一种包括夹紧部的管内焊接装置的制作方法

本发明涉及管内焊接技术领域，尤其涉及一种包括夹紧部的管内焊接装置。

背景技术：

管内焊接属于现有技术，比如短管，直接人工焊接和倾斜焊接即可，但是对于石油钻采和化工行业，要求尽量减少焊接接头以避免安全风险，这就需要长度较长的完整管，同时为了应对工况的腐蚀介质、延长设备寿命，管内还需要焊接一定厚度的耐蚀合金覆层。

由于完整管较长，怎么实现焊接机构在管内焊接时需要解决的技术问题，并且怎么解决对待处理管的固定问题。

技术实现要素：

为了实现对较长完整管的管内焊接并实现待处理管的固定，为此，本发明提供一种包括夹紧部的管内焊接装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种包括夹紧部的管内焊接装置，还包括第二支撑机构，所述第二支撑机构包括夹紧架、钢丝绳和用于牵拉钢丝绳两端的第一牵拉件、第二牵拉件，所述钢丝绳穿过夹紧部，所述夹紧部包括在夹紧架一侧面上上下移动的第一支撑板，所述第一支撑板中部设置有待处理管穿过的过孔，所述第一支撑板通过轴承与第二支撑板连接，装置还包括驱使轴承内外套相对转动的第二驱动电机，所述第二支撑板上设置有弧形板组件，所述弧形板组件在第二支撑板的平面上可移动，所述弧形板组件上设置有固定待处理管的固定部。

优化的，钢丝绳至少有一端在相应的牵拉件上可拆卸和拉紧。

优化的，所述弧形板组件包括第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板与第二弧形板之间、第一弧形板与第二支撑板之间分别设置有第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨相对垂直设置。

优化的，所述第一弧形板为半圆的扇形结构，且两端部的连线经过第一支撑板和第二支撑板的通孔中心，所属第二弧形板为四分之一扇形结构，箍紧件在第二弧形板的中部。

优化的，所述轴承的外套同轴设置有第一啮合齿轮，所述第二驱动电机的驱动端与前端减速机连接作为驱动，驱动穿过所述第一支撑板的端部设置有第二啮合齿轮，在第二驱动电机的带动下，第一啮合齿轮驱动第二啮合齿轮转动。

优化的，所述第一支撑板下方设置有用于使第一支撑板沿着竖向导轨方向移动的上驱动器。

优化的，所述固定部包括箍紧件和链条，所述箍紧件内侧面固定在第二弧形板的中部，所述链条的一端固定在箍紧件上。

优化的，所述第一弧形板和第二弧形板在固定待处理管后，均贴在待处理管的外表面上。

优化的，所述第一支撑板的侧面还设置有控显部，所述控显部包括控制中心电路、与控制中心电路连接的按键电路、显示预警电路，所述二支撑板上两个设置有第二传感器，所述第二传感器固定在第一导轨的两端且相对设置，所述控制中心电路与第二驱动电机连接。

优化的，还包括焊接机构，所述焊接机构伸入到待处理管内，所述焊接机构中靠近第二支撑机构的端部搭在钢丝绳上，且沿着钢丝绳长度方向来回移动。

本发明的优点在于：

(1)本申请通过设置钢丝绳来支撑伸入到待处理管内的焊枪，通过第一支撑板上的所有部件来固定待处理管，并且通过第二驱动电机实现待处理管的转动，结合焊枪在钢丝绳上来回移动，从而实现对较长完整管的管内焊接并实现待处理管的固定。

(2)钢丝绳一端可拆卸，并且可以张紧，这样每焊接一个待处理管，均可以将钢丝绳穿过，由于待处理管较长，张紧钢丝绳可以保证焊枪与待处理管待焊点的距离。

(3)第一弧形板和第二弧形板的设置可以用于调节固定部的位置，并且可以紧贴待处理管，防止待处理管晃动。

(4)轴承、第一啮合齿轮、第二啮合齿轮、第二驱动电机配合使用实现。

(5)竖向导轨和上驱动器的设置可以起到对固定部竖向位置的粗调。

(6)箍紧件和链条的设置可以更好的固定待处理管。

(7)第一弧形板和第二弧形板贴在待处理管外表面还可以起到防止链条上的待处理管晃动的效果。

(8)控显部的设置可以实现焊接装置的自动化提供电器部件的支撑。

(9)焊接机构靠近第二支撑机构的端部搭在钢丝绳上，从而保证焊枪在第一支撑机构与第二支撑机构之间平滑过渡。

附图说明

图1为本发明中装置的前视图。

图2为本发明中装置的俯视图。

图3为本发明中装置的轴测图。

图4为本发明中装置的左视图。

图5为图1中a2部分的放大图。

图6为图2中b4部分的放大图。

图7为图3中c3部分的放大图。

图8和图9为第一驱动结构和壳体处的立体放大图。

图10为图4中d1部分的放大图。

图11为焊接机构处取下盖板后的局部立体图。

图12为图1中a1部分的放大图。

图13为图2中b3部分的放大图。

图14为图3中c2部分的放大图。

图15为为图3中c1部分的放大图。

图16为图3中b1部分的放大图。

图17第二驱动机构内部的立体图。

图18为图3中b2部分的放大图。

图中标注符号的含义如下：

1-第一支撑机构101-第一支撑架102-方管

103-焊接支撑1031-耳板1032-盖板

2-第二支撑机构201-第二支撑架

202-第一牵拉件203-第二牵拉件204-钢丝绳

205-支托架206-夹紧架

3-第一驱动机构301-第一电机3011-行进齿轮

302-行进导轨3021-行进滑块303-齿条

304-壳体305-连接板306-第一位移传感器

4-供给机构401-送丝机402-焊丝盘架403-起弧器

404-支撑杆405-第一导槽406-线缆履带

5-焊接机构501-第一焊枪502-第二焊枪

503-第一套筒504-第二套筒505-俯仰驱动电机

506-拉杆507-套板508-套件509-导向块

6-第二驱动机构

61-夹紧部6101-第一支撑板

6102-竖向导轨6103-上驱动把手61031-上驱动器

6104-第二驱动电机61041-第二啮合齿轮6105-轴承

6106-第一啮合齿轮6107-第二支撑板6108-第一弧形板

6109-第二弧形板6110-第一导轨6111-第二导轨

6112-箍紧件6113-第二传感器

62-支托部6201-支托导轨6202-支托滑块

6203-支托轮6204-支托转轴6205-转轴把手

7-降温机构71-出水管

具体实施方式

一种包括夹紧部的管内焊接装置，包括用于焊接待处理管的焊接主体、用于固定待处理管的固定主体、为焊接待处理管降温的降温机构7。如图1-18所示，所述焊接主体包括第一支撑机构1、供给机构4、焊接机构5、第一驱动机构3，所述固定主体包括第二支撑机构2、第二驱动机构6。所述第一支撑机构1和第二支撑机构2沿着装置长度方向在同一直线上设置。所述焊接机构5、供给机构4、第一驱动机构3位于第一支撑机构1上。所述焊接机构5包括焊枪、与供给机构4连接的各管路、驱使相应的焊枪俯仰的第三驱动，在该实施例中，焊枪包括第一焊枪501和第二焊枪502，第一焊枪501和第二焊枪502为不同形态，方便焊接待处理管的不同位置。所述第一支撑机构1包括支撑第一焊枪501、第二焊枪502和各管路的焊接支撑103。所述供给机构4用于为管内焊接提供焊丝和焊接时使用的气体，所述供给机构4输出端包括供焊丝管路和供气管路。所述第一驱动机构3用于驱使焊接机构5、供给机构4在第一支撑机构1的长度方向上来回移动。

所述第二支撑结构2用于支撑和夹住待处理管，设置在第二支撑结构上的第二驱动机构6用于驱使待处理管转动。

所述降温机构7用于喷射雾化冷却水/压缩空气到焊接时的待处理管上。

以下对各部件进行详细的描述。

1.第一支撑机构1

如图1-14所示，第一支撑机构1还包括第一支撑架101和方管102，在该实施例中，第一支撑架101沿着装置长度方向依次设置。所述方管102设置在第一支撑架101上表面，且通过所有的第一支撑架101支撑。焊接支撑103通过滑轮设置在方管102上，且靠近第二支撑机构2的部分伸出方管102。具体地说，所述焊接机构5中第一焊枪501和第二焊枪502位于焊接支撑103伸出方管102的部分。供给机构4位于所述方管102上方的焊接支撑103远离第二支撑机构2的端部，所述供给机构4和焊接支撑103在第一驱动机构3的作用下沿着方管102的长度方向在滑轮上来回移动。

所述焊接支撑103为u型结构，u型结构上端部的两侧设置有耳板1031，两个耳板1031上端还连接有盖板1032，多块盖板1032沿着耳板1031的长度方向上阵列设置。

2.第二支撑机构2

如图1-4、图10、图12、图15-18所示，所述第二支撑机构2包括第二支撑架201，所述第二支撑架201的两端分别设置有第一牵拉件202和第二牵拉件203，两侧的牵拉件牵拉两根平行的钢丝绳204，在焊接待处理管前，所述焊接支撑103伸出方管102的部分搭在第二支撑机构2的第二牵拉件203上，且前端部分悬空，钢丝绳204至少有一端可以在相应的牵拉件上拆卸和牵拉，这样使得钢丝绳204能穿过每一根待处理管。在该方案中，第一牵拉件202上钢丝绳204可拆卸，第一牵拉件202还包括液压泵，所述液压泵用于张紧钢丝绳204。第二支撑架201上设置支托架205和夹紧架206，所述支托架205位于钢丝绳204下方，所述钢丝绳204穿过夹紧架206，所述第二驱动机构6也设置在第二支撑架201上。

所述焊接机构5包括焊接待处理管前的第一工位和和焊接待处理管时的第二工位。第一工位时，焊接支撑103中靠近焊枪的部分位于钢丝绳204上，其余部分均位于方管102的上方；第二工位时，焊接支撑103大部分位于钢丝绳204上，且焊接支撑103中最端部的焊枪穿过待处理管，保证焊接机构5能够完成待处理管的整体管内焊接。

所述焊接支撑103中两侧的耳板1031在第一驱动的推动过程中，先搭在第二支撑机构2的第二牵拉件203上，然后搭在对应的钢丝绳204上，焊接机构5在第一工位和第二工位之间来回移动。

3.第一驱动机构3

如图5-10所示，所述第一驱动机构3包括第一电机301、减速电机，减速电机的非驱动端设置有行进齿轮3011，所述方管102沿着长度方向的两侧壁对称设置有行进导轨302，其中一侧还设置有与行进导轨302平行的齿条303，装置还包括架设在方管102上方的壳体304，所述壳体304两侧与行进导轨302相对位置均分别设置有行进滑块3021。所述行进滑块3021在相应的行进导轨302上滑动，所述壳体304的一侧还固定有第一电机301，所述第一电机301的驱动端穿过壳体304伸向方管102，所述行进齿轮3011与齿条303啮合，从而为壳体304在方管102的上方移动提供动力。

所述壳体304与焊接支撑103固定连接，从而使得第一驱动机构3驱使壳体304和焊接机构5同时移动。所述第一支撑机构1上还设置有第一位移传感器306，所述第一位移传感器306设置在焊接支撑103的侧面，用于确定焊接机构5是否达到第一工位和第二工位。第一位移传感器306的信号端有控制器连接，所述控制器控制第一驱动机构3的启停和正反转工作。

4.供给机构4

如图5-10所示，在该方案中，所述焊接支撑103中设置有两组焊接单元，每组焊接单元均包括第一焊枪501和第二焊枪502，对应的，每组焊接单元对应一组供给单元，两组供给单元对称设置在壳体304上，从而保持稳定性。每组供给单元均包括送丝机401、焊丝盘架402、起弧器403。

为供给机构4提供信号和电能，所述第一支撑架101的侧面还设置有支撑杆404，所述支撑杆404上固定有第一导槽405，所述第一导槽405内设置有线缆履带406，所述第一电机301、供给机构4中的所有供电和控制端对应的线束穿过线缆履带406与设备对应的端口连接。线缆履带406和第一导槽405的设置，防止线束在供给机构4和焊接机构5运动的过程中出现缠绕。为了行进更加稳定，行进滑块3021在方管102的两侧分别设置有两个，一个固定在靠近第一电机301处，另一个固定在线缆履带406处，且行进齿轮3011位于两个行进滑块3021之间。

5.焊接机构5

焊接机构5包括两组焊接单元，每组焊接单元均包括第一焊枪501和第二焊枪502，两个焊枪的设置运用于不同的待处理管。两组焊接单元在靠近第二支撑架201端部的焊接支撑103上沿着长度方向阵列设置。

为了更好的支撑第一焊枪501和第二焊枪502，每个焊接单元均包括套筒，在该方案中，套筒包括设置在第一焊接单元处第一套筒503和第二焊接单元处的第二套筒504，每个焊枪单元中的焊枪设置在相应的套筒的末端。

由于待处理管内并不是完全为平整状态，也可能为椭圆形，第二驱动机构6驱动待处理管转动，第一驱动机构3驱动焊接机构5前后运动，当待处理管不平整时，仅需要待处理管不平处的焊枪单元出现一定程度的俯仰。

为了实现上述功能，如图8和图11-14所示，每个焊接单元还包括俯仰驱动电机505，两个俯仰驱动电机505对称设置在壳体304内的两侧壁上，俯仰驱动电机505的驱动端与对应的拉杆506连接。两根拉杆506分别位于耳板1031上，在靠近俯仰驱动电机505部分的焊接支撑103的上侧壁上还阵列设置有用于导向拉杆506的导向块509，所述导向块509设置在盖板1032的下方。所述壳体304通过连接板305与焊接支撑103上的导向块509连接，从而保证壳体304上的所有部件和固定在焊接支撑103上的部件同时移动。支撑部包括所述壳体304、连接板305、焊接支撑103、方管102、导向块509。在该实施例中，所述拉杆506为avc拉杆。

焊接支撑103的侧壁上设置有套板507，每根拉杆506与相应的套板507固定连接，套板507面向u型结构的槽内焊接单元的侧面设置有第二导槽，所述第二导槽与水平面有设定仰角。套在套筒上的套件508的侧面设置有凸起，凸起沿着第二导槽来回移动。所述套筒靠近供给机构4的端部处设置有固定块，所述固定块将套筒相应端固定在焊接支撑103的槽内。所述第一套筒503和第二套筒504靠近焊枪的端部随着凸起在第二导槽内移动时可上下移动。其中固定块和套板507均使用peek材料，和avc杆配合实现线性控制。需要注意的是，第一套筒503和第二套筒504上下设置，且沿着装置长度方向上错开布置，为了方便焊接，位于上部套筒上的焊枪更靠近第二支撑机构2。为了给第一套筒503和第二套筒504有俯仰空间，第一套筒503和第二套筒504上下位置有设定距离。在该方案中，当拉杆506在俯仰驱动电机505的作用下向第二支撑机构2的方向运动时，对应的焊接单元中的焊枪枪头下移，靠近待处理管内表面，反之，焊枪枪头将远离待处理管内表面。

为了更好地焊接，所述焊接机构5设置焊枪的端部处还设置有摄像头，所述摄像头是数据端与控制器连接。

6.第二驱动机构6

如图1-4、图15-18所示，第二支撑机构2上的夹紧架206上设置有夹紧部61，支托架205上设置有支托部62，夹紧部61和支托部62配合调整待处理管的水平状态。所述夹紧部61的侧面上还设置有控显部，以下分别对夹紧部61、支托部62、控显部进行详细描述。

6.1.夹紧部61

如图15-17所示，夹紧部61包括夹紧架206面向第一支撑机构1的侧面设置的第一支撑板6101，所述夹紧架206还作为防护门，防止待处理管在运行过程中甩出。所述第一支撑板6101与夹紧架206之间设置有匹配的竖向导轨6102和竖向滑块，所述第一支撑板6101下方设置有用于使第一支撑板6101沿着竖向导轨6102方向移动的上驱动器61031。上驱动器61031的驱动端可以用电机，在该实施例中，用上驱动把手6103驱使上驱动器61031上下移动。所述第一支撑板6101远离第一支撑机构1的侧面还设置有第二驱动电机6104。另一侧面同轴固定有轴承6015，所述轴承6015的外套同轴设置有第一啮合齿轮6106，所述第二驱动电机6104的驱动端与前端减速机连接作为驱动，驱动穿过第一支撑板6101的端部设置有第二啮合齿轮61041，在第二驱动电机6104的带动下，第一啮合齿轮6106驱动第二啮合齿轮61041转动。

所述第一啮合齿轮6106上同轴设置有第二支撑板6107，所述第二支撑板6107外侧面上设置有第一弧形板6108，第一弧形板6108外侧面上还设置有第二弧形板6109，所述第一弧形板6108与第二弧形板6109之间、第一弧形板6108与第二支撑板6107之间分别设置有第一导轨6110和第二导轨6111，所述第一导轨6110和第二导轨6111相对垂直设置。待处理管通过第一弧形板6108、第二弧形板6109、第二支撑板6107三者同时作用进行限位。所述第二弧形板6109上设置有固定部，设置有箍紧件6112，所述箍紧件6112上连接环绕待处理管的链条。在该实施例中，第一弧形板6108为半圆的扇形结构，且两端部的连线经过第一支撑板6101和第二支撑板6107的通孔中心，所属第二弧形板6109为四分之一扇形结构，箍紧件6112在第二弧形板6109的中部。

夹紧部61的工作原理如下：待处理管放在支托部62上后，伸入到夹紧部61处，然后将第二支撑机构2的钢丝绳204穿过待处理管。调节待处理管水平，并保持与焊枪设定距离。调节上驱动把手6103使第二弧形板6109的中轴线与待处理管中轴线的高度大致相同，调节第一弧形板6108、第二弧形板6109沿第一导轨6110向第二支撑板6017的中部移动，靠近待处理管，将链条绕过待处理管外径后固定在箍紧件6112上，确定待处理管支撑点是否在同一水平面上。然后启动第二驱动电机6104，使待处理管以其中轴线转动。

6.2.支托部62

支托部62包括水平设置在支托架205上的两条平行的支托导轨6201，两根平行的支托导轨6201与待处理管垂直设置。两条平行支托导轨6201上设置有两个在支托导轨6201上来回移动的支托滑块6202，所述支托滑块6202上均设置有支托轮6203，所述支托架205上还架设有支托转轴6204，所述支托转轴6204位于两滑块处的螺纹反向，所述支托滑块6202下方设置有与支托转轴6204相应处匹配的螺母件，所述螺母件还固定在支托架205上。当支托转轴6204转动时，两支托滑块6202相向运动或相背运动，所述支托滑块6202上支托轮6203的中心轴与待处理管中心轴平行。支托部62的设置可以用于托住待处理管，通过调节两个支托轮6203的距离，最后用于支撑不同的管径的待处理管，并且通过夹紧部61和支托部62来保证待处理管的水平。在该实施例中，支托转轴6204通过转轴把手6205人工转动，另外的，还可以通过电机驱动。

6.3.控显部

所述控显部包括控制中心电路、按键电路、显示预警电路，所述二支撑板6107上两个设置有第二传感器6113，所述第二传感器6113定在第一导轨6110的两端且相对设置，两个第二传感器6113可以用于测量第一弧形板6108的位置。所述第二传感器6113均与控制中心电路的信号端连接，控制中心电路根据待处处理管的尺寸和第二传感器6113的数据判断待处理管的位置是否正确，如果不正确，控制中心电路与上驱动器61031连接，驱使上驱动器61031来实现上下位置的粗调，通过第一弧形板6108与第二弧形板6109对上均对应弧形板驱动，控制中心电路与弧形板驱动的受控端对应连接，控制中心电路通过控制弧形板驱动工作实现固定部的微调。控制中心电路还与第二驱动电机6104的受控端连接，待固定部位置调节完毕后，控制中心电路控制第二驱动电机6104工作，实现待处理管自转动。所述按键电路和显示预警电路分别与控制中心电路对应端口连接，所述按键电路输入待处理管各截面的内外直径，所述显示预警电路用于显示待处理管的结构情况和焊接情况和对装置的非正常状态发出预警。控制中心电路与控制器连接，控制中心电路获得控制器摄像数据、运动位置的数据，可以调节第二驱动电机6104、第一电机301、两个俯仰驱动电机505的工作状态。

7.降温机构7

所述降温机构7包括出水管71，所述出水管71的出水口喷向待处理管，优化的，为了防止影响工作环境，所述出水口处设置有雾化件，所述被雾化后的水粘附在待处理管上，雾化后的水附着在待处理管因被焊接产生高温而蒸发。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。