CN117206610A - 一种管道自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道自动焊接装置，包括管道爬行焊接车，所述管道爬行焊接车垂直于管道爬行方向一侧固定安装有限位连杆，所述轴心连杆两端均通过第一U型安装架与焊接枪和填充金属推进管固定连接，所述填充金属推进管内开设有供填充金属进入的供丝道，所述弧形伸缩连杆远离摆动连杆一端还固定安装有摆动活塞，所述填充金属推进管内设置有与液压油出入保持同步的填充金属推进机构，本发明的焊接枪和填充金属推进管在焊接过程中呈现钟摆式同步摆动方式，且填充金属推进管的供丝节奏与焊接枪的摆动节奏一致，此种摆动及供丝方式更加贴合于管道焊接过程中V型槽的焊接方式，保证了焊池成形均匀性，进而保证了焊接质量。

Description

一种管道自动焊接装置

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，具体为一种管道自动焊接装置。

背景技术

现有技术中公开号为“CN215942001U”的一种适合汽轮机管路的自动焊接装置（分类号为B23K37/053），涉及焊接技术领域，包括固定圈、轨道圈和焊接机，所述轨道圈连接在固定圈的一侧，所述轨道圈的内侧壁上设有齿槽圈，所述焊接机固定安装在移动机构上，所述移动机构带动焊接机围绕轨道圈作圆周运动，该装置通过将夹紧机构将固定圈固定在汽轮机管路的外侧壁上，在导轨圈上可以沿导轨圈作圆周运动的移动底座，并将焊接机安装在移动底座上，将焊接头通过支撑板连接在焊接机上，同时将焊接头对准汽轮机管路需要焊接的部位，启动焊接机和驱动电机，由驱动电机带动驱动齿轮沿齿槽圈运动，从而使得焊接机能够围绕焊接管道自动的焊接，提高焊接的效率。

现有技术及上述装置中公开了采用机械机构代替人工焊接的无人自动管道焊接装置，但是上述该适合汽轮机管路的自动焊接装置在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：1、现有技术以及上述装置的自动化管道焊接结构多采用类似上述支撑板连接焊接头的安装方式，少数产品配合伸缩机构带动焊接头进行平移运动，从而实现管道的自动化焊接，但是对于大型管道而言，其焊缝间距较大，采用固定焊接头的方式无法实现正常焊接操作，此外管道在焊接前通常需要对焊缝位置进行处理，从而使得焊缝位置形成V型结构，此时若仍然采用平移式焊接方式容易导致V型结构两端熔池堆积，不利于焊缝均匀成型，进而影响焊接质量；2、现有技术中的自动焊接装置在焊接过程中虽然同样实现了焊丝或焊条的连续型送丝操作，但送丝方式过于恒定，对于焊接头摆动靠近两侧V型槽的侧壁折返过程中，仍然会不间断向熔池内送入填充金属，这进一步加大了V型槽两侧熔池的堆积效应，不利于焊缝均匀成型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道自动焊接装置，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：

一种管道自动焊接装置，包括管道爬行焊接车，所述管道爬行焊接车垂直于管道爬行方向一侧固定安装有限位连杆，所述限位连杆远离管道爬行焊接车一端固定安装有限位环，所述限位环内活动插设有轴心连杆，所述轴心连杆两端均通过第一U型安装架与焊接枪和填充金属推进管固定连接，所述填充金属推进管内开设有供填充金属进入的供丝道，所述焊接枪和填充金属推进管上端还固定安装有第二U型安装架，两侧的所述第二U型安装架通过摆动连杆固定连接，所述摆动连杆与弧形伸缩连杆固定连接，所述弧形伸缩连杆远离摆动连杆一端活动插设于管道爬行焊接车内，所述弧形伸缩连杆通过侧壁开设的齿牙与摆动齿轮啮合，所述摆动齿轮固定安装在摆动电机的驱动轴上，所述摆动电机往复旋转带动弧形伸缩连杆围绕轴心连杆作往复旋转运动；

所述弧形伸缩连杆远离摆动连杆一端还固定安装有摆动活塞，所述摆动活塞在弧形伸缩缸内伸缩运动，所述弧形伸缩缸内填充有液压油，所述摆动活塞伸缩过程中液压油通过摆动活塞、弧形伸缩连杆、摆动连杆以及第二U型安装架内开设的连通式泵油槽进出填充金属推进管，所述填充金属推进管内设置有与液压油出入保持同步的填充金属推进机构。

优选的，所述填充金属推进机构包括供丝道上下设置的第一单向推进胶轮和第二单向推进胶轮，所述第一单向推进胶轮和第二单向推进胶轮的外圈均与填充金属活动抵靠，所述第一单向推进胶轮和第二单向推进胶轮的内圈均通过开设的齿牙与单向啮合齿轮配合，所述单向啮合齿轮的轮轴上均固定安装有主动胶轮，上下设置的所述主动胶轮分别与伸缩胶轮杆配合，上下的所述伸缩胶轮杆均连接在同一升降活塞上，所述升降活塞设置于液压油容置缸体内，所述液压油容置缸体与第二U型安装架内开设的泵油槽连通，所述液压油容置缸体内部液压油进出推动升降活塞升降，所述升降活塞升降带动第一单向推进胶轮或第二单向推进胶轮交替单向旋转，所述第一单向推进胶轮或第二单向推进胶轮交替单向旋转推动填充金属从填充金属推进管底端开设的供丝头移出。

优选的，所述管道爬行焊接车通过底部安装的磁力轮吸附于管道表面，所述磁力轮在驱动电机的带动下旋转。

优选的，所述管道爬行焊接车通过抱箍轮在固定圈上移动，所述固定圈固定安装在管道上，所述固定圈与管道呈同心圆设置。

优选的，所述填充金属远离第一单向推进胶轮和第二单向推进胶轮一端均与辅助夹持轮活动抵靠。

优选的，所述填充金属包括焊条或焊丝。

优选的，所述填充金属为焊丝，所述填充金属推进管内开设有焊丝收卷缠绕机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的焊接枪和填充金属推进管在焊接过程中保持同步摆动，且相较于现有技术中的平移式摆动方式，本发明的钟摆式摆动方式可以根据焊接管道的V型槽结构针对性完成填充金属的供应，更贴近于人工焊接方式，提高了熔池的焊接质量；

2、本发明的填充金属推进管的供丝方式并非恒定速率，其供丝节奏与焊接枪的摆动节奏一致，当焊接枪到达两侧最高点时，此时金属推进管停止继续向熔池内供应填充金属，此种焊条或焊丝的推进方式相较于现有技术中的恒定式供丝方式，更加贴合V型槽的特殊槽型结构，进一步保证了熔池焊缝的成形均匀性，从而保证了焊接质量。

本发明的焊接枪和填充金属推进管在焊接过程中呈现钟摆式同步摆动方式，且填充金属推进管的供丝节奏与焊接枪的摆动节奏一致，此种摆动及供丝方式更加贴合于管道焊接过程中V型槽的焊接方式，保证了焊池成形均匀性，进而保证了焊接质量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的填充金属推进管连接结构示意图；

图3为本发明的弧形伸缩连杆连接结构示意图；

图4为本发明的填充金属推进管内部结构剖视示意图；

图5为本发明的泵油槽设置结构示意图；

图6为本发明的单向啮合齿轮连接结构示意图；

图7为本发明的填充金属移动路径示意图；

图8为现有技术中的填充金属移动路径示意图。

图中：1管道爬行焊接车、2管道、3限位连杆、4限位环、5轴心连杆、6第一U型安装架、7焊接枪、8填充金属推进管、9填充金属、10供丝道、11第二U型安装架、12摆动连杆、13弧形伸缩连杆、14摆动齿轮、15摆动活塞、16弧形伸缩缸、17泵油槽、18第一单向推进胶轮、19第二单向推进胶轮、20单向啮合齿轮、21主动胶轮、22伸缩胶轮杆、23升降活塞、24液压油容置缸体、25供丝头、26磁力轮、27固定圈、28辅助夹持轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

实施例一

一种管道自动焊接装置，包括管道爬行焊接车1，所述管道爬行焊接车1垂直于管道2爬行方向一侧固定安装有限位连杆3，所述限位连杆3远离管道爬行焊接车1一端固定安装有限位环4，所述限位环4内活动插设有轴心连杆5，所述轴心连杆5两端均通过第一U型安装架6与焊接枪7和填充金属推进管8固定连接，所述填充金属推进管8内开设有供填充金属9进入的供丝道10，所述焊接枪7和填充金属推进管8上端还固定安装有第二U型安装架11，两侧的所述第二U型安装架11通过摆动连杆12固定连接，所述摆动连杆12与弧形伸缩连杆13固定连接，所述弧形伸缩连杆13远离摆动连杆12一端活动插设于管道爬行焊接车1内，所述弧形伸缩连杆13通过侧壁开设的齿牙与摆动齿轮14啮合，所述摆动齿轮14固定安装在摆动电机的驱动轴上，所述摆动电机往复旋转带动弧形伸缩连杆13围绕轴心连杆5作往复旋转运动；

所述弧形伸缩连杆13远离摆动连杆12一端还固定安装有摆动活塞15，所述摆动活塞15在弧形伸缩缸16内伸缩运动，所述弧形伸缩缸16内填充有液压油，所述摆动活塞15伸缩过程中液压油通过摆动活塞15、弧形伸缩连杆13、摆动连杆12以及第二U型安装架11内开设的连通式泵油槽17进出填充金属推进管8，所述填充金属推进管8内设置有与液压油出入保持同步的填充金属推进机构。

在该实施例中，管道爬行焊接车1在管道2外侧环形移动，在移动过程中通过其侧壁安装的焊接枪7和填充金属推进管8对两侧管道2的缝隙进行焊接，由于限位连杆3固定安装在管道爬行焊接车1侧壁，弧形伸缩连杆13伸缩式设置于管道爬行焊接车1内部，当摆动电机旋转时带动摆动齿轮14旋转，本实施例中的摆动电机为步进电机，通过其精确的转向特性，通过管道爬行焊接车1内设置的PLC控制其发生往复旋转运动，并且该步进电机的往复旋转的圈数和角度可通过PLC上连接的控制器进行控制，从而能够根据不同尺寸的V型焊缝选择合适的摆动距离，保证焊接过程的顺利进行，同时，弧形伸缩连杆13伸缩带动摆动连杆12运动，摆动连杆12运动带动第二U型安装架11摆动，通过第二U型安装架11摆动带动焊接枪7和填充金属推进管8发生摆动，由于轴心连杆5限位于限位环4内，因此在弧形伸缩连杆13的摆动过程中，其围绕轴心连杆5的轴心进行旋转摆动，从而实现了钟摆形摆动方式，由于V型槽上部开阔下部收窄，因此现有技术中的平移式伸缩方式容易导致V型槽两端熔池集中现象，而通过钟摆形摆动方式使得焊接枪7和填充金属推进管8在V型槽内进行一定弧度并两端向上弯曲的弧线，从而拉长了焊池的长度，有效解决了熔池集中现象，此外，在弧形伸缩连杆13的摆动过程中，摆动活塞15推动内部的液压油泵入填充金属推进管8内部，并通过液压油的泵入和泵出推动填充金属推进机构工作，由于弧形伸缩连杆13的摆动方式为往复运动，因此在往复过程中推动填充金属推进机构同样发生间歇性供丝运动，通过该种方式实现供丝节奏与焊接枪的摆动节奏一致。

实施例二

在该实施例中，所述填充金属推进机构包括供丝道10上下设置的第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19，所述第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19的外圈均与填充金属9活动抵靠，所述第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19的内圈均通过开设的齿牙与单向啮合齿轮20配合，所述单向啮合齿轮20的轮轴上均固定安装有主动胶轮21，上下设置的所述主动胶轮21分别与伸缩胶轮杆22配合，上下的所述伸缩胶轮杆22均连接在同一升降活塞23上，所述升降活塞23设置于液压油容置缸体24内，所述液压油容置缸体24与第二U型安装架11内开设的泵油槽17连通，所述液压油容置缸体24内部液压油进出推动升降活塞23升降，所述升降活塞23升降带动第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19交替单向旋转，所述第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19交替单向旋转推动填充金属9从填充金属推进管8底端开设的供丝头25移出。

由于弧形伸缩连杆13伸缩往复运动带动摆动活塞15同步伸缩，摆动活塞15伸缩使得弧形伸缩缸16内部的液压有在摆动过程中通过泵油槽17进入或流出填充金属推进管8，在此过程中液压油通过泵油槽17进出液压油容置缸体24从而推动升降活塞23升降，升降活塞23升降带动上下固定安装的伸缩胶轮杆22升降，伸缩胶轮杆22在升降过程中均带动上下配合的主动胶轮21旋转，由于主动胶轮21与单向啮合齿轮20同轴，当单向啮合齿轮20的轮爪与第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19内圈设置的齿牙啮合时，单向啮合齿轮20的旋转推动第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19转动，反之单向啮合齿轮20的旋转将不会带动第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19同步旋转，同时设置使得当伸缩胶轮杆22在升降过程中，其带动上下设置的第一单向推进胶轮18或第二单向推进胶轮19间歇式转动，且转动方向一致，均将填充金属9向靠近供丝头25一侧推出，从而完成填充金属9的自动推进，同时填充金属9在推动过程中与弧形伸缩连杆13的运动速率保持高度一致，当弧形伸缩连杆13静止时，填充金属9停止供给，从而在焊接枪7移动到管道2两侧的V型槽边缘时，停止继续向熔池内推进填充金属9，进而保证熔池焊缝的成形均匀性，从而保证了焊接质量。

实施例三

在该实施例中，所述管道爬行焊接车1通过底部安装的磁力轮26吸附于管道2表面，所述磁力轮26在驱动电机的带动下旋转，在该实施例中，通过磁力轮26对管道2产生的吸附力将整个装置牢牢固定在管道2外侧，该技术为现有技术，在此不再进行赘述，通过该种方式能够实现管道爬行焊接车1的快速安装。

实施例四

在该实施例中，所述管道爬行焊接车1通过抱箍轮在固定圈27上移动，所述固定圈27固定安装在管道2上，所述固定圈27与管道2呈同心圆设置，通过固定圈27对管道爬行焊接车1的移动提供引导，同时为管道爬行焊接车1提供支撑，防止其从管道2上脱落，该技术同样为现有技术，在此不再进行赘述。

实施例五

在该实施例中，所述填充金属9远离第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19一端均与辅助夹持轮28活动抵靠，通过辅助夹持轮28的设置进一步降低填充金属9与供丝道10之间的摩擦系数，保证供丝的顺利进行。

实施例六

在该实施例中，所述填充金属9包括焊条或焊丝，若填充金属9为焊条，需要人工及时对焊条进行补充，若填充技术9为焊丝，由于焊丝所具备的弯曲特性，通过将整卷焊丝安装在填充金属推进管上，从而实现该管道爬行焊接车1的长时间无人自动焊接操作。

实施例七

在该实施例中，所述填充金属9为焊丝，所述填充金属推进管8内开设有焊丝收卷缠绕机构，通过焊丝收卷缠绕机构将焊丝进行缠绕和收卷，在焊丝的释放过程中，通过第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19的旋转提供摩擦力从而使得整个焊丝绕卷结构旋转，端头处的焊丝得以在第一单向推进胶轮18和第二单向推进胶轮19的旋转下源源不断通过供丝头25进行攻丝，从而实现了焊丝的储存以及长时间的无人焊接操作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种管道自动焊接装置，包括管道爬行焊接车（1），其特征在于：所述管道爬行焊接车（1）垂直于管道（2）爬行方向一侧固定安装有限位连杆（3），所述限位连杆（3）远离管道爬行焊接车（1）一端固定安装有限位环（4），所述限位环（4）内活动插设有轴心连杆（5），所述轴心连杆（5）两端均通过第一U型安装架（6）与焊接枪（7）和填充金属推进管（8）固定连接，所述填充金属推进管（8）内开设有供填充金属（9）进入的供丝道（10），所述焊接枪（7）和填充金属推进管（8）上端还固定安装有第二U型安装架（11），两侧的所述第二U型安装架（11）通过摆动连杆（12）固定连接，所述摆动连杆（12）与弧形伸缩连杆（13）固定连接，所述弧形伸缩连杆（13）远离摆动连杆（12）一端活动插设于管道爬行焊接车（1）内，所述弧形伸缩连杆（13）通过侧壁开设的齿牙与摆动齿轮（14）啮合，所述摆动齿轮（14）固定安装在摆动电机的驱动轴上，所述摆动电机往复旋转带动弧形伸缩连杆（13）围绕轴心连杆（5）作往复旋转运动；

所述弧形伸缩连杆（13）远离摆动连杆（12）一端还固定安装有摆动活塞（15），所述摆动活塞（15）在弧形伸缩缸（16）内伸缩运动，所述弧形伸缩缸（16）内填充有液压油，所述摆动活塞（15）伸缩过程中液压油通过摆动活塞（15）、弧形伸缩连杆（13）、摆动连杆（12）以及第二U型安装架（11）内开设的连通式泵油槽（17）进出填充金属推进管（8），所述填充金属推进管（8）内设置有与液压油出入保持同步的填充金属推进机构。

2.根据权利要求1所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述填充金属推进机构包括供丝道（10）上下设置的第一单向推进胶轮（18）和第二单向推进胶轮（19），所述第一单向推进胶轮（18）和第二单向推进胶轮（19）的外圈均与填充金属（9）活动抵靠，所述第一单向推进胶轮（18）和第二单向推进胶轮（19）的内圈均通过开设的齿牙与单向啮合齿轮（20）配合，所述单向啮合齿轮（20）的轮轴上均固定安装有主动胶轮（21），上下设置的所述主动胶轮（21）分别与伸缩胶轮杆（22）配合，上下的所述伸缩胶轮杆（22）均连接在同一升降活塞（23）上，所述升降活塞（23）设置于液压油容置缸体（24）内，所述液压油容置缸体（24）与第二U型安装架（11）内开设的泵油槽（17）连通，所述液压油容置缸体（24）内部液压油进出推动升降活塞（23）升降，所述升降活塞（23）升降带动第一单向推进胶轮（18）或第二单向推进胶轮（19）交替单向旋转，所述第一单向推进胶轮（18）或第二单向推进胶轮（19）交替单向旋转推动填充金属（9）从填充金属推进管（8）底端开设的供丝头（25）移出。

3.根据权利要求2所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述管道爬行焊接车（1）通过底部安装的磁力轮（26）吸附于管道（2）表面，所述磁力轮（26）在驱动电机的带动下旋转。

4.根据权利要求2所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述管道爬行焊接车（1）通过抱箍轮在固定圈（27）上移动，所述固定圈（27）固定安装在管道（2）上，所述固定圈（27）与管道（2）呈同心圆设置。

5.根据权利要求3或4所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述填充金属（9）远离第一单向推进胶轮（18）和第二单向推进胶轮（19）一端均与辅助夹持轮（28）活动抵靠。

6.根据权利要求5所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述填充金属（9）包括焊条或焊丝。

7.根据权利要求6所述的一种管道自动焊接装置，其特征在于：所述填充金属（9）为焊丝，所述填充金属推进管（8）内开设有焊丝收卷缠绕机构。