CN117840687B - 一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体是涉及一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，包括工作台、驱动机构、对中移动单元、翻转单元和两个定心夹紧机构，两个定心夹紧机构呈对称状态设置于工作台上，每个定心夹紧机构均包括弹性滑动设置于工作台上的环形安装座和若干个沿圆周方向设置于环形安装座上的弧形夹板，对中移动单元包括两个呈对称状态设置的安装环和若干个呈环形设置于安装环上的抵触杆，驱动机构包括两个旋转输出端和两个相向移动输出端，旋转输出端用于使若干个弧形夹板同步移动对管道进行夹紧，两个相向移动输出端用于使两个环形安装座相向移动，翻转单元包括一个翻转输出端，翻转输出端用于使两个环形安装座同步旋转。

Description

一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体是涉及一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置。

背景技术

随着现代机械加工业地发展，对焊接的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动焊接功能的要求也在提升。管道的焊接好坏，也是使用的一个重要的条件。管道的对接、环向焊接等各种焊接方式要求焊接的两根管道的接口表面平齐、钢管中心线对齐。现有的管道施工用导向对接作业是通过吊装机将两个大小相同的管道吊起来，然后人工调整将两个管道的管口对齐，以便进行焊接作业。但是人工通过吊装机调整管道难度较大，不便于将两个管道之间的管口进行准确对齐，且对齐后无法稳定锁紧管道，管道很容易出现偏位移动的情况，使得两个管道的管口焊接时不够准确，容易留有缝隙，会影响管道的焊接质量，进而影响整个施工的质量，因此，如何提高焊接效率，以及更加精准的使管道端口对齐是管道焊接施工中亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，包括工作台、驱动机构、对中移动单元、翻转单元和两个定心夹紧机构，两个定心夹紧机构呈对称状态设置于工作台上，每个定心夹紧机构均包括弹性滑动设置于工作台上的环形安装座和若干个沿圆周方向设置于环形安装座上的弧形夹板，对中移动单元包括两个呈对称状态设置的安装环和若干个呈环形设置于安装环上的抵触杆，驱动机构包括两个旋转输出端和两个相向移动输出端，旋转输出端用于使若干个弧形夹板同步移动对管道进行夹紧，两个相向移动输出端用于使两个环形安装座相向移动，翻转单元包括一个翻转输出端，翻转输出端用于使两个环形安装座同步旋转。

进一步的，所述定心夹紧机构还包括设置于工作台上的承托架和弹性设置于承托架上的承托弧板。

进一步的，每个所述环形安装座上沿圆周方向开设有若干个径向槽，每个径向槽内滑动设置有一个滑动条板，每个滑动条板上固定连接有一个弧形夹板，每个环形安装座上还转动设置有传动环，滑动条板与传动环传动相连，传动环与驱动机构的旋转输出端传动相连。

进一步的，每个所述定心夹紧机构还包括固定设置于每个径向槽上的支撑架、转动设置于支撑架上的螺纹套、固定设置于滑动条板上的螺纹杆、同轴固定套设于螺纹套上的从动齿轮以及设置于传动环上的传动齿环，传动齿环与从动齿轮啮合，螺纹套与螺纹杆螺纹相连。

进一步的，所述驱动机构还包括设置于工作台上的驱动电机、转动设置于工作台上的主动转轴、同轴固定设置于传动环上的蜗轮、通过轴座转动设置于环形安装座上的蜗杆、转动设置于环形安装座上的转接轴、同轴固定设置于转接轴上的连接齿轮、同轴固定设置于主动转轴两端的传动套管、同轴设置于每个传动套管上的转接环以及与转接环同轴固连的转接齿环，连接齿轮与蜗杆之间通过伞齿和皮带轮传动相连，传动套管与转接环传动相连，连接齿轮与转接齿环啮合，所述蜗杆即为驱动机构的旋转输出端，驱动电机的输出轴与主动转轴通过减速箱相连。

进一步的，所述对中移动单元还包括同轴固定设置于每个传动套管内的中心柱、与中心柱传动相连且转动设置于工作台上的传动螺杆、设置于工作台上的限位滑杆、弹性滑动设置于限位滑杆上的旋转支座、呈对称固定设置于环形安装座两侧的旋转滑环、呈对称状态设置于工作台上的限位支架和滑动设于限位支架上的滑动座，所述限位滑杆两两一组关于主动转轴的中心面呈对称状态设置，每组的两个限位滑杆关于工作台长边竖直中心面呈对称状态设置，每个滑动座上固定设置有一个安装环，每个滑动座与每个传动螺杆一一对应且螺纹相连，所述滑动座即为驱动机构的相向移动输出端，旋转滑环与旋转支座滑动配合。

进一步的，每个所述传动套管内壁上呈环形弹性滑动设置有若干个限位插杆，每个中心柱上呈环形弹性滑动设置有若干个连接插杆，每个连接插杆上设置有斜面，限位插杆与连接插杆上的斜面一一对应，每个转接环内壁上呈环形开设有若干个限位孔，限位孔与限位插杆一一对应，每个中心柱的一端设置有棘齿，每个传动螺杆端部固定设置有连接环，连接环上呈环形开设有若干个连接插孔，每个连接环上同轴固定设置有棘轮，连接插杆与连接插孔一一对应，棘轮与棘齿单向啮合。

进一步的，所述翻转单元包括设置于每个环形安装座侧壁上的连接短齿、呈对称状态设置于工作台上的翻转支架、转动设置于翻转支架上的限位齿管和固定设置于工作台上的翻转电机，翻转电机的输出轴与限位齿管通过减速箱相连，限位齿管与每个环形安装座上的连接短齿啮合。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一：本装置能在进行管道焊接时，自动对管道进行定心夹紧，确保两个管道的轴线在同一条直线上，并且当管道夹紧后，对中移动单元还能使两个管道的端口对紧，便于后续的焊接进行；

其二：本装置通过设置翻转单元，能辅助焊接进行，在焊接时能让两个管道进行同步旋转，提高焊接效率；

其三：本装置通过连接插杆与限位孔的配合，确保装置在对管道进行夹紧时，两个管道不会相向移动，只有在管道夹紧后，对中移动单元才会工作，以此来确保装置正常运行。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图；

图2是实施例的侧视图；

图3是实施例的俯视图；

图4是图3中沿A-A处的剖视图；

图5是图4中C处结构放大示意图；

图6是实施例的限位齿管与连接短齿的配合过程立体结构示意图；

图7是实施例的传动环处的立体结构示意图；

图8是实施例的环形安装座内结构的正视图；

图9是实施例的传动环与螺纹杆处的立体结构示意图；

图10是实施例的螺纹杆与螺纹套处的立体结构分解示意图；

图11是实施例的传动螺杆与滑动座配合的立体结构示意图；

图12是实施例的传动套管与中心柱处的立体结构分解示意图。

图中标号为：1、工作台；2、环形安装座；3、旋转滑环；4、连接短齿；5、径向槽；6、转接轴；7、连接齿轮；8、传动环；9、蜗轮；10、蜗杆；11、传动齿环；12、滑动条板；13、弧形夹板；14、支撑架；15、螺纹套；16、从动齿轮；17、螺纹杆；18、承托架；19、承托弧板；20、驱动电机；21、主动转轴；22、传动套管；23、限位插杆；24、中心柱；25、连接插杆；26、斜面；27、棘齿；28、棘轮；29、连接环；30、连接插孔；31、传动螺杆；32、限位滑杆；33、旋转支座；34、转接环；35、限位孔；36、转接齿环；37、限位支架；38、滑动座；39、安装环；40、抵触杆；41、翻转电机；42、翻转支架；43、限位齿管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1-12：

一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，包括工作台1、驱动机构、对中移动单元、翻转单元和两个定心夹紧机构，两个定心夹紧机构呈对称状态设置于工作台1上，每个定心夹紧机构均包括弹性滑动设置于工作台1上的环形安装座2和若干个沿圆周方向设置于环形安装座2上的弧形夹板13，对中移动单元包括两个呈对称状态设置的安装环39和若干个呈环形设置于安装环39上的抵触杆40，驱动机构包括两个旋转输出端和两个相向移动输出端，旋转输出端用于使若干个弧形夹板13同步移动对管道进行夹紧，两个相向移动输出端用于使两个环形安装座2相向移动，翻转单元包括一个翻转输出端，翻转输出端用于使两个环形安装座2同步旋转。

在装置运行时，首先驱动机构的旋转输出端带动若干个弧形夹板13对管道进行夹紧固定，然后驱动机构的相向移动输出端运行，带动两个安装环39相向靠近，利用抵触杆40顶着环形安装座2运动，直至两个管道的端口对齐，在此之后，开始对管道端口接缝处进行焊接，与此同时，翻转机构运行，致使两个环形安装座2同步旋转，加以辅助焊接，提高焊接效率以及提高焊接精度。

为了确保装置运行时，管道能更加稳定的被夹紧，具体设置有如下特征：

所述定心夹紧机构还包括设置于工作台1上的承托架18和弹性设置于承托架18上的承托弧板19。

在对管道进行定心夹紧时，通过设置承托弧板19来使管道稳定，并且承托弧板19能给管道提供一定的支撑力，便于装置更好的工作。

为了展现弧形夹板13与环形安装座2的连接关系，具体设置有如下特征：

每个所述环形安装座2上沿圆周方向开设有若干个径向槽5，每个径向槽5内滑动设置有一个滑动条板12（如图7所示），每个滑动条板12上固定连接有一个弧形夹板13，每个环形安装座2上还转动设置有传动环8，滑动条板12与传动环8传动相连，传动环8与驱动机构的旋转输出端传动相连。

在装置运行时，驱动机构的旋转输出端先带动传动环8旋转，传动环8旋转带动若干个滑动条板12沿径向槽5相向靠近，滑动条板12带动弧形夹板13运动，从而使得若干个弧形夹板13对管道实施环抱式固定，并且此种固定方式还具有自动定心功能，确保两个管道在被夹紧后，两个管道的中心轴线处于同一条直线上。

为了确保装置运行时，滑动条板12能同时相向移动，具体设置有如下特征：

每个所述定心夹紧机构还包括固定设置于每个径向槽5上的支撑架14、转动设置于支撑架14上的螺纹套15（如图10所示）、固定设置于滑动条板12上的螺纹杆17、同轴固定套设于螺纹套15上的从动齿轮16以及设置于传动环8上的传动齿环11，传动齿环11与从动齿轮16啮合，螺纹套15与螺纹杆17螺纹相连。

在装置运行时，驱动机构的旋转输出端带动传动环8旋转，传动环8旋转致使传动齿环11与所有的从动齿轮16啮合，然后从动齿轮16被带动旋转，之后从动齿轮16带动螺纹套15旋转，螺纹套15旋转使得螺纹杆17沿螺纹套15轴线运动，螺纹杆17运动进而带动滑动条板12运动。

为了展现传动环8与驱动机构的旋转输出端的连接关系，具体设置有如下特征：

所述驱动机构还包括设置于工作台1上的驱动电机20、转动设置于工作台1上的主动转轴21、同轴固定设置于传动环8上的蜗轮9、通过轴座转动设置于环形安装座2上的蜗杆10、转动设置于环形安装座2上的转接轴6、同轴固定设置于转接轴6上的连接齿轮7、同轴固定设置于主动转轴21两端的传动套管22、同轴设置于每个传动套管22上的转接环34以及与转接环34同轴固连的转接齿环36，连接齿轮7与蜗杆10之间通过伞齿和皮带轮传动相连（如图7所示），传动套管22与转接环34传动相连，连接齿轮7与转接齿环36啮合，所述蜗杆10即为驱动机构的旋转输出端，驱动电机20的输出轴与主动转轴21通过减速箱相连。

在装置运行时，驱动电机20带动主动转轴21旋转，之后主动转轴21带动传动套管22旋转，传动套管22旋转带动转接环34旋转，转接环34旋转带动转接齿环36旋转，转接齿环36旋转带动连接齿轮7旋转，连接齿轮7旋转带动蜗杆10旋转，蜗杆10旋转啮合蜗轮9最终带动传动环8旋转。

为了展现对中移动单元的详细结构，具体设置有如下特征：

所述对中移动单元还包括同轴固定设置于每个传动套管22内的中心柱24、与中心柱24传动相连且转动设置于工作台1上的传动螺杆31、设置于工作台1上的限位滑杆32、弹性滑动设置于限位滑杆32上的旋转支座33、呈对称固定设置于环形安装座2两侧的旋转滑环3、呈对称状态设置于工作台1上的限位支架37和滑动设于限位支架37上的滑动座38，所述限位滑杆32两两一组关于主动转轴21的中心面呈对称状态设置，每组的两个限位滑杆32关于工作台1长边竖直中心面呈对称状态设置，每个滑动座38上固定设置有一个安装环39，每个滑动座38与每个传动螺杆31一一对应且螺纹相连，所述滑动座38即为驱动机构的相向移动输出端，旋转滑环3与旋转支座33滑动配合。

在装置运行时，传动套管22旋转带动中心柱24旋转，中心柱24旋转带动传动螺杆31旋转，传动螺杆31旋转使得滑动座38沿传动螺杆31轴线方向运动，从而使得两个滑动座38相向靠近，之后，滑动座38带动安装环39运动。在翻转单元运行时，翻转单元带动两个环形安装座2同步旋转，进而带动两个管道同步旋转，此时环形安装座2在旋转滑环3与旋转支座33的配合下，稳定旋转，便于焊接的进行。

为了展现中心柱24与传动螺杆31之间的连接关系，具体设置有如下特征：

每个所述传动套管22内壁上呈环形弹性滑动设置有若干个限位插杆23，每个中心柱24上呈环形弹性滑动设置有若干个连接插杆25，每个连接插杆25上设置有斜面26，限位插杆23与连接插杆25上的斜面26一一对应，每个转接环34内壁上呈环形开设有若干个限位孔35，限位孔35与限位插杆23一一对应，每个中心柱24的一端设置有棘齿27，每个传动螺杆31端部固定设置有连接环29，连接环29上呈环形开设有若干个连接插孔30，每个连接环29上同轴固定设置有棘轮28，连接插杆25与连接插孔30一一对应，棘轮28与棘齿27单向啮合。

在装置运行时，传动套管22旋转带动中心柱24旋转，中心柱24旋转使得转接环34旋转（此时限位插杆23是插在限位孔35内的，棘轮28与棘轮28单向啮合，在对管道夹紧过程中，中心柱24不带动连接环29旋转），当管道被夹紧后，弧形夹板13不能再进一步相向靠近，此时随着中心柱24的继续转动，限位插杆23随之抵触限位孔35，并从限位孔35中滑出，进而使得中心柱24与转接环34发生相对转动（由于蜗杆10与蜗轮9具有自锁功能，因此当中心柱24与转接环34发生相对转动时，弧形夹板13对管道的夹紧力不会减小），在限位插杆23滑出限位孔35后，限位插杆23的底端与斜面26发生碰触，致使连接插杆25从中心柱24中伸出，直至连接插杆25插入到连接插孔30内，之后中心柱24的旋转能带动连接环29旋转，从而带动传动螺杆31旋转，使得安装环39相向靠近并带动两个环形安装座2相互靠近，使得两个管道端口对紧。

为了展现翻转单元的详细结构，具体设置有如下特征：

所述翻转单元包括设置于每个环形安装座2侧壁上的连接短齿4、呈对称状态设置于工作台1上的翻转支架42、转动设置于翻转支架42上的限位齿管43和固定设置于工作台1上的翻转电机41，翻转电机41的输出轴与限位齿管43通过减速箱相连，限位齿管43与每个环形安装座2上的连接短齿4啮合。

在装置运行时，翻转电机41带动限位齿管43旋转，限位齿管43旋转啮合连接短齿4使得两个环形安装座2同步旋转，并且当环形安装座2被安装环39上的抵触杆40带动运动时，连接短齿4沿限位齿管43齿进行滑动，以此来确保环形安装座2在进行相向靠近时，两个环形安装座2之间不会发生相对转动。

工作原理：驱动电机20带动主动转轴21旋转，之后主动转轴21带动传动套管22旋转，传动套管22旋转带动转接环34旋转，转接环34旋转带动转接齿环36旋转，转接齿环36旋转带动连接齿轮7旋转，连接齿轮7旋转带动蜗杆10旋转，蜗杆10旋转啮合蜗轮9最终带动传动环8旋转，传动环8旋转致使传动齿环11与所有的从动齿轮16啮合，然后从动齿轮16被带动旋转，之后从动齿轮16带动螺纹套15旋转，螺纹套15旋转使得螺纹杆17沿螺纹套15轴线运动，螺纹杆17运动进而带动滑动条板12运动，滑动条板12运动，使得弧形夹板13对管道进行夹紧（此时限位插杆23是插在限位孔35内的，棘轮28与棘轮28单向啮合，在对管道夹紧过程中，中心柱24不带动连接环29旋转，从而在管道定心夹紧的过程中，安装环39不进行移动），当管道被夹紧后，弧形夹板13不能再进一步相向靠近，此时随着中心柱24的继续转动，限位插杆23随之抵触限位孔35，并从限位孔35中滑出，进而使得中心柱24与转接环34发生相对转动，限位插杆23的底端与斜面26发生碰触，致使连接插杆25从中心柱24中伸出，直至连接插杆25插入到连接插孔30内，之后中心柱24的旋转能带动连接环29座旋转，从而带动传动螺杆31旋转，使得安装环39相向靠近并带动两个环形安装座2相互靠近，使得两个管道端口对紧，之后翻转电机41带动限位齿管43旋转，限位齿管43旋转啮合连接短齿4使得两个环形安装座2同步旋转，并且当环形安装座2被安装环39上的抵触杆40带动运动时，连接短齿4沿限位齿管43齿进行滑动，以此来确保环形安装座2在进行相向靠近时，两个环形安装座2之间不会发生相对转动，（还需要说明的是，可以在连接齿轮7处添加外置驱动设备，此设备可以是电机或者摇杆手动驱动，图中未视出。添加驱动设备便于在焊接完成后使连接齿轮7反转，致使弧形夹板13松开焊接完成的管道，之后再从装置上移除焊接完成的管道，然后装置进行复位，等待下一次运行对齐管道）。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，其特征在于，包括工作台（1）、驱动机构、对中移动单元、翻转单元和两个定心夹紧机构，两个定心夹紧机构呈对称状态设置于工作台（1）上，每个定心夹紧机构均包括弹性滑动设置于工作台（1）上的环形安装座（2）和若干个沿圆周方向设置于环形安装座（2）上的弧形夹板（13），对中移动单元包括两个呈对称状态设置的安装环（39）和若干个呈环形设置于安装环（39）上的抵触杆（40），驱动机构包括两个旋转输出端和两个相向移动输出端，旋转输出端用于使若干个弧形夹板（13）同步移动对管道进行夹紧，两个相向移动输出端用于使两个环形安装座（2）相向移动，翻转单元包括一个翻转输出端，翻转输出端用于使两个环形安装座（2）同步旋转；

所述驱动机构还包括设置于工作台（1）上的驱动电机（20）、转动设置于工作台（1）上的主动转轴（21）、同轴固定设置于传动环（8）上的蜗轮（9）、通过轴座转动设置于环形安装座（2）上的蜗杆（10）、转动设置于环形安装座（2）上的转接轴（6）、同轴固定设置于转接轴（6）上的连接齿轮（7）、同轴固定设置于主动转轴（21）两端的传动套管（22）、同轴设置于每个传动套管（22）上的转接环（34）以及与转接环（34）同轴固连的转接齿环（36），连接齿轮（7）与蜗杆（10）之间通过伞齿和皮带轮传动相连，传动套管（22）与转接环（34）传动相连，连接齿轮（7）与转接齿环（36）啮合，所述蜗杆（10）即为驱动机构的旋转输出端，驱动电机（20）的输出轴与主动转轴（21）通过减速箱相连；

所述对中移动单元还包括同轴固定设置于每个传动套管（22）内的中心柱（24）、与中心柱（24）传动相连且转动设置于工作台（1）上的传动螺杆（31）、设置于工作台（1）上的限位滑杆（32）、弹性滑动设置于限位滑杆（32）上的旋转支座（33）、呈对称固定设置于环形安装座（2）两侧的旋转滑环（3）、呈对称状态设置于工作台（1）上的限位支架（37）和滑动设于限位支架（37）上的滑动座（38），所述限位滑杆（32）两两一组关于主动转轴（21）的中心面呈对称状态设置，每组的两个限位滑杆（32）关于工作台（1）长边竖直中心面呈对称状态设置，每个滑动座（38）上固定设置有一个安装环（39），每个滑动座（38）与每个传动螺杆（31）一一对应且螺纹相连，所述滑动座（38）即为驱动机构的相向移动输出端，旋转滑环（3）与旋转支座（33）滑动配合；

每个所述传动套管（22）内壁上呈环形弹性滑动设置有若干个限位插杆（23），每个中心柱（24）上呈环形弹性滑动设置有若干个连接插杆（25），每个连接插杆（25）上设置有斜面（26），限位插杆（23）与连接插杆（25）上的斜面（26）一一对应，每个转接环（34）内壁上呈环形开设有若干个限位孔（35），限位孔（35）与限位插杆（23）一一对应，每个中心柱（24）的一端设置有棘齿（27），每个传动螺杆（31）端部固定设置有连接环（29），连接环（29）上呈环形开设有若干个连接插孔（30），每个连接环（29）上同轴固定设置有棘轮（28），连接插杆（25）与连接插孔（30）一一对应，棘轮（28）与棘齿（27）单向啮合。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，其特征在于，所述定心夹紧机构还包括设置于工作台（1）上的承托架（18）和弹性设置于承托架（18）上的承托弧板（19）。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，其特征在于，每个所述环形安装座（2）上沿圆周方向开设有若干个径向槽（5），每个径向槽（5）内滑动设置有一个滑动条板（12），每个滑动条板（12）上固定连接有一个弧形夹板（13），每个环形安装座（2）上还转动设置有传动环（8），滑动条板（12）与传动环（8）传动相连，传动环（8）与驱动机构的旋转输出端传动相连。

4.根据权利要求3所述的一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，其特征在于，每个所述定心夹紧机构还包括固定设置于每个径向槽（5）上的支撑架（14）、转动设置于支撑架（14）上的螺纹套（15）、固定设置于滑动条板（12）上的螺纹杆（17）、同轴固定套设于螺纹套（15）上的从动齿轮（16）以及设置于传动环（8）上的传动齿环（11），传动齿环（11）与从动齿轮（16）啮合，螺纹套（15）与螺纹杆（17）螺纹相连。

5.根据权利要求1所述的一种不锈钢预制管道焊接自动对中装置，其特征在于，所述翻转单元包括设置于每个环形安装座（2）侧壁上的连接短齿（4）、呈对称状态设置于工作台（1）上的翻转支架（42）、转动设置于翻转支架（42）上的限位齿管（43）和固定设置于工作台（1）上的翻转电机（41），翻转电机（41）的输出轴与限位齿管（43）通过减速箱相连，限位齿管（43）与每个环形安装座（2）上的连接短齿（4）啮合。