CN118003029A - 一种针对大直径厚壁管道的焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道加工技术领域，且公开了一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，包括机架，还包括：支撑机构；焊接机构；打磨机构；托举机构。本发明通过设置的支撑机构、焊接机构和托举机构，使得在对管道进行焊接时，当将两根管道分别套在对应的支撑机构上时，拉力弹簧会将第一铰接座向第二铰接座牵拉，使横连杆远离转轴并使接触板与管道的内壁接触，此时支撑弹簧被压缩，使支撑机构与管道相对固定，在管道套接好之后使两个连轴块对接，此时两个管道均被安装完毕，此时两个管道在转动的过程中会通过连轴块的作用保持同步，防止因管道转动不同步造成的焊点撕裂所造成的返工等问题。

Description

一种针对大直径厚壁管道的焊接设备

技术领域

本发明属于管道加工技术领域，具体为一种针对大直径厚壁管道的焊接设备。

背景技术

大直径厚壁管道多应用在能源、化工、水利等方面，因其厚度比普通钢管更大，其在焊接过程中产生的惯性更大，若两段管道的转动速度不同步，则在焊接开始后，旋转焊接中的管道的焊接点容易被撕裂，进而造成管道破损，致使焊接出现问题，同时部分现有的焊接设备选择使用与管道外壁接触的长辊驱动管道旋转并参与焊接，这就使得无法对一端已经焊接有法兰盘等直径大于管道外径的管道的另一端进行焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，包括机架，所述机架的上表面开设有第一滑槽和焊接槽，所述机架的侧面开设有第二滑槽，所述第一滑槽上滑动安装有第一滑座和第二滑座，还包括：

支撑机构，所述支撑机构包括对称的连轴块和转轴，一个所述转轴转动安装在所述第一滑座内，所述连轴块固定在两个所述转轴的相对端，两个所述连轴块相互咬合，所述连轴块的侧面固定连接有第二铰接座，所述转轴的外表面滑动连接有第一铰接座，所述第一铰接座和第二铰接座的外表面均铰接有多个中心对称的侧连杆，所述第一铰接座和所述第二铰接座上相对应的侧连杆铰接有同一根横连杆，所述第一铰接座与所述第二铰接座之间固定连接有拉力弹簧与多个第一伸缩杆；

焊接机构，其包括滑动连接在所述第二滑槽内的滑动框，所述滑动框的顶面开设有贯穿的落屑槽，所述滑动框的底面固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端贯穿所述滑动框的底面且固定套接有第二齿轮；

打磨机构，其包括铰接在所述滑动框上表面的打磨连杆，所述打磨连杆的另一端固定连接有打磨轮；

托举机构，其包括滑动连接在所述第一滑槽内的托举支架，所述托举支架上开设有对称的第四滑槽，所述第四滑槽的内部滑动连接有滚轮滑块，所述滚轮滑块的两侧均转动安装有滚动轮。

优选地，所述支撑机构还包括与横连杆数量相通的接触板，所述横连杆的顶面开设有多个贯穿孔，所述贯穿孔内滑动连接有贯穿柱，多个所述贯穿柱的顶面共同连接有接触板，所述贯穿孔的内底面与所述接触板的底面之间弹性连接有支撑弹簧。

优选地，所述滑动框的内侧滑动连接有两个中心对称的与第二齿轮啮合的传动齿条，所述传动齿条位于滑动框外的一端固定连接有焊接支架，所述焊接支架的侧面固定连接有焊接器。

优选地，与所述滑动框滑动方向平行的一侧开设有贯穿且对称的第三滑槽，与所述滑动框滑动方向垂直的两侧均开设有限位滑槽，所述限位滑槽与其对应的所述第三滑槽相通，所述焊接支架的侧面还固定有对称的滑柱，所述滑柱与所述传动齿条固定于所述焊接支架的同一侧，所述滑柱的一端滑动连接在所述第三滑槽内，所述滑柱的一端固定连接有导向块，所述导向块滑动连接在所述限位滑槽内。

优选地，所述打磨机构还包括铰接在所述落屑槽内的第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的另一端铰接在所述打磨连杆的内部。

优选地，所述托举机构还包括与所述第一滑槽垂直的限位杆，所述限位杆贯穿所述托举支架与所述滚轮滑块并固定连接在所述托举支架内，所述滚轮滑块远离另一个所述滚轮滑块的侧面与所述第四滑槽的内侧面之间弹性连接有回位弹簧。

优选地，所述机架的上表面还固定安装有第一电机，所述转轴贯穿并伸出所述第一滑座的一端上固定套接有第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一电机的输出轴之间传动连接。

优选地，另一个所述转轴的外表面开设有多个键槽，其上活动套接有键环，所述键环转动安装在所述第二滑座内。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置的支撑机构、焊接机构和托举机构，使得在对管道进行焊接时，当将两根管道分别套在对应的支撑机构上时，拉力弹簧会将第一铰接座向第二铰接座牵拉，使横连杆远离转轴并使接触板与管道的内壁接触，此时支撑弹簧被压缩，使支撑机构与管道相对固定，此时管道与托举机构的滚动轮接触，给予管道一个向上的托举力，降低转轴受到的管道重力的影响，延长转轴的使用寿命，在管道套接好之后使两个连轴块对接，此时两个管道均被安装完毕，此时两个管道在转动的过程中会通过连轴块的作用保持同步，防止因管道转动不同步造成的焊点撕裂所造成的返工等问题发生，滑动的焊接机构使设备可以对不同长度的管道进行焊接，提高了设备的适用范围。

2、本发明通过设置的焊接机构的相对的焊接器，使得设备在对管道进行焊接时可同时对管道的相对点进行焊接，通过驱动第二电机转动以调节两个焊接器的相对距离，使该设备可以对不同直径的管道进焊接，同时两个焊接器可以减少焊接所需要的时间，同时相对的两个焊接点还可以进一步的防止两段管道在转动不同步时，一个焊接点容易被撕裂的问题，进一步保证焊接效率。

3、本发明通过设置的打磨机构，在两侧的管道安装完成后，驱动第二伸缩杆伸出，使打磨轮与两侧管道的端面接触，并对两侧管道的端面进行开坡口，以使后续焊接时管道端面靠近管道内壁的部分能被有效的焊接，进而确保焊接后的管道强度，同时在焊接结束后同样可以使第二伸缩杆伸出，使打磨轮与焊接处进行接触并对焊接处进行打磨，节省了后续打磨工序的时间。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明支撑机构剖视示意图；

图4为本发明焊接机构剖视示意图；

图5为本发明图4中A处放大图；

图6为本发明托举机构剖视示意图。

图中：1、机架；11、第一滑槽；12、第二滑槽；13、第一滑座；14、第二滑座；15、焊接槽；16、第一电机；17、第一齿轮；18、键环；2、支撑机构；201、转轴；202、第一铰接座；203、第二铰接座；204、拉力弹簧；205、侧连杆；206、横连杆；207、接触板；208、贯穿柱；209、支撑弹簧；210、第一伸缩杆；211、连轴块；3、焊接机构；301、滑动框；302、落屑槽；303、第二齿轮；304、传动齿条；305、第三滑槽；306、限位滑槽；307、焊接支架；308、焊接器；309、滑柱；310、导向块；311、第二电机；4、打磨机构；41、第二伸缩杆；42、打磨连杆；43、打磨轮；5、托举机构；51、托举支架；52、第四滑槽；53、滚动轮；54、滚轮滑块；55、限位杆；56、回位弹簧。

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。

如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，包括机架1，机架1的上表面开设有第一滑槽11和焊接槽15，机架1的侧面开设有第二滑槽12，第一滑槽11上滑动安装有第一滑座13和第二滑座14，还包括：

支撑机构2，其包括对称的连轴块211和转轴201，一个转轴201转动安装在第一滑座13内，连轴块211固定在两个转轴201的相对端，两个连轴块211相互咬合，连轴块211的侧面固定连接有第二铰接座203，转轴201的外表面滑动连接有第一铰接座202，第一铰接座202和第二铰接座203的外表面均铰接有多个中心对称的侧连杆205，第一铰接座202和第二铰接座203上相对应的侧连杆205铰接有同一根横连杆206，第一铰接座202与第二铰接座203之间固定连接有拉力弹簧204与多个第一伸缩杆210；

焊接机构3，其包括滑动连接在第二滑槽12内的滑动框301，滑动框301的顶面开设有贯穿的落屑槽302，滑动框301的底面固定连接有第二电机311，第二电机311的输出端贯穿滑动框301的底面且固定套接有第二齿轮303；

打磨机构4，其包括铰接在滑动框301上表面的打磨连杆42，打磨连杆42的另一端固定连接有打磨轮43；

托举机构5，其包括滑动连接在第一滑槽11内的托举支架51，托举支架51上开设有对称的第四滑槽52，第四滑槽52的内部滑动连接有滚轮滑块54，滚轮滑块54的两侧均转动安装有滚动轮53。

支撑机构2为对称的两个，通过连轴块211的作用，使得两个支撑机构2的转动可以保持同步，以确保焊接后焊缝的质量，防止因转动不同步造成的堆焊等问题。

焊接机构3的焊接器308对称设置，提高了焊接的效率，同时在管道转动过程中，当一侧管道的外壁与滚动轮53发生摩擦而造成其转动与另一侧管道不同步时，单一焊点很容易被撕裂，造成焊接流程出现问题。

打磨机构4的设置使得设备可以在焊接之前先对管道的焊接端面进行打磨开坡口操作，确保管道靠近内壁的部分也能被充分焊接，进而确保焊接质量，其次在焊接完成后也可以使用打磨机构4对焊接部分进行打磨，以去除多余的焊渣，节省后续的打磨时间，通过在打磨时调整滑动框301在第二滑槽12内的位置，可以使打磨轮43对焊接部分进行充分的打磨。

托举机构5设置为多个，其均滑动连接在第一滑槽11内，当管道与滚动轮53接触时，两个滚轮滑块54会被向两侧推动相同的距离，使得管道的轴线与托举机构5的中心线位于同一垂直平面，而托举机构5的中心线与支撑机构2中的转轴201的轴线位于同一垂直平面，也就使管道与支撑机构2的轴线共线，降低了管道在旋转过程中出现偏心的几率。

如图3所示，支撑机构2还包括与横连杆206数量相通的接触板207，横连杆206的顶面开设有多个贯穿孔，贯穿孔内滑动连接有贯穿柱208，多个贯穿柱208的顶面共同连接有接触板207，贯穿孔的内底面与接触板207的底面之间弹性连接有支撑弹簧209。

接触板207为橡胶等具有一定弹性的材料，其在被支撑弹簧209推动挤压管道内壁时，通过形变会与管道的内壁充分接触，使支撑机构2能被固定在管道内，同时也可以防止横连杆206与管道直接接触后将管道的内壁划伤，造成管道内部涂层脱落后使管道的耐腐蚀性下降。

如图1、图2和图4所示，滑动框301的内侧滑动连接有两个中心对称的与第二齿轮303啮合的传动齿条304，传动齿条304位于滑动框301外的一端固定连接有焊接支架307，焊接支架307的侧面固定连接有焊接器308。

焊接器308呈对称状态，通过驱动第二齿轮303旋转，可以使两个焊接器308靠近或远离，使焊接机构3可以同时对管道相对的两处进行焊接，不仅提高了焊接效率，还防止了因单焊点造成的两管道不同步转动后焊点承载力低所造成的易撕裂的问题。

如图4所示，与滑动框301滑动方向平行的一侧开设有贯穿且对称的第三滑槽305，与滑动框301滑动方向垂直的两侧均开设有限位滑槽306，限位滑槽306与其对应的第三滑槽305相通，焊接支架307的侧面还固定有对称的滑柱309，滑柱309与传动齿条304固定于焊接支架307的同一侧，滑柱309的一端滑动连接在第三滑槽305内，滑柱309的一端固定连接有导向块310，导向块310滑动连接在限位滑槽306内。

滑柱309、导向块310的设置使得焊接支架307和焊接器308在移动与焊接的过程中更稳定，防止焊接器308在焊接过程中出现晃动后造成焊接处的焊接效果下降。

如图5所示，打磨机构4还包括铰接在落屑槽302内的第二伸缩杆41，第二伸缩杆41的另一端铰接在打磨连杆42的内部。

第二伸缩杆41的作用是驱动打磨轮43与管道的距离，通过调节第二伸缩杆41的伸出长度可以使打磨轮43对不同直径的管道进行打磨，提高了设备的适用范围。

如图1和图6所示，托举机构5还包括与第一滑槽11垂直的限位杆55，限位杆55贯穿托举支架51与滚轮滑块54并固定连接在托举支架51内，滚轮滑块54远离另一个滚轮滑块54的侧面与第四滑槽52的内侧面之间弹性连接有回位弹簧56。

在初始状态下，滚轮滑块54会在回位弹簧56的作用下相互靠近，而在管道放置在滚轮滑块54上之后，两个滚轮滑块54会被向两侧推动，因两个滚轮滑块54是对称结构，则其向管道提供的托举力能辅助使管道被定心，提高管道在转动时的稳定性。

如图1和图2所示，机架1的上表面还固定安装有第一电机16，转轴201贯穿并伸出第一滑座13的一端上固定套接有第一齿轮17，第一齿轮17与第一电机16的输出轴之间传动连接。

在启动第一电机16后驱动转轴201旋转，进而驱动靠近第一滑座13的支撑机构2转动，通过连轴块211的作用下另一个支撑机构2也会同步转动，而套装在两个支撑机构2上的管道也会同步转动，确保的管道转动的同步性。

如图1所示，另一个转轴201的外表面开设有多个键槽，其上活动套接有键环18，键环18转动安装在第二滑座14内。

通过调节第二滑座14与第一滑座13之间的距离可以改变管道与支撑机构2的重心，通过将重心调整在两个管道的焊接处可以降低两侧管道转动焊接的过程中出现偏心等问题所造成的焊缝质量低等问题。

工作原理及使用流程：

首先使用吊装装置将管道套装在第一滑座13侧的支撑机构2上，在套装过程中可以控制该支撑机构2的第一伸缩杆210伸长，以使第一铰接座202远离第二铰接座203并使横连杆206靠近转轴201，以使横连杆206不与管道的内壁接触，在将管道套装完成后，拉力弹簧204会将第一铰接座202向第二铰接座203的方向拉扯，使横连杆206上方的接触板207与管道内壁接触并压缩支撑弹簧209，此时接触板207受支撑弹簧209的作用挤压管道内壁，以此使支撑机构2与管道固定，同时支撑机构2的转轴201也会因连杆的作用与管道处于同轴状态，使得在转轴201旋转时管道不会发生偏心旋转并造成焊接流程出现问题。

随后将另一段管道以相同的流程套装在第二滑座14侧的支撑机构2上，接着移动第二滑座14，使两个连轴块211相互咬合，此时可以调节第二滑座14相对第一滑座13的位置以使两个管道在转动过程中更稳定。

在安装管道的过程中，通过调节托举机构5的位置来对管道从下方进行支撑，在两侧的滚动轮53受到上方管道的挤压后，滚轮滑块54会被推动并压缩回位弹簧56，提高托举机构5向管道提供的托举力，同时对于越大的管道，压缩回位弹簧56后所提供的托举力越大，托举力可以降低管道自重对转轴201的影响，提高转轴201的使用寿命。

在焊接之前，通过驱动第二伸缩杆41伸出，使打磨轮43与两侧的管道的焊接端面进行接触，对焊接端面进行开坡口，以确保焊接后的焊缝强度，在打磨完成后驱动第二电机311转动使两侧的焊接支架307随着传动齿条304移动，直到焊接器308靠近管道的焊接处，随后启动焊接器308对管道进行焊接，在焊接完成后再次启动第二伸缩杆41，使打磨轮43与焊缝接触以对焊接处进行打磨，可以通过控制焊接机构3在第二滑槽12内的位置以使打磨机构4能对焊缝附近都进行打磨。

在打磨完成后先使用吊装装置将焊接后的管道吊起，接着驱动两个支撑机构2的第一伸缩杆210伸出，以使接触板207不再与管道的内壁接触，使支撑机构2与管道分离，随后滑动第二滑座14即可将管道吊离本设备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (8)

1.一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，包括机架（1），所述机架（1）的上表面开设有第一滑槽（11）和焊接槽（15），所述机架（1）的侧面开设有第二滑槽（12），所述第一滑槽（11）上滑动安装有第一滑座（13）和第二滑座（14），其特征在于，还包括：

支撑机构（2），其包括对称的连轴块（211）和转轴（201），一个所述转轴（201）转动安装在所述第一滑座（13）内，所述连轴块（211）固定在两个所述转轴（201）的相对端，两个所述连轴块（211）相互咬合，所述连轴块（211）的侧面固定连接有第二铰接座（203），所述转轴（201）的外表面滑动连接有第一铰接座（202），所述第一铰接座（202）和第二铰接座（203）的外表面均铰接有多个中心对称的侧连杆（205），所述第一铰接座（202）和所述第二铰接座（203）上相对应的侧连杆（205）铰接有同一根横连杆（206），所述第一铰接座（202）与所述第二铰接座（203）之间固定连接有拉力弹簧（204）与多个第一伸缩杆（210）；

焊接机构（3），其包括滑动连接在所述第二滑槽（12）内的滑动框（301），所述滑动框（301）的顶面开设有贯穿的落屑槽（302），所述滑动框（301）的底面固定连接有第二电机（311），所述第二电机（311）的输出端贯穿所述滑动框（301）的底面且固定套接有第二齿轮（303）；

打磨机构（4），其包括铰接在所述滑动框（301）上表面的打磨连杆（42），所述打磨连杆（42）的另一端固定连接有打磨轮（43）；

托举机构（5），其包括滑动连接在所述第一滑槽（11）内的托举支架（51），所述托举支架（51）上开设有对称的第四滑槽（52），所述第四滑槽（52）的内部滑动连接有滚轮滑块（54），所述滚轮滑块（54）的两侧均转动安装有滚动轮（53）。

2.根据权利要求1所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：所述支撑机构（2）还包括与横连杆（206）数量相通的接触板（207），所述横连杆（206）的顶面开设有多个贯穿孔，所述贯穿孔内滑动连接有贯穿柱（208），多个所述贯穿柱（208）的顶面共同连接有接触板（207），所述贯穿孔的内底面与所述接触板（207）的底面之间弹性连接有支撑弹簧（209）。

3.根据权利要求2所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：所述滑动框（301）的内侧滑动连接有两个中心对称的与第二齿轮（303）啮合的传动齿条（304），所述传动齿条（304）位于滑动框（301）外的一端固定连接有焊接支架（307），所述焊接支架（307）的侧面固定连接有焊接器（308）。

4.根据权利要求3所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：与所述滑动框（301）滑动方向平行的一侧开设有贯穿且对称的第三滑槽（305），与所述滑动框（301）滑动方向垂直的两侧均开设有限位滑槽（306），所述限位滑槽（306）与其对应的所述第三滑槽（305）相通，所述焊接支架（307）的侧面还固定有对称的滑柱（309）,所述滑柱（309）与所述传动齿条（304）固定于所述焊接支架（307）的同一侧，所述滑柱（309）的一端滑动连接在所述第三滑槽（305）内,所述滑柱（309）的一端固定连接有导向块（310）,所述导向块（310）滑动连接在所述限位滑槽（306）内。

5.根据权利要求4所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：所述打磨机构（4）还包括铰接在所述落屑槽（302）内的第二伸缩杆（41），所述第二伸缩杆（41）的另一端铰接在所述打磨连杆（42）的内部。

6.根据权利要求5所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：所述托举机构（5）还包括与所述第一滑槽（11）垂直的限位杆（55），所述限位杆（55）贯穿所述托举支架（51）与所述滚轮滑块（54）并固定连接在所述托举支架（51）内，所述滚轮滑块（54）远离另一个所述滚轮滑块（54）的侧面与所述第四滑槽（52）的内侧面之间弹性连接有回位弹簧（56）。

7.根据权利要求6所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：所述机架（1）的上表面还固定安装有第一电机（16），所述转轴（201）贯穿并伸出所述第一滑座（13）的一端上固定套接有第一齿轮（17），所述第一齿轮（17）与所述第一电机（16）的输出轴之间传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种针对大直径厚壁管道的焊接设备，其特征在于：另一个所述转轴（201）的外表面开设有多个键槽，其上活动套接有键环（18），所述键环（18）转动安装在所述第二滑座（14）内。