CN116652339A - 一种输氢管道自动埋弧焊接装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输氢管道自动埋弧焊接装置及工艺，涉及埋弧焊技术领域，包括移动组件，移动组件上装有氩弧焊装置、夹持装置、埋弧焊装置，通过移动组件、氩弧焊装置、夹持装置和埋弧焊装置的配合完成对输氢管道一和输氢管道二的缝隙控制、点焊、打底焊和埋弧焊等步骤，最终完成输氢管道的埋弧焊接，本发明可以通过调节插板在不同槽格的位置而控制挡板之间的距离，使得输氢管道一和输氢管道二能够精准的保持预设的距离，操作更加便捷准确。

Description

一种输氢管道自动埋弧焊接装置及工艺

技术领域

本发明涉及埋弧焊技术领域，尤其涉及一种输氢管道自动埋弧焊接装置及工艺。

背景技术

随着能源需求的不断增长，氢能作为清洁能源的代表之一受到了广泛关注。输氢管道作为将氢气从生产地输送到使用地的重要组成部分，其安全可靠的焊接质量至关重要。然而，传统的手工焊接方法存在人力成本高、质量不稳定等问题，埋弧焊具有高焊接效率、优良的焊接质量、自动化程度高、适应性强、环境污染少以及焊接变形小等优势，逐渐被广泛应用于长输管道的焊接。

公开号为CN107649766A的中国发明专利公开了一种自动埋弧焊设备，该设备具备多种功能，包括升降、横移、角度调整和内外壁加工等，适用于焊接球阀、空心辊、大型管道等台柱形工件的加工，实现了作业的自动化。通过该种设备，焊接加工操作可以一次性完成，有效降低了劳动强度和操作难度，同时极大地提高了生产效率。因此，该自动埋弧焊设备具有广泛的应用前景和经济效益。该现有技术不能够对焊接进行自动准备工作，无法完成预焊接，打底等工作，并且无法准确控制两个焊接件之间的缝隙，所以自动化程度有限。

发明内容

针对上述技术问题本发明公开一种输氢管道自动埋弧焊接装置，包括移动组件，移动组件带动输氢管道一和输氢管道二移动，所述移动组件上装有氩弧焊装置、夹持装置和埋弧焊装置，所述氩弧焊装置固定安装在所述移动组件上，氩弧焊装置的一侧旋转装有夹持装置，所述夹持装置包括转环，转环上滑动装有多个升降轴，滑动方向指向转环轴心，所述升降轴上固定装有连接板，连接板上铰接两个连杆，连杆上铰接有定位滑块，定位滑块滑动安装在移动板内，移动板滑动安装在弧形板上，定位滑块与移动板通过锁定组件固定。

进一步地，所述锁定组件包括小滑块，所述移动板的两侧设置长槽，所述小滑块滑动安装在长槽内，小滑块上滑动装有插杆，插杆与小滑块之间固定装有复位弹簧，插杆下侧固定装有插板，所述移动板内均匀设置多个槽格，所述插板插在槽格内，在夹持输氢管道一和输氢管道二时所述定位滑块顶住插板。

进一步地，所述氩弧焊装置包括氩弧焊架，氩弧焊架固定安装在移动组件上，所述转环旋转安装在氩弧焊架的一侧，所述氩弧焊架上旋转装有闪避齿轮，闪避齿轮轴心固定装有转轴，转轴上端固定装有轴帽，轴帽与氩弧焊架之间固定装有扭簧，所述转轴下滑动装有套筒，套筒下端固定装有焊接座，焊接座上装有焊丝一和焊接头。

进一步地，所述套筒上旋转装有配合环，配合环上固定装有短轴，所述转环内固定装有圆板，圆板内设置有环型滑轨，所述短轴配合在环型滑轨内，所述圆板上固定装有多个弧形齿轮，弧形齿轮与闪避齿轮啮合。

进一步地，所述环型滑轨中包括三段靠近圆板轴心和三段远离圆板轴心，并交错设置，所述弧形齿轮位置与远离圆板的环型滑轨对应。

进一步地，所述移动组件包括横移装置和纵移装置，横移装置安装在底板上，纵移装置带动纵移板纵向移动，纵移板上装有横移装置，横移装置上装有两个支架，支架内装有旋转滚轮，旋转滚轮由驱动电机驱动，所有旋转滚轮带动输氢管道一和输氢管道二旋转。

进一步地，所述埋弧焊装置包括埋弧焊架，埋弧焊架固定安装在底板上，埋弧焊架上固定装有工作台，工作台上固定装有箱体、机壳和负压风机，负压风机上装有辊子，辊子上缠绕焊丝二，机壳内装有多个送丝辊子，送丝辊子用于送丝，所述工作台上固定装有电缸，电缸缸臂上固定装有升降台，升降台上固定装有焊机和放料头，升降台上滑动装有风机管路，风机管路与升降台之间固定装有补偿弹簧，放料头与箱体连通并滑动连接，风机管路与负压风机连通并滑动连接。

进一步地，所述风机管路下侧装有负压头，负压头下端为弧形面，负压头向下移动后弧形面与输氢管道一贴合。

本发明还公开一种输氢管道自动埋弧焊接工艺，包括如下步骤：

步骤一：将输氢管道一和输氢管道二需要焊接的部位进行加工，形成坡口，坡口为20-30度。

步骤二：通过移动组件将输氢管道一和输氢管道二需要焊接的部分对接在一起，通过夹持装置调节输氢管道一和输氢管道二之间的间隙。

步骤三：通过氩弧焊进行固定，对输氢管道一和输氢管道二之间至少进行三个点的点焊进行固定。

步骤四：通过氩弧焊进行整圈打底焊。

步骤五：进行埋弧焊。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明可以通过调节插板在不同槽格的位置而控制挡板之间的距离，使得输氢管道一和输氢管道二能够精准的保持预设的距离，操作更加便捷准确；（2）本发明通过短轴和环型滑轨的配合使得焊丝一和焊接头能够三次靠近输氢管道一和输氢管道二进行点焊，在弧形板时能够上下移动避开，防止零件干涉，保证本发明的高度自动化和流畅运行；（3）本发明通过弧形齿轮和闪避齿轮的配合能够使得焊丝一和焊接头避开升降丝杠，进一步保证本发明流畅运行，并且通过设置扭簧使得旋转后复位，避免线路缠绕；（4）本发明通过电缸带动升降台升降，能够对不同粗细的输氢管道一和输氢管道二进行适应，也能够对不同焊接深度进行适应；（5）本发明在升降台和负压头之间设置补偿弹簧，无论如何调整能够保证在焊接时负压头始终贴紧输氢管道一和输氢管道二，最大限度保证助焊剂不会滑落。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为本发明的移动组件部分结构示意图。

图4为本发明的氩弧焊装置示意图。

图5为图4中B处的放大图。

图6为本发明的夹持组件部分结构示意图一。

图7为本发明的夹持组件部分结构示意图二。

图8为图7中D处的放大图。

图9为本发明的夹持组件示意图。

图10为图9中C处的放大图。

图11为本发明的氩弧焊装置侧视图。

图12为本发明的氩弧焊装置部分零件示意图。

图13为本发明的埋弧焊装置侧视图。

图14为图13中E-E处的截面图。

图15为本发明的埋弧焊装置局部示意图。

附图标号：1-移动组件；2-氩弧焊装置；3-夹持装置；4-埋弧焊装置；5-输氢管道一；6-输氢管道二；101-纵移电机；102-纵向丝杠；103-底板；104-纵移板；105-支架；106-横移丝杠；107-从动齿轮；108-主动齿轮；109-横移电机；110-配合轴；111-旋转滚轮；201-氩弧焊架；202-轴帽；203-扭簧；204-闪避齿轮；205-转轴；206-配合环；207-套筒；208-短轴；209-环型滑轨；210-焊接座；211-焊丝一；212-焊接头；213-圆板；214-弧形齿轮；301-转环；302-端面齿轮；303-电机座；304-夹持电机；305-升降齿轮；306-升降丝杠；307-升降轴；308-连接板；309-连杆；310-定位滑块；311-插杆；312-复位弹簧；313-小滑块；314-移动板；315-槽格；316-插板；317-弧形板；318-挡板；401-埋弧焊架；402-工作台；403-电缸；404-升降台；405-箱体；406-辊子；407-负压风机；408-风机管路；409-焊机；410-负压头；411-补偿弹簧；412-放料头；413-送丝辊子；414-机壳。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例：一种输氢管道自动埋弧焊接装置，包括移动组件1，移动组件1上装有氩弧焊装置2、夹持装置3、埋弧焊装置4，通过移动组件1、氩弧焊装置2、夹持装置3和埋弧焊装置4的配合完成对输氢管道一5和输氢管道二6的缝隙控制、点焊、打底焊和埋弧焊等步骤，最终完成输氢管道的埋弧焊接。

其中移动组件1包括底板103，底板103上滑动装有两个纵移板104，纵移板104分别位于底板103的两端，底板103上固定装有两个纵移电机101，纵移电机101的转轴上固定装有纵向丝杠102，两个纵向丝杠102带动两个纵移板104移动，纵移电机101和纵向丝杠102组成纵移组件，纵移板104上通过横移组件带动两个支架105移动，在本实施例中横移组件包括主动齿轮108，主动齿轮108固定安装在纵移板104上，主动齿轮108的转轴上固定装有横移电机109，纵移板104上旋转装有横移丝杠106，横移丝杠106的中间固定装有从动齿轮107，从动齿轮107与横移电机109啮合，纵移板104上固定装有配合轴110，配合轴110上滑动装有两个支架105，支架105与横移丝杠106配合，横移丝杠106旋转带动两个支架105互相靠近或者互相远离，支架105上侧为半弧形，内设多个旋转滚轮111，旋转滚轮111都有驱动电机驱动（驱动电机图中并未标出），通过一共四个支架105可从两端夹紧输氢管道一5和输氢管道二6，通过旋转滚轮111带动输氢管道一5和输氢管道二6旋转。

夹持装置3包括转环301，转环301上旋转装有多个升降齿轮305，本实施例中为三个，升降齿轮305内设置螺纹，螺纹内配合有升降丝杠306，升降丝杠306上旋转装有连接板308，连接板308上固定装有升降轴307，升降轴307与转环301滑动连接，滑动方向指向转环301轴心，连接板308的两端铰接有连杆309，连杆309上铰接有定位滑块310，定位滑块310滑动安装在移动板314内，两个移动板314滑动安装在弧形板317内，移动板314的两端设置长槽，两个长槽内滑动装有小滑块313，小滑块313上滑动装有插杆311，插杆311与小滑块313之间固定装有复位弹簧312，移动板314内均匀设置有多个槽格315，插杆311下侧固定装有插板316，插板316插在不同的槽格315内，通过升降丝杠306带动连接板308向转环301轴心的位置移动，连接板308通过连杆309带动定位滑块310靠近插板316，插板316与定位滑块310贴合后带动移动板314移动，两个移动板314上都固定装有挡板318，连杆309最终处于与移动板314平行的位置，此时两个挡板318之间的距离最大，所以调节插板316在不同的槽格315内，能间接调整两个挡板318之间的距离，因为最终要让连杆309与移动板314处于平行，所以只要初始位置插板316距离定位滑块310越远，两个挡板318之间的距离就越近，其中小滑块313、插杆311、复位弹簧312、插板316和槽格315组成锁定组件，转环301上旋转装有端面齿轮302，端面齿轮302与所有升降齿轮305啮合，转环301上固定装有电机座303，电机座303上固定装有夹持电机304，夹持电机304通过中间齿轮带动端面齿轮302旋转。

氩弧焊装置2包括氩弧焊架201，氩弧焊架201固定安装在底板103上，氩弧焊架201的一侧旋转装有转环301，氩弧焊架201内旋转装有闪避齿轮204，闪避齿轮204内同轴装有转轴205，转轴205的顶端固定装有轴帽202，轴帽202与氩弧焊架201之间固定装有扭簧203，转轴205下端滑动装有套筒207，套筒207下端固定装有焊接座210，焊接座210上装有焊丝一211和焊接头212，对输氢管道一5和输氢管道二6进行焊接，套筒207上旋转装有配合环206，配合环206上固定装有短轴208，转环301内固定装有圆板213，圆板213上设置有环型滑轨209，夹持装置3夹紧输氢管道一5和输氢管道二6，移动组件1带动输氢管道一5和输氢管道二6旋转时也会带动夹持装置3旋转，由于圆板213固定在转环301上，所以圆板213和环型滑轨209也会跟随旋转，短轴208与环型滑轨209配合，圆板213上固定装有三个弧形齿轮214，环型滑轨209中包括三段靠近圆板213轴心和三段远离圆板213轴心，并交错设置，弧形齿轮214位置与远离圆板213的环型滑轨209对应，在圆板213旋转时会带动套筒207上下移动，当闪避齿轮204与弧形齿轮214啮合时，转轴205和套筒207会旋转，升降丝杠306也与弧形齿轮214的位置对应。

埋弧焊装置4包括埋弧焊架401，埋弧焊架401固定安装在底板103上，埋弧焊架401上固定装有工作台402，工作台402上固定装有箱体405、推进滚轮414和负压风机407，负压风机407上装有辊子406，辊子406上缠绕焊丝二，推进滚轮414内装有多个机壳413，机壳413用于送丝，所述工作台402上固定装有电缸403，电缸403缸臂上固定装有升降台404，升降台404上固定装有焊机409和放料头412，升降台404上滑动装有风机管路408，风机管路408与升降台404之间固定装有补偿弹簧411，放料头412与箱体405连通并滑动连接，风机管路408与负压风机407连通并滑动连接，所述负压头410下端为弧形面，负压头410向下移动后弧形面与输氢管道一5贴合。

本发明还公开一种输氢管道自动埋弧焊接工艺，包括如下步骤：

步骤一：将输氢管道一5和输氢管道二6需要焊接的部位进行加工，形成坡口，坡口为20-30度。

步骤二：通过移动组件1将输氢管道一5和输氢管道二6需要焊接的部分对接在一起，通过夹持装置3调节输氢管道一5和输氢管道二6之间的间隙。

步骤三：使用氩弧焊装置2进行氩弧焊进行固定，对输氢管道一5和输氢管道二6之间至少进行三个点的点焊进行固定。

步骤四：通过氩弧焊装置2进行整圈打底焊。

步骤五：进行埋弧焊。

工作原理：首先对输氢管道一5和输氢管道二6进行加工，将需要焊接的部位加工出坡口，拉出插杆311，使得插板316卡进不同的槽格315内，分别启动两个主动齿轮108，带动四个支架105分别夹住输氢管道一5和输氢管道二6，随后启动两个纵移电机101，带动输氢管道一5和输氢管道二6互相靠近，启动夹持电机304，夹持电机304带动端面齿轮302，端面齿轮302带动升降齿轮305旋转，升降齿轮305带动升降丝杠306移动，升降丝杠306带动连接板308靠近输氢管道一5和输氢管道二6，两个挡板318先进入输氢管道一5和输氢管道二6之间，连接板308继续移动直到弧形板317与输氢管道一5和输氢管道二6接触，再次移动后使得定位滑块310靠近插板316，最终定位滑块310推动插板316，插板316推动移动板314，移动板314带动挡板318移动，最终连杆309与移动板314平行后两个挡板318之间距离到达最大，同时也是输氢管道一5和输氢管道二6之间间隙的预定距离，输氢管道一5和输氢管道二6继续靠近，直到输氢管道一5和输氢管道二6顶住两个挡板318，之后所有弧形板317夹紧了输氢管道一5和输氢管道二6，通过旋转滚轮111旋转带动输氢管道一5和输氢管道二6旋转，然后带动夹持装置3旋转，夹持装置3带动圆板213旋转，氩弧焊装置2不旋转，所以环型滑轨209会带动短轴208上下移动，当升降丝杠306靠近转轴205后环型滑轨209带动短轴208远离输氢管道一5和输氢管道二6，因为此时焊丝一211和焊接头212需要跳过弧形板317避免零件干涉，同时，闪避齿轮204与弧形齿轮214啮合，转轴205恰好旋转，带动套筒207旋转，套筒207带动焊丝一211和焊接头212旋转避开升降丝杠306，经过一圈的旋转焊丝一211和焊接头212三次靠近输氢管道一5和输氢管道二6进行点焊，三次远离输氢管道一5和输氢管道二6避开升降丝杠306，完成点焊，随后，夹持装置3松开输氢管道一5和输氢管道二6，让短轴208处于环型滑轨209内最靠近输氢管道一5和输氢管道二6的位置，之后旋转输氢管道一5和输氢管道二6通过焊丝一211和焊接头212完成打底焊，启动纵移电机101，带动输氢管道一5和输氢管道二6移动使得焊缝靠近埋弧焊装置4，启动电缸403，电缸403带动升降台404向下移动，同时带动风机管路408、焊机409、放料头412靠近焊缝，负压头410通过贴合输氢管道一5和输氢管道二6，通过补偿弹簧411使得负压头410与升降台404之间的距离得到补偿，箱体405中的助焊剂从放料头412落下，辊子406上的焊丝二配合焊机409进行焊接，通过负压风机407和负压头410收集焊接后的助焊剂，继续通过旋转滚轮111带动输氢管道一5和输氢管道二6旋转，完成埋弧焊。

Claims (9)

1.一种输氢管道自动埋弧焊接装置，包括移动组件（1），移动组件（1）带动输氢管道一（5）和输氢管道二（6）移动，其特征在于，所述移动组件（1）上装有氩弧焊装置（2）、夹持装置（3）和埋弧焊装置（4），所述氩弧焊装置（2）固定安装在所述移动组件（1）上，氩弧焊装置（2）的一侧旋转装有夹持装置（3），所述夹持装置（3）包括转环（301），转环（301）上滑动装有多个升降轴（307），滑动方向指向转环（301）轴心，所述升降轴（307）上固定装有连接板（308），连接板（308）上铰接两个连杆（309），连杆（309）上铰接有定位滑块（310），定位滑块（310）滑动安装在移动板（314）内，移动板（314）滑动安装在弧形板（317）上，定位滑块（310）与移动板（314）通过锁定组件固定。

2.如权利要求1所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述锁定组件包括小滑块（313），所述移动板（314）的两侧设置长槽，所述小滑块（313）滑动安装在长槽内，小滑块（313）上滑动装有插杆（311），插杆（311）与小滑块（313）之间固定装有复位弹簧（312），插杆（311）下侧固定装有插板（316），所述移动板（314）内均匀设置多个槽格（315），所述插板（316）插在槽格（315）内，在夹持输氢管道一（5）和输氢管道二（6）时所述定位滑块（310）顶住插板（316）。

3.如权利要求2所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述氩弧焊装置（2）包括氩弧焊架（201），氩弧焊架（201）固定安装在移动组件（1）上，所述转环（301）旋转安装在氩弧焊架（201）的一侧，所述氩弧焊架（201）上旋转装有闪避齿轮（204），闪避齿轮（204）轴心固定装有转轴（205），转轴（205）上端固定装有轴帽（202），轴帽（202）与氩弧焊架（201）之间固定装有扭簧（203），所述转轴（205）下滑动装有套筒（207），套筒（207）下端固定装有焊接座（210），焊接座（210）上装有焊丝一（211）和焊接头（212）。

4.如权利要求3所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述套筒（207）上旋转装有配合环（206），配合环（206）上固定装有短轴（208），所述转环（301）内固定装有圆板（213），圆板（213）内设置有环型滑轨（209），所述短轴（208）配合在环型滑轨（209）内，所述圆板（213）上固定装有多个弧形齿轮（214），弧形齿轮（214）与闪避齿轮（204）啮合。

5.如权利要求4所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述环型滑轨（209）中有三段靠近圆板（213）轴心有三段远离圆板（213）轴心，并交错设置，所述弧形齿轮（214）位置与远离圆板（213）的环型滑轨（209）对应。

6.如权利要求5所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述移动组件（1）包括横移装置和纵移装置，横移装置安装在底板（103）上，纵移装置带动纵移板（104）纵向移动，纵移板（104）上装有横移装置，横移装置上装有两个支架（105），支架（105）内装有旋转滚轮（111），旋转滚轮（111）由驱动电机驱动，所有旋转滚轮（111）带动输氢管道一（5）和输氢管道二（6）旋转。

7.如权利要求6所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述埋弧焊装置（4）包括埋弧焊架（401），埋弧焊架（401）固定安装在底板（103）上，埋弧焊架（401）上固定装有工作台（402），工作台（402）上固定装有箱体（405）、机壳（414）和负压风机（407），负压风机（407）上装有辊子（406），辊子（406）上缠绕焊丝二，机壳（414）内装有多个送丝辊子（413），送丝辊子（413）用于送丝，所述工作台（402）上固定装有电缸（403），电缸（403）缸臂上固定装有升降台（404），升降台（404）上固定装有焊机（409）和放料头（412），升降台（404）上滑动装有风机管路（408），风机管路（408）与升降台（404）之间固定装有补偿弹簧（411），放料头（412）与箱体（405）连通并滑动连接，风机管路（408）与负压风机（407）连通并滑动连接。

8.如权利要求7所述的一种输氢管道自动埋弧焊接装置，其特征在于，所述风机管路（408）下侧装有负压头（410），负压头（410）下端为弧形面，负压头（410）向下移动后弧形面与输氢管道一（5）贴合。

9.一种输氢管道自动埋弧焊接工艺，用到如权利要求1所述的自动埋弧焊接装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将输氢管道一（5）和输氢管道二（6）需要焊接的部位进行加工，形成坡口，坡口为20-30度；

步骤二：通过移动组件（1）将输氢管道一（5）和输氢管道二（6）需要焊接的部分对接在一起，通过夹持装置（3）调节输氢管道一（5）和输氢管道二（6）之间的间隙；

步骤三：通过氩弧焊进行固定，对输氢管道一（5）和输氢管道二（6）之间至少进行三个点的点焊进行固定；

步骤四：通过氩弧焊进行整圈打底焊；

步骤五：进行埋弧焊。