CN114952175A - 适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法，包括固定底座，固定底座包括箱型底座，箱型底座内可转动地设有丝杆，丝杆通过传动机构与驱动轴连接，驱动轴与驱动装置连接，箱型底座两侧设有滑轨；所述的丝杆与内螺纹轴套螺纹配合，内螺纹轴套外壁设有两个卡板，两个卡板与限位装置相配合；所述的限位装置包括底座，底座通过调节螺栓与滑动支座连接，底座通过铰链与旋转支架连接，旋转支架侧部设有滚轮，旋转支架上设有纵向锁定螺杆；底座底部设有传力板；滑动支座与滑轨滑动配合，传力板用于设置在两个卡板之间。本发明保证管节间的对接环焊缝在随滚轮托架的旋转过程中，始终处于同一竖截面，从而保证焊接质量，提高焊接效率。

Description

适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法

技术领域

本发明属于压力钢管制作技术领域，特别涉及一种适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法。

背景技术

以往压力钢管均是在安装现场进行逐节组装，即只有将上一节钢管调整到位并焊接牢固后，才能进行下一节钢管的安装工作。这样不仅无法多工作面同时安装,且每道环缝在拼装焊接时，必须搭设临时脚手架，不仅对施工难度、安装效率、成本投入以及安装质量均有影响。

现如今采用装配式建筑理念，在制作场内将两节或者更多节钢管组装在一起，焊接成为一个整体后运输到安装现场，不仅大大减少安装现场的工作量从而缩短安装工期，而且在安装质量、成本投入等方面将会有明显改善。

场内制作的压力钢管对接组装时，一般都是放置在专用的托架上进行。单节钢管的托架主要由2对主动轮、2对从动轮组成。两节或者多节压力钢管在托架上组装后，将埋弧焊机放置在底部最低点焊接内侧焊缝，或者放置在顶部最高点位置焊接外侧焊缝，焊接过程中开动主动轮，使其带动钢管一起旋转，从而使整条环缝在旋转过程中匀速经过焊机下方，以达到待焊区域始终处于平焊位的状态。

实际施焊过程中，可能出现主动轮旋转过程中的同步性不一致、钢管局部失圆状态、两主动轮与压力钢管轴中心的垂直度存在些许偏差等情况。此时只要出现其中任何1种情况，直径较大的压力钢管在旋转过程中就会出现明显的跑偏现象，从而导致待焊接的环焊缝不在同一竖截面上运动。采取何种方式消除这种影响，确保压力钢管在旋转过程中，环焊缝始终正好处于埋弧焊机的正下方，从而保证焊接质量、提高焊接效率，是本装置重点解决的问题。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法，利用本装置对旋转中的压力钢管进行位置限制，从而保证管节间的对接环焊缝在随滚轮托架的旋转过程中，始终处于同一竖截面，从而保证焊接质量，提高焊接效率。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，包括固定底座，固定底座包括箱型底座，箱型底座内可转动地设有丝杆，丝杆通过传动机构与驱动轴连接，驱动轴与驱动装置连接，箱型底座两侧设有滑轨；

所述的丝杆与内螺纹轴套螺纹配合，内螺纹轴套外壁设有两个卡板，两个卡板与限位装置相配合；

所述的限位装置包括底座，底座通过调节螺栓与滑动支座连接，底座通过铰链与旋转支架连接，旋转支架侧部设有滚轮，旋转支架上设有纵向锁定螺杆；底座底部设有传力板；

滑动支座与滑轨滑动配合，传力板用于设置在两个卡板之间。

优选的方案中，所述的底座为槽板结构，底座盖合在箱型底座的顶板上，顶板设有条形槽口，传力板贯穿于条形槽口，底座两侧对称设置有多组调节螺栓；滑动支座顶面设有安装调节螺栓的筒座。

优选的方案中，所述的旋转支架上设有轴杆，轴杆上设有滚轮，滚轮由多个线性排列的子滚轮构成。

优选的方案中，所述的轴杆与旋转支架之间设有缓冲层；滚轮外表面设有缓冲层。

优选的方案中，所述的驱动装置为转动手柄，转动手柄与驱动轴连接；传动机构为蜗轮蜗杆变速箱，驱动轴用于驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮传动配合，蜗轮与丝杆螺纹配合。

优选的方案中，所述的箱型底座端部设有连接端板，连接端板用于与滚轮托架连接。

优选的方案中，所述的调节螺栓包括与底座连接的外螺纹柱，外螺纹柱与内螺纹调节筒相适配，内螺纹调节筒底部设有插柱，插柱用于插入筒座内。

优选的方案中，所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，安装固定底座的箱型基座，两个固定底座之间用于放置滚轮托架和压力钢管；

步骤二，将滚轮托架与连接端板连接；调节转动手柄将两个滚轮之间的间距调节至大于压力钢管长度的位置；

步骤三，吊装压力钢管，并将压力钢管放置在滚轮托架上，保证两个固定底座对称布置在压力钢管轴向中心线的正下方；

步骤四，再次调节转动手柄使两个滚轮之间的间距逐渐缩小；当滚轮与压力钢管边缘接触时，停止转动转动手柄，转动旋转支架将滚轮向上翘起，继续调节转动手柄使滚轮中部与压力钢管边缘接触；

步骤五，调节纵向锁定螺杆用于锁定旋转支架的位置，避免旋转支架转动；

步骤六，开启焊机和滚轮托架的主动轮，开始进行压力钢管的环缝焊接；对称设置的滚轮用于防止压力钢管轴向移动；

步骤七，焊接完成后，调节纵向锁定螺杆使旋转支架放倒，利用吊机将压力钢管吊离；

步骤八，当进行下一节压力钢管焊接时，分以下两种情况进行调整：

情况一，若压力钢管与上一节压力钢管长度一致，不调节滚轮的位置，直接将压力钢管吊装至上一节压力钢管焊接的位置，转动旋转支架使其与压力钢管边缘接触，再调节纵向锁定螺杆固定旋转支架；

情况二，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度大时，重复步骤二步骤七的过程；

情况三，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度小时，重复步骤三步骤七的过程。

本专利可达到以下有益效果：

1、本发明主要适用于两节或者多节压力钢管进行对接环缝焊接时，利用本装置对旋转中的压力钢管进行位置限制，从而保证管节间的对接环焊缝在随滚轮托架的旋转过程中，始终处于同一竖截面，即待焊接环缝在旋转过程中始终处于埋弧焊机的正下方，从而保证焊接质量，提高焊接效率。

2、本装置结构简单且使用方便。在使用过程中能够有效的对钢管位置进行限制，从而保证待焊环缝在旋转过程中始终处于埋弧焊机的正下方。能够有效保证焊缝质量，提高施工效率。

3、通过滑轨的设置，让本装置可方便、快捷的适用于任何长度的钢管组装。通过铰链的设置，可避免频繁的对本装置进行定位，从而节省时间。通过压缩橡胶以及耐磨橡胶滚轮的设置，可大大延长旋转轴的使用周期，并且能够有效避免本装置对压力钢管母材产生损伤。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明结构图；

图2为本发明爆炸图;

图3为本发明底座正面图；

图4为本发明底座反面图；

图5为本发明使用效果图图一（压力钢管吊装阶段）；

图6为本发明使用效果图图二（压力钢管吊装完成阶段）。

图中：箱型基座1.1、丝杆1.2、转动手柄1.3、滑轨1.4、连接端板1.5、内螺纹轴套2、底座3、滑动支座4、旋转支架5、纵向锁定螺杆6、铰链7、轴杆8、轴套9、滚轮10、传力板11、卡板12、滚轮托架13、调节螺栓14。

具体实施方式

优选的方案如图1至图6所示，一种适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装及其使用方法，包括固定底座，固定底座包括箱型底座1.1，箱型底座1.1内可转动地设有丝杆1.2，丝杆1.2通过传动机构与驱动轴连接，驱动轴与驱动装置连接，箱型底座1.1两侧设有滑轨1.4；所述的丝杆1.2与内螺纹轴套2螺纹配合，内螺纹轴套2外壁设有两个卡板12，两个卡板12与限位装置相配合；所述的限位装置包括底座3，底座3通过调节螺栓14与滑动支座4连接，底座3通过铰链7与旋转支架5连接，旋转支架5侧部设有滚轮10，旋转支架5上设有纵向锁定螺杆6；底座3底部设有传力板11；滑动支座4与滑轨1.4滑动配合，传力板11用于设置在两个卡板12之间。

箱型基座1.1由顶板、底板和腹板焊接而成，箱型基座1.1内通过轴承座连接丝杆1.2，丝杆1.2转动用于驱动内螺纹轴套2水平移动。本实施例中，丝杆1.2由转动手柄1.3驱动转动，转动手柄1.3带动驱动轴转动，驱动轴通过直角传动机构带动丝杆1.2转动。转动手柄1.3可用电机替代。滑轨为方钢结构经过机加工而成，通过焊接的方式固定在箱型基座1.1两侧。限位装置在工作状态时，滑轨结构并不受力。只有当限位装置需要前后移动时，通过调节螺栓14将整个限位装置承托在滑轨上，再通过丝杆1.2和内螺纹轴套2的作用，实现限位装置在滑轨上的前后滑动。

进一步地，底座3为槽板结构，底座3盖合在箱型底座1.1的顶板上，顶板设有条形槽口，传力板11贯穿于条形槽口，底座3两侧对称设置有多组调节螺栓14；滑动支座4顶面设有安装调节螺栓14的筒座。传力板11用于插入至两个两块卡板12之间。

传力板11一方面可配合两块卡板12，通过内螺纹轴套2带动底座3移动，另一方面，传力板11位于条形槽口内，底座3移动时可起到定位作用。

卡板12位于条形槽口内，当丝杆1.2转动时，内螺纹轴套2不会转动。优选地，箱型基座1.1的顶板为翼板结构，底座3为方形管加工而成，底座3两端呈U型勾体，用于包裹住翼板。底座3的上表面设有补强板，补强板用于与铰链7连接。

底座3两侧分别设有三个调节螺栓14，调节螺栓14包括与底座3连接的外螺纹柱，外螺纹柱与内螺纹调节筒相适配，内螺纹调节筒底部设有插柱，插柱用于插入筒座内。工作状态时，通过向上拧紧3组调节螺栓14，使底座3与箱型基座1.1顶板紧密结合，当需要对限位装置进行前后移动时，可通过向下旋转调节螺栓14，将整个限位装置顶起直至底座3与箱型基座1.1顶板分离开，使整个限位装置的重量完全由滑动支座4承受。此时可通过滑动支座4在滑轨上移动，达到整个限位装置移动的效果。

滑动支座与滑轨接触面经过机加工处理，从而最大限度的减少接触面间的摩檫力。当整个限位装置的重量通过调节螺栓传导至滑动支座上后，即可实现整个限位装置在最小摩檫力的状态下进行前后移动。

进一步地，旋转支架5上设有轴杆8，轴杆8上设有滚轮10，滚轮10由多个线性排列的子滚轮构成。旋转支架5为可旋转的七字型结构，其前侧由上下对称的穿轴孔组成，可固定轴杆及滚轮；其后侧为两块加劲板，主要起到加强的作用。旋转支架的悬空侧向上凸起，为旋转支架使用过程中的旋转留出足够空间。对于长度尺寸一样的钢管环缝焊接，本装置在第一次调整到位并锁定后，可仅通过铰链装置的旋转放倒，就可给压力钢管吊离留出足够空间；当压力钢管吊装到位后，再将旋转支架旋转竖立，通过纵向锁定螺杆锁定稳固后，即可再次达到工作状态

在第一次将本装置定位时，可将旋转支架定位为稍微向后倾斜的状态，即两套本定位装置之间的间距，比待焊压力钢管的总长度尺寸略短。这样就可为下一次吊装定位钢管流出一定的富余量，即通过这种方式可增加旋转支架的工作行程，减少下一节待焊钢管的吊装定位时间。

纵向锁定螺杆6由一个固定的大号螺母，以及一个全螺纹的长螺杆组成。大号螺母为固定结构，焊接在旋转支架5的悬空侧。长螺杆拧进螺母内，作为本装置的可调节支撑杆。

使用过程中，拧起长螺杆后可将旋转支架5进行旋转直至放倒，以便流出空间进行压力钢管的吊装。也可拧下螺杆，对恢复到竖立状态下的旋转支架5进行固定，即通过对悬空侧的限位达到限制其旋转的目的。

优选地，轴杆8与旋转支架5之间设有缓冲层；滚轮10外表面设有缓冲层。滚轮通过轴杆与旋转支架5进行连接。在使用过程中，通过滚轮10与压力钢管的直接接触，来限制旋转过程中钢管的位置。由于压力钢管吨位大且为高强钢材料，滚轮10在与钢管的接触中很容易受到磨损，因此将旋转轴设计为同等大小的三截，当与钢管直接接触的中间截被磨损后，可用上下两截对其进行更换。

为防止钢管本身的管口不平导致局部位置对滚轮10的推力突然增大，在轴杆与旋转支架5间加设橡胶垫块作为缓冲。当滚轮10承受的推力突然增大时，橡胶可自动压缩2-3mm。从而减轻对旋转轴的破坏性，也可避免由此照成的卡顿对压力钢管的母材产生损伤。

滚轮为本装置的易磨损件，其通过与钢管间硬接触达到限制钢管跑偏的目的。其结构特点为在钢滚轮的外表面，敷设一圈耐磨损橡胶。这样即可防止由于其硬度太高导致对钢管边缘造成损坏，又可防止其硬度太低导致频繁更换。

滚轮设置为3截大小相等的子滚轮，当其中长期与压力钢管边缘接触的一截子滚轮出现严重磨损而导致凹凸不平时，可利用另外两截对其进行更换。

进一步地，驱动装置为转动手柄1.3，转动手柄1.3与驱动轴连接；传动机构为蜗轮蜗杆变速箱，驱动轴用于驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮传动配合，蜗轮与丝杆1.2螺纹配合。

进一步地，箱型底座1.1端部设有连接端板1.5，连接端板1.5用于与滚轮托架13连接。

优选地，所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装的使用方法，包括以下步骤：

箱型基座1.1为主要受力构件，通过箱型基座1.1上的连接端板，将其与滚轮托架连接成为一个整体结构，然后将其与地面上的预埋钢板或者预埋螺栓焊接牢固。

步骤一，安装固定底座的箱型基座1.1，两个固定底座之间用于放置滚轮托架13和压力钢管；

步骤二，将滚轮托架13与连接端板1.5连接；调节转动手柄1.3将两个滚轮10之间的间距调节至大于压力钢管长度的位置；

首次使用本工装时，需待压力钢管吊装至滚轮架上并放置稳固后，通过丝杆将限位装置位移至压力钢管边缘。当本装置上的滚轮与钢管接触后，向上稍微拧起纵向锁定螺杆，然后把限位装置往后旋转至略微倾斜状态，然后再转动丝杆，使滚轮与压力钢管边缘紧密接触。当限位装置处于稍微向后倾斜状态时，可增大本工装的工作行程，即在更换下一节待焊钢管时，不需对钢管位置进行精确定位，只要钢管位置偏差处于本限位装置的倾斜范围之内，均可达到滚轮与压力钢管紧密接触的要求。限位装置调整到位后，通过向上拧紧调节螺栓，使限位装置的底座与箱型基座1.1顶板紧密接触，达到稳固的状态。

步骤三，吊装压力钢管，并将压力钢管放置在滚轮托架13上，保证两个固定底座对称布置在压力钢管轴向中心线的正下方；

装置主要是通过滚轮对压力钢管边缘施加强制推力，达到对压力钢管位置限制的目的。使用过程中，本装置的滚轮结构虽然与钢管处于硬接触，但其在做功过程中始终处于旋转状态，且本滚轮材质为钢滚轮外表敷设耐磨橡胶的形式，可最大程度的的减轻钢管对滚轮的损伤，也可避免滚轮结构对钢管母材产生磨损。当压力钢管管口局部不平或者接头处存在错台现象时，可能会导致钢管对滚轮的推力突然增大，这样就有可能出现卡顿、跳动等现象。因此在轴与穿轴孔之间，设置了材质为压缩橡胶的轴套9。当出现突然间的推力增大时，压缩橡胶可自动压缩1-2mm，确保了钢管在旋转过程中的平顺性。避免环缝焊接过程中出现卡顿、跳动等现象。

步骤四，再次调节转动手柄1.3使两个滚轮10之间的间距逐渐缩小；当滚轮10与压力钢管边缘接触时，停止转动转动手柄1.3，转动旋转支架5将滚轮10向上翘起，继续调节转动手柄1.3使滚轮10中部与压力钢管边缘接触；

步骤五，调节纵向锁定螺杆6用于锁定旋转支架5的位置，避免旋转支架5转动；

步骤六，开启焊机和滚轮托架13的主动轮，开始进行压力钢管的环缝焊接；对称设置的滚轮10用于防止压力钢管轴向移动；

步骤七，焊接完成后，调节纵向锁定螺杆6使旋转支架5放倒，利用吊机将压力钢管吊离；

步骤八，当进行下一节压力钢管焊接时，分以下两种情况进行调整：

情况一，若压力钢管与上一节压力钢管长度一致，不调节滚轮10的位置，直接将压力钢管吊装至上一节压力钢管焊接的位置，转动旋转支架5使其与压力钢管边缘接触，再调节纵向锁定螺杆6固定旋转支架5；

情况二，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度大时，重复步骤二-步骤七的过程；

情况三，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度小时，重复步骤三-步骤七的过程。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，包括固定底座，其特征在于：固定底座包括箱型底座（1.1），箱型底座（1.1）内可转动地设有丝杆（1.2），丝杆（1.2）通过传动机构与驱动轴连接，驱动轴与驱动装置连接，箱型底座（1.1）两侧设有滑轨（1.4）；

所述的丝杆（1.2）与内螺纹轴套（2）螺纹配合，内螺纹轴套（2）外壁设有两个卡板（12），两个卡板（12）与限位装置相配合；

所述的限位装置包括底座（3），底座（3）通过调节螺栓（14）与滑动支座（4）连接，底座（3）通过铰链（7）与旋转支架（5）连接，旋转支架（5）侧部设有滚轮（10），旋转支架（5）上设有纵向锁定螺杆（6）；底座（3）底部设有传力板（11）；

滑动支座（4）与滑轨（1.4）滑动配合，传力板（11）用于设置在两个卡板（12）之间。

2.根据权利要求1所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：底座（3）为槽板结构，底座（3）盖合在箱型底座（1.1）的顶板上，顶板设有条形槽口，传力板（11）贯穿于条形槽口，底座（3）两侧对称设置有多组调节螺栓（14）；滑动支座（4）顶面设有安装调节螺栓（14）的筒座。

3.根据权利要求1所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：旋转支架（5）上设有轴杆（8），轴杆（8）上设有滚轮（10），滚轮（10）由多个线性排列的子滚轮构成。

4.根据权利要求3所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：轴杆（8）与旋转支架（5）之间设有缓冲层；滚轮（10）外表面设有缓冲层。

5.根据权利要求1所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：驱动装置为转动手柄（1.3），转动手柄（1.3）与驱动轴连接；传动机构为蜗轮蜗杆变速箱，驱动轴用于驱动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮传动配合，蜗轮与丝杆（1.2）螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：箱型底座（1.1）端部设有连接端板（1.5），连接端板（1.5）用于与滚轮托架（13）连接。

7.根据权利要求2所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装，其特征在于：调节螺栓（14）包括与底座（3）连接的外螺纹柱，外螺纹柱与内螺纹调节筒相适配，内螺纹调节筒底部设有插柱，插柱用于插入筒座内。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的适用于钢管卧拼环缝连续施焊的限位工装的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，安装固定底座的箱型基座（1.1），两个固定底座之间用于放置滚轮托架（13）和压力钢管；

步骤二，将滚轮托架（13）与连接端板（1.5）连接；调节转动手柄（1.3）将两个滚轮（10）之间的间距调节至大于压力钢管长度的位置；

步骤三，吊装压力钢管，并将压力钢管放置在滚轮托架（13）上，保证两个固定底座对称布置在压力钢管轴向中心线的正下方；

步骤四，再次调节转动手柄（1.3）使两个滚轮（10）之间的间距逐渐缩小；当滚轮（10）与压力钢管边缘接触时，停止转动转动手柄（1.3），转动旋转支架（5）将滚轮（10）向上翘起，继续调节转动手柄（1.3）使滚轮（10）中部与压力钢管边缘接触；

步骤五，调节纵向锁定螺杆（6）用于锁定旋转支架（5）的位置，避免旋转支架（5）转动；

步骤六，开启焊机和滚轮托架（13）的主动轮，开始进行压力钢管的环缝焊接；对称设置的滚轮（10）用于防止压力钢管轴向移动；

步骤七，焊接完成后，调节纵向锁定螺杆（6）使旋转支架（5）放倒，利用吊机将压力钢管吊离；

步骤八，当进行下一节压力钢管焊接时，分以下两种情况进行调整：

情况一，若压力钢管与上一节压力钢管长度一致，不调节滚轮（10）的位置，直接将压力钢管吊装至上一节压力钢管焊接的位置，转动旋转支架（5）使其与压力钢管边缘接触，再调节纵向锁定螺杆（6）固定旋转支架（5）；

情况二，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度大时，重复步骤二-步骤七的过程；

情况三，若压力钢管的长度比上一节压力钢管长度小时，重复步骤三-步骤七的过程。

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