CN203956365U - 石油平台桩腿焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油平台桩腿焊接设备，它包括轨道、焊接操作机，所述焊接操作机设置在所述轨道上；其特征在于：所述的轨道上还设置有定位夹具；所述轨道上还设置有升降变位机；所述升降变位机上设置有桩腿翻转夹持工装。本实用新型石油平台桩腿焊接设备可单套使用，也可多套组合成生产线使用。不仅能保证焊接质量，降低操作工人的劳动强度，提高生产效率的同时，还能减少焊接后工件的变形。

Description

石油平台桩腿焊接设备

技术领域

本实用新型涉及一种焊接设备，具体涉及一种石油平台桩腿焊接设备。

背景技术

在石油平台焊接设备中，成套、专用焊接设备的需求量将不断增大，应用范围更广泛，对其技术性能要求越来越高，满足高效新工艺的设备更为成熟与普及。国内成套焊接设备制造企业还要在企业质量管理、各种基础件、配套件的选用方面下功夫，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。完成焊接操作的辅助设备，包括保证焊件尺寸、防止焊接变形的焊接夹具；焊接小型工件用的焊接工作台；将工件回转或倾斜，使焊件接头处于水平或船形位置的焊接变位机；将工件绕水平轴翻转的焊接翻转机；将焊件绕垂直轴作水平回转的焊接回转台；带动圆筒形或锥形工件旋转的焊接滚轮架；以及焊接大型工件时，带动操作者升降的焊工升降台。但现有的焊接设备焊接石油平台桩腿时，焊接后的工件容易出现变形，且焊接工人的劳动强度很大，焊接效率也很低下，这给石油生产带来了很大的阻力。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种保证焊接质量，降低操作工人的劳动强度，提高生产效率的同时，还能减少焊接后工件变形的石油平台桩腿焊接设备。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

石油平台桩腿焊接设备，它包括轨道、焊接操作机，所述焊接操作机设置在所述轨道上；其特征在于：所述的轨道上还设置有定位夹具；所述轨道上还设置有升降变位机；所述升降变位机上设置有桩腿翻转夹持工装。

更进一步的技术方案是焊接操作机上设置有行走机构。

更进一步的技术方案是定位夹具包括移动底架，所述移动底架底部设置有手动锁紧装置；所述移动底架上方设置有螺纹丝杠副；所述螺纹丝杠副连接有液压马达；所述螺纹丝杠副上方设置有直线导轨；所述直线导轨上方设置有支撑台；所述支撑台下方对称设置有升降机构；所述支撑台下方对称设置有升降导向杆；所述升降导向杆上设置有定位块；所述支撑台两端对称设置有夹紧机构；所述夹紧机构与所述螺纹丝杠副连接。

更进一步的技术方案是升降变位机包括变位机驱动台车，所述变位机驱动台车设置在所述轨道上；所述变位机驱动台车上设置有升降变位机机架；所述升降变位机机架上设置有升降驱动机构；所述升降驱动机构连接有升降滑架；所述升降滑架设置在变位机直线导轨上；所述升降滑架上设置有翻转齿轮副；所述翻转齿轮副连接有工作盘；所述工作盘连接桩腿翻转夹持工装。

更进一步的技术方案是桩腿夹持工装包括上压紧装置和下压紧装置，所述上压紧装置和下压紧装置方向相对；所述上压紧装置内侧设置有上侧面压紧装置，所述下压紧装置内侧设置有下侧面压紧装置。

更进一步的技术方案是焊接操作机包括操作机驱动台车，所述操作机驱动台车上设置有焊接系统；所述操作机驱动台车上设置有操作机立柱，所述操作机立柱连接有操作机横梁；所述操作机横梁上设置有焊接机直线导轨；所述焊接机直线导轨上设置有焊接机头，所述焊接机头上设置有焊枪。

更进一步的技术方案是焊枪是特制的超长扁焊枪。

更进一步的技术方案是轨道设置有两组，所述两组轨道位置平行。

更进一步的技术方案是轨道上设置有电器限位和机械限位。

更进一步的技术方案是石油平台桩腿焊接设备还包括与焊接操作机、定位夹具、升降变位机以及桩腿翻转夹持工装连接的控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型石油平台桩腿焊接设备可单套使用，也可多套组合成生产线使用。不仅能保证焊接质量，降低操作工人的劳动强度，提高生产效率的同时，还能减少焊接后工件的变形。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例的结构俯视图。

图3为本实用新型一个实施例中定位夹具结构侧面视图。

图4为本实用新型一个实施例中定位夹具结构示意图。

图5为本实用新型一个实施例中升降变位机结构示意图。

图6为本实用新型一个实施例中桩腿夹持工装结构示意图

图7为本实用新型一个实施例中桩腿夹持工装结构俯视图

图8为本实用新型一个实施例中焊接操作机结构示意图。

图中：轨道1；定位夹具2；升降变位机3；桩腿翻转夹持工装4；焊接操作机5；桩腿6；定位块21；升降机构22；支撑台23；升降导向杆24；移动底架25；直线导轨26；手动锁紧装置27；夹紧机构28；螺纹丝杠副29；液压马达30；翻转齿轮副31；升降驱动机构32；工作盘33；升降滑架34；变位机直线导轨35；升降变位机机架36；变位机驱动台车37；桩腿翻转夹持工装38；桩腿39；轨道40；上压紧装置41；工作盘42；工装定位键43；上侧面压紧装置44；下侧面压紧装置45；下压紧装置46；右上侧面压紧装置设置47；右下侧面压紧装置48；操作机立柱51；操作机横梁52；操作机驱动台车53；焊接系统54；焊接机直线导轨55；焊接机头56。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1、图2所示，本实用新型一个实施例石油平台桩腿焊接设备，它包括轨道1、焊接操作机5，焊接操作机5设置在轨道1上；焊接操作机5上设置有行走机构；轨道1上还设置有定位夹具2；轨道1上还设置有升降变位机3；升降变位机3上设置有桩腿翻转夹持工装4，使用时桩腿翻转夹持工装和定位夹具可用于夹持和定位桩腿6。为减少焊接后工件的变形、主齿板与半弧板的焊接采用的工艺方案为：上两条焊缝对称同时焊接后，马上对桩腿进行180°翻转，将下两条焊缝翻到上面进行对称同时焊接，如此上下焊缝交替焊接工艺。在设备上，采用专用定位夹具对桩腿进行定位装夹，在带行走功能的焊接操作机上安装两把特制的焊接扁枪，分别对桩腿齿板左右两条对称直焊缝进行同时焊接。当需要翻转时，变位机头尾座移动到工件两端，通过变位机上的工装将工件装夹到位后，松开专用定位夹具，变位机将工件上升到最高位置，对工件进行翻转，再将工件降到专用定位夹具的支撑面上，待专用定位夹具装夹到位后，变位机松开对工件的夹持，退到安全距离，重复进行焊接动作。

如图3、图4所示，定位夹具2包括移动底架25，移动底架25底部设置有手动锁紧装置27；移动底架25上方设置有螺纹丝杠副29；螺纹丝杠副29连接有液压马达30；螺纹丝杠副29上方设置有直线导轨26；直线导轨26上方设置有支撑台23；支撑台23下方对称设置有升降机构22；支撑台23下方对称设置有升降导向杆24；升降导向杆24上设置有定位块21；支撑台23两端对称设置有夹紧机构28；夹紧机构28与螺纹丝杠副29连接。该夹具可根据工件的长度，采用一个或者多个组合使用。主要结构为：移动底架、支撑台和夹紧机构。移动底架为台车形式，底部有滚轮，可根据桩腿长度的需要，调节专用夹具在桩腿轴向上的位置，在调节好位置后，由手动锁紧装置将位置固定，避免误操作使桩腿轴向移位。底架上装有左右旋(就是一端螺纹为右旋、另一端螺纹为左旋)螺纹丝杠副，丝杠的转动由液压马达驱动，丝杠转动时，丝杠上两端的螺母同时向内或者向外移动。螺母与夹紧机构连接，所以在液压马达驱动时，会带动两端的夹紧机构同时向内移动，即对桩腿进行夹紧。反向侧为松开。夹紧机构的移动由安装在移动底架上的直线导轨导向。夹紧机构的夹紧中心高度固定不变。夹紧机构在装夹时能对工件起对中装夹的作用，装好焊接时，对桩腿起辅助支撑的作用。支撑台由安装在移动底架上的升降机升降、标准光轴导向。因为夹紧机构的夹紧中心高度固定不变，所以在装夹桩腿前，要根据桩腿的腹板尺寸作出相对应的升降调节，以便支撑台面对桩腿进行有效的支撑。支撑台上安装有定位块，用于吊装桩腿时导向和定位。

如图5所示，升降变位机包括变位机驱动台车37，变位机驱动台车37设置在轨道40上；变位机驱动台车37上设置有升降变位机机架36；升降变位机机架36上设置有升降驱动机构32；升降驱动机构32连接有升降滑架34；升降滑架34设置在变位机直线导轨35上；升降滑架34上设置有翻转齿轮副31；翻转齿轮副31连接有工作盘33；工作盘连接桩腿翻转夹持工装38，桩腿翻转夹持工装夹持桩腿39。桩腿处于焊接状态时，变位机是退到安全位置，当桩腿上的上两条焊缝焊接完后，变位机才移动到装夹位置，由变位机上安装的夹持工装将桩腿装夹可靠后，启动变位机升降功能，将桩腿升到最高位置后，翻转180°，使桩腿原来下面未焊接的两条焊缝处于易于焊接的位置，再将桩腿降到专用定位夹具的支撑台上，待专用定位夹具将桩腿支撑装夹可靠后，变位机上的夹持功能松开，变位机退到安全距离。

该变位机由左右对称的两个组件构成，每个组件的主要部件为驱动台车、机架、直线导轨、升降滑架、工作盘、升降驱动机构、翻转齿轮副等组成。根据桩腿长度，由每个组件底部的变位机驱动台车移动调整变位机到合适的位置，台车由带电磁制动的电机驱动滚轮在铺设的专用轨道上运行。台车上安装有作为其它部件支撑的机架，升降驱动机构安装在机架顶部，由电机驱动梯形丝杠转动，从而带动与梯形螺母相连接的升降滑架做升降运动，该运动由专用直线导轨导向。翻转齿轮副由回转支承和小齿轮、以及驱动小齿轮的电机减速器组成，电机减速器和回转支承的内圈都固定在滑架上，带齿圈的外圈与工作盘连接，当电机启动时，驱动减速器轴端输出上的小齿轮，小齿轮驱动回转支承的外齿圈，带动工作盘进行翻转。

如图6、图7所示，桩腿夹持工装通过工装定位键43与工作盘42连接固定；桩腿夹持工装包括上压紧装置41和下压紧装置46，上压紧装置41和下压紧装置46方向相对；上压紧装置41内侧设置有上侧面压紧装置44，下压紧装置46内侧设置有下侧面压紧装置45。其中上侧面压紧装置设置有左上侧面压紧装置设置和右上侧面压紧装置设置47；下侧面压紧装置设置有左下侧面压紧装置和右下侧面压紧装置48；该工装安装在升降变位机的工作盘上，将桩腿装夹可靠后，变位机才能将桩腿升降和翻转。每个工作盘上安装上下两组对称的工装。每组工装由左右侧面压紧装置和上(下)压紧装置组成，每个压紧装置均由人工操作手轮通过梯形丝杠对桩腿进行压紧。

如图8所示，焊接操作机包括操作机驱动台车53，操作机驱动台车53上设置有焊接系统54；操作机驱动台车53上设置有操作机立柱51，操作机立柱51连接有操作机横梁52；操作机横梁52上设置有焊接机直线导轨55；焊接机直线导轨55上设置有焊接机头56，焊接机头56上设置有焊枪。优选的是，焊枪是特制的超长扁焊枪。当吊装桩腿时，焊接操作机移动到安全位置，以不影响吊装为准。桩腿在专用定位夹具的支撑台上装夹可靠后，即处于可焊接状态，焊接操作机移动到焊缝的施焊起点位置，将两把焊枪调节到焊缝处，由操作机驱动台车在铺设的轨道上运行，带动焊枪进行长直焊缝的焊接。

焊接机头为两组，每组由横移驱动装置、升降臂、焊枪微调十字拖板和焊枪组成。横移驱动装置可根据焊缝的位置来调节机头的横向位置，由升降臂调节垂直方向的位置，十字拖板主要用于对枪时上下左右的微调，焊枪为特制超长扁枪，能在350℃工作温度的条件下连续施焊，并能根据焊缝偏摆角度：±45°。机头的横移装置移动由安装在横梁上的专用直线导轨导向、电机驱动齿轮齿条运行。焊接系统主要是焊接电源、冷却机构、焊剂回收等组成，可根据不同的焊接工艺进行适当的配置。操作机驱动台车的驱动系统直接驱动台车滚轮。台车滚轮为翻边结构，兼并导向功能。台车采用交流伺服电机驱动，速度无级可调，快速为回程速度。

本实施例石油平台桩腿焊接设备共有两组轨道，两组轨道之间铺设时必须保持平行。焊接操作机单独用一组轨道，升降变位机和专用定位夹具共用一组轨道。

每组轨道安装板带有调节装置，便于对轨道的直线度及水平度的调节。在轨道的两端设置有电器限位和机械限位，以防止台车行走脱出。

整机控制采用PLC作为主控单元，专业触摸屏人机操作界面，所有控制参数如：焊接速度、焊缝长度、变位机升降、变位机移动、变位机翻转、支撑台升降、液压夹紧等可在控制面板上集中控制和显示，可实现焊接速度、焊接参数的调节。焊接电流/电压的调节在焊接电源的控制器上调节控制。控制箱上有电源开/关及指示按钮、调整按钮、自动焊接按钮、故障急停等功能按钮，在“手动”状态可实现焊接速度、工艺参数和焊枪位置的数据输入，并电动微调焊枪位置手动调节焊枪空间位置。在“自动”状态下可实现焊接过程的自动完成。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.石油平台桩腿焊接设备，它包括轨道(1)、焊接操作机(5)，所述焊接操作机(5)设置在所述轨道(1)上；其特征在于：所述的轨道(1)上还设置有定位夹具(2)；所述轨道(1)上还设置有升降变位机(3)；所述升降变位机(3)上设置有桩腿翻转夹持工装(4)。

2.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的焊接操作机(5)上设置有行走机构。

3.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的定位夹具(2)包括移动底架(25)，所述移动底架(25)底部设置有手动锁紧装置(27)；所述移动底架(25)上方设置有螺纹丝杠副(29)；所述螺纹丝杠副(29)连接有液压马达(30)；所述螺纹丝杠副(29)上方设置有直线导轨(26)；所述直线导轨(26)上方设置有支撑台(23)；所述支撑台(23)下方对称设置有升降机构(22)；所述支撑台(23)下方对称设置有升降导向杆(24)；所述升降导向杆(24)上设置有定位块(21)；所述支撑台(23)两端对称设置有夹紧机构(28)；所述夹紧机构(28)与所述螺纹丝杠副(29)连接。

4.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的升降变位机(3)包括变位机驱动台车(37)，所述变位机驱动台车(37)设置在所述轨道(1、40)上；所述变位机驱动台车(37)上设置有升降变位机机架(36)；所述升降变位机机架(36)上设置有升降驱动机构(32)；所述升降驱动机构(32)连接有升降滑架(34)；所述升降滑架(34)设置在变位机直线导轨(35)上；所述升降滑架(34)上设置有翻转齿轮副(31)；所述翻转齿轮副(31)连接有工作盘(33)；所述工作盘连接桩腿翻转夹持工装(4、38)。

5.根据权利要求1或4所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的桩腿夹持工装(4)包括上压紧装置(41)和下压紧装置(46)，所述上压紧装置(41)和下压紧装置(46)方向相对；所述上压紧装置(41)内侧设置有上侧面压紧装置(44)，所述下压紧装置(46)内侧设置有下侧面压紧装置(45)。

6.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的焊接操作机(5)包括操作机驱动台车(53)，所述操作机驱动台车(53)上设置有焊接系统(54)；所述操作机驱动台车(53)上设置有操作机立柱(51)，所述操作机立柱(51)连接有操作机横梁(52)；所述操作机横梁(52)上设置有焊接机直线导轨(55)；所述焊接机直线导轨(55)上设置有焊接机头(56)，所述焊接机头(56)上设置有焊枪。

7.根据权利要求6所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的焊枪是长扁焊枪。

8.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的轨道(1)设置有两组，所述两组轨道位置平行。

9.根据权利要求1或8所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的轨道(1)上设置有电器限位和机械限位。

10.根据权利要求1所述的石油平台桩腿焊接设备，其特征在于所述的石油平台桩腿焊接设备还包括与焊接操作机(5)、定位夹具(2)、升降变位机(3)以及桩腿翻转夹持工装(4)连接的控制系统。