CN114654146B - 一种焊接工作站 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焊接工作站，包括焊接集装器；焊接集装器包括用于沿待焊管道的周向围设的焊接轨架、设于焊接轨架的焊接装置、与焊接轨架连接的行走装置以及与焊接轨架或焊接装置连接的环焊驱动装置；行走装置具有用于滚动贴合待焊管道或地面的驱动轮，驱动轮沿待焊管道的轴向行进；环焊驱动装置带动焊接装置绕待焊管道的待焊焊缝旋转。该焊接工作站可以实现自动行走和自动焊接。将该焊接工作站一次性装卡至待焊管道后，自动焊接可取代人工焊接，减少作业人员在焊接场地内的停留时间，改善作业人员的工作环境；自动行走有利于方便、快速、准确地调整和更换工位，无需作业人员人为牵引移动，也无需反复装卡焊接工作站，可以提高工艺质量和效率。

Description

一种焊接工作站

技术领域

本申请涉及管道焊接领域，尤其涉及一种焊接工作站。

背景技术

目前的管道外焊作业，首先需要人工装卡行走轨道，并将相关焊接用设备吊装至管道的特定位置，然后焊工组装并操纵前述焊接用设备实现焊前准备作业并沿行走轨道完成具体焊接作业。

上述管道外焊作业需要依赖大量人力分步完成装卡行走轨道、吊装焊接用设备、安装焊接用小车等多项零散的工序，如若对管道多处进行焊接，往往还需要多人拖曳多个焊接用设备的装配体以实现重新对位，或者重新吊装并组装相关焊接用设备，费时费力，效率低下且难以控制施工质量。

综上，如何改善管道外焊作业，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种焊接工作站，可以提高工艺质量和工艺效率，降低作业人员的作业负担。

为实现上述目的，本申请提供一种焊接工作站，包括焊接集装器，焊接集装器包括：

用于沿待焊管道的周向围设的焊接轨架；

设于焊接轨架的焊接装置；

与焊接轨架连接的行走装置；行走装置具有用于滚动贴合待焊管道或地面、以实现驱动焊接轨架沿待焊管道的轴向移动的驱动轮；

焊接轨架和焊接装置二者之一连接有用于带动焊接装置绕待焊管道的待焊焊缝旋转的环焊驱动装置。

在一些实施例中，行走装置还包括连接轴；连接轴的轴向与行走装置的移动方向垂直；连接轴的轴向两端分别设有驱动轮；同一连接轴的全部驱动轮具体为用于滚动贴合待焊管道的差速驱动轮。

在一些实施例中，连接轴具体为可旋转的驱动轴；任一差速驱动轮和驱动轴之间设有传动万向节；驱动轴通过传动万向节与全部差速驱动轮的支撑传动轴串联以形成多轴关节。

在一些实施例中，行走装置还包括控制器和用于检测待焊焊缝位置的寻位传感器；控制器耦接寻位传感器和驱动轮的动力设备，用于根据待焊焊缝位置控制驱动轮启停。

在一些实施例中，焊接集装器还包括焊接罩壳；定位环和焊接装置均设于焊接罩壳内；焊接罩壳内设有用于供待焊管道通过的贯通腔和设于贯通腔的敞口的开合门。

在一些实施例中，贯通腔呈拱形门洞状；开合门包括设于贯通腔的端部敞口的第一折叠防风棚；第一折叠防风棚用于遮挡和敞露端部敞口与穿于端部敞口的待焊管道二者的间隙。

在一些实施例中，开合门还包括设于贯通腔的底部敞口、用于遮挡和敞露底部敞口的第二折叠防风棚。

在一些实施例中，焊接罩壳设有防风棚驱动器；第一折叠防风棚和第二折叠防风棚均连接于防风棚驱动器、以实现自动启闭。

在一些实施例中，焊接罩壳设有伸缩杆和接地针；接地针耦接于焊接罩壳，接地针设于伸缩杆的底端；伸缩杆用于沿竖直方向运动，以使接地针插入地下。

在一些实施例中，焊接轨架包括齿圈；焊接装置包括与齿圈齿配合的焊接执行件；环焊驱动装置与焊接执行件连接、以实现驱动焊接执行件沿齿圈旋转。

在一些实施例中，焊接执行件设有可沿齿圈的径向伸缩的焊头。

在一些实施例中，一个齿圈包括至少两个用于围设且相对于待焊管道开合的弧形齿条。

在一些实施例中，焊接轨架还包括用于围设且相对于待焊管道开合的管夹；管夹在合拢时卡紧待焊管道。

在一些实施例中，还包括能源控制台；能源控制台包括供电装置、供气装置和控制台底座；供电装置通过电缆连接于焊接集装器，供气装置通过气路管道连接焊接集装器；供电装置和供气装置均集成于控制台底座。

在一些实施例中，能源控制台和/或焊接集装器设有与无线操纵终端无线连接的无线通信装置。

相对于上述背景技术，本申请所提供的焊接工作站包括焊接集装器，该焊接集装器包括焊接轨架、焊接装置、行走装置和环焊驱动装置；其中，焊接轨架用于沿待焊管道的周向围设，为焊接装置提供定位安装基础，换言之，焊接装置设于焊接轨架；行走装置与焊接轨架连接，行走装置具有用于滚动贴合待焊管道或地面的驱动轮，该驱动轮可驱动焊接轨架沿待焊管道的轴向移动，从而调整焊接装置沿待焊管道的轴向的具体位置；环焊驱动装置与焊接轨架、焊接装置二者之一连接，用于带动焊接装置绕待焊管道的待焊焊缝旋转，从而调节焊接装置沿待焊管道的周向的具体位置。

本申请提供的焊接工作站可以在一次性装卡至待焊管道后实现自动行走和自动焊接，因而能够在一次性装卡后方便、快速、准确地完成不同工位的焊接作业。

由此可见，该焊接工作站采用自动焊接取代人工焊接，减少了作业人员在焊接场地内的停留时间，避免焊接作业的附加产物对作业人员造成伤害，有利于改善作业人员的工作环境；该焊接工作站采用行走装置的自走功能可实现快速对位，无需作业人员人为拖曳并调整焊接工作站的位置，因而也就无需在更换工位时频繁地装卡焊接工作站，简化了工艺，提高了效率，可以避免因反复装卡焊接工作站而导致不同工位的焊接质量参差不齐，换言之，采用该实施例所提供的焊接工作站可以提高工艺质量和工艺效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的焊接工作站的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本申请实施例所提供的行走装置和待焊管道的装配示意图；

图4为本申请实施例所提供的行走装置的剖视图；

图5为本申请实施例所提供的焊接集装器处于开合门打开状态下的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的焊接集装器处于开合门关闭状态下的结构示意图；

图7为本申请实施例所提供的第一折叠防风棚和第二折叠防风棚的结构示意图；

图8为本申请实施例所提供的焊接集装器的剖视图；

图9为本申请实施例所提供的伸缩杆和接地针的结构示意图；

图10为图9的右视图；

图11为本申请实施例所提供的焊接集装器和待焊管道在第一方面的剖视图；

图12为本申请实施例所提供的焊接集装器和待焊管道在第二方面的剖视图；

图13为本申请实施例所提供的能源控制台的结构示意图。

其中，01-待焊管道、1-焊接集装器、11-焊接轨架、111-齿圈、112-管夹、12-焊接装置、121-焊头、13-焊接罩壳、141-第一折叠防风棚、142-第二折叠防风棚、15-防风棚驱动器、161-伸缩杆、162-接地针、171-驱动轴、172-驱动轮、1721-支撑传动轴、173-传动万向节、18-送丝机、19-操作门驱动器、110-控制箱、120-操作门、130-排气装置、140-照明面板灯、150-温湿度采集器、160-吊耳、170-支撑脚、180-滚筒、2-能源控制台、21-控制台底座、221-发电站、222-中频加热电源、223-焊接电源、224-氩弧焊电源、231-空压机、232-配比器、233-二氧化碳气瓶、234-氩气瓶、24-控制装置、25-基站、3-无线操纵终端。

具体实施方式

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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图13，图1为本申请实施例所提供的焊接工作站的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为本申请实施例所提供的行走装置和待焊管道的装配示意图；图4为本申请实施例所提供的行走装置的剖视图；图5为本申请实施例所提供的焊接集装器处于开合门打开状态下的结构示意图；图6为本申请实施例所提供的焊接集装器处于开合门关闭状态下的结构示意图；图7为本申请实施例所提供的第一折叠防风棚和第二折叠防风棚的结构示意图；图8为本申请实施例所提供的焊接集装器的剖视图；图9为本申请实施例所提供的伸缩杆和接地针的结构示意图；图10为图9的右视图；图11为本申请实施例所提供的焊接集装器和待焊管道在第一方面的剖视图；图12为本申请实施例所提供的焊接集装器和待焊管道在第二方面的剖视图；图13为本申请实施例所提供的能源控制台的结构示意图。

本申请提供一种焊接工作站，可参考图1和图2，包括用于装卡至待焊管道01以实现焊缝焊接作业的焊接集装器1；该焊接集装器1包括焊接轨架11、焊接装置12、行走装置和环焊驱动装置；其中，焊接轨架11用于沿待焊管道01的周向围设，实现该焊接集装器1相对于待焊管道01的定位安装；焊接装置12设于前述焊接轨架11，焊接装置12利用焊材对待焊管道01实现焊接，例如，对两个同轴拼接的待焊管道01的相邻轴端实现焊缝焊接；行走装置与前述焊接轨架11连接，行走装置具有用于滚动贴合待焊管道01或地面的驱动轮，行走装置利用此驱动轮驱动焊接轨架11沿待焊管道01的轴向移动，从而调节焊接轨架11和焊接装置12在待焊管道01的轴向上的具体位置；环焊驱动装置与焊接轨架11连接或者与焊接装置12连接，实现带动焊接装置12绕待焊管道01的待焊焊缝旋转，辅助焊接装置12完成焊缝焊接作业。当然，基于焊接装置12的运动特性，焊接装置12还可以实现除焊缝焊接作业以外的其他焊接作业。

该实施例中，焊接轨架11可设置为圆环。焊接轨架11沿沿待焊管道01的周向围设，既为焊接装置12在待焊管道01外侧的定位安装提供安装基础，也为焊接装置12围绕待焊管道01旋转以实现环焊提供运动基础。

其中，当环焊驱动装置与焊接轨架11连接时，环焊驱动装置带动焊接轨架11旋转，此时，焊接装置12可以与焊接轨架11相对固定，在环焊驱动装置的驱动下，焊接轨架11和焊接装置12围绕待焊管道01同步旋转。当环焊驱动装置与焊接装置12连接时，焊接装置12以焊接轨架11作为实现旋转运动的轨道，在环焊驱动装置的驱动下，焊接装置12沿焊接轨架11做旋转运动。

焊接装置12执行焊接操作时，除了需要采用焊材和用于加热前述焊材的能源外，通常还需要焊接保护气体，因此，在本申请所提供的焊接工作站中，焊接集装器1可以设有用于提供焊接保护气体的配气组件。

针对待焊管道01的焊接作业而言，一般指对两根同轴且端部邻接的待焊管道01实现管道环焊，从而将前述两根待焊管道01固定连接为一体。正如前文所言，该焊接工作站还可以应用于待焊管道01的其他焊接作业，例如针对已经进行过内部根焊的管道从管道外部进行的打底焊、填充焊和盖面焊，此外，还可以对某根待焊管道01的局部管壁实现补焊。

针对待焊管道01的上述各项焊接作业需求，根据上文记载可知，该实施例中，环焊驱动装置可以直接驱动或者通过焊接轨架11间接驱动焊接装置12沿待焊管道01的周向旋转，行走装置及其驱动轮通过焊接轨架11间接驱动焊接装置12沿待焊管道01的轴向移动，从而调节焊接轨架11和焊接装置12在待焊管道01的轴向上的具体位置，实现沿管道的轴向的自行走。

当然，该焊接工作站除了借助行走装置的自行走功能来调整焊接装置12的焊接工位，还可以在其基础上采用常规的吊装作业方式来调整焊接装置12的焊接工位，后者可理解为采用吊装机械牵引焊接集装器1及其焊接装置12沿待焊管道01的轴向移动。

由此可见，将本申请所提供的焊接工作站一次性装卡至待焊管道01后，一方面焊接装置12可实现自动焊接，无需作业人员人为操纵，减少了作业人员在焊接场地内的停留时间，改善了作业人员的工作环境；另一方面，焊接装置12可以对待焊管道01的不同位置实现焊接，无需作业人员人为调整焊接工作站的位置，因而也就无需在更换工位时频繁地装卡焊接工作站及其多个零部件，既简化了工艺，提高了效率，而且可以避免因反复装卡焊接工作站而导致不同工位的焊接质量参差不齐，换言之，采用该实施例所提供的焊接工作站可以提高工艺质量和工艺效率。

下面结合附图和实施方式，对本申请所提供的焊接工作站做更进一步的说明。

请参考图3，在一些实施例中，该焊接工作站的行走装置还包括连接轴；前述连接轴的轴向与行走装置的移动方向垂直，由于行走装置沿待焊管道01的轴向移动，因此，前述连接轴的轴向同样垂直于待焊管道01的轴向；前述连接轴的轴向两端分别安装有驱动轮172，且安装于同一连接轴的驱动轮172具体为用于滚动贴合待焊管道01的差速驱动轮。

其中，同一连接轴的两个差速驱动轮可以分别采用动力设备驱动以实现差速运动，也可以采用麦克纳姆轮等具有差速运动特性的车轮作为前述差速驱动轮以满足行走装置的差速运动特性，还可以在连接轴和任意差速驱动轮之间设置差速传动机构以满足行走装置的差速运动特性。

可参考图3和图4，例如，上述连接轴具体设置为可旋转的驱动轴171；驱动轮172可包括支撑传动轴1721和设于支撑传动轴1721的轮体；与此同时，驱动轴171和与其连接的任意一个驱动轮172之间设有传动万向节173。

上述示例中，传动万向节173设于驱动轴171和任意一个驱动轮172的支撑传动轴1721之间。传动万向节173一方面可以在驱动轴171和支撑传动轴1721之间传递作用力，令处于旋转状态下的驱动轴171向位于其轴向两端的驱动轮172传递扭矩，带动位于驱动轴171轴向两端的驱动轮172同步旋转，实现驱动轮172沿待焊管道01的轴向滚动；另一方面，传动万向节173可以将驱动轴171和驱动轮172的支撑传动轴1721铰接，令驱动轴171和其轴向两端的两个支撑传动轴1721串联形成多轴关节，使得相互连接的驱动轴171和支撑传动轴1721之间的夹角可调，为设于同一驱动轴171的轴向两端的两个驱动轮172的差速运动提供保障，实现驱动轮172在待焊管道01的直管段和弯管段均可贴合于待焊管道01滚动。

可参考图1至图4，焊接集装器1装卡于待焊管道01时，行走装置架设于待焊管道01的上部管壁。此外，一个焊接集装器1可沿待焊管道01的轴向分别设置两个行走装置；任意一个行走装置的驱动轴171由伺服电机驱动，焊接集装器1在伺服电机的驱动下可以实现沿待焊管道01轴向的前后自动行走。显然，当驱动轴171带动驱动轮172旋转时，驱动轮172的动力设备也就是驱动轴171的动力设备例如前述伺服电机。

根据前文记载可知，该焊接工作站的焊接集装器1可以利用行走装置的自行走功能更换焊接工位，也可以利用吊装机械牵引或者人为牵引带动焊接集装器1沿待焊管道01的轴向移动以实现更换焊接工位。相较之后者而言，焊接集装器1在行走装置的驱动下自行走时，更加省时省力且操作可靠安全。在此基础上，为了进一步提高行走装置在更换焊接工位时移动精度，行走装置还包括控制器和用于检测待焊焊缝位置的寻位传感器，前述控制器与寻位传感器、驱动轮172的动力设备均耦接，因此，寻位传感器和控制器之间可以实现信号传递，控制器和驱动轮172的动力设备之间也可以实现信号传递。

寻位传感器采集的包括待焊焊缝位置的信号传递至控制器，控制器根据前述待焊焊缝位置向驱动轮172的动力设备传递用于控制驱动轮172的转速的信号，控制驱动轮172的启停，实现行走装置沿待焊管道01自动行走至目标焊缝所在处，令焊接轨架11和设于焊接轨架11的焊接装置12恰好对准前述目标焊缝。

例如，若焊接轨架11和设于焊接轨架11的焊接装置12未对准目标焊缝，则寻位传感器可采集到第一焊缝信号；若焊接轨架11和设于焊接轨架11的焊接装置12对准目标焊缝，则寻位传感器可采集到第二焊缝信号。寻位传感器和控制器之间实现信号传递，当控制器获取到寻位传感器的第一焊缝信号时，控制器操纵驱动轮172继续旋转，令行走装置沿待焊管道01的轴向继续移动；当控制器获取到寻位传感器的第二焊缝信号时，控制器操纵驱动轮172停止旋转，行走装置停止，焊接轨架11和设于焊接轨架11的焊接装置12停留在当前位置，从而实现焊接轨架11和设于焊接轨架11的焊接装置12对准目标焊缝。此外，若控制器基于第二焊缝信号操纵驱动轮172停止旋转后，在预设采集周期内再次采集到第一焊缝信号，则意味着焊接集装器1及其焊接装置12因故越过目标焊缝，此时，控制器可控制驱动轮172反向旋转，使行走装置后退，令焊接集装器1及其焊接装置12重新对位以对准目标焊缝。

以上仅以焊缝焊接作业为例进行说明。采用本申请所提供的焊接工作站执行其他焊接作业时，寻位传感器则可以以目标焊接位置为检测对象实现检测，相应地，控制器则以焊接装置12是否对准目标焊接位置为条件自动驱动行走装置行走。

除了寻位传感器以外，焊接集装器1还可以设置摄像头等图像采集装置，前述图像采集装置既可以配合于寻位传感器采集待焊焊缝位置，也可以对待焊管道01的待焊区域实现扫描，方便焊接装置12执行焊接作业。

请参考图1、图2、图5至图8，在一些实施例中，焊接集装器1还包括设有贯通腔和开合门的焊接罩壳13；焊接集装器1的焊接轨架11和焊接装置12均设于焊接罩壳13内。

焊接罩壳13设有可供待焊管道01通过的贯通腔，因此，将焊接集装器1装卡于待焊管道01时，待焊管道01自贯通腔穿设，换言之，焊接罩壳13卡套于待焊管道01。焊接轨架11和焊接装置12均设于焊接罩壳13内，也就位于焊接罩壳13和待焊管道01之间。可见，焊接罩壳13为焊接轨架11和焊接装置12提供了较为封闭的作业空间，既有利于为焊接装置12的焊接操作提供独立且适宜的焊接环境，也避免焊接过程中的各类附加产物在焊接场地内随意扩散。

采用焊接罩壳13围设焊接轨架11和焊接装置12时，焊接罩壳13可设置排气装置130，利用排气装置130抽出焊接作业中产生的气态或粉尘状的附加产物，同时还可以利用排气装置130对前述附加产物进行无害处理。

由于焊接罩壳13内设有贯通腔，因此，焊接罩壳13的外表面并非完整连续的封闭壳体表面。例如，为了装卡圆管状的待焊管道01，贯通腔可设置为贯穿焊接罩壳13的圆孔腔，相应地，焊接罩壳13的外表面至少具有两个圆形的敞口，这两个敞口分别设于焊接罩壳13的两个相对分布的表面。此外，考虑到该焊接工作站的焊接集装器1通常需要采用吊装机械吊装至待焊管道01，因此，为了方便令贯通腔对准并卡套待焊管道01，贯通腔也可以呈拱形门洞状，此时，设有前述贯通腔的焊接罩壳13呈倒U型壳状，该焊接罩壳13的至少三个表面具有敞口，与此同时，前述三个表面的敞口依次衔接。

据上可知，焊接罩壳13用于为焊接轨架11和焊接装置12提供较为封闭的作业空间，为焊接集装器1内的多个零部件实现遮风挡雨，尤其是在焊接装置12执行焊接操纵时实现防风。焊接罩壳13因设有贯通腔而形成敞口时，可在敞口处设置开合门，利用开合门满足焊接集装器1及其焊接罩壳13在焊接前后以及焊接作业中的不同需求。

焊接前，需要将焊接集装器1及其焊接罩壳13装卡于待焊管道01时，打开开合门，令焊接罩壳13的敞口暴露出来，从而令待焊管道01自焊接罩壳13的敞口进入焊接罩壳13内。焊接后，需要将焊接集装器1及其焊接罩壳13拆离待焊管道01时，打开开合门并执行相关操作。焊接过程中，开合门处于关闭状态，令待焊管道01和焊接罩壳13之间形成较为封闭的空间。

在上述呈倒U型壳状的焊接罩壳13的基础上，为了减轻作业人员的负担，保障作业人员的人身安全，焊接罩壳13的开合门可包括设于贯通腔的轴向两端的端部敞口的第一折叠防风棚141，也就是说，焊接罩壳13的敞口包括两个端部敞口，这两个端部敞口位于焊接罩壳13及其贯通腔的轴向两端；两个第一折叠防风棚141分别设于两个端部敞口，用于在展开时局部封闭前述端部敞口且在折叠时完全敞露前述端部敞口。

由于待焊管道01需要自两个端部敞口贯穿焊接罩壳13，因此，对于任意一个端部敞口而言，第一折叠防风棚141不能完全封闭该端部敞口，而是需要露出且仅露出可供待焊管道01穿设的局部区域(可视为区域A)，反过来说，第一折叠防风棚141用于遮挡和敞露端部敞口与穿于该端部敞口的待焊管道01二者的间隙(可视为区域B)。显然，一个端部敞口恰好是前述区域A和前述区域B之和。

由此可见，当第一折叠防风棚141展开时，第一折叠防风棚141遮挡端部敞口与穿于该端部敞口的待焊管道01二者的间隙；当第一折叠防风棚141折叠时，第一折叠防风棚141敞露端部敞口与穿于该端部敞口的待焊管道01二者的间隙。

当焊接罩壳13呈倒U型壳状时，焊接罩壳13的敞口既包括两个端部敞口，还包括一个底部敞口；相应地，该焊接罩壳13的开合门还可以包括设于贯通腔的底部敞口、用于遮挡和敞露底部敞口的第二折叠防风棚142。第二折叠防风棚142设于底部敞口，当第二折叠防风棚142展开时，第二折叠防风棚142完全封闭前述底部敞口；当第二折叠防风棚142折叠时，第二折叠防风棚142完全敞露前述底部敞口。

此外，上述焊接罩壳13还设有防风棚驱动器15；第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142此二者均连接于防风棚驱动器15，防风棚驱动器15可驱动第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142实现自动启闭。

上述第一折叠防风棚141、第二折叠防风棚142二者分别连接有防风棚驱动器15，则两个防风棚驱动器15分别驱动第一折叠防风棚141、第二折叠防风棚142自动启闭，又或者，第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142二者相互连接，可实现同步运动，则可采用一个防风棚驱动器15同时驱动第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142折叠和展开。

将焊接集装器1吊装至待焊管道01或者吊装至脱离待焊管道01时，防风棚驱动器15驱动第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142二者均自动折叠收敛，以利于焊接集装器1相对于待焊管道01的安装和拆卸；焊接集装器1沿待焊管道01行走时，防风棚驱动器15驱动第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142二者均自动折叠收敛，以利于焊接集装器1的行走；焊接集装器1执行焊接作业时，防风棚驱动器15驱动第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142二者均自动展开封闭，使焊接集装器1在待焊管道01的外周形成相对封闭的箱壳以实现防风。其中，第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142自动折叠收敛指的是第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142自动打开，令焊接罩壳13的敞口暴露；第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142自动展开指的是第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142自动关闭，令焊接罩壳13的敞口遮蔽。

以第一折叠防风棚141连接有防风棚驱动器15为例，防风棚驱动器15可采用电缸、气缸等活塞缸，活塞缸的缸身安装于第一折叠防风棚141沿折叠方向的其中一侧，活塞缸的活塞杆连接于第一折叠防风棚141沿折叠方向的另外一侧，因此，随着活塞缸的活塞杆的伸缩移动，第一折叠防风棚141在折叠状态和展开状态之间交替。

针对第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142的具体结构，仍以第一折叠防风棚141为例，第一折叠防风棚141可包括多片折叠板，全部折叠板通过活动铰依次连接于一体。

通常，第一折叠防风棚141、第二折叠防风棚142均采用金属等刚性较大的材料加工，导致第一折叠防风棚141、第二折叠防风棚142对待焊管道01的实际封闭效果难以如设计预期，例如，处于展开状态的第一折叠防风棚141在封闭待焊管道01时，第一折叠防风棚141和待焊管道01二者之间往往还留有一定间隙，为此，除了设置第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142，焊接集装器1还可以在任意一个端部敞口处设置柔性的防风帘，此防风帘用于遮蔽第一折叠防风棚141和待焊管道01二者之间的间隙。较之第一折叠防风棚141，柔性的防风帘可以拖曳和堆叠于待焊管道01的表面，从而完全密封待焊管道01和焊接罩壳13之间的空间，同时几乎不会对焊接集装器1沿待焊管道01的轴向的移动产生影响。

除了作为开合门的上述第一折叠防风棚141和第二折叠防风棚142，焊接集装器1还可以包括设于焊接罩壳13的操作门120和操作门驱动器19，操作门120通常设于焊接罩壳13的侧面，可作为作业人员进出焊接罩壳13的通道；操作门驱动器19与操作门120连接，用于带动操作门120实现开启和关闭。操作门120开启时作业人员可以自操作门120进入焊接罩壳13，对焊接罩壳13内的各个零部件实现人为操纵、维修以及更换，反之，操作门120关闭与前述开合门均关闭时，焊接罩壳13实现完全封闭，可做焊接集装器1内的各个零部件的自动作业提供稳定、可靠、封闭的作业环境。

上述操作门120可两两一对安装于焊接罩壳13的同侧，从而形成对开推拉门。

此外，上述焊接集装器1还可以包括设于焊接罩壳13的顶部的吊耳160、设于焊接罩壳13的手动接地装置、设于焊接罩壳13内且用以滚动贴合于待焊管道01的滚筒180、设于焊接罩壳13底部的支撑脚170以及其他多个设于焊接罩壳13的电气零部件。

焊接罩壳13呈箱体状，因此，焊接罩壳13可包括位于顶部的顶盖和斜壁板、位于侧面的侧壁板和端壁板，至于焊接罩壳13的底部，如前所言，设有用于遮蔽焊接罩壳13的底部敞口的开合门。

顶盖和/或斜壁板位于焊接罩壳13的顶部，可设置多个吊耳160，方便作业人员利用吊装机械吊挂前述吊耳160，从而牵引焊接罩壳13相对于待焊管道01移动，例如，利用吊装机械上下移动焊接罩壳13，令焊接罩壳13自上而下卡套待焊管道01，或者令焊接罩壳13自下而上脱离待焊管道01。当然，吊装机械也可以通过吊耳前沿焊接罩壳13沿待焊管道01的轴向移动，实现更换工位。

侧壁板和端壁板围设于焊接罩壳13的侧面，其中，侧壁板指的是位于待焊管道01的径向两侧的焊接罩壳13的板面，端壁板指的是位于待焊管道01的轴向两端的焊接罩壳13的板面。显然，当焊接罩壳13卡套待焊管道01时，待焊管道01自焊接罩壳13的端壁板贯穿焊接罩壳13，换言之，焊接罩壳13的端部敞口设于端壁板。上文提及的操作门120一般设置于侧壁板，方便作业人员自待焊管道01的径向两侧进出焊接罩壳13。

滚筒180设于焊接罩壳13内，一般成对分布于待焊管道01的相对侧；任意一个滚筒180的至少部分滚筒壁与待焊管道01贴合，能够辅助于行走装置提高焊接集装器1沿待焊管道01自行走时的运动精度和运动稳定性。

支撑脚170设于焊接罩壳13的底部。焊接集装器1安装于待焊管道01，支撑脚170脱离地面，不影响焊接集装器1的自行走。焊接集装器1拆离待焊管道01时，支撑脚170可作为焊接集装器1的支撑底座，实现焊接集装器1在地面的架置。

焊接罩壳13内往往还设有控制箱110、操作面板、照明面板灯140、温湿度采集器150、交换机以及与焊接执行器连接的送丝机18等电气零部件。其中，部分温湿度采集器150也可以设置于焊接罩壳13外，从而与设于焊接罩壳13内的其他温湿度采集器150实现分别采集焊接罩壳13内外的环境参数。前述送丝机18的数量与设于焊接轨架11的焊接执行器的数量相同，例如，焊接轨架11设有四个焊接执行器，则焊接罩壳13内可设置四个送丝机18，这四个送丝机18用于一一对应向前述四个送丝机18供给供丝和供气。

请参考图6、图7和图9，在部分实施例中，焊接罩壳13可设置伸缩杆161和接地针162；前述接地针162耦接于焊接罩壳13，可用于满足焊接罩壳13及其内各零部件的接地要求；与此同时，接地针162设于伸缩杆161的底端，因伸缩杆161用于沿竖直方向运动。

当伸缩杆161沿竖直方向向下移动时，可以实现接地针162插入地下，从而实现焊接罩壳13及其内各零部件接地，保障焊接集装器1的用电安全，减少电磁环境对焊接集装器1引起的干扰。

当伸缩杆161沿竖直方向向上移动时，可以实现接地针162拔出地下，令焊接集装器1与地表相互分离，方便移动焊接集装器1。

上述伸缩杆161可以设置为气缸，气缸的推杆通过连接件连接接地针162，气缸在电磁换向阀的控制下驱动推杆推出和收回，令推杆带动接地针162插入地下或脱离地表。

请参考图1、图2、图11和图12，本申请所提供的焊接工作站中，焊接轨架11可包括齿圈111，与之相适应地，焊接装置12可包括与前述齿圈111齿配合的焊接执行件。该实施例中，环焊驱动装置与焊接执行件连接，可驱动焊接执行件沿齿圈111旋转，换言之，齿圈111不转，环焊驱动装置直接驱动焊接执行件沿齿圈111旋转，从而实现焊接执行件沿待焊管道01的周向旋转。

焊接执行件与齿圈111此二者齿配合，因此，齿圈111可以精确约束焊接执行件的旋转精度和旋转速度，实现焊接执行件在待焊管道01的周向的任意位置的定位，保障焊接效果。

上述焊接执行件设有可沿齿圈111的径向伸缩的焊头121，该焊头121用于对准目标焊接位置例如目标焊缝，实现焊接作业。

例如，对于任意一个焊接执行件而言，其可包括设有焊头121的焊枪，还可以包括用于安装焊枪及其焊头121的底座。底座安装于齿圈111并与齿圈111齿配合，焊枪及其焊头121与底座伸缩连接，因此，焊接执行件的焊头121既可以实现沿齿圈111的旋转运动，也可以实现沿齿圈111径向的直线进给运动。此外，前述底座还可以通过平摆机构连接焊枪及其焊头121，该平摆机构的摆动方向与齿圈111的轴向同样也是待焊管道01的轴向平行。

上述实施例中，一个齿圈111可安装两个焊接执行件。一个齿圈111的两个焊接执行件往往同步作业，当然，也可以独立作业。本申请所提供的焊接工作站中，焊接集装器1可设置两个焊接轨架11，这两个焊接轨架11沿焊接轨架11的轴向间隔分布，设于这两个焊接轨架11的四个焊接执行件可以同时作业或者独立作业。

为了方便拆装焊接集装器1和待焊管道01，上述齿圈111可采用多个弧形齿条装配而成，例如，一个齿圈111包括两个用于围设且相对于待焊管道01开合的弧形齿条，单个弧形齿条呈半环状，两个弧形齿条围设于待焊管道01的周侧。同一齿圈111的全部弧形齿条合拢时，全部弧形齿条形成首尾衔接的圆环；同一齿圈111的全部弧形齿条分散时，不同弧形齿条的相邻弧长端部相互分离，使得齿圈111的周向出现缺口，方便操作人员利用该缺口将待焊管道01卡入齿圈111内，换言之，焊接集装器1及其焊接轨架11可以自该缺口卡套待焊管道01，满足焊接集装器1自上而下吊装至待焊管道01。

上述焊接轨架11还可以包括用于围设且相对于待焊管道01开合的管夹112；管夹112张开时，管夹112向待焊管道01的外周分散，实现松开待焊管道01，焊接轨架11可以沿待焊管道01的轴向移动；反之，管夹112合拢时，管夹112向待焊管道01聚拢，实现夹紧待焊管道01，此时，焊接轨架11和待焊管道01相对固定。

特别的，管夹112可以与齿圈111的弧形齿条固定连接，从而利用管夹112的开合实现齿圈111的开合。例如，管夹112包括两个夹臂，这两个夹臂分别与齿圈111的两个弧形齿条固定连接。自待焊管道01拆装焊接集装器1时，管夹112的夹臂带动齿圈111的弧形齿条张开，令同一齿圈111的两个弧形齿条之间产生足以允许待焊管道01进出的缺口。焊接集装器1沿待焊管道01的轴向移动时，管夹112的夹臂张开，与此同时，同一齿圈111的两个弧形齿条之间也产生一定尺寸的缺口，此时管夹112松开待焊管道01，因此焊接集装器1可以实现沿待焊管道01轴向的自行走或者由吊装机械牵引行走。

请参考图1、图2和图13，在上述各个实施例的基础上，除了焊接集装器1，本申请所提供的焊接工作站还包括能源控制台2。

能源控制台2可包括供电装置、供气装置和控制台底座21；能源控制台2的供电装置通过电缆连接于焊接集装器1，实现向焊接集装器1提供电能；能源控制台2的供气装置通过气路管道连接于焊接集装器1，实现向焊接集装器1提供二氧化碳、氩气等气体。供电装置和供气装置此二者均集成于控制台底座21，而控制台底座21可用于连接吊管机，实现控制台底座21与焊接集装器1相互分离且独立驱动。当然，能源控制台2通常还包括与上述供电装置和供气装置连接的控制装置24。

使用该焊接工作站时，焊接集装器1可以实现自行走或者在吊装机械的牵引作用下行走；由于能源控制台2通过电缆、气路管道连接于焊接集装器1，因此，能源控制台2由吊管机带动行走，实现焊接集装器1和能源控制台2均沿待焊管道01的轴向移动，保障能源控制台2向焊接集装器1的供电和供气。

上述能源控制台2的供电装置可包括发电站221、中频加热电源222、焊接电源223、氩弧焊电源224和动力电源等。氩弧焊电源224用于为焊接装置12的氩弧焊作业提供电能，焊接电源223为焊接装置12的其他焊接作业提供电能；中频加热电源222与焊接轨架11的中频加热线圈提供中频交变电流，前述中频加热线圈可设置焊接轨架11的齿圈111，中频加热线圈通入中频交变电流时，齿圈111升温，可对待焊管道01的待焊区域实现预热；动力电源主要用于为焊接集装器1的行走装置和焊接集装器1的相关控制系统提供能量；发电站221可用于为能源控制台2以及焊接集装器1需要用电的设备供电。

上述能源控制台2的供气装置可包括气压源、空压机231、配比器232、氩气瓶234和二氧化碳气瓶233等。气压源主要是为焊接集装器1的气动执行器例如气缸提供动力；空压机231的作用是将电能转化为气压能，实现向焊接集装器1的多个气动设备供气；配比器232主要用于将二氧化碳气瓶233内的二氧化碳和氩气瓶234内的氩气按指定比例混合后提供给焊接自然以作为焊接保护隔离介质。

为了方便作业人员操作该焊接工作站，能源控制台2和焊接集装器1二者中至少其一设有无线通信装置，从而利用该无线通信装置与无线操纵终端3例如平板或手机实现无线连接。例如能源控制台2设有基站25，能源控制台2利用前述基站25与作为无线操纵终端3的平板实现无线连接。通常，无线操纵终端3指的是与前述无线通信装置可实现无线通讯的无线操作平板，作业人员可以在焊接现场以外的其他场地内采用前述无线操作平板控制能源控制台2的作业状态和焊接集装器1的作业状态。其中，焊接集装器1的作业状态可包括焊接集装器1的运动状态和焊接集装器1的焊接状态。

当然，上述无线操纵终端3还安装有用于远程控制能源控制台2和/或焊接集装器1的控制软件，实现无线操纵终端3与能源控制台2和/或焊接集装器1的互相通讯，进而实现作业人员通过无线操纵终端3远程控制能源控制台2和/或焊接集装器1。

综上，本申请所提供的焊接工作站可以按照如下步骤进行操作：

一、使能源控制台2和焊接集装器1处于吊装准备状态，将焊接集装器1吊装至待焊管道01。

作业人员可通过无线操纵终端3对能源控制台2和焊接集装器1进行操控，使得能源控制台2和焊接集装器1处于吊装准备状态。在吊装准备状态下，焊接集装器1的防风门、操作门均处于打开状态，与此同时，焊接轨架11的齿圈111和管夹112也处于张开状态。作业人员可以利用吊装机械悬吊焊接集装器1，令处于吊装准备状态的焊接集装器1自上而下卡套待焊管道01，然后关闭焊接集装器1的防风门和操作门。

当本申请所提供的焊接工作站用于实现同轴且相邻的两根待焊管道01的焊缝连接作业时，在此第一步之前，还包括完成前述两根待焊管道01的对口作业和根焊作业。

二、使焊接集装器1相对于待焊管道01移动至目标工位。

目标工位指的是待焊管道01上需要焊接的部位。以同轴且相邻的两根待焊管道01的焊缝连接作业为例，目标工位指的是这两根待焊管道01的相邻端部直接的接缝位置。在具体施工作业中，一条管道线路往往采用若干待焊管道01同轴拼接，因此，在这一条管道线路中一般具有多个目标工位。采用该焊接工作站实现这条管道线路的焊接作业时，可以依次对多个目标工位实现焊缝焊接。

作业人员可通过无线操纵终端3对能源控制台2和焊接集装器1进行操控，令焊接集装器1沿待焊管道01的轴向移动，实现焊接集装器1在目标工位的定位。当然，作业人员也可以利用吊装机械牵引焊接集装器1沿待焊管道01的轴向移动。相比于吊装机械牵引运动而言，令焊接集装器1自行走时的运动精度更高，但往往功率较大或者速度较小，因此，这一步中，可以首先采用吊装机械牵引焊接集装器1快速移动，令焊接集装器1接近目标工位但不越过目标工位，再令焊接集装器1自行走，实现焊接集装器1准确达到目标工位。

三、使焊接集装器1执行焊接动作，完成对待焊管道01的焊接作业。

在上述第二步之后，该焊接工作站完成与目标工位的精确对位。在此基础上执行第三步，作业人员可通过无线操纵终端3对能源控制台2和焊接集装器1进行操控，令焊接集装器1自动闭合齿圈111和管夹112、扫描待焊接区域例如焊缝、规划并执行焊接动作，完成对待焊管道01的焊接作业，实现对待焊接区域的填充和盖面。

在第三步中，有时会因为焊丝不足等原因而导致焊接异常。

如作业人员通过设于焊接集装器1内外的各类传感器和摄像头检测到异常现象，则无线操纵终端3可自动提示并控制焊接集装器1进入异常处理状态。例如，无线操纵终端3可关停焊接集装器1并打开焊接集装器1的防风门和操作门，方便作业人员进入焊接集装器1内，由作业人员检测并处理焊接集装器1的异常现象。

如针对同一目标工位的焊接作业无异常现象出现，则焊接集装器1自动完成一次焊接作业，并在本次焊接作业完成后循环进入第二步和第三步，从而实现对同一管道线路的全部目标工位的自动焊接。

综上，本申请所提供的焊接工作站将焊接轨架11、焊接装置12、行走装置、环焊驱动装置、开合门等多个设备集成于焊接集装器1的焊接罩壳13内，焊接集装器1在能源控制台2和无线操纵终端3的操纵下，可以作为一个高度集成的自动化设备实现安装、拆卸、移动和焊接等多项具体作业，也就是说，该焊接工作站可以将原本相互分离的多项工序集成为一道可自动化执行的焊接任务。

采用该焊接工作站执行待焊管道01的焊接作业时，可以实现自动行走、自动对位和自动焊接；作业人员可以远距离无线操控，无需作业人员人为切换工序，也无需作业人员进入焊接集装器1的内部，降低对作业人员的身心负担、劳动强度和作业水平要求，保障了不同工序之间的连续性，大大提高了作业效率和焊接质量。

以上对本申请所提供的可自行走的焊接工作站进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种焊接工作站，其特征在于，包括焊接集装器(1)，所述焊接集装器(1)包括：

用于沿待焊管道(01)的周向围设的焊接轨架(11)；

设于所述焊接轨架(11)的焊接装置(12)；

与所述焊接轨架(11)连接的行走装置；所述行走装置具有用于滚动贴合待焊管道(01)、以实现驱动所述焊接轨架(11)沿待焊管道(01)的轴向移动的驱动轮(172)；

所述焊接轨架(11)和所述焊接装置(12)二者之一连接有用于带动所述焊接装置(12)绕待焊管道(01)的待焊焊缝旋转的环焊驱动装置；

所述行走装置的数量为两个；任一所述行走装置还包括连接轴；所述连接轴的轴向与所述行走装置的移动方向垂直；所述连接轴的轴向两端分别设有所述驱动轮(172)；同一所述连接轴的全部所述驱动轮(172)具体为用于滚动贴合待焊管道(01)的差速驱动轮；

所述焊接集装器(1)还包括焊接罩壳(13)；所述焊接轨架(11)和所述焊接装置(12)均设于所述焊接罩壳(13)内；所述焊接罩壳(13)内设有用于供待焊管道(01)通过的贯通腔和设于所述贯通腔的敞口的开合门；

所述贯通腔呈拱形门洞状；所述开合门包括设于所述贯通腔的端部敞口的第一折叠防风棚(141)；所述第一折叠防风棚(141)用于遮挡和敞露所述端部敞口与穿于所述端部敞口的待焊管道(01)二者的间隙。

2.根据权利要求1所述的焊接工作站，其特征在于，同一所述连接轴的两个所述差速驱动轮分别连接伺服电机以实现差速驱动。

3.根据权利要求1所述的焊接工作站，其特征在于，所述行走装置还包括控制器和用于检测待焊焊缝位置的寻位传感器；所述控制器耦接所述寻位传感器和所述驱动轮(172)的动力设备，用于根据待焊焊缝位置控制所述驱动轮(172)启停。

4.根据权利要求1所述的焊接工作站，其特征在于，所述开合门还包括设于所述贯通腔的底部敞口、用于遮挡和敞露所述底部敞口的第二折叠防风棚(142)。

5.根据权利要求4所述的焊接工作站，其特征在于，所述焊接罩壳(13)设有防风棚驱动器(15)；所述第一折叠防风棚(141)和所述第二折叠防风棚(142)均连接于所述防风棚驱动器(15)、以实现自动启闭。

6.根据权利要求1所述的焊接工作站，其特征在于，所述焊接罩壳(13)设有伸缩杆(161)和接地针(162)；所述接地针(162)耦接于所述焊接罩壳(13)，所述接地针(162)设于所述伸缩杆(161)的底端；所述伸缩杆(161)用于沿竖直方向运动，以使所述接地针(162)插入地下。

7.根据权利要求1所述的焊接工作站，其特征在于，所述焊接轨架(11)包括齿圈(111)；所述焊接装置(12)包括与所述齿圈(111)齿配合的焊接执行件；所述环焊驱动装置与所述焊接执行件连接、以实现驱动所述焊接执行件沿所述齿圈(111)旋转。

8.根据权利要求7所述的焊接工作站，其特征在于，所述焊接执行件设有可沿所述齿圈(111)的径向伸缩的焊头(121)。

9.根据权利要求7所述的焊接工作站，其特征在于，一个所述齿圈(111)包括至少两个用于围设且相对于待焊管道(01)开合的弧形齿条。

10.根据权利要求9所述的焊接工作站，其特征在于，所述焊接轨架(11)还包括用于围设且相对于待焊管道(01)开合的管夹(112)；所述管夹(112)在合拢时卡紧待焊管道(01)。

11.根据权利要求1至10任一项所述的焊接工作站，其特征在于，还包括能源控制台(2)；所述能源控制台(2)包括供电装置、供气装置和控制台底座(21)；所述供电装置通过电缆连接于所述焊接集装器(1)，所述供气装置通过气路管道连接所述焊接集装器(1)；所述供电装置和所述供气装置均集成于所述控制台底座(21)。

12.根据权利要求11所述的焊接工作站，其特征在于，所述能源控制台(2)和/或所述焊接集装器(1)设有与无线操纵终端(3)无线连接的无线通信装置。