一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统的制作方法

本实用新型涉及管道焊接技术领域，具体而言，涉及一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统。

背景技术：

在高合金、钛及钛合金、镍及镍合金管道焊接时都需要进行背面焊缝保护。背面保护是保证焊接接头质量的关键因素。工程上常用的是传统的背面充氩保护方法，即从管子的一端向焊接处充氩；这种方法的缺点很明显：(1)是浪费气体(气体用量大)；(2)要提前充气，需要时间比较长；(3)在长管道施工中，要在里面焊缝处填加可溶纸等进行堵气，管道焊接完成后要进行清洗来去除。且在传统的管道焊接过程中，不能做到通过及时地观察管子背面焊缝的成形情况而及时调节焊接参数、保证背面焊缝成形质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统，以改善上述的问题。

本实用新型是这样实现的：

基于上述的目的，本实用新型提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统，包括支撑装置、驱动装置、摄像装置、扇形保护气罩和导气管，所述驱动装置包括伺服电机和传动轴，所述伺服电机驱动连接所述传动轴，所述支撑装置和所述摄像装置分别安装于所述传动轴，所述扇形保护气罩安装于所述摄像装置，所述导气管的输出端与所述扇形保护气罩连通。

本实用新型提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统操作灵活、简便、氩气消耗低、工作效率高、焊缝质量好、自动化程度高、通用性强，且可以通过摄像装置对焊缝焊接处进行实时观察，方便进行及时的调整，从而保证焊缝成形的质量。

进一步地，所述支撑装置包括第一支撑结构和第二支撑结构，所述第一支撑结构安装于所述传动轴，且所述第一支撑结构位于所述伺服电机和所述摄像装置之间，所述第二支撑结构安装于所述传动轴，且所述摄像装置位于所述第一支撑结构和所述第二支撑结构之间。

将第一支撑结构和第二支撑结构分别安装在摄像装置的两端可以准确定位管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统的中心，保证传动轴与被焊管道的同轴度，且能让摄像装置和扇形保护气罩更加稳定的旋转。

进一步地，所述第一支撑结构包括第一调节手轮和两个第一定位中心支架，所述第一调节手轮套设于所述传动轴，两个所述第一定位中心支架分别安装于所述第一调节手轮的两侧，转动所述第一调节手轮令所述第一定位中心支架张开或者闭合，所述第一调节手轮对两个所述第一定位中心支架进行同步控制。

这样调节起来更加方便，且能更好的保证传动轴与被焊管道的同轴度。

进一步地，所述第二支撑结构包括第二调节手轮和第二定位中心支架，所述第二调节手轮套设于所述传动轴，所述第二定位中心支架安装于所述第二调节手轮靠近所述摄像装置的一侧，转动所述第二调节手轮令所述第二定位中心支架张开或者闭合。

进一步地，所述第一定位中心支架包括多个第一连杆，所述第一连杆与所述第一调节手轮转动连接，所述第一连杆相对于所述第一调节手轮转动的轴心线与所述传动轴的轴心线垂直，多个所述第一连杆沿所述第一调节手轮的周向间隔设置；所述第二定位中心支架包括多个第二连杆，所述第二连杆与所述第二调节手轮转动连接，所述第二连杆相对于所述第二调节手轮转动的轴心线与所述传动轴的轴心线垂直，多个所述第二连杆沿所述第二调节手轮的周向间隔设置。

正向旋转第一调节手轮时，多个第一连杆慢慢张开，即第一连杆沿远离传动轴的轴心线的方向转动，反向旋转第一调节手轮时，第一连杆朝向传动轴的轴心线的转动，第一支撑结构收缩；正向旋转第二调节手轮时，多个第二连杆慢慢张开，第二连杆沿远离传动轴的轴心线的方向转动，反向旋转第二调节手轮时，第二连杆朝向传动轴的轴心线的转动，第二支撑结构收缩，当第一连杆和第二连杆张开时，可以固定传动轴与被焊管道的位置，方便焊接，当第一连杆和第二连接收缩时，方便安装和取出管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统。

进一步地，所述支撑装置还包括长度调节装置，所述长度调节装置包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆安装于所述伺服电机，所述第一调节杆的轴心线与所述传动轴的轴心线平行，所述伺服电机位于所述第一调节杆和所述传动轴之间，所述第二调节杆安装于所述第一调节杆远离所述伺服电机的一端，所述第二调节杆能够沿所述第一调节杆的轴心线靠近或者远离所述伺服电机。

这样可以保证即使背面焊缝距离管道端口一端距离较远，也可以通过长度调节装置准确定位到管道背面焊缝位置。

进一步地，所述第二调节杆螺接于所述第一调节杆。

进一步地，所述传动轴为空心结构，所述导气管位于所述传动轴内。

这样更利于管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统顺利工作，同时，这样可以让设备结构紧凑、更易实现整机小型化。

进一步地，所述摄像装置包括LED光源、摄像头、电源和电缆线，所述LED光源和所述摄像头分别安装于所述传动轴，所述LED 光源和所述电源分别通过所述电缆线与所述电源连接，所述电缆线位于所述传动轴内。

基于上述的目的，本实用新型还提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统，包括支撑装置、驱动装置、摄像装置、扇形保护气罩、导气管和配重块，所述驱动装置包括伺服电机和传动轴，所述伺服电机驱动连接所述传动轴，所述支撑装置和所述摄像装置分别安装于所述传动轴，所述扇形保护气罩安装于所述摄像装置，所述导气管的输出端与所述扇形保护气罩连通，所述配重块与所述扇形保护气罩连接，且所述配重块与所述扇形保护气罩分别位于所述传动轴的两侧。

本实用新型提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统操作灵活、简便、氩气消耗低、工作效率高、焊缝质量好、自动化程度高、通用性强，且可以通过摄像装置对焊缝焊接处进行实时观察，方便进行及时的调整，从而保证焊缝成形的质量，配重块可以让管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统在转动时更加的平稳，从而方便观察。

与现有技术相比，本实用新型实现的有益效果是：

本实用新型提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统操作灵活、简便、氩气消耗低、工作效率高、焊缝质量好、自动化程度高、通用性强，且可以通过摄像装置对焊缝焊接处进行实时观察，方便进行及时的调整，从而保证焊缝成形的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要实用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统的示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的第二支撑结构的示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的第一支撑结构的示意图；

图4示出了本实用新型实施例提供的扇形保护气罩的示意图。

图中：101-第一支撑结构；102-第二支撑结构；103-伺服电机； 104-传动轴；105-摄像装置；106-扇形保护气罩；107-导气管；108- 长度调节装置；109-配重块；110-第二调节手轮；111-第二连杆；112- 第一调节手轮；113-第一连杆；114-扇形罩体；115-筛网。

具体实施方式

在高合金、钛及钛合金、镍及镍合金管道焊接时都需要进行背面焊缝保护。背面保护是保证焊接接头质量的关键因素。工程上常用的是传统的背面充氩保护方法，即从管子的一端向焊接处充氩；这种方法的缺点很明显：(1)是浪费气体(气体用量大)；(2)要提前充气，需要时间比较长；(3)在长管道施工中，要在里面焊缝处填加可溶纸等进行堵气，管道焊接完成后要进行清洗来去除。且在传统的管道焊接过程中，不能做到通过及时地观察管子背面焊缝的成形情况而及时调节焊接参数、保证背面焊缝成形质量。

为了使上述问题得到改善，本实用新型提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统，包括支撑装置、驱动装置、摄像装置、扇形保护气罩和导气管，所述驱动装置包括伺服电机和传动轴，所述伺服电机驱动连接所述传动轴，所述支撑装置和所述摄像装置分别安装于所述传动轴，所述扇形保护气罩安装于所述摄像装置，所述导气管的输出端与所述扇形保护气罩连通。

本实用新型提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统操作灵活、简便、氩气消耗低、工作效率高、焊缝质量好、自动化程度高、通用性强，且可以通过摄像装置对焊缝焊接处进行实时观察，方便进行及时的调整，从而保证焊缝成形的质量。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面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了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1至图4，本实施例提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统，包括支撑装置、驱动装置、摄像装置105、扇形保护气罩106和导气管107，所述驱动装置包括伺服电机103和传动轴104，所述伺服电机103驱动连接所述传动轴104，所述支撑装置和所述摄像装置105分别安装于所述传动轴104，所述扇形保护气罩106安装于所述摄像装置105，所述导气管107的输出端与所述扇形保护气罩106连通。

本实施例提供的管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统操作灵活、简便、氩气消耗低、工作效率高、焊缝质量好、自动化程度高、通用性强，且可以通过摄像装置105对焊缝焊接处进行实时观察，方便进行及时的调整，从而保证焊缝成形的质量。

其中，扇形保护气罩106由扇形罩体114与筛网115构成，在伺服电机103的驱动下作圆周运动。

所述支撑装置包括第一支撑结构101和第二支撑结构102，所述第一支撑结构101安装于所述传动轴104，且所述第一支撑结构101 位于所述伺服电机103和所述摄像装置105之间，所述第二支撑结构 102安装于所述传动轴104，且所述摄像装置105位于所述第一支撑结构101和所述第二支撑结构102之间。将第一支撑结构101和第二支撑结构102分别安装在摄像装置105的两端可以准确定位管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统的中心，保证传动轴104与被焊管道的同轴度，且能让摄像装置105和扇形保护气罩106更加稳定的旋转。

所述第一支撑结构101包括第一调节手轮112和两个第一定位中心支架，所述第一调节手轮112套设于所述传动轴104，两个所述第一定位中心支架分别安装于所述第一调节手轮112的两侧，转动所述第一调节手轮112令所述第一定位中心支架张开或者闭合，所述第一调节手轮112对两个所述第一定位中心支架进行同步控制。这样调节起来更加方便，且能更好的保证传动轴104与被焊管道的同轴度。

所述第二支撑结构102包括第二调节手轮110和第二定位中心支架，所述第二调节手轮110套设于所述传动轴104，所述第二定位中心支架安装于所述第二调节手轮110靠近所述摄像装置105的一侧，转动所述第二调节手轮110令所述第二定位中心支架张开或者闭合。

所述第一定位中心支架包括多个第一连杆113，所述第一连杆 113与所述第一调节手轮112转动连接，所述第一连杆113相对于所述第一调节手轮112转动的轴心线与所述传动轴104的轴心线垂直，多个所述第一连杆113沿所述第一调节手轮112的周向间隔设置；所述第二定位中心支架包括多个第二连杆111，所述第二连杆111与所述第二调节手轮110转动连接，所述第二连杆111相对于所述第二调节手轮110转动的轴心线与所述传动轴104的轴心线垂直，多个所述第二连杆111沿所述第二调节手轮110的周向间隔设置。正向旋转第一调节手轮112时，多个第一连杆113慢慢张开，即第一连杆113沿远离传动轴104的轴心线的方向转动，反向旋转第一调节手轮112时，第一连杆113朝向传动轴104的轴心线的转动，第一支撑结构101收缩；正向旋转第二调节手轮110时，多个第二连杆111慢慢张开，第二连杆111沿远离传动轴104的轴心线的方向转动，反向旋转第二调节手轮110时，第二连杆111朝向传动轴104的轴心线的转动，第二支撑结构102收缩，当第一连杆113和第二连杆111张开时，可以固定传动轴104与被焊管道的位置，方便焊接，当第一连杆113和第二连接收缩时，方便安装和取出管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统。

所述支撑装置还包括长度调节装置108，所述长度调节装置108 包括第一调节杆和第二调节杆，所述第一调节杆安装于所述伺服电机 103，所述第一调节杆的轴心线与所述传动轴104的轴心线平行，所述伺服电机103位于所述第一调节杆和所述传动轴104之间，所述第二调节杆安装于所述第一调节杆远离所述伺服电机103的一端，所述第二调节杆能够沿所述第一调节杆的轴心线靠近或者远离所述伺服电机103。这样可以保证即使背面焊缝距离管道端口一端距离较远，也可以通过长度调节装置108准确定位到管道背面焊缝位置。

其中，所述第二调节杆可以螺接于所述第一调节杆。或者，在第一调节杆和第二调节杆之间设置一个连接器，第一调节杆和第二调节杆分别与该连接器螺接，这些方式都是可以实现长度调节的。

所述传动轴104为空心结构，所述导气管107位于所述传动轴 104内。这样更利于管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统顺利工作，同时，这样可以让设备结构紧凑、更易实现整机小型化。

所述摄像装置105包括LED光源、摄像头、电源和电缆线，所述LED光源和所述摄像头分别安装于所述传动轴104，所述LED光源和所述电源分别通过所述电缆线与所述电源连接，所述电缆线位于所述传动轴104内。当摄像装置105工作时，在伺服电机103的驱动下，摄像头在被焊管道内壁焊缝处与扇形保护气罩106同步运动，从而可观察管道的全位置焊缝。

本实施例还提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统还包括显示与存储系统和控制系统，该显示与储存系统由液晶显示屏、SD存储卡、USB接口等组成。所述液晶显示屏可独立放置在外部控制台上，与微型摄像头通过多芯电缆线连接，从而便于对焊缝背面成形的观察。所述SD存储卡与USB接口可用于焊缝观察录像的存取与读取功能。控制系统由控制台、手持式无线操控盒、驱动器等组成。所述驱动器至于控制台中，与微型电机通过多芯电缆线相连，可通过手持式无线操控盒进行操作。无线操控盒可以通过驱动器对微型电机进行启停以及速度的控制。

本实施例还提供了一种管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统还可以设置配重块109，所述配重块109与所述扇形保护气罩 106分别位于所述传动轴104的两侧。

配重块109可以让管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统在转动时更加的平稳，从而方便观察。

本实施例的工作过程：首先通过旋转第一调节手轮112和第二调节手轮110将支撑装置调整至合适的张角，将管道全位置焊接背面保护及背面焊缝观察系统从被焊管道一端送入管道中；然后通过转动第一调节手轮112和第二调节手轮110，张开支撑装置，使其能够将被焊管道与传动轴104固定，使传动轴104与管道同心同轴。在进行焊接操作之前，打开电源，启动摄像装置105以及显示屏；通过第一定位中心支架和第二定位中心支架上的小轮移动摄像头来定位焊缝，使焊缝可以出现在显示屏幕中央附近；打开气瓶，使扇形保护气罩106 有气流流出，对焊缝进行焊接前的预保护。在焊接过程中，通过无线操控盒来控制伺服电机103转动，使其带动扇形保护气罩106和摄像头在管道焊缝附近进行圆周运动，来观察并保护管道焊接的背面焊缝成型。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。