CN219426022U - 一种管道焊接系统及其管道焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种管道焊接系统及其管道焊接设备，涉及焊接技术领域，管道焊接设备包括安装盘、设置于安装盘上的夹持机构、可周向旋转地设置于安装盘上的旋转机构、设置于旋转机构上的位置调节机构、与位置调节机构的输出端相连的焊枪，夹持机构用于夹持管壁且夹持半径可调，位置调节机构用于驱动焊枪至少沿旋转机构的径向方向移动。如此，当管道的管径出现变化时，只需首先针对性地调节夹持机构的夹持半径，重新通过夹持机构将管径变化后的管道夹持固定，之后再通过位置调节机构驱动焊枪进行径向移动，实现焊枪的径向位置调整，从而使焊枪适应不同管径的管道上的焊缝位置变化。本实用新型还公开一种管道焊接系统，其有益效果如上所述。

Description

一种管道焊接系统及其管道焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，特别涉及一种管道焊接系统及其管道焊接设备。

背景技术

随着管道焊接技术的不断发展，推动了管道自动化焊接技术和设备的不断进步。

目前，大管径的自动化焊接设备日趋成熟，已经大面积应用推广，而小管径自动焊接技术和设备相对大管径自动焊接技术还没有得到广泛大面积的应用，主要原因一是大管径管道多为长距离输送管道，多为野外大型施工，施工环境和地形比较复杂但管径比较单一，而且是单管线施工；二是小管径焊接主要是在场站内应用，管道的管径规格繁杂，变化多样，施工过程需要频繁切换焊接管径，且管线近距离并行走线，转折，水平，垂直，倾斜等多种走线交替出现，弯管接头以及分支也比较多，施工环境对设备的适应要求相对较高。

现有技术中的小管径焊接设备，类似大管径自动化焊接设备，主要采用行走轨道和焊接小车各自独立的结构，焊接时事先定位安装好行走轨道，然后将焊接小车安装到行走轨道后自动控制完成焊接任务。此种设备的缺点是主要适合大管径，在小管径上适应性较低，而且必须针对不同管径设计对应的行走轨道，同一轨道几乎只能对应一种管径，导致难以适应管径变化较大的管道，操作繁琐，且成本较高。

因此，如何方便、高效地实现对不同管径管道的焊接作业，降低作业成本，是本领域技术人员面临的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管道焊接设备，能够方便、高效地实现对不同管径管道的焊接作业，降低作业成本。本实用新型的另一目的是提供一种管道焊接系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种管道焊接设备，包括安装盘、设置于所述安装盘上的夹持机构、可周向旋转地设置于所述安装盘上的旋转机构、设置于所述旋转机构上的位置调节机构、与所述位置调节机构的输出端相连的焊枪，所述夹持机构用于夹持管壁且夹持半径可调，所述位置调节机构用于驱动所述焊枪至少沿所述旋转机构的径向方向移动。

优选地，所述夹持机构与所述旋转机构分别安装于所述安装盘的两侧表面。

优选地，所述夹持机构包括设置于所述安装盘上的夹持座、设置于所述夹持座上的第一夹持臂及第二夹持臂，所述第一夹持臂上设置有第一夹持块，所述第二夹持臂上设置有第二夹持块，所述第一夹持块及所述第二夹持块互相正对且间距可调。

优选地，所述第一夹持臂的一端设置有第一滑块，所述第二夹持臂的一端设置有第二滑块，所述第一滑块及所述第二滑块均可滑动地设置于所述夹持座上。

优选地，所述夹持机构还包括操作手柄、锥齿轮组、第一丝杠、第二丝杠；

所述操作手柄的一端可旋转地连接在所述夹持座上，所述锥齿轮组的输入端与所述操作手柄相连，所述锥齿轮组的第一输出端与所述第一丝杠的端部相连，所述锥齿轮组的第二输出端与所述第二丝杠的端部相连，且所述第一丝杠及所述第二丝杠的螺纹旋向相反；所述第一滑块与所述第一丝杠形成螺纹传动，所述第二滑块与所述第二丝杠形成螺纹传动。

优选地，所述夹持机构还包括定位块，所述定位块可垂向滑动地设置于所述夹持座上，用于压紧管壁以定位所述夹持座与管道的相对位置关系。

优选地，所述位置调节机构包括可滑动地设置于所述旋转机构上的第一维运动组件，所述第一维运动组件的运动方向为所述旋转机构的径向，且所述焊枪设置于所述第一维运动组件上。

优选地，所述位置调节机构还包括可滑动地设置于所述第一维运动组件上的第二维运动组件，所述第二维运动组件的运动方向为所述旋转机构的轴向，且所述焊枪设置于所述第二维运动组件上。

优选地，所述旋转机构包括可周向旋转地设置于所述安装盘上的旋转盘，以及连接于所述旋转盘与所述安装盘之间的驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述旋转盘旋转。

优选地，所述驱动组件包括安装于所述安装盘上的齿圈、设置于所述旋转盘上的驱动电机、与所述驱动电机的输出轴相连的齿轮，所述齿轮与所述齿圈啮合。

优选地，所述齿圈具有缺口，且所述齿圈的圆心角大于或等于180°；

所述驱动电机沿所述旋转盘的周向布置有两个，且两个所述驱动电机之间的圆心夹角与所述齿圈的圆心角之和大于或等于360°。

优选地，所述安装盘呈具有缺口的圆环，所述驱动组件还包括可滑动地套设于所述安装盘的内侧壁上的滑动环套，所述滑动环套与所述旋转盘相连。

优选地，各所述驱动电机上均设置有与其输出轴相连的编码器。

优选地，还包括送料机构；所述送料机构包括安装于所述旋转机构上的储料盒、与所述储料盒的出料口连通的辊轴运输组件、连通于所述辊轴运输组件与所述焊枪之间的输料导管，所述储料盒用于储存焊料，所述辊轴运输组件用于传输焊料。

优选地，所述送料机构还包括可旋转地设置于所述储料盒内的卷料盘、可活动开闭地设置于所述储料盒上的盒盖、用于对所述卷料盘的旋转运动形成阻尼的阻尼组件，所述卷料盘用于卷绕焊料。

优选地，所述阻尼组件包括插设于所述储料盒内的固定轴、可旋转地环套于所述固定轴上的套筒、设置于所述套筒内端面上的摩擦垫片、环套于所述固定轴外的弹簧、螺纹连接于所述固定轴端部的锁紧螺母，所述弹簧的一端与所述摩擦垫片抵接，所述弹簧的另一端与所述锁紧螺母抵接，所述套筒与所述卷料盘相连。

优选地，所述焊枪包括氩弧焊枪及气保焊枪，且所述焊枪可拆卸地与所述位置调节机构的输出端相连。

本实用新型还提供一种管道焊接系统，包括焊接电源、保护气源、接地件、管道焊接设备以及控制器，其中，所述管道焊接设备具体为上述任一项所述的管道焊接设备。

本实用新型所提供的管道焊接设备，主要包括安装盘、夹持机构、旋转机构、位置调节机构和焊枪。其中，安装盘为本工装的主体部件，主要用于安装其余零部件。夹持机构设置在安装盘上，主要用于夹持管道的管壁，以将整个焊接工装固定在管道上，方便后续稳定的焊接作业。同时，该夹持机构的夹持半径可调，以便根据不同的管径调整夹持半径，从而适应不同管径的管道实现夹持固定。旋转机构设置在安装盘上，并且可在安装盘上进行周向旋转运动，以实现围绕管道的周向方向进行旋转运动，从而调整相对于管道的角度位置。位置调节机构设置在旋转机构上，且位置调节机构的输出端与焊枪相连，主要用于驱动焊枪进行定向移动，且至少能够驱动焊枪沿着旋转机构的径向方向进行移动——由于旋转机构围绕管道进行旋转运动，其径向方向基本也是管道的径向方向。焊枪主要用于对管道上的焊缝进行焊接。如此，本实用新型所提供的管道焊接设备，通过夹持机构对管壁的夹持和固定，能够使焊枪稳定地对管道的焊缝进行焊接作业，在焊接作业过程中，只需通过旋转机构的旋转，即可调节焊枪相对于管道的角度位置，实现对焊缝周向上的不同区域的焊接，直至实现整条环形（或弧形）焊缝的焊接；当管道的管径出现变化时，只需首先针对性地调节夹持机构的夹持半径，重新通过夹持机构将管径变化后的管道夹持固定，之后再通过位置调节机构驱动焊枪进行径向移动，实现焊枪的径向位置调整，从而使焊枪适应不同管径的管道上的焊缝位置变化。相比于现有技术，本实用新型所提供的管道焊接设备，无需针对不同管径设计对应的行走轨道，能够方便、高效地实现对不同管径管道的焊接作业，降低作业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式中管道焊接设备的整体结构示意图。

图2为图1的正视图。

图3为图1的后视图。

图4为图1的左视图。

图5为夹持机构的具体结构示意图。

图6为图5的正视图。

图7为图5的局部结构示意图。

图8为旋转机构的具体结构示意图。

图9为图8的局部结构示意图。

图10为旋转机构旋转一定角度后的结构示意图。

图11为驱动电机的具体结构示意图。

图12为送料机构的具体结构示意图。

图13为卷料盘的内部结构示意图。

图14为焊枪采用气保焊枪的结构示意图。

图15为焊枪采用氩弧焊枪的结构示意图。

图16为本实用新型所提供的一种具体实施方式中管道焊接系统的系统结构示意图。

其中，图1—图16中：

焊接电源—a、保护气源—b、接地件—c、管道焊接设备—d，控制器—e；

安装盘—1，夹持机构—2，旋转机构—3，位置调节机构—4，焊枪—5，送料机构—6，控制盒—7；

夹持座—21，第一夹持臂—22，第二夹持臂—23，第一夹持块—24，第二夹持块—25，第一滑块—26，第二滑块—27，操作手柄—28，锥齿轮组—29，第一丝杠—210，第二丝杠—211，定位块—212，滑轨—213；

旋转盘—31，齿圈—32，驱动电机—33，齿轮—34，滑动环套—35，编码器—36；

第一维运动组件—41，第二维运动组件—42；

储料盒—61，辊轴运输组件—62，输料导管—63，卷料盘—64，盒盖—65，固定轴—66，套筒—67，摩擦垫片—68，弹簧—69，锁紧螺母—610，出料嘴—611。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1、图2、图3，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式中管道焊接设备的整体结构示意图，图2为图1的正视图，图3为图1的后视图。

在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，管道焊接设备主要包括安装盘1、夹持机构2、旋转机构3、位置调节机构4和焊枪5。

其中，安装盘1为本工装的主体部件，主要用于安装其余零部件。

夹持机构2设置在安装盘1上，主要用于夹持管道的管壁，以将整个焊接工装固定在管道上，方便后续稳定的焊接作业。同时，该夹持机构2的夹持半径可调，以便根据不同的管径调整夹持半径，从而适应不同管径的管道实现夹持固定。

旋转机构3设置在安装盘1上，并且可在安装盘1上进行周向旋转运动，以实现围绕管道的周向方向进行旋转运动，从而调整相对于管道的角度位置。

位置调节机构4设置在旋转机构3上，且位置调节机构4的输出端与焊枪5相连，主要用于驱动焊枪5进行定向移动，且至少能够驱动焊枪5沿着旋转机构3的径向方向进行移动——由于旋转机构3围绕管道进行旋转运动，其径向方向基本也是管道的径向方向。

焊枪5主要用于对管道上的焊缝进行焊接。一般的，管道上的焊缝呈环形或弧形。

如此，本实施例所提供的管道焊接设备，通过夹持机构2对管壁的夹持和固定，能够使焊枪5稳定地对管道的焊缝进行焊接作业，在焊接作业过程中，只需通过旋转机构3的旋转，即可调节焊枪5相对于管道的角度位置，实现对焊缝周向上的不同区域的焊接，直至实现整条环形（或弧形）焊缝的焊接；当管道的管径出现变化时，只需首先针对性地调节夹持机构2的夹持半径，重新通过夹持机构2将管径变化后的管道夹持固定，之后再通过位置调节机构4驱动焊枪5进行径向移动，实现焊枪5的径向位置调整，从而使焊枪5适应不同管径的管道上的焊缝位置变化。

相比于现有技术，本实施例所提供的管道焊接设备，无需针对不同管径设计对应的行走轨道，能够方便、高效地实现对不同管径管道的焊接作业，降低作业成本。

在关于安装盘1的一种可选实施例中，为便于工装作业，防止与管道之间形成干涉，本实施例中的安装盘1具体呈非整圆环状，相当于在一个圆盘上开设一个U型槽，以在夹持机构2夹持固定的基础上，悬空跨坐在管道上。

如图4所示，图4为图1的左视图。

考虑到旋转机构3需要在安装盘1上进行旋转运动，而夹持机构2也设置在安装盘1上，为避免两者之间形成运动干涉，本实施例中，夹持机构2与旋转机构3分别设置在安装盘1的两侧表面上，以互相间隔、互不影响。当然，若有必要，旋转机构3与夹持机构2也可以安装在安装盘1的同一侧表面上。

如图5、图6、图7所示，图5为夹持机构2的具体结构示意图，图6为图5的正视图，图7为图5的局部结构示意图。

在关于夹持机构2的一种可选实施例中，该夹持机构2主要包括夹持座21、第一夹持臂22、第二夹持臂23、第一夹持块24和第二夹持块25。其中，夹持座21固定设置在安装盘1上，一般位于安装盘1的顶部区域，通常呈长条状，且保持水平安装姿态。第一夹持臂22的顶端连接在夹持座21的长度方向一端，其臂体垂直朝下或倾斜朝下延伸，第一夹持块24设置在第一夹持臂22的底端。同理，第二夹持臂23的顶端连接在夹持座21的长度方向另一端，其臂体垂直朝下或倾斜朝下延伸，第二夹持块25设置在第二夹持臂23的底端。第一夹持块24与第二夹持块25均呈燕尾槽状，以同时夹持、压紧管道的两侧外壁面，对管道形成夹抱固定结构。

为增强摩擦和夹紧力，本实施例还在第一夹持块24、第二夹持块25的表面上涂覆有摩擦涂层，以增加摩擦力，同时还能够防止对管道外壁造成磨损。

进一步的，为适应不同的管径，第一夹持块24与第二夹持块25的间距或者说夹持半径是可调的。具体的，本实施例中，在第一夹持臂22的顶端设置有第一滑块26，同时在第二夹持臂23的顶端设置有第二滑块27，该第一滑块26及第二滑块27均与夹持座21形成滑动连接，能够在夹持座21上沿着其长度方向或者沿着管道的水平径向进行滑动，比如相向滑动或背向滑动等。如此设置，通过第一滑块26及第二滑块27的相向滑动，即可缩小第一夹持块24与第二夹持块25的间距，从而减小两者的夹持半径，以适应管径较小的管道；通过第一滑块26及第二滑块27的背向滑动，即可扩大第一夹持块24与第二夹持块25的间距，从而增大两者的夹持半径，以适应管径较大的管道。

为便于实现对第一滑块26、第二滑块27的相向滑动操作或背向滑动操作，本实施例中，在夹持机构2中增设了操作手柄28、锥齿轮组29、第一丝杠210和第二丝杠211。其中，操作手柄28的一端连接在夹持座21上，并与夹持座21之间形成转动连接，能够使操作工人通过扳动操作手柄28的另一端而使其进行旋转。锥齿轮组29包括多个锥齿轮，以3个为例，其中一个锥齿轮为输入端，该输入锥齿轮的转轴与操作手柄28的一端相连，当操作工人扳动操作手柄28时，能够带动该输入锥齿轮进行同步旋转；另外两个锥齿轮为输出端，并同时与输入锥齿轮形成啮合，以改变输入锥齿轮的动力传递方向。第一丝杠210与第二丝杠211均设置在夹持座21上，并保持旋转运动自由度，且通常保持水平共线分布安装姿态。其中，第一丝杠210的一端与锥齿轮组29的第一输出端相连，第二丝杠211的一端与锥齿轮组29的第二输出端相连，能够在锥齿轮组29旋转时进行同步旋转。并且，第一丝杠210与第二丝杠211的螺纹旋向相反，即分别为左旋螺纹和右旋螺纹。相应的，第一滑块26套设在第一丝杠210上，两者形成螺纹传动连接；同理，第二滑块27套设在第二丝杠211上，两者形成螺纹传动连接。如此设置，当操作工人扳动操作手柄28时，通过锥齿轮组29的传动，同时带动第一丝杠210和第二丝杠211进行同步反向旋转，并分别带动第一滑块26和第二滑块27进行同步相向运动或同步背向运动，从而实现第一夹持块24与第二夹持块25的夹持半径调节。

此外，在实际操作过程中，若要进行精确的夹持半径调节，则首先需要将夹持座21与管道进行定位，针对此，本实施例中增设了定位块212。具体的，该定位块212连接在夹持座21的底部，并与夹持座21形成垂向滑动连接，使得定位块212能够相对夹持座21进行垂向升降运动。一般的，为便于实现定位块212的稳定运动，本实施例还在夹持座21上设置有滑轨213，该滑轨213沿垂向延伸，以使定位块212沿着该滑轨213进行升降运动，并在升降运动到位后，即定位块212的底面与管道的管壁表面压紧后，再通过紧固件将定位块212在滑轨213中锁定。定位块212的具体形状可与第一夹持块24、第二夹持块25的形状相同，即燕尾槽状。

如此设置，本实施例通过正反双丝杠自定心的夹持机构2实现焊接工装与管道定位，使用操作手柄28无需额外的动力源，如电源、气源、液压源等，以定位块212为基准定位可以保证定位准确，通过丝杠传动实现旋转运动转化为直线往复运动，同时可以放大夹持力，从而通过较小手动夹持力产生较大夹持力。同时，双丝杠的正反螺纹实现对称运动，可以保证定位自定心，从而解决现有技术中的夹持中心浮动的问题，另外螺纹本身可以自锁，因此在夹紧后无需另外增加锁定装置。

在关于位置调节机构4的一种可选实施例中，为便于实现喷枪沿着径向方向运动，位置调节机构4主要包括第一维运动组件41。其中，该第一维运动组件41设置在旋转机构3上，主要用于输出定向直线运动，且运动方向为旋转机构3的径向，而焊枪5具体设置在第一维运动组件41的输出端上，以带动焊枪5进行径向运动。具体的，第一维运动组件41可以采用直线导轨、直线电机等部件。

不仅如此，考虑到夹持机构2将管道夹持定位后，焊枪5的位置往往在轴向上还与管道的焊缝存在一定距离，针对此，本实施例在位置调节机构4中增设了第二维运动组件42。具体的，该第二维运动组件42设置在第一维运动组件41的输出端上，相当于叠加了第一维运动组件41的运动，主要用于输出定向直线运动，且运动方向为旋转机构3的轴向或者管道的轴向。相应的，焊枪5具体设置在该第二维运动组件42的输出端上，以带动焊枪5进行轴向运动。具体的，第二维运动组件42具体可采用直线导轨、直线电机等部件。

如此设置，通过旋转机构3、第一维运动组件41与第二维运动组件42的共同作用，能够同时实现喷枪的三维运动——沿管道轴向的直线运动、沿管道径向的直线运动、绕管道周向的旋转运动，从而实现喷枪在管道外壁的全方位无死角位置调节。

如图8、图9、图10所示，图8为旋转机构3的具体结构示意图，图9为图8的局部结构示意图，图10为旋转机构3旋转一定角度后的结构示意图。

在关于旋转机构3的一种可选实施例中，该旋转机构3主要包括旋转盘31和驱动组件。其中，旋转盘31为旋转机构3的主体部件，为主要的旋转部件，同时用于安装旋转机构3的其余零部件，比如焊枪5、位置调节机构4、送料机构6、控制盒7等均设置在旋转盘31上。同时，旋转盘31设置在安装盘1上，其形状可与安装盘1相同，即开设有U型槽的非整圆环状，并与旋转盘31形成转动连接。驱动组件连接在旋转盘31与安装盘1之间，主要用于输出动力以驱动旋转盘31进行旋转。

在关于驱动组件的一种可选实施例中，该驱动组件主要包括齿圈32、驱动电机33和齿轮34。其中，齿圈32安装在安装盘1上，一般安装在安装盘1的一侧表面上，并形成固定连接，即齿圈32无法进行旋转运动，与安装盘1均保持静止。驱动电机33设置在旋转盘31上，齿轮34设置在驱动电机33的输出轴上，能够在驱动电机33的驱动下进行旋转运动。同时，齿轮34与齿圈32形成啮合。如此设置，当驱动电机33运行时，输出轴带动齿轮34进行旋转，齿轮34与齿圈32形成啮合传动，由于驱动电机33设置在旋转盘31上，且齿圈32保持固定，因此，驱动电机33的动力最终传递到旋转盘31上，驱动旋转盘31进行旋转运动，进而驱动焊枪5绕管道进行旋转运动，以调节焊枪5在管道周向上的角度位置。

进一步的，在本实施例中，驱动电机33在旋转盘31上同时设置有两个，且两个驱动电机33沿着旋转盘31的周向方向分布，即均排列在同一个圆形轨道上。同时，考虑到管道一般不会是端部断开的结构，而是首尾连贯的结构，因此，在进行焊接作业时，只能将安装盘1套在管道上，再通过夹持机构2进行夹持固定，而无法从管道的一端穿入，旋转盘31同理；相应的，齿圈32自然不能为完整的环形齿圈，而是具有缺口的非整环齿圈。具体的，该齿圈32的圆心角大于或等于180°，比如210°、240°、270°等，即至少是半圆环齿圈。同时，两个驱动电机33由于呈周向分布，两者之间形成一定圆心夹角，且该圆心夹角具有特定范围，以使该圆心夹角与齿圈32的圆心角之和大于或等于360°。比如，两个驱动电机33的圆心夹角为180°（最大值），齿圈32的圆心角为180°，两者之和正好等于360°；又或者，两个驱动电机33的圆心夹角为120°，齿圈32的圆心角为270°，两者之和为390°。如此设置，在旋转盘31的旋转过程中，始终能够保证至少一个齿轮34与齿圈32保持着啮合（部分情况两个齿轮34同时与齿圈32保持着啮合，部分情况仅一个齿轮34与齿圈32保持着啮合），驱动组件对于旋转盘31的驱动状态，不会因为齿圈32的缺口而产生中断，保证旋转盘31的旋转运动连续而稳定，进而可使旋转盘31能够绕着管道持续进行360°旋转，以完全覆盖管道上的整个环形焊缝，无需在焊接作业过程中更换夹持机构2的夹持位置，一次夹持即可完成整个焊缝的焊接作业。

当然，驱动电机33不仅可以设置两个，还可以设置更多个；甚至，对于部分非环形焊缝，由于旋转盘31无需绕管道旋转一周，因此仅设置单个驱动电机33也是可行的。

此外，为提高旋转盘31在安装盘1上的旋转运动稳定性，本实施例中增设了滑动环套35。具体的，该滑动环套35呈弧形，并套设在安装盘1的内侧壁上，且保持旋转运动自由度，能够在安装盘1的内侧壁上进行滑动。同时，滑动环套35的一侧外缘还与旋转盘31的内缘相连。如此设置，当齿轮34与齿圈32形成啮合传动时，旋转盘31相对于安装盘1进行旋转运动，同时，滑动环套35与旋转盘31同步旋转，并在安装盘1的内侧壁上进行滑动，以对旋转盘31的旋转运动形成导向作用。

如图11所示，图11为驱动电机33的具体结构示意图。

不仅如此，为保证两个驱动电机33同时运行时，其运行状态能够协同控制，以保证两个齿轮34与齿圈32之间的连续、稳定啮合传动，本实施例中，在各个驱动电机33上均设置有编码器36，以通过该编码器36监控驱动电机33的旋转状态，进而监控齿轮34的旋转状态，以便精确控制两个齿轮34与齿圈32的啮合状态。

如此设置，本实施例通过双电机同步齿轮齿圈啮合实现旋转传动，简化了现有技术中的单电机双点齿圈啮合结构的复杂性，降低对零件的加工要求，提高传动链的传动精度，同时，通过双电机同步啮合的方式将驱动电机33布置在旋转盘31上，实现静止部件和运动部件之间关联性彻底切割，因此大幅降低了部件间的耦合性，提高模块化程度，减少连线提高可靠度。并且，本实施例还实现了360°全位置焊接作业，可以减少焊接搭接数从而有效降低搭接带来的质量问题，由于360°全位置焊接为连续焊接，焊接过程中能够根据不同位置自动调节焊接参数，从而可以大幅提高焊接速度，而且实时调节参数可以更好地适配不同位置的焊接参数，因而焊接质量远远高于间断式焊接。

如图12所示，图12为送料机构6的具体结构示意图。

考虑到部分焊接工艺，焊枪5需要使用焊料，比如焊丝、焊条、焊药等，为实现焊料的实时供给，本实施例中增设了送料机构6。具体的，该送料机构6主要包括储料盒61、辊轴运输组件62和输料导管63。其中，储料盒61安装在旋转机构3上，主要用于储存一定量焊料，在储料盒61上开设有出料口，以供储存的焊料伸出。辊轴运输组件62也设置在旋转机构3上，并与储料盒61的出料口连通，主要包括运输电机和若干个辊轴、传送带等，主要用于通过运输电机带动各个辊轴旋转，以卷动传送带，再通过传送带对焊料进行运输。输料导管63连通于辊轴运输组件62与焊枪5之间，被辊轴运输组件62引出的焊料即进入到输料导管63内，并沿着输料导管63逐渐传输，直至到达焊枪5处。

为防止焊料受潮损坏，同时保证焊料在焊接作业过程中稳定、连续地出料，本实施例中增设了卷料盘64、盒盖65和阻尼组件。其中，卷料盘64设置在储料盒61内，具体呈圆柱或圆盘状，主要用于卷绕焊料，并且保持旋转运动自由度，能够通过顺时针或逆时针旋转实现对焊料的收放控制。盒盖65设置在储料盒61上，并且可以旋转开合，以实现对储料盒61的封闭，防止焊料受潮损坏。阻尼组件设置在储料盒61内，主要用于对卷料盘64的旋转运动形成阻尼，以防止卷绕好的焊料被意外放松而变得杂乱、松散。

如图13所示，图13为卷料盘64的内部结构示意图。

在关于阻尼组件的一种可选实施例中，该阻尼组件主要包括固定轴66、套筒67、摩擦垫片68、弹簧69和锁紧螺母610。其中，固定轴66插设在储料盒61内，且保持固定。套筒67套设在固定轴66上，并保持旋转运动自由度，且套筒67的外缘与卷料盘64的（空心）转轴相连，两者同步旋转。摩擦垫片68设置在套筒67的内端面上，弹簧69环套在固定轴66外，锁紧螺母610设置在固定轴66的端部，并与固定轴66形成螺纹内连接。同时，弹簧69的一端与摩擦垫片68形成抵接，而弹簧69的另一端与锁紧螺母610形成抵接。如此设置，当拧紧锁紧螺母610时，弹簧69受到压缩，进而压紧摩擦垫片68，最终摩擦垫片68压紧套筒67的内端面，使得套筒67与卷料盘64的转轴受到阻尼而无法自由进行旋转运动。当然，通过拧松锁紧螺母610，还可以减小套筒67与卷料盘64的转轴受到的阻尼。

如此设置，本实施例采用封闭式结构的储料盒61，可以有效增强送料机构6的防护能力，在雨雾天气充分阻挡外界水气在焊料上附着，从而实现在雨雾天气或者是夜晚野外存放，避免焊料浸湿导致焊接质量不合格。

如图14、图15所示，图14为焊枪5采用气保焊枪的结构示意图，图15为焊枪5采用氩弧焊枪的结构示意图。

考虑到部分管道需要使用混合气体保护焊接工艺，部分管道需要使用氩弧焊接工艺，两者需要使用的焊枪5不同，针对此，本实施例中，焊枪5具体包括氩弧焊枪和气保焊枪，且焊枪5与位置调节机构4的输出端形成可拆卸连接。如此设置，能够方便地根据焊接工艺的需要将对应的焊枪5安装到工装上。其中，在将氩弧焊枪安装到工装上时，一般同时还需要安装出料嘴611，以便于实现氩弧焊工艺所需的焊丝的自动进给。

如此设置，本实施例将氩气保护焊和混合气体保护焊有机结合成一体，实现一机多用，在焊接工艺不同阶段分别配置氩弧焊和混合气体保护焊，一是减少设备的种类降低成本，二是可以灵活多变地适应场站的复杂焊接工况，保证质量的同时高效完成焊接任务。一般的，在进行焊接作业时，可以首先安装氩弧焊枪形成氩弧焊接系统，利用氩弧能量小、便于控制的特点，先对管道用氩弧焊进行根焊打底，保证焊接焊透而不焊穿，防止未熔等缺陷；然后再安装气保焊枪，利用混合气体保护焊焊接系统能量大、焊接效率高的特点，进行填充、盖面的工序，从而快速完成小管径管道的焊接任务。

如图16所示，图16为本实用新型所提供的一种具体实施方式中管道焊接系统的系统结构示意图。

本实施例还提供一种管道焊接系统，主要包括焊接电源a、保护气源b、接地件c、管道焊接设备d以及控制器e，其中，管道焊接设备d的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。

具体的，焊接电源a、保护气源b、接地件c、管道焊接设备d以及控制器e通过气缆、电缆连接组合成焊接系统，焊接电源a主要给焊接系统提供焊接电能，以及气电的相应控制，保护气源b为焊接过程中提供保护介质，焊接过程中隔绝空气防止焊接氧化，接地件c为焊接系统提供地线连接功能，在焊接过程中形成焊接电流回路，控制器e为操作工人提供焊接操作人机交付功能，用于在焊接过程中使操作工人对焊接系统进行设置与操控，至于管道焊接设备d主要是实现整个系统的协调控制，以及执行控制系统的运动控制完成焊接任务，是焊接系统的控制与执行器件。

焊接时，通过接地件c将焊接管道夹持连接形成焊接回路，然后将管道焊接设备d夹持固定在焊接管道上，由焊接电源a提供稳定可靠焊接电流，电源采用先进的开放式全数字控制系统平台，可以灵活多样的配置电源参数。保护气源b与流量计和气管组成焊接保护供气系统，焊接过程中经过控制系统控制从管道焊接设备d的焊枪处输出焊接保护气体，以提供焊接过程中的保护介质。管道焊接设备d上集成了焊接控制系统，由硬件和软件构成控制系统，通过控制系统要实现焊接参数预置和实时调节精确控制，实现焊接参数平滑过渡。其中，通过角度位置传感器的反馈信号，控制系统实时的调节焊接参数，连续不间断地完成管道焊缝整个圆周上的焊接。操作工人可以通过控制器e配置焊接的参数和操作控制焊接系统，也可以获得焊接过程中的实时数据，实现人机交互。

上述控制系统的硬件结构分为无线遥控面板、焊接电源控制系统和中心控制板。其中，无线遥控面板安装于控制器e上，主要用于显示系统信息，以及遥控的按键操作。中心控制板含有两个行走伺服驱动、送料伺服驱动、摆动步进驱动、干伸步进驱动、角度传感器、编码器接口电路、各个驱动用于控制对应功能的电机等，中心控制板主要负责处理驱动的控制、系统信息处理、焊机参数控制等。中心控制板的中心布置有角度传感器，通过角度传感器在管道的各个位置定义0~360°角度位置，当旋转机构旋转时，带动角度传感器围绕管道进行环绕的运动，中心控制板将角度传感器在管道的各个位置所获得的角度传回中心控制系统进行处理，角度信息发送到中心控制系统后，中心控制板程序从数据库工艺条部分读取该角度信息所对应的旋转速度、送料速度、摆动相关的参数（摆宽、摆频、左停留、右停留等），然后控制驱动器驱动电机运动，控制焊接电源输出的电能，实现360°全位置自动焊接。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种管道焊接设备，其特征在于，包括安装盘（1）、设置于所述安装盘（1）上的夹持机构（2）、可周向旋转地设置于所述安装盘（1）上的旋转机构（3）、设置于所述旋转机构（3）上的位置调节机构（4）、与所述位置调节机构（4）的输出端相连的焊枪（5），所述夹持机构（2）用于夹持管壁且夹持半径可调，所述位置调节机构（4）用于驱动所述焊枪（5）至少沿所述旋转机构（3）的径向方向移动。

2.根据权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，所述夹持机构（2）与所述旋转机构（3）分别安装于所述安装盘（1）的两侧表面。

3.根据权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，所述夹持机构（2）包括设置于所述安装盘（1）上的夹持座（21）、设置于所述夹持座（21）上的第一夹持臂（22）及第二夹持臂（23），所述第一夹持臂（22）上设置有第一夹持块（24），所述第二夹持臂（23）上设置有第二夹持块（25），所述第一夹持块（24）及所述第二夹持块（25）互相正对且间距可调。

4.根据权利要求3所述的管道焊接设备，其特征在于，所述第一夹持臂（22）的一端设置有第一滑块（26），所述第二夹持臂（23）的一端设置有第二滑块（27），所述第一滑块（26）及所述第二滑块（27）均可滑动地设置于所述夹持座（21）上。

5.根据权利要求4所述的管道焊接设备，其特征在于，所述夹持机构（2）还包括操作手柄（28）、锥齿轮组（29）、第一丝杠（210）、第二丝杠（211）；

所述操作手柄（28）的一端可旋转地连接在所述夹持座（21）上，所述锥齿轮组（29）的输入端与所述操作手柄（28）相连，所述锥齿轮组（29）的第一输出端与所述第一丝杠（210）的端部相连，所述锥齿轮组（29）的第二输出端与所述第二丝杠（211）的端部相连，且所述第一丝杠（210）及所述第二丝杠（211）的螺纹旋向相反；所述第一滑块（26）与所述第一丝杠（210）形成螺纹传动，所述第二滑块（27）与所述第二丝杠（211）形成螺纹传动。

6.根据权利要求3所述的管道焊接设备，其特征在于，所述夹持机构（2）还包括定位块（212），所述定位块（212）可垂向滑动地设置于所述夹持座（21）上，用于压紧管壁以定位所述夹持座（21）与管道的相对位置关系。

7.根据权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，所述位置调节机构（4）包括可滑动地设置于所述旋转机构（3）上的第一维运动组件（41），所述第一维运动组件（41）的运动方向为所述旋转机构（3）的径向，且所述焊枪（5）设置于所述第一维运动组件（41）上。

8.根据权利要求7所述的管道焊接设备，其特征在于，所述位置调节机构（4）还包括可滑动地设置于所述第一维运动组件（41）上的第二维运动组件（42），所述第二维运动组件（42）的运动方向为所述旋转机构（3）的轴向，且所述焊枪（5）设置于所述第二维运动组件（42）上。

9.根据权利要求1-8任一项所述的管道焊接设备，其特征在于，所述旋转机构（3）包括可周向旋转地设置于所述安装盘（1）上的旋转盘（31），以及连接于所述旋转盘（31）与所述安装盘（1）之间的驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述旋转盘（31）旋转。

10.根据权利要求9所述的管道焊接设备，其特征在于，所述驱动组件包括安装于所述安装盘（1）上的齿圈（32）、设置于所述旋转盘（31）上的驱动电机（33）、与所述驱动电机（33）的输出轴相连的齿轮（34），所述齿轮（34）与所述齿圈（32）啮合。

11.根据权利要求10所述的管道焊接设备，其特征在于，所述齿圈（32）具有缺口，且所述齿圈（32）的圆心角大于或等于180°；

所述驱动电机（33）沿所述旋转盘（31）的周向布置有两个，且两个所述驱动电机（33）之间的圆心夹角与所述齿圈（32）的圆心角之和大于或等于360°。

12.根据权利要求11所述的管道焊接设备，其特征在于，所述安装盘（1）呈具有缺口的圆环，所述驱动组件还包括可滑动地套设于所述安装盘（1）的内侧壁上的滑动环套（35），所述滑动环套（35）与所述旋转盘（31）相连。

13.根据权利要求11所述的管道焊接设备，其特征在于，各所述驱动电机（33）上均设置有与其输出轴相连的编码器（36）。

14.根据权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，还包括送料机构（6）；所述送料机构（6）包括安装于所述旋转机构（3）上的储料盒（61）、与所述储料盒（61）的出料口连通的辊轴运输组件（62）、连通于所述辊轴运输组件（62）与所述焊枪（5）之间的输料导管（63），所述储料盒（61）用于储存焊料，所述辊轴运输组件（62）用于传输焊料。

15.根据权利要求14所述的管道焊接设备，其特征在于，所述送料机构（6）还包括可旋转地设置于所述储料盒（61）内的卷料盘（64）、可活动开闭地设置于所述储料盒（61）上的盒盖（65）、用于对所述卷料盘（64）的旋转运动形成阻尼的阻尼组件，所述卷料盘（64）用于卷绕焊料。

16.根据权利要求15所述的管道焊接设备，其特征在于，所述阻尼组件包括插设于所述储料盒（61）内的固定轴（66）、可旋转地环套于所述固定轴（66）上的套筒（67）、设置于所述套筒（67）内端面上的摩擦垫片（68）、环套于所述固定轴（66）外的弹簧（69）、螺纹连接于所述固定轴（66）端部的锁紧螺母（610），所述弹簧（69）的一端与所述摩擦垫片（68）抵接，所述弹簧（69）的另一端与所述锁紧螺母（610）抵接，所述套筒（67）与所述卷料盘（64）相连。

17.根据权利要求1所述的管道焊接设备，其特征在于，所述焊枪（5）包括氩弧焊枪及气保焊枪，且所述焊枪（5）可拆卸地与所述位置调节机构（4）的输出端相连。

18.一种管道焊接系统，包括焊接电源、保护气源、接地件、管道焊接设备以及控制器，其特征在于，所述管道焊接设备具体为权利要求1-17任一项所述的管道焊接设备。