CN118002903A - 一种用于不等壁厚钢管的焊接设备及高频焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢管焊接技术领域，具体公开了一种用于不等壁厚钢管的焊接设备及高频焊接方法，包括移动驱动装置；焊接头固定安装在所述滑板上；控制机构包括支撑条和控制装置，所述支撑条能够上下移动的设置在所述滑板上，所述支撑条上设置有轨迹头；本发明的用于不等壁厚钢管的焊接设备，当焊接头置于钢管的厚壁位置时，移动驱动装置带动焊接头向钢管输送方向移动，缩减焊接头和钢管之间的相对速度，使焊接更充实；当焊接头置于钢管的薄壁位置时，移动驱动装置带动焊接头向钢管输送方向的相反方向移动，以此增加焊接头和钢管之间的相对速度，以防对钢管薄壁位置焊穿，提高使用方便性。

Description

一种用于不等壁厚钢管的焊接设备及高频焊接方法

技术领域

本发明涉及钢管焊接技术领域，具体涉及一种用于不等壁厚钢管的焊接设备及高频焊接方法。

背景技术

焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式连接合金属或其他热塑性材料。焊接钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后，再焊接成表面有接缝的钢管，焊接钢管采用的坯料是钢板或钢带。

目前的钢管纵缝焊接工作一般为将钢管进行纵向输送，期间钢带经过多道成型辊成型，使钢带弯曲至其两侧对接，成型为具有纵缝的钢管，然后再经过焊接设备，使焊接设备沿钢管的纵缝进行焊接，这种方式针对一些壁厚一致的钢管焊接效果较优，但这种方式对一些壁厚呈周期性变化的钢管，则需要频繁的调整焊接参数，以焊接不同位置及不同厚度的钢管，大大降低了焊接设备的使用方便性。

发明内容

本发明提供一种用于不等壁厚钢管的焊接设备及高频焊接方法，旨在解决相关技术中的焊接方式对一些壁厚呈周期性变化的钢管，则需要频繁的调整焊接参数，降低使用方便性的问题。

本发明的用于不等壁厚钢管的焊接设备，包括机架，还包括：

移动驱动装置，所述移动驱动装置包括固定设置在所述机架上的转动驱动装置，所述转动驱动装置的输出端固定设置有齿轮，所述齿轮的齿啮合有齿条，所述齿条上固定设置有连板，所述连板的底部固定设置有滑板，所述滑板单自由度滑动设置在所述机架上；

焊接头，所述焊接头固定安装在所述滑板上，用于对钢管的连接处进行焊接；

控制机构，包括支撑条和控制装置，所述支撑条能够上下移动的设置在所述滑板上，所述支撑条上设置有轨迹头，所述轨迹头位于焊接头的正下方，且所述轨迹头接触在钢管内壁的底部，所述控制装置包括固定设置在支撑条顶部的触头、固定安装在连板上的第一接触开关和固定安装在滑板上的第二接触开关，所述触头位于第一接触开关和第二接触开关之间，所述第一接触开关和第二接触开关均与转动驱动装置电性连接；

所述触头上移能够触发第一接触开关，被触发的所述第一接触开关能够控制移动驱动装置带动焊接头向钢管输送方向移动；所述触头下移能够触发第二接触开关，被触发的所述第二接触开关能够控制移动驱动装置带动焊接头向钢管输送方向的相反方向移动。

优选的，所述机架包括工作台，所述工作台上固定设置有支撑座，所述支撑座上设置有滑槽，所述工作台的下表面固定设置有支腿。

优选的，所述滑板上开设有第一导孔，所述支撑条单自由度滑动设置在所述第一导孔内。

优选的，所述轨迹头包括固定设置在所述支撑条上的第一支座，所述第一支座上转动设置有第一压辊，所述第一压辊滚动接触在钢管的内壁。

优选的，本用于不等壁厚钢管的焊接设备还包括辅助机构，所述辅助机构包括固定设置在所述工作台上的支架，所述支架上开设有至少两个第二导孔，每个所述第二导孔的内壁均滑动连接有导柱，每个所述导柱与所述第二导孔内壁之间均设置有第二弹性件，每个所述导柱的底部均固定设置在所述支撑条上，所述支架上还设置有用于避开所述支撑条的缺口。

优选的，本用于不等壁厚钢管的焊接设备还包括封堵机构，所述封堵机构包括开设在所述支架上的至少两个第三导孔，所有所述第三导孔的内壁度滑动连接有顶板，所述顶板与所述支架之间设置有第三弹性件，所述顶板上设置有顶压头，所述顶压头与钢管内壁的焊接处相接触。

优选的，所述顶压头包括固定设置在所述顶板上的第二支座，所述第二支座上转动设置有第二压辊，所述第二压辊抵接于钢管内壁的焊接处。

优选的，所述封堵机构还包括固定设置在所述顶板上的刮板，所述刮板与所述第二压辊的外表面相贴合。

本发明的用于不等壁厚钢管的高频焊接方法，基于上述用于不等壁厚钢管的焊接设备，包括如下步骤：

步骤一，将钢带置于成型辊上；

步骤二，通过外部动力推动钢带，使钢带经过成型辊成型为具有纵缝的钢管；

步骤三，保持钢带输送，使成型的钢管经过所述焊接头的焊接端，且钢管的焊缝正对于所述焊接头的焊接端，同时启动所述焊接头对纵缝进行焊接，直至钢管焊接完成。

本发明的有益效果为：当焊接头置于钢管的厚壁位置时，钢管厚壁位置能够推顶轨迹头上移，轨迹头上移通过支撑条带动触头上移，触头上移以触发第一接触开关控制移动驱动装置启动，移动驱动装置启动带动焊接头向钢管输送方向移动，以此缩减焊接头和钢管之间的相对速度，能够增加焊接头对钢管厚壁位置的焊接时间，使焊接更充实；当焊接头置于钢管的薄壁位置时，轨迹头能够在自重下进行下移，轨迹头下移通过支撑条带动触头下移，触头下移以触发第二接触开关控制移动驱动装置启动，移动驱动装置启动带动焊接头向钢管输送方向的相反方向移动，以此增加焊接头和钢管之间的相对速度，能够减小焊接头对钢管薄壁位置的焊接时间，以防对钢管薄壁位置焊穿，提高了焊接使用的方便性。

附图说明

图1是本发明中的具体实施例的结构示意图。

图2是本发明中的具体实施例的机架的结构示意图。

图3是本发明中的具体实施例的工作台的结构示意图。

图4是本发明中的具体实施例的支撑座的结构示意图。

图5是本发明中的具体实施例的工作台、支撑座和钢管的立体剖视图。

图6是本发明中的具体实施例的支撑条、轨迹头和控制装置的结构示意图。

图7是本发明中的具体实施例的触头、第一接触开关和第二接触开关的结构示意图。

图8是本发明中的具体实施例的第一支座和第一压辊的结构示意图。

图9是本发明中的具体实施例的支架、导柱、顶板和顶压头的结构示意图。

图10是本发明中的具体实施例的第二弹性件和刮板的结构示意图。

图11是本发明中的具体实施例的图10中A处放大的结构示意图。

图12是本发明中的具体实施例的钢管焊接状态的剖视图。

附图标记：

10、机架；11、工作台；12、支撑座；121、滑槽；13、支腿；20、移动驱动装置；21、转动驱动装置；22、齿轮；23、齿条；24、连板；25、滑板；251、第一导孔；30、焊接头；40、控制机构；41、支撑条；42、轨迹头；421、第一支座；422、第一压辊；43、控制装置；431、触头；432、第一接触开关；433、第二接触开关；50、辅助机构；51、支架；511、第二导孔；512、缺口；52、导柱；53、第二弹性件；60、封堵机构；61、第三导孔；62、顶板；63、第三弹性件；64、顶压头；641、第二支座；642、第二压辊；65、刮板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图12所示，为本发明的用于不等壁厚钢管的焊接设备，包括机架10，用于支撑本焊接设备，移动驱动装置20设置在机架10上，焊接头30设置在移动驱动装置20的活动端，移动驱动装置20能够带动焊接头30沿钢管的纵向进行移动，焊接头30能够对钢管的纵向缝隙进行焊接，控制机构40设置在移动驱动装置20的活动端和机架10上，当焊接头30置于钢管的厚壁位置时，控制机构40能够控制移动驱动装置20启动，使移动驱动装置20带动焊接头30沿钢管的输送方向进行移动；当焊接头30置于钢管的薄壁位置时，控制机构40能够控制移动驱动装置20启动，使移动驱动装置20带动焊接头30沿钢管输送方向的相反方向移动。

参考图1至图5所示，机架10包括工作台11，工作台11上固定连接有支撑座12，支撑座12上设置有滑槽121，工作台11的下表面固定连接有支腿13，以支撑该工作台11；移动驱动装置20包括固定设置在支撑座12上的转动驱动装置21，在本实施例中，转动驱动装置21为驱动电机，转动驱动装置21的输出端固定连接有齿轮22，齿轮22的齿啮合有齿条23，齿条23的下表面固定连接有连板24，连板24的底部固定连接有滑板25，滑板25单自由度滑动设置在滑槽121内，滑板25上开设有第一导孔251，在本实施例中，第一导孔251为方形孔，焊接头30固定安装在滑板25上，焊接头30能够对钢管的连接处进行焊接，转动驱动装置21能够带动齿轮22转动，齿轮22转动能够通过其与齿条23的啮合传动而带动齿条23沿滑槽121内移动，齿条23移动能够通过连板24带动滑板25移动，滑板25移动能够带动焊接头30沿钢管的纵向进行移动。

参考图5至图8所示，控制机构40包括支撑条41和控制装置43，在本实施例中，支撑条41呈L型，支撑条41的横截面形状为与第一导孔251相适配的方形，支撑条41单自由度滑动设置在第一导孔251内，支撑条41上设置有轨迹头42，轨迹头42位于焊接头30的正下方，且轨迹头42接触在钢管内壁的底部，在控制机构40的自重下，轨迹头42能够保持与钢管内壁的底部相接触，在钢管输送过程中，钢管变化的内壁能够引导轨迹头42进行上下移动，在本实施例中，轨迹头42包括固定设置在支撑条41上的第一支座421，第一支座421上通过轴承转动设置有第一压辊422，第一压辊422滚动接触在钢管的内壁，在钢管输送过程中，第一压辊422能够跟随钢管的移动进行转动，以减小轨迹头42与钢管内壁之间的摩擦力，控制装置43能够控制转动驱动装置21的转向，以此控制滑板25的移动方向；

继续参考图6和图7所示，控制装置43包括固定设置在支撑条41顶部的触头431、固定安装在连板24上的第一接触开关432和固定安装在滑板25上表面的第二接触开关433，触头431位于第一接触开关432和第二接触开关433之间，第一接触开关432和第二接触开关433均与转动驱动装置21电性连接。

当焊接头30置于钢管的厚壁位置时，钢管厚壁位置能够推顶轨迹头42上移，轨迹头42上移带动支撑条41上移，支撑条41上移带动触头431上移，以使触头431触发第一接触开关432，第一接触开关432被触发能够控制转动驱动装置21启动，以带动齿轮22转动，齿轮22转动通过齿条23、连板24和滑板25的传动带动焊接头30向钢管输送方向移动，以此缩减焊接头30和钢管之间的相对速度，能够增加焊接头30对钢管厚壁位置的焊接时间，使焊接更充分；

当焊接头30置于钢管的薄壁位置时，轨迹头42能够在自重下进行下移，同时，轨迹头42下移带动支撑条41下移，支撑条41下移带动触头431下移，触头431下移以触发第二接触开关433，第二接触开关433被触发能够控制转动驱动装置21带动齿轮22反转，齿轮22反转能够通过齿条23、连板24和滑板25的传动而带动焊接头30移动，且使焊接头30向钢管输送方向的相反方向移动，以此增加焊接头30和钢管之间的相对速度，能够减小焊接头30对钢管薄壁位置的焊接时间，以防对钢管薄壁位置焊穿。

参考图5、图9和图10所示，本用于不等壁厚钢管的焊接设备还包括辅助机构50，辅助机构50包括固定设置在工作台11上的支架51，支架51上开设有至少两个第二导孔511，在本实施例中，第二导孔511的数量为两个，每个第二导孔511的内壁均滑动连接有导柱52，每个导柱52与第二导孔511内壁之间均设置有第二弹性件53，在本实施例中，第二弹性件53为弹簧，每个导柱52的底部均焊接在支撑条41上，以提高支撑条41的稳定性，同时，第二弹性件53的弹力能够通过推动导柱52而推动支撑条41，以提高支撑条41上轨迹头42与钢管内壁的贴合能力，支架51上还设置有用于避开支撑条41的缺口512，以防干涉支撑条41的移动。

参考图5、图9至图11所示，本用于不等壁厚钢管的焊接设备还包括封堵机构60，封堵机构60包括开设在支架51上的至少两个第三导孔61，在本实施例中，第三导孔61的数量为两个，所有第三导孔61的内壁滑动连接有顶板62，顶板62与支架51之间设置有第三弹性件63，在本实施例中，第三弹性件63为弹簧，顶板62上设置有顶压头64，顶压头64位于焊接头30的正下方，顶压头64抵接在钢管内壁的顶部，焊接头30焊接钢管缝隙时，顶压头64能够对焊接缝隙的底部进行封堵，以防止焊液下漏；

继续参考图9和图10所示，顶压头64包括固定设置在顶板62上的第二支座641，第二支座641上通过轴承转动设置有第二压辊642，第二压辊642抵接在钢管内壁的顶部，且第二压辊642与钢管焊接处相接触，在钢管输送过程中，第二压辊642能够沿钢管内壁进行滚动，以减小顶压头64与钢管内壁之间的摩擦力，封堵机构60还包括焊接在顶板62上的刮板65，刮板65与第二压辊642的外表面相贴合，第二压辊642转动时能够与刮板65相对滑动，第二压辊642上粘留的焊渣能够被刮板65刮掉，以保证第二压辊642表面的整洁。

使用时，通过外部动力拉动钢管，期间钢带经过多道成型辊成型，使钢带弯曲至其两侧对接，成型为具有纵缝的钢管，具有纵缝的钢管经过焊接头30位置时，焊接头30对钢管的焊缝进行焊接（如图12所示）；

当焊接头30置于钢管的厚壁位置时，钢管厚壁位置能够推顶轨迹头42上移，轨迹头42上移带动支撑条41上移，支撑条41上移带动触头431上移，以使触头431触发第一接触开关432，第一接触开关432被触发能够控制转动驱动装置21启动，以带动齿轮22转动，齿轮22转动通过齿条23、连板24和滑板25的传动带动焊接头30向钢管输送方向移动，以此缩减焊接头30和钢管之间的相对速度，能够增加焊接头30对钢管厚壁位置的焊接时间，使焊接更充实；

当焊接头30置于钢管的薄壁位置时，轨迹头42能够在自重下进行下移，同时，轨迹头42下移带动支撑条41下移，支撑条41下移带动触头431下移，触头431下移以触发第二接触开关433，第二接触开关433被触发能够控制转动驱动装置21带动齿轮22反转，齿轮22反转能够通过齿条23、连板24和滑板25的传动而带动焊接头30移动，且使焊接头30向钢管输送方向的相反方向移动，以此增加焊接头30和钢管之间的相对速度，能够减小焊接头30对钢管薄壁位置的焊接时间，以防对钢管薄壁位置焊穿，以此，将整个钢管焊接完成。

一种用于不等壁厚钢管的高频焊接方法，采用上述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其步骤如下：

步骤一，将钢带置于成型辊上；

步骤二，通过外部动力推动钢带，使钢带经过成型辊成型为具有纵缝的钢管；

步骤三，保持钢带输送，使成型的钢管经过焊接头30的焊接端，钢管的焊缝正对焊接头30的焊接端，同时启动焊接头30对焊缝进行焊接，直至钢管焊接完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种用于不等壁厚钢管的焊接设备，包括机架（10），其特征在于，还包括：

移动驱动装置（20），所述移动驱动装置（20）包括固定设置在所述机架（10）上的转动驱动装置（21），所述转动驱动装置（21）的输出端固定设置有齿轮（22），所述齿轮（22）的齿啮合有齿条（23），所述齿条（23）上固定设置有连板（24），所述连板（24）的底部固定设置有滑板（25），所述滑板（25）单自由度滑动设置在所述机架（10）上；

焊接头（30），所述焊接头（30）固定安装在所述滑板（25）上，用于对钢管的连接处进行焊接；

控制机构（40），包括支撑条（41）和控制装置（43），所述支撑条（41）能够上下移动的设置在所述滑板（25）上，所述支撑条（41）上设置有轨迹头（42），所述轨迹头（42）位于焊接头（30）的正下方，且所述轨迹头（42）接触在钢管内壁的底部，所述控制装置（43）包括固定设置在支撑条（41）顶部的触头（431）、固定安装在连板（24）上的第一接触开关（432）和固定安装在滑板（25）上的第二接触开关（433），所述触头（431）位于第一接触开关（432）和第二接触开关（433）之间，所述第一接触开关（432）和第二接触开关（433）均与转动驱动装置（21）电性连接；

所述触头（431）上移能够触发第一接触开关（432），被触发的所述第一接触开关（432）能够控制移动驱动装置（20）带动焊接头（30）向钢管输送方向移动；所述触头（431）下移能够触发第二接触开关（433），被触发的所述第二接触开关（433）能够控制移动驱动装置（20）带动焊接头（30）向钢管输送方向的相反方向移动。

2.根据权利要求1所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，所述机架（10）包括工作台（11），所述工作台（11）上固定设置有支撑座（12），所述支撑座（12）上设置有滑槽（121），所述工作台（11）的下表面固定设置有支腿（13）。

3.根据权利要求2所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，所述滑板（25）上开设有第一导孔（251），所述支撑条（41）单自由度滑动设置在所述第一导孔（251）内。

4.根据权利要求1所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，所述轨迹头（42）包括固定设置在所述支撑条（41）上的第一支座（421），所述第一支座（421）上转动设置有第一压辊（422），所述第一压辊（422）滚动接触在钢管的内壁。

5.根据权利要求2所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，还包括辅助机构（50），所述辅助机构（50）包括固定设置在所述工作台（11）上的支架（51），所述支架（51）上开设有至少两个第二导孔（511），每个所述第二导孔（511）的内壁均滑动连接有导柱（52），每个所述导柱（52）与所述第二导孔（511）内壁之间均设置有第二弹性件（53），每个所述导柱（52）的底部均固定设置在所述支撑条（41）上，所述支架（51）上还设置有用于避开所述支撑条（41）的缺口（512）。

6.根据权利要求5所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，还包括封堵机构（60），所述封堵机构（60）包括开设在所述支架（51）上的至少两个第三导孔（61），所有所述第三导孔（61）的内壁度滑动连接有顶板（62），所述顶板（62）与所述支架（51）之间设置有第三弹性件（63），所述顶板（62）上设置有顶压头（64），所述顶压头（64）与钢管内壁的焊接处相接触。

7.根据权利要求6所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，所述顶压头（64）包括固定设置在所述顶板（62）上的第二支座（641），所述第二支座（641）上转动设置有第二压辊（642），所述第二压辊（642）抵接于钢管内壁的焊接处。

8.根据权利要求7所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，所述封堵机构（60）还包括固定设置在所述顶板（62）上的刮板（65），所述刮板（65）与所述第二压辊（642）的外表面相贴合。

9.一种用于不等壁厚钢管的高频焊接方法，基于权利要求1-8中任一项所述的用于不等壁厚钢管的焊接设备，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将钢带置于成型辊上；

步骤二，通过外部动力推动钢带，使钢带经过成型辊成型为具有纵缝的钢管；

步骤三，保持钢带输送，使成型的钢管经过所述焊接头（30）的焊接端，且钢管的焊缝正对于所述焊接头（30）的焊接端，同时启动所述焊接头（30）对纵缝进行焊接，直至钢管焊接完成。