CN113695807B - 一种管道自动化焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道加工技术领域，特别涉及一种管道自动化焊接设备及焊接方法，包括基底、安装杆、滑槽和对接装置，所述的基底上端面的左右两侧对称设置有安装杆，基底的上端左侧开设有滑槽，左侧的安装杆滑动设置于滑槽内，右侧的安装杆固定在基底上，安装杆的上端连有对接装置；本发明可以解决传统的对焊机械在焊接方型钢管时，对接紧密程度无法保证，焊接效果不佳，且需要不断的移动管道使其进行对接，加重了工作人员的负担等问题；本发明设计了一种对方形钢管进行限位夹持并在对接后进行焊接的机械，在焊接时保证了焊接位置始终处于抵紧的状态，且无需人工对对接位置进行移动，减轻了工作人员的负担。

Description

一种管道自动化焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及管道加工技术领域，特别涉及一种管道自动化焊接设备及焊接方法。

背景技术

管道按照材质分为塑料管道和金属管道，其中钢管是一种具有空心截面，其长度远大于直径或周长的钢材，钢管是一种经济钢材，能用于输送流体和粉状固体还可以进行制造机械零件等，钢管按照截面形状分类可分为圆形钢管、方形钢管、矩形钢管和异形钢管，其中方形钢管在使用时为了满足使用长度需要将钢管焊接起来。

目前，在对方形钢管进行焊接时，通常存在以下缺陷：1.传统的对焊机械需要先对两个方形钢管进行夹持对接后，再对其对接处进行焊接，而此时两个方型钢管的对接紧密程度无法保证，会导致焊接效果不佳，使用时焊接处发生断裂的可能性增大；2.一般的对焊方法需要在两个方型钢管进行对接后，通过人工手持焊接设备对焊接处进行焊接，这种焊接方法效率较低，且需要不断的移动管道使其进行对接，加重了工作人员的负担。

发明内容

为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案，一种管道自动化焊接设备，包括基底、安装杆、滑槽和对接装置，所述的基底上端面的左右两侧对称设置有安装杆，基底的上端左侧开设有滑槽，左侧的安装杆滑动设置于滑槽内，右侧的安装杆固定在基底上，安装杆的上端连有对接装置。

所述的对接装置包括限位环、定位机构、安装环、连接块、放置板、限位机构、抵紧机构、翻转机构和气缸，安装杆的上端滑动设置有限位环，限位环的外侧壁上设置有多个呈周向均匀分布的定位机构，限位环的内侧壁上安装有安装环，安装环的下端内壁固定有连接块，连接块的上端连有放置板，左右两个放置板上端相互靠近的一侧设置有限位机构，左右两个放置板相互远离的一端安装有抵紧机构，左侧的抵紧机构的左端与翻转机构连接，左侧的安装杆的左端下侧与气缸的顶出端连接，气缸通过底座安装在基底的上端面。

所述的定位机构包括圆槽、定位珠、定位弹簧、定位杆和定位槽，限位环的外侧壁上均匀开设有圆槽，圆槽内滑动安装有定位珠，定位珠通过定位弹簧与圆槽的底部连接，安装杆的前后两侧对称固定有定位杆，定位杆的上端靠近限位环的一侧通过滑动配合的方式与限位环连接，定位杆上侧靠近限位环的一端开设有定位槽。

优选的，所述的基底上端面中部的后侧固定有L型安装板，L型安装板的上端开设有方槽，方槽内滑动设置有滑动顶块，滑动顶块的下端安装有焊枪，L型安装板的上端后侧通过固定底座安装有电动推杆，电动推杆的顶出端与滑动顶块的上侧后端连接。

优选的，所述的限位环的截面为T型。

优选的，所述的定位槽与定位珠为对应配合设置。

优选的，所述的限位机构包括连接槽、双向丝杠、摇把、移动限位板、通槽、限位辊和挡块，放置板上端面相互靠近的一侧开设有前后对称的连接槽，连接槽内转动安装有双向丝杠，双向丝杠转动贯穿放置板，双向丝杠的前端连接有摇把，连接槽内滑动设置有移动限位板，移动限位板螺纹连接于双向丝杠上，移动限位板上均匀开设有通槽，通槽内转动安装有限位辊，移动限位板相对侧的上侧安装有挡块。

优选的，所述的抵紧机构包括滑出槽、L型抵紧板、弹簧杆、限位圆台、挤进槽、梯形块和抵紧弹簧，放置板远离限位机构的一端开设有滑出槽，滑出槽内滑动安装有L型抵紧板，L型抵紧板位于滑出槽内的一端通过弹簧杆与滑出槽连接，L型抵紧板竖直段靠近限位机构的一端安装有限位圆台，限位圆台的外壁上沿其周向均匀开设有挤进槽，挤进槽内滑动连接有梯形块，梯形块通过抵紧弹簧与挤进槽连接。

优选的，所述的翻转机构包括旋转轴、连接齿轮、不完全齿轮、圆形限位板、驱动电机、安装架和位移槽，左侧的L型抵紧板的左端安装有旋转轴，旋转轴的左端固定有连接齿轮，连接齿轮的下侧啮合有不完全齿轮，连接齿轮的左右两端对称连接有圆形限位板，圆形限位板的下端水平高度要小于不完全齿轮上端的水平高度，不完全齿轮的左端与驱动电机的输出轴连接，驱动电机安装在安装架上端，基底上端面左侧的前后对称开设有位移槽，安装架滑动设置于位移槽内。

此外，本发明还提供了一种管道自动化焊接设备的使用方法，包括以下步骤：S1、钢管放置：将两根方型钢管分别放置在两侧的放置板上，并使方型钢管的一端与抵紧机构接触。

S2、钢管限位：通过人工旋转摇把带动双向丝杠旋转进而使移动限位板进行相向运动并对方型钢管靠近对接处的一侧进行夹持限位。

S3、抵紧焊接：通过气缸推动左侧的安装杆向右滑动，使方型钢管随之运动并对接抵紧在一起，再通过电动推杆带动焊枪对抵紧处的上端进行焊接。

S4、全面焊接：当S3完成后，焊枪运动到未与抵紧处接触的位置，再通过翻转机构带动左侧的抵紧机构翻转从而使已经初步焊接在一起的方型钢管进行翻转，再通过焊枪对下一个抵紧面进行焊接，当四个侧面焊接完成后，再将方型钢管取下收集。

本发明的有益效果是：1.本发明设计了一种对方形钢管进行限位夹持并在对接后进行焊接的机械，在焊接时保证了焊接位置始终处于抵紧的状态，提升了焊接效果，减小了焊接处发生断裂的可能性，同时避免了人工对焊接处进行焊接的情况，无需人工对对接位置进行移动，提升了焊接的效率，减轻了工作人员的负担。

2.本发明通过气缸推动左侧的方形钢管向右侧的方形钢管靠近，通过抵紧机构使两侧的方形钢管处于抵紧的对接状态，并且在方形钢管旋转的过程中仍然保持抵紧的状态，使对接处的焊接效果较好。

3.本发明将方型钢管放入放置板后，通过限位机构将方型钢管靠近对接处的一侧进行限位矫正，使对接处对齐，并通过限位圆台和梯形块对方型钢管远离对接处的一侧进行内支撑限位，使方型钢管维持平直的状态，无需人工再进行调整。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明图2的A-A向局部剖视图。

图4是本发明图2的B-B向剖视图。

图5是本发明图2的C-C向剖视图。

图6是本发明图1 的X处局部放大图。

图7是本发明图3的Y处局部放大图。

图8是本发明图4 的Z处局部放大图。

图9是本发明图5 的V处局部放大图。

图中：1、基底；11、L型安装板；12、方槽；13、滑动顶块；14、焊枪；15、电动推杆；2、安装杆；3、滑槽；4、对接装置；41、限位环；42、定位机构；421、圆槽；422、定位珠；423、定位弹簧；424、定位杆；425、定位槽；43、安装环；44、连接块；45、放置板；46、限位机构；461、连接槽；462、双向丝杠；463、摇把；464、移动限位板；465、通槽；466、限位辊；467、挡块；47、抵紧机构；471、滑出槽；472、L型抵紧板；473、弹簧杆；474、限位圆台；475、挤进槽；476、梯形块；477、抵紧弹簧；48、翻转机构；481、旋转轴；482、连接齿轮；483、不完全齿轮；484、圆形限位板；485、驱动电机；486、安装架；487、位移槽；49、气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参阅图1和图3，一种管道自动化焊接设备，包括基底1、安装杆2、滑槽3和对接装置4，所述的基底1上端面的左右两侧对称设置有安装杆2，基底1的上端左侧开设有滑槽3，左侧的安装杆2滑动设置于滑槽3内，右侧的安装杆2固定在基底1上，安装杆2的上端连有对接装置4。

参阅图1、图3和图4，所述的对接装置4包括限位环41、定位机构42、安装环43、连接块44、放置板45、限位机构46、抵紧机构47、翻转机构48和气缸49，安装杆2的上端滑动设置有限位环41，限位环41的外侧壁上设置有多个呈周向均匀分布的定位机构42，限位环41的内侧壁上安装有安装环43，安装环43的下端内壁固定有连接块44，连接块44的上端连有放置板45，左右两个放置板45上端相互靠近的一侧设置有限位机构46，左右两个放置板45相互远离的一端安装有抵紧机构47，左侧的抵紧机构47的左端与翻转机构48连接，左侧的安装杆2的左端下侧与气缸49的顶出端连接，气缸49通过底座安装在基底1的上端面；所述的限位环41的截面为T型，具体工作时，将两根方型钢管分别放置在两侧的放置板45上，并使方型钢管的一端与抵紧机构47接触，人工调整限位机构46对方型钢管的一端进行矫直，使方型钢管处于平直状态，便于之后的对接和抵紧，然后通过气缸49推动左侧的安装杆2在滑槽3内滑动，使左侧的方型钢管随之运动并与右侧的方型钢管接触并抵紧，然后再焊接对接处，首次焊接完成后，通过翻转机构48带动放置板45和方型钢管进行90度的翻转，此时，放置板45带动连接块44旋转并使安装环43随之旋转，限位环41在安装环43的带动下在安装杆2的上端进行旋转，通过定位机构42辅助确定限位环41的旋转角度确保方型钢管能旋转90度，再对对接处的其余面进行焊接，焊接完成后通过气缸49带动左侧的安装杆2复位并将整根方型钢管取下。

参阅图4和图8，所述的定位机构42包括圆槽421、定位珠422、定位弹簧423、定位杆424和定位槽425，限位环41的外侧壁上均匀开设有圆槽421，圆槽421的数量为四，圆槽421内滑动安装有定位珠422，定位珠422通过定位弹簧423与圆槽421的底部连接，安装杆2的前后两侧对称固定有定位杆424，定位杆424的上端靠近限位环41的一侧通过滑动配合的方式与限位环41连接，定位杆424上侧靠近限位环41的一端开设有定位槽425，限位环41的圆心和方型钢管的中心为同一中心线；所述的定位槽425与定位珠422为对应配合设置，在放置板45旋转90度角后，维持放置板45和方型钢管的状态，具体工作时，在初始状态时，通过定位珠422与定位槽425的配合使放置板45保持水平状态，当方型钢管限位并夹持完成后，通过电动推杆15带动焊枪14进行首次焊接，然后通过翻转机构48带动放置板45和方型钢管进行90度的翻转，在翻转过程中限位环41同步旋转，使定位槽425内卡入新的定位珠422，使放置板45每次的旋转角度维持在90度并确保焊接的顺利进行，在定位杆424的作用下使限位环41能以其自身的圆心为旋转中心进行旋转。

参阅图9，所述的限位机构46包括连接槽461、双向丝杠462、摇把463、移动限位板464、通槽465、限位辊466和挡块467，放置板45上端面相互靠近的一侧开设有前后对称的连接槽461，连接槽461内转动安装有双向丝杠462，双向丝杠462转动贯穿放置板45，双向丝杠462的前端连接有摇把463，连接槽461内滑动设置有移动限位板464，移动限位板464螺纹连接于双向丝杠462上，移动限位板464上均匀开设有通槽465，通槽465内转动安装有限位辊466，移动限位板464相对侧的上侧安装有挡块467，具体工作时，当方型钢管放置到放置板45后，通过人工旋转摇把463使双向丝杠462随之旋转，双向丝杠462旋转进而使前后两侧的移动限位板464在连接槽461内进行相向运动，对方型钢管靠近对接处的一端进行限位矫正，使两侧的方型钢管对齐，然后调整方型钢管使其远离对接处的一侧与抵紧机构47接触，通过限位辊466减小方型钢管在放置板45上运动的摩擦力，通过挡块467对方型钢管的位置进行固定，防止其在旋转时掉出。

参阅图3和图7，所述的抵紧机构47包括滑出槽471、L型抵紧板472、弹簧杆473、限位圆台474、挤进槽475、梯形块476和抵紧弹簧477，放置板45侧壁远离限位机构46的一端开设有滑出槽471，滑出槽471内滑动安装有L型抵紧板472，L型抵紧板472位于滑出槽471内的一端通过弹簧杆473与滑出槽471连接，L型抵紧板472竖直段靠近限位机构46的一端安装有限位圆台474，限位圆台474的直径从基底1的中部到两端逐渐增大，限位圆台474的外壁上沿其周向均匀开设有挤进槽475，挤进槽475内滑动连接有梯形块476，梯形块476通过抵紧弹簧477与挤进槽475连接，右侧的弹簧杆473的弹性系数大于左侧弹簧杆473的弹性系数，具体工作时，将方型钢管远离限位机构46的一侧插入到限位圆台474上，方型钢管的内侧壁与梯形块476的斜面逐渐接触并挤压梯形块476向挤进槽475内运动，在抵紧弹簧477的弹性作用下对方型钢管位置进行矫正，并通过梯形块476防止方型钢管在旋转时掉出，再通过气缸49推动左侧的安装杆2在滑槽3内向右滑动，使左侧的方型钢管与右侧的方型钢管接触并在L型抵紧板472的挡位作用下进行抵紧，通过弹簧杆473加强抵紧效果。

参阅图1和图5，所述的基底1上端面中部的后侧固定有倒置的L型安装板11，L型安装板11的上端开设有方槽12，方槽12内滑动设置有滑动顶块13，滑动顶块13的下端安装有焊枪14，L型安装板11的上端后侧通过固定底座安装有电动推杆15，电动推杆15的顶出端与滑动顶块13的上侧后端连接，焊枪14为现有设备，具体工作时，通过电动推杆15带动滑动顶块13在方槽12内进行往复滑动，并通过焊枪14对对接处进行焊接，当焊枪14未与对接处接触时，放置板45和方型钢管进行90度翻转，当旋转完成后，在定位珠422和定位槽425的作用下，使放置板45维持旋转的角度再通过焊枪14对未焊接的对接处进行焊接，直至完成对接处四个面的焊接。

参阅图1、图3和图6，所述的翻转机构48包括旋转轴481、连接齿轮482、不完全齿轮483、圆形限位板484、驱动电机485、安装架486和位移槽487，左侧的L型抵紧板472的左端安装有旋转轴481，旋转轴481的左端固定有连接齿轮482，连接齿轮482的下侧啮合有不完全齿轮483，连接齿轮482的左右两端对称连接有圆形限位板484，圆形限位板484的下端水平高度要小于不完全齿轮483上端的水平高度且不完全齿轮483在两个圆形限位板484之间，不完全齿轮483的左端与驱动电机485的输出轴连接，驱动电机485安装在安装架486上端，基底1上端面左侧的前后对称开设有位移槽487，安装架486滑动设置于位移槽487内，具体工作时，在进行抵紧的过程中，通过气缸49推动左侧的安装杆2在滑槽3内向右滑动，使放置板45随之向右运动并带动连接齿轮482向右运动，在圆形限位板484的挡位作用下同步带动不完全齿轮483和驱动电机485向右运动并使安装架486在位移槽487内向右滑动，当抵紧完成后，通过驱动电机485带动不完全齿轮483旋转，此时不完全齿轮483未与连接齿轮482接触，放置板45保持之前的状态，当首次焊接完成后，不完全齿轮483旋转到与连接齿轮482接触并啮合，不完全齿轮483带动连接齿轮482和旋转轴481进行旋转，从而使放置板45带动方型钢管旋转90度并在定位机构42的作用下维持其旋转后的状态，然后对未焊接的对接处进行焊接。

此外，本发明还提供了一种管道自动化焊接设备的使用方法，包括以下步骤：S1、钢管放置：将两根方型钢管分别放置在两侧的放置板45上，并使方型钢管的一端与抵紧机构47接触。

S2、钢管限位：通过人工旋转摇把463带动双向丝杠462旋转进而使移动限位板464进行相向运动并对方型钢管靠近对接处的一侧进行夹持限位。

S3、抵紧焊接：通过气缸49推动左侧的安装杆2向右滑动，使方型钢管随之运动并对接抵紧在一起，再通过电动推杆15带动焊枪14对抵紧处的上端进行焊接。

S4、全面焊接：当S3完成后，焊枪14运动到未与抵紧处接触的位置，再通过翻转机构48带动左侧的抵紧机构47翻转从而使已经初步焊接在一起的方型钢管进行翻转，再通过焊枪14对下一个抵紧面进行焊接，当四个侧面焊接完成后，再将方型钢管取下收集。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；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。

Claims (8)

1.一种管道自动化焊接设备，包括基底(1)、安装杆(2)、滑槽(3)和对接装置(4)，其特征在于：所述的基底(1)上端面的左右两侧对称设置有安装杆(2)，基底(1)的上端左侧开设有滑槽(3)，左侧的安装杆(2)滑动设置于滑槽(3)内，右侧的安装杆(2)固定在基底(1)上，安装杆(2)的上端连有对接装置(4)；

所述的对接装置(4)包括限位环(41)、定位机构(42)、安装环(43)、连接块(44)、放置板(45)、限位机构(46)、抵紧机构(47)、翻转机构(48)和气缸(49)，安装杆(2)的上端滑动设置有限位环(41)，限位环(41)的外侧壁上设置有多个呈周向均匀分布的定位机构(42)，限位环(41)的内侧壁上安装有安装环(43)，安装环(43)的下端内壁固定有连接块(44)，连接块(44)的上端连有放置板(45)，左右两个放置板(45)上端相互靠近的一侧设置有限位机构(46)，左右两个放置板(45)相互远离的一端安装有抵紧机构(47)，左侧的抵紧机构(47)的左端与翻转机构(48)连接，左侧的安装杆(2)的左端下侧与气缸(49)的顶出端连接，气缸(49)通过底座安装在基底(1)的上端面；

所述的定位机构(42)包括圆槽(421)、定位珠(422)、定位弹簧(423)、定位杆(424)和定位槽(425)，限位环(41)的外侧壁上均匀开设有圆槽(421)，圆槽(421)内滑动安装有定位珠(422)，定位珠(422)通过定位弹簧(423)与圆槽(421)的底部连接，安装杆(2)的前后两侧对称固定有定位杆(424)，定位杆(424)的上端靠近限位环(41)的一侧通过滑动配合的方式与限位环(41)连接，定位杆(424)上侧靠近限位环(41)的一端开设有定位槽(425)。

2.根据权利要求1所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的基底(1)上端面中部的后侧固定有L型安装板(11)，L型安装板(11)的上端开设有方槽(12)，方槽(12)内滑动设置有滑动顶块(13)，滑动顶块(13)的下端安装有焊枪(14)，L型安装板(11)的上端后侧通过固定底座安装有电动推杆(15)，电动推杆(15)的顶出端与滑动顶块(13)的上侧后端连接。

3.根据权利要求1所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的限位环(41)的截面为T型。

4.根据权利要求1所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的定位槽(425)与定位珠(422)为对应配合设置。

5.根据权利要求1所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的限位机构(46)包括连接槽(461)、双向丝杠(462)、摇把(463)、移动限位板(464)、通槽(465)、限位辊(466)和挡块(467)，放置板(45)上端面相互靠近的一侧开设有前后对称的连接槽(461)，连接槽(461)内转动安装有双向丝杠(462)，双向丝杠(462)转动贯穿放置板(45)，双向丝杠(462)的前端连接有摇把(463)，连接槽(461)内滑动设置有移动限位板(464)，移动限位板(464)螺纹连接于双向丝杠(462)上，移动限位板(464)上均匀开设有通槽(465)，通槽(465)内转动安装有限位辊(466)，移动限位板(464)相对侧的上侧安装有挡块(467)。

6.根据权利要求2所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的抵紧机构(47)包括滑出槽(471)、L型抵紧板(472)、弹簧杆(473)、限位圆台(474)、挤进槽(475)、梯形块(476)和抵紧弹簧(477)，放置板(45)侧壁远离限位机构(46)的一端开设有滑出槽(471)，滑出槽(471)内滑动安装有L型抵紧板(472)，L型抵紧板(472)位于滑出槽(471)内的一端通过弹簧杆(473)与滑出槽(471)连接，L型抵紧板(472)竖直段靠近限位机构(46)的一端安装有限位圆台(474)，限位圆台(474)的外壁上沿其周向均匀开设有挤进槽(475)，挤进槽(475)内滑动连接有梯形块(476)，梯形块(476)通过抵紧弹簧(477)与挤进槽(475)连接。

7.根据权利要求6所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：所述的翻转机构(48)包括旋转轴(481)、连接齿轮(482)、不完全齿轮(483)、圆形限位板(484)、驱动电机(485)、安装架(486)和位移槽(487)，左侧的L型抵紧板(472)的左端安装有旋转轴(481)，旋转轴(481)的左端固定有连接齿轮(482)，连接齿轮(482)的下侧啮合有不完全齿轮(483)，连接齿轮(482)的左右两端对称连接有圆形限位板(484)，圆形限位板(484)的下端水平高度要小于不完全齿轮(483)上端的水平高度，不完全齿轮(483)的左端与驱动电机(485)的输出轴连接，驱动电机(485)安装在安装架(486)上端，基底(1)上端面左侧的前后对称开设有位移槽(487)，安装架(486)滑动设置于位移槽(487)内。

8.根据权利要求5所述的一种管道自动化焊接设备，其特征在于：上述一种管道自动化焊接设备的使用方法包括以下步骤：

S1、钢管放置：将两根方型钢管分别放置在两侧的放置板(45)上，并使方型钢管的一端与抵紧机构(47)接触；

S2、钢管限位：通过人工旋转摇把(463)带动双向丝杠(462)旋转进而使移动限位板(464)进行相向运动并对方型钢管前后两侧进行夹持限位；

S3、抵紧焊接：通过气缸(49)推动左侧的安装杆(2)向右滑动，使方型钢管随之运动并对接抵紧在一起，再通过电动推杆(15)带动焊枪(14)对抵紧处的上端进行焊接；

S4、全面焊接：当S3完成后，焊枪(14)运动到未与抵紧处接触的位置，再通过翻转机构(48)带动左侧的抵紧机构(47)翻转从而使已经初步焊接在一起的方型钢管进行翻转，再通过焊枪(14)对下一个抵紧面进行焊接，当四个侧面焊接完成后，再将方型钢管取下收集。

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