CN114043114B - 一种管道自动对接满焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道焊接设备技术领域，具体公开了一种管道自动对接满焊装置；包括机架、管道送入轨道、自动对接机构和旋转焊接装置，管道送入轨道设置在机架的下端，自动对接机构设置在管道送入轨道的正上方；自动对接机构包括依次连接的第一连接柱、横臂和第二连接柱，第一连接柱的端部通过滑块与液压装置相连接，第一连接柱和第二连接柱上分别设置有先张开、后沿第一连接柱和第二连接柱相互靠拢的第一撑开移动机构和第二撑开移动机构，旋转焊接装置包括设置在横臂上的焊接装置以及驱动第一撑开移动机构和第二撑开移动机构同步旋转的驱动装置；本装置结构设计新颖、自动化程度高，有效解决了现有大型管道内壁焊接的难题，使用效果优异。

Description

一种管道自动对接满焊装置

技术领域

本发明涉及管道焊接设备技术领域，具体公开了一种管道自动对接满焊装置。

背景技术

管道使用的范围很广，例如在水利工程、油田开采或燃气运输过程中都需要使用到大型的管道，而现有的大型管道焊接都需要作用人员进入管道内部对两个管道的端部进行人工焊接，其不仅存在劳动强度大、危险性高，而且管道焊接处的质量无法得到保证。

申请号为CN2021109759385的发明专利公开了一种管道焊接工装，包括第一升降组件和第二升降组件，第一升降组件与所述第二升降组件同轴布置，第一升降组件包括第一固定块、第一调节块、若干第一升降机构和第一调节轴，第二升降组件包括第二固定块、第二调节块、若干第二升降机构和第二调节轴，所述第二调节轴套接所述第一调节轴；该发明公开的管道焊接工装虽然适合施工现场使用，利用与管道和接头内壁的张紧力将需要焊接的部位抵接在一起，并且可以调节焊缝的大小，管道与接头同心布置，焊接效果好，但是该管道焊接工装在将两个管道对接后需要人员对管道对接处的外圆面进行焊接，而对于一些管壁较厚的管道来说，不仅需要管道外侧壁的焊接，还需要管道内壁进行焊接，该发明公开的管道焊接工装在对管道对接后无法实现其对接处的内壁焊接，需要作业人员钻入管道中进行作业。因此，针对现有管道焊接工装的无法实现管道内壁自动焊接的不足，本申请提出了一种可实现管道自动对接、且能够将对对接处的管道内壁进行满焊的装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有管道焊接工装的无法实现管道内壁自动焊接的不足，设计了一种可实现管道自动对接、且能够将对对接处的管道内壁进行满焊的装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种管道自动对接满焊装置，包括机架、管道送入轨道、自动对接机构和旋转焊接装置，所述管道送入轨道设置在机架的下端，所述自动对接机构设置在管道送入轨道的正上方且与机架上的液压装置相连接；

其中，所述自动对接机构包括依次连接的第一连接柱、横臂和第二连接柱，所述第一连接柱的端部通过滑块与液压装置相连接，所述第一连接柱和第二连接柱上分别设置有先张开将管道内部固定、后沿第一连接柱和第二连接柱相互靠拢的第一撑开移动机构和第二撑开移动机构，所述旋转焊接装置包括设置在横臂上的焊接装置以及驱动第一撑开移动机构和第二撑开移动机构同步旋转的驱动装置。

本发明公开的管道自动对接满焊装置在对两个大型管道进行焊接时，通过两个第一撑开移动机构和第二撑开移动机构的作用先将两个管道撑紧固定，然后将其提升后悬空，同时再通过第一撑开移动机构和第二撑开移动机构的作用将两个管道相互靠拢并对接，在对接后通过焊接装置将对接处进行焊接，并在焊接的过程中通过驱动装置驱动第一撑开移动机构和第二撑开移动机构同步旋转，并在完成360旋转的过程中完成对两个管道对接处内壁的满焊。

作为上述方案的进一步设置，所述焊接装置沿管道轴线方向移动设置在横臂的下表面，且焊接装置上设置有红外线发射器，位于所述横臂正下方的机架设置有长条式红外线接收器，且红外线接收器与机架上的控制器电性连接；上述通过设置的红外线发射器发出的红外线能够透过管道接缝后被长条式红外线接收器所接收，然后控制系统会立刻判断焊接位置，从而对焊接装置的位置进行调节，防止两个管道对接后的位置不处于焊接装置处，而导致焊接偏移的情况发生。

作为上述方案的进一步设置，所述焊接装置包括焊机、焊枪头以及用于推动焊枪头上下调节的调节伸缩装置，所述红外线发射器设置在焊枪头上；上述通过伸缩调节装置将焊枪头的高度位置进行调节，使其能够满足不同管径的管道焊接，具有更大的适用范围。

作为上述方案的具体设置，所述第一撑开移动机构和第二撑开移动机构均包括套设在第一连接柱或第二连接柱上的套筒、设置在套筒和横臂之间的移动套以及用于推动套筒的推动装置，所述移动套和套筒的圆周面上均连接有若干活动杆，所述移动套和套筒上对应的两个活动杆端部共同连接有管道内壁撑块，所述横臂的两端面均连接有套设在第一连接柱或第二连接柱上的弹簧，所述弹簧的端部均连接有与移动套相抵接的套环。

作为上述方案的进一步设置，所述移动套与套环相抵接的端面上活动嵌入有多个第一滚珠；上述第一滚珠的设置能够降低移动套与套环相对转动时的摩擦阻力，从而降低能耗，延长设备使用寿命。

作为上述方案的具体设置，所述驱动装置包括设置在横臂两端的轴承座，两个所述轴承座之间转动连接有驱动杆以及用于实现驱动杆旋转的动力装置，所述驱动杆伸出横臂的两端部均设置有传动齿轮，所述移动套的圆周面上设置有环齿面，且移动套移动至传动齿轮处时与传动齿轮相啮合。

作为上述方案的具体设置，所述机架包括底板和立柱，所述管道送入轨道设置在底板上表面，所述液压装置设置在立柱的顶端，且立柱上开设有竖向滑槽，所述滑块设置在竖向滑槽中与液压装置的下端相连接。

作为上述方案的具体设置，所述管道送入轨道包括前后设置的两个导向块，两个所述导向块的相对面上端开设有与管道圆身相匹配的弧形导槽，且弧形导槽上活动嵌入有第二滚珠。

有益效果：

1）本发明公开的管道自动对接满焊装置通过设置的第一撑开移动机构和第二撑开移动机构能够先将两个待焊接的管道涨紧固定，然后再使其两者相互靠拢完成两个管道的对接，当管道对接完成后通过焊接装置将对接处进行焊接，在焊接的过程中驱动两个管道同步旋转，完成对两个管道对接处内壁的360°满焊过程，整个装置结构设计新颖、自动化程度高，有效解决了现有大型管道内壁焊接的难题，使用效果优异。

2）本发明公开的管道自动对接满焊装置还通过设置的红外线发射器发出的红外线能够透过管道接缝后被长条式红外线接收器所接收，然后控制系统会立刻判断焊接位置，从而对焊接装置的位置进行调节，能够防止两个管道对接后焊接偏移的情况发生，有效保证了管道的焊接质量；另外还通过设置的伸缩装置调节焊枪的高度位置，使其能够满足不同管径大小的管道焊接加工，其适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中自动对接机构对管道进行夹持时的平面结构示意图；

图3为本发明中自动对接机构的立体结构示意图；

图4为本发明中横臂、焊接装置、旋转驱动装置等立体结构示意图；

图5为本发明中第一撑开移动机构的立体结构示意图；

图6为本发明中第二撑开移动机构的立体结构示意图；

图7为本发明图2中A处的放大结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

,此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~7，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种管道自动对接满焊装置，参考附图1，该装置的主体由机架100、管道送入轨道200、自动对接机构300和旋转满焊装置400组成，该机架100包括一个水平设置的底板101，在底板101的一端固定有立柱102，同时立柱102的前侧面设置有控制总开关500，在立柱102的侧面开设有竖向滑槽1021，同时在立柱102的顶端固定有液压缸103，液压缸103的活塞杆伸入竖向滑槽1021中设置。管道送入轨道200包括两个前后对称固定在底板101上的导向块201，并且两个导向块201的相对面上端开设有与管道圆身相匹配的弧形导槽202，在弧形导槽202的槽面上活动嵌入有大量的第一滚珠203。上述通过设置的第一滚珠203能够方便将待焊接的管道沿着两个导向块201进行移动。

参考附图2和附图3，自动对接机构300包括一个设置在竖向滑槽1021中并与液压缸103活塞杆下端相连接的滑块301，滑块301上连接有水平设置的第一连接柱302，在第一连接柱302的端部连接有横臂303，在横臂303的外端连接有第二连接柱304，该第一连接柱302、横臂303、第二连接柱304依次连接后设置在管道送入轨道200的正上方。在第一连接柱302与横臂303之间、第二连接柱304与横臂303之间分别设置有第一撑开移动机构305和第二撑开移动机构306。

参考附图5和附图6，第一撑开移动机构305包括套设有在第一连接柱302端部的第一弹簧3051，并将第一弹簧3051的一端与横臂303端面相连接，另一端连接有第一套环3052。在第一连接柱302上套设有第一套筒3053，在第一套筒3053朝向滑块301的端部转动连接有阶梯轴套3054，并且阶梯轴套3054也套设在第一连接柱302上，同时在滑块301上固定有第一推动装置3055，该第一推动装置3055可选用气缸、电动推杆其中的一种，并将第一推动装置的活动端与阶梯轴套3054相连接。在第一套环3052与第一套筒3053之间的第一连接柱302上套设有第一移动套3056，并且第一套环3052与第一移动套3056相抵接，为了降低两者相对旋转时的摩擦力，还在第一移动套3056与第一套环3052相抵接的端面上活动嵌有第二滚珠3057。在第一移动套3056和第一中空套筒3053的圆周面上均转动连接有多个第一活动杆3058，第一移动套3056和第一套筒3053上相对齐的两个第一活动杆3058的端部均共同连接有第一管道内壁撑块3059，并且该管道内壁撑块3059的外表面设置有沿管道轴向的防滑纹。

第二撑开移动机构306包括套设在第二连接柱304内端部的第二弹簧3061，将第二弹簧3061的一端与横臂303端面相连接，另一端连接有第二套环3062。在第二连接柱304上套设有第二套筒3063，并将第二套筒3063的外端封口设置，在第二连接柱304的外端内设置有第二推动装置3064，该第二推动装置3064也可选用气缸或者电动推杆，并将第二推动装置3064的活动端伸入第二套筒3063中，并与第二套筒3063端壁上的轴承3065转动连接。在第二套环3062与第二套筒3063之间的第二连接柱304上套设有第二移动套3066，同理为了降低第二移动套3066与第二套环3062之间的摩擦力，也在第二移动套3066的端面上设置有大量的第二滚珠。在第二移动套3066与第二套筒3063的圆周面上均转动连接有多个第二活动杆3067，第二移动套3066与第二套筒3063上相对齐的两个第二活动杆3067的端部共同连接有第二管道内壁支撑块3068，该第二管道内壁支撑块3068的外表面也设置有防滑纹。

参考附图7，旋转满焊装置400包括焊接装置401和旋转驱动装置402，其中焊接装置401包括设置在横臂303下表面的焊机4011，焊机4011上连接有朝下设置的焊枪头4012。旋转驱动装置402包括固定在横臂303上表面两端的轴承座4021，两个轴承座4021之间转动连接有驱动杆4022，该驱动杆4022两端伸出横臂303的部位均设置有传动齿轮4023，同时在横臂303上还设置有用于实现驱动杆4022旋转的动力组件4024，该动力组件4024包括驱动电机、设置在驱动电机输出轴上的主动齿轮以及与主动齿轮相啮合、且设置在驱动杆4022上的从动齿轮。同时在第一移动套3056和第二移动套3066靠近横臂303的端部圆周面上也设置有环齿面4025，当环齿面4025移动至传动齿轮4023下方时能够与传动齿轮4023相啮合，然后通过驱动杆4022的旋转带动第一移动套3056和第二移动套3066同步旋转。

本实施例公开的管道自动对接满焊装置在对两个管道进行内部焊接时，将两个管道先后沿着管道送入轨道200将其套在自动对接机构300的外部，并且两个管道分别处于第一撑开移动机构305和第二撑开移动机构306的位置处，然后同时启动第一推动装置3055和第二推动装置3064使得第一套筒3053和第二套筒3063同步靠近横臂303处移动，此时由于弹簧和套环的抵接作用第一移动套3056和第二移动套3066均保持位置不变，加上第一套筒3053和第二套筒3063的运动以及第一活动杆3058和第二活动杆3067的作用使得第一撑开移动机构305上的多个第一管道内壁撑块3059、第二撑开移动机构306上的多个第二管道内壁支撑块3068同步向外运动与待焊接加工的管道底壁相抵接固定，然后通过液压缸将自动对接机构300连同管道提升至悬空。

随后由于第一管道内壁撑块3059、第二管道内壁支撑块3068均受到管道内壁的作用无法活动，此时第一撑开移动机构305和第二撑开移动机构306分别会克服第一弹簧3051和第二弹簧3061的作用相互靠拢，从而使得两个管道的端部先对接，并且在两个管道对接时第一移动套3056和第二移动套3066上的齿面4025分别与驱动杆4022两端的传动齿轮4023相啮合。最后，启动控制焊机4011和动力组件4024中的驱动电机，通焊机上的焊枪头4012对两个管道对接处进行焊接，同时由于驱动电机的作用加上传动齿轮4023与第一移动套3056和第二移动套3066上的环齿面4025的啮合作用能够使得第一移动套3056和第二移动套3066同步旋转，然后在第一活动杆和第二活动杆的连接作用下使得第一撑开移动机构305和第二撑开移动机构306也随之转动，此时由于管道受到第一撑开移动机构305和第二撑开移动机构306的作用也随之转动，在管道转动的过程中通过焊枪头对管道的对接处完成内壁的满焊。

实施例2

实施例2公开了一种基于实施例1基础上改进的管道自动对接满焊装置，其主要针对两个管道的对接处发生偏移，并不处于焊枪头4012的位置而无法进行焊接的问题。

参考附图7，本实施例2与实施例1相同之处不做再次说明，不同之处在于：本实施例2还在横臂303的下表面开设有水平限位滑槽3031，水平限位滑槽3031中设置有滑动板4013，并在水平限位滑槽3031的一端固定有第一伸缩装置4014，并将第一伸缩装置4014与滑动板4013相连接，并将焊机4011以及焊枪头4012均设置在滑动板4013的下表面，通过第一伸缩装置4014的作用能够调节焊枪头4012的位置。另外，为了保证焊枪头4012能够自动找寻管道对接处的位置，还在横臂303的正下方的底板101上设置有沿管道轴向方向设置的长条形红外线接收器4016，并在焊枪头4012上设置有红外线发射器4017，由于管道对接时不可能完全无缝隙，通过第一伸缩装置4014推动滑动板4013移动，当红外线发射器4017发生出的红外线透过两个管道对接处的缝隙被长条形红外线接收器4016接收到时，控制总开关500内的控制模块会自动控制第一伸缩装置4014停止运行，此时焊枪头4012的位置与管道对接处在一个平面上，从而能够对管道对接处进行焊接。

同时，为了满足整个装置能够对不同管径的管道进行焊接时，还在滑动板4013的下表面设置有第二伸缩装置4015，第二伸缩装置4015的下端连接有将与焊枪头4012加紧的固定架，当对不同的管径的管道进行焊接时，通过第二伸缩装置4015控制焊枪头4012的上下位置即可实现。

以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管道自动对接满焊装置，其特征在于，包括机架、管道送入轨道、自动对接机构和旋转焊接装置，所述管道送入轨道设置在机架的下端，所述自动对接机构设置在管道送入轨道的正上方且与机架上的液压装置相连接；

其中，所述自动对接机构包括依次连接的第一连接柱、横臂和第二连接柱，所述第一连接柱的端部通过滑块与液压装置相连接，所述第一连接柱和第二连接柱上分别设置有先张开将管道内部固定、后沿第一连接柱和第二连接柱相互靠拢的第一撑开移动机构和第二撑开移动机构，所述旋转焊接装置包括设置在横臂上的焊接装置以及驱动第一撑开移动机构和第二撑开移动机构同步旋转的驱动装置；

所述第一撑开移动机构和第二撑开移动机构均包括套设在第一连接柱或第二连接柱上的套筒、设置在套筒和横臂之间的移动套以及用于推动套筒的推动装置，所述移动套和套筒的圆周面上均连接有若干活动杆，所述移动套和套筒上对应的两个活动杆端部共同连接有管道内壁撑块，所述横臂的两端面均连接有套设在第一连接柱或第二连接柱上的弹簧，所述弹簧的端部均连接有与移动套相抵接的套环；

所述驱动装置包括设置在横臂两端的轴承座，两个所述轴承座之间转动连接有驱动杆以及用于实现驱动杆旋转的动力装置，所述驱动杆伸出横臂的两端部均设置有传动齿轮，所述移动套的圆周面上设置有环齿面，且移动套移动至传动齿轮处时与传动齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的管道自动对接满焊装置，其特征在于，所述焊接装置沿管道轴线方向移动设置在横臂的下表面，且焊接装置上设置有红外线发射器，位于所述横臂正下方的机架设置有长条式红外线接收器，且红外线接收器与机架上的控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的管道自动对接满焊装置，其特征在于，所述焊接装置包括焊机、焊枪头以及用于推动焊枪头上下调节的调节伸缩装置，所述红外线发射器设置在焊枪头上。

4.根据权利要求1所述的管道自动对接满焊装置，其特征在于，所述移动套与套环相抵接的端面上活动嵌入有多个第一滚珠。

5.根据权利要求1所述的管道自动对接满焊装置，其特征在于，所述机架包括底板和立柱，所述管道送入轨道设置在底板上表面，所述液压装置设置在立柱的顶端，且立柱上开设有竖向滑槽，所述滑块设置在竖向滑槽中与液压装置的下端相连接。

6.根据权利要求5所述的管道自动对接满焊装置，其特征在于，所述管道送入轨道包括前后设置的两个导向块，两个所述导向块的相对面上端开设有与管道圆身相匹配的弧形导槽，且弧形导槽上活动嵌入有第二滚珠。

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