CN113977076A - 一种水下焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涉及焊接技术领域的水下焊接设备，包括移动装置、导轨装置、焊接装置与升降装置；所述导轨装置包括依次铰接连接的第一轨道、第二轨道与第三轨道；所述第一轨道、第二轨道与第三轨道均呈圆弧状设置；所述焊接装置与导轨装置滑动连接且沿所述导轨装置往复运动；所述升降装置的一端与所述第二轨道连接，所述升降装置的另一端与所述移动装置连接；所述升降装置用于驱动所述导轨装置升降运动。本发明解决了传统的水下焊接工作效率低且存在安全隐患的问题，且具有结构简单与制造成本低的优点。

Description

一种水下焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种水下焊接设备。

背景技术

由于水的存在，使水下焊接过程变得更加复杂，并且会出现各种各样陆地焊接所未遇到的问题，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。

在对水下的管道进行焊接作业时，传统的水下焊接需要人工潜入至水底然后对水下的管道进行焊接。这种作业方式效率低下且质量难以保证；而且水下的环境较为复杂且危险，严重危害作业人员的人身安全。

发明内容

基于此，为了解决传统的水下焊接工作效率低且存在安全隐患的问题，本发明提供了一种水下焊接设备，其具体技术方案如下:

一种水下焊接设备，包括

移动装置；

导轨装置，所述导轨装置包括依次铰接连接的第一轨道、第二轨道与第三轨道；所述第一轨道、第二轨道与第三轨道均呈圆弧状设置；

焊接装置，所述焊接装置与导轨装置滑动连接且沿所述导轨装置往复运动；

升降装置，所述升降装置的一端与所述第二轨道连接，所述升降装置的另一端与所述移动装置连接；所述升降装置用于驱动所述导轨装置升降运动。

上述水下焊接设备，通过控制导轨装置展开，移动装置驱动第二轨道移动至水下管道的待焊接处的下方，继而转动第一轨道与第三轨道，实现导轨装置包裹水下管道，便于焊接装置绕水下管道周向移动并进行焊接；继而焊接装置沿导轨装置移动至待焊接处，对水下管道进行焊接，从而解决了传统的水下焊接工作效率低且存在安全隐患的问题。

进一步地，所述导轨装置还包括第一伸缩组件与第二伸缩组件；所述第一伸缩组件的一端与第一轨道连接，所述第一伸缩组件的另一端与所述第二轨道连接；所述第一伸缩组件用于驱动第一轨道转动；所述第二伸缩组件的一端与所述第二轨道连接，所述第二伸缩组件的另一端与所述第三轨道连接；所述第二伸缩组件用于驱动所述第三轨道转动。

进一步地，所述第一伸缩组件包括第一固定块、第一伸缩块与第二固定块；所述第一固定块设于所述第一轨道上，所述第二固定块设于所述第二轨道上，所述第一伸缩块的一端与所述第一固定块铰接连接，所述第一伸缩块的另一端与所述第二固定块铰接连接。

进一步地，所述第二伸缩组件包括第三固定块、第二伸缩块与第四固定块；所述第三固定块设于所述第二轨道上，所述第四固定块设于所述第三轨道上，所述第二伸缩块的一端与所述第三固定块铰接连接，所述第二伸缩块的另一端与所述第四固定块铰接连接。

进一步地，所述第一轨道、第二轨道与第三轨道上均设有多个呈间隔设置的齿牙；所述齿牙均设于导轨装置的同一端面。

进一步地，所述焊接装置包括依次连接的焊接头、升降结构、第一驱动组件与齿轮盘；所述第一驱动组件的输出端与所述齿轮盘连接，所述第一驱动组件用于驱动所述齿轮盘转动；所述第一驱动组件的一端设有外轮廓呈圆弧状的滑槽，所述滑槽与所述导轨装置的一侧面滑动连接；所述齿轮盘与所述齿牙啮合。

进一步地，所述升降结构包括升降台、第一连接组件、第二连接组件、第一滑轨、第二滑轨与第三伸缩块；所述第一滑轨设于所述第一驱动组件上，所述第二滑轨设于所述升降台上；所述焊接头设于所述升降台上；所述第一连接组件与所述第二连接组件呈交叉设置并铰接连接；所述第一连接组件的一端与所述第一滑轨滑动连接；所述第一连接组件的另一端与所述第二滑轨滑动连接；所述第二连接组件的一端与所述第一滑轨滑动连接，所述第二连接组件的另一端与所述第二滑轨滑动连接；所述第三伸缩块的一端与所述第一连接组件连接，所述第三伸缩块的另一端与所述第二连接组件连接。

进一步地，所述第一连接组件包括第一滑动块、第一连接杆与第一连接块；所述第一连接块的一端与所述第二滑轨滑动连接，所述第一连接块的另一端与所述第一连接杆的一端铰接连接，所述第一连接杆的另一端与所述第一滑动块铰接连接，所述第一滑动块与所述第一滑轨滑动连接。

进一步地，所述第二连接组件包括第二滑动块、第二连接杆与第二连接块；所述第二连接块的一端与所述第二滑轨滑动连接，所述第二连接块的另一端与所述第二连接杆的一端铰接连接，所述第二连接杆的另一端与所述第二滑动块铰接连接，所述第二滑动块与所述第一滑轨滑动连接；所述第三伸缩块的一端与所述第一连接块连接，所述第三伸缩块的另一端与所述第二连接块连接。

进一步地，所述升降装置包括第一升降组件、第二升降组件与第二驱动组件；所述第一升降组件包括第一通管、第二通管与螺杆；所述第一通管的一端与所述第二轨道连接，所述第一通管的另一端插设于所述第二通管内且与所述第二通管滑动连接，所述第二通管与所述移动装置连接；所述螺杆的一端插设于所述第一通管内且与所述第一通管螺纹连接，所述螺杆的另一端穿过第二通管延伸至所述移动装置内；所述螺杆设于所述移动装置内的一端设有第一锥型齿轮；所述第二驱动组件设于所述移动装置内，所述第二驱动组件的第一输出端上设有第二锥型齿轮，所述第二驱动组件的第二输出端上设有第三锥型齿轮；所述第二锥型齿轮与所述第一锥型齿轮啮合；所述第二升降组件与所述第一升降组件的结构相同，所述第二升降组件分别与所述第二轨道和移动装置连接，所述第三锥型齿轮与所述第二升降组件连接。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明一实施例所述的水下焊接设备的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图；

图4是图1中C处的放大图；

图5是图3中D处的放大图；

图6是本发明一实施例所述的水下焊接设备的焊接头的结构示意图。

附图标记说明：

1-移动装置；2-导轨装置；21-第一轨道；22-第二轨道；23-第三轨道；231-第二合页；232-第二导轨部；24-第一伸缩组件；25-第二伸缩组件；251-第三固定块；252-第二伸缩块；253-第四固定块；3-焊接装置；31-焊接头；311-外壳；312-准直镜；313-聚光镜；314-分光镜；315-透光元件；316-供丝装置；32-升降结构；321-升降台；322-第一连接组件；323-第二连接组件；324-第一滑轨；325-第三伸缩块；326-第二滑轨；33-第一驱动组件；34-齿轮盘；35-滑槽；4-升降装置；41-第一升降组件；411-第一通管；412-第二通管；413-螺杆；414-第一锥型齿轮；42-第二升降组件；43-第二驱动组件；5-齿牙；6-第二锥型齿轮；7-钻臂装置；71-机械臂；72-钻头；8-扫描头。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“ 固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“ 连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“ 垂直的”、“ 水平的”、“左”、“ 右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“ 及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“ 第一”、“ 第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1与图3所示，本发明一实施例中的一种水下焊接设备，包括移动装置1、导轨装置2、焊接装置3与升降装置4；所述导轨装置2包括依次铰接连接的第一轨道21、第二轨道22与第三轨道23；所述第一轨道21、第二轨道22与第三轨道23均呈圆弧状设置；所述焊接装置3与导轨装置2滑动连接且沿所述导轨装置2往复运动；所述升降装置4的一端与所述第二轨道22连接，所述升降装置4的另一端与所述移动装置1连接；所述升降装置4用于驱动所述导轨装置2升降运动。

上述水下焊接设备，通过控制导轨装置2展开，移动装置1驱动第二轨道22移动至水下管道的待焊接处的下方，继而转动第一轨道21与第三轨道23，实现导轨装置2包裹水下管道，便于焊接装置3绕水下管道周向移动并进行焊接；继而焊接装置3沿导轨装置2移动至待焊接处，对水下管道进行焊接，从而解决了传统的水下焊接工作效率低且存在安全隐患的问题。

具体地，第一轨道21与第二轨道22均可转动180°。

具体地，如图1与图4所示，所述第一轨道21包括第一合页与第一导轨部；所述第一合页的一端与所述第一导轨部连接，所述第一合页的另一端与第二轨道22连接；所述第三轨道23包括第二合页231与第二导轨部232，所述第二合页231的一端与所述第二导轨部232连接，所述第二合页231的另一端与所述第二轨道22部连接。如此，通过设置有第一合页与第二合页231，实现导轨装置2的展开，继而供水下管道穿过导轨装置2。

在其中一个实施例中，如图1与图4所示，所述导轨装置2还包括第一伸缩组件24与第二伸缩组件25；所述第一伸缩组件24的一端与第一轨道21连接，所述第一伸缩组件24的另一端与所述第二轨道22连接；所述第一伸缩组件24用于驱动第一轨道21转动；所述第二伸缩组件25的一端与所述第二轨道22连接，所述第二伸缩组件25的另一端与所述第三轨道23连接；所述第二伸缩组件25用于驱动所述第三轨道23转动。如此，通过第一伸缩组件24与第二伸缩组件25的伸缩运动，实现控制第一轨道21与第二轨道22的转动状态。

在其中一个实施例中，如图1与图4所示，所述第一伸缩组件24包括第一固定块、第一伸缩块与第二固定块；所述第一固定块设于所述第一轨道21上，所述第二固定块设于所述第二轨道22上，所述第一伸缩块的一端与所述第一固定块铰接连接，所述第一伸缩块的另一端与所述第二固定块铰接连接；所述第二伸缩组件25包括第三固定块251、第二伸缩块252与第四固定块253；所述第三固定块251设于所述第二轨道22上，所述第四固定块253设于所述第三轨道23上，所述第二伸缩块252的一端与所述第三固定块251铰接连接，所述第二伸缩块252的另一端与所述第四固定块253铰接连接。如此，第一伸缩块与第二伸缩块252收缩运动时，实现第一轨道21与第二轨道22转动，继而控制导轨装置2展开；第一伸缩块与第二伸缩块252伸长运动时，实现控制第一轨道21与第二轨道22转动，继而导轨装置2闭合并呈环形状设置，焊接装置3可沿导轨装置2移动并对水下管道进行焊接，实现焊接工序。

在其中一个实施例中，如图1、图3与图4所示，所述第一轨道21、第二轨道22与第三轨道23上均设有多个呈间隔设置的齿牙5；所述齿牙5均设于导轨装置2的同一端面；所述焊接装置3包括依次连接的焊接头31、升降结构32、第一驱动组件33与齿轮盘34；所述第一驱动组件33的输出端与所述齿轮盘34连接，所述第一驱动组件33用于驱动所述齿轮盘34转动；所述第一驱动组件33的一端设有外轮廓呈圆弧状的滑槽35，所述滑槽35与所述导轨装置2的一侧面滑动连接；所述齿轮盘34与所述齿牙5啮合。具体地，所述滑槽35包括依次连接的第一连接部、第二连接部与第三连接部，所述第一连接部与第三连接部分别与第二连接部垂直设置，所述第一连接部、第二连接部与第三连接部之间形成滑动空间，所述第一连接部与所述第一驱动组件33连接；所述导轨装置2插设于所述滑动空间内且与所述滑槽35滑动连接。如此，通过第一驱动组件33驱动齿轮盘34转动，实现驱动焊接头31沿轨道装置移动；通过导轨装置2插设于滑动空间内，齿轮盘34与齿牙5啮合，实现将第一驱动组件33安装于导轨装置2上；通过设置有齿牙5与齿轮盘34，继而增大导轨装置2与焊接装置3之间的摩擦力，从而在水下环境时，避免焊接装置3在导轨装置2上移动时打滑。

在其中一个实施例中，如图1与图5所示，所述升降结构32包括升降台321、第一连接组件322、第二连接组件323、第一滑轨324、第二滑轨326与第三伸缩块325；所述第一滑轨324设于所述第一驱动组件33上，所述第二滑轨326设于所述升降台321上；所述焊接头31设于所述升降台321上；所述第一连接组件322与所述第二连接组件323呈交叉设置并铰接连接；所述第一连接组件322的一端与所述第一滑轨324滑动连接；所述第一连接组件322的另一端与所述第二滑轨326滑动连接；所述第二连接组件323的一端与所述第一滑轨324滑动连接，所述第二连接组件323的另一端与所述第二滑轨326滑动连接；所述第三伸缩块325的一端与所述第一连接组件322连接，所述第三伸缩块325的另一端与所述第二连接组件323连接。具体地，升降台321上还设有扫描头8，扫描头8与焊接头31呈同侧设置且均朝向导轨装置2的中心轴。如此，通过扫描头8扫描水下管道，继而获取水下管道的破损位置，根据水下管道的破损位置，便于焊接头31对水下管的破损位置进行焊接。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述第一连接组件322包括第一滑动块、第一连接杆与第一连接块；所述第一连接块的一端与所述第二滑轨326滑动连接，所述第一连接块的另一端与所述第一连接杆的一端铰接连接，所述第一连接杆的另一端与所述第一滑动块铰接连接，所述第一滑动块与所述第一滑轨324滑动连接；所述第二连接组件323包括第二滑动块、第二连接杆与第二连接块；所述第二连接块的一端与所述第二滑轨326滑动连接，所述第二连接块的另一端与所述第二连接杆的一端铰接连接，所述第二连接杆的另一端与所述第二滑动块铰接连接，所述第二滑动块与所述第一滑轨324滑动连接；所述第三伸缩块325的一端与所述第一滑动块连接，所述第三伸缩块325的另一端与所述第二滑动块连接。如此，当第三伸缩块325收缩时，控制第一滑动块与第二滑动块相向移动，继而驱动焊接头31与扫描头8靠近水下管道，便于焊接头31调整焊接位置与扫描头8调整扫描位置。

在其中一个实施例中，如图6所示，所述焊接头31包括外壳311、聚光镜313、准直镜312、聚光镜313与用于输出激光束的输出端；所述输出端与所述外壳311的一端连通，所述外壳311的另一端设有透光元件315；所述分光镜314、准直镜312与聚光镜313均设于所述外壳311内；所述激光束依次经过分光镜314、准直镜312、聚光镜313与透光元件315并聚焦于焊接头31外的焊接点；所述外壳311上还设有用于往焊接点输送焊接条的供丝装置316；具体地，焊接点对准水下管道的待焊接处。如此，通过供丝装置316将焊接条输送至焊接点，实现激光束将焊接条焊接在水下管道上。

在其中一个实施例中，如图1所示，所述升降装置4包括第一升降组件41、第二升降组件42与第二驱动组件43；所述第一升降组件41包括第一通管411、第二通管412与螺杆413；所述第一通管411的一端与所述第二轨道22连接，所述第一通管411的另一端插设于所述第二通管412内且与所述第二通管412滑动连接，所述第二通管412与所述移动装置1连接；所述螺杆413的一端插设于所述第一通管411内且与所述第一通管411螺纹连接，所述螺杆413的另一端穿过第二通管412延伸至所述移动装置1内；所述螺杆413设于所述移动装置1内的一端设有第一锥型齿轮414；所述第二驱动组件43设于所述移动装置1内，所述第二驱动组件43的第一输出端上设有第二锥型齿轮6，所述第二驱动组件43的第二输出端上设有第三锥型齿轮；所述第二锥型齿轮6与所述第一锥型齿轮414啮合；所述第二升降组件42与所述第一升降组件41的结构相同，所述第二升降组件42分别与所述第二轨道22和移动装置1连接，所述第三锥型齿轮与所述第二升降组件42连接；优选地，所述第二驱动组件43为双头电机。如此，通过双头电机驱动螺杆413旋转，继而控制第一通管411沿第二通管412往复上下移动，实现根据水下管道离水底的高度，调整导轨装置2的高度，便于焊接装置3进行焊接工作。

在其中一个实施例中，如图2所示，移动装置1的两侧面设有钻臂装置7；所述钻臂装置7包括机械臂71与钻头72，所述机械臂71的一端与所述移动装置1连接，所述机械臂71的另一端与钻头72连接。如此，通过钻头72钻入地面，实现将移动装置1固定于水底上，避免水流推动移动装置1，继而影响焊接工作。

工作原理：

S1.第一伸缩块与第二伸缩块252收缩运动，继而导轨装置2展开；

S2.将水下焊接装置3放置于水底，继而移动装置1移动至水下管道下方；

S3.升降装置4驱动第二轨道22移动至水下管道的下方；第一伸缩块与第二伸缩块252伸长运动，导轨装置2闭合并包裹水下管道；

S4.焊接装置3沿导轨装置2绕水下管道周向运动，并对水下管道进行扫描工作，同时，移动装置1沿水下管道的长度方向移动，获取水下管道的破损位置。

S5.扫描工作完毕后，移动装置1移动至水下管道的破损位置的下方，钻臂装置7插入地面。

S6.第一驱动组件33驱动焊接头31移动至水下管道的破损位置，焊接头31进行焊接。

S7.第一伸缩块与第二伸缩块252收缩运动，继而导轨装置2展开；

S8.回收水下焊接设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水下焊接设备，其特征在于，包括

移动装置；

导轨装置，所述导轨装置包括依次铰接连接的第一轨道、第二轨道与第三轨道；所述第一轨道、第二轨道与第三轨道均呈圆弧状设置；

焊接装置，所述焊接装置与导轨装置滑动连接且沿所述导轨装置往复运动；

升降装置，所述升降装置的一端与所述第二轨道连接，所述升降装置的另一端与所述移动装置连接；所述升降装置用于驱动所述导轨装置升降运动。

2.根据权利要求1所述的水下焊接设备，其特征在于，所述导轨装置还包括第一伸缩组件与第二伸缩组件；所述第一伸缩组件的一端与第一轨道连接，所述第一伸缩组件的另一端与所述第二轨道连接；所述第一伸缩组件用于驱动第一轨道转动；所述第二伸缩组件的一端与所述第二轨道连接，所述第二伸缩组件的另一端与所述第三轨道连接；所述第二伸缩组件用于驱动所述第三轨道转动。

3.根据权利要求2所述的水下焊接设备，其特征在于，所述第一伸缩组件包括第一固定块、第一伸缩块与第二固定块；所述第一固定块设于所述第一轨道上，所述第二固定块设于所述第二轨道上，所述第一伸缩块的一端与所述第一固定块铰接连接，所述第一伸缩块的另一端与所述第二固定块铰接连接。

4.根据权利要求2所述的水下焊接设备，其特征在于，所述第二伸缩组件包括第三固定块、第二伸缩块与第四固定块；所述第三固定块设于所述第二轨道上，所述第四固定块设于所述第三轨道上，所述第二伸缩块的一端与所述第三固定块铰接连接，所述第二伸缩块的另一端与所述第四固定块铰接连接。

5.根据权利要求1所述的水下焊接设备，其特征在于，所述第一轨道、第二轨道与第三轨道上均设有多个呈间隔设置的齿牙；所述齿牙均设于导轨装置的同一端面。

6.根据权利要求5所述的水下焊接设备，其特征在于，所述焊接装置包括依次连接的焊接头、升降结构、第一驱动组件与齿轮盘；所述第一驱动组件的输出端与所述齿轮盘连接，所述第一驱动组件用于驱动所述齿轮盘转动；所述第一驱动组件的一端设有外轮廓呈圆弧状的滑槽，所述滑槽与所述导轨装置的一侧面滑动连接；所述齿轮盘与所述齿牙啮合。

7.根据权利要求6所述的水下焊接设备，其特征在于，所述升降结构包括升降台、第一连接组件、第二连接组件、第一滑轨、第二滑轨与第三伸缩块；所述第一滑轨设于所述第一驱动组件上，所述第二滑轨设于所述升降台上；所述焊接头设于所述升降台上；所述第一连接组件与所述第二连接组件呈交叉设置并铰接连接；所述第一连接组件的一端与所述第一滑轨滑动连接；所述第一连接组件的另一端与所述第二滑轨滑动连接；所述第二连接组件的一端与所述第一滑轨滑动连接，所述第二连接组件的另一端与所述第二滑轨滑动连接；所述第三伸缩块的一端与所述第一连接组件连接，所述第三伸缩块的另一端与所述第二连接组件连接。

8.根据权利要求7所述的水下焊接设备，其特征在于，所述第一连接组件包括第一滑动块、第一连接杆与第一连接块；所述第一连接块的一端与所述第二滑轨滑动连接，所述第一连接块的另一端与所述第一连接杆的一端铰接连接，所述第一连接杆的另一端与所述第一滑动块铰接连接，所述第一滑动块与所述第一滑轨滑动连接。

9.根据权利要求8所述的水下焊接设备，其特征在于，所述第二连接组件包括第二滑动块、第二连接杆与第二连接块；所述第二连接块的一端与所述第二滑轨滑动连接，所述第二连接块的另一端与所述第二连接杆的一端铰接连接，所述第二连接杆的另一端与所述第二滑动块铰接连接，所述第二滑动块与所述第一滑轨滑动连接；所述第三伸缩块的一端与所述第一连接块连接，所述第三伸缩块的另一端与所述第二连接块连接。

10.根据权利要求1所述的水下焊接设备，其特征在于，所述升降装置包括第一升降组件、第二升降组件与第二驱动组件；所述第一升降组件包括第一通管、第二通管与螺杆；所述第一通管的一端与所述第二轨道连接，所述第一通管的另一端插设于所述第二通管内且与所述第二通管滑动连接，所述第二通管与所述移动装置连接；所述螺杆的一端插设于所述第一通管内且与所述第一通管螺纹连接，所述螺杆的另一端穿过第二通管延伸至所述移动装置内；所述螺杆设于所述移动装置内的一端设有第一锥型齿轮；所述第二驱动组件设于所述移动装置内，所述第二驱动组件的第一输出端上设有第二锥型齿轮，所述第二驱动组件的第二输出端上设有第三锥型齿轮；所述第二锥型齿轮与所述第一锥型齿轮啮合；所述第二升降组件与所述第一升降组件的结构相同，所述第二升降组件分别与所述第二轨道和移动装置连接，所述第三锥型齿轮与所述第二升降组件连接。

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