CN113977152A - 管道对口焊接一体化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道对口焊接一体化装置及其使用方法，该装置包括管道外对口器，包括两个平行间隔设置的抱箍，连接在抱箍之间的连接板，以及均匀分布在每个抱箍的径向方向上的液压油缸；管道自动焊机，包括通过螺栓连接在连接板上位于抱箍内侧的环形轨道，环形轨道的宽度小于轴向方向两侧液压油缸之间的内边线之间的距离；设置在环形轨道上且位于环形轨道内侧的行走机构；设置在行走机构上的自动焊枪，自动焊枪位于环形轨道的内侧；还包括与行走机构和自动焊枪电路连接的焊机控制器。本发明能够对管道进行自动对口并且在不拆除管道外对口器的前提下通过管道自动焊机对管道进行焊接，提高了管道的焊接质量。

Description

管道对口焊接一体化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及管道对口及焊接领域，特别涉及一种管道对口焊接一体化装置及其使用方法。

背景技术

在输油管道、热力管道等大口径管道通过焊接连接，在管道焊接之前通过管道外对口器将相邻两段管道进行对口，然后拆除管道外对口器在相邻两段管道的相接处通过管道焊接机器人将两段管道焊接在一起。其缺陷在于，常规大口径管道组对的时候一般是用外对口器进行组对，组对完成后进行点焊固定，然后拆除外对口器进行手动焊接，焊接效率较低；如果要用自动焊接的话一般点焊的位置往往容易出现凸起，影响质量。管道对口器拆除后，相邻两段管道在焊接过程中受应力影响也可能产生二次偏移，则相邻两段管道可能出现错位焊接，从而影响了管道焊接的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种管道对口焊接一体化装置及其使用方法，以解决管道外对口器拆除时管道在对口处产生偏差导致焊接质量差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种管道对口焊接一体化装置，包括：

管道外对口器，包括两个平行间隔设置的抱箍，连接在所述抱箍之间的连接板，以及均匀分布在每个抱箍的径向方向上的液压油缸，每个所述抱箍包括上抱箍和下抱箍；

管道自动焊机，包括通过螺栓连接在所述连接板上位于所述抱箍内侧的环形轨道，所述环形轨道的宽度小于轴向方向两侧所述液压油缸之间的内边线之间的距离；设置在所述环形轨道上且位于所述环形轨道内侧的行走机构，所述行走机构沿能够所述环形轨道行走或者止动；设置在所述行走机构上的自动焊枪，所述自动焊枪位于所述环形轨道的内侧；所述环形轨道包括设置在所述上抱箍上的上段环形轨道以及设置在所述下抱箍上的下段环形轨道；还包括与所述行走机构和所述自动焊枪电路连接的焊机控制器。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述液压油缸通过设置在所述连接板的长度方向的两侧以均匀分布在每个抱箍的径向方向上。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述上段环形轨道与下段环形轨道之间设置有限位挡板，所述上段环形轨道与下段环形轨道上均设置有一个所述行走机构及其上的所述自动焊枪。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述管道外对口器还包括：

距离传感器，设置在每个液压油缸上，用于监测所述液压油缸的伸缩长度。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述管道外对口器还包括液压控制系统，每个所述液压油缸连接在所述液压控制系统上。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述环形轨道的截面形状为槽形，所述行走机构嵌入在所述环形轨道上行走或者止动。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述行走机构为行走小车，所述行走小车包括车体，设置在所述车体上的轮子，驱动所述轮子转动的电机，所述行走小车上设置有刹车组件，所述电机和刹车组件连接所述焊机控制器，所述焊机控制器通过电机控制所述行走小车行走，所述焊机控制器通过刹车组件控制所述行走小车止动。

进一步地，本发明提供的管道对口焊接一体化装置，所述刹车组件为电磁铁，所述电磁铁通过焊机控制器接通电源时吸附在所述环形轨道上以使所述行走小车止动，所述电磁铁通过焊机控制器断开电源时松开所述环形轨道，焊机控制器通过电机控制所述行走小车行走。

为了解决上述技术问题，本发明提供的另一种技术方案是：一种上述的管道对口焊接一体化装置的使用方法，包括：

将管道对口焊接一体化装置装配在相邻两段管道初步对口的对口处；

将液压油缸与液压控制系统连接，将液压油缸顶紧在每段管道上，通过控制液压油缸的伸缩量调整两段管道中的至少一段管道在轴向方向的位置，以将相邻两段管道进行二次对口；

将自动焊枪对准在相邻两段管道的对口处，通过焊机控制器控制行走机构沿环形轨道行走同时控制自动焊枪在对口处将相邻两段管道焊接。

为了解决上述技术问题，本发明提供的又一种技术方案是：一种上述的管道对口焊接一体化装置的使用方法，包括：

将管道对口焊接一体化装置装配在相邻两段管道初步对口的对口处；

将液压油缸与液压控制系统连接，将液压油缸顶紧在每段管道上，通过控制液压油缸的伸缩量调整两段管道中的至少一段管道在轴向方向的位置，以将相邻两段管道进行二次对口；

将两个自动焊枪分别对准在相邻两段管道的对口处，通过焊机控制器同时控制两个行走机构沿环形轨道对称行走以及同时控制两个自动焊枪在对口处将相邻两段管道对称焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的管道对口焊接一体化装置及其使用方法，将管道对口焊接一体化装置装配在相邻两段管道初步对口的对口处，通过液压油缸的伸缩量调整两段管道中的至少一段管道在轴向方向的位置，以将相邻两段管道进行二次对口并保持管道在对口处的位置；然后通过焊机控制器控制设置在管道外对口器之内的环形轨道上的行走机构沿环形轨道内侧行走，在行走时同时控制自动焊枪在对口处将相邻两段管道焊接。相对于传统管道焊接相比，相邻两段管道通过管道外对口器进行对口之后，无需拆除管道外对口器，直接通过管道自动焊机在对口处将相邻两段管道焊接，从而避免管道外对口器拆除时造成相邻两段管道在对口处出现位置偏移等错位的情形，从而提高了对口位置的精度，进而提高了管道的焊接质量，保障了管道焊接的可靠性和安全性。

本发明提供的管道对口焊接一体化装置及其使用方法，通过液压油缸的伸缩控制能够实现管道的自动对口，提高了对口精度和对口效率，降低了对口难度。

本发明提供的管道对口焊接一体化装置及其使用方法，环形轨道、行走机构及其上的自动焊枪位于管道外对口器在轴向方向的两侧的液压油缸的内边线之间，从而将液压油缸与行走机构在轴向上错开分布，避免了液压油缸伸缩时与行走机构行走或者止动时发生位置干涉导致碰撞，从而使对口作业与焊接作业互不影响。

本发明提供的管道对口焊接一体化装置及其使用方法，自动焊枪设置在环形轨道的内侧，能够避免自动焊枪通过行走机构移动位置时避免与管道外对口器的连接板发生位置干涉，避免自动焊枪被连接板遮挡而导致漏焊的缺陷。

本发明提供的管道对口焊接一体化装置及其使用方法，不需要对相邻两段管道进行点焊固定，再完成全部焊接，而是通过管道外对口器对相邻两段管道固定锁定位置，然后通过管道自动焊机环绕相邻两段管道的缝隙连续性焊接，无点焊固定点，不会造成焊接固定点凸起而影响的使用寿命的质量缺陷，从而提高了焊接质量。

附图说明

图1是管道对口焊接一体化装置的主视结构示意图；

图2是管道对口焊接一体化装置的侧视结构示意图；

图3是管道对口焊接一体化装置的俯视结构示意图；

图4是行走小车设置在环形轨道上的部面结构示意图；

图5是环形轨道的截面形状的结构示意图；

图6是行走小车的结构示意图；

图7是管道对口焊接一体化装置的使用状态的结构示意图；

图8是连接有液压控制系统和焊机控制器的管道对口焊接一体化装置的结构示意图；

图中所示：

100、管道对口焊接一体化装置；

110、管道外对口器，111、抱箍，112、连接板，113、液压油缸，114、铰接件，115、锁紧件；

120、管道焊接机器人，121、环形轨道，122、行走机构，1221、车体，1222、电机，1223、轮子，1224、电磁铁，123、自动焊枪，124、限位挡板；

130、距离传感器；

140、螺栓；

150、液压控制系统，160、焊接控制系统；

200、管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

请参考图1至图3和图8，本发明实施例一提供一种管道对口焊接一体化装置100，包括：

管道外对口器110，包括两个平行间隔设置的抱箍111，连接在所述抱箍111之间的连接板112，以及均匀分布在每个抱箍111的径向方向上的液压油缸112，每个所述抱箍111包括上抱箍和下抱箍。为了提高结构强度，连接板112的数量可以根据需要进行设置。其中上抱箍与下抱箍之间一端可以通过铰接件114铰接，另一端通过锁紧件115锁紧，其中铰接件114可以为铰接轴，锁紧件115可以为卡扣件。卡扣件和铰接件114能够提高管道外对口器110的快速拆装及快速锁紧及解锁。当然上下抱箍之间不限于上述连接方式，也可以是一端铰接，一端通过螺栓连接。为了避免液压油缸112顶紧在管道200上时对其产生损伤，液压油缸112的端部可以设置有橡胶垫等非金属垫片。

管道自动焊机120，包括通过螺栓140连接在所述连接板112上位于所述抱箍111内侧的环形轨道121，所述环形轨道121的宽度小于轴向方向两侧所述液压油缸112之间的内边线之间的距离；设置在所述环形轨道121上且位于所述环形轨道121内侧的行走机构122，所述行走机构122沿能够所述环形轨道121行走或者止动；设置在所述行走机构122上的自动焊枪123，所述自动焊枪123位于所述环形轨道121的内侧；所述环形轨道121包括设置在所述上抱箍111上的上段环形轨道以及设置在所述下抱箍111上的下段环形轨道；还包括与所述行走机构122和所述自动焊枪123电路连接的焊机控制器160。其中焊机控制器160为本领域的公知技术，可以设置焊接参数以及行走机构122的运动参数。

其中环形轨道121分别上下两段，其目的是为了分别设置在上下抱箍上，以将管道自动焊机120与管道外对口器110形成一体结构，实现了管道外对口器110与管道自动焊机120同步装配在管道对口处的目的，提高了对口及焊接拆装的便利性。

其中自动焊枪123可以调节设置在所述行走机构122上，以将自动焊枪123对准在管道200之间的对口处，即管道200之间的焊缝处。其中自动焊枪123可以为一个，其可在两段环形轨道121上行走及止动。

请参考图7和图8，本发明实施例一还提供一种上述的管道对口焊接一体化装置100的使用方法，包括：

步骤S301，将管道对口焊接一体化装置100装配在相邻两段管道200初步对口的对口处。其中相邻两段管道200一般为水平设置。

步骤302，将液压油缸112与液压控制系统150连接，将液压油缸112顶紧在每段管道200上，通过控制液压油缸112的伸缩量调整两段管道200中的至少一段管道200在轴向方向的位置，以将相邻两段管道200进行二次对口。

步骤303，将自动焊枪123对准在相邻两段管道200的对口处，通过焊机控制器160控制行走机构122沿环形轨道121行走同时控制自动焊枪123在对口处将相邻两段管道200焊接。

本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，将管道对口焊接一体化装置100装配在相邻两段管道200初步对口的对口处，通过液压油缸112的伸缩量调整两段管道200中的至少一段管道200在轴向方向的位置，以将相邻两段管道200进行二次对口并保持管道200在对口处的位置；然后通过焊机控制器160控制设置在管道外对口器110之内的环形轨道121上的行走机构122沿环形轨道121内侧行走，在行走时同时控制自动焊枪123在对口处将相邻两段管道200焊接。相对于传统管道200焊接相比，相邻两段管道200通过管道外对口器110进行对口之后，无需拆除管道外对口器110，直接通过管道200自动焊机120在对口处将相邻两段管道200焊接，从而避免管道外对口器110拆除时造成相邻两段管道200在对口处出现位置偏移等错位的情形，从而提高了对口位置的精度，进而提高了管道200的焊接质量，保障了管道200焊接的可靠性和安全性。

本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，通过液压油缸112的伸缩控制能够实现管道200的自动对口，提高了对口精度和对口效率，降低了对口难度。

请参考图2和图7，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，环形轨道121、行走机构122及其上的自动焊枪123位于管道外对口器110在轴向方向的两侧的液压油缸112的内边线之间，从而将液压油缸112与行走机构122在轴向上错开分布，避免了液压油缸112伸缩时与行走机构122行走或者止动时发生位置干涉导致碰撞，从而使对口作业与焊接作业互不影响。

请参考图1、图2、图4和图7，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，自动焊枪123设置在环形轨道121的内侧，能够避免自动焊枪123通过行走机构122移动位置时避免与管道外对口器110的连接板112发生位置干涉，避免自动焊枪123被连接板112遮挡而导致漏焊的缺陷。

请参考图3，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100，所述液压油缸112通过设置在所述连接板112的长度方向的两侧以均匀分布在每个抱箍111的径向方向上。此时由于连接件112焊接在两侧的抱箍111上，故液压油缸112同时贯穿连接板112和抱箍111以伸入至抱箍111的内侧。

请参考图1、图2、图7和图8，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100，所述管道外对口器110还可以包括：

距离传感器130，设置在每个液压油缸112上，用于监测所述液压油缸112的伸缩长度。通过监测液压油缸112的伸缩长度调整管道之间的精准对口。

请参考图8，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100，所述管道外对口器110还包括液压控制系统150，每个所述液压油缸112连接在所述液压控制系统150上。

请参考图1、图4至图6，为了实现行走机构能够稳定地在环形轨道121上行走及止动，本发明实施例一提供的管道对口焊接一体化装置100，所述环形轨道121的截面形状为槽形，所述行走机构122嵌入在所述环形轨道121上行走或者止动。

其中所述行走机构122可以为行走小车，所述行走小车包括车体1221，设置在所述车体1221上的轮子1223，驱动所述轮子1223转动的电机1222，所述行走小车上设置有刹车组件1224，所述电机1222和刹车组件1224连接所述焊机控制器160，所述焊机控制器160通过电机1222控制所述行走小车行走，所述焊机控制器160通过刹车组件1224控制所述行走小车止动。为了提高止动效果，所述刹车组件1224可以为电磁铁，所述电磁铁通过焊机控制器160接通电源时吸附在所述环形轨道121上以使所述行走小车止动，所述电磁铁通过焊机控制器160断开电源时松开所述环形轨道121，焊机控制器160通过电机1222控制所述行走小车行走。其中所述行走机构122不限于上述行走小车，可以是本领域公知技术的位于轨道外侧的行走机构，将其安装在轨道内侧即可。

实施例二

请参考图1至图8，为了提高焊接效率和质量以及管道焊接后的使用寿命，本发明实施例二提供的管道对口焊接一体化装置100，其是在实施例一的基础上改进而成，其区别在于，所述上段环形轨道121与下段环形轨道121之间设置有限位挡板124，所述上段环形轨道121与下段环形轨道121上均设置有一个所述行走机构122及其上的所述自动焊枪123。限位挡板124能够防止行走机构122不跨段环形轨道121行走或者止动，以使自动焊枪123焊接时不过焊和不重复焊接。即各自段环形轨道上的行走机构122和自动焊枪123在自己所在段环形轨道上行走及止动，不跨越。

请参考图1、图2、图4和图8，为了提高焊接效率和质量以及管道焊接后的使用寿命，本发明实施例二还提供一种上述的管道对口焊接一体化装置100的使用方法，包括：

步骤401，将管道对口焊接一体化装置100装配在相邻两段管道200初步对口的对口处。

步骤402，将液压油缸112与液压控制系统150连接，将液压油缸112顶紧在每段管道200上，通过控制液压油缸112的伸缩量调整两段管道200中的至少一段管道200在轴向方向的位置，以将相邻两段管道200进行二次对口。

步骤403，将两个自动焊枪123分别对准在相邻两段管道200的对口处，通过焊机控制器160同时控制两个行走机构122沿环形轨道121对称行走以及同时控制两个自动焊枪123在对口处将相邻两段管道200对称焊接。

通过在上下环形轨道上分别设置行走机构122及其上的自动焊枪123，则两个行走机构122可以对称行走以使两个自动焊枪123对称焊接，即采用分段对称焊接工艺，这样能够有效降低焊接过程中对管道200产生的应力，提高管道焊接的效率、质量和管道使用寿命。

本发明实施例提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，焊接过程中无需将管道外对口器110拆除，能够在管道对口完成之后直接进行自动焊接，有效避免管道外对口器110拆除时管道产生的二次偏移，提高生产效率，安全可靠性更高。此外，本发明实施例还具有生产效率高、劳动强度低、结构和操作简单和安全性高等优势。

本发明提供的管道对口焊接一体化装置100及其使用方法，不需要对相邻两段管道进行点焊固定，再完成全部焊接，而是通过管道外对口器对相邻两段管道固定锁定位置，然后通过管道自动焊机环绕相邻两段管道的缝隙连续性焊接，无点焊固定点，不会造成焊接固定点凸起而影响的使用寿命的质量缺陷，从而提高了焊接质量。

本发明不限于上述具体实施方式，显然，上述所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本领域的技术人员可以对本发明进行其他层次的修改和变动。如此，若本发明的这些修改和变动属于本发明权利要求书的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变动在内。

Claims (10)

1.一种管道对口焊接一体化装置，其特征在于，包括：

管道外对口器，包括两个平行间隔设置的抱箍，连接在所述抱箍之间的连接板，以及均匀分布在每个抱箍的径向方向上的液压油缸，每个所述抱箍包括上抱箍和下抱箍；

管道自动焊机，包括通过螺栓连接在所述连接板上位于所述抱箍内侧的环形轨道，所述环形轨道的宽度小于轴向方向两侧所述液压油缸之间的内边线之间的距离；设置在所述环形轨道上且位于所述环形轨道内侧的行走机构，所述行走机构沿能够所述环形轨道行走或者止动；设置在所述行走机构上的自动焊枪，所述自动焊枪位于所述环形轨道的内侧；所述环形轨道包括设置在所述上抱箍上的上段环形轨道以及设置在所述下抱箍上的下段环形轨道；还包括与所述行走机构和所述自动焊枪电路连接的焊机控制器。

2.根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述液压油缸通过设置在所述连接板的长度方向的两侧以均匀分布在每个抱箍的径向方向上。

3.根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述上段环形轨道与下段环形轨道之间设置有限位挡板，所述上段环形轨道与下段环形轨道上均设置有一个所述行走机构及其上的所述自动焊枪。

4.根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述管道外对口器还包括：

距离传感器，设置在每个液压油缸上，用于监测所述液压油缸的伸缩长度。

5.根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述管道外对口器还包括液压控制系统，每个所述液压油缸连接在所述液压控制系统上。

6.根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述环形轨道的截面形状为槽形，所述行走机构嵌入在所述环形轨道上行走或者止动。

7.根据权利要求6所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述行走机构为行走小车，所述行走小车包括车体，设置在所述车体上的轮子，驱动所述轮子转动的电机，所述行走小车上设置有刹车组件，所述电机和刹车组件连接所述焊机控制器，所述焊机控制器通过电机控制所述行走小车行走，所述焊机控制器通过刹车组件控制所述行走小车止动。

8.根据权利要求7所述的管道对口焊接一体化装置，其特征在于，所述刹车组件为电磁铁，所述电磁铁通过焊机控制器接通电源时吸附在所述环形轨道上以使所述行走小车止动，所述电磁铁通过焊机控制器断开电源时松开所述环形轨道，焊机控制器通过电机控制所述行走小车行走。

9.一种根据权利要求1所述的管道对口焊接一体化装置的使用方法，其特征在于，包括：

将管道对口焊接一体化装置装配在相邻两段管道初步对口的对口处；

将液压油缸与液压控制系统连接，将液压油缸顶紧在每段管道上，通过控制液压油缸的伸缩量调整两段管道中的至少一段管道在轴向方向的位置，以将相邻两段管道进行二次对口；

将自动焊枪对准在相邻两段管道的对口处，通过焊机控制器控制行走机构沿环形轨道行走同时控制自动焊枪在对口处将相邻两段管道焊接。

10.一种根据权利要求3所述的管道对口焊接一体化装置的使用方法，其特征在于，包括：

将管道对口焊接一体化装置装配在相邻两段管道初步对口的对口处；

将液压油缸与液压控制系统连接，将液压油缸顶紧在每段管道上，通过控制液压油缸的伸缩量调整两段管道中的至少一段管道在轴向方向的位置，以将相邻两段管道进行二次对口；

将两个自动焊枪分别对准在相邻两段管道的对口处，通过焊机控制器同时控制两个行走机构沿环形轨道对称行走以及同时控制两个自动焊枪在对口处将相邻两段管道对称焊接。

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