基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置的制作方法

本发明涉及焊接辅具技术领域，具体为基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置。

背景技术：

工程管道由于输送距离较大因此使用的管道长度较长，为方便生产和运输，一般采取分段式结构，即在施工时将数段管道焊接成一根，因此在焊接过程中归于管道的定心尤为重要。

现有的定心装置一般利用垫块使两根管道保持在同一高度上，一方面由于管道的形状为圆形容易发生偏移，偏移后导致两段管道的中线不在同一直线上，在进行焊接作业时可能发生焊缝不均匀和焊点偏移的现象，对后续使用时的密封性和管道焊接处的稳定性造成了一定的影响，另一方面由于不同施工的施工方案需要不同尺寸的管道，利用垫块进行固定时需要根据管道尺寸的变化制作相应的垫块，耗费了一定的物料，增加了生产成本。

为解决上述问题，发明者提出了基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置，具备定心和尺寸调节的优点，保证了在焊接过程中管道的中心始终在一条直线上，同时通过对尺寸的调节可适用于不同的管道焊接祖业，增加了该装置的实用性适用性。

技术实现要素：

为实现上述定心和尺寸调节的目的，本发明提供如下技术方案：基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置，包括定位轮、限位槽、滑块、第一传动轮、第二传动轮、隔板、支撑杆、限位块、接触块、定位座、转轴、卡块、主轴、主动轮、从动轮、调节杆、连杆、正向齿轮组和反向齿轮组。

上述各结构之间的位置及连接关系如下：

所述定位轮的表面开设有六个限位槽，六个所述限位槽的规格尺寸均相同且以定位轮的中点为参照呈均匀分布，即相邻两个所述限位槽之间的角度和距离均相同，所述限位槽由两个曲面度相同的曲面结构构成，两个曲面结构的两端呈封闭状态，并且所述限位槽的尺寸大于滑块的尺寸，所述限位槽的内部活动连接有滑块，六个所述滑块分别与六个支撑杆活动连接，即支撑杆通过滑块与定位轮活动连接，所述定位轮的左、右两侧分别活动连接有第一传动轮和第二传动轮，所述定位轮、第一传动轮和第二传动轮的中点在同一直线上，所述定位轮的外侧活动连接有六个隔板，所述隔板的规格尺寸均相同且远离定位轮的一端为曲面结构，六个所述隔板以定位轮的中点为参照呈均匀分布，即相邻两个所述隔板之间的距离和角度均相同。

相邻两个所述隔板之间活动连接有活支撑杆，六个所述支撑杆的规格尺寸均相同且以定位轮的中点为参照呈均匀分布，相邻两个所述支撑杆之间的角度与相邻两个隔板之间的角度相同，所述支撑杆的外侧活动连接有限位块，所述支撑杆远离隔板的一端活动连接有接触块，所述接触块为曲面结构且曲面度与隔板的曲面度相同，即定位轮、隔板和接触块的圆心为同一点，相邻两个所述接触块之间的角度与相邻两个支撑杆之间的角度相同。

所述定位轮的外侧活动连接有定位座，所述定位座的正面活动连接有转轴，所述转轴的外侧活动连接有卡块，所述定位座的内部活动连接有主轴，所述主轴的外侧活动连接有主动轮，所述主动轮和从动轮的规格尺寸均相同且相互啮合，并且所述主动轮和从动轮在同一平面上，所述主轴、主动轮、反向齿轮组和第二传动齿轮的中轴线在同一直线上，所述主动轮的外侧活动连接有从动轮，所述主动轮和从动轮之间活动连接有调节杆，所述调节杆的顶部活动连接有连杆，所述连杆的左端与正向齿轮组的下方半齿轮活动铰接，所述连杆的右端与反向齿轮组的下方半齿轮活动铰接，所述连杆的中点在正向齿轮组和反向齿轮组之间的中线上，即正向齿轮组和反向齿轮组到连杆中点的距离相同。

所述从动轮的上方活动连接有正向齿轮组，所述正向齿轮组包括上、下两个相适配的半齿轮，两个所述半齿轮分别与第一传动轮和从动轮活动连接，并且所述正向齿轮组、第一传动轮和从动轮的中轴线在同一直线上，所述主动轮的上方活动连接有反向齿轮组，所述反向齿轮组由上、下两个相适配的半齿轮组成，反向齿轮组的两个半齿轮分别与第二传动轮和主动轮活动连接，所述正向齿轮组包括的两个半齿轮的齿牙方向与反向齿轮组的两个半齿轮的齿牙方向相反。

作为优选，所述主轴贯穿并延伸至主动轮的外侧，且与反向齿轮组的下方半齿轮活动插接，所述主轴的表面开设键槽，所述主动轮及反向齿轮组的下方半齿轮的内部均设置有与键槽相适配的定位键。

作为优选，所述卡块由对称的左、右两部分组成，并且左、右两部分相对的一侧均为倾斜结构。

作为优选，所述主动轮和从动轮以定位座的中点为参照呈对称分布。

作为优选，所述调节杆远离连杆的一端位于卡块的两个倾斜结构之间，所述调节杆的中线与连杆的中线呈垂直状态，并且所述调节杆以连杆的中点为支点可左右转动。

作为优选，所述正向齿轮组和反向齿轮组的下方半齿轮与连杆连接处呈凹陷结构，并且该凹陷结构的外侧套接有滑套，所述连杆与滑套活动铰接。

与现有技术及产品相比，本发明的有益效果是：

1、基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置，通过利用定位轮的旋转方向来控制整个装置的尺寸，可保证六个接触块始终为同步运动，由于六个所述限位槽的规格尺寸均相同且以定位轮的中点为参照呈均匀分布，即相邻两个所述限位槽之间的角度和距离均相同，六个滑块分别位于六个限位槽的内部且分别与六个支撑杆活动连接，当定位轮旋转时，可带动六个滑块和六个支撑杆同步向外或向内运动，进而使六个接触块同步运动，即六个接触块的端点距定位轮中心的距离始终相同，同时接触块的曲面设计可保证其与管道内壁之间实现良好的贴合，防止管道发生偏移，实现了该装置定心的目的，避免了因管道偏移导致其中线不在同一直线上，在进行焊接作业时可能发生焊缝不均匀和焊点偏移的现象，提高了管道焊接时的质量。

2、基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置，通过随正向齿轮组和反向齿轮组的两个半齿轮之间的啮合状态进行调节，可改变定位轮的旋转方向，当正向齿轮组的两个半齿轮啮合时，可通过第一传动轮带动定位轮逆时针转动，此时支撑杆和接触块向下运动，六个接触块之间的距离减小，当反向齿轮组的两个半齿轮啮合时，定位轮顺时针转动，此时六个接触块之间的距离增大，通过对接触块之间的距离进行调节，可使该装置适用于不同尺寸的管道焊接作业，与传统的垫块相比，节约了一定的生产成本，同时提高了该装置的实用性和适用性。

附图说明

图1为本发明连接结构俯视图，此时各结构均处于初始位置，定位轮、第一传动轮和第二传动轮不旋转，六个接触块的位置和距离相对固定；

图2为本发明限位槽、滑块与接触块连接结构示意图，此时三者处于初始位置，滑块在限位槽内的位置不发生变化，即六个接触块之间的距离不变；

图3为本发明限位槽、滑块与接触块运动轨迹示意图，此时限位槽随定位轮1作顺时针转动，推动滑块和接触块向上运动，即此时六个接触块之间的距离增大；

图4为本发明主动轮和从动轮分别与正向齿轮组及反向齿轮组连接结构示意图，此时正向齿轮组的两个半齿轮呈啮合状态；

图5为本发明连杆、正向齿轮组和反向齿轮组连接结构示意图，此时连杆为水平状态，正向齿轮组和反向齿轮组两个半齿轮均为分离状态，即此时接触块的位置不发生变化；

图6为本发明连杆、正向齿轮组和反向齿轮组运动轨迹示意图一，此时连杆向右倾斜，正向齿轮组的两个半齿轮呈啮合状态，即此时定位轮作逆时针转动，六个接触块之间的距离减小；

图7为本发明连杆、正向齿轮组和反向齿轮组运动轨迹示意图二，此时连杆向左倾斜，反向齿轮组的两个半齿轮测井啮合状态，即此时定位轮作顺时针转动，六个接触块之间的距离增大。

图中：1-定位轮、2-限位槽、3-滑块、4-第一传动轮、5-第二传动轮、6-隔板、7-支撑杆、8-限位块、9-接触块、10-定位座、11-转轴、12-卡块、13-主轴、14-主动轮、15-从动轮、16-调节杆、17-连杆、18-正向齿轮组、19-反向齿轮组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7：

该基于齿轮传动原理的工程管道焊接定心装置，包括定位轮1、限位槽2、滑块3、第一传动轮4、第二传动轮5、隔板6、支撑杆7、限位块8、接触块9、定位座10、转轴11、卡块12、主轴13、主动轮14、从动轮15、调节杆16、连杆17、正向齿轮组18和反向齿轮组19。

其中：

a、六个滑块3分别与六个支撑杆7活动连接，即支撑杆7通过滑块3与定位轮1活动连接，定位轮1、第一传动轮4和第二传动轮5的中点在同一直线上，隔板6的规格尺寸均相同且远离定位轮1的一端为曲面结构，六个隔板6以定位轮1的中点为参照呈均匀分布，即相邻两个隔板6之间的距离和角度均相同，卡块12由对称的左、右两部分组成，并且左、右两部分相对的一侧均为倾斜结构。

b、主动轮14和从动轮15以定位座10的中点为参照呈对称分布，六个限位槽2的规格尺寸均相同且以定位轮1的中点为参照呈均匀分布，即相邻两个限位槽2之间的角度和距离均相同，限位槽2由两个曲面度相同的曲面结构构成，两个曲面结构的两端呈封闭状态，并且限位槽2的尺寸大于滑块3的尺寸。

c、正向齿轮组18包括上、下两个相适配的半齿轮，两个半齿轮分别与第一传动轮4和从动轮15活动连接，并且正向齿轮组18、第一传动轮4和从动轮15的中轴线在同一直线上，反向齿轮组19由上、下两个相适配的半齿轮组成，反向齿轮组19的两个半齿轮分别与第二传动轮5和主动轮14活动连接，正向齿轮组18包括的两个半齿轮的齿牙方向与反向齿轮组19的两个半齿轮的齿牙方向相反，正向齿轮组18和反向齿轮组19的下方半齿轮与连杆17连接处呈凹陷结构，并且该凹陷结构的外侧套接有滑套，连杆17与滑套活动铰接。

其中：

d、六个支撑杆7的规格尺寸均相同且以定位轮1的中点为参照呈均匀分布，相邻两个支撑杆7之间的角度与相邻两个隔板6之间的角度相同，接触块9为曲面结构且曲面度与隔板6的曲面度相同，即定位轮1、隔板6和接触块9的圆心为同一点，相邻两个接触块9之间的角度与相邻两个支撑杆7之间的角度相同。

e、主轴13贯穿并延伸至主动轮14的外侧，且与反向齿轮组19的下方半齿轮活动插接，主轴13的表面开设键槽，主动轮14及反向齿轮组19的下方半齿轮的内部均设置有与键槽相适配的定位键，主动轮14和从动轮15的规格尺寸均相同且相互啮合，并且主动轮14和从动轮15在同一平面上，主轴13、主动轮14、反向齿轮组19和第二传动齿轮5的中轴线在同一直线上。

f、调节杆16远离连杆17的一端位于卡块12的两个倾斜结构之间，调节杆16的中线与连杆17的中线呈垂直状态，并且调节杆16以连杆17的中点为支点可左右转动，连杆17的左端与正向齿轮组18的下方半齿轮活动铰接，连杆17的右端与反向齿轮组19的下方半齿轮活动铰接，连杆17的中点在正向齿轮组18和反向齿轮组19之间的中线上，即正向齿轮组18和反向齿轮组19到连杆17中点的距离相同。

在使用时，各结构之间的初始位置及连接关系如下：

第一传动齿轮4和第二传动齿轮5分别位于定位轮1的左右两侧且与其啮合，六个支撑杆7分别通过六个滑块3与定位轮1活动连接，六个接触块9分别与六个支撑杆7固定连接，主动轮14套接在主轴13的外侧且与从动轮15呈啮合状态，正向齿轮组18的下方半齿轮与从动轮15活动连接，上方半齿轮与第一传动齿轮4活动连接，反向齿轮组19的下方半齿轮与主动轮14活动连接，上方半齿轮与第二传动齿轮5活动连接，连杆17分别与正向齿轮组18和反向齿轮组19的下方半齿轮活动铰接。

上述结构及过程请参阅图1、图4。

由于接触块9通过支撑杆7和滑块3与定位轮1活动连接，滑块3位于限位槽2的内部且与其滑动连接，限位槽2由两个曲面度相同的曲面结构构成，两个曲面结构的两端呈封闭状态，并且限位槽2的尺寸大于滑块3的尺寸，由于定位轮1的位置相对固定，可转动不可移动，所以当定位轮1转动时可带动六个限位槽2同步同向转动，当定位轮1顺时针转动时，可推动滑块3向上运动，即此时支撑杆7和接触块9同步向上运动，六个接触块9之间的距离增大，同理，当定位轮1逆时针转动时，可带动支撑杆7和接触块9向下运动，此时六个接触块9之间的距离减小。

上述结构及过程请参阅图1-3。

在初始状态下，正向齿轮组18和反向齿轮组19的两个半齿轮均呈非啮合状态，即此时主动轮14和从动轮15呈转动状态，而第一传动轮4和第二传动轮5不运动，此时定位轮1不旋转，即接触块9的位置不变。

上述结构及过程请参阅图5。

通过调节杆16对连杆17的倾斜状态进行调节，当连杆17向右倾斜时，正向齿轮组18的两个半齿轮呈啮合状态，此时可带动与其连接的第一传动轮4顺时针旋转，由于第一传动轮4与定位轮1啮合，所以此时定位轮1在啮合齿轮旋转方向相反的原理下作逆时针转动，通过上述原理和过程可知，此时支撑杆7和接触块9向下运动，六个接触块9之间的距离减小。

上述结构及过程请参阅图6。

同理，当连杆17向作倾斜时，反向齿轮组19的两个半齿轮呈啮合状态，此时可带动与其连接的第二传动轮5逆时针旋转，由于第二传动轮5与定位轮1啮合，所以此时定位轮1在啮合齿轮旋转方向相反的原理下作顺时针转动，通过上述原理和过程可知，此时支撑杆7和接触块9向上运动，六个接触块9之间的距离增大。

上述结构及过程请参阅图7。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。