CN211162536U - 一种直管法兰焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直管法兰焊接设备，包括置物工位，包括置固定架、安装台、安装板，安装板一端设置有外焊缝焊枪构件，另一端设置有固定台，固定台上设置有内焊缝焊枪构件；安装板一侧连接有一个固定于安装台上的驱动气缸，述固定台外端面固定有抵接于法兰端面的端面跟踪构件，端面跟踪构件包括定位于固定台前端的滚动跟踪轮，滚动跟踪轮抵接于法兰端面。本实用新型具有以下优点和效果：通过端面跟踪构件和管道外端面追踪构件实现完成焊缝间隙偏差时的自动补偿，适用于直管与法兰装配间隙不均匀时保证焊缝成形的均匀美观，以及法兰和直管表面现在不均匀时，依旧能提供焊接时的零点。

Description

一种直管法兰焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接设备的技术领域，特别涉及一种直管法兰焊接设备。

背景技术

在管件模块化预制的过程中，法兰与直管之间在焊接固定前需要进行定位组对，精准的定位组对会有效提高管件模块成品的质量。然现有技术中，用于法兰与直管组对的管件组对设备通常机动性不高，在具体应用过程中难以满足法兰与直管之间高精度定位组对的需求。

公布号为CN109822249A的中国专利《对顶式法兰、直管组对设备》，公开了一种焊接设备，通过对直管两端能够进行焊接，一提高效率问题，但是由于直管外壁、法兰端面的结构会存在加强筋等凸起，会导致焊接零点位置发生变化，该设备不能满足对于一些具有特殊端面的直管法兰进行焊接。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种直管法兰焊接设备，具有能够根据端面情况自动调整焊接位置的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种直管法兰焊接设备，包括置物工位，包括置于地面的固定架、两组滑移设置在所述固定架上的安装台、所述安装台上滑移设置有安装板，所述安装板一端设置有外焊缝焊枪构件，另一端设置有固定台，所述固定台上设置有内焊缝焊枪构件；所述安装板一侧连接有一个固定于所述安装台上的驱动气缸，所述固定台外端面固定有抵接于法兰端面的端面跟踪构件，所述端面跟踪构件包括定位于所述固定台前端的滚动跟踪轮，所述滚动跟踪轮抵接于所述法兰端面。

通过采用上述技术方案，滚动跟踪轮在设备焊接时，抵接在法兰的端面处，因而当法兰端面设置有凸点或者加强筋等情况上或者直管法兰在放置时的位置偏差，该滚动跟踪轮会随着直管法兰的端面的轮廓或位置发生运动。当滚动跟踪轮发生变化时，变化的信号能够传输信号到程序内，而后控制驱动气缸控制整块安装板发生位移，进而能够使得内焊缝焊枪构件随着滚动跟踪轮的跳动而位移，通过该构件实现为焊接提供统一零点，补偿工件放置位置的偏差，进而提高焊接质量，以及满足不同状态的焊接质量。

本实用新型的进一步设置为：所述端面跟踪构件包括固定在所述固定台端面的十字丝杆滑台、设置在所述十字丝杆滑台的前端的连接架，所述滚动跟踪轮固定于所述连接架前端。

通过采用上述技术方案，连接架通过十字丝杆滑台定位在固定台的端面上，通过十字丝杆滑台的设置实现对连接架上的滚动跟踪轮位置进行调整，进而使得滚动跟踪轮能够抵接到不同高度的法兰端面，提高滚动跟踪轮的使用范围。

本实用新型的进一步设置为：所述滚动跟踪轮包括第一滚动轴承以及用于固定第一滚动轴承的连接轴，所述连接架上沿其高度方向设置有多排供连接轴连接的安装孔。

通过采用上述技术方案，第一固定轴承通过连接轴与连接架进行连通，另一方面在连接架上设置有不同高度的安装孔，使得第一固定轴承能够在连接架的不同高度进行安装，从另一方面扩大滚动跟踪轮的使用范围。

本实用新型的进一步设置为：所述安装台上设置有两条滑移轨，所述安装板下端设置有与所述滑移轨连接的直线滑轨。

通过采用上述技术方案，安装板通过直接滑轨与安装台上的滑移轨实现滑动连接，安装板通过驱动气缸实现在安装板上的位移，进而实现对安装板上的焊接工位进行整体调节，以及满足端面跟踪构件与内缝焊枪的实时配合。安装板上设置的调节台能够控制固定台的位置，进而满足对回转变位面板以及上端的内焊缝焊枪构件和间隙检测构件位置的径向方向上的调节。

本实用新型的进一步设置为：所述外焊缝焊枪构件包括固定在所述安装板上的升降丝杆滑台、设置在所述升降丝杆滑台上的横向丝杆滑台、设置在所述横向丝杆滑台末端的纵向丝杆滑台、设置在所述纵向丝杆滑台上的管道外端面追踪构件、设置在所述管道外端面追踪构件上的外焊缝枪。

通过采用上述技术方案，升降丝杆滑台、横向丝杆滑台和纵向丝杆滑台实现管道外端面追踪构件和外焊缝枪能够在多维度上进行位置的调节，进而满足不同尺寸的直管法兰的焊接要求。通过管道外端面跟踪构件，能够在焊接时随直管转动时时贴紧，外焊缝枪随工件自动上下调整，实现加强筋位置的浮动焊接，同时可补偿直管的椭圆外形及端面跳动对焊接的影响。与上述的端面跟踪构件作用大致相同。

本实用新型的进一步设置为：所述管道外端面追踪构件包括与所述纵向丝杆滑台连接的定位板、转动连接在所述定位板上的转动板、位于所述转动板前侧用于抵接于直管外壁的径向跟踪轮，所述外焊缝枪设置在所述转动板上端；所述定位板上还设置有抵接于所述转动板下端面的螺杆件。

通过采用上述技术方案，转动板与定位板转动连接，同时径向跟踪轮设置在转动板前端，转动板随着径向跟踪轮的跳动而在定位板上转动，进而带动定位板上的外焊缝枪发生位移，另一方面定位板上设置的螺杆件能够限定为转动板的最低高度以及对该转动板的支撑。

本实用新型的进一步设置为：所述转动板一侧设置有过渡板，所述径向跟踪轮包括第二滚动轴承和用于连接第二滚动轴承的安装轴，所述过渡板上设置有多排定位孔，所述安装轴与定位孔之间通过螺栓连接。

通过采用上述技术方案，转动板前端的过渡板以及安装轴能够提供第一滚动轴承的安装位置，另一方面在过渡板上设置有多排定位孔，使得罗达了安装轴的安装范围，进而扩大了第二滚动轴承的安装范围，进而能够满足对不同管径的外管外壁的抵接定位。

本实用新型的进一步设置为：所述安装轴上设置有带有螺栓的条形孔，每排定位孔设置设置有多个。

通过采用上述技术方案，安装轴在安装时，螺栓在不同位置的条形孔与不同位置的定位孔进行安装，使得安装轴相对于过渡板具有不同的安装位置。另一方面通过调松螺栓，使得安装轴能够相对于螺栓进行一定角度的位置调整。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过端面跟踪构件和管道外端面追踪构件实现完成焊缝间隙偏差时的自动补偿，适用于直管与法兰装配间隙不均匀时保证焊缝成形的均匀美观，以及法兰和直管表面现在不均匀时，依旧能提供焊接时的零点。

附图说明

图1是焊接设备的整体结构示意图；

图2是焊接工位、滚轮架和安装台的结构关系示意图；

图3是图2所示的A部放大示意图；

图4是固定台侧板拆除后的结构示意图；

图5是图1所示的B部放大示意图；

图6是外焊缝焊枪构件的结构示意图；

图7是图2所示的C部放大示意图；

图8是图6所示的D部放大示意图；

图9是外焊缝焊枪构件中旋转板和调节座的结构管体图。

图中：1、置物工位；2、送料工位；3、焊接工位；4、控制工位；5、固定架；5-1、导轨；5-2、履带；6、安装台；6-1、导向轮；7、滚轮架；8、直管输送构件；9、外焊缝焊枪构件；10、内焊缝焊枪构件；11、间隙检测构件；12、安装板；13、驱动气缸；14、固定台；14-1、转轴；15、回转变位面板；16、端面跟踪构件；17、十字丝杆滑台；18、连接架；18-1、安装孔；19、滚动跟踪轮；19-1、第一滚动轴承；19-2、连接轴；20、径向直线位移组件；21、轴向直线位移组件；22、径向检测头；23、轴向检测头；24、十字电动滑台；25、连杆固定件；26、内缝焊枪；27、导电刷；28、滑移轨；29、直线滑轨；30、调节台；30-1、底座；30-2、转动螺杆；30-3、连接板；31、联动气缸；31-1、圆轴；32、气缸过渡片；32-1、腰型孔；33、定位块；34、限位块；35、升降丝杆滑台；36、横向丝杆滑台；37、纵向丝杆滑台；38、管道外端面追踪构件；39、外焊缝枪；40、定位板；41、转动板；41-1、过渡板；41-11、定位孔；41-2、旋转板；41-3、插接柱；41-4、导电刷轮；42、径向跟踪轮；42-1、第二滚动轴承；42-2、安装轴；42-3、条形孔；3、螺杆件；44、十字电动滑板；44-1、调节座；44-2、调节块；44-3、插接孔；45、连杆连接件；46、安装基座；46-1、滑移板；46-2、转动轴；46-3、丝杠螺杆；46-4、涡轮；47、驱动电机；48、驱动螺杆；49、滚动轮；50、重轨；51、横向输送小车；52、纵向输送小车。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种直管法兰焊接设备，参照图1，包括置物工位1，设置在置物工位1两端的焊接工位3、设置在置物工位1两侧用于将直管直管法兰移送或移除在置物工位1上的送料工位2，以及用于控制整个设备运行的控制工位4，主要通过内设的PLC控制系统进行控制。

参照图1和图2，置物工位1包括固定在地面上的固定架5，固定架5由两条相对固定的导轨5-1组成，在固定架5上设置有两组安装台6，基本对称分布在固定架5两侧，安装台6下端设置有定位在导轨5-1上的导向轮6-1，而后通过履带5-2控制实现在固定架5上的位置移动。两组安装台6的相对位置上设置有滚轮架7用于定位直管法兰的两端。

继续参照图1和图2，滚轮架7包括固定在安装台6前端面的安装基座46，在安装基座46一侧固定有一台带有减速机的驱动电机47，减速机连接有一根驱动螺杆48。安装基座46上端设置两块滑移板46-1，每块滑移板46-1上转动连接有一根两端带有滚动轮49的转动轴46-2。滑移板46-1下端与丝杠螺杆46-3连接，通过丝杠螺杆46-3的转动，两块滑移板46-1的相对或反向移动，实现两根转动轴46-2的位置发生相对编辑，进而实现滚动轮49能够放置不同直径的直管法兰。驱动螺杆48设置在转动轴46-2下方，驱动螺杆48与转动轴46-2上的涡轮46-4啮合，以实现驱动电机47能够驱动两根转动轴46-2相对运动，进而实现直管法兰在滚轮架7上的定位以及转动。在安装基座46外侧可以套设一个金属外罩以隔离安装基座46内部结构。

参照图2，安装台6在滚轮架7后端设置有一块安装板12，安装板12下端面设置有两排直线滑轨29，同时在安装台6上端面设置两条滑移轨28（参照图4），安装板12实现在安装台6上的滑移，安装板12的一侧连接有一个驱动气缸13，通过驱动气缸13的运行实现安装板12在安装台6上相对滑移。安装板12上设置有一组调节台30，调节台30上方连接有固定台14，在固定台14上端连接有一块回转变位面板15。在回转变位面板15上设置有焊接工位3上的内焊缝焊枪构件10和间隙检测构件11。在固定台14靠近滚轮架7的侧端面上固定有一组端面跟踪构件16。

参照图3和图4，调节台30包括固定在安装板12的底座30-1，底座30-1上设置有转动螺杆30-2，以及滑移设置在底座30-1上的连接板30-3，连接板30-3下端与转动螺杆30-2连接，上端与固定台14通过螺栓固定，通过转动螺杆30-2的转动，实现连接板30-3能够带动整个回转变位面板15移动。固定台14上端通过轴承固定有一根转轴14-1，转动上端与回转变位面板15固定，下端位于固定台14内且设置有一块气缸过渡片32；固定台14外壁上水平设置有一组联动气缸31，联动气缸31的活塞杆前端固定有圆轴31-1，在气缸过渡片32上设置有带有腰型孔32-1的连接片，通过圆轴31-1与腰型孔32-1的连接，实现当联动气缸31运行是能够带动整根转轴14-1发生转动，进而实现回转变位面板15发生转动。

参照图4，在回转变位面板15下端端面设置有一块定位块33，同时在固定台14上端面设置有两块限位块34，两块限位块34之间的角度为90°，实现提高回转变位面板15的重复定位精度，确保回转变位面板15上端的内焊缝焊枪构件10、间隙检测构件11切换位置精准。

回到图3，间隙检测构件11包括固定在回转变位面板15上的径向直线位移组件20、轴向直线位移组件21、设置于径向直线位移组件20的径向检测头22、设置于轴向直线位移组件21的轴向检测头23，径向直线位移组件20、轴向直线位移组件21由直线位移检测元件组成，气缸驱动保证均匀的检测力。联动气缸31使回转变位转盘回转90º，径向检测头22和轴向检测头23处于待检测位置，然后顶住法兰内圈和直管端面，气动驱动保证均匀的检测力，检测头到位后驱动直管快速旋转一圈，当直管端面和法兰组对间隙出现差异时，检测头会自由浮动，浮动量通过直线位移传感器进行实时记录各个位置角度数据变化，并存储到PLC控制系统，为下一步焊接提供精确的检测数据。

参照图5，内焊缝焊枪构件10设置在回转变位面板15面板的另一侧，与间隙检测构件11呈90°分布。内焊缝焊枪构件10包括设置固定在回转变位面板15上的十字电动滑台24、十字电动滑台24上的连杆固定件25、固定在连杆固定件25前端的内缝焊枪26。十字电动滑台24可以采用现有技术中的滑台，滚珠丝杠与直线滚动轴承组成的传动机构，无背系、精度高，由步进电机驱动，根据检测的数据进行摆动合成，使焊枪轨迹满足焊缝的焊接要求。步进电机采用北京何利时产品。连杆固定件25即为多根连续插接的连接杆构成，实现上端固定的内缝焊枪26能够多角度进行调整，以满足焊接角度要求。

参照图4、图5和图6，固定台14前端面设置有端面跟踪构件16，包括固定在所述固定台14端面的十字丝杆滑台17，该十字丝杆滑台17可以采用机械原理，通过人为转动转动调节，在十字丝杆滑台17的前端面设置有连接架18，连接架18前端的面板上设置有一个滚动跟踪轮19，滚动跟踪轮19抵接于所述法兰端面。滚动跟踪轮19包括一个第一滚动轴承19-1和固定第一滚动轴承19-1的连接轴19-2，连接架18上沿其高度方向设置有多排供连接轴19-2连接的安装孔18-1，通过安装轴19-2不同位置的安装孔18-1进行固定，使得滚动跟踪轮19在安装板12上具有不同的高度设置。

滚动跟踪轮19由于能够始终抵接在法兰外端面，保持时时紧贴状态。滚动跟踪轮19能够传递信号反馈给驱动气缸13，进而驱动气缸13根据端面实际情况能够控制整个安装板12的在安装台6上的位置关系，进而控制内焊缝焊枪构件10以及间隙检测构件11的位置，为焊接与检测提供统一零点，补偿工件放置位置的偏差。另一方面在该连接架18前端的面板还连接有一块导电刷27，为整个焊接系统同提供一个负极，以满足焊接要求，该导电刷27上设置有弹簧，同样能够始终抵接在法兰的端面上。

参照图1和图6，在安装板12相对于固定台14的另一侧设置有外焊缝焊枪构件9，固定在安装板12上的升降丝杆滑台35、设置在升降丝杆滑台35上的横向丝杆滑台36、设置在横向丝杆滑台36末端的纵向丝杆滑台37、上述三者丝杆滑台均通过PLC控制系统进行控制升降，以满足直管法兰的焊接方位要求，实现将设置在纵向丝杆滑台37上的管道外端面追踪构件38和设置在管道外端面追踪构件38上的外焊缝枪39初步定位在直管法兰外端面上。

参照图7和图8，管道外端面追踪构件38包括直接固定在纵向丝杆滑台37连接上的定位板40，定位板40水平设置，同时在定位板40上转动连接有一块转动板41、转动板41一端通过销轴转动连接在定位板40上，同时前端固定有一块过渡板41-1，在过渡板41-1下端分布有三排且每排四个定位孔41-11。另一方面径向跟踪轮42包括一个第二滚动轴承42-1和用于连接第二滚动轴承42-1的安装轴42-2，安装轴42-2连接在定位孔41-11上，安装轴42-2前端固定第二滚动轴承42-1。安装轴42-2后端设置有腰型的条形孔42-3，安装轴42-2通过一个螺栓与定位孔41-11进行固定连接，进而实现对径向跟踪轮42的安装。在焊接时该径向跟踪轮42压在管道外表面，随外管转动时时贴紧，焊接单元随工件自动上下调整，实现加强筋位置的浮动焊接，同时可补偿管道的椭圆外形及端面跳动对焊接的影响。在转动板41前端设置有一组带有具有导电功能的导电刷轮41-4，同样实现提供负极的作用。

继续参照图7和图8，定位板40上还设置有抵接于所述转动板41下端面的螺杆件43，通过调节螺杆件43的高度，实现转动板41的初始高度，同时仅仅是起到支撑作用，因而定位板40能够随着径向跟踪轮42的跳动而自由跳动。在转动板41上端还设置有十字电动滑板44，十字电动滑板44上的设置有连杆连接件45，外焊缝枪39连接在连杆连接件45前端。该十字电动滑板44和连杆连接件45结构与工作原理与上述的十字电动滑台24和连杆固定件25结构相同，作用相同。

参照8和图9，转动板41与十字电动滑板44之间设置有旋转板41-2以及调节座44-1，调节座44-1上滑移设置有调节块44-2，调节块44-2通过丝杆进行调节，调节块44-2上端周向分布有插接孔44-3，在十字电动滑板44下端设置固定有旋转板41-2，旋转板41-2下端周向分布有插接柱41-3，通过旋转板41-2与调节块44-2位置的调节，实现十字电动滑板44与转动板41之间角度的调节。两侧的安装台6上的焊接工位3上的结构基本对称设置，使得能够同时对直管法兰两端进行焊接，提高工作效率。

回到图1，另一方面送料工位2包括设置在固定架5两侧的直管输送构件8，包括多条纵向设置的以及横向设置的重轨50，多台横向输送小车51以及一台纵向输送小车52。送料工位2中的横向输送小车51和纵向输送小车52,可根据指令单机操作或双机联动。将待完成装配的直管法兰，送至纵向输送小车52上，纵向输送小车52送管完毕后横向输送小车51下降高度并自动回位至原材料料架取管位置，到位后小车升起进行取管，取管完毕自动横向行走将直管法兰送入设备上，然后小车下降将直管法兰放置在滚轮架7上，此时横向输送小车51停止，等待装配完毕后重复上述的供管及取管动作。

PLC控制系统控制采用的是现有技术中的台湾台达系列可编程控制器为核心的通讯系统，它主要由控制箱等部分组成控制箱由三菱人机界面（即触摸屏）完成设备的设定、调整、监视等功能，专机主要联动参数的设置有主控制箱设定。该设备具有可用户自定义的、开放的焊接程序专家库，提供角焊和对焊两种焊接模式50组程序可供选择，以满足上述设备的功能要求。以及上述各个丝杆滑台、电动滑台的升降模式均能够通过PLC程度单独控制，均可以采用现有中的成品，以及该工作原理均为现有技术，因而不再细细详述。

具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种直管法兰焊接设备，其特征在于：包括置物工位(1)，包括置于地面的固定架(5)、两组滑移设置在所述固定架(5)上的安装台(6)、所述安装台(6)上滑移设置有安装板(12)，所述安装板(12)一端设置有外焊缝焊枪构件(9)，另一端设置有固定台(14)，所述固定台(14)上设置有内焊缝焊枪构件(10)；所述安装板(12)一侧连接有一个固定于所述安装台(6)上的驱动气缸(13)，所述固定台(14)外端面固定有抵接于法兰端面的端面跟踪构件(16)，所述端面跟踪构件(16)包括定位于所述固定台(14)前端的滚动跟踪轮(19)，所述滚动跟踪轮(19)抵接于所述法兰端面。

2.根据权利要求1所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述端面跟踪构件(16)包括固定在所述固定台(14)端面的十字丝杆滑台(17)、设置在所述十字丝杆滑台(17)的前端的连接架(18)，所述滚动跟踪轮(19)固定于所述连接架(18)前端。

3.根据权利要求2所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述滚动跟踪轮(19)包括第一滚动轴承(19-1)以及用于固定第一滚动轴承(19-1)的连接轴(19-2)，所述连接架(18)上沿其高度方向设置有多排供连接轴(19-2)连接的安装孔(18-1)。

4.根据权利要求3所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述安装台(6)上设置有两条滑移轨(28)，所述安装板(12)下端设置有与所述滑移轨(28)连接的直线滑轨(29)。

5.根据权利要求4所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述外焊缝焊枪构件(9)包括固定在所述安装板(12)上的升降丝杆滑台(35)、设置在所述升降丝杆滑台(35)上的横向丝杆滑台(36)、设置在所述横向丝杆滑台(36)末端的纵向丝杆滑台(37)、设置在所述纵向丝杆滑台(37)上的管道外端面追踪构件(38)、设置在所述管道外端面追踪构件(38)上的外焊缝枪(39)。

6.根据权利要求5所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述管道外端面追踪构件(38)包括与所述纵向丝杆滑台(37)连接的定位板(40)、转动连接在所述定位板(40)上的转动板(41)、位于所述转动板(41)前侧用于抵接于直管外壁的径向跟踪轮(42)，所述外焊缝枪(39)设置在所述转动板(41)上端；所述定位板(40)上还设置有抵接于所述转动板(41)下端面的螺杆件(3)。

7.根据权利要求6所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述转动板(41)一侧设置有过渡板(41-1)，所述径向跟踪轮(42)包括第二滚动轴承(42-1)和用于连接第二滚动轴承(42-1)的安装轴(42-2)，所述过渡板(41-1)上设置有多排定位孔(41-11)，所述安装轴(42-2)与定位孔(41-11)之间通过螺栓连接。

8.根据权利要求7所述的一种直管法兰焊接设备，其特征在于：所述安装轴(42-2)上设置有带有螺栓的条形孔(42-3)，每排定位孔(41-11)设置有多个。

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