CN209407810U - 一种3d管段自升降自动焊机 - Google Patents

Abstract

一种3D管段自升降自动焊机，旨在于解决现有管件3D焊接时无法升降和自转的问题，其技术要点是：包括横臂系统、驱动系统、自升降系统、夹管装置及伸缩臂系统，自升降系统设于底座上，驱动系统设于自升降系统上，驱动系统包括旋转驱动系统和翻转驱动系统，横臂系统与翻转驱动系统铰接，伸缩臂系统设于横臂系统上，旋转驱动系统包括驱动滚轮和电机；自升降系统包括升降驱动设备和支撑架，驱动滚轮设于支撑架内并由电机驱动，升降驱动设备安装在底座上并驱动支撑架上下移动。本实用新型通过自升降系统上的液压缸使3D自动焊机实现自升降，保证了安全；通过可翻转的横臂系统及液压缸的夹紧使吊装操作更方便；通过夹管装置可以得到较大扭矩，使管段转动。

Description

一种3D管段自升降自动焊机

技术领域：

本实用新型属于管道生产中预制管件的3D焊接领域，具体涉及一种3D管段自升降自动焊机。

背景技术：

随着经济的发展以及技术不断的进步，石化装置朝着大型化发展，石化装置管道的管径越来越大，壁厚也越来越厚，技术要求也越来越高，管段预制的难度在不断加大，而管道预制厂预制的管段相对比较简单。在大型石化装置上需要的管段在预制厂预制好的约占 50％～60％，剩余40％～50％的管段需在现场安装焊接，其中50％的管段需在现场进行二次预制，那么需要二次预制的管段约占总数的20％～25％，因此大型石化装置需要在管道安装现场大批量的对预制厂预制好的管段进行二次预制。同时由于经济的发展，人工的费用也越来越高，因此需要一种能够在现场进行二次预制，又能节约人工的并能进行高效率、高质量焊接的机器。

现有管段的焊接方式主要有两种：一是将管段吊装上去，通过全位置气保焊机在现场进行焊接，但全位置气保焊机的效率较低，达不到较高的焊接工艺要求，焊接质量相对较差，而且全位置气保焊机的准备工作多，操作难度相对较大；

二是通过1D及少量2D焊接，再由人工翻转管段实现2D及3D焊接，其所存在的缺陷是，人工翻转管段实现2D及3D焊接的安全性差，效率低，质量不能保证。

实用新型内容：

本实用新型为克服上述技术问题，提供了一种3D管段自升降自动焊机，其可实现管件的自动升降，并能够使管件进行自动匀速旋转，从而使管段可以在现场二次预制，实现管段2D 和3D焊接，或者在管道预制厂进行深度预制，提高焊接质量与效率，取代了人工旋转管件的 3D焊接方式，节省人力，且操作方便快捷。

本实用新型的3D管段自升降自动焊机，为实现上述目的所采用的技术方案在于：由横臂系统、驱动系统、自升降系统、夹管装置、伸缩臂系统及底座组成，所述自升降系统安装在底座上，所述驱动系统安装在自升降系统上，所述驱动系统包括旋转驱动系统和翻转驱动系统，所述横臂系统与翻转驱动系统铰接，所述伸缩臂系统安装在横臂系统上，所述旋转驱动系统包括驱动滚轮和电机；所述自升降系统包括升降驱动设备和支撑架，所述驱动滚轮设于支撑架内并由电机驱动，所述升降驱动设备安装在底座上并驱动支撑架上下移动，所述横臂系统的前端水平向前延伸并在底部内设置有从动滚轮、后端向下弯折并于前角处与支撑架的顶部铰接，且横臂系统的后端于后角处与底座上设置的翻转驱动系统的驱动杆铰接，所述支撑架与横臂系统之间设有夹管装置，所述夹管装置是由两瓣C型的夹套于一端铰接而构成的筒状结构，两个夹套的另一端为可拆卸连接，所述驱动滚轮与夹管装置的表面相切而驱动夹管装置旋转，当横臂系统的前端处于水平状态时，从动滚轮与夹管装置相切并可随夹管装置转动。

作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩臂系统包括伸缩臂、固定框和伸缩臂电机，所述固定框设于横臂系统的顶部，所述伸缩臂通过滑轨穿设在固定框内，所述伸缩臂电机设于固定框外，伸缩臂上设有齿条，齿条与伸缩臂电机的驱动齿轮相啮合。如此设置，由伸缩臂电机的驱动齿轮带动齿条水平移动，从而实现伸缩臂的伸缩移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述横臂系统的下端于后角处设有翻转连接杆，所述翻转驱动系统的驱动杆与翻转连接杆转动连接。如此设置，使翻转驱动系统与横臂系统建立连接，从而使翻转驱动系统的驱动杆拉动横臂系统进行翻转。

作为本实用新型的进一步改进，构成夹管装置的两个夹套通过各自左右两侧设置的U型槽和插块进行可拆卸连接。如此设置，实现了两个夹套之间的可拆卸连接，利用U型槽和插块的配合连接，使两个夹套的连接和拆卸操作更为方便快捷。

作为本实用新型的进一步改进，底座两侧的升降驱动设备通过与各自的驱动杆相连的连接板分别和支撑框和支撑架建立连接。如此设置，使升降驱动设备与支撑框和支撑架之间的连接更为稳定，进而使升降驱动设备更为平稳地驱动支撑框和支撑架进行升降。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动滚轮至少并排设置有两个。如此设置，使夹管装置平稳地处于驱动滚轮上。

作为本实用新型的进一步改进，所述从动滚轮至少并排设置有两个。如此设置，使夹管装置在驱动滚轮和从动滚轮之间可更为平稳地转动。

作为本实用新型的进一步改进，底座的两侧分别设置有两个升降驱动设备。如此设置，是底座四角处均布置升降驱动设备，进而使夹管装置能够更加平稳地进行升降。

作为本实用新型的进一步改进，所述翻转驱动系统为翻转液压缸。

作为本实用新型的进一步改进，所述升降驱动设备为升降液压缸。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型将夹持管件的夹管装置置于驱动滚轮上，再由可翻转的横臂系统对夹管装置进行束缚，使夹管装置不会从驱动滚轮上脱落下来，并在横臂系统的下表面内设置随夹管装置旋转的从动滚轮，以确保夹管装置的正常旋转，由驱动滚轮驱动夹管装置进行匀速旋转，从而达到使夹管装置自动旋转，实现管件自动焊接的目的。其中，横臂系统的后端与支撑架铰接，并由翻转驱动系统拉动横臂系统翻转，当需要焊接操作时，横臂系统向下翻转抱持住夹管装置；当需要安装或卸下夹管装置时，横臂系统向上翻转呈打开状态，以便放置或取出夹持装置。本实用新型通过设置在底座上的升降驱动设备带动支撑框和支撑架进行升降，从而使夹管装置随驱动滚轮进行升降，达到管件自动升降以便于进行焊接操作的目的。本实用新型可以实现管段的3D焊接，可以实现管段在现场的二次预制以及在管道预制厂的深度预制。通过本方案的实施，可以提高焊接的效率，提高焊接的质量，可以得到与管道预制厂预制管段相同的焊接效率与质量。同时在现场安装时安全性得到了大大的保证，节省了人工，具有极大的社会效益和经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型驱动滚轮方向的立体结构示意图；

图2为本实用新型翻转驱动系统方向的立体结构示意图；

图3为本实用新型的主视图；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为图1中的局部放大图；

图6为伸缩臂系统的结构示意图；

图中所示，1为底座，2为旋转驱动系统，3为夹管装置，4为横臂系统，5为支撑架，7为升降驱动设备，8为电机，9为从动滚轮，10为翻转驱动系统，11为管件，12为伸缩臂系统，14为伸缩臂，15为固定框，16为伸缩臂电机，21为驱动滚轮，31为夹套、32为U型槽，33为插块，34为卡槽，35为卡块，41为转板，42为横梁，43为翻转连接杆，44为加强筋板，71为升降支撑板，72为升降连接杆，141为滑轨，142为齿条。

具体实施方式：

参照图1，本具体实施方式中的3D管段自升降自动焊机，由横臂系统4、驱动系统、自升降系统、夹管装置3、伸缩臂系统12及底座1组成，焊机的枪头安装到伸缩臂系统12上，所述自升降系统安装在底座1上，所述驱动系统安装在自升降系统上，所述驱动系统包括旋转驱动系统2和翻转驱动系统10，所述横臂系统4与翻转驱动系统10铰接，所述伸缩臂系统12安装在横臂系统4上，所述旋转驱动系统2包括驱动滚轮21和电机8；所述自升降系统包括升降驱动设备7和支撑架5，所述驱动滚轮21设于支撑架5内并由电机8驱动，所述升降驱动设备7安装在底座1上并驱动支撑架5上下移动，所述横臂系统4的前端水平向前延伸并在底部内设置有从动滚轮9、后端向下弯折并于前角处与支撑架5的顶部铰接，且横臂系统4的后端于后角处与底座1上设置的翻转驱动系统10的驱动杆铰接，所述支撑架5与横臂系统4之间设有夹管装置3，所述夹管装置3是由两瓣C型的夹套31于一端铰接而构成的筒状结构，两个夹套31的另一端为可拆卸连接，所述驱动滚轮21与夹管装置3的表面相切而驱动夹管装置3旋转，当横臂系统4的前端处于水平状态时，从动滚轮9与夹管装置3 相切并可随夹管装置3转动。

具体地，参照图6，所述伸缩臂系统12包括伸缩臂14、固定框15和伸缩臂电机16，所述固定框15设于横臂系统4的顶部，所述伸缩臂14通过滑轨141穿设在固定框15内，所述伸缩臂电机16设于固定框15外，伸缩臂14上设有齿条142，齿条142与伸缩臂电机16的驱动齿轮相啮合。

具体地，参照图2，所述横臂系统4由两个大致呈倒L型的转板41构成，两个转板41平行布置并由横梁42进行连接，从动滚轮9于两个转板41的前端转动设于两个转板41之间，两个转板41于后端处设有连接杆43，翻转液压缸的活塞杆的顶端与翻转连接杆43转动连接。其中两个转板41之间于从动滚轮9的后方设置有两个与转板41相互平行的加强筋板44，翻转连接杆43依次贯穿两个加强筋板44连接两个转板41，翻转液压缸的活塞杆的顶端处于转板41与加强筋板44之间。

具体地，参照图5，构成夹管装置3的两个夹套31的端面上均分别设置有U型的卡槽3 和卡块35，通过卡槽34和卡块35的配合使两个夹套31进行紧密连接，加强两个夹套31之间的连接强度。两个夹套31连接后，其中一侧进行铰接、另一侧由两个夹套31的外端设置的U型槽32和插块33相互配合进行可拆卸连接。

具体地，参照图1、图2及图4，底座1上每一侧分别并排设置有两个升降液压缸，共四组升降液压缸分别布置在底座1的四角处，参照图2，每个升降液压缸的两侧均设置有升降连接板71，升降连接板71连接支撑框5(或支撑架5)，两个升降连接板71之间靠近顶部设有升降连接杆72，升降液压缸的活塞杆的顶端与升降连接杆72相连，从而使升降液压缸与支撑框5(或支撑架5)建立连接，通过升降液压缸的活塞杆的伸缩来带动支撑框5和支撑架5进行升降，从而使夹管装置3进行升降，以便适应管件11的焊接操作。

具体地，所述驱动滚轮21至少并排设置有两个，所述从动滚轮9至少并排设置有两个，图1-图3中所示，驱动滚轮21和从动滚轮9各为两个，如此可以确保夹管装置3转动的平稳性。

本具体实施方式中的3D管段自升降自动焊机是实现管段3D焊接的设备，该设备可以实现管段在现场的二次预制以及在管道预制厂的深度预制。整套设备由横臂系统4、驱动系统、自升降系统、底座1、夹管装置3及伸缩臂系统12系统组成。

由于二次预制的管段体积较大，重量较重，所以需要将其升高，使其回转中心离地面较高才能焊接，为了确保安全，因此设计了自升降系统。装入工件时，将自升降系统降至最低位置，把管段装入夹管装置3，让管段的一端落地，这样安全性得到了保证。

由于管段的重量较重因此需要较大的扭矩才能使其转动，因此设计了夹管装置3，由夹管装置3将管段夹住，由横臂系统4压紧夹管装置3，旋转驱动系统2带动夹管装置3转动从而使管段转动，由于夹管装置3有较大的外径，因此可以获得较大的扭矩。

为了吊装管段方便，本具体实施方式设计了可以翻转的横臂系统4，吊装工件时横臂系统4由翻转液压缸拉动向外翻转，方便管段吊入，由于管段较重，因此采用液压夹紧，可以得到较大的夹紧力夹紧工件使工件转动。

本具体实施方式中通过四组升降液压缸实现升降系统的自升降，由安装在自升降系统上的翻转液压缸拉动横臂系统4翻转，同时拉开夹管装置3，将管件吊入夹管装置3，翻转液压缸拉动横臂系统4并使夹管装置3闭合压紧。并敲紧定位销，使夹管装置3夹紧管件，管件由夹管装置夹持，通过自升降系统升降至合适位置，通过驱动滚轮21及横臂系统4上的从动滚轮9带动夹管装置3旋转从而使管件转动，通过伸缩臂系统12及枪头实现自动焊接。

其中，1D管段是指焊缝在一个轴上，通常可以在管道预制厂实现，2D管段指焊缝在两个轴(XY)上，3D管段指焊缝在三个轴(XYZ)上；二次预制是指在现场将预制好的二个或多个管段进行组对焊接成2D或3D的管段。在管道预制厂对管段进行深度预制是指将二个或多个1D管段进行组对焊接成2D或3D的管段。

具体工作过程为：

先打开夹管装置3的两个夹套31，将管件11放置在两个夹套31之间，再将两个夹套31 连接成一体，然后将夹管装置3放置在驱动滚轮21上。之后启动翻转液压缸，使活塞杆推动横臂系统4的前端向下翻转直至从动滚轮与夹管装置3接触，由横臂系统4将夹管装置3束缚在驱动滚轮21上。最后启动电机8带动驱动滚轮21旋转，由驱动滚轮21带动夹管装置3 旋转，从而使管件11自动旋转，实现自动焊接的目的，从动滚轮9随夹管装置3进行转动而对夹管装置3进行束缚，从而使夹管装置3不会自驱动滚轮21上脱落。

当需要调整管件11的高度时，启动升降液压缸，由升降液压缸的活塞杆带动支撑架5升降，夹管装置3就会随着支撑框架6进行升降，进而达到使管件11升降的目的，以便于对管件11的高度进行随意调节，便于进行焊接操作。

本具体实施方式通过自升降系统上的液压缸使3D自动焊机实现自升降，保证了安全；通过可翻转的横臂系统4及翻转液压缸对横臂系统4的夹紧使吊装操作更方便，夹紧可靠；通过夹管装置3可以得到较大扭矩，使管段转动。

Claims (10)

1.一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：由横臂系统(4)、驱动系统、自升降系统、夹管装置(3)、伸缩臂系统(12)及底座(1)组成，所述自升降系统安装在底座(1)上，所述驱动系统安装在自升降系统上，所述驱动系统包括旋转驱动系统(2)和翻转驱动系统(10)，所述横臂系统(4)与翻转驱动系统(10)铰接，所述伸缩臂系统(12)安装在横臂系统(4)上，所述旋转驱动系统(2)包括驱动滚轮(21)和电机(8)；所述自升降系统包括升降驱动设备(7)和支撑架(5)，所述驱动滚轮(21)设于支撑架(5)内并由电机(8)驱动，所述升降驱动设备(7)安装在底座(1)上并驱动支撑架(5)上下移动，所述横臂系统(4)的前端水平向前延伸并在底部内设置有从动滚轮(9)、后端向下弯折并于前角处与支撑架(5)的顶部铰接，且横臂系统(4)的后端于后角处与底座(1)上设置的翻转驱动系统(10)的驱动杆铰接，所述支撑架(5)与横臂系统(4)之间设有夹管装置(3)，所述夹管装置(3)是由两瓣C型的夹套(31)于一端铰接而构成的筒状结构，两个夹套(31)的另一端为可拆卸连接，所述驱动滚轮(21)与夹管装置(3)的表面相切而驱动夹管装置(3)旋转，当横臂系统(4)的前端处于水平状态时，从动滚轮(9)与夹管装置(3)相切并可随夹管装置(3)转动。

2.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述伸缩臂系统(12)包括伸缩臂(14)、固定框(15)和伸缩臂电机(16)，所述固定框(15)设于横臂系统(4)的顶部，所述伸缩臂(14)通过滑轨(141)穿设在固定框(15)内，所述伸缩臂电机(16)设于固定框(15)外，伸缩臂(14)上设有齿条(142)，齿条(142)与伸缩臂电机(16)的驱动齿轮相啮合。

3.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述横臂系统(4)的下端于后角处设有翻转连接杆(43)，所述翻转驱动系统(10)的驱动杆与翻转连接杆(43)转动连接。

4.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：构成夹管装置(3)的两个夹套(31)通过各自左右两侧设置的U型槽(32)和插块(33)进行可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：底座(1)两侧的升降驱动设备(7)通过与各自的驱动杆相连的升降连接板(71)和支撑架(5)建立连接。

6.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述驱动滚轮(21)至少并排设置有两个。

7.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述从动滚轮(9)至少并排设置有两个。

8.如权利要求1所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：底座(1)的两侧分别设置有两个升降驱动设备(7)。

9.如权利要求1-8的任意一项所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述翻转驱动系统(10)为翻转液压缸。

10.如权利要求9所述的一种3D管段自升降自动焊机，其特征在于：所述升降驱动设备(7)为升降液压缸。