CN115070174A - 一种轨道式管塔合缝焊接装置 - Google Patents

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CN115070174A CN202210739029.6A CN202210739029A CN115070174A CN 115070174 A CN115070174 A CN 115070174A CN 202210739029 A CN202210739029 A CN 202210739029A CN 115070174 A CN115070174 A CN 115070174A
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张威
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王亮
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Abstract

本发明提供了一种轨道式管塔合缝焊接装置，包括底座，底座上设置有焊接单元和托举单元；焊接单元包括龙门架、轨道车、导轨；龙门架上设置有PLC控制箱、焊接组件及两个合缝组件；焊接组件包括焊接油缸、焊接机和第一光电传感器；合缝组件包括合缝油缸、连接板和多个压辊；托举单元包括支架和托举组件；本发明的轨道式焊接结构，在焊接时无需移动管塔，管塔受到的合缝压力更稳定，有效避免了管塔在运动时产生振动导致焊接质量不好的问题；相比于管塔移动焊接的方式，装置的占地面积更小，节省空间；对管塔施加合缝力的同时在管塔下方施加向上的辅助支撑力，使管塔周圈受力更均匀，减小焊接误差、变形。

Description

一种轨道式管塔合缝焊接装置
技术领域
本发明涉及管塔合缝焊接装置技术领域，具体为一种轨道式管塔合缝焊接装置。
背景技术
管塔在进行轴向焊接时，需要对管塔进行挤压合缝，目前常用的方式是通过人工合缝、焊接的方式进行操作，工作效率低下，且焊接的质量取决于操作者的焊接经验，不利于批量化生产。
公开号CN110773849B公开了一种龙门式塔管合缝焊接机，所述焊接机包括龙门架组件、塔管托辊组件、侧压伺服合缝机构、主压合缝焊接机构。所述龙门架组件下方设有塔管托辊组件用于支撑塔管，龙门架组件两侧各设有侧压伺服合缝机构，且其顶部设有主压合缝焊接机构；所述侧压伺服合缝机构及主压合缝机构分别从塔管两侧与顶部挤压塔管实现合缝，所述主压合缝焊接机构利用埋弧焊机头对合缝间隙进行焊接。该合缝焊接机在使用时，需要将管塔放在塔管托辊组件，使管塔在塔管托辊组件运动，主压合缝焊接机构的位置固定不动，因管塔长度较长，在管托辊组件上运动时难以避免的会产生振动，容易出现焊接不均匀的情况，影响焊接质量；并且管塔从前端进入主压合缝焊接机构到末端移出主压合缝焊接机构，装置的整体长度大于两个管塔的长度，占地面积较大。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种轨道式管塔合缝焊接装置，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轨道式管塔合缝焊接装置，包括底座，所述底座上设置有焊接单元和托举单元；
所述焊接单元包括龙门架、轨道车、导轨；轨道车活动设置在导轨上；龙门架横跨于两个导轨的上方，且龙门架的底端面分别与两个轨道车固定连接；龙门架上设置有PLC控制箱、焊接组件及两个合缝组件；焊接组件设置在龙门架的顶部，合缝组件设置在龙门架的侧面且两个合缝组件对称设置在焊接组件的两侧；
所述焊接组件包括焊接油缸、焊接机和第一光电传感器；焊接油缸垂直固定在龙门架的顶端中央位置，且焊接油缸的前端穿过龙门架并向下延伸；焊接机固定在焊接油缸的前端端面上；第一光电传感器固定在焊接机的前侧面上；
所述合缝组件包括合缝油缸、连接板和多个压辊；合缝油缸固定在龙门架的侧面；合缝油缸的轴线延长线与焊接油缸的轴线延长线相交且夹角为锐角；合缝油缸的前端穿过龙门架并向下延伸，连接板与合缝油缸的前端端面活动连接；压辊可转动的设置在连接板上远离合缝油缸的一端，多个压辊沿所述导轨的长度方向等间隔分布在连接板上，且所述压辊的轴线在同一平面内并相互平行；
所述托举单元固定在两个导轨中央位置的底座上，包括支架和对称设置在支架上的托举组件；所述托举组件包括立板、托举油缸、“J”形托板、尼龙橡胶布套、链带；立板垂直固定在支架的上端面上；托举油缸固定在立板的外侧面上，托举油缸的前端穿过立板，“J”形托板固定在托举油缸的前端端面上；两个托举组件的“J”形托板的内侧面相互平行设置；尼龙橡胶布套的一侧固定在“J”形托板的内侧面上；链带的上下两端分别与“J”形托板的上下两端固定连接，尼龙橡胶布套位于链带和“J”形托板之间，尼龙橡胶布套的外侧面与链带的内侧面活动接触；
焊接油缸、合缝油缸、托举油缸分别连接有油泵；所述第一光电传感器、油泵、轨道车分别与所述PLC控制箱电连接。
优选地，所述合缝油缸的前端设置有限位棒，限位棒贯穿合缝油缸的前端并与合缝油缸固定连接；限位棒的轴线与导轨的长度延伸方向相平行；限位棒的两端分别固定设置有弹簧，弹簧的另一端与连接板固定连接。
优选地，还包括辅助支撑单元，所述支撑单元配置有两个，对称设置在所述龙门架的底部两侧，包括滑块、辅助支撑油缸、螺母、丝杆、轴承座、“L”形支撑板、第二光电传感器、驱动电机、锥形托辊；龙门架上设置有滑槽，滑块可滑动的设置在滑槽内；螺母置于龙门架的外侧，且其外侧壁与滑块固定连接；丝杆通过轴承座可转动的设置在龙门架上，且丝杆穿过螺母并与螺母传动连接；驱动电机固定在龙门架上并与丝杆传动连接；辅助支撑油缸固定在滑块上；两个辅助支撑单元的辅助支撑油缸的轴线延长线相重合；“L”形支撑板固定在辅助支撑油缸的前端端面上；锥形托辊可转动的设置在“L”形支撑板的内侧面上，锥形托辊的轴线与辅助支撑油缸的轴线相平行；锥形托辊直径较小的一端朝向远离辅助支撑油缸的一侧设置；第二光电传感器固定在“L”形支撑板的底部上端面上；辅助支撑油缸连接有油泵，该油泵、第二光电传感器、驱动电机分别与所述PLC控制箱电连接。
优选地，所述托举油缸斜向设置在所述立板上，托举油缸的前端朝上倾斜，后端朝下倾斜。
优选地，两个所述合缝油缸的轴线延长线相垂直。
优选地，所述托举油缸的轴线延长线和跟其在底座上同一侧的所述合缝油缸的轴线延长线相垂直。
优选地，所述焊接机为高频电阻焊机或埋弧焊机。
本发明的轨道式焊接结构，在焊接时无需移动管塔，管塔受到的合缝压力更稳定，有效避免了管塔在运动时产生振动导致焊接质量不好的问题；相比于管塔移动焊接的方式，装置的占地面积更小，节省空间；对管塔施加合缝力的同时在管塔下方施加向上的辅助支撑力，使管塔周圈受力更均匀，减小焊接误差、变形。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中托举单元的结构示意图；
图3为图1中A处的局部放大图；
图4为图1中B处的局部放大图。
其中：
1、托举单元；101、链带；102、尼龙橡胶布套；103、托举油缸；104、立板；105、支架；106、“J”形托板；2、焊接油缸；201、焊接机；202、第一光电传感器；3、合缝油缸；301、限位棒；302、弹簧；303、连接板；304、压辊；4、龙门架；5、驱动电机；501、丝杆；502、辅助支撑油缸；503、螺母；504、轴承座；505、“L”形支撑板；506、第二光电传感器；507、锥形托辊；508、滑块；509、滑槽；6、导轨；7、轨道车；8、底座；9、PLC控制箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种轨道式管塔合缝焊接装置，包括底座8，底座8上设置有焊接单元和托举单元1；
焊接单元包括龙门架4、轨道车7、导轨6；轨道车7活动设置在导轨6上；龙门架4横跨于两个导轨6的上方，且龙门架4的底端面分别与两个轨道车7固定连接；龙门架4上设置有PLC控制箱9、焊接组件及两个合缝组件；焊接组件设置在龙门架4的顶部，合缝组件设置在龙门架4的侧面且两个合缝组件对称设置在焊接组件的两侧；
焊接组件包括焊接油缸2、焊接机201和第一光电传感器202；焊接油缸2垂直固定在龙门架4的顶端中央位置，且焊接油缸2的前端穿过龙门架4并向下延伸；焊接机201固定在焊接油缸2的前端端面上；第一光电传感器202固定在焊接机201的前侧面上，用于检测待焊接区域的位置，进而通过焊接油缸2的伸缩来调节焊接机201的高度；
如图3所示，合缝组件包括合缝油缸3、连接板303和多个压辊304；合缝油缸3固定在龙门架4的侧面；合缝油缸3的轴线延长线与焊接油缸2的轴线延长线相交且夹角为锐角，通过合缝油缸3对管塔施加压力进行合缝后由焊接机201对管塔进行焊接；合缝油缸3的前端穿过龙门架4并向下延伸，连接板303与合缝油缸3的前端端面活动连接，连接板303能够跟随不同规格的管塔侧面角度调节其相对于合缝油缸3的角度，使连接板303的板面始终能够跟管塔的侧面相平行，进而使管塔受到的压力更均匀；压辊304可转动的设置在连接板303上远离合缝油缸3的一端，多个压辊304沿导轨6的长度方向等间隔分布在连接板303上，且压辊304的轴线在同一平面内并相互平行，通过压辊304对管塔的侧面施加压力，同时在龙门架4沿着导轨6移动时，压辊304滚动压在管塔上，给管塔提供稳定压力；
如图2所示，托举单元1固定在两个导轨6中央位置的底座8上，用于对管塔的两端进行夹持固定，便于焊接机201跟随龙门架4在导轨6上运动时对管塔的接缝位置进行焊接，包括支架105和对称设置在支架105上的托举组件，用于夹持管塔的两侧；托举组件包括立板104、托举油缸103、“J”形托板106、尼龙橡胶布套102、链带101；尼龙橡胶布套102内部设置有封闭腔体，充注有气体或者胶体，尼龙橡胶布套102能够贴合不同形状的部件表面；立板104垂直固定在支架105的上端面上；托举油缸103固定在立板104的外侧面上，托举油缸103的前端穿过立板104，“J”形托板106固定在托举油缸103的前端端面上，托举油缸103伸缩时能够带动“J”形托板106运动，实现加紧与放松动作；两个托举组件的“J”形托板106的内侧面相互平行设置，“J”形托板106的弯折部设置在下端，能够起到托举管塔的作用，防止在管塔受到合缝力时从两“J”形托板106之间意外滑落或者出现滑动的问题，导致合缝效果差；尼龙橡胶布套102的一侧固定在“J”形托板106的内侧面上；链带101的上下两端分别与“J”形托板106的上下两端固定连接，尼龙橡胶布套102位于链带101和“J”形托板106之间，尼龙橡胶布套102的外侧面与链带101的内侧面活动接触，链带101用于保护尼龙橡胶布套102防止其被划破，同时链带101能够贴合管塔表面，对管塔进行夹紧；尼龙橡胶布套102能够夹持各种外形的管塔并且能够保证夹持的稳定性；
焊接油缸2、合缝油缸3、托举油缸103分别连接有油泵；第一光电传感器202、油泵、轨道车7分别与PLC控制箱9电连接；
通常管塔的直径自下而上逐渐变小，管塔上的焊缝与管塔的轴线之间设有一定的夹角；当管塔直接放置在平面上时，管塔上端的焊缝自其直径较小的一端向直径较大的一端的高度是逐渐增加的，在焊接时，焊接装置的高度需要跟随管塔的外部轮廓实时调整；本申请的轨道式管塔合缝焊接装置将管塔固定好以后，通过第一光电传感器202实时检测管塔的外部轮廓变化，调节焊接组件和合缝组件的位置，保证合缝组件施加在管塔上的作用力恒定，同时焊接组件焊接状态保持稳定，使整体焊接质量更稳定。
进一步的，如图3所示，合缝油缸3的前端设置有限位棒301，限位棒301贯穿合缝油缸3的前端并与合缝油缸3固定连接；限位棒301的轴线与导轨6的长度延伸方向相平行；限位棒301的两端分别固定设置有弹簧302，弹簧302的另一端与连接板303固定连接，在自然状态下，弹簧302推动连接板303，使连接板303的上端面始终处于与合缝油缸3的轴线垂直的状态，当连接板303上的压辊304接触到管塔时，压辊304贴合管塔外侧面，连接板303与管塔外表面相平行。
进一步的，如图1、图4所示，还包括辅助支撑单元，支撑单元配置有两个，对称设置在龙门架4的底部两侧，包括滑块508、辅助支撑油缸502、螺母503、丝杆501、轴承座504、“L”形支撑板505、第二光电传感器506、驱动电机5、锥形托辊507；龙门架4上设置有滑槽509，滑槽509沿龙门架4上下方向设置，滑块508可滑动的设置在滑槽509内；螺母503置于龙门架4的外侧，且其外侧壁与滑块508固定连接；丝杆501通过轴承座504可转动的设置在龙门架4上，且丝杆501穿过螺母503并与螺母503传动连接；驱动电机5固定在龙门架4上并与丝杆501传动连接，驱动电机5启动后能够带动丝杆501转动，进而带动螺母503、滑块508在龙门架4上做上下运动；辅助支撑油缸502固定在滑块508上；两个辅助支撑单元的辅助支撑油缸502的轴线延长线相重合，即对称设置在龙门架4上；“L”形支撑板505固定在辅助支撑油缸502的前端端面上，辅助支撑油缸502伸缩时能够带动两个“L”形支撑板505做相对、相反方向的运动；锥形托辊507可转动的设置在“L”形支撑板505的内侧面上，锥形托辊507的轴线与辅助支撑油缸502的轴线相平行，用于托住管塔的下部，起到辅助支撑的作用，因锥形托辊507位于焊接机201的下方位置，对焊接区域的管塔进行支撑，保证焊接区域合缝精度，提高焊接质量；锥形托辊507直径较小的一端朝向远离辅助支撑油缸502的一侧设置，锥形托辊507托住管塔的下端时，该锥形的结构设置对管塔提供斜向上的推力，为管塔合缝提供了辅助作用力；第二光电传感器506固定在“L”形支撑板505的底部上端面上，用于检测距离管塔底端的距离，控制驱动电机5的运行进而控制锥形托辊507的高度以托住管塔、控制辅助支撑油缸502的伸缩以顶住管塔底部；辅助支撑油缸502连接有油泵，该油泵、第二光电传感器、驱动电机5分别与PLC控制箱9电连接。
进一步的，如图2所示，托举油缸103斜向设置在立板104上，托举油缸103的前端朝上倾斜，后端朝下倾斜，使托举油缸103的承载能力更强。
进一步的，如图1所示，两个合缝油缸3的轴线延长线相垂直，合缝油缸3伸缩时，对管塔斜向下提供45°的推力，利于夹紧管塔。
进一步的，如图1所示，托举油缸103的轴线延长线和跟其在底座8上同一侧的合缝油缸3的轴线延长线相垂直，两个合缝油缸3、两个托举油缸103在管塔的外部以相间90°的方式夹紧管塔，使管塔受力更均匀，合缝不会歪斜。
进一步的，焊接机201为高频电阻焊机或埋弧焊机，针对不同直径的管塔选用焊接机201。
使用时，龙门架4移动到导轨6一端的极限位置，将待焊接的管塔的两端放在两托举单元1上进行固定，辅助支撑单元顶住管塔的底部，合缝组件顶住管塔的上部进行合缝，焊接组件对待焊接区域进行焊接，轨道车7带动龙门架4在导轨6上运动，对管塔进行轴线方向的焊接；在龙门架4移动过程中，通过第一光电传感器202、第二光电传感器506实时检测管塔的外部轮廓变化，通过PLC控制箱9调节合缝油缸3、焊接油缸2的伸缩，控制驱动电机5的运行来调节锥形托辊507的高度，保证焊接区域的焊接状态稳定，进而保证焊接质量。

Claims (7)

1.一种轨道式管塔合缝焊接装置，包括底座(8)，其特征在于，所述底座(8)上设置有焊接单元和托举单元(1)；
所述焊接单元包括龙门架(4)、轨道车(7)、导轨(6)；轨道车(7)活动设置在导轨(6)上；龙门架(4)横跨于两个导轨(6)的上方，且龙门架(4)的底端面分别与两个轨道车(7)固定连接；龙门架(4)上设置有PLC控制箱(9)、焊接组件及两个合缝组件；焊接组件设置在龙门架(4)的顶部，合缝组件设置在龙门架(4)的侧面且两个合缝组件对称设置在焊接组件的两侧；
所述焊接组件包括焊接油缸(2)、焊接机(201)和第一光电传感器(202)；焊接油缸(2)垂直固定在龙门架(4)的顶端中央位置，且焊接油缸(2)的前端穿过龙门架(4)并向下延伸；焊接机(201)固定在焊接油缸(2)的前端端面上；第一光电传感器(202)固定在焊接机(201)的前侧面上；
所述合缝组件包括合缝油缸(3)、连接板(303)和多个压辊(304)；合缝油缸(3)固定在龙门架(4)的侧面；合缝油缸(3)的轴线延长线与焊接油缸(2)的轴线延长线相交且夹角为锐角；合缝油缸(3)的前端穿过龙门架(4)并向下延伸，连接板(303)与合缝油缸(3)的前端端面活动连接；压辊(304)可转动的设置在连接板(303)上远离合缝油缸(3)的一端，多个压辊(304)沿所述导轨(6)的长度方向等间隔分布在连接板(303)上，且所述压辊(304)的轴线在同一平面内并相互平行；
所述托举单元(1)固定在两个导轨(6)中央位置的底座(8)上，包括支架(105)和对称设置在支架(105)上的托举组件；所述托举组件包括立板(104)、托举油缸(103)、“J”形托板(106)、尼龙橡胶布套(102)、链带(101)；立板(104)垂直固定在支架(105)的上端面上；托举油缸(103)固定在立板(104)的外侧面上，托举油缸(103)的前端穿过立板(104)，“J”形托板(106)固定在托举油缸(103)的前端端面上；两个托举组件的“J”形托板(106)的内侧面相互平行设置；尼龙橡胶布套(102)的一侧固定在“J”形托板(106)的内侧面上；链带(101)的上下两端分别与“J”形托板(106)的上下两端固定连接，尼龙橡胶布套(102)位于链带(101)和“J”形托板(106)之间，尼龙橡胶布套(102)的外侧面与链带(101)的内侧面活动接触；
焊接油缸(2)、合缝油缸(3)、托举油缸(103)分别连接有油泵；所述第一光电传感器(202)、油泵、轨道车(7)分别与所述PLC控制箱(9)电连接。
2.如权利要求1所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，所述合缝油缸(3)的前端设置有限位棒(301)，限位棒(301)贯穿合缝油缸(3)的前端并与合缝油缸(3)固定连接；限位棒(301)的轴线与导轨(6)的长度延伸方向相平行；限位棒(301)的两端分别固定设置有弹簧(302)，弹簧(302)的另一端与连接板(303)固定连接。
3.如权利要求2所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，还包括辅助支撑单元，所述支撑单元配置有两个，对称设置在所述龙门架(4)的底部两侧，包括滑块(508)、辅助支撑油缸(502)、螺母(503)、丝杆(501)、轴承座(504)、“L”形支撑板(505)、第二光电传感器(506)、驱动电机(5)、锥形托辊(507)；龙门架(4)上设置有滑槽(509)，滑块(508)可滑动的设置在滑槽(509)内；螺母(503)置于龙门架(4)的外侧，且其外侧壁与滑块(508)固定连接；丝杆(501)通过轴承座(504)可转动的设置在龙门架(4)上，且丝杆(501)穿过螺母(503)并与螺母(503)传动连接；驱动电机(5)固定在龙门架(4)上并与丝杆(501)传动连接；辅助支撑油缸(502)固定在滑块(508)上；两个辅助支撑单元的辅助支撑油缸(502)的轴线延长线相重合；“L”形支撑板(505)固定在辅助支撑油缸(502)的前端端面上；锥形托辊(507)可转动的设置在“L”形支撑板(505)的内侧面上，锥形托辊(507)的轴线与辅助支撑油缸(502)的轴线相平行；锥形托辊(507)直径较小的一端朝向远离辅助支撑油缸(502)的一侧设置；第二光电传感器(506)固定在“L”形支撑板(505)的底部上端面上；辅助支撑油缸(502)连接有油泵，该油泵、第二光电传感器(506)、驱动电机(5)分别与所述PLC控制箱(9)电连接。
4.如权利要求1所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，所述托举油缸(103)斜向设置在所述立板(104)上，托举油缸(103)的前端朝上倾斜，后端朝下倾斜。
5.如权利要求4所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，两个所述合缝油缸(3)的轴线延长线相垂直。
6.如权利要求5所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，所述托举油缸(103)的轴线延长线和跟其在底座(8)上同一侧的所述合缝油缸(3)的轴线延长线相垂直。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的一种轨道式管塔合缝焊接装置，其特征在于，所述焊接机(201)为高频电阻焊机或埋弧焊机。
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