CN118060802B - 一种建筑施工钢管焊接装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体是涉及一种建筑施工钢管焊接装置及其使用方法，焊接装置包括对中移动单元、定心夹紧机构、旋转机构、焊接单元和两个呈对称状态设置的滑轨，对中移动单元包括两个支撑底座和用于驱动两个支撑底座相向移动的驱动机构，定心夹紧机构包括每个支撑底座上的限位环座、若干个摆动杆和固定设置于每个摆动杆端部的弧形夹板，旋转机构用于驱动两个限位环座同步旋转，焊接单元包括操作架以及设置于操作架上的填料机构和焊接机构，填料机构下料筒、激光传感器和刮料板，焊接机构包括用于焊接管道接口缝隙的焊枪，本装置能自动进行钢管的夹持、对中、填料以及焊接，节省工作时间，提高焊接效率。

Description

一种建筑施工钢管焊接装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体是涉及一种建筑施工钢管焊接装置及其使用方法。

背景技术

焊接钢管也称焊管，是用钢板或带钢经过卷曲成型后焊接制成的钢管，在焊接过程中，不仅要保持两端焊管位置相互对齐，还要确保两个待焊接的管道中心轴线处于同一轴线上，以此来保证焊接时管道处于稳定状态。但在实际焊接时，待焊接的两个管道的端口处并不是处于竖直齐平的，此时就会出现两个管道端口已经对齐，但是端口的缝隙有大有小，并不是均匀的，因此，需要一种新型的焊接装置来解决上述问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种建筑施工钢管焊接装置及其使用方法。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种建筑施工钢管焊接装置，包括对中移动单元、定心夹紧机构、旋转机构、焊接单元和两个呈对称状态设置的滑轨，对中移动单元包括两个滑动设置于滑轨上的支撑底座和用于驱动两个支撑底座相向移动的驱动机构，定心夹紧机构包括转动设置于每个支撑底座上的限位环座、若干个沿限位环座轴线转动设置于限位环座上的摆动杆和固定设置于每个摆动杆端部的弧形夹板，旋转机构用于驱动两个限位环座同步旋转，焊接单元包括能沿限位环座轴线方向平移操作架以及设置于操作架上的填料机构和焊接机构，填料机构包括用于释放焊料的下料筒、固定设置于下料筒上的激光传感器和弹性设置于下料筒上的刮料板，焊接机构包括用于焊接管道接口缝隙的焊枪。

进一步的，对中移动单元还包括呈对称状态固定设置的限位架、转动设置于限位架上的双向丝杆和固定设置于其中一个限位架上的动力电机，动力电机的输出轴与双向丝杆相连，两个支撑底座均与双向丝杆螺纹连接。

进一步的，每个限位环座包括盒底、与盒底同轴固连的盒壁以及固定设置于盒壁上的盒盖，定心夹紧机构还包括转动设置于每个盒底上的转动环架、若干个沿圆周方向转动设置于转动环架上的限位套管、若干个沿圆周方向均匀间隔固定设置于盒底上的限位支杆、转动设置于盒底上的安装支座、固定设置于安装支座上的驱动电机、转动设置于安装支座上的螺纹杆和转动设置于转动环架上的转接块，转接块与螺纹杆通过螺纹相连，每根摆动杆远离弧形夹板的一端与一个限位支杆转动相连，每个限位套管与对应一个摆动杆滑动配合。

进一步的，盒底与盒壁上均同轴固定设置有旋转环，旋转环与支撑底座转动相连。

进一步的，旋转机构包括呈对称状态固定设置于支撑底座上的支撑管、转动设置于两个支撑管之间的传动齿轮、固定设置于每个限位架一侧的定位支架、转动设置于定位支架上的旋转轴和固定设置于定位支架上的旋转电机，传动齿轮上呈对称状态开设有两个滑动环槽，传动齿轮内壁上沿其轴线开设有若干个限位滑槽，旋转轴外壁上沿其轴线环形设置有若干个限位条，若干个限位条与若干个限位滑槽一一对应。

进一步的，焊接单元还包括固定设置于滑轨旁侧的直线驱动器、设置于直线驱动器输出端上的移动块、固定设置于滑轨远离直线驱动器一侧的滑动台和滑动设置于滑动台上的滑块，操作架与移动块以及滑块固连。

进一步的，操作架上开设有弧形滑道，填料机构还包括设置于弧形滑道内的第一滑座、固定设置于第一滑座上的推杆和固定设置于推杆输出端上的转接管，焊接机构还包括设置于弧形滑道内的第二滑座，转接管与下料筒同轴固连，焊枪活动设置于第二滑座上。

进一步的，填料机构还包括固定设置于下料筒上的旋转马达、转动设置于下料筒内的中心轴、同轴固定设置于下料筒上的安装环、固定设置于安装环上的弹性杆和固定设置于中心轴上的螺旋叶片以及清洁板，下料口侧壁上设置有加料口，弹性杆的底端与刮料板相连。

一种建筑施工钢管焊接装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：先把钢管架设在限位环座内，之后若干个摆动杆进行转动，使若干个弧形夹板对钢管进行夹紧，确保两个钢管的轴线处于同一条直线；

S2：钢管夹紧后，驱动机构启动使两个支撑底座相向靠近，带动被夹紧定位在限位环座上的钢管相向靠近，使两个钢管的端口靠近；

S3：之后激光传感器启动，对钢管端口间隙进行检测，并在水平方向上调节操作架的位置，确保焊枪和下料筒对到钢管端口的接缝处；

S4：旋转机构启动，使得两个限位环座带着夹紧的钢管进行同步旋转，并且下料筒开始往钢管端口缝隙处加注焊料，随着旋转机构运行，直至焊料添加完成；

S5：焊枪开始焊接缝隙，并且旋转机构随之自适应带动两个钢管进行转动，直至焊接完成。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一：本装置通过定心夹紧机构可以使装置对多种直径的钢管进行定心夹持，使待焊接的两个钢管轴线处于同一条直线，便于后续焊接工作的进行；

其二：本装置通过填料机构与旋转机构的配合，自动对钢管端口的缝隙进行填补焊料，减少人工操作，提高焊接精度；

其三：本装置结构简单，自动进行整个焊接工序，提高焊接效率。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图；

图2是实施例的俯视图；

图3是实施例的支撑底座与限位环座的立体结构示意图；

图4是实施例的盒底处的立体结构示意图；

图5是实施例的限位环座处的立体结构分解示意图；

图6是实施例的支撑管与传动齿轮的立体结构分解示意图；

图7是实施例的焊接单元的立体结构示意图；

图8是图7中D处结构放大示意图；

图9是实施例的焊接单元的侧视图；

图10是实施例的填料机构的立体结构剖视图。

图中标号为：1、滑轨；2、支撑底座；3、限位架；4、双向丝杆；5、动力电机；6、限位环座；7、盒底；8、转动环架；9、限位套管；10、限位支杆；11、摆动杆；12、弧形夹板；13、安装支座；14、驱动电机；15、螺纹杆；16、转接块；17、盒壁；18、传动齿圈；19、盒盖；20、旋转环；21、支撑管；22、传动齿轮；23、限位滑槽；24、滑动环槽；25、定位支架；26、旋转轴；27、限位条；28、旋转电机；29、填料机构；30、第一滑座；31、推杆；32、转接管；33、下料筒；34、旋转马达；35、中心轴；36、螺旋叶片；37、清洁板；38、加料口；39、安装环；40、弹性杆；41、刮料板；42、激光传感器；43、焊接机构；44、第二滑座；45、焊枪；46、直线驱动器；47、移动块；48、操作架；49、弧形滑道；50、滑动台；51、滑块。

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至图10：

一种建筑施工钢管焊接装置，包括对中移动单元、定心夹紧机构、旋转机构、焊接单元和两个呈对称状态设置的滑轨1，对中移动单元包括两个滑动设置于滑轨1上的支撑底座2和用于驱动两个支撑底座2相向移动的驱动机构，定心夹紧机构包括转动设置于每个支撑底座2上的限位环座6、若干个沿限位环座6轴线转动设置于限位环座6上的摆动杆11和固定设置于每个摆动杆11端部的弧形夹板12，旋转机构用于驱动两个限位环座6同步旋转，焊接单元包括能沿限位环座6轴线方向平移的操作架48以及设置于操作架48上的填料机构29和焊接机构43，填料机构29包括用于释放焊料的下料筒33、固定设置于下料筒33上的激光传感器42和弹性设置于下料筒33上的刮料板41，焊接机构43包括用于焊接管道接口缝隙的焊枪45。

本装置在运行时，先把钢管架设在限位环座6内，之后若干个摆动杆11进行转动，使若干个弧形夹板12对钢管进行夹紧，确保两个钢管的轴线处于同一条直线，钢管夹紧后，驱动机构启动使两个支撑底座2相向靠近，带动被夹紧定位在限位环座6上的钢管相向靠近，使两个钢管的端口靠近，之后激光传感器42启动，对钢管端口间隙进行检测，并在水平方向上调节操作架48的位置，确保焊枪45和下料筒33对到钢管端口的接缝处，然后旋转机构启动，使得两个限位环座6带着夹紧的钢管进行同步旋转，并且下料筒33开始往钢管端口缝隙处加注焊料，随着旋转机构运行，直至焊料添加完成，焊枪45开始焊接缝隙，并且旋转机构随之自适应带动两个钢管进行转动，直至焊接完成。

为了展现驱动机构的详细结构，具体还设置了如下特征：

对中移动单元还包括呈对称状态固定设置的限位架3、转动设置于限位架3上的双向丝杆4和固定设置于其中一个限位架3上的动力电机5，动力电机5的输出轴与双向丝杆4相连，两个支撑底座2均与双向丝杆4螺纹连接。

在装置运行时，动力电机5带动双向丝杆4旋转，双向丝杆4旋转使得两个支撑底座2相向靠近，进而使得两个被夹紧后的钢管相向靠近。

为了展现定心夹紧机构的详细结构，具体还设置了如下特征：

每个限位环座6包括盒底7、与盒底7同轴固连的盒壁17以及固定设置于盒壁17上的盒盖19，定心夹紧机构还包括转动设置于每个盒底7上的转动环架8、若干个沿圆周方向转动设置于转动环架8上的限位套管9、若干个沿圆周方向均匀间隔固定设置于盒底7上的限位支杆10、转动设置于盒底7上的安装支座13、固定设置于安装支座13上的驱动电机14、转动设置于安装支座13上的螺纹杆15和转动设置于转动环架8上的转接块16，转接块16与螺纹杆15通过螺纹相连，每根摆动杆11远离弧形夹板12的一端与一个限位支杆10转动相连，每个限位套管9与对应一个摆动杆11滑动配合。

在装置运行时，驱动电机14带动螺纹杆15旋转，螺纹杆15旋转使得转接块16沿螺纹杆15轴线进行运动，转接块16运动进而带动转动环架8进行旋转，在转动环架8旋转后，限位套管9随着一起运动，之后限位套管9抵触着摆动杆11使得摆动杆11在限位套管9内滑动，然后使所有的摆动杆11向着转动环架8的中心靠拢，直至摆动杆11带动着弧形夹板12夹紧钢管，此种夹紧方式，能使装置对不同直径的钢管进行夹持，简化了焊接工序，相对节省了传统方式固定钢管的时间，并提高装置的适用性。

为了展现限位环座6与支撑底座2的连接关系，具体还设置了如下特征：

盒底7与盒壁17上均同轴固定设置有旋转环20，旋转环20与支撑底座2转动相连。

在装置运行时，通过旋转环20使得限位环座6能在支撑底座2上转动，并且能被支撑底座2带动着一起横移。

为了展现旋转机构的详细结构，具体还设置了如下特征：

旋转机构包括呈对称状态固定设置于支撑底座2上的支撑管21、转动设置于两个支撑管21之间的传动齿轮22、固定设置于每个限位架3一侧的定位支架25、转动设置于定位支架25上的旋转轴26和固定设置于定位支架25上的旋转电机28，传动齿轮22上呈对称状态开设有两个滑动环槽24，传动齿轮22内壁上沿其轴线开设有若干个限位滑槽23，旋转轴26外壁上沿其轴线环形设置有若干个限位条27，若干个限位条27与若干个限位滑槽23一一对应。

在装置运行时，旋转电机28带动旋转轴26转动，旋转轴26转动带动传动齿轮22旋转，传动齿轮22旋转啮合传动齿圈18进而带动限位环座6旋转，并且在限位条27与限位滑槽23的配合下，当支撑底座2移动时，也能确保传动齿轮22一直与传动齿圈18时刻处于啮合状态，并且当旋转电机28不运行时，限位环座6也不会进行转动。

为了确保装置运行时，操作架48能进行平移，具体还设置了如下特征：

焊接单元还包括固定设置于滑轨1旁侧的直线驱动器46、设置于直线驱动器46输出端上的移动块47、固定设置于滑轨1远离直线驱动器46一侧的滑动台50和滑动设置于滑动台50上的滑块51，操作架48与移动块47以及滑块51固连。

需要说明的是，激光传感器42与控制器相连，控制器与直线驱动器46相连，当激光传感器42未检测到两个钢管端口之间的缝隙时，会把信号传递至控制器，控制带动直线驱动器46启动，然后直线驱动器46使移动块47进行运动，并带动操作架48进行移动，直至激光传感器42检测到两个钢管端口之间的缝隙，然后激光传感器42再次向控制器传递信号，控制器使直线驱动器46暂停运行，此时焊枪45与下料筒33处于两个钢管端口之间的缝隙的正上方，之后再对缝隙进行加注焊料以及后续的焊接。

为了展现填料机构29和焊接机构43的详细结构，具体还设置了如下特征：

操作架48上开设有弧形滑道49，填料机构29还包括设置于弧形滑道49内的第一滑座30、固定设置于第一滑座30上的推杆31和固定设置于推杆31输出端上的转接管32，焊接机构43还包括设置于弧形滑道49内的第二滑座44，转接管32与下料筒33同轴固连，焊枪45活动设置于第二滑座44上。

需要说明的是，第一滑座30和第二滑座44的位置是可在弧形滑道49内进行调节的，可根据实际工作需要，把第一滑座30和第二滑座44调节至合适的位置，再将其固定，便于装置处于最佳运行状态，提高焊接效率，并且推杆31的设置能确保当装置对不同直径钢管焊接时，能够灵活调节下料口与缝隙的距离。

为了展现下料筒33内的详细结构，具体还设置了如下特征：

填料机构29还包括固定设置于下料筒33上的旋转马达34、转动设置于下料筒33内的中心轴35、同轴固定设置于下料筒33上的安装环39、固定设置于安装环39上的弹性杆40和固定设置于中心轴35上的螺旋叶片36以及清洁板37，下料口侧壁上设置有加料口38，弹性杆40的底端与刮料板41相连。

需要说明的是，激光传感器42与控制器相连，控制器与旋转马达34相连，随着旋转机构使限位环座6带动着钢管进行旋转，此时钢管端口的缝隙也在转动，通过激光雷达的监测，当缝隙变窄或者变宽时，自适应调节旋转马达34的转速，进而调节螺旋叶片36的转速，从而调节了焊料的挤出量，使得在缝隙较窄处，焊料挤出量减少，在焊缝较宽处焊接挤出量增加，简化焊接时添加焊料的工作，减少人工参与，提高焊接效率，并且刮料板41也在时刻把钢管表面多余的焊料刮除，确保填料后的缝隙处于平整，便于后续焊接，弹性杆40的设置也能确保刮料板41时刻紧贴钢管。

一种建筑施工钢管焊接装置的使用方法，包括以下步骤：

S1：先把钢管架设在限位环座6内，之后若干个摆动杆11进行转动，使若干个弧形夹板12对钢管进行夹紧，确保两个钢管的轴线处于同一条直线；

S2：钢管夹紧后，驱动机构启动使两个支撑底座2相向靠近，带动被夹紧定位在限位环座6上的钢管相向靠近，使两个钢管的端口靠近；

S3：之后激光传感器42启动，对钢管端口间隙进行检测，并在水平方向上调节操作架48的位置，确保焊枪45和下料筒33对到钢管端口的接缝处；

S4：旋转机构启动，使得两个限位环座6带着夹紧的钢管进行同步旋转，并且下料筒33开始往钢管端口缝隙处加注焊料，随着旋转机构运行，直至焊料添加完成；

S5：焊枪45开始焊接缝隙，并且旋转机构随之自适应带动两个钢管进行转动，直至焊接完成。

本装置的工作原理为：驱动电机14带动螺纹杆15旋转，螺纹杆15旋转使得转接块16沿螺纹杆15轴线进行运动，转接块16运动进而带动转动环架8进行旋转，在转动环架8旋转后，限位套管9随着一起运动，之后限位套管9抵触着摆动杆11使得摆动杆11在限位套管9内滑动，然后致使所有的摆动杆11向着转动环架8的中心靠拢，直至摆动杆11带动着弧形夹板12夹紧钢管，此种夹紧方式，能使装置对不同直径的钢管进行夹持，之后驱动电机14停止运行。之后动力电机5带动双向丝杆4旋转，双向丝杆4旋转使得两个支撑底座2相向靠近，进而使得两个被夹紧后的钢管相向靠近，在达到合适距离后动力电机5暂停运动。当激光传感器42未检测到两个钢管端口之间的缝隙时，会把信号传递至控制器，控制带动直线驱动器46启动，然后直线驱动器46使移动块47进行运动，并带动操作架48进行移动，直至激光传感器42检测到两个钢管端口之间的缝隙，然后激光传感器42再次向控制器传递信号，控制器使直线驱动器46暂停运行，此时焊枪45与下料筒33处于两个钢管端口之间的缝隙的正上方，然后旋转电机28带动旋转轴26转动，旋转轴26转动带动传动齿轮22旋转，传动齿轮22旋转啮合传动齿圈18进而带动限位环座6旋转，之后通过激光雷达的监测，当缝隙变窄或者变宽时，自适应调节旋转马达34的转速，进而调节螺旋叶片36的转速，从而调节了焊料的挤出量，使得在缝隙较窄处，焊料挤出量减少，在焊缝较宽处焊接挤出量增加，简化焊接时添加焊料的工作，减少人工参与，提高焊接效率，当填料完成后，旋转机构继续使得钢管转动，启动焊枪45对填补了焊料的缝隙进行焊接，直至钢管焊接完成。

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 (2)

1.一种建筑施工钢管焊接装置，其特征在于，包括对中移动单元、定心夹紧机构、旋转机构、焊接单元和两个呈对称状态设置的滑轨（1），对中移动单元包括两个滑动设置于滑轨（1）上的支撑底座（2）和用于驱动两个支撑底座（2）相向移动的驱动机构，定心夹紧机构包括转动设置于每个支撑底座（2）上的限位环座（6）、若干个沿限位环座（6）轴线转动设置于限位环座（6）上的摆动杆（11）和固定设置于每个摆动杆（11）端部的弧形夹板（12），旋转机构用于驱动两个限位环座（6）同步旋转，焊接单元包括能沿限位环座（6）轴线方向平移操作架（48）以及设置于操作架（48）上的填料机构（29）和焊接机构（43），填料机构（29）包括用于释放焊料的下料筒（33）、固定设置于下料筒（33）上的激光传感器（42）和弹性设置于下料筒（33）上的刮料板（41），焊接机构（43）包括用于焊接管道接口缝隙的焊枪（45）；

所述对中移动单元还包括呈对称状态固定设置的限位架（3）、转动设置于限位架（3）上的双向丝杆（4）和固定设置于其中一个限位架（3）上的动力电机（5），动力电机（5）的输出轴与双向丝杆（4）相连，两个支撑底座（2）均与双向丝杆（4）螺纹连接；

每个所述限位环座（6）包括盒底（7）、与盒底（7）同轴固连的盒壁（17）以及固定设置于盒壁（17）上的盒盖（19），定心夹紧机构还包括转动设置于每个盒底（7）上的转动环架（8）、若干个沿圆周方向转动设置于转动环架（8）上的限位套管（9）、若干个沿圆周方向均匀间隔固定设置于盒底（7）上的限位支杆（10）、转动设置于盒底（7）上的安装支座（13）、固定设置于安装支座（13）上的驱动电机（14）、转动设置于安装支座（13）上的螺纹杆（15）和转动设置于转动环架（8）上的转接块（16），转接块（16）与螺纹杆（15）通过螺纹相连，每根摆动杆（11）远离弧形夹板（12）的一端与一个限位支杆（10）转动相连，每个限位套管（9）与对应一个摆动杆（11）滑动配合；

所述盒底（7）与盒壁（17）上均同轴固定设置有旋转环（20），所述旋转环（20）与支撑底座（2）转动相连；

所述旋转机构包括呈对称状态固定设置于支撑底座（2）上的支撑管（21）、转动设置于两个支撑管（21）之间的传动齿轮（22）、固定设置于每个限位架（3）一侧的定位支架（25）、转动设置于定位支架（25）上的旋转轴（26）和固定设置于定位支架（25）上的旋转电机（28），所述传动齿轮（22）上呈对称状态开设有两个滑动环槽（24），传动齿轮（22）内壁上沿其轴线开设有若干个限位滑槽（23），所述旋转轴（26）外壁上沿其轴线环形设置有若干个限位条（27），若干个限位条（27）与若干个限位滑槽（23）一一对应；

所述焊接单元还包括固定设置于滑轨（1）旁侧的直线驱动器（46）、设置于直线驱动器（46）输出端上的移动块（47）、固定设置于滑轨（1）远离直线驱动器（46）一侧的滑动台（50）和滑动设置于滑动台（50）上的滑块（51），操作架（48）与移动块（47）以及滑块（51）固连；

所述操作架（48）上开设有弧形滑道（49），所述填料机构（29）还包括设置于弧形滑道（49）内的第一滑座（30）、固定设置于第一滑座（30）上的推杆（31）和固定设置于推杆（31）输出端上的转接管（32），所述焊接机构（43）还包括设置于弧形滑道（49）内的第二滑座（44），转接管（32）与下料筒（33）同轴固连，焊枪（45）活动设置于第二滑座（44）上；

所述填料机构（29）还包括固定设置于下料筒（33）上的旋转马达（34）、转动设置于下料筒（33）内的中心轴（35）、同轴固定设置于下料筒（33）上的安装环（39）、固定设置于安装环（39）上的弹性杆（40）和固定设置于中心轴（35）上的螺旋叶片（36）以及清洁板（37），所述下料筒（33）侧壁上设置有加料口（38），弹性杆（40）的底端与刮料板（41）相连。

2.一种建筑施工钢管焊接装置的使用方法，根据如权利要求1所述的一种建筑施工钢管焊接装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：先把钢管架设在限位环座（6）内，之后若干个摆动杆（11）进行转动，使若干个弧形夹板（12）对钢管进行夹紧，确保两个钢管的轴线处于同一条直线；

S2：钢管夹紧后，驱动机构启动使两个支撑底座（2）相向靠近，带动被夹紧定位在限位环座（6）上的钢管相向靠近，使两个钢管的端口靠近；

S3：之后激光传感器（42）启动，对钢管端口间隙进行检测，并在水平方向上调节操作架（48）的位置，确保焊枪（45）和下料筒（33）对到钢管端口的接缝处；

S4：旋转机构启动，使得两个限位环座（6）带着夹紧的钢管进行同步旋转，并且下料筒（33）开始往钢管端口缝隙处加注焊料，随着旋转机构运行，直至焊料添加完成；

S5：焊枪（45）开始焊接缝隙，并且旋转机构随之自适应带动两个钢管进行转动，直至焊接完成。