CN117733436A - 一种空间管道自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接装置技术领域，具体涉及一种空间管道自动焊接装置。一种空间管道自动焊接装置包括主体半环轨道、校准机构和焊接机构。焊丝绕焊缝匀速转动一周，且焊丝向焊缝移动，对两个管道进行焊接。校准机构在两个管道上施加约束，并通过相同规格的校准弹簧进行连接，使得每次焊接的两个管道之间的应力相同，将两个管道同心设置的同时，使得两个管道之间的焊缝的各处宽度相同，以提升焊接质量。本发明提供一种空间管道自动焊接装置，以解决现有焊接装置在对管道进行焊接时，相邻的两个管道可能出现不同心的情况，以及焊缝的每处的宽度可能不同，影响焊接质量的问题。

Description

一种空间管道自动焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接装置技术领域，具体涉及一种空间管道自动焊接装置。

背景技术

焊接是一种以加热的方式接合金属的制造工艺及技术。空间管道是在三维空间中布置的管道，广泛应用于工业、建筑和机械设备中。其设计与安装过程需要充分考虑材料选择、尺寸匹配、排水通风等因素以确保施工效率和安全。空间管道一般口径较小，但大量排布，需经由专业人员进行空间设计布局，以确保避免干涉、布局合理、外观整齐便于运输。然而，目前大部分工业企业仍然使用手工焊接技术。手工焊接在焊接了一部分管口环缝后通常需要暂时停止焊接，待工作人员换一个工作位置后才能继续焊接，这样会导致焊缝不平整、不一致、不连续。

如授权公告号为CN108637431B的中国发明专利提供了管道全位置自动焊接机，通过焊枪在圆形导轨做圆周运动，从而完成对相邻的两个管道的焊接。但人工在对接管道时难免有所偏差，相邻的两个管道可能出现不同心的情况，焊接各处的应力也不尽相同，导致焊缝的每处的宽度可能不同，以及整个空间管道中多个焊缝的宽度均不相同，影响焊接质量，使得焊缝处容易断裂。

发明内容

本发明提供一种空间管道自动焊接装置，以解决现有焊接装置在对管道进行焊接时，相邻的两个管道可能出现不同心的情况，以及焊缝的每处的宽度可能不同，影响焊接质量的问题。

本发明的一种空间管道自动焊接装置采用如下技术方案：一种空间管道自动焊接装置包括主体半环轨道、校准机构和焊接机构。主体半环轨道设置于相邻的两个管道之间，主体半环轨道的中部固定设置有第一固定块，第一固定块上开设有第一通孔，第一通孔沿着管道的轴向设置。主体半环轨道内开设有第一环槽，第一环槽和管道同心设置。

校准机构包括双向丝杠、两个约束半环、两个弹簧组件和两个调节组件。约束半环和管道同心设置，每个约束半环滑动地设置一个管道上。双向丝杠沿着管道的轴向设置，双向丝杠的中部转动地设置于第一通孔内，双向丝杠的两端分别和两个约束半环转动连接。

两个弹簧组件分别设置于主体半环轨道的两侧，每个弹簧组件包括多个校准弹簧，多个校准弹簧沿着管道的周向分布，校准弹簧沿着管道的轴向设置，每个校准弹簧的一端固定连接于一个约束半环，每个校准弹簧的另一端固定连接于主体半环轨道。两个调节组件分别设置于双向丝杠的两端，调节组件用于调节约束半环和主体半环轨道之间的距离。

焊接机构包括半齿圈和焊丝。半齿圈滑动地设置于第一环槽内，且半齿圈能够绕管道的周向转动，焊丝设置于半齿圈上，焊丝用于对两个管道进行焊接。

进一步地，每个约束半环的中部固定设置有一个第二固定块，第二固定块上开设有第二通孔，第二通孔沿着管道的轴向设置。每个调节组件包括调节环，调节环沿着管道的轴向设置，调节环滑动地设置于第二通孔内，调节环的外周壁和第二通孔摩擦接触。且调节环转动地设置于双向丝杠上，调节环的内周壁和双向丝杠螺纹传动配合。

进一步地，每个调节组件还包括一个复位单元，每个复位单元包括转动块和多个复位弹簧。转动块转动地套设于双向丝杠上，且转动块能够绕着双向丝杠的轴向转动地设置于第二固定块远离主体半环轨道的一侧。多个复位弹簧沿着双向丝杠的周向分布，且每个复位弹簧沿着双向丝杠的轴向设置，每个复位弹簧的一端固定连接于转动块，每个复位弹簧的另一端固定连接于调节环。

进一步地，两个调节环分别与双向丝杠螺旋传动配合，且两个调节环与双向丝杠螺旋配合的旋向相反。

进一步地，双向丝杠的中部固定设置有第一齿轮，第一齿轮的轴线沿着双向丝杠的轴向设置。校准机构还包括第一驱动组件，第一驱动组件包括校准电机和第二齿轮。第二齿轮能够绕自身转动地设置于第一固定块上，第二齿轮的轴线沿着双向丝杠的轴向设置，第二齿轮和第一齿轮啮合。校准电机固定设置于第一固定块上，校准电机的输出轴和第二齿轮固定连接。

进一步地，约束半环沿着管道周向的两端分别开设有一个安装口，安装口和第一环槽连通。焊接机构还包括两个第二驱动组件，两个第二驱动组件沿着管道的周向分布，且两个第二驱动组件分别固定设置于主体半环轨道的两端。每个第二驱动组件包括焊接驱动电机和第三齿轮。焊接驱动电机固定设置于约束半环上，第三齿轮和焊接驱动电机的输出轴固定连接，第三齿轮能够绕自身轴线转动，第三齿轮设置于安装口处，且第三齿轮和半齿圈啮合。

进一步地，每个约束半环上设置有一个约束带，约束带的两端和约束半环固定连接，约束带缠绕于管道背离约束半环的一侧。

进一步地，空间管道自动焊接装置还包括两个插拔附件轨道，两个插拔附件轨道分别可拆卸地设置于主体半环轨道沿着管道的周向的两端。每个插拔附件轨道内开设有第二环槽，第二环槽和第一环槽连通，半齿圈滑动地设置于第二环槽内。

进一步地，主体半环轨道的中部开设有第三通孔，第三通孔沿着管道的径向设置，焊丝设置于第三通孔内。空间管道自动焊接装置还包括夹持进给机构，夹持进给机构包括电控液压杆和卡紧环，卡紧环滑动地设置于第三通孔内，卡紧环和焊丝相抵。电控液压杆固定设置于第三通孔内，电控液压杆的伸长端固定连接于卡紧环。

进一步地，主体半环轨道上开设有第三环槽，第三环槽和第一环槽同心设置，且第三环槽和第一环槽连通，焊丝依次穿过第三通孔和第三环槽。

本发明的有益效果是：本发明的一种空间管道自动焊接装置，通过设置的焊接机构，通过焊丝绕焊缝匀速转动一周，且焊丝向焊缝移动，便于处理复杂地形的管道焊接，可以适应人工不便焊接的工作环境，且焊缝质量高，外观整洁美观。

通过设置的校准机构，在两个管道上施加约束，并通过相同规格的校准弹簧进行连接，使得每次焊接的两个管道之间的应力相同，将两个管道同心设置的同时，使得两个管道之间的焊缝的各处宽度相同，以提升焊接质量，防止由于两个管道不同心以及两个管道之间的焊缝的宽度不同影响焊缝质量，进而造成两个管道容易脱开的问题。由于两个弹簧组件中的校准弹簧的规格相同，故校准弹簧的弹力相同时，校准弹簧的长度也相同，所以该结构还可以控制在每次焊接时，焊缝的宽度相同，以提高多个管道的焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空间管道自动焊接装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种空间管道自动焊接装置的主视图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为图2中B-B处的剖视图；

图5为本发明实施例提供的一种空间管道自动焊接装置的部分结构示意图。

图中：100、管道；201、主体半环轨道；202、插拔附件轨道；203、约束半环；204、约束带；205、双向丝杠；206、第一齿轮；207、校准电机；208、转动块；209、复位弹簧；210、调节环；211、校准弹簧；212、第一固定块；213、第二齿轮；214、第二固定块；215、连接环；301、半齿圈；302、焊丝；303、第三齿轮；304、焊接驱动电机。

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。

参照图1至图5所示，本发明实施例提供的一种空间管道自动焊接装置，包括主体半环轨道201、校准机构和焊接机构。主体半环轨道201设置于相邻的两个管道100之间，主体半环轨道201呈半环形，主体半环轨道201和管道100同心设置，主体半环轨道201的中部固定设置有第一固定块212，第一固定块212上开设有第一通孔，第一通孔沿着管道100的轴向设置。主体半环轨道201内开设有第一环槽，第一环槽和管道100同心设置。

校准机构包括双向丝杠205、两个约束半环203、两个弹簧组件和两个调节组件。约束半环203和管道100同心设置，每个约束半环203滑动地设置一个管道100上。双向丝杠205沿着管道100的轴向设置，双向丝杠205的中部转动地设置于第一通孔内，双向丝杠205的两端分别和两个约束半环203转动连接。

两个弹簧组件分别设置于主体半环轨道201沿着管道100的轴向的两侧，每个弹簧组件包括多个校准弹簧211，多个校准弹簧211沿着管道100的周向分布，校准弹簧211沿着管道100的轴向设置，每个校准弹簧211的一端固定连接于一个约束半环203，每个校准弹簧211的另一端固定连接于主体半环轨道201。两个调节组件分别设置于双向丝杠205的两端，调节组件用于调节约束半环203和主体半环轨道201之间的距离。初始状态时，每个调节组件和一个约束半环203相抵。

焊接机构包括半齿圈301和焊丝302。半齿圈301滑动地设置于第一环槽内，且半齿圈301能够绕管道100的周向转动，焊丝302设置于半齿圈301上，焊丝302用于对两个管道100进行焊接。

在本实施例中，约束半环203呈半环形，每个约束半环203的中部固定设置有一个第二固定块214，第二固定块214上开设有第二通孔，第二通孔沿着管道100的轴向设置。每个调节组件包括调节环210，调节环210沿着管道100的轴向设置，调节环210滑动地设置于第二通孔内，调节环210的外周壁和第二通孔摩擦接触。且调节环210转动地设置于双向丝杠205上，调节环210的内周壁和双向丝杠205螺纹传动配合。

当双向丝杠205转动时，双向丝杠205转动会使得两侧的调节环210朝靠近主体半环轨道201的方向移动。当校准弹簧211受压的弹力小于调节环210与约束半环203之间的摩擦力，则调节环210会带动约束半环203同步朝靠近主体半环轨道201的方向移动。同时管道100同步朝靠近主体半环轨道201的方向移动。当校准弹簧211的弹力大于调节环210与约束半环203之间的摩擦力时，调节环210与约束半环203发生相对滑动，约束半环203不再移动，双向丝杠205带动调节环210继续移动。

在本实施例中，每个调节组件还包括一个复位单元，每个复位单元包括转动块208和多个复位弹簧209。转动块208转动地套设于双向丝杠205上，且转动块208能够绕着双向丝杠205的轴向转动地设置于第二固定块214远离主体半环轨道201的一侧。多个复位弹簧209沿着双向丝杠205的周向分布，且每个复位弹簧209沿着双向丝杠205的轴向设置，每个复位弹簧209的一端固定连接于转动块208，每个复位弹簧209的另一端固定连接于调节环210。

当调节环210与约束半环203发生相对滑动时，约束半环203不再移动，双向丝杠205带动调节环210继续靠近主体半环轨道201的方向移动，复位弹簧209被拉伸。当双向丝杠205不再转动时，复位弹簧209复位，带动调节环210转动，并带动调节环210朝远离主体半环轨道201的方向移动，调节环210转动时带动转动块208同步转动。

在本实施例中，双向丝杠205的两端分别开设有旋向相反的第一螺旋槽，每个调节环210的内周壁均开设有第二螺旋槽，两个调节环210的第二螺旋槽分别与双向丝杠205两端的第一螺旋槽螺旋传动配合。双向丝杠205转动时带动两个调节环210朝靠近主体半环轨道201的方向移动。

在本实施例中，双向丝杠205的中部固定设置有第一齿轮206，第一齿轮206的轴线沿着双向丝杠205的轴向设置。校准机构还包括第一驱动组件，第一驱动组件包括校准电机207和第二齿轮213。第二齿轮213能够绕自身转动地设置于第一固定块212上，第二齿轮213的轴线沿着双向丝杠205的轴向设置，第二齿轮213和第一齿轮206啮合。校准电机207固定设置于第一固定块212上，校准电机207的输出轴和第二齿轮213固定连接。启动校准电机207，校准电机207带动第二齿轮213转动，第二齿轮213带动第一齿轮206转动，第一齿轮206带动双向丝杠205转动。

在本实施例中，约束半环203沿着管道100周向的两端分别开设有一个安装口，安装口和第一环槽连通。焊接机构还包括两个第二驱动组件，两个第二驱动组件沿着管道100的周向分布，且两个第二驱动组件分别固定设置于主体半环轨道201的两端。每个第二驱动组件包括焊接驱动电机304和第三齿轮303。焊接驱动电机304固定设置于约束半环203上，第三齿轮303和焊接驱动电机304的输出轴固定连接，第三齿轮303能够绕自身轴线转动，第三齿轮303设置于安装口处，且第三齿轮303和半齿圈301啮合。启动焊接驱动电机304，焊接驱动电机304带动第三齿轮303转动，第三齿轮303带动半齿圈301转动，半齿圈301绕焊缝匀速转动一周，同时启动电控液压杆，电控液压杆匀速带动焊丝302向焊缝移动，即可完成对两个管道100的焊接。且半齿圈301在转动过程中，始终有一个第三齿轮303和半齿圈301啮合。

在本实施例中，约束半环203沿着管道100周向的一端固定设置有连接环215。每个约束半环203上设置有一个约束带204，约束带204的一端固定连接于约束半环203的一端，约束带204的另一端用于和连接环215固定连接，约束带204缠绕于管道100背离约束半环203的一侧，约束带204长度可调。将约束半环203卡在管道100上时，约束半环203和管道100同心设置，之后收紧约束带204，将约束半环203和管道100连接。

在本实施例中，空间管道自动焊接装置还包括两个插拔附件轨道202，两个插拔附件轨道202分别可拆卸地设置于主体半环轨道201沿着管道100的周向的两端。每个插拔附件轨道202内开设有第二环槽，第二环槽和第一环槽连通，半齿圈301滑动地设置于第二环槽内。

将主体半环轨道201安装在两个管道100之间后，再将两个插拔附件轨道202安装在主体半环轨道201沿着管道100的周向的两端。主体半环轨道201为半环形，以便将主体半环轨道201卡在管道100上，通过设置的两个插拔附件轨道202，插拔附件轨道202给予半齿圈301支撑。

在本实施例中，主体半环轨道201的中部开设有第三通孔，第三通孔沿着管道100的径向设置，焊丝302设置于第三通孔内。空间管道自动焊接装置还包括夹持进给机构，夹持进给机构包括电控液压杆和卡紧环，卡紧环滑动地设置于第三通孔内，卡紧环和焊丝302相抵。电控液压杆固定设置于第三通孔内，电控液压杆的伸长端固定连接于卡紧环。

将焊丝302安装在第三通孔后，卡紧环将焊丝302卡紧，半齿圈301带动焊丝302绕焊缝匀速转动一周的同时启动电控液压杆，电控液压杆匀速带动焊丝302向焊缝移动，即可完成对两个管道100的焊接。

在本实施例中，主体半环轨道201上开设有第三环槽，第三环槽和第一环槽同心设置，且第三环槽和第一环槽连通，焊丝302依次穿过第三通孔和第三环槽，以便焊丝302能伸入焊缝中。

工作过程：安装时，将一侧的约束半环203与一侧的管道100同心设置，之后收紧约束带204，将约束半环203和管道100连接。主体半环轨道201处于两个管道100之间，将焊丝302安装在第三通孔后，卡紧环将焊丝302卡紧，焊丝302的一端紧贴管道100的需要焊接的一侧，之后将另一侧的约束半环203与另一侧的管道100同心设置，并连接好该侧的约束带204。再将两个插拔附件轨道202安装在主体半环轨道201沿着管道100的周向的两端。由于是人工安装，此时两侧的约束半环203和主体半环轨道201之间的距离会不同，两个弹簧组件中的校准弹簧211的拉伸程度也不同。

启动校准电机207，校准电机207带动第二齿轮213转动，第二齿轮213带动第一齿轮206转动，第一齿轮206带动双向丝杠205转动。由于调节环210的内周壁和双向丝杠205螺纹传动配合，双向丝杠205转动会使得两侧的调节环210朝靠近主体半环轨道201的方向移动。

又由于调节环210的外周壁和第二通孔摩擦接触。若此时校准弹簧211受压的弹力小于调节环210与约束半环203之间的摩擦力，则调节环210会带动约束半环203同步朝靠近主体半环轨道201的方向移动。同时被约束半环203和约束带204所约束的管道100同步朝靠近主体半环轨道201的方向移动。

直到当校准弹簧211的弹力大于调节环210与约束半环203之间的摩擦力时，调节环210与约束半环203发生相对滑动，约束半环203不再移动，双向丝杠205带动调节环210继续移动，复位弹簧209被拉伸，当观察到两侧的调节环210均相对于约束半环203滑动时，关闭校准电机207。

此时两个约束半环203和主体半环轨道201之间的距离相同，两个弹簧组件中的校准弹簧211的拉伸程度也相同，使得每次焊接的两个管道100之间的应力相同，此时两个管道100同心设置，且两个管道100之间的焊缝的各处宽度相同，提升焊接质量，防止由于两个管道100不同心以及两个管道100之间的焊缝的宽度不同影响焊缝质量，进而造成两个管道100容易脱开的问题。两个弹簧组件中的校准弹簧211的规格相同，故校准弹簧211的弹力相同时，校准弹簧211的长度也相同，所以该结构还可以控制在每次焊接时，焊缝的宽度相同，以提高多个管道100的焊接质量。

接着启动焊接驱动电机304，焊接驱动电机304带动第三齿轮303转动，第三齿轮303带动半齿圈301转动，半齿圈301绕焊缝匀速转动一周，同时启动电控液压杆，电控液压杆匀速带动焊丝302向焊缝移动，即可完成对两个管道100的焊接。通过焊丝302绕焊缝匀速转动一周，且焊丝302向焊缝移动，便于处理复杂地形的管道100焊接，可以适应人工不便焊接的工作环境，且焊缝质量高，外观整洁美观。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

包括主体半环轨道、校准机构和焊接机构；主体半环轨道设置于相邻的两个管道之间，主体半环轨道的中部固定设置有第一固定块，第一固定块上开设有第一通孔，第一通孔沿着管道的轴向设置；主体半环轨道内开设有第一环槽，第一环槽和管道同心设置；

校准机构包括双向丝杠、两个约束半环、两个弹簧组件和两个调节组件；约束半环和管道同心设置，每个约束半环滑动地设置一个管道上；双向丝杠沿着管道的轴向设置，双向丝杠的中部转动地设置于第一通孔内，双向丝杠的两端分别和两个约束半环转动连接；

两个弹簧组件分别设置于主体半环轨道的两侧，每个弹簧组件包括多个校准弹簧，多个校准弹簧沿着管道的周向分布，校准弹簧沿着管道的轴向设置，每个校准弹簧的一端固定连接于一个约束半环，每个校准弹簧的另一端固定连接于主体半环轨道；两个调节组件分别设置于双向丝杠的两端，调节组件用于调节约束半环和主体半环轨道之间的距离；

焊接机构包括半齿圈和焊丝；半齿圈滑动地设置于第一环槽内，且半齿圈能够绕管道的周向转动，焊丝设置于半齿圈上，焊丝用于对两个管道进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

每个约束半环的中部固定设置有一个第二固定块，第二固定块上开设有第二通孔，第二通孔沿着管道的轴向设置；每个调节组件包括调节环，调节环沿着管道的轴向设置，调节环滑动地设置于第二通孔内，调节环的外周壁和第二通孔摩擦接触；且调节环转动地设置于双向丝杠上，调节环的内周壁和双向丝杠螺纹传动配合。

3.根据权利要求2所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

每个调节组件还包括一个复位单元，每个复位单元包括转动块和多个复位弹簧；转动块转动地套设于双向丝杠上，且转动块能够绕着双向丝杠的轴向转动地设置于第二固定块远离主体半环轨道的一侧；多个复位弹簧沿着双向丝杠的周向分布，且每个复位弹簧沿着双向丝杠的轴向设置，每个复位弹簧的一端固定连接于转动块，每个复位弹簧的另一端固定连接于调节环。

4.根据权利要求2所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

两个调节环分别与双向丝杠螺旋传动配合，且两个调节环与双向丝杠螺旋配合的旋向相反。

5.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

双向丝杠的中部固定设置有第一齿轮，第一齿轮的轴线沿着双向丝杠的轴向设置；校准机构还包括第一驱动组件，第一驱动组件包括校准电机和第二齿轮；第二齿轮能够绕自身转动地设置于第一固定块上，第二齿轮的轴线沿着双向丝杠的轴向设置，第二齿轮和第一齿轮啮合；校准电机固定设置于第一固定块上，校准电机的输出轴和第二齿轮固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

约束半环沿着管道周向的两端分别开设有一个安装口，安装口和第一环槽连通；焊接机构还包括两个第二驱动组件，两个第二驱动组件沿着管道的周向分布，且两个第二驱动组件分别固定设置于主体半环轨道的两端；每个第二驱动组件包括焊接驱动电机和第三齿轮；焊接驱动电机固定设置于约束半环上，第三齿轮和焊接驱动电机的输出轴固定连接，第三齿轮能够绕自身轴线转动，第三齿轮设置于安装口处，且第三齿轮和半齿圈啮合。

7.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

每个约束半环上设置有一个约束带，约束带的两端和约束半环固定连接，约束带缠绕于管道背离约束半环的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

空间管道自动焊接装置还包括两个插拔附件轨道，两个插拔附件轨道分别可拆卸地设置于主体半环轨道沿着管道的周向的两端；每个插拔附件轨道内开设有第二环槽，第二环槽和第一环槽连通，半齿圈滑动地设置于第二环槽内。

9.根据权利要求1所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

主体半环轨道的中部开设有第三通孔，第三通孔沿着管道的径向设置，焊丝设置于第三通孔内；空间管道自动焊接装置还包括夹持进给机构，夹持进给机构包括电控液压杆和卡紧环，卡紧环滑动地设置于第三通孔内，卡紧环和焊丝相抵；电控液压杆固定设置于第三通孔内，电控液压杆的伸长端固定连接于卡紧环。

10.根据权利要求9所述的一种空间管道自动焊接装置，其特征在于：

主体半环轨道上开设有第三环槽，第三环槽和第一环槽同心设置，且第三环槽和第一环槽连通，焊丝依次穿过第三通孔和第三环槽。