CN216802321U - 一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，包括环形状的支撑壳体、外罩壳体，支撑壳体内活动套设有齿圈，支撑壳体的内壁上转动安装有至少三个与齿圈同时啮合连接的齿轮，支撑壳体内固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴端与其中一个齿轮的轴端固定连接，齿圈的侧面固定设置有连接块，连接块上转动设置有位置调整机构，位置调整机构上固定设置有焊枪组件和振动机构，支撑壳体内设置有至少三个支撑杆，支撑杆的一端固定设置有支撑块。本实用新型通过驱动齿圈的连续转动实现焊枪组件围绕钢管的匀速圆周运动，进而实现环缝焊接，可适应不同直径、不同焊接角度的焊接作业需求，可同步进行振动敲击，实现焊缝焊接应力的消除。

Description

一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，特别是涉及一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置。

背景技术

在一些使用金属管材的产品生产中，需要对其连接部位的环形接缝进行焊接，比如钢管与连接盘(法兰)之间的焊接，传统的焊接放置用人工逐一焊接，工作量大，效率很低，质量也完全依赖工作人员的专业水准和状态，产品质量有波动，不稳定；而市售的自动焊接设备，结构复杂，造价昂贵，对操作人员要求较高，不利于其在中小企业中的应用推广，且现有的环缝自动焊接机通常是将钢管和连接盘装夹固定后，由驱动装置带动钢管相对焊枪转动，从而完成连续的焊接作业，而对于管径加大或长度较大或厚度较大的钢管来说，其装夹固定需要专用的夹具工装，其驱动也需要消耗大量电力资源，且钢管在转动过程中对平稳性要求较高，否则难以保证焊接质量；同时，现有的焊接设备在焊接后，需要进一步地采用整体高温回火、局部高温回火、机械拉伸、温差拉伸、振动等方法对焊缝进行去应力处理，以改善焊缝的焊接性能，需要配置相应的去应力装置或者需要将焊接后的工件转移至去应力工位上，增加了焊接作业的成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，通过在钢管的焊接部位套设支撑结构，在支撑结构上设置电机驱动的齿轮齿圈机构，并将焊枪组件设置在齿圈上，通过驱动齿圈的连续转动实现焊枪组件围绕钢管的匀速圆周运动，钢管无需转动，进而实现环缝焊接，节省人力物力，保证焊接质量；同时通过设置位置调整机构，可灵活设置焊枪的焊接角度和位置，可适应不同直径、不同焊接角度的焊接作业需求；通过设置振动组件对焊缝进行同步地敲击振动，可及时降低或消除焊接应力，进而提升焊接性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，包括环形状的支撑壳体、扣合于支撑壳体的一侧并固定于支撑壳体上的外罩壳体，所述支撑壳体内活动套设有齿圈，支撑壳体和外罩壳体的内壁上转动安装有至少三个与齿圈同时啮合连接的齿轮，支撑壳体内固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴端与其中一个齿轮的轴端固定连接，所述齿圈的侧面固定设置有活动嵌设于外罩壳体侧壁内的连接块，所述连接块上转动设置有位置调整机构，所述位置调整机构上分别固定设置有焊枪组件和位于焊枪组件一侧的振动机构，所述支撑壳体内设置有至少三个支撑杆，所述支撑杆的一端位于支撑壳体的内侧并固定设置有支撑块。

进一步的，所述齿轮围绕支撑壳体的轴线均匀分布。

进一步的，所述支撑壳体的端部侧壁上开设有至少一个电机安装孔和若干个螺钉安装孔。

进一步的，所述支撑杆的长度方向沿支撑壳体的径向方向设置且围绕支撑壳体的轴线均匀分布。

进一步的，所述支撑壳体内嵌设有与支撑杆对应设置的支撑连接块，所述支撑杆螺纹连接于支撑连接块内。

进一步的，所述外罩壳体的外圆侧壁上开设有U型槽口，所述支撑杆位于U型槽口内。

进一步的，所述位置调整机构包括固定设置于连接块顶面两侧的支撑板、转动安装于两个支撑板之间的角度调节座、滑动插接于角度调节座内的长度调节座，所述焊枪组件固定设置于长度调节座上。

进一步的，所述支撑板的侧壁上开设有弧形通槽，弧形通槽内设置有螺纹连接于角度调节座侧壁内的第一锁紧螺钉，所述角度调节座的侧壁上螺纹连接有与长度调节座的侧壁相抵靠的第二锁紧螺钉。

进一步的，所述振动机构包括固定架板、固定安装于固定架板侧面上的振动电机、固定安装于振动电机输出轴端的凸轮，所述固定架板的侧面上固定设置有导向座，导向座内活动插设有振动杆，振动杆的顶端与凸轮的圆周面滑动接触，振动杆的外侧套设有位于导向座内的弹簧。

进一步的，所述振动杆的顶端固定设置有球头、底端固定设置有敲击锤头。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型通过在钢管的焊接部位套设支撑结构，在支撑结构上设置电机驱动的齿轮齿圈机构，并将焊枪组件设置在齿圈上，通过驱动齿圈的连续转动实现焊枪组件围绕钢管的匀速圆周运动，钢管无需转动，进而实现自动环缝焊接，节省人力物力，保证了焊接质量；

2.本实用新型通过在齿圈上设置位置调整机构，并将焊枪组件固定在位置调整机构上，可设置焊枪的焊接角度和位置，能够适应不同直径、不同焊接角度的焊接作业需求，适应性较好，通用性强；

3.本实用新型通过在焊枪组件的后方侧设置振动组件以对焊缝进行同步地敲击振动，可及时降低或消除焊接应力，进而提升焊接性能，从而减少后续的去应力工序，极大降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图之一；

图2为本实用新型的立体结构示意图之二；

图3为本实用新型的立体结构示意图之三；

图4为本实用新型的剖视结构示意图；

图5为本实用新型移除外罩壳体状态的立体结构示意图；

图6为图5中A部的放大结构示意图；

图7为图2中B部的放大结构示意图；

图8为本实用新型所述支撑壳体的立体结构示意图之一；

图9为本实用新型所述支撑壳体的立体结构示意图之二；

图10为本实用新型所述外罩壳体的立体结构示意图之一；

图11为本实用新型所述外罩壳体的立体结构示意图之二；

图12为所述支撑杆的安装方式结构示意图。

图中：1支撑壳体、101电机安装孔、102螺钉安装孔、103螺栓孔、104杆孔、2 外罩壳体、201U型槽口、3齿圈、4齿轮、5驱动电机、6连接块、7位置调整机构、701支撑板、702角度调节座、703长度调节做、704弧形通槽、8焊枪组件、801焊丝送丝枪、802保护气体送气枪、9支撑杆、10支撑块、11支撑连接块、12第一锁紧螺钉、13第二锁紧螺钉、14振动机构、141固定架板、142振动电机、143凸轮、144弹簧、145振动杆、146导向座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图12，一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，包括环形状的支撑壳体1、扣合于支撑壳体1的一侧并固定于支撑壳体1上的外罩壳体2。如图8和图 9所示，支撑壳体1为圆环状结构，其一侧为方形截面的环形孔、另一侧为“C”型截面的环形槽口。如图10和图11所示，外罩壳体2为与支撑壳体1相匹配的圆环状结构，其截面为“L”型。外罩壳体2扣合在支撑壳体1的环形槽口所在侧，扣合后，外罩壳体2的弧形内壁贴合在支撑壳体1的弧形外壁上，外罩壳体2的端面内壁抵靠在环形槽口的侧面上，且外罩壳体2的端面内侧端与环形槽的内侧侧壁之间形成环形间隙。

支撑壳体1和外罩壳体2的弧形侧壁上对应地开设有若干个围绕支撑壳体1/外罩壳体2的轴线均匀分布的螺栓孔103，螺栓孔103内设置有螺栓紧固组件，将外罩壳体 2紧固在支撑壳体1上。为此，支撑壳体1的端部侧壁上开设有与螺栓孔103对应设置的螺钉安装孔102，以便将螺母从螺钉安装孔102送入环形孔内，螺栓的端部由螺栓孔 103插入环形孔内并与螺母装配，从而实现外罩壳体2与支撑壳体1的紧固连接。

如图4至图6所示，支撑壳体1内活动套设有齿圈3，支撑壳体1和外罩壳体2的内壁上转动安装有至少三个与齿圈3同时啮合连接的齿轮4。本实施例中，齿轮4的数量为9个，且齿轮4围绕支撑壳体1的轴线均匀分布。9个齿轮4同时与齿圈3外啮合，使得齿圈3同轴地悬置在环形槽口内。支撑壳体1内固定安装有驱动电机5，驱动电机 5的输出轴端与其中一个齿轮4的轴端固定连接。通过驱动电机5驱动与其连接的齿轮 4转动，从而通过啮合传动驱动齿圈3围绕其轴线连续转动，其余的齿轮4则通过从动转动对齿圈3起到辅助支撑和周向定位的作用。

优选的，驱动电机5选用步进电机或伺服电机，以便通过控制驱动电机5的转动圈数来精确控制齿圈3转动的角度，从而控制环缝焊接的焊缝弧长。本实施例中，驱动电机5单次单向连续转动的圈数以齿圈3连续均匀转动一圈所对应的齿轮4转动圈数而定，且单次单向连续转动固定圈数后，停止焊接工作，驱动电机5驱动齿圈3反向转动一圈，使焊枪组件8复位，避免装置中的电路、气路等柔性结构产生缠绕而影响后续的正常工作。进一步的，支撑壳体1的端部侧壁上开设有至少一个电机安装孔101，以便驱动电机5可由电机安装孔101进入环形孔内，并通过螺栓固定安装在环形孔的侧壁上。

齿圈3的侧面固定设置有活动嵌设于外罩壳体2侧壁内的连接块6，连接块6上转动设置有位置调整机构7，位置调整机构7上分别固定设置有焊枪组件8和位于焊枪组件8后侧方的振动机构14。位置调整机构7包括固定设置于连接块6顶面两侧的支撑板701、转动安装于两个支撑板701之间的角度调节座702、滑动插接于角度调节座702 内的长度调节座703，焊枪组件8固定设置于长度调节座703上。

具体的，角度调节座702的两侧侧壁底部对称地设置有销孔，支撑板701的侧壁上开设有与销孔对应的定位孔，定位孔内设置定位销，定位销的端部插入销孔支内，使得角度调节座702转动连接在支撑板701内。撑板701的侧壁上开设有弧形通槽704，弧形通槽704对应的圆心角不大于90°，且弧形通槽704的一端位于定位孔的正上方，圆心与定位孔的圆心重合。弧形通槽704内设置有螺纹连接于角度调节座702侧壁内的第一锁紧螺钉12，第一锁紧螺钉12旋松时，角度调节座702可在支撑座701内围绕销轴转动，第一锁紧螺钉12在弧形通槽704内滑动，从而可整体调节角度调节座702及安装于其上长度调节组件703和焊枪组件8的角度，以适应不同角度的焊缝的焊接作业需要；角度调节到预定位置后，旋紧第一锁紧螺钉12，可使角度调节座702锁紧固定在对应位置。

角度调节座702的侧壁上螺纹连接有与长度调节座703的侧壁相抵靠的第二锁紧螺钉13。如图5所示，角度调节座702的内部设置有上下贯通的滑槽，长度调节座703 的水平截面轮廓的一端与滑槽的截面相匹配，使得长度调节座703滑动嵌装在滑槽内。第二锁紧螺钉13旋松时，长度调节座703可在角度调节座702内上下滑动，从而调整焊枪组件8在支撑壳体1径向上的位置，以适应不同直径的焊缝的焊接作业需要；径向位置调整到预定位置后，旋紧第二锁紧螺钉13，可使长度调节座703及其上的焊枪组件8锁紧固定在对应位置。

优选的，第一锁紧螺钉12和第二锁紧螺钉13均采用五角型把手，便于螺钉的旋紧和旋松操作。

如图7所示，本实施例中，焊枪组件8包括用于连续输送焊丝的焊丝送丝枪801 和用于连续输出保护气体的保护气体送气枪802，焊丝送丝枪801通过卡扣支架固定在长度调节座703的外侧面上，且焊丝送丝枪801的枪口向下设置并位于长度调节座703 的底端下方。保护气体送气枪802插嵌在长度调节座703内，且保护气体送气枪802 的出气端位于长度调节座703的底端下方并位于焊丝送丝枪801的枪口附近。如此，焊丝送丝枪801和保护气体送气枪802的相对位置保持不变，保证焊接质量。

如图6和图7所示，振动机构14包括固定安装于长度调节座703外侧面上的固定架板141、固定安装于固定架板141侧面上的振动电机142、固定安装于振动电机142 输出轴端的凸轮143，固定架板141的侧面上固定设置有导向座146，导向座146内活动插设有振动杆145，振动杆145的顶端与凸轮143的圆周面滑动接触，振动杆145的外侧套设有位于导向座146内的弹簧144。本实施例中，振动杆145的顶端固定设置有球头、底端固定设置有敲击锤头，球头的直径大于弹簧144的内径，以防止弹簧144 从振动杆145上脱落；同时导向座146的顶部设置有内径大于振动杆145直径的弹簧放置槽孔(图中未示出)，弹簧144的底端嵌设在弹簧放置槽孔内，则当振动杆145顶部的球头与凸轮143的弧形面滑动接触后，弹簧144处于压缩状态并被限制在弹簧放置槽孔内。敲击锤头位于焊丝送丝枪801的枪口一侧，通过振动电机142可驱动凸轮143 连续转动，进而通过凸轮传动驱动振动杆145在导向座146内往复移动，使敲击锤头连续作用在焊缝上，对焊缝进行机械敲击，实现焊接应力的振动消除。

支撑壳体1内设置有至少三个支撑杆9，支撑杆9的一端位于支撑壳体1的内侧并固定设置有支撑块10。本实施例中，支撑杆9的数量为如图1中所示的6个，支撑杆9 的长度方向沿支撑壳体1的径向方向设置且围绕支撑壳体1的轴线均匀分布。如图12 所示，支撑壳体1内嵌设有与支撑杆9对应设置的支撑连接块11，支撑杆9螺纹连接于支撑连接块11内。连接块11的截面为扇形，其弧形侧面分别与环形孔的弧形内壁贴合。环形孔与环形槽交接的侧壁上开有通孔(图中未示出)，使得支撑连接块11可由通孔进入环形孔内。支撑杆9分别贯穿支撑壳体1和外罩壳体2的圆周侧壁，并贯穿支撑连接块11，使得支撑连接块11限位于环形孔内。通过转动支撑杆9，可调节支撑杆 9在支撑壳体1径向方向上的位置，从而调节支撑块10的位置。

优选的，支撑杆9的外壁上设置有刻度线(图中未示出)，通过刻度线与支撑壳体 1弧形外壁的对齐来控制支撑杆9的旋进长度，从而可保证6个支撑杆9的旋进长度相同，6个支撑块10围绕支撑壳体1的轴线圆周均匀分布。支撑杆9的外部端固定设置有旋钮，便于支撑杆9的转动操作。进一步的，外罩壳体2的外圆侧壁上开设有U型槽口201，支撑杆9位于U型槽口201内，便于将外罩壳体2单独从支撑壳体1上拆下，方便对内部结构进行检修和维护。

本实用新型适用于至少一个焊件的长度较短的场合，如在钢管的端部焊接法兰盘。在使用时，操作人员旋转支撑杆9，使6个支撑块10之间的距离尽量大，以便装置可由钢管焊接件的一端套设在焊接位置一侧；而后旋转支撑杆9使6个支撑块10均抵靠在钢管焊接件的外圆面上，同时调节支撑杆9的径向旋进长度至相同，则此时支撑壳体 1的轴线与钢管焊接件的轴线基本重合；而后分别调整角度调节座702的角度和长度调节件703的径向长度，使焊丝送丝枪801和保护气体送气枪802位于焊接作业位置；启动焊丝送丝装置和保护气体送气装置工作，开始送丝进行焊接作业，同时启动驱动电机 5和振动电机142工作，驱动电机5驱动齿圈3连续转动，进而带动焊枪组件8围绕钢管焊接件匀速周向转动，实现连续焊接作业，振动电机142驱动凸轮143连续转动，进而驱动振动杆145往复运动，使敲击锤头连续地对焊缝表面进行敲击振动，以消除焊接应力；当驱动电机5按照预设转速转动预设的圈数后，焊枪组件8完成对应弧长焊缝的焊接，而后焊丝送丝装置和保护气体送气装置停止工作，驱动电机5反向工作，并转动相同的圈数，使焊枪组件8复位，而后驱动电机5停止工作；操作人员反向转动支撑杆 9，使支撑块10相互远离，将装置从焊接位置移出即可。

当两个焊接件直径相同时，将焊丝送丝枪801调节至垂直状态并正对焊缝位置；当两个焊接件直径不同时，将焊丝送丝枪801调节至倾斜状态，使枪口正对焊缝位置，可适应不同焊接角度的作业需求。可根据需要，单独启动驱动电机5和振动电机142工作，对焊接后的焊缝进行多次的机械敲击振动，以更好地消除焊接应力。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：包括环形状的支撑壳体(1)、扣合于支撑壳体(1)的一侧并固定于支撑壳体(1)上的外罩壳体(2)，所述支撑壳体(1)内活动套设有齿圈(3)，支撑壳体(1)和外罩壳体(2)的内壁上转动安装有至少三个与齿圈(3)同时啮合连接的齿轮(4)，支撑壳体(1)内固定安装有驱动电机(5)，所述驱动电机(5)的输出轴端与其中一个齿轮(4)的轴端固定连接，所述齿圈(3)的侧面固定设置有活动嵌设于外罩壳体(2)侧壁内的连接块(6)，所述连接块(6)上转动设置有位置调整机构(7)，所述位置调整机构(7)上分别固定设置有焊枪组件(8)和位于焊枪组件(8)一侧的振动机构(14)，所述支撑壳体(1)内设置有至少三个支撑杆(9)，所述支撑杆(9)的一端位于支撑壳体(1)的内侧并固定设置有支撑块(10)。

2.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述齿轮(4)围绕支撑壳体(1)的轴线均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述支撑壳体(1)的端部侧壁上开设有至少一个电机安装孔(101)和若干个螺钉安装孔(102)。

4.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述支撑杆(9)的长度方向沿支撑壳体(1)的径向方向设置且围绕支撑壳体(1)的轴线均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述支撑壳体(1)内嵌设有与支撑杆(9)对应设置的支撑连接块(11)，所述支撑杆(9)螺纹连接于支撑连接块(11)内。

6.根据权利要求4或5所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述外罩壳体(2)的外圆侧壁上开设有U型槽口(201)，所述支撑杆(9)位于U型槽口(201)内。

7.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述位置调整机构(7)包括固定设置于连接块(6)顶面两侧的支撑板(701)、转动安装于两个支撑板(701)之间的角度调节座(702)、滑动插接于角度调节座(702)内的长度调节座(703)，所述焊枪组件(8)固定设置于长度调节座(703)上。

8.根据权利要求7所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述支撑板(701)的侧壁上开设有弧形通槽(704)，弧形通槽(704)内设置有螺纹连接于角度调节座(702)侧壁内的第一锁紧螺钉(12)，所述角度调节座(702)的侧壁上螺纹连接有与长度调节座(703)的侧壁相抵靠的第二锁紧螺钉(13)。

9.根据权利要求1所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述振动机构(14)包括固定架板(141)、固定安装于固定架板(141)侧面上的振动电机(142)、固定安装于振动电机(142)输出轴端的凸轮(143)，所述固定架板(141)的侧面上固定设置有导向座(146)，导向座(146)内活动插设有振动杆(145)，振动杆(145)的顶端与凸轮(143)的圆周面滑动接触，振动杆(145)的外侧套设有位于导向座(146)内的弹簧(144)。

10.根据权利要求9所述的一种钢管焊接用环缝自动焊接去应力装置，其特征在于：所述振动杆(145)的顶端固定设置有球头、底端固定设置有敲击锤头。

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