CN114799607B - 一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法，包括有底板、顶板以及设置于底板和顶板之间的焊接机构，底板与顶板之间通过四个无杆气缸相连，四个无杆气缸上套接有第一安装板，第一安装板的内部形成呈环形结构的第一滑槽，焊接机构设置于第一安装板上并与其内侧的第一滑槽滑动连接，第一安装板的顶部以及底部均安装有焊接打磨装置，两个焊接打磨装置可相对于第一安装板沿竖直方向上下移动，并且两个焊接打磨装置与焊接机构保持同步旋转。本发明可实现波纹膨胀节的自动化焊接，并且焊接过程中可以自动打磨焊皮焊缝处位置，极大的节约了人工焊接的时间以及人工打磨的时间，提高效率的同时也节约了成本。

Description

一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接装置领域，具体涉及一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法。

背景技术

膨胀节是为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。膨胀节在加工过程中，需要通过焊接方式将波纹管与法兰盘连接在一起。但是现有技术中通常将法兰盘和波纹管预先进行固定，然后依靠人工作业将法兰盘和波纹管的连接处进行焊接，焊接完成后还需要人工对焊缝进行打磨处理，以保证波纹膨胀节的生产加工质量。此种方式不仅作业效率低，而且波纹膨胀节的加工质量也主要依赖于工人的专业素养，其质量无法得到有效的保障，鉴于此，本发明提出涉及一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，包括有底板、顶板以及设置于底板和顶板之间的焊接机构，底板与顶板之间通过四个无杆气缸相连，四个无杆气缸上套接有第一安装板，第一安装板的内部形成呈环形结构的第一滑槽，焊接机构设置于第一安装板上并与其内侧的第一滑槽滑动连接，第一安装板的顶部以及底部均安装有焊接打磨装置，两个焊接打磨装置可相对于第一安装板沿竖直方向上下移动，并且两个焊接打磨装置与焊接机构保持同步旋转。

优选的，焊接机构包括有转动安装在第一安装板上的焊接器，第一滑槽上滑动套接有滑动框，滑动框的顶部通过第一连杆固定连接有第一圆板，焊接器转动安装于第一圆板的顶部，焊接器的顶部连接有朝向波纹膨胀节设置的焊接头，第一圆板的底部沿竖直方向转动安装有转轴，转轴的末端固定连接有齿轮，第一安装板的内侧壁上形成有一圈与齿轮相啮合的啮合齿。

优选的，焊接打磨装置包括有固定在底座上的转动限位框，转动限位框的内部转动安装有直杆，直杆的一端延伸至波纹膨胀节并固定连接有打磨转刀，直杆的另一端延伸至转动限位框的外部后通过弹簧与底座的下端面相连，底座上还固定连接有支撑架，支撑架的内侧转动安装有与直杆相配合的凸轮。

优选的，第一安装板的顶部通过呈矩形分布的第一电动伸缩杆连接有第二安装板，第二安装板底部的内侧开设有第三滑槽，第三滑槽的内部滑动安装有第一弧形滑块，第一弧形滑块的底部通过转动轴连接于焊接打磨装置的底座，该底座为第二圆板，第二圆板与第一圆板之间通过第一伸缩杆相连，并且第一伸缩杆的两端分别与第一圆板、第二圆板转动连接。

优选的，第一安装板的底部通过呈矩形分布的第二电动伸缩杆连接有第三安装板，第三安装板顶部的内侧开设有第二滑槽，第二滑槽的内部滑动连接有第二弧形滑块，第二弧形滑块的顶部通过转动轴连接于另一焊接打磨装置的底座上，该底座为第三圆板，绕设于第一滑槽上的滑动框底部转动连接有第二伸缩杆，第二伸缩杆的底部向下延伸并与第三圆板的中心处转动连接。

优选的，顶板的顶部开设有装料孔，装料孔的内部可拆卸安装有第一安装定位块，第一安装定位块包括有限位板，限位板的底部固定连接有与装料孔内径相适配的圆柱体，圆柱体的底部形成有与波纹膨胀节的法兰盘相适配的凹槽，圆柱体的底部边缘处呈环形分布有三个卡爪；底板的顶部固定安装有第二安装定位块。

优选的，底板与顶板之间安装有密封框，密封框一侧的底部固定安装有鼓风机，鼓风机的出风端与密封框的内部相连通，顶板的顶部沿竖直方向固定连接有排烟管，排烟管穿过顶板后与密封框的内部相连通。

一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接方法，采用上述提及的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，方法如下：

步骤一、取下第一安装定位块，将待焊接的波纹膨胀节放置于底板顶部的第二安装定位块内，然后将第一安装定位块插入至装料孔中，通过第一安装定位块和第二安装定位块相配合将波纹膨胀节固定牢靠；

步骤二、驱动第一圆板旋转180°，使焊接器上的焊接头朝向波纹膨胀节一侧，驱动第一安装板沿无杆气缸向上滑动，直至第一圆板靠近波纹膨胀节上方的待焊接位置，焊接器工作完成波纹膨胀节上部的焊接；

步骤三、驱动第一安装板沿无杆气缸向下滑动，待第一圆板靠近波纹膨胀节下方的待焊接位置后，停止第一安装板，此时驱动第二安装板上的打磨焊接装置旋转180°，使其打磨转刀朝向波纹膨胀节一侧，并通过第一电动伸缩杆调整打磨转刀的位置，使打磨转刀靠近焊接后的焊缝处；

步骤四、启动焊接器工作，焊接器在第一滑槽内旋转一周完成对波纹膨胀节下方的焊接作业，与此同时，第二安装板上的打磨焊接装置与焊接器保持同步旋转完成对步骤二中完成焊接的部位进行打磨；

步骤五、步骤四结束后，驱动第一安装板沿无杆气缸向上滑动，第一安装板下方的焊接打磨装置旋转180°，并通过第二电动伸缩杆调整打磨转刀的位置，使打磨转刀靠近步骤四中完成焊接后的焊缝处，再次驱动焊接器在第一滑槽内旋转，进而带动焊接打磨装置工作完成对焊缝处的打磨。

与现有技术相比，本发明提供了一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置及方法，具备以下有益效果：

（1）本发明可实现波纹膨胀节的自动化焊接，并且焊接过程中可以自动打磨焊皮焊缝处位置，极大的节约了人工焊接的时间以及人工打磨的时间，提高效率的同时也节约了成本。

（2）本发明中的焊接装置在底板与顶板之间安装有密封框，密封框一侧的底部固定安装有鼓风机，鼓风机的出风端与密封框的内部相连通，顶板的顶部沿竖直方向固定连接有排烟管，排烟管穿过顶板后与密封框的内部相连通，焊接的过程中通过鼓风机向密封框内部鼓入气体，通过气体将焊接过程中产生的烟尘排出，可避免了烟尘停留在焊接处对人员身体健康带来损坏。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明实施例中整个装置的外部结构示意图；

图2为本发明实施例中整个装置去掉密封框后的结构示意图；

图3为本发明实施例中顶板与底板的连接示意图；

图4为本发明实施例中第一安装定位块的结构示意图；

图5为实施例中焊接机构与两个焊接打磨装置的装配示意图；

图6为本发明实施例中第一安装板的剖面示意图；

图7为本发明实施例中焊接机构在第一安装板上的装配示意图；

图8为实施例中第一安装板和第二安装板的连接示意图；

图9为实施例中第一安装板和第三安装板的连接示意图；

图10为实施例中焊接打磨装置的结构示意图。

图中：1、底板；2、密封框；3、顶板；4、鼓风机；5、排烟管；6、第一安装定位块；61、限位板；62、圆柱体；63、卡爪；64、凹槽；7、无杆气缸；8、第一安装板；9、第二安装板；10、第三安装板；11、第一电动伸缩杆；12、第二电动伸缩杆；13、波纹膨胀节；14、第二安装定位块；15、装料孔；16、第一滑槽；17、第二滑槽；18、啮合齿；19、滑动框；20、第一连杆；21、第一圆板；22、焊接器；23、焊接头；24、转轴；25、齿轮；26、第三滑槽；27、第一弧形滑块；28、第二圆板；29、第一伸缩杆；30、第二伸缩杆；31、第三圆板；32、第二弧形滑块；33、直杆；34、打磨转刀；35、转动限位框；36、弹簧；37、支撑架；38、凸轮。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-图10，本实施例提出一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，包括有底板1、顶板3以及设置于底板1和顶板3之间的焊接机构，底板1与顶板3之间通过四个无杆气缸7相连，四个无杆气缸7上套接有第一安装板8，第一安装板8的内部形成呈环形结构的第一滑槽16，焊接机构设置于第一安装板8上并与其内侧的第一滑槽16滑动连接，第一安装板8的顶部以及底部均安装有焊接打磨装置，两个焊接打磨装置可相对于第一安装板8沿竖直方向上下移动，并且两个焊接打磨装置与焊接机构保持同步旋转。

具体的，本实施例中的焊接机构包括有转动安装在第一安装板8上的焊接器22，第一滑槽16上滑动套接有滑动框19，滑动框19的顶部通过第一连杆20固定连接有第一圆板21，焊接器22转动安装于第一圆板21的顶部（焊接器22相对于第一圆板21的旋转则通过第一电机来实现，附图中未示意出，通过第一电机驱动焊接器22在第一圆板21上进行旋转），焊接器22的顶部连接有朝向波纹膨胀节13设置的焊接头23，第一圆板21的底部沿竖直方向转动安装有转轴24（第一圆板21的内部安装有与转轴24驱动相连的第二电机，附图中未示意出），转轴24的末端固定连接有齿轮25，第一安装板8的内侧壁上形成有一圈与齿轮25相啮合的啮合齿18，通过第二电机驱动转轴24进行旋转，进而使齿轮25旋转，而齿轮25由于与啮合齿18相啮合，因此会带动第一圆板21在第一滑槽16内进行旋转。

进一步的，焊接打磨装置包括有固定在底座上的转动限位框35，转动限位框35的内部转动安装有直杆33，直杆33的一端延伸至波纹膨胀节13并固定连接有打磨转刀34，直杆33的另一端延伸至转动限位框35的外部后通过弹簧36与底座的下端面相连，底座上还固定连接有支撑架37，支撑架37的内侧转动安装有与直杆33相配合的凸轮38，凸轮38的旋转则通过固定在支撑架37侧壁上的第四电机所驱动（附图中未示意出），第四电机驱动凸轮38进行旋转，凸轮38的凸起部作用于直杆33后，直杆33以转动限位框35为中心进行旋转，进而拉伸弹簧36，由于弹簧36与凸轮38的共同限制配合，使打磨转刀34上下进行移动，形成对焊缝处的打磨。

如图6-图8所示，本实施例中，第一安装板8的顶部通过呈矩形分布的第一电动伸缩杆11连接有第二安装板9，第一电动伸缩杆11用于驱动第二安装板9相对于第一安装板8的移动，进而实现第二安装板9上的焊接打磨装置的位置独立调整。第二安装板9底部的内侧开设有第三滑槽26，第三滑槽26的内部滑动安装有第一弧形滑块27，第一弧形滑块27的底部通过转动轴连接于焊接打磨装置的底座（第一弧形滑块27内安装有于转动轴驱动连接的第四电机，图中未示意出，第四电机驱动第二圆板28旋转180°后，可防止波纹膨胀节在安装时与焊接打磨装置产生干涉），该底座为第二圆板28，第二圆板28与第一圆板21之间通过第一伸缩杆29相连，并且第一伸缩杆29的两端分别与第一圆板21、第二圆板28转动连接，当第一圆板21通过底部的滑动框19在第一滑槽16内进行滑动时，焊接打磨装置由于通过第一伸缩杆29与第一圆板21相连，因此焊接打磨装置会与焊接机构同步进行移动。

同样的，第一安装板8的底部通过呈矩形分布的第二电动伸缩杆12连接有第三安装板10，第三安装板10顶部的内侧开设有第二滑槽17，第二滑槽17的内部滑动连接有第二弧形滑块32，第二弧形滑块32的顶部通过转动轴连接于另一焊接打磨装置的底座上（第二弧形滑块32内安装有于转动轴驱动连接的第五电机，图中未示意出，第五电机驱动第三圆板31旋转180°后，可防止波纹膨胀节13在安装时与焊接打磨装置产生干涉），该底座为第三圆板31，绕设于第一滑槽16上的滑动框19底部转动连接有第二伸缩杆30，第二伸缩杆30的底部向下延伸并与第三圆板31的中心处转动连接，当第一圆板21通过底部的滑动框19在第一滑槽16内进行滑动时，第三圆板31上的焊接打磨装置也会与焊接机构同步进行移动。

顶板3的顶部开设有装料孔15，装料孔15的内部可拆卸安装有第一安装定位块6，第一安装定位块6包括有限位板61，限位板61的底部固定连接有与装料孔15内径相适配的圆柱体62，圆柱体62的底部形成有与波纹膨胀节13的法兰盘相适配的凹槽64，圆柱体62的底部边缘处呈环形分布有三个卡爪63；底板1的顶部固定安装有第二安装定位块14，当波纹膨胀节13通过装料孔15插入至底板1上后，第二安装定位块14可对波纹膨胀节13底部的法兰盘进行固定，第一安装定位块6安装在装料孔15内后，其底部的凹槽64与波纹膨胀节13底部的法兰盘相配合，并且三个卡爪63对法兰盘进行固定。

由于在焊接的过程中会产生大量的烟尘，因此为了避免烟尘对工作人员的身体造成危害，本实施例中在底板1与顶板3之间安装有密封框2，同时为了便于人员随时观看焊接过程，密封框2可采用透明材质，密封框2一侧的底部固定安装有鼓风机4，鼓风机4的出风端与密封框2的内部相连通，顶板3的顶部沿竖直方向固定连接有排烟管5，排烟管5穿过顶板3后与密封框2的内部相连通，焊接的过程中通过鼓风机4向密封框2内部鼓入气体，通过气体将焊接过程中产生的烟尘排出，可避免了烟尘停留在焊接处对人员身体健康带来损坏。

本发明提出一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，初始状态下，焊接器22上的焊接头23以及焊接打磨装置中的打磨转刀34均朝向外侧，工作时，取下第一安装定位块6，将待焊接的波纹膨胀节13放置于底板1顶部的第二安装定位块14内，然后将第一安装定位块6插入至装料孔15中，通过第一安装定位块6和第二安装定位块14相配合将波纹膨胀节13固定牢靠。

驱动第一圆板21旋转180°，使焊接器22上的焊接头23朝向波纹膨胀节13一侧，驱动第一安装板8沿无杆气缸7向上滑动，直至第一圆板21靠近波纹膨胀节13上方的待焊接位置，焊接器22工作完成波纹膨胀节13上部的焊接。随后驱动第一安装板8沿无杆气缸7向下滑动，待第一圆板21靠近波纹膨胀节13下方的待焊接位置后，停止第一安装板8，此时驱动第二安装板9上的打磨焊接装置旋转180°，使其打磨转刀34朝向波纹膨胀节13一侧，并通过第一电动伸缩杆11调整打磨转刀34的位置，使打磨转刀34靠近焊接后的焊缝处。

启动焊接器22工作，焊接器22在第一滑槽16内旋转一周完成对波纹膨胀节13下方的法兰盘和波纹管的焊接作业，与此同时，第二安装板9上的打磨焊接装置与焊接器22保持同步旋转完成对上述完成焊接的部位进行打磨。

然后，驱动第一安装板8沿无杆气缸7向上滑动，第一安装板8下方的焊接打磨装置旋转180°，并通过第二电动伸缩杆12调整打磨转刀34的位置，使打磨转刀34靠近波纹膨胀节13下方的焊缝处，再次驱动焊接器22在第一滑槽16内旋转，进而带动焊接打磨装置工作完成对该焊缝处的打磨。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，包括有底板（1）、顶板（3）以及设置于底板（1）和顶板（3）之间的焊接机构，其特征在于，底板（1）与顶板（3）之间通过四个无杆气缸（7）相连，四个无杆气缸（7）上套接有第一安装板（8），第一安装板（8）的内部形成呈环形结构的第一滑槽（16），焊接机构设置于第一安装板（8）上并与其内侧的第一滑槽（16）滑动连接，第一安装板（8）的顶部以及底部均安装有焊接打磨装置，两个焊接打磨装置可相对于第一安装板（8）沿竖直方向上下移动，并且两个焊接打磨装置与焊接机构保持同步旋转；

焊接机构包括有转动安装在第一安装板（8）上的焊接器（22），第一滑槽（16）上滑动套接有滑动框（19），滑动框（19）的顶部通过第一连杆（20）固定连接有第一圆板（21），焊接器（22）转动安装于第一圆板（21）的顶部，焊接器（22）的顶部连接有朝向波纹膨胀节（13）设置的焊接头（23），第一圆板（21）的底部沿竖直方向转动安装有转轴（24），转轴（24）的末端固定连接有齿轮（25），第一安装板（8）的内侧壁上形成有一圈与齿轮（25）相啮合的啮合齿（18）；

焊接打磨装置包括有固定在底座上的转动限位框（35），转动限位框（35）的内部转动安装有直杆（33），直杆（33）的一端延伸至波纹膨胀节（13）并固定连接有打磨转刀（34），直杆（33）的另一端延伸至转动限位框（35）的外部后通过弹簧（36）与底座的下端面相连，底座上还固定连接有支撑架（37），支撑架（37）的内侧转动安装有与直杆（33）相配合的凸轮（38）。

2.根据权利要求1所述的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，其特征在于；第一安装板（8）的顶部通过呈矩形分布的第一电动伸缩杆（11）连接有第二安装板（9），第二安装板（9）底部的内侧开设有第三滑槽（26），第三滑槽（26）的内部滑动安装有第一弧形滑块（27），第一弧形滑块（27）的底部通过转动轴连接于焊接打磨装置的底座，该底座为第二圆板（28），第二圆板（28）与第一圆板（21）之间通过第一伸缩杆（29）相连，并且第一伸缩杆（29）的两端分别与第一圆板（21）、第二圆板（28）转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，其特征在于：第一安装板（8）的底部通过呈矩形分布的第二电动伸缩杆（12）连接有第三安装板（10），第三安装板（10）顶部的内侧开设有第二滑槽（17），第二滑槽（17）的内部滑动连接有第二弧形滑块（32），第二弧形滑块（32）的顶部通过转动轴连接于另一焊接打磨装置的底座上，该底座为第三圆板（31），绕设于第一滑槽（16）上的滑动框（19）底部转动连接有第二伸缩杆（30），第二伸缩杆（30）的底部向下延伸并与第三圆板（31）的中心处转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，其特征在于：顶板（3）的顶部开设有装料孔（15），装料孔（15）的内部可拆卸安装有第一安装定位块（6），第一安装定位块（6）包括有限位板（61），限位板（61）的底部固定连接有与装料孔（15）内径相适配的圆柱体（62），圆柱体（62）的底部形成有与波纹膨胀节（13）的法兰盘相适配的凹槽（64），圆柱体（62）的底部边缘处呈环形分布有三个卡爪（63）；底板（1）的顶部固定安装有第二安装定位块（14）。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，其特征在于：底板（1）与顶板（3）之间安装有密封框（2），密封框（2）一侧的底部固定安装有鼓风机（4），鼓风机（4）的出风端与密封框（2）的内部相连通，顶板（3）的顶部沿竖直方向固定连接有排烟管（5），排烟管（5）穿过顶板（3）后与密封框（2）的内部相连通。

6.一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接方法，采用权利要求4所述的一种石油化工容器罐体波纹膨胀节焊接装置，其特征在于：方法如下：

步骤一、取下第一安装定位块（6），将待焊接的波纹膨胀节（13）放置于底板（1）顶部的第二安装定位块（14）内，然后将第一安装定位块（6）插入至装料孔（15）中，通过第一安装定位块（6）和第二安装定位块（14）相配合将波纹膨胀节（13）固定牢靠；

步骤二、驱动第一圆板（21）旋转180°，使焊接器（22）上的焊接头（23）朝向波纹膨胀节（13）一侧，驱动第一安装板（8）沿无杆气缸（7）向上滑动，直至第一圆板（21）靠近波纹膨胀节（13）上方的待焊接位置，焊接器（22）工作完成波纹膨胀节（13）上部的焊接；

步骤三、驱动第一安装板（8）沿无杆气缸（7）向下滑动，待第一圆板（21）靠近波纹膨胀节（13）下方的待焊接位置后，停止第一安装板（8），此时驱动第二安装板（9）上的打磨焊接装置旋转180°，使其打磨转刀（34）朝向波纹膨胀节（13）一侧，并通过第一电动伸缩杆（11）调整打磨转刀（34）的位置，使打磨转刀（34）靠近焊接后的焊缝处；

步骤四、启动焊接器（22）工作，焊接器（22）在第一滑槽（16）内旋转一周完成对波纹膨胀节（13）下方的焊接作业，与此同时，第二安装板（9）上的打磨焊接装置与焊接器（22）保持同步旋转完成对步骤二中完成焊接的部位进行打磨；

步骤五、步骤四结束后，驱动第一安装板（8）沿无杆气缸（7）向上滑动，第一安装板（8）下方的焊接打磨装置旋转180°，并通过第二电动伸缩杆（12）调整打磨转刀（34）的位置，使打磨转刀（34）靠近步骤四中完成焊接后的焊缝处，再次驱动焊接器（22）在第一滑槽（16）内旋转，进而带动焊接打磨装置工作完成对焊缝处的打磨。

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