CN202200036U - 一种全自动管材修复设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动管材修复设备，能使管材焊缝一次性完成焊接、粗磨、细磨、精磨工序。它包括焊机、送丝机、磨头、工作台(2)，其特征在于：还包括自动焊枪机构、数个曲线打磨机构、膨胀机构、行程机构、冷却机构、组合夹具和整机机架；膨胀机构的膨胀块从管材的内部与焊缝(109)膨胀连接，组合夹具从管材的外部与管材连接，将管材固定在工作台(2)上；行程机构通过传动装置与管材的焊缝(109)连接，自动焊机构和数个曲线打磨机构安装在焊缝经过的路径上；或者，行程机构通过传动装置与自动焊枪机构和数个曲线打磨机构相连接，管材的焊缝固定在自动焊枪机构和数个曲线打磨机构移动的路径上。

Description

一种全自动管材修复设备

技术领域

本实用新型公开了一种全自动管材修复设备，能使管材焊缝一次性完成焊接、粗磨、细磨、精磨工序。属不锈钢管材修复领域 

背景技术

不锈钢管材企业在生产过程中会产生大量的废品，为了降低损耗，必须将不合格品进行焊接修理，返修成合格的管。通常的做法是通过人工进行手工氩弧焊，焊接成型后，第一步用角磨机对焊缝粗磨(用颗粒较粗的砂轮对焊缝凸起的部位进行修平)，第二步将管放到另一台单磨头抛光机上进行细磨(对焊缝细磨，磨头的颗粒较细)，第三步将管放到第二台单磨头抛光机上打磨(对焊缝精磨，磨头的颗粒非常细)，一条需进行焊接修理的管要经过四个岗位烦锁的人工操作。 

主要存在以下缺点：1、要求用手工对焊缝这条细线进行打磨，很难控制管材匀速地向磨头进给，很难控制磨痕的宽度，很难控制磨痕的深度，会在管材焊缝周围形成凹凸不平的磨痕，严重影响外观；2、打磨所用磨头均比焊缝的宽度要宽，在打磨焊缝的同时，一定会磨掉焊缝两边正常的表面，因此必须要在正常表面和焊缝的打磨面间形成一个非常平滑的过渡区，让人的视觉感觉不出表面高度的变化，通常的手工打磨完全不能达到这个效果；3、圆管和方管的打磨方向必须要不一致，磨头旋转的平面与圆管的轴心线要垂直，与方管的轴心线要平行，由于手工打磨的磨头固定，造成磨头旋转的平面与方管的轴心线垂直，方管表面上这种垂直的磨痕在后序的抛光过程中很难抛亮；4、一条管从焊接到打磨成型要经过几道工序，换几个岗位操作，至少需要10分钟以上，效率太低；5、由于通常采用的手工焊接速度慢，又没有快速让焊缝冷却的装置，焊接时发热量大，焊缝周边受热后管材会变形严重。 

由于修理的管质量不稳定，修理管数量太多时将大大降低管材的整体质量， 这成为管材企业急需解决的一个问题。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有工艺的缺点，使管材焊缝的焊接、粗磨、细磨、精磨工序一次性连续完成，管材修理部位的物理性能、化学性能以及外观质量与成品管无异，完全达到合格管的要求。 

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：全自动管材修复设备，包括焊机、送丝机、磨头、工作台(2)，其特征在于：还包括自动焊枪机构、数个曲线打磨机构、膨胀机构、行程机构、冷却机构、组合夹具和整机机架；膨胀机构的膨胀块从管材的内部与焊缝(109)膨胀连接，组合夹具从管材的外部与管材连接，将管材固定在工作台(2)上；行程机构通过传动装置与管材的焊缝(109)连接，自动焊机构和数个曲线打磨机构安装在焊缝经过的路径上；或者，行程机构通过传动装置与自动焊枪机构和数个曲线打磨机构相连接，管材的焊缝固定在自动焊枪机构和数个曲线打磨机构移动的路径上。 

膨胀机构主要由膨胀块(13)和膨胀块内部的锥形拉杆(34)组成，锥形拉杆(34)通过连接件与动力装置(38)相连，膨胀块(13)通过传动装置与动力装置(36)相连接，动力装置(36)带动膨胀块(13)沿轴线旋转，同时带动固定在膨胀块(13)外部的焊缝(109)旋转；连接管(89)一端与膨胀块(13)连接，另一端与空心轴(32)连接，空心轴(32)通过轴承固定在轴承座(31)内，空心轴(32)上固定有信号盘(93)和皮带轮(33)，信号盘(93)边缘安装有感应开关(94)，皮带轮(33)通过传动带(84)与电机(36)相连接；锥形拉杆(34)的拉杆部分穿过膨胀块(13)连接管(89)空心轴(32)与连接件(35)相连，通过连接件(35)与气缸(38)相连接，锥形拉杆(34)通过导向平键(98)与空心轴(32)相连接。 

行程机构由动力装置和传动装置构成，动力装置(电机39)轴上的齿轮与齿条(85)齿合，电机(39)固定在滑台(51)上，齿条(85)固定在导轨座(90)上，滑台(51)的边缘安装有行程触块(49)，导轨座(90)的边缘安装有行程开关(50)、(52)、(53)、(54)； 这种动力装置包括但不限于电机，这种传动装置包括但不限于齿轮传动装置。 

曲线打磨机构主要由磨头上下行程部分、磨头前后行程部分、摇臂装置、磨头换向装置组成，磨头上下行程部分主要由动力装置和传动装置组成，动力装置通过传动装置带动磨头上下移动，磨头前后行程部分主要由动力装置(或手动)和传动装置组成，动力装置(或手动)通过传动装置带动磨头前后移动；磨头上下行程部分的电机与丝杆相连、丝杆与滑块相连、滑块安装在导轨上；磨头前后行程部分的带柄丝杆一端与燕尾滑台的下半部分连接、一端与滑台内的螺母连接、螺母与燕尾滑台的上半部分连接；使磨头作上下移动或前后移动的传动装置包括但不限于丝杆传动装置； 

曲线打磨机构中的磨头与焊缝(109)的距离变化为“远→近→接触→近→远”，摇臂(69)的一端固定在旋转板(99)上，旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连接，摇板固定在轴(57)上，轴(57)安装在轴承座(63)内，轴承座(63)安装在滑块(40)上；摇臂(69)的另一端安装有磨头(18)，摇臂(69)与气缸(72)相连，气缸(72)安装在支架(107)上，支架(107)固定在磨头上下行程部分的滑块(40)上；气缸(72)工作时，推拉摇臂(69)，摇臂以轴(57)为轴心带动磨头(18)往复摆动，磨头(18)与焊缝(109)的距离变化为远→近→接触→近→远；实现磨头与焊缝(109)的距离变化为“远→近→接触→近→远”的装置包括但不限于摇臂装置。 

膨胀机构的轴(37)与锥形拉杆(34)在连接件的连接下，只能一起作同步左右移动，不能一起按同一个方向同步转动。 

冷却机构的冷却压块(95)紧压在焊缝两边或以焊接熔池为圆心的的周边；冷却压块(95)内部有能使冷却液流通的孔道。 

动力装置(16)、(21)、(26)、(72)、(73)、(74)、(36)、(38)、(39)为气缸或液压缸或电动机或调速电机或变速电机或电机与变速器的组合。 

检测管材转动角度的感应开关与电机(36)、或与管材、或与电机(36)和管材之间 的传动装置、或与电机(36)\管材\电机(36)与管材之间的传动装置三者之一相联接的构件相连接，或安装在它们的附近。 

换向装置主要由旋转板(99)、摇板(117)、轴(105)、旋转气缸(100)、连接件(106)组成；旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连，旋转气缸(100)的轴通过连接件(106)与旋转板(99)相连接，旋转气缸(100)安装在摇板(117)上；旋转气缸(100)动作时通过连接件(106)带动旋转板(99)沿轴(105)转动一定的角度，同时带动固定在旋转板(99)上的摇臂(69)同步转动一定的角度，同时带动安装在摇臂(69)上的磨头(18)转动一定的角度；在磨头换向装置的作用下，磨头旋转所在的平面与管材轴心线相交的角度发生改变。 

本实用新型极大地解决了现有工艺的缺点，通过行程机构使焊接、粗磨、细磨、精磨工序在1分钟左右一次性连续完成，管材修理部位的物理性能、化学性能以及外观质量与成品管基本无异，完全达到合格管的要求，具有极大的经济价值，是一种具有广泛市场前景的产品。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说细说明，本实用新型保护范围包括但不限于此实施例。 

图1是本实用新型一种全自动管材修复设备结构示意图，即主视图。 

图2是本实用新型一种全自动管材修复设备结构示意图，即图1的俯视图。 

图3是磨头(18)部件所在的曲线打磨机构的结构示意图。 

图4是图3的磨头换向装置的结构示意图，即主视图。 

图5是磨头(18)所在的摇臂装置的结构简图，即图3的俯视图。 

图6是磨头(18)在摇臂装置上的运动轨迹俯视方向的结构示意图。 

图7是自动焊枪机构俯视方向的结构简图。 

图8是“焊缝(109)位置不移动，行程机构推动自动焊枪机构与数个曲线打磨机构，连续通过管材的焊缝”的一种结构示意图。 

图9是膨胀机构的结构示意图。其中部分零件为剖视图。 

图10是本实用新型的冷却机构的结构示意图(斜视图)。 

图中各标号指示说明：1-气缸、2-工作台、3-气缸、4-行程开关、5-滑块(上下)、6-丝杆、7-电机、8-滑块左半部分、9-导轨、10-丝杆、11-滑块右半部分、12-焊枪、13-膨胀块、14-气缸、15-气缸、16-电机、17-丝杆、18-磨头、19-气缸、20-气缸、21-电机、22-丝杆、23-磨头、24-气缸、25-气缸、26-电机、27-丝杆、28-磨头、29-气缸、30-气缸、31-轴承座、32-空心轴、33-皮带轮、34-锥形拉杆、35-连接件、36-电机、37-气缸轴、38-气缸、39-电机、40-滑块、41-燕尾滑台、42-带柄丝杆、43-滑块、44-燕尾滑台、45-手柄、46-滑块、47-燕尾滑台、48-手柄、49-行程触块、50-行程开关、51-滑台、52-行程开关、53-行程开关、54-行程开关、55-行程开关、56-电机、57-轴、58-轴、59-轴、60-打磨电机、61-打磨电机、62-打磨电机、63-轴承座、64-轴承座、65-轴承座、66-传动带、67-传动带、68-传动带、69-摇臂、70-摇臂、71-摇臂、72-气缸、73-气缸、74-气缸、75-轴承座、76-轴承座、77-轴承座、78-轴、79-轴、80-轴、81-水泵、82-冷却水喷管、83-冷却水路(进水管)、84-传动带、85-齿条、86-导轨、87-导轨、88-导轨、89-连接管、90-导轨座、91-行程开关、92-行程开关、93-信号盘、94-感应开关、95-冷却压块、96-冷却水路(出水管)、97-管材一、98-导向平键、99-旋转板、100-旋转气缸、101-旋转板、102-旋转气缸、103-旋转板、104-旋转气缸、105-轴、106-连接件、107-支架、108-管材二、109-焊缝、110-磨头运动轨迹、111-转动轴、112-底板一、113-循环孔道、114-底板二、115-底板三、116-底板四、117-摇板、118-摇板、119-摇板 

具体实施方式

本实用新型主要由焊机、工作台、自动焊枪机构、自动打磨机构、膨胀机构、行程机构、冷却机构、组合夹具组成，两段管材的焊缝对齐后，由膨胀机构从管材 的内部将焊缝固定，组合夹具从外部将管材固定在工作台(2)上，在行程机构的推动下，管材的焊缝(109)连续通过焊枪和数组曲线打磨机构。 

一、膨胀机构主要由膨胀块(13)和膨胀块内部的锥形拉杆(34)组成，还包括连接管(89)、轴承座(31)、空心轴(32、信号盘(93)、轴向旋转皮带轮(33)、传动带(84)、轴向转动电机(36)、导向键(98)、连接件(35)、气缸(38)。 

1、连接管(89)和轴承座(31)、空心轴(32、信号盘(93)、轴向旋转皮带轮(33)、传动带(84)一起，组成膨胀块(13)与动力装置电机(36)之间的传动装置；连接管(89)一端与膨胀块(13)连接，另一端与空心轴(32)连接，空心轴(32)通过轴承固定在轴承座(31)内，空心轴(32)上固定有信号盘(93)和皮带轮(33)，信号盘(93)边缘安装有感应开关(94)，皮带轮(33)通过传动带(84)与电机(36)相连接。 

2、锥形拉杆(34)的锥形部分在膨胀块(13)内，锥形拉杆(34)的拉杆部分穿过膨胀块(13)连接管(89)空心轴(32)与连接件(35)相连，通过连接件(35)与气缸(38)相连接，锥形拉杆(34)通过导向平键(98)与空心轴(32)相连接；膨胀块(13)连接管(89)空心轴(32)之间为钢性连接，锥形拉杆(34)与膨胀块(13)连接管(89)空心轴(32)之间由导向平键(98)连接，为滑动幅，锥形拉杆只能在膨胀块(13)内纵向滑动，膨胀块(13)在轴向转动电机(36)的带动下轴向旋转时，锥形拉杆通过导向平键(98)也同步旋转，目的是为了防止膨胀块旋转时拧断内部的锥形杆。 

3、气缸轴(37)左右移动时，在连接件(35)的连接下锥形拉杆(34)同步左右移动，锥形拉杆(34)作轴向转动时，通过连接件(35)的隔离，轴(37)不同步转动。目的是防止损坏气缸。 

膨胀块(13)与焊缝(109)的内壁胀紧固定后，膨胀块(13)在电机(36)的带动下转动，焊缝所在的管材也同时转动。 

二、行程机构主要由动力装置和传动装置组成，齿轮、齿条(85)、滑台(51)、 导轨座(90)一起构成传动装置部分，行程开关(50)、(52)、(53)、(54)、开关触块(51)组成行程距离控制部分；电机(39)轴上的齿轮与齿条(85)齿合，电机(39)固定在滑台(51)上，齿条(85)固定在导轨座(90)上，滑台(51)的边缘安装有行程触块(49)，导轨座(90)的边缘安装有行程开关(50)、(52)、(53)、(54)；电机(39)转动，其电机轴上的齿轮沿齿条(85)移动，带动与电机(39)固定的滑台(51)在导轨座(90)上移动，从而带动固定在滑台(51)上的膨胀机构移动，同时，带动胀紧固定在膨胀块(13)上的焊缝移动，移动的行程由行程开关(50)、(52)、(53)、(54)控制。 

三、冷确机构由水泵(81)、冷却水路、冷却水喷管(82)、冷却压块(95)组成。水泵(81)通过冷却水路的进水管(83)与冷却压块(95)内部循环管道(113)相连接，循环管道(113)的另一端与出水管(96)相连接；当焊接开始时，水泵工作，冷却水通过冷却水路流经冷却压块(95)内部的循环孔道，将传导到冷却压块上的焊接热量快速带走，从而防止焊接时，管材焊接部位过热变形。当磨头对管材进行打磨时，冷却水通过冷却水路流经冷却水喷管(82)，对打磨部位喷水冷却，防止焊缝打磨时发热变形。 

四、自动焊枪机构主要由焊枪上下行程装置和焊枪前后行程装置、行程开关组成，还包括焊机、送丝机。 

1、焊枪上下行程装置由电机(7)、丝杆(6)、滑块(5)、导轨、行程开关(55)、(4)组成；丝杆(6)一端与电机(7)相连，另一端与滑块(5)相连接，滑块(5)与导轨相连，行行程开关(55)安装在导轨的上部，行程开关(4)安装在前后行程装置上；电机(7)启动时带动丝杆(6)转动，使滑块上下移动，带动固定在滑块上的前后行程装置上下移动，同时也带动固定在前后行程装置上的焊枪(12)上下移动，行程开关(55)限制上行位、行程开关(4)确定下行位。 

2、焊枪前后行程装置由电机(56)、丝杆(10)、导轨(9)、滑块(8)行程开关(91)、(92)组成；丝杆(10)一端与电机(56)相连，一端与滑块(8)相连，滑块(8)与导轨(9)相连，行程开关(91)安装在滑块(8)上、行程开关(92)安装在导轨(9) 的一端，行程开关(91)控制前行位，行程开关(92)控制后行位；电机(56)启动时带动丝杆(10)转动，使滑块(8)前后移动，同时带动固定在滑块(8)上的焊枪(12)前后移动，由行程开关确定前后移动的幅度。 

五、曲线打磨机构主要由磨头上下行程部分、磨头前后行程部分、摇臂装置、磨头换向装置组成，还包括打磨电机、传动带、磨头、支撑磨头的轴与轴承座、行程开关。 

1、磨头上下行程部分主要由动力装置和传动装置组成，磨头(18)所在的上下行程部分的动力装置为电机(16)，传动装置由丝杆(17)、滑块(40)、导轨(86)组成；电机(16)与丝杆(17)相连、丝杆(16)与滑块(40)相连、滑块(40)安装在导轨(86)上；电机(16)启动时丝杆(17)转动，带动滑块(40)在导轨(86)表面上下移动，同时带动安装在滑块(40)上的摇臂装置同步上下移动，同时带动安装在摇臂装置上的磨头(18)上下移动)。 

2、磨头前后行程部分主要由动力装置(或手动)和传动装置组成，磨头(18)所在的前后行程部分的动力装置为手动，传动装置由带柄丝杆(42)、螺母、燕尾滑台(41)组成；带柄丝杆(42)一端与燕尾滑台(41)的下半部分连接、一端与滑台内的螺母连接、螺母与燕尾滑台(41)的上半部分连接；用手旋转带柄丝杆(42)，带动丝杆上的螺母前后移动，同时带动固定在螺母上的燕尾滑台(41)上半部分前后移动，同时带动安装在燕尾滑台(41)的上半部分的上下行程部分前后移动，同时带动固定在滑块(40)上的摇臂装置同步前后移动，同时带动安装在摇臂装置上的磨头(18)前后移动。 

3、磨头(18)所在的摇臂装置主要由轴(57)、轴承座(63)、摇板(117)、旋转板(99)、旋转气缸(100)、轴(105)、连接件(106)、摇臂(69)、气缸(72)、气缸的支架(107)组成；摇臂(69)的一端固定在旋转板(99)上，旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连接，摇板固定在轴(57)上，轴(57)安装在轴承座(63)内，轴承座(63)安装在滑块(40)上；摇臂(69)的另一端安装有磨 头(18)，摇臂(69)与气缸(72)相连，气缸(72)安装在支架(107)上，支架(107)固定在磨头上下行程部分的滑块(40)上；气缸(72)工作时，推拉摇臂(69)，摇臂以轴(57)为轴心带动磨头(18)往复摆动，磨头(18)与焊缝(109)的距离变化为远→近→接触→近→远，在焊缝位形成平滑的打磨面，摇臂越长，打磨面的弧深越小，打磨面越接近水平。 

4、换向装置为摇臂装置的组成部分，磨头(18)所在的换向装置主要由旋转板(99)、摇板(117)、轴(105)、旋转气缸(100)、连接件(106)组成；旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连，旋转气缸(100)的轴通过连接件(106)与旋转板(99)相连接，旋转气缸(100)安装在摇板(117)上；旋转气缸(100)动作，通过连接件(106)带动旋转板(99)沿轴(105)转动一定的角度，同时带动固定在旋转板(99)上的摇臂(69)同步转动一定的角度，同时带动安装在摇臂(69)上的磨头(18)转动一定的角度。 

磨头(23)、(28)所在的曲线打磨机构与磨头(18)所在的曲线打磨机构的结构相同，为了增加焊缝的打磨亮度，还可以增加数组曲线打磨机构。 

5、为了在管材正常表面与焊缝表面间形成平滑的过度面，必须使磨头(无论磨头本身旋转与不旋转)与焊缝的距离变化为远→近→接触→近→远，要实现磨头以这种轨迹运动的装置，摇臂装置最简单经济，但也可以用以下装置实现：1)、旋转的磨头由两个动力装置控制，一个动力装置使磨头垂直于管材(沿y轴)前后运动，一个动力装置使磨头平行于管材左右运动，这样在磨头(沿x轴)从左向右或从右向左运动的一个过程中，磨头在另一个动力装置的控制下(沿y轴)完成从后到前再从前到后两个过程，这样在焊缝位也可形成一个平滑的过渡曲线；2)、旋转的磨头由一个动力装置控制，这个动力装置使磨头垂直于管材(沿y轴)前后运动，另一个动力装置作用于管材，使管材上的焊缝(沿x轴)左右运动，在管材(沿x轴)从左向右或从右向左运动的一个过程中，磨头在另一个动力装置的控制下(沿y轴)完成从后到前再从前到后两个过程，这样在焊缝位也可形成一个平滑的过渡 曲线；3)、旋转的磨头位置固定不动，管材由两个动力装置控制，一个动力装置使管材垂直于磨头(沿y轴)前后运动，一个动力装置使管材平行于磨头(沿x轴)左右运动，这样在管材(沿x轴)从左向右或从右向左运动的一个过程中，管材在另一个动力装置的控制下(沿y轴)完成从前到后再从后到前两个过程，这样在焊缝位也可形成一个平滑的过渡曲线。 

六、组合夹具由工作台(2)、气缸(1)、气缸(3)、气缸(14)、气缸(15)、气缸(19)、气缸(24)、气缸(25)、气缸(29)、气缸(30)、气缸(42)组成，当焊接或打磨时，气缸动作，直接或间接将管材平直地压在工作台(2)上。气缸的夹紧或松开、以及夹紧压力的大小根据不同的使用要求和管材厚度调节。 

实施例1 圆管自动修复的工作流程：(见图1、图2) 

当控制电路转换到圆管工作状态时，首先，曲线打磨机构中的磨头换向装置工作，使整个设备处在圆管修复状态。以磨头(18)所在的曲线打磨机构为例，旋转气缸(100)推出，通过连接件(106)推动旋转板(99)，使磨头旋转方向所在的平面与管的轴心线垂直。 

然后将如图6中两段圆管(97)、(108)的焊缝(109)在膨胀块(13)上对准后，启动工作电路，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)动作，将管以适当的压力平直地压在工作台(2)上，气缸(38)动作，气缸轴(37)通过连接件(35)带动锥形拉杆(34)向右移动，锥形拉杆上的锥形部位将膨胀块(13)向外扩张，将焊缝(109)胀紧定位；气缸(38)动作后延时数秒焊接电路启动，焊枪上下行程装置动作，电机(7)启动带动丝杆(6)转动，带动滑块(5)向下移动，当到达预定的焊接高度时，开关(4)动作，电机(7)停止，电机(56)启动，带动丝杆(10)转动，使滑块(8)向前移动，同时带动固定在滑块(8)上的焊枪向前移动，当到达预定的焊接位置时，开关(91)动作，电机(56)停止，氩弧焊机和送丝机启动，送丝机送丝，焊枪(12)点火，电机(36)启动低速档，通过传动带(84)皮带轮(33)，空心轴(32)、信号盘(93)、连接管(89)、膨胀块(13)带动圆管低速旋转，当信号盘(93) 旋转到360度时，感应开关(94)动作，焊机停止，焊接完成，电机(36)停止，电机(7)反转启动，通过丝杆(6)带动滑块向上移动，到达预设的位置后，开关(55)动作，电机(7)停止，电机(56)反转启动，通过丝杆(10)带动滑块(8)向后移动，到达指定位置，开关(92)动作，电机(56)停止，电机(56)停止后行程机构工作，电机(39)启动、电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85)转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向右移动、移动的滑台(51)通膨胀机构的连接，将管材上的已焊好的焊缝(109)移动到第一个磨头(18)的中心，行程开关(52)动作，电机(39)停止，电机(36)启动(高速档)，通过传动带(84)皮带轮(33)，空心轴(32)、信号盘(93)、连接管(89)、膨胀块(13)带动圆管高速旋转； 

行程开关(52)动作时，同时启动曲线打磨机构工作，电机(16)启动，丝杆(17)转动，带动滑块(40)沿导轨(86)向下移动，同时带动安装在滑块(40)上的摇臂装置向下移动，同时带动安装在摇臂(69)上的磨头(18)也同步向下移动，当到达预定位置后，行程开关动作，电机(16)停止，水泵(81)工作，冷却水通过冷却水喷管(82)对焊缝进行冷却，打磨电机(60)工作，通过传动带带动装配在轴(78)上的磨头(18)高速旋转，气缸(72)推拉摇臂(69)往复运动，摇臂以轴(57)为圆心，带动磨头(18)与管材焊缝(109)由远到近到接触相切再到近再到远(如图6所示)，对高速旋转的焊缝进行往复抛光打磨，此时，如果需对磨头与焊缝打磨的弧深进行调节，可通过调节手柄(42)，带动燕尾滑台(41)内的丝杆转动，通过丝杆上的螺母带动燕尾滑台(41)上部前后移动，同时也就带动了固定在滑台(41)上的上下行程装置和摇臂装置前后移动，同时带动磨头(18)也前后移动，完成对弧深的调节。 

行程开关(52)动作时，电机(21)同时启动，丝杆(22)转动，带动滑块(43)沿导轨(87)向下移动，同时带动安装在滑块(43)上的摇臂装置向下移动，同时带动安装在摇臂(70)上的磨头(23)也同步向下移动，当到达预定位置后，行程开关动作，电机(21)停止。 

行程开关(52)动作时，电机(26)同时启动，丝杆(27)转动，带动滑块(46)沿导 轨(88)向下移动，同时带动安装在滑块(46)上的摇臂装置向下移动，同时带动安装在摇臂(71)上的磨头(28)也同步向下移动，当到达预定位置后，行程开关动作，电机(26)停止。 

当磨头(18)对焊缝打磨的程度达到设定的时间后，打磨电机(60)停止，电机(39)启动、电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85)转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向右移动、移动的滑台(51)通过拉动连接管(89)，将管材上的焊缝(已打磨一次)移动到第二个磨头(23)的中心，行程开关(53)动作，电机(39)停止，打磨电机(61)工作，通过传动带带动装配在轴(79)上的磨头(23)高速旋转，气缸(73)推拉摇臂(70)往复运动，摇臂以轴(58)为圆心，带动磨头(23)与管材焊缝位相切，对高速旋转的焊缝进行往复抛光打磨，此时，如果需对磨头与焊缝打磨的弧深进行调节，可通过调节手柄(82)，带动燕尾滑台(44)内的丝杆转动，通过丝杆上的螺母带动燕尾滑台(44)上部前后移动，同时也就带动了固定在滑台(44)上的上下行程装置和摇臂装置前后移动，同时带动磨头(23)也前后移动，完成对弧深的调节。 

当磨头(23)对焊缝打磨的程度达到设定的时间后，打磨电机(61)停止，电机(39)启动、电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85)转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向右移动、移动的滑台(51)通过拉动连接管(89)，将管材上的焊缝(已打磨二次)移动到第三个磨头(28)的中心，行程开关(54)动作，电机(39)停止，打磨电机(62)工作，通过传动带带动装配在轴(80)上的磨头(28)高速旋转，气缸(74)推拉摇臂(71)往复运动，摇臂以轴(59)为圆心，带动磨头(28)与管材焊缝位相切，对高速旋转的焊缝进行往复抛光打磨，此时，如果需对磨头与焊缝打磨的弧深进行调节，可通过调节手柄(83)，带动燕尾滑台(47)内的丝杆转动，通过丝杆上的螺母带动燕尾滑台(47)上部前后移动，同时也就带动了固定在滑台(47)上的上下行程装置和摇臂装置前后移动，同时带动磨头(28)也前后移动，完成对弧深的调节。 

当磨头(28)对焊缝打磨的程度达到设定的时间后，电机(62)停止、冷却泵停止、电机(36)停止，夹具组松开，电机(39)反转启动，电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85) 转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向左移动、移动的滑台(51)通过推动连接管(89)，将管材上的焊缝(已打磨三次)移动焊枪(12)位置，行程开关(50)动作，电机(39)停止、气缸(38)动作，气缸轴(37)通过连接件(35)推动锥形拉杆(34)向左移动，锥形拉杆上的锥形部位向左移动，膨胀块(13)通过自身的弹性收缩回位，将焊接部位松开，圆管修复工作流程结束。 

实施例2 方(矩)管自动修复的工作流程(见图1图2)： 

当控制电路转换到方(矩)工作状态时，首先，曲线打磨机构中的磨头换向装置工作，使整个设备处在方(矩)管修复状态。以磨头(18)所在的曲线打磨机构为例，旋转气缸(100)收缩，通过连接件(106)带动旋转板(99)转动90度，同时带动固定在旋转板上的摇臂同步转动90度，使磨头旋转方向所在的平面与管的轴心线平行。 

然后将两段方管第一个面的焊接部位在膨胀块(13)上对准后，启动工作电路，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)工作，将管平直的压在工作台(2)上，气缸(38)动作，气缸轴(37)通过连接件(35)带动锥形拉杆(34)向右移动，锥形拉杆上的锥形部位将膨胀块(13)向外扩张，将需焊接部位胀紧定位；气缸(38)动作后延时几秒焊接电路启动，焊枪上下行程装置动作，电机(7)启动带动丝杆(6)转动，带动滑块(5)向下移动，当到达预定的焊接高度时，开关(4)动作，电机(7)停止，电机(56)启动，带动丝杆(10)转动，使滑块(8)向前移动，同时带动固定在滑块(8)上的焊枪向前移动，当到达预定的焊接位置时，开关(91)动作，氩弧焊机与送丝机启动，焊枪点火，焊针随滑块匀速地向前焊接，当焊针行走到方管上表面焊缝的最端部时，开关(91)再次动作，氩弧焊机关机，电机(7)反转启动，通过丝杆(6)带动滑块向上移动，到达预设的位置后，开关(55)动作，电机(7)停止，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)松开，电机(56)反转启动，带动丝杆(10)转动，使滑块(8)向后移动，当到达预定的焊接位置时，开关(92)动作，电机(56)停止。当开关(55)动作时，电机(36)启动(低 速档)，通过传动带(84)皮带轮(33)，空心轴(32)、信号盘(93)、连接管(89)、膨胀块(13)带动方管低速旋转，当旋转信号盘(93)旋转到4分之1位置(90度)时，感应开关(94)动作，电机(36)停止，方管的第二个面水平朝上。 

方管的第二个面朝上后，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)工作，将管平直的压在工作台(2)上，焊接电路启动，焊枪上下行程装置动作，电机(7)启动带动丝杆(6)转动，带动滑块(5)向下移动，当到达预定的焊接高度时，开关(4)动作，电机(7)停止，电机(56)启动，带动丝杆(10)转动，使滑块(8)向前移动，同时带动固定在滑块(8)上的焊枪向前移动，当到达预定的焊接位置时，开关(91)动作，氩弧焊机和送丝机启动，焊枪点火，焊针随滑块匀速地向前焊接，当焊针行走到方管上表面焊缝的最端部时，开关(91再次动作，氩弧焊机关机，电机(7)反转启动，通过丝杆(6)带动滑块向上移动，到达预设的位置后，开关(55)动作，电机(7)停止，电机(56)反转启动，带动丝杆(10)转动，使滑块(8)向后移动，当到达预定的焊接位置时，开关(92)动作，电机(56)停止。当开关(55)动作时，电机(36)启动(低速档)，通过传动带(84)皮带轮(33)，空心轴(32)、信号盘(93)、连接管(89)、膨胀块(13)带动方管低速旋转，当旋转信号盘(93)旋转到4分之1位置(90度)时，感应开关(94)动作，电机(36)停止，方管的第三个面水平朝上。 

方管的第三个面和第四个面的焊接过程和第二个面相同 

当第四个面焊接完成后，由行程机构将焊缝带入抛光打磨工序。 

第一个磨头打磨方管的一个面的工作过程： 

当方管四个面的焊缝焊接完成后，行程机构工作，电机(39)启动、电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85)转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向右移动、移动的滑台(51)通过拉动连接管(89)，将管材上的焊缝(已焊好)移动到第一个磨头(18)的中心，行程开关(52)动作，电机(39)停止，曲线打磨机构工作，电机(16)启动，丝杆(17)转动，带动滑块(40)沿导轨(86)向下移动，同时带动固定在滑块(40)上的摇臂装置同步向下移动(安装在摇臂(69)上的磨头(18)也同步向下移动)。当到达预定位置(方 管靠近磨头的一个面的焊缝的一端)后，行程开关动作，水泵工作，冷却水对焊缝进行冷却，打磨电机(60)工作，通过传动带带动装配在轴(78)上的磨头(18)高速旋转，气缸(72)推拉摇臂(69)往复运动，摇臂以轴(57)为圆心，带动磨头(18)与管材焊缝位相切，对静止的焊缝进行往复抛光打磨，磨头在电机(16)的推动下，匀速地向焊缝的另一端移动(此时，如果需对磨头与焊缝打磨的弧深进行调节，可通过调节手柄(42)，带动燕尾滑台(41)内的丝杆转动，通过丝杆上的螺母带动燕尾滑台(41)上部前后移动，同时也就带动了固定在滑台(41)上的上下行程装置和摇臂装置前后移动，同时带动磨头(18)也前后移动，完成对弧深的调节)。当磨头移动到焊缝的另一端时，行程开关再次动作，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)松开，电机(36)启动(低速档)，通过传动带(84)皮带轮(33)，空心轴(32)、信号盘(93)、连接管(89)、膨胀块(13)带动方管低速旋转，当旋转信号盘(93)旋转到4分之1位置(90度)时，感应开关(94)动作，电机(36)停止，气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)再次夹紧，方管的第二个面靠近磨头。 

方管在第一个磨头(18)处打磨第二个面、第三个面、第四个面的工作过程与第一个面相同。 

方管在第二个磨头(23)、第三个磨头(28)处打磨的工作过程与第一个磨头(18)相同。 

当方管在磨头(28)处的打磨完成后，电机(62)停止、冷却泵停止、气缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)松开，电机(39)反转启动，电机(39)轴上的齿轮沿齿条(85)转动、带动滑台(51)在导轨座(90)上向左移动、移动的滑台(51)通过推动连接管(89)，将管材上的焊缝(已打磨三次)移动焊枪(12)位置，行程开关(50)动作，电机(39)停止、气缸(38)动作，气缸轴(37)通过连接件(35)推动锥形拉杆(34)向左移动，锥形拉杆上的锥形部位向左移动，膨胀块(13)通过自身的弹性收缩回位，将焊接部位松开，方(矩)管的修复工作流程结束。 

实施例3：焊缝(109)位置不移动，行程机构推动自动焊枪机构与数个曲线打磨机构，连续通过管材的焊缝(见图5图7图8) 

行程机构使焊缝与自动焊枪机构和数个曲线打磨机构作相对运动的方式有数种，在实施例1和例2中，这种相对运动方式为自动焊枪机构和数个曲线打磨机构的工作位不变，行程机构通过传动装置推拉焊缝，焊缝的位置在移动。在图8中，焊缝(109)所在的位置不变，自动焊枪机构和数个曲线打磨机构的位置发生了变化，这种实施例如下： 

图5为曲线打磨机构中几个主要构件的示意图，在图8中代表曲线打磨机构。图7为自动焊枪机构中几个主要构件的示意图，在图8中代表自动焊枪机构。图8的工作过程为：管材(97)、管材(108)的焊缝(109)对齐后，由内部的膨胀机构膨胀(图8中未标出)和外部的组合夹具(图8中未标出)固定，自动焊枪机构对焊缝(109)进行焊接，焊接完成后，行程机构(图8中未标出)工作，行程机构的动力装置通过传动装置带动转动轴(111)转动，连接在转动轴上的底板一(112)、底板二(114)、底板三(115)、底板四(116)同步转动，安装在底板上的自动焊枪构构、数个自动打磨机构也同步转动，这种转动既可以是顺时针的转动，也可以是反时针的转动，本实施例设定为顺时针的转动，当转动一定角度时，自动焊枪机构向左离开焊缝(109)，磨头(18)所在的曲线打磨机构转动到正对焊缝(109)的位置时，行程机构停止，磨头(18)所在的曲线打磨机构对焊缝进行粗磨。当粗磨完成，行程机构启动，磨头(18)所在的曲线打磨机构向左离开焊缝(109)，磨头(23)所在的曲线打磨机构转动到正对焊缝(109)的位置，行程机构停止，磨头(23)所在的曲线打磨机构对焊缝进行细磨。磨头(28)的工作过程与磨头(18)、(23)相同。当磨头(28)工作完成后，膨胀机构松开，管材修复完成。 

实施例4：磨头与焊缝(109)的距离变化为“远→近→接触→近→远”的曲线(见图5、图6) 

图5为摇臂机构的主要部件：轴(57)、轴承座(63)、摇板(117)、旋转板(99)、 旋转气缸(100)、摇臂(69)和磨头(18)，在图6中代表摇臂装置，图6中，磨头(18)所在摇臂在气缸的作用下，以轴(57)为圆心，对焊缝(109)进行往复打磨，磨头经过的路径为由A点到B点到C点到D点到E点。A点到焊缝(109)的距离远，B点到焊缝(109)的距离近，磨头在C点与焊缝(109)接触相切，磨头到D点时到焊缝(109)的距离近，到E点时与焊缝(109)的距离远。磨头经过焊缝(109)的轨迹为“远→近→接触→近→远”的曲线，从而在管材表面行成平滑的过度面。 

Claims (10)

1.一种全自动管材修复设备，包括焊机、送丝机、磨头、工作台(2)，其特征在于：还包括自动焊枪机构、数个曲线打磨机构、膨胀机构、行程机构、冷却机构、组合夹具和整机机架；膨胀机构的膨胀块从管材的内部与焊缝(109)膨胀连接，组合夹具从管材的外部与管材连接，将管材固定在工作台(2)上；行程机构通过传动装置与管材的焊缝(109)连接，自动焊机构和数个曲线打磨机构安装在焊缝经过的路径上；或者，行程机构通过传动装置与自动焊枪机构和数个曲线打磨机构相连接，管材的焊缝固定在自动焊枪机构和数个曲线打磨机构移动的路径上。

2.根据权利要求1所述的全自动管材修复设备，其特征在于：膨胀机构主要由膨胀块(13)和膨胀块内部的锥形拉杆(34)组成，锥形拉杆(34)通过连接件与动力装置(38)相连，膨胀块(13)通过传动装置与动力装置(36)相连接，动力装置(36)带动膨胀块(13)沿轴线旋转，同时带动固定在膨胀块(13)外部的焊缝(109)旋转；连接管(89)一端与膨胀块(13)连接，另一端与空心轴(32)连接，空心轴(32)通过轴承固定在轴承座(31)内，空心轴(32)上固定有信号盘(93)和皮带轮(33)，信号盘(93)边缘安装有感应开关(94)，皮带轮(33)通过传动带(84)与电机(36)相连接；锥形拉杆(34)的拉杆部分穿过膨胀块(13)连接管(89)空心轴(32)与连接件(35)相连，通过连接件(35)与气缸(38)相连接，锥形拉杆(34)通过导向平键(98)与空心轴(32)相连接。

3.根据权利要求1所述的全自动管材修复设备，其特征在于：行程机构由动力装置和传动装置构成，动力装置电机(39)轴上的齿轮与齿条(85)齿合，电机(39)固定在滑台(51)上，齿条(85)固定在导轨座(90)上，滑台(51)的边缘安装有行程触块(49)，导轨座(90)的边缘安装有行程开关(50)、(52)、(53)、(54)。

4.根据权利要求1所述的全自动管材修复设备，其特征在于：曲线打磨机构主要由磨头上下行程部分、磨头前后行程部分、摇臂装置、磨头换向装置组成，磨头上下行程部分主要由动力装置和传动装置组成，动力装置通过传动装置带动磨头上下移动，磨头前后行程部分主要由动力装置或手动装置和传动装置组成，动力装 置或手动装置通过传动装置带动磨头前后移动；磨头上下行程部分的电机与丝杆相连、丝杆与滑块相连、滑块安装在导轨上；磨头前后行程部分的带柄丝杆一端与燕尾滑台的下半部分连接、一端与滑台内的螺母连接、螺母与燕尾滑台的上半部分连接；使磨头作上下移动或前后移动的传动装置包括丝杆传动装置。

5.根据权利要求4所述的全自动管材修复设备，其特征在于：曲线打磨机构中的磨头与焊缝(109)的距离变化为“远→近→接触→近→远”，摇臂(69)的一端固定在旋转板(99)上，旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连接，摇板固定在轴(57)上，轴(57)安装在轴承座(63)内，轴承座(63)安装在滑块(40)上；摇臂(69)的另一端安装有磨头(18)，摇臂(69)与气缸(72)相连，气缸(72)安装在支架(107)上，支架(107)固定在磨头上下行程部分的滑块(40)上；气缸(72)工作时，推拉摇臂(69)，摇臂以轴(57)为轴心带动磨头(18)往复摆动，磨头(18)与焊缝(109)的距离变化为远→近→接触→近→远；实现磨头与焊缝(109)的距离变化为“远→近→接触→近→远”的装置包括摇臂装置。

6.根据权利要求1所述的全自动管材修复设备，其特征在于：膨胀机构的轴(37)与锥形拉杆(34)在连接件的连接下，只能一起作同步左右移动，不能一起按同一个方向同步转动。

7.根据权利要求1所述的全自动管材修复设备，其特征在于：冷却机构的冷却压块(95)紧压在焊缝两边或以焊接熔池为圆心的的周边；冷却压块(95)内部有能使冷却液流通的孔道。

8.根据权利要求1所述的管材修复设备，其特征在于：动力装置(16)、(21)、(26)、(72)、(73)、(74)、(36)、(38)、(39)为气缸或液压缸或电动机或调速电机或变速电机或电机与变速器的组合。

9.根据权利要求1所述的管材修复设备，其特征在于：检测管材转动角度的感应开关与电机(36)、或与管材、或与电机(36)和管材之间的传动装置、或与电机(36)\管材\电机(36)与管材之间的传动装置三者之一相联接的构件相连接，或安装在它们 的附近。

10.根据权利要求4所述的管材修复设备，其特征在于：换向装置主要由旋转板(99)、摇板(117)、轴(105)、旋转气缸(100)、连接件(106)组成；旋转板(99)通过轴(105)与摇板(117)相连，旋转气缸(100)的轴通过连接件(106)与旋转板(99)相连接，旋转气缸(100)安装在摇板(117)上；旋转气缸(100)动作时通过连接件(106)带动旋转板(99)沿轴(105)转动一定的角度，同时带动固定在旋转板(99)上的摇臂(69)同步转动一定的角度，同时带动安装在摇臂(69)上的磨头(18)转动一定的角度；在磨头换向装置的作用下，磨头旋转所在的平面与管材轴心线相交的角度发生改变。 

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