CN118143496A - 一种高密封性大口径管材的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高密封性大口径管材的焊接装置，涉及管材焊接技术领域。包括底座，所述底座顶部中心固定连接有焊接机构，所述焊接机构前后两侧分别安装有矫正机构，所述矫正机构包括两组用于承载大口径管材的两组支撑块，支撑块顶部固定连接有固定梁，还包括位于固定梁下方的气缸，气缸两端分别转动连接有固定杆，固定杆的另一端依次连接有第一自动伸缩杆和第一固定块。本发明在使用过程中当管材发生形变时，气缸驱动固定杆通过连接块使第一自动伸缩杆运动，将矫正辊对管材外壁挤压调整形状，矫正机构采用气缸能够对管材进行多层次的矫正，确保了管材在焊接前的位置精确，提高了焊缝的质量。

Description

一种高密封性大口径管材的焊接装置

技术领域

本发明涉及管材焊接技术领域，具体为一种高密封性大口径管材的焊接装置。

背景技术

大口径管材通常用于各种工程项目中，比如建筑、道路、桥梁等，在建筑领域，大口径管材可以用于供水、排水、暖通空调等系统的管道安装，在道路和桥梁建设中，它们常常用于排水系统、桥梁支撑等方面，此外，大口径管材还可以在一些工业领域中发挥作用，如喷淋塔，喷淋塔是一种常见的气体处理设备，喷淋塔通常由大口径管材焊接而成，因此需要使用到该高密封性大口径管材的焊接装置。

如专利公开号为CN217254134U的一种管道焊接装置，包括安装在支腿上的操作台，所述操作台上表面的两侧均开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑动块，所述滑动块上表面的两侧均焊接有连接板，所述连接板上安装有支撑座组件。该管道焊接装置，通过操作台、支撑座组件和夹持组件的设置，使用时，将两个需要焊接在一起的管道分别放置在支撑座上，接着旋动调节螺杆使弧形顶板抵顶管道表面，使管道得到固定，接着滑动支撑座使两根管道接口对齐，并旋紧旋钮螺柱使滑动块位置固定，进而使得支撑座的位置固定，方便后续焊接操作，简单便捷，适用性较高，有效的提高了管道焊接的效率，合适推广使用。

常见的焊接装置一般将管材横放或者竖放，竖放在焊接时，由于大口径管材需要进行吊装，不方便操作，一般采用横放的方式进行焊接，但是上述设备在使用横放的方式进行焊接，由于其内部支撑座组件和夹持组件的设置，在使用过程中，由于管材的口径各不相同，对于大口径的管材焊接时，由于管材内部没有支撑，在力的作用下容易出现形变，影响焊缝的质量，同时需要人工手动焊接，容易影响焊接精度，降低工作效率，因此针对这种情况我们提出一种更加便捷实用的焊接装置并满足使用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密封性大口径管材的焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高密封性大口径管材的焊接装置，包括底座，所述底座顶部中心固定连接有焊接机构，所述焊接机构前后两侧分别安装有矫正机构，所述矫正机构包括两组用于承载大口径管材的两组支撑块，支撑块顶部固定连接有固定梁，还包括位于固定梁下方的气缸，气缸两端分别转动连接有固定杆，固定杆的另一端依次连接有第一自动伸缩杆和第一固定块，所述第一固定块的另一端转动连接有连接杆，连接杆的另一端固定连接有固定架，所述固定架的顶部固定连接有矫正辊，所述第一固定块和连接杆之间设置有第二自动伸缩杆，所述第二自动伸缩杆控制第一固定块和连接杆的角度，所述固定杆相对侧分别通过连接块与固定梁相连接，所述焊接机构包括外壳，外壳内部设置有第一旋转组件，第一旋转组件内部设置有第二旋转组件，第二旋转组件内部设置有根据第一旋转组件和第二旋转组件旋转的焊接头，所述外壳顶部两侧设置有两个视觉传感器，视觉传感器根据矫正方法控制矫正机构对需要焊接的大口径管材进行矫正。

更进一步地，所述焊接机构一侧呈圆周状等距设置有多个加热机构，所述加热机构包含固定板，所述固定板一侧转动连接有第二固定块，所述第二固定块与焊接机构相固定，所述固定板侧面转动连接有第三自动伸缩杆，第三伸缩杆另一端通过铰链转动连接在焊接机构上，所述固定板顶部管材设置有喷焰机构。

更进一步地，所述喷焰机构包括安装在固定板顶部的固定框，固定框顶部安装有微型电机，固定板顶部还转动连接有从动齿轮，所述微型电机输出端固定连接有第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮中心贯穿式固定连接有滑动管，滑动管顶部转动连接有连接管，多个连接管通过供气管进行供气，所述滑动管底部安装有燃气喷头。

更进一步地，更进一步地，所述外壳内壁开设有圆形固定槽，所述第一旋转组件包括截面为工形的齿环，齿环转动设置于固定槽，所述齿环的外表开设有齿槽，所述外壳侧面还安装有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出端贯穿外壳后通过第二驱动齿轮与齿环拟合，固定槽的小半径侧壁上转动连接有多个滚轮，所述滚轮与工形的齿环适配，所述第二旋转组件固定在齿环内壁上。

更进一步地，所述第二旋转组件包括截面倒T形的环形齿条和U形连接架，环形齿条固定在所述齿环的内壁上，所述环形齿条的内壁上下两面均开设有配合齿，所述连接架的相对侧上下设置有使用第二伺服电机驱动的两组第三驱动齿轮，两组所述第三驱动齿轮与环形齿条配合齿相啮合，所述连接架底部安装有可拆卸的安装板，安装板底部安装有焊接头，安装板侧面固定连接有耗材架。

更进一步地，所述耗材架包括直线耗材架，所述直线耗材架包括排料盒，排料盒内部安装有若干电动引导轮引导直线耗材下料，所述排料盒内部还设置有至少一组辅助轮对直线耗材进行限位，所述排料盒外壁固定连接有第一连接脚，第一连接脚与安装板相固定。

更进一步地，耗材架包括卷材架，所述卷材架包括卷料盒，卷料盒内部设置有电动卷芯，卷料盒顶部转动连接有可开启的封盖，所述卷料盒外壁固定连接有第二连接脚，第二连接脚与安装板相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该高密封性大口径管材的焊接装置，通过矫正机构、加热机构和焊接机构的设置，在使用过程中，首先将管材放置在固定梁上，根据管材口径的大小，第一自动伸缩杆驱动第一固定块到合适的位置，第二自动伸缩杆驱动连接杆运动，使固定架和矫正辊调整角度，然后焊接机构和焊接头进行焊接，在焊接的过程中，第二伺服电机驱动第三驱动齿轮转动，使连接架和安装板沿着环形齿条进行转动并焊接，在这个过程中，第一伺服电机驱动连接轴和第二驱动齿轮带动齿环通过固定槽和滚轮沿着外壳内壁进行运动，焊接机构通过精确控制焊接参数和焊接过程，可以确保焊接的质量，同时在焊接过程中，当管材发生形变时，气缸驱动固定杆通过连接块使第一自动伸缩杆运动，将矫正辊对管材外壁挤压调整形状，矫正机构采用气缸能够对管材进行多层次的矫正，确保了管材在焊接前的位置精确，提高了焊缝的质量，实用性较强，适合推广。

同时，加热机构设计合理，能够确保管材在焊接过程中受到均匀的热量分布，避免了管材因局部过热而产生的变形或损伤，保证了焊接质量和管材的完整性，加热机构操作简便性和维护方便性，操作人员可以通过简单的控制界面来设置和调整加热参数，而维护人员也可以方便地检查和更换加热元件。

附图说明

图1为本发明的整体机构结构示意图；

图2为本发明的矫正机构结构示意图；

图3为本发明的加热机构结构示意图；

图4为本发明的焊接机构剖视结构示意图；

图5为本发明的图4中A处结构放大示意图；

图6为本发明的直线耗材架结构示意图；

图7为本发明的卷材架结构示意图。

图中：1、底座；2、矫正机构；201、支撑块；202、固定梁；203、连接块；204、固定杆；205、气缸；206、第一自动伸缩杆；207、第一固定块；208、连接杆；209、固定架；210、矫正辊；211、第二自动伸缩杆；3、加热机构；301、固定板；302、第二固定块；303、连接管；304、从动齿轮；305、固定框；306、微型电机；307、第一驱动齿轮；308、滑动管；309、燃气喷头；310、第三自动伸缩杆；4、供气管；5、焊接机构；501、外壳；502、齿环；503、连接轴；504、第二驱动齿轮；505、第一伺服电机；506、固定槽；507、滚轮；508、环形齿条；509、连接架；510、第三驱动齿轮；511、第二伺服电机；512、安装板；513、焊接头；6、视觉传感器；7、耗材架；701、排料盒；702、电动引导轮；703、辅助轮；704、第一连接脚；705、卷料盒；706、封盖；707、电动卷芯；708、第二连接脚。

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。

在喷淋塔加工和制造过程中，需要使用到焊接设备，本发明提供的焊接设备专门用于复杂喷淋塔加工和制造过程中的大口径管材焊接作业，在使用本设备进行焊接作业的过程中，需要注意的是，注意定期检查矫正机构2和焊接机构5的各个部件是否正常，如有损坏或松动应及时进行修理或更换，以免影响设备的正常运行，操作时应注意安全，避免手部或其他身体部位被夹伤或烫伤，必要时可以佩戴防护手套和防护眼镜等个人防护装备，在进行焊接作业时，应确保周围环境通风良好，避免因焊接产生的烟尘和有害气体对人体造成危害，对于加热机构3的使用，应根据具体情况调整加热温度和时间，避免过高温度或过长时间的加热导致焊接材料的损坏或过热，在设备长时间停用或不使用时，应进行适当的保养和维护，保持设备的清洁和润滑，以防止设备因长期停用而产生故障或损坏。

如图1－图7所示，本发明提供一种技术方案：一种高密封性大口径管材的焊接装置，包括底座1，底座1顶部中心固定连接有焊接机构5，焊接机构5前后两侧分别安装有矫正机构2，矫正机构2包括两组用于承载大口径管材的两组支撑块201，支撑块201顶部固定连接有固定梁202，还包括位于固定梁202下方的气缸205，气缸205两端分别转动连接有固定杆204，固定杆204的另一端依次连接有第一自动伸缩杆206和第一固定块207，第一固定块207的另一端转动连接有连接杆208，连接杆208的另一端固定连接有固定架209，固定架209的顶部固定连接有矫正辊210，第一固定块207和连接杆208之间设置有第二自动伸缩杆211，第二自动伸缩杆211控制第一固定块207和连接杆208的角度，固定杆204相对侧分别通过连接块203与固定梁202相连接，焊接机构5包括外壳501，外壳501内部设置有第一旋转组件，第一旋转组件内部设置有第二旋转组件，第二旋转组件内部设置有根据第一旋转组件和第二旋转组件旋转的焊接头513，外壳501顶部两侧设置有两个视觉传感器6，视觉传感器6根据矫正方法控制矫正机构2对需要焊接的大口径管材进行矫正。

需要注意的是，在使用过程中，首先将管材放置在固定梁202上，并通过支撑块201进行支撑，然后根据管材口径的大小，第一自动伸缩杆206驱动第一固定块207到合适的位置，第二自动伸缩杆211驱动连接杆208运动，使固定架209和矫正辊210调整角度，当管材发生形变时，气缸205驱动固定杆204通过连接块203使第一自动伸缩杆206运动，将矫正辊210对管材外壁挤压调整形状，矫正机构2的设计考虑了不同口径和材质的管材。通过调整矫正辊210的位置和间距，可以适应不同规格的管材，使得装置能够广泛应用于不同场景下的管材焊接。

如图3所示，焊接机构5一侧呈圆周状等距设置有多个加热机构3，加热机构3包含固定板301，固定板301一侧转动连接有第二固定块302，第二固定块302与焊接机构5相固定，固定板301侧面转动连接有第三自动伸缩杆310，第三伸缩杆另一端通过铰链转动连接在焊接机构5上，固定板301顶部管材设置有喷焰机构，喷焰机构包括安装在固定板301顶部的固定框305顶部安装有微型电机306，固定板301顶部还转动连接有从动齿轮304，微型电机306输出端固定连接有第一驱动齿轮307，第一驱动齿轮307与从动齿轮304相啮合，从动齿轮304中心贯穿式固定连接有滑动管308，滑动管308顶部转动连接有连接管303，多个连接管303通过供气管4进行供气，滑动管308底部安装有燃气喷头309。

需要注意的是，在使用过程中，首先根据需求将滑动管308和燃气喷头309沿着连接管303调整到合适的位置，然后微型电机306驱动第一驱动齿轮307带动从动齿轮304转动，从而调整燃气喷头309的位置，同时第三自动伸缩杆310运动，通过第二固定块302带动固定板301进行转动并调整位置，最后燃气通过供气管4对管材外壁进行加热，加热机构3设计合理，能够确保管材在焊接过程中受到均匀的热量分布，避免了管材因局部过热而产生的变形或损伤，保证了焊接质量和管材的完整性，操作简便性和维护方便性，操作人员可以通过简单的控制界面来设置和调整加热参数，而维护人员也可以方便地检查和更换加热元件。

如图4－图5所示，外壳501内壁开设有圆形固定槽506，第一旋转组件包括截面为工形的齿环502，齿环502转动设置于固定槽506，齿环502的外表开设有齿槽，外壳501侧面还安装有第一伺服电机505，第一伺服电机505输出端贯穿外壳501后通过第二驱动齿轮504与齿环502啮合，固定槽506的小半径侧壁上转动连接有多个滚轮507，滚轮507与工形的齿环502适配，第二旋转组件固定在齿环502内壁上，第二旋转组件包括截面倒T形的环形齿条508和U形连接架509，环形齿条508固定在齿环502的内壁上，环形齿条508的内壁上下两面均开设有配合齿，连接架509的相对侧上下设置有使用第二伺服电机511驱动的两组第三驱动齿轮510，两组第三驱动齿轮510与环形齿条508配合齿相啮合，连接架509底部安装有可拆卸的安装板512，安装板512底部安装有焊接头513，焊接头513根据焊接类型的不同可以进行更换，一般的电弧焊头和热风焊头均可，安装板512侧面固定连接有耗材架7。

需要注意的是，在使用过程中，可以根据需求通过螺栓等连接件更换安装板512和焊接头513，在焊接的过程中，第二伺服电机511驱动第三驱动齿轮510转动，使连接架509和安装板512沿着环形齿条508进行转动并焊接，在这个过程中，第一伺服电机505驱动连接轴503和第二驱动齿轮504带动齿环502通过固定槽506和滚轮507沿着外壳501内壁进行运动，焊接机构5采用精确的驱动组件和智能化控制系统，能够确保焊接过程中的稳定性和可靠性，从而保证焊接质量的一致性和可靠性，同时与加热机构3配合使得焊接方式更加灵活多样，可以适应不同类型的管材焊接需求，提高了焊接的适应性和灵活性。

如图6所示，耗材架7包括直线耗材架用于进行技术焊接的药棒固定，直线耗材架包括排料盒701，排料盒701内部安装有若干电动引导轮702引导直线耗材下料，排料盒701内部还设置有至少一组辅助轮703对直线耗材进行限位，排料盒701外壁固定连接有第一连接脚704，第一连接脚704与安装板512相固定，耗材架7包括卷材架。

如图7所示，作为另一种具体的实施方式，卷材架包括卷料盒705，用于进行一些塑料焊接和锡焊，卷材可以为塑料耗材和锡丝，卷料盒705内部设置有电动卷芯707，卷料盒705顶部转动连接有可开启的封盖706，卷料盒705外壁固定连接有第二连接脚708，第二连接脚708与安装板512相固定。

需要注意的是，在使用过程中，通过第一连接脚704和第二连接脚708将直线耗材架的排料盒701和卷材架卷料盒705与安装板512之间连接，在使用时，首先电动引导轮702启动，将药棒通过辅助轮703传输，也可以手动打开封盖706更换卷材，在使用过程中通过电动卷芯707的转动，对卷材进行收卷，减少了人工的操作，提高了工作效率。

矫正方法包括：

步骤一：获取两个待焊接的大口径管材的焊接位置图像；

步骤二：提取焊接位置图像中两个管材外轮廓点；

步骤三，建立外轮廓点的匹配关系，并在两个管材外轮廓点建立多个匹配点，

步骤四，根据控制两组矫正机构2的气缸205、第一自动伸缩杆206和第二自动伸缩杆211让匹配点的空间位置相对应完成矫正。

需要注意的是，本矫正方法基于数据识别和特征提取技术，本设备中的视觉传感器6均为双目摄像头，利用双目摄像头可以进行图像中特征点的空间定位，从而达到匹配特征点的目的，在对气缸205、第一自动伸缩杆206和第二自动伸缩杆211的不断微调作业中，能够让管材位于焊接处的轮廓点属于相同的水平位置，从而达到良好的焊接效果，以消除由大口径管材的自重带来的管材不均匀形变问题。

在使用过程中，首先将管材放置在固定梁202上，并通过支撑块201进行支撑，然后根据管材口径的大小，第一自动伸缩杆206驱动第一固定块207，第二自动伸缩杆211驱动连接杆208运动，使固定架209和矫正辊210调整角度，当管材发生形变时，气缸205驱动固定杆204通过连接块203使第一自动伸缩杆206运动，将矫正辊210对管材外壁挤压调整形状，同时根据需求将滑动管308和燃气喷头309沿着连接管303调整到合适的位置，然后微型电机306驱动第一驱动齿轮307带动从动齿轮304转动，从而调整燃气喷头309的位置，最后根据需求通过螺栓等连接件更换安装板512和焊接头513，在焊接的过程中，第二伺服电机511驱动第三驱动齿轮510转动，使连接架509和安装板512沿着环形齿条508进行转动并焊接，在这个过程中，第一伺服电机505驱动连接轴503和第二驱动齿轮504带动齿环502通过固定槽506和滚轮507沿着外壳501内壁进行运动，矫正机构2采用气缸205能够对管材进行多层次的矫正，确保了管材在焊接前的位置精确，提高了焊缝的质量，焊接机构5通过精确控制焊接参数和焊接过程，可以确保焊接的质量。

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实施例及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高密封性大口径管材的焊接装置，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）顶部中心固定连接有焊接机构（5），所述焊接机构（5）前后两侧分别安装有矫正机构（2），所述矫正机构（2）包括两组用于承载大口径管材的两组支撑块（201），支撑块（201）顶部固定连接有固定梁（202），还包括位于固定梁（202）下方的气缸（205），气缸（205）两端分别转动连接有固定杆（204），固定杆（204）的另一端依次连接有第一自动伸缩杆（206）和第一固定块（207），所述第一固定块（207）的另一端转动连接有连接杆（208），连接杆（208）的另一端固定连接有固定架（209），所述固定架（209）的顶部固定连接有矫正辊（210），所述第一固定块（207）和连接杆（208）之间设置有第二自动伸缩杆（211），所述第二自动伸缩杆（211）控制第一固定块（207）和连接杆（208）的角度，所述固定杆（204）相对侧分别通过连接块（203）与固定梁（202）相连接，所述焊接机构（5）包括外壳（501），外壳（501）内部设置有第一旋转组件，第一旋转组件内部设置有第二旋转组件，第二旋转组件内部设置有根据第一旋转组件和第二旋转组件旋转的焊接头（513），所述外壳（501）顶部两侧设置有两个视觉传感器（6），视觉传感器（6）根据矫正方法控制矫正机构（2）对需要焊接的大口径管材进行矫正。

2.根据权利要求1所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：所述焊接机构（5）一侧呈圆周状等距设置有多个加热机构（3），所述加热机构（3）包含固定板（301），所述固定板（301）一侧转动连接有第二固定块（302），所述第二固定块（302）与焊接机构（5）相固定，所述固定板（301）侧面转动连接有第三自动伸缩杆（310），第三伸缩杆另一端通过铰链转动连接在焊接机构（5）上，所述固定板（301）顶部管材设置有喷焰机构。

3.根据权利要求2所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：所述喷焰机构包括安装在固定板（301）顶部的固定框（305），固定框（305）顶部安装有微型电机（306），固定板（301）顶部还转动连接有从动齿轮（304），所述微型电机（306）输出端固定连接有第一驱动齿轮（307），所述第一驱动齿轮（307）与从动齿轮（304）相啮合，所述从动齿轮（304）中心贯穿式固定连接有滑动管（308），滑动管（308）顶部转动连接有连接管（303），多个连接管（303）通过供气管（4）进行供气，所述滑动管（308）底部安装有燃气喷头（309）。

4.根据权利要求1所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：所述外壳（501）内壁开设有圆形固定槽（506），所述第一旋转组件包括截面为工形的齿环（502），齿环（502）转动设置于固定槽（506），所述齿环（502）的外表开设有齿槽，所述外壳（501）侧面还安装有第一伺服电机（505），所述第一伺服电机（505）输出端贯穿外壳（501）后通过第二驱动齿轮（504）与齿环（502）啮合，固定槽（506）的小半径侧壁上转动连接有多个滚轮（507），所述滚轮（507）与工形的齿环（502）适配，所述第二旋转组件固定在齿环（502）内壁上。

5.根据权利要求4所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：所述第二旋转组件包括截面倒T形的环形齿条（508）和U形连接架（509），环形齿条（508）固定在所述齿环（502）的内壁上，所述环形齿条（508）的内壁上下两面均开设有配合齿，所述连接架（509）的相对侧上下设置有使用第二伺服电机（511）驱动的两组第三驱动齿轮（510），两组所述第三驱动齿轮（510）与环形齿条（508）配合齿相啮合，所述连接架（509）底部安装有可拆卸的安装板（512），焊接头（513）安装在安装板（512）底部，安装板（512）侧面固定连接有耗材架（7）。

6.根据权利要求5所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：所述耗材架（7）包括直线耗材架，所述直线耗材架包括排料盒（701），排料盒（701）内部安装有若干电动引导轮（702）引导直线耗材下料，所述排料盒（701）内部还设置有至少一组辅助轮（703）对直线耗材进行限位，所述排料盒（701）外壁固定连接有第一连接脚（704），所述第一连接脚（704）与安装板（512）相固定。

7.根据权利要求5所述的一种高密封性大口径管材的焊接装置，其特征在于：耗材架包括卷材架，所述卷材架包括卷料盒（705），卷料盒（705）内部设置有电动卷芯（707），卷料盒（705）顶部转动连接有可开启的封盖（706），所述卷料盒（705）外壁固定连接有第二连接脚（708），所述第二连接脚（708）与安装板（512）相固定。