本发明涉及一种智能管线焊接设备，属于智能装备技术领域。
背景技术
管道在船舶、造纸、石油化工以及核电等领域的对接焊缝通常采用人工手弧焊，后期随着焊管技术的不断涌现，也不断经历了半自动焊和全自动焊的过程。随着技术进步和劳动生产率的提高以及对产品质量要求的提高，以上这种焊接方式已满足不了工作需求，由于管道焊接受到直径限制，人工手弧焊只得在管外用手工电焊条电弧焊，管道达不到正反面光滑水平，达不到性能指标，而且焊接操作灵活性差，管件受力不均匀，从而导致薄壁钢管挤压变形。
现有的输送管道均为长管，虽然制作简单，但是其运输不便，标记性不明显，不利于后期的组装操作。
因此，我公司开发了一种基于海洋工程平台的液化天然气输送管道，包括第一管道、第二管道和连接管，连接管的外壁为正八边形结构；
第一管道和第二管道的连接端的内壁上分别设有一个插接槽，位于连接管两端的插接块分别插入式的设置在第一管道或第二管道插接槽中，连接管与第一管道和第二管道之间通过焊接加以固定；
在焊接固定之前，需要在连接管的内壁上预固定支承杆，支承杆的长度大于连接管的长度，支承杆与连接管间隙配合，支承杆与连接管之间通过多个连接柱加以连接；
因此，急需一套专门的设备对天然气管道进行焊接操作。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出了一种智能管线焊接设备，自动化操作，快捷方便，大幅提高了工作效率，节约了人力物力资源。
具体的技术方案如下：
智能管线焊接设备，包括工作台，工作台的外周以逆时针方向依次设有送料工位、压接工位、焊接工位、冲断工位和卸料工位；
工作台为圆形结构，工作台上设有第一短管固定机构、第二短管固定机构和两个连接管固定机构；
第一短管固定机构和第二短管固定机构均包括第一导轨，第一导轨上可移动的设有第一滑块，第一滑块上固定两个固定组件，固定组件包括固定壳体，固定壳体为圆环形结构，固定壳体的左右两侧分别对称的设有一个夹持组件，夹持组件包括第一夹持板、第一连杆和第一电动推杆，第一夹持板为圆弧形结构板，第一连杆的数量为两个，第一连杆包括第一关节和第二关节，第一关节的一端可转动的固定在固定壳体的内壁上，第一关节的另一端通过销轴与第二关节的一端相连接，第二关节的另一端可转动的固定在第一夹持板上，第一电动推杆固定在固定壳体的外壁上，第一电动推杆穿过固定壳体与第一夹持板相连接，第一电动推杆控制第一夹持板在水平方向上进行移动，用于夹持第一管道或第二管道；
固定壳体的底部设有下支撑板，圆弧形结构的下支撑板固定在固定壳体的内壁上，第一管道或第二管道放置在下支撑板上；固定壳体的顶部设有上压合板，上压合板上固定一个传动杆，传动杆的顶部穿过固定壳体与一个铁块固定连接，铁块上方通过第一支架固定一个电磁铁，传动杆上套设第一弹簧，第一弹簧压设在固定壳体与上压合板之间；
当电磁铁未通电时，上压合板压设在第一管道或第二管道上，当电磁铁通电后，上压合板在磁力作用下向上移动，离开第一管道或第二管道；
第一导轨设置在工作台上，第一短管固定机构和第二短管固定机构相互平行的对称设置，连接管固定机构设置在第一短管固定机构和第二短管固定机构之间；
连接管固定机构包括第二导轨，第二导轨上可移动的设有连接管固定板，第二导轨与第一导轨垂直的设置在工作台上，两个连接管固定机构对称设置，连接管固定板相互拼接用于夹持连接管；
工作台的底部设有固定架，固定架上设有多个第一气缸，第一气缸的推杆穿过工作台与第一导轨固定连接，第一气缸控制第一短管固定机构和第二短管固定机构进行升降；
固定架固定在转盘上，转盘包括上盘和下盘，上盘可转动的设置在下盘上，上盘的外周设有一圈齿条，齿条与固定在第四电机上的第四齿轮相啮合，第四电机转动控制上盘转动，从而控制工作台进行转动；
工作台的送料工位上对称的设有两个送料机构，送料机构包括送料机构壳体，送料机构壳体中设有圆柱体结构的送料通道，送料通道的上下两端分别设有一个第一输送轮组，送料通道的左右两端分别设有一个第二输送轮组；
第一输送轮组包括多个第一输送轮，第一输送轮的第一转轴上设有第一同步带轮，位于同一侧的第一同步带轮之间通过第一同步带相连接，其中一个第一转轴上设有第一齿轮，第一齿轮通过第一链条与固定在第一电机上的第二齿轮相连接，第一电机驱动第一输送轮同向转动；
第二输送轮组包括多个第二输送轮，第二输送轮的第二转轴上设有第二同步带轮，位于同一侧的第二同步带轮之间通过第二同步带相连接；
压接工位上对称的设有两个压接机构，压接机构包括压接机构固定座，压接机构固定座上设有第二气缸，第二气缸的推杆上固定一个压接端子，压接端子的顶部设有压接插块，压接插块可插入第一管道和第二管道中；
焊接工位上设有焊接机构，焊接机构包括焊接支撑架，两个焊接支撑架对称的固定在工作台的焊接工位上，两个焊接支撑架的顶部水平的设有一个焊接支撑板，焊接支撑板上设有两个焊接组件，焊接组件包括导向滑板、第一焊接压块、第二焊接压块和焊枪，导向滑板固定在焊接支撑板的底部，导向滑板上可转动的设有导向滑杆，导向滑杆上设有第一外螺纹和第二外螺纹，第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹方向相反，第一焊接压块与第一外螺纹之间螺纹配合的设置在导向滑杆上，第二焊接压块与第二外螺纹之间螺纹配合的设置在导向滑杆上，导向滑杆通过第二电机控制旋转，导向滑杆旋转控制第一焊接压块和第二焊接压块相对移动或反向移动；
第一焊接压块上设有半圆形结构的第一卡接槽，第二焊接压块上设有半圆形结构的第二卡接槽，当第一焊接压块和第二焊接压块相对移动至相互压合状态时，第一卡接槽和第二卡接槽相互拼接成圆形的管道卡接槽；
第一焊接压块上设有半圆形结构的第一滑轨，第二焊接压块上设有半圆形结构的第二滑轨，当第一焊接压块和第二焊接压块相对移动至相互压合状态时，第一滑轨和第二滑轨相互拼接成圆形的焊枪滑轨，焊枪滑轨的截面形状为t形结构，焊枪固定滑块可移动的套设在焊枪滑轨上，焊枪滑轨的内侧壁上设有一圈齿条，齿条与设置在焊枪固定滑块中的第三齿轮相啮合，第三齿轮通过第三电机控制转动，焊枪固定在焊枪固定滑块上，第三电机转动控制焊枪沿焊枪滑轨做圆周运动；
当第一气缸处于收缩状态时，焊接机构的管道卡接槽位于第一短管固定机构和第二短管固定机构的上方；
冲断工位上设有定位机构和顶出机构，定位机构和顶出机构对称的位于工作位的冲断工位上；
定位机构包括定位机构支撑架，定位机构支撑架上设有第三气缸，第三气缸的推杆上设有定位压块，定位压块中设有第三卡接槽，第三卡接槽与连接管过盈配合，第三卡接槽的内径大于第一管道的内径小于第一管道的外径；
顶出机构包括顶出支架滑轨、第一顶出机构支撑架和第二顶出机构支撑架，第一顶出机构支撑架固定在顶出支架滑轨上，第二顶出机构支撑架可移动的设置在顶出支架滑轨上，第一顶出机构支撑架位于第二顶出机构支撑架与工作台之间，第一顶出机构支撑架上设有顶杆，顶杆与固定在第二顶出机构支撑架上的第四气缸相连接，第二顶出机构支撑架上设有第一推板，第四气缸的推杆穿过第一推板与顶杆相连接，顶杆的直径小于第二管道的内径，第四气缸固定在顶出机构支撑架上；
卸料工位上设有卸料机构和管道放置平台，卸料机构和管道放置平台对称的位于工作位的卸料工位上；
卸料机构包括第一卸料机构支撑架、第二卸料机构支撑架和卸料支架滑轨，第一卸料机构支撑架固定在卸料支架滑轨上，第二卸料机构支撑架可移动的设置在卸料滑轨上，第一卸料机构支撑架位于第二卸料机构支撑架与工作台之间，第一卸料机构支撑架上设有卸料杆，第二卸料机构支撑架上设有第二推板，卸料杆的端部与第二推板固定连接。
进一步的，第一短管固定机构和第二短管固定机构中的第一滑块通过第二电动推杆推动移动。
进一步的，焊接设备的控制方法如下：
（1）在连接管的内壁上预固定支承杆，支承杆的长度大于连接管的长度，支承杆与连接管间隙配合，支承杆与连接管之间通过多个连接柱加以连接，连接柱的直径为1-2mm；
（2）初始状态时，第一短管固定机构、第二短管固定机构分别与送料工位的两个送料机构对应设置，将连接管夹持固定在连接管固定机构的两个连接管固定板之间；
（3）将第一管道和第二管道分别自两个送料机构的外侧穿入送料通道中，通过第一电机驱动第一输送轮同向转动，将第一管道和第二管道分别向第一短管固定机构、第二短管固定机构中传动移动；
（4）第一短管固定机构和第二短管固定机构通过夹持组件夹持固定住第一管道和第二管道，电磁铁断电，上压板压设在第一管道或第二管道上，同时控制第一管道和第二管道沿第一导轨向连接管移动并离开送料机构的送料通道，直至连接管的两端插入第一管道和第二管道中；
（5）旋转工作台至压接工位，通过第二气缸控制两个压接端子压设在第一管道和第二管道上，松开第一短管固定机构和第二短管固定机构的夹持组件，第二气缸继续相对推动，将第一管道和第二管道压紧套设在支承杆上，再夹紧夹持组件；
（6）旋转工作台至焊接工位，通过第一气缸控制第一短管固定机构和第二短管固定机构向上移动至焊接组件处，焊接组件处于未焊接状态时，第一焊接压块和第二焊接压块处于分离状态，当第一管道和第二管道移动至第一焊接压块和第二焊接压块之间时，第二电机控制导向滑杆旋转使第一焊接压块和第二焊接压块相对移动合并成一体，第三电机转动控制焊枪沿焊枪滑轨做圆周运动，在移动过程中，两个焊枪分别对第一管道和连接管、第二管道和连接管之间进行焊接固定，焊接完成后，第一焊接压块和第二焊接压块反向移动分开，第一短管固定机构和第二短管固定机构复位；
（7）旋转工作台至冲断工位，定位机构的定位压块压设在第一管道上，顶出杆随着第二顶出机构支撑架移动，直至与支承杆相接触，第四气缸推动顶出杆顶冲支承杆，将支承杆与连接管分离；
（8）旋转工作台至卸料工位，松开夹持机构，接通电磁铁的电源，卸料杆随第二卸料机构支撑架移动，将焊接完成后的管道推送转移至管道放置平台上。
本发明的有益效果为：
本发明采用了全新的焊接设备和全新的方法对天然气输送管道进行焊接处理，方便快捷，节约了人力物力资源，提高了生产效率。
附图说明
图1为液化天然气输送管道剖视图。
图2为焊接设备布局图。
图3为第一短管固定机构径向剖视图。
图4为送料工位结构图。
图5为送料机构径向剖视图。
图6为图5中a部分放大图。
图7为压接工位结构图。
图8为图7中b部分放大图。
图9为焊接工位结构图。
图10为焊接组件剖视图。
图11为图10中c-c方向剖视图。
图12为冲断工位结构图。
图13为卸料工位结构图。
附图标记
第一管道1、第二管道2、连接管3、插接槽4、插接块5、支承杆6、连接柱7、工作台8、第一短管固定机构11、第二短管固定机构12、连接管固定机构13、第一导轨14、第一滑块15、固定组件16、固定壳体17、夹持组件18、第一夹持板19、第一连杆110、第一电动推杆111、下支撑板112、上压合板113、传动杆114、铁块115、电磁铁116、第一弹簧117、第二导轨118、连接管固定板119、固定架120、第一气缸121、上盘122、下盘123、第四电机124、第四齿轮125、送料机构21、送料机构壳体22、送料通道23、第一输送轮组24、第二输送轮组25、第一输送轮26、第一同步带轮27、第一齿轮28、第一链条29、第一电机210、压接机构31、压接机构固定座32、第二气缸33、压接端子34、压接插块35、焊接机构41、焊接支撑架42、焊接支撑板43、焊接组件44、导向滑板45、第一焊接压块46、第二焊接压块47、焊枪48、导向滑杆49、第一外螺纹410、第二外螺纹411、管道卡接槽412、第一滑轨413、第二滑轨414、焊枪固定滑块415、第三齿轮416、第三电机417、定位机构51、顶出机构52、定位机构支撑架53、第三气缸54、定位压块55、第三卡接槽56、顶出支架滑轨57、第一顶出机构支撑架58、第二顶出机构支撑架59、顶杆510、第一推板512、卸料机构61、管道放置平台62、第一卸料机构支撑架63、第二卸料机构支撑架64、卸料支架滑轨65、卸料杆66、第二推板67。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
如图1所示本发明用于对液化天然气输送管道进行焊接固定，该液化天然气输送管道包括第一管道1、第二管道2和连接管3，连接管的外壁为正八边形结构；
第一管道和第二管道的连接端的内壁上分别设有一个插接槽4，位于连接管两端的插接块5分别插入式的设置在第一管道或第二管道插接槽中，连接管与第一管道和第二管道之间通过焊接加以固定；插接块与插接槽过盈配合。
如图2-图13所示，本发明智能管线焊接设备包括工作台8，工作台的外周以逆时针方向依次设有送料工位、压接工位、焊接工位、冲断工位和卸料工位；
工作台为圆形结构，工作台上设有第一短管固定机构11、第二短管固定机构12和两个连接管固定机构13；
第一短管固定机构和第二短管固定机构均包括第一导轨14，第一导轨上可移动的设有第一滑块15，第一滑块上固定两个固定组件16，固定组件包括固定壳体17，固定壳体为圆环形结构，固定壳体的左右两侧分别对称的设有一个夹持组件18，夹持组件包括第一夹持板19、第一连杆110和第一电动推杆111，第一夹持板为圆弧形结构板，第一连杆的数量为两个，第一连杆包括第一关节和第二关节，第一关节的一端可转动的固定在固定壳体的内壁上，第一关节的另一端通过销轴与第二关节的一端相连接，第二关节的另一端可转动的固定在第一夹持板上，第一电动推杆固定在固定壳体的外壁上，第一电动推杆穿过固定壳体与第一夹持板相连接，第一电动推杆控制第一夹持板在水平方向上进行移动，用于夹持第一管道或第二管道；
固定壳体的底部设有下支撑板112，圆弧形结构的下支撑板固定在固定壳体的内壁上，第一管道或第二管道放置在下支撑板上；固定壳体的顶部设有上压合板113，上压合板上固定一个传动杆114，传动杆的顶部穿过固定壳体与一个铁块115固定连接，铁块上方通过第一支架固定一个电磁铁116，传动杆上套设第一弹簧117，第一弹簧压设在固定壳体与上压合板之间；
当电磁铁未通电时，上压合板压设在第一管道或第二管道上，当电磁铁通电后，上压合板在磁力作用下向上移动，离开第一管道或第二管道；
第一导轨设置在工作台上，第一短管固定机构和第二短管固定机构相互平行的对称设置，连接管固定机构设置在第一短管固定机构和第二短管固定机构之间；
连接管固定机构包括第二导轨118，第二导轨上可移动的设有连接管固定板119，第二导轨与第一导轨垂直的设置在工作台上，两个连接管固定机构对称设置，连接管固定板相互拼接用于夹持连接管；
工作台的底部设有固定架120，固定架上设有多个第一气缸121，第一气缸的推杆穿过工作台与第一导轨固定连接，第一气缸控制第一短管固定机构和第二短管固定机构进行升降；
固定架固定在转盘上，转盘包括上盘122和下盘123，上盘可转动的设置在下盘上，上盘的外周设有一圈齿条，齿条与固定在第四电机124上的第四齿轮125相啮合，第四电机转动控制上盘转动，从而控制工作台进行转动；
工作台的送料工位上对称的设有两个送料机构21，送料机构包括送料机构壳体22，送料机构壳体中设有圆柱体结构的送料通道23，送料通道的上下两端分别设有一个第一输送轮组24，送料通道的左右两端分别设有一个第二输送轮组25；
第一输送轮组包括多个第一输送轮26，第一输送轮的第一转轴上设有第一同步带轮27，位于同一侧的第一同步带轮之间通过第一同步带相连接，其中一个第一转轴上设有第一齿轮28，第一齿轮通过第一链条29与固定在第一电机210上的第二齿轮相连接，第一电机驱动第一输送轮同向转动；
第二输送轮组包括多个第二输送轮，第二输送轮的第二转轴上设有第二同步带轮，位于同一侧的第二同步带轮之间通过第二同步带相连接；
压接工位上对称的设有两个压接机构31，压接机构包括压接机构固定座32，压接机构固定座上设有第二气缸33，第二气缸的推杆上固定一个压接端子34，压接端子的顶部设有压接插块35，压接插块可插入第一管道和第二管道中；
焊接工位上设有焊接机构41，焊接机构包括焊接支撑架42，两个焊接支撑架对称的固定在工作台的焊接工位上，两个焊接支撑架的顶部水平的设有一个焊接支撑板43，焊接支撑板上设有两个焊接组件44，焊接组件包括导向滑板45、第一焊接压块46、第二焊接压块47和焊枪48，导向滑板固定在焊接支撑板的底部，导向滑板上可转动的设有导向滑杆49，导向滑杆上设有第一外螺纹410和第二外螺纹411，第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹方向相反，第一焊接压块与第一外螺纹之间螺纹配合的设置在导向滑杆上，第二焊接压块与第二外螺纹之间螺纹配合的设置在导向滑杆上，导向滑杆通过第二电机控制旋转，导向滑杆旋转控制第一焊接压块和第二焊接压块相对移动或反向移动；
第一焊接压块上设有半圆形结构的第一卡接槽，第二焊接压块上设有半圆形结构的第二卡接槽，当第一焊接压块和第二焊接压块相对移动至相互压合状态时，第一卡接槽和第二卡接槽相互拼接成圆形的管道卡接槽412；
第一焊接压块上设有半圆形结构的第一滑轨413，第二焊接压块上设有半圆形结构的第二滑轨414，当第一焊接压块和第二焊接压块相对移动至相互压合状态时，第一滑轨和第二滑轨相互拼接成圆形的焊枪滑轨，焊枪滑轨的截面形状为t形结构，焊枪固定滑块415可移动的套设在焊枪滑轨上，焊枪滑轨的内侧壁上设有一圈齿条，齿条与设置在焊枪固定滑块中的第三齿轮416相啮合，第三齿轮通过第三电机417控制转动，焊枪固定在焊枪固定滑块上，第三电机转动控制焊枪沿焊枪滑轨做圆周运动；
当第一气缸处于收缩状态时，焊接机构的管道卡接槽位于第一短管固定机构和第二短管固定机构的上方；
冲断工位上设有定位机构51和顶出机构52，定位机构和顶出机构对称的位于工作位的冲断工位上；
定位机构包括定位机构支撑架53，定位机构支撑架上设有第三气缸54，第三气缸的推杆上设有定位压块55，定位压块中设有第三卡接槽56，第三卡接槽与连接管过盈配合，第三卡接槽的内径大于第一管道的内径小于第一管道的外径；
顶出机构包括顶出支架滑轨57、第一顶出机构支撑架58和第二顶出机构支撑架59，第一顶出机构支撑架固定在顶出支架滑轨上，第二顶出机构支撑架可移动的设置在顶出支架滑轨上，第一顶出机构支撑架位于第二顶出机构支撑架与工作台之间，第一顶出机构支撑架上设有顶杆510，顶杆与固定在第二顶出机构支撑架上的第四气缸511相连接，第二顶出机构支撑架上设有第一推板512，第四气缸的推杆穿过第一推板与顶杆相连接，顶杆的直径小于第二管道的内径，第四气缸固定在顶出机构支撑架上；
卸料工位上设有卸料机构61和管道放置平台62，卸料机构和管道放置平台对称的位于工作位的卸料工位上；
卸料机构包括第一卸料机构支撑架63、第二卸料机构支撑架64和卸料支架滑轨65，第一卸料机构支撑架固定在卸料支架滑轨上，第二卸料机构支撑架可移动的设置在卸料滑轨上，第一卸料机构支撑架位于第二卸料机构支撑架与工作台之间，第一卸料机构支撑架上设有卸料杆66，第二卸料机构支撑架上设有第二推板67，卸料杆的端部与第二推板固定连接。
进一步的，第一短管固定机构和第二短管固定机构中的第一滑块通过第二电动推杆推动移动。
焊接设备的控制方法如下：
（1）在连接管的内壁上预固定支承杆6，支承杆的长度大于连接管的长度，支承杆与连接管间隙配合，支承杆与连接管之间通过多个连接柱7加以连接，连接柱的直径为1-2mm；
（2）初始状态时，第一短管固定机构、第二短管固定机构分别与送料工位的两个送料机构对应设置，将连接管夹持固定在连接管固定机构的两个连接管固定板之间；
（3）将第一管道和第二管道分别自两个送料机构的外侧穿入送料通道中，通过第一电机驱动第一输送轮同向转动，将第一管道和第二管道分别向第一短管固定机构、第二短管固定机构中传动移动；
（4）第一短管固定机构和第二短管固定机构通过夹持组件夹持固定住第一管道和第二管道，电磁铁断电，上压板压设在第一管道或第二管道上，同时控制第一管道和第二管道沿第一导轨向连接管移动并离开送料机构的送料通道，直至连接管的两端插入第一管道和第二管道中；
（5）旋转工作台至压接工位，通过第二气缸控制两个压接端子压设在第一管道和第二管道上，松开第一短管固定机构和第二短管固定机构的夹持组件，第二气缸继续相对推动，将第一管道和第二管道压紧套设在支承杆上，再夹紧夹持组件；
（6）旋转工作台至焊接工位，两个连接管固定板反向松开连接管，通过第一气缸控制第一短管固定机构和第二短管固定机构向上移动至焊接组件处，焊接组件处于未焊接状态时，第一焊接压块和第二焊接压块处于分离状态，当第一管道和第二管道移动至第一焊接压块和第二焊接压块之间时，第二电机控制导向滑杆旋转使第一焊接压块和第二焊接压块相对移动合并成一体，第三电机转动控制焊枪沿焊枪滑轨做圆周运动，在移动过程中，两个焊枪分别对第一管道和连接管、第二管道和连接管之间进行焊接固定，焊接完成后，第一焊接压块和第二焊接压块反向移动分开，第一短管固定机构和第二短管固定机构复位；
（7）旋转工作台至冲断工位，定位机构的定位压块压设在第一管道上，顶出杆随着第二顶出机构支撑架移动，直至与支承杆相接触，第四气缸推动顶出杆顶冲支承杆，将支承杆与连接管分离；
（8）旋转工作台至卸料工位，松开夹持机构，接通电磁铁的电源，卸料杆随第二卸料机构支撑架移动，将焊接完成后的管道推送转移至管道放置平台上。