针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备的制作方法

本发明涉及自动焊接设备领域。更具体地说，本发明涉及一种针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备。

背景技术：

管道全位置自动焊接是在管道相对固定的情况下，焊接小车带动焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现自动焊接。现有的管道全位置自动焊接装置多是通过多轴联动控制的方式实现管道环缝焊接，其结构复杂，设备成本高，不利于推广使用。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，其结构简单，设备成本低，可实现对大直径压力厚壁管道环缝的自动焊接，焊接质量和生产效率高。

为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，包括焊接系统，驱动所述焊接系统行走的驱动系统，以及支撑所述驱动系统的支撑系统，其中，所述焊接系统包括：

两个焊接轨道，其对称套设在待焊接管道的环缝的两侧并与所述待焊接管道固定连接，任一焊接轨道包括上半圆焊接轨道和与其侧壁可拆卸连接的下半圆焊接轨道，所述焊接轨道的圆周壁上形成有连通的环形滑槽；

主动齿轮，其滑动套设于靠近所述驱动系统的所述焊接轨道的所述环形滑槽中，所述主动齿轮包括上半圆主动齿轮和与其侧壁可拆卸连接的下半圆主动齿轮，所述主动齿轮由所述驱动系统驱动转动；

从动轮，其滑动套设于另一所述焊接轨道的所述环形滑槽中，所述从动轮包括上半圆从动轮和与其侧壁可拆卸连接的下半圆从动轮；

第一连接板，其沿所述待焊接管道的轴向设置，所述第一连接板的两端分别与所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮的侧壁可拆卸连接，所述第一连接板的中部设有与所述环缝正相对的第一开口，所述第一开口与所述环缝平行的两侧设有沿所述环缝的径向设置的方形滑槽；

两个调节板，其分别与所述方形滑槽滑动连接并以可拆卸的方式安装在所述第一连接板上，任一调节板的远离所述方形滑槽的侧壁上设有导向滑槽，其包括沿所述环缝的径向设置并与所述调节板的顶面连通的第一导向滑槽和设于所述第一导向滑槽的靠近所述环缝的一端并与其连通的类弧形的第二导向滑槽，所述第二导向滑槽的两端设有接触式行程开关；

焊枪，其设于所述两个调节板之间，所述焊枪上设有与所述第一导向滑槽相匹配的两个定位杆；以及，

齿轮箱，其垂直固设于所述第一连接板靠近所述从动轮的一侧，所述齿轮箱里设有相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿轮轴均沿所述待焊接管道的轴向设置并与所述齿轮箱转动连接；其中，所述第一齿轮的齿轮轴的一端穿出所述齿轮箱并通过第一联轴器与设于所述从动轮上的第一电机的输出轴连接，所述第二齿轮的齿轮轴的另一端穿出所述齿轮箱并通过连接套与所述焊枪的非枪头端可拆卸连接。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述驱动系统包括，第二电机，其输出轴通过第二联轴器与第三齿轮的齿轮轴连接，所述第三齿轮与所述主动齿轮啮合。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述支撑系统包括，两个卡箍，其与所述待焊接管道可拆卸连接；支撑箱，其沿所述待焊接管道的轴向固设在所述两个卡箍上，所述支撑箱的内部设有支撑台，所述第二电机设于所述支撑台上，所述支撑箱与所述主动齿轮相邻的侧面上设有与所述第三齿轮的齿轮轴转动连接的通孔，所述第三齿轮的齿轮轴经所述通孔伸入所述支撑箱内与所述第二联轴器连接。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮正相对设置，且所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮之间设有沿所述待接管道的轴向设置的第二连接板和第三连接板，所述第二连接板和所述第三连接板的两端分别与所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮的侧壁可拆卸连接，并分设与所述第一连接板的两侧。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述调节板的上部两侧设有与所述第一导向滑槽平行的第二开口，所述第一连接板上与所述第二开口相对处固设有带螺纹通孔的连接吊耳，所述调节板与所述连接吊耳通过螺栓连接。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述第二导向滑槽的中部与所述第一导向滑槽连通，所述第二导向滑槽的上下侧壁均为弧形，上侧壁的圆心角大于下侧壁的圆心角，且所述上侧壁的圆形角不大于15°。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述定位杆包括与所述焊枪固定连接的外杆和设于其内部的内杆，所述外杆和所述内杆花键连接，所述内杆和所述外杆之间沿其轴向设有压缩弹簧，所述内杆的自由端的端面上设有半球形的凹槽，所述凹槽内卡设有滚珠。

优选的是，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述第一齿轮和所述第二齿轮的模数相同，齿数比为1:9。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、通过将主动齿轮和从动轮用第一连接板连接，将焊枪设置于第一连接板上与环缝正相对的第一开口中，在第一开口中设置调节板，并将焊枪的枪头端与调节板上的导向滑槽通过定位杆连接，非枪头端通过连接套与固设于第一连接板上的齿轮箱连接，以限定焊枪的位置、高度和摆动范围，减少焊接过程中的振动对焊枪位置的影响，使焊枪和环缝的位置保持相对稳定，通过主动齿轮和齿轮箱传动，带动焊枪动作，实现焊枪绕环缝旋转焊接的同时，沿环缝方向前后均匀摆动，有效提高了管道的焊接质量和效率；

第二、通过焊接轨道和卡箍将焊接系统、支撑系统和驱动系统固定在待焊接管道上，组装和拆卸方便；

第三、本发明的全位置自动焊设备结构简单，设备成本低，焊接质量和生产效率高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的全位置自动焊设备的剖视结构示意图；

图2是图1中局部a的放大图；

图3是根据本发明一个实施例的调节板的侧视结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的第一连接板的俯视结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的焊接轨道与从动轮连接的侧视结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的定位杆的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。

如图1-6所示，本发明提供一种针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，包括焊接系统，驱动所述焊接系统行走的驱动系统，以及支撑所述驱动系统的支撑系统，其中，所述焊接系统包括：

两个焊接轨道1，其对称套设在待焊接管道2的环缝3的两侧并与所述待焊接管道2固定连接，任一焊接轨道1包括上半圆焊接轨道101和与其侧壁可拆卸连接的下半圆焊接轨道102，所述焊接轨道1的圆周壁上形成有连通的环形滑槽103；

主动齿轮4，其滑动套设于靠近所述驱动系统的所述焊接轨道1的所述环形滑槽103中，所述主动齿轮4包括上半圆主动齿轮和与其侧壁可拆卸连接的下半圆主动齿轮，所述主动齿轮4由所述驱动系统驱动转动；

从动轮5，其滑动套设于另一所述焊接轨道1的所述环形滑槽103中，所述从动轮5包括上半圆从动轮501和与其侧壁可拆卸连接的下半圆从动轮502；

第一连接板6，其沿所述待焊接管道2的轴向设置，所述第一连接板6的两端分别与所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501的侧壁可拆卸连接，所述第一连接板6的中部设有与所述环缝3正相对的第一开口601，所述第一开口601与所述环缝3平行的两侧设有沿所述环缝3的径向设置的方形滑槽；

两个调节板7，其分别与所述方形滑槽滑动连接并以可拆卸的方式安装在所述第一连接板6上，任一调节板7的远离所述方形滑槽的侧壁上设有导向滑槽，其包括沿所述环缝3的径向设置并与所述调节板7的顶面连通的第一导向滑槽701和设于所述第一导向滑槽701的靠近所述环缝3的一端并与其连通的类弧形的第二导向滑槽702，所述第二导向滑槽702的两端设有接触式行程开关703；

焊枪8，其设于所述两个调节板7之间，所述焊枪8上设有与所述第一导向滑槽701相匹配的两个定位杆9；以及，

齿轮箱10，其垂直固设于所述第一连接板6靠近所述从动轮5的一侧，所述齿轮箱10里设有相互啮合的第一齿轮11和第二齿轮12，所述第一齿轮11和所述第二齿轮12的齿轮轴均沿所述待焊接管道2的轴向设置并与所述齿轮箱10转动连接；其中，所述第一齿轮11的齿轮轴的一端穿出所述齿轮箱10并通过第一联轴器13与设于所述从动轮5上的第一电机14的输出轴连接，所述第二齿轮12的齿轮轴的另一端穿出所述齿轮箱10并通过连接套15与所述焊枪8的非枪头端可拆卸连接。

在上述技术方案中，所述焊接轨道1的内径与所述待焊接管道2的外径相同；所述焊接轨道1由上半圆焊接轨道101和下半圆焊接轨道102组成，所述上半圆焊接轨道101和所述下半圆焊接轨道102的侧壁通过连接件可拆卸连接，连接后，所述上半圆焊接轨道101和所述下半圆焊接轨道102的圆周壁上形成有连通的环形滑槽103，连接件包括分别固设于接缝两侧的带螺纹通孔的第一耳板和用于连接所述第一耳板的螺栓，连接件的结构形式可以有多种，包括但不限于上述列举的具体实施方式，下同；所述主动齿轮4滑动套设于靠近所述驱动系统的所述焊接轨道1的所述环形滑槽103中，并由驱动系统驱动转动，所述主动齿轮4由上半圆主动齿轮和下半圆主动齿轮组成，所述上半圆主动齿轮和所述下半圆主动齿轮的侧壁通过连接件连接；所述从动轮5滑动套设于另一所述焊接轨道1的所述环形滑槽103中，所述从动轮5由上半圆从动轮501和下半圆从动轮502组成，所述上半圆从动轮501和所述下半圆从动轮502的侧壁通过连接件连接；所述第一连接板6沿所述待焊接管道2的轴向设置，所述第一连接板6的两端均设有带螺孔的第二耳板，所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501的侧壁上设有与第二耳板上的螺孔对应的通孔，所述第一连接板6通过第二耳板与螺栓与所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501的侧壁连接，所述第一连接板6的中部设有与所述环缝3正相对的第一开口601，所述第一开口601与所述环缝3平行的两侧设有沿所述环缝3的径向设置的方形滑槽；所述调节板7设于所述第一开口601中，所述调节板7靠近所述方形滑槽的侧壁设有滑块，以使所述调节板7与所述方形滑槽滑动连接，所述调节板7远离所述方形滑槽的侧壁上设有导向滑槽，其包括沿所述环缝3的径向设置并与所述调节板7的顶面连通的第一导向滑槽701和设于所述第一导向滑槽701的靠近所述环缝3的一端并与其连通的类弧形的第二导向滑槽702，所述第二导向滑槽702的两端设有接触式行程开关703，所述调节板7的上部通过连接件固定在所述第一连接板6上；所述焊枪设置在所述第一开口601中所述两个调节板7之间，所述焊枪的枪头端通过定位杆9与所述第一导向滑槽701滑动连接；所述齿轮箱10垂直焊接于所述第一连接板6靠近所述从动轮5的一侧，所述齿轮箱10里设有相互啮合的第一齿轮11和第二齿轮12，所述第一齿轮11和所述第二齿轮12的齿轮轴均沿所述待焊接管道2的轴向设置并与所述齿轮箱10通过轴承转动连接，其中，所述第一齿轮11的齿轮轴的一端穿出所述齿轮箱10并通过第一联轴器13与第一电机14的输出轴连接，所述第二齿轮12的齿轮轴的另一端穿出所述齿轮箱10并通过连接套15与所述焊枪8的非枪头端可拆卸连接，以将所述焊枪8固定，所述第一电机14通过螺栓与固设于所述上半圆从动轮501上的带螺孔的第三耳板连接，所述连接套15包括固定板，其与所述第一连接板6平行，所述固定板的一端与所述第二齿轮12的齿轮轴固定连接，中部设有垂直于所述第一连接板6的连接通孔，所述连接通孔的侧壁上沿其径向间隔设有多个固定螺纹通孔，任一固定螺纹通孔内设有与其相匹配固定螺栓，连接时，将所述焊枪8的非枪头端插入所述连接通孔中，通过调节固定螺栓使其与所述焊枪8抵接，实现固定，所述连接套的结构形式可以有多种，包括但不限于上述列举的具体实施方式。

安装时，先将第一连接板(已焊接固定齿轮箱)与调节板连接，再将第一连接板与上半圆主动齿轮和上半圆从动轮的侧壁连接，再将上半圆主动齿轮和上半圆从动轮卡设在上半圆焊接轨道上，然后将上半圆焊接轨道放置在待焊接管道上，调节上半圆焊接轨道的位置，使第一开口与环缝正相对，再将下半圆焊接轨道与上半圆焊接轨道连接，使焊接轨道固定在待焊接管道上，再将第一电机固定在从动轮上，并将第一电机的输出轴和第一齿轮的齿轮轴通过第一联轴器连接，再依次安装支撑系统和驱动系统，最后再将焊枪插入调节板之间并通过连接套固定。

使用时，根据焊接要求，通过调节板调整焊枪与环缝的间距，调整完成后，固定调节板和焊枪，通过控制器给驱动系统、第一电机和焊枪供电，驱动系统带动主动齿轮、第一连接板、从动轮和焊枪同步旋转，旋转过程中，第一电机带动第一齿轮、第二齿轮转动，进而通过第二齿轮轴带动焊枪沿第二导向滑槽摆动，当焊枪与接触式行程开关接触时，接触式行程开关将信号传递给控制器，控制器控制第一电机反向旋转，进而实现焊枪的往复摆动。

本发明通过将主动齿轮和从动轮用第一连接板连接，将焊枪设置于第一连接板上与环缝正相对的第一开口中，在第一开口中设置调节板，并将焊枪的枪头端与调节板上的导向滑槽通过定位杆连接，非枪头端通过连接套与固设于第一连接板上的齿轮箱连接，以限定焊枪的位置、高度和摆动范围，减少焊接过程中的振动对焊枪位置的影响，使焊枪和环缝的位置保持相对稳定，通过主动齿轮和齿轮箱传动，带动焊枪动作，实现焊枪绕环缝旋转焊接的同时，沿环缝方向前后均匀摆动，有效提高了管道的焊接质量和效率。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述驱动系统包括，第二电机16，其输出轴通过第二联轴器17与第三齿轮18的齿轮轴连接，所述第三齿轮18与所述主动齿轮4啮合。这里，通过第二电机驱动第三齿轮，以实现带动主动齿轮旋转。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述支撑系统包括，两个卡箍19，其与所述待焊接管道2可拆卸连接；支撑箱20，其沿所述待焊接管道2的轴向固设在所述两个卡箍19上，所述支撑箱20的内部设有支撑台21，所述第二电机16设于所述支撑台21上，所述支撑箱20与所述主动齿轮4相邻的侧面上设有与所述第三齿轮18的齿轮轴通过轴承转动连接的通孔，所述第三齿轮18的齿轮轴经所述通孔伸入所述支撑箱20内与所述第二联轴器17连接。这里，通过卡箍将支撑箱固定在待焊接管道上，支撑箱和支撑台分别为第二电机和第三齿轮的齿轮轴提供支撑力，使驱动系统稳定运行。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501正相对设置，且所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501之间设有沿所述待接管道2的轴向设置的第二连接板和第三连接板，所述第二连接板和所述第三连接板的两端分别与所述上半圆主动齿轮和所述上半圆从动轮501的侧壁可拆卸连接，并分设与所述第一连接板6的两侧。这里，通过设置第二连接板和第三连接板，使得上半圆主动齿轮和上半圆从动齿轮连接更稳定。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述调节板7的上部两侧设有与所述第一导向滑槽701平行的第二开口704，所述第一连接板6上与所述第二开口704相对处固设有带螺纹通孔的连接吊耳602，所述调节板7与所述连接吊耳602通过螺栓连接。这里，优选了一种调节板与第一连接板的可拆卸连接方式，将第一连接板与调节板通过连接吊耳、第二开口和螺栓连接，拆卸方便，且便于调整调节板的高度。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述第二导向滑槽702的中部与所述第一导向滑槽701连通，所述第二导向滑槽702的上下侧壁均为弧形，上侧壁的圆心角大于下侧壁的圆心角，且所述上侧壁的圆形角不大于15°。这里，通过限定第二导向滑槽的上下侧壁的圆心角，以使焊枪的摆动范围控制在合理范围之内，确保焊接质量。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述定位杆9包括与所述焊枪8固定连接的外杆901和设于其内部的内杆902，所述外杆901和所述内杆902花键连接，所述内杆902和所述外杆901之间沿其轴向设有压缩弹簧903，所述内杆902的自由端的端面上设有半球形的凹槽，所述凹槽内卡设有滚珠904。这里，将定位杆设计为由花键连接的外杆、内杆和压缩弹簧组成，一方面便于将定位杆卡设到调节板的导向滑槽中，另一方面，压缩弹簧可提供缓冲作用，有利于吸收焊接过程中产生的振动，提高焊接质量。

在另一技术方案中，所述的针对大直径压力厚壁管道的全位置自动焊设备，所述第一齿轮11和所述第二齿轮12的模数相同，齿数比为1:9。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。