一种可选方案，所述锁体包括活动设置在所述上轨道上的扳手和固定设置在所述下轨道上的固定块，还包括活动设置在所述扳手上的紧固框，所述紧固框能够套在所述固定块上，并随着所述扳手的开合而进行松紧调节。

使用该大型管道自动化环缝焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

S1，锁紧所述锁体，将需要焊接的两个管道分别放置于所述支撑台上，将管道所需要焊接的边缘放置于所述环形焊轨中间位置；

S2，控制所述垂直控制电机和所述水平控制电机，将两个管道需要焊接的边缘对齐并处于所述圆形齿轨中心位置；

S3，调节所述焊枪台使所述焊枪对准焊缝，使得所述焊枪在随着所述焊接车做圆周运动时能够保持一直对准焊缝；

S4，同时启动所述焊接车和所述焊枪，所述焊接车沿所述圆形齿轨运动一周完成焊接；

S5，完成焊接后，最后打开所述锁体，将管道取出即可完成焊接操作。

本发明取得的有益效果是：由于本发明采用与管道无接触的固定式环形焊轨，因此焊接车的运行不会受到管道表面平整度的影响，除此之外，环形焊轨内侧设置有圆形齿轨，内部设置有圆形T型轨，配合焊接车上的电动齿轮和固定轮将焊接车限制在环形焊轨上，不会受到风吹的影响，能够一直保持平稳的运行。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为支撑台结构示意图。

图3为环形焊轨结构示意图。

图4为环形焊轨截面示意图。

图5为焊接车和焊枪台结构示意图。

图6为焊接车在环形焊轨中的位置示意图。

图7为锁体结构示意图。

其中1-底座；2-支撑台；21-下基台；211-第一滑轨；212-垂直控制电机；213-垂直驱动螺杆；22-上基台；221-第二滑轨；222-水平控制电机；223-水平驱动螺杆；224-第三滑轨；23-水平台；231-限位块；232-第三滑杆；233-第一螺孔；24-升降机构；241-主动杆；2411-第一滑杆；2412-第二螺孔；242-从动杆；2421-第二滑杆；243-横轴；3-环形焊轨；31-上轨道；32-下轨道；33-铰链；34-锁体；341-扳手；342-固定块；343-紧固框；35-圆形齿轨；36-圆形T型轨；4-焊接车；41-T型基座；42-电动齿轮；43-固定杆；44-固定轮；5-焊枪台；51-旋转台；52-大臂；53-小臂；54-焊枪。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，以下具体实施例仅用于解释本发明，而并不用于限定本发明。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中，电动齿轮42和焊枪54均为常见的部件，在市场中均可直接购买安装，因此不对其内部结构做详细描述。

如图1所示的大型管道自动化环缝焊接装置，包括底座1，底座1上两端分别设置有支撑台2，两个支撑台2水平对齐，支撑台2中间位置设置有环形焊轨3，环形焊轨3上设置有焊接车4，焊接车4上设置有焊枪台5。

如图2所示的支撑台2结构，包括下基台21、上基台22、水平台23和升降机构24，下基台21上平行设置有第一滑轨211，垂直于第一滑轨211一侧的另一侧固定设置有垂直控制电机212，中间贯穿设置垂直驱动螺杆213，垂直驱动螺杆213与垂直控制电机212传动连接，垂直控制电机212能够带动垂直驱动螺杆213旋转。上基台22上平行设置有第二滑轨221，第二滑轨221与第一滑轨211平行，垂直于第二滑轨221的上面设置有第三滑轨224，第二滑轨221同侧固定设置有水平控制电机222，中间贯穿设置水平驱动螺杆223，水平驱动螺杆223与水平控制电机222传动连接，水平控制电机222能够带动水平驱动螺杆223旋转。水平台23表面设置有限位块231，水平台23两边设置有与第三滑轨224相匹配的第三滑杆232，另一边设置有与水平驱动螺杆223相匹配的第一螺孔233。升降机构24包括主动杆241和从动杆242，主动杆241和从动杆242在中间位置交叉设置并通过横轴（243）活动连接，主动杆241一端与上基台22活动连接，另一端可转动地设置有与第一滑轨211相匹配的第一滑杆2411，从动杆242一端与下基台21活动连接，另一端可转动地设置有与第二滑轨221相匹配的第二滑杆2421，第一滑杆2411中间设置有与垂直驱动螺杆213相匹配的第二螺孔2412。当启动垂直控制电机212时，电机带动垂直驱动螺杆213旋转，在垂直驱动螺杆213和第二螺孔2412的螺纹配合下，第一滑杆2411可以在第一滑轨211内来回滑动，从而使得主动杆241带动从动杆242控制上基台22的垂直升降，实现支撑台2的高低调节；当启动水平控制电机222时，电机带动水平驱动螺杆223旋转，在水平驱动螺杆223和第一螺孔233的螺纹配合下，第三滑杆232沿第三滑轨224来回水平滑动，实现控制水平台23的水平移动。

如图3和图4所示的环形焊轨结构和环形焊轨截面，环形焊轨3包括上轨道31和下轨道32，上轨道31和下轨道32一端通过铰链33连接，另一端通过锁体34控制开合，环形焊轨3闭合形成完整的焊接轨道回路，环形焊轨3打开用于方便完成焊接的管道快速搬离，环形焊轨3内侧设置有圆形齿轨35用于焊接车4的运行，内部设置有圆形T型轨36用于将焊接车4限制在圆形齿轨35上运行。

如图5所示的焊枪台安装于焊接车上，焊接车4包括T型基座41，T型基座41的纵向基座上两端设置有与圆形齿轨35相匹配的电动齿轮42，用于驱动焊接车4在圆形齿轨35上运行，中间设置有固定杆43，固定杆43上设置有固定轮44，固定轮44内嵌在圆形T型轨36内，用于将焊接车4限制在圆形齿轨35上运行。焊枪台5包括旋转设置在T型基座41横向基座上的旋转台51，旋转台51上活动设置有大臂52，大臂52上活动设置有小臂53，小臂53端部夹持设置有焊枪54，旋转台51、大臂52和小臂53用于调节焊枪54的位置，夹持设置的焊枪54便于焊枪的更换维修。

如图6所示的焊接车在环形焊轨中的位置，固定轮44限制在圆形T型轨36内运行，从而使得电动齿轮42与圆形齿轨35一直保持紧密配合接触，进而使得焊接车4能够稳定的在圆形齿轨35中做圆周运动。

如图7所示的锁体结构，锁体34包括活动设置在上轨道31上的扳手341和固定设置在下轨道32上的固定块342，还包括设置在扳手341上的紧固框343，紧固框343能够套在固定块342上，并随着扳手341的开合而进行松紧调节。掰开扳手341，松开紧固框343，打开锁体34，从而使得上轨道31能够打开；合上上轨道31，将紧固框343套在固定块342上，按下扳手341锁止锁体34，可以使上轨道31与下轨道32闭合形成完整的环形焊轨。

该大型管道自动化环缝焊接装置的使用方法如下所述：

首先锁紧锁体34，使上轨道31与下轨道32闭合形成完整的环形焊轨，将需要焊接的两个管道分别放置于支撑台2上，将管道所需要焊接的边缘放置于环形焊轨3中间位置，控制垂直控制电机212和水平控制电机222，将两个管道需要焊接的边缘对齐并处于圆形齿轨35中心位置，调节焊枪台5使得焊枪54对准焊缝，使得焊枪（54）在随着焊接车（4）做圆周运动时能够保持一直对准焊缝；然后同时启动焊接车4和焊枪54，焊接车4沿圆形齿轨35运动一周完成焊接，关闭焊接车4和焊枪54；最后打开锁体34，搬出焊接完成的管道。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大型管道自动化环缝焊接装置，包括焊接车（4）和焊枪台（5），所述焊枪台（5）设置在所述焊接车（4）上，其特征在于，还包括底座（1）、支撑台（2）和环形焊轨（3），所述支撑台（2）和所述环形焊轨（3）固定设置在所述底座（1）上，所述支撑台（2）位于所述环形焊轨（3）两侧，所述焊接车（4）沿所述环形焊轨（3）的内轮廓滑动连接，所述环形焊轨（3）内侧设置有封闭的圆形齿轨（35），所述环形焊轨（3）内部设置有封闭的圆形T型轨（36），所述焊接车（4）上设置有与所述圆形齿轨（35）相接触匹配的电动齿轮（42），所述焊接车（4）上还设置有固定杆（43），所述固定杆（43）上设置有与所述圆形T型轨（36）相接触匹配的固定轮（44）。

2.根据权利要求1所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述支撑台（2）包括下基台（21）和上基台（22），所述下基台（21）一面和上基台（22）一面通过升降机构（24）连接，所述上基台（22）另一面设置有水平台（23）。

3.根据权利要求2所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述下基台（21）侧边平行设置有第一滑轨（211），垂直的另一侧边设置有固定设置的垂直控制电机（212）和贯穿设置的垂直驱动螺杆（213），所述垂直控制电机（212）能够带动垂直驱动螺杆（213）旋转；

所述上基台（22）侧边平行设置有第二滑轨（221），所述第二滑轨（221）与所述第一滑轨（211）平行对齐，所述上基台（22）垂直的另一侧边平行设置有第三滑轨（224），所述第二滑轨（221）同侧设置有固定设置的水平控制电机（222）和贯穿设置的水平驱动螺杆（223），所述水平控制电机（222）能够带动水平驱动螺杆（223）旋转；

所述水平台（23）侧边设置有与所述第三滑轨（224）相匹配的第三滑杆（232），垂直的另一侧边贯穿设置有与所述水平驱动螺杆（223）相匹配的第一螺孔（233）；

所述升降机构（24）包括主动杆（241）和从动杆（242），所述主动杆（241）和所述从动杆（242）在中间位置交叉设置并通过横轴（243）活动连接，所述主动杆（241）一端与所述上基台（22）活动连接，另一端转动设置有与所述第一滑轨（211）相匹配的第一滑杆（2411），所述从动杆（242）一端与所述下基台（21）活动连接，另一端转动设置有与所述第二滑轨（221）相匹配的第二滑杆（2421），所述第一滑杆（2411）中间设置有与所述垂直驱动螺杆（213）相匹配的第二螺孔（2412）。

4.根据权利要求3所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述水平台（23）表面设置有限位块（231）。

5.根据权利要求1所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述环形焊轨（3）包括上轨道（31）和下轨道（32），所述上轨道（31）和所述下轨道（32）一端通过铰链（33）连接，另一端通过锁体（34）控制开合。

6.根据权利要求1所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述焊枪台（5）包括旋转设置在所述焊接车（4）上的旋转台（51），所述旋转台（51）上活动设置有大臂（52），所述大臂（52）上活动设置有小臂（53），所述小臂（53）端部夹持设置有焊枪（54）。

7.根据权利要求5所述的大型管道自动化环缝焊接装置，其特征在于，所述锁体（34）包括活动设置在所述上轨道（31）上的扳手（341）和固定设置在所述下轨道（32）上的固定块（342），还包括活动设置在所述扳手（341）上的紧固框（343），所述紧固框（343）能够套在所述固定块（342）上，并随着所述扳手（341）的开合而进行松紧调节。

8.根据权利要求1所述的大型管道自动化环缝焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，将需要焊接的两个管道分别放置于所述支撑台（2）上，将管道所需要焊接的边缘放置于所述环形焊轨（3）中间位置；

S2，调整所述支撑台（2）的位置，将两个管道需要焊接的边缘对齐并处于所述圆形齿轨（35）中心位置；

S3，调节所述焊枪台（5）使其对准焊缝，使得所述焊枪台（5）在随着所述焊接车（4）做圆周运动时能够保持一直对准焊缝；

S4，同时启动所述焊接车（4）和所述焊枪台（5），所述焊接车（4）沿所述圆形齿轨（35）运动一周完成焊接；

S5，完成焊接后，将管道取出即可完成焊接操作。

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