管内壁堆焊机床的制作方法

本申请涉及堆焊设备技术领域，具体而言，涉及一种管内壁堆焊机床。

背景技术：

堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。

目前，类似管道内壁堆焊一般采用手工电弧人工管内堆焊或管道内壁自动堆焊设备，然而，现有的管道内壁自动堆焊设备无法适应多种尺寸的管道，且对管道的夹持易导致管道端部变形，同时，手工电弧人工管内堆焊则无法对小口径的管道进行加工。

技术实现要素：

本申请提供一种管内壁堆焊机床，以改善上述技术问题。

本申请具体是这样的：

基于上述目的，本申请实施例提供了一种管内壁堆焊机床，包括：

机床底座；

自动焊接单元，设于所述机床底座，具有堆焊枪头和推送机构，所述推送机构被配置为驱使所述堆焊枪头移动；

工装单元，所述工装单元包括钢管固定模块和钢管支撑模块，所述钢管固定模块和所述钢管支撑模块分别位置可调地设于所述机床底座，所述钢管固定模块包括旋转部和卡钳组件，所述旋转部与卡钳组件连接用于驱使所述卡钳组件转动，所述卡钳组件被配置为适应并夹持不同直径的钢管，所述钢管支撑模块位于所述自动焊接单元和钢管固定模块之间用于支撑所述钢管；

稳固单元，与所述旋转部连接，被配置为与所述卡钳组件同步运动，用于支撑于所述钢管的内壁；

以及

供电线缆单元，所述供电线缆单元与所述自动焊接单元、工装单元以及稳固单元连接，用于向所述自动焊接单元、工装单元以及稳固单元供电。

上述实现的过程中，管内壁堆焊机床用于对钢管内壁进行堆焊且能够适应不同尺寸的钢管。操作人员调节钢管固定模块，使得钢管的一端固定于卡钳组件，且使得稳固单元由该端开口置入钢管的内壁并使之支撑抵顶于钢管的内壁，同时，将钢管的壁面放置在钢管支撑模块上，此时钢管呈水平状，与自动焊接单元对应；堆焊枪头通过推送机构的推送，能够移动到钢管的内部，配合旋转部的工作，对钢管内壁进行堆焊。需要说明的是，钢管的外壁受卡钳组件紧固，由于稳固单元的存在，对钢管的内壁进行支撑，故在旋转钢管时，能够有效地避免钢管因卡钳组件的紧固而发生变形的情况，利于钢管内壁的堆焊效果。同时，由于钢管固定模块和所述钢管支撑模块分别位置可调地设于所述机床底座，故可调节钢管固定模块和所述钢管支撑模块相对于机床底座的位置，以适应不同尺寸的钢管。

可选地，所述卡钳组件包括卡钳外壳、卡钳驱动部以及四个卡爪；

所述卡钳驱动部设于所述卡钳外壳内，所述卡钳外壳形成有四个通槽，四个所述通槽呈十字状，四个所述卡爪分别可滑动地设置于所述通槽中，四个所述卡爪被配置为在所述卡钳驱动部的驱动下以四个所述通槽的中心为基准同步作外扩或内缩运动，以夹持或松开所述钢管。

上述实现的过程中，卡钳组件具有四个能够同步运动的卡爪，当对钢管进行固定时，卡钳驱动部能够驱使四个卡爪同步运动，从而使得四个卡爪精准地卡接于钢管的外壁，保证稳定、安全地对钢管进行固定。

可选地，所述卡钳驱动部包括卡钳电机、同步传动机构以及四个滑块机构；

所述卡钳外壳的内部形成有十字滑槽，四个所述滑块机构分别可滑动地嵌设于所述十字滑槽的内，四个所述卡爪与四个所述滑块机构一一对应，所述卡爪固定于所述滑块机构上；

所述滑块机构形成有动力输入端，四个所述动力输入端通过所述同步传动机构依次连接，所述卡钳电机与其中一个所述滑块机构的动力输入端连接并驱使该滑块机构在所述十字滑槽内滑动，剩余三个所述滑块机构在所述同步传动机构的作用下同步运动。

上述实现的过程中，卡钳驱动部结构简单，卡钳电机输出动力，首先对其中一个滑块机构进行传动，该滑块机构则通过同步传动机构将动力同步地传递给剩余三个滑块机构，从而四个滑块机构分别带着各自对应的卡爪移动，实现同时对钢管夹持的技术效果。

可选地，所述滑块机构包括偏心轮和固定滑块组，所述偏心轮可转动设置于所述卡钳外壳，所述固定滑块组与所述偏心轮铰接且可滑动地嵌设于所述十字滑槽中；

所述偏心轮偏心设置有动力输入轴，所述动力输入轴限定为所述动力输入端。

上述实现的过程中，当对偏心轮提供扭矩时，偏心轮能够偏心转动，由于固定滑块组受十字滑槽所限位，配合铰接的连接关系，固定滑块组只能做直线运动，从而驱使其对应的卡爪移动，由于十字滑槽呈十字状，故四个卡爪能够同步地做收缩或外扩动作。

可选地，所述固定滑块组包括固定块和滑动块，所述固定块与所述滑动块通过销钉连接，所述固定块形成有多个间隔设置的销孔，所述滑动块通过销钉与任一个所述销孔连接；

所述卡爪与所述滑动块连接。

上述实现的过程中，由于固定块具有多个销孔，故通过调节滑动块与任一销孔进行连接，则可改变固定块与滑动块的总长度，从而调节卡爪的位移行程，以使得卡钳组件适应更多尺寸的钢管。

可选地，所述滑动块的表面间隔形成有三个螺孔，所述卡爪的表面形成有一个通孔，所述卡爪通过螺丝与其中任一个所述螺孔连接。

上述实现的过程中，卡爪通过螺丝与任一个螺孔连接，则能够提高卡爪的位移行程，使得卡钳组件适应更多尺寸的钢管。

可选地，所述卡爪的表面呈阶梯状，用于卡接于钢管的外壁端部；

所述卡爪的底部形成有凸起，用于嵌设于通槽并与所述滑块机构连接。

可选地，所述十字滑槽的中央位置呈贯通状；

所述稳固单元包括气泵和橡胶气囊；

所述气泵固定于所述卡钳外壳，所述卡钳外壳的内部配置有输气管，所述橡胶气囊包括固定座和气囊扩张本体，所述固定座固定于所述卡钳外壳的中央位置，所述气囊扩张本体位于所述十字滑槽的中央，所述气泵通过所述输气管向所述气囊扩张本体输气或抽气，所述气囊扩张本体被配置为在膨胀状态下支撑于所述钢管的内壁。

上述实现的过程中，通过驱使气泵工作，以对橡胶气囊进行输入，从而使得气囊扩张本体膨胀以支撑钢管的内壁，使得钢管的内壁和外壁受力平衡，保证钢管的堆焊效果。

可选地，所述钢管固定模块还包括第一支撑架，所述第一支撑架位置可调地设于所述机床底座；

所述旋转部固定于所述第一支撑架，并与所述卡钳组件传动连接。

上述实现的过程中，通过调节第一支撑架的位置，即调节了整个钢管固定模块的位置，能够有效地节省位置调整的时间，提高堆焊效率。需要说明的是，示例性地，第一支撑架与机床底座之间可采用滑轨滑块的连接性，为锁定第一支撑架和机床底座，二者之间在相对滑动后，可通过螺栓固定，若需进行滑动，则拧开螺栓，使得二者的连接处分离，则可滑动。

可选地，所述钢管支撑模块包括第二支撑架和四个支撑杆；

四个所述支撑杆以所述第二支撑架的中心为基准均匀间隔地设置在第二支撑架的四周；

所述支撑杆本配置为可相对于所述第二支撑架位置可调，以支撑不同直径的钢管。

上述实现的过程中，四个支撑杆用于共同支撑钢管，由于需适应不同直径的钢管，故操作人员可调节支撑杆与第二支撑架的相对位置，从而使得支撑杆能够对钢管进行支撑。

可选地，所述第二支撑架形成有四个安装板，所述安装板形成有套筒，所述支撑杆可滑动地插设于所述套筒且所述支撑杆朝向所述第二支撑架的中心倾斜设置；

所述安装板的底部配置有卡箍，所述卡箍用于锁紧所述支撑杆。

上述实现的过程中，操作人员首先将卡箍松开，拔动支撑杆使得支撑杆沿套筒滑动，以调节支撑杆的高度，最终将卡箍锁紧，保证支撑杆的固定，使得四个支撑杆能够稳定地对钢管进行支撑。

可选地，所述支撑杆设置有抵接板，所述抵接板与安装板之间设置有弹簧，所述弹簧用于抵顶所述抵接板。

上述实现的过程中，支撑杆在弹簧的作用下具有上移的趋势，从而利于在调节支撑杆的高度时，快速地使得支撑杆与钢管的壁面抵接，提高支撑杆高度调节的效率。

可选地，所述机床底座形成有轨道，所述轨道的侧壁形成有限位孔，所述第二支撑架的底部形成有滑轮，所述滑轮形成有定位孔，所述轨道和所述滑轮通过定位销穿过所述限位孔和所述定位孔固定。

可选地，所述自动焊接单元包括第三支撑架，所述第三支撑架固定于所述机床底座；

所述推送机构包括丝杆、推送电机、丝杆螺母以及滑座；

所述滑座可滑动地设于所述第三支撑架，所述丝杆螺母安装于所述滑座，所述丝杆与所述丝杆螺母配合并与所述推送电机传动连接；

所述堆焊枪头设置在所述滑座上。

上述实现的过程中，推送电机工作，配合丝杆，则能够有效地驱使堆焊枪头作直线往复运动，从而对钢管的内壁的不同位置进行焊接。

可选地，所述自动焊接单元还包括气缸，所述气缸设置所述堆焊枪头和所述滑座之间，用于调节所述堆焊枪头的高度。

上述实现的过程中，通过气缸调节所述堆焊枪头的高度，能够提高堆焊枪头的工作范围，利于钢管的堆焊作业。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例中管内壁堆焊机床的主视图；

图2为本实施例中管内壁堆焊机床的俯视图；

图3为本实施例中卡钳驱动部的示意图；

图4为本实施例中钢管固定模块的示意图；

图5为本实施例中卡爪的示意图；

图6为本实施例中卡钳驱动部的示意图；

图7为本实施例中同步传动机构的原理示意图；

图8为本实施例中钢管支撑模块的示意图。

图标：

10-机床底座；

20-自动焊接单元；21-堆焊枪头；22-推送机构；23-第三支撑架；24-丝杆；25-推送电机；

30-钢管固定模块；31-旋转部；32-卡钳组件；33-卡钳外壳；34-卡爪；35-通槽；36-卡钳电机；37-同步传动机构；38-滑块机构；39-十字滑槽；40-偏心轮；41-动力输入轴；42-固定块；43-滑动块；44-凸起；45-第一支撑架；

50-钢管支撑模块；51-第二支撑架；52-支撑杆；53-安装板；54-卡箍；55-抵接板；56-弹簧；

70-稳固单元；71-气泵；72-橡胶气囊；73-输气管；74-气囊扩张本体。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的缝盘机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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实施例提供一种管内壁堆焊机床，能够对不同尺寸的钢管的内壁进行堆焊，且对钢管的内外壁同时进行保护，避免钢管在堆焊的过程中发生变形。

请参见图1-图8，图1为本实施例中管内壁堆焊机床的主视图；

图2为本实施例中管内壁堆焊机床的俯视图；图3为本实施例中卡钳驱动部的示意图；图4为本实施例中钢管固定模块的示意图；图5为本实施例中卡爪的示意图；图6为本实施例中卡钳驱动部的示意图；图7为本实施例中同步传动机构的原理示意图；图8为本实施例中钢管支撑模块的示意图。

管内壁堆焊机床包括机床底座10、自动焊接单元20、工装单元、稳固单元70以及供电线缆单元。

自动焊接单元20设于机床底座10，具有堆焊枪头21和推送机构22，推送机构22被配置为驱使堆焊枪头21移动；

工装单元包括钢管固定模块30和钢管支撑模块50，钢管固定模块30和所述钢管支撑模块50分别位置可调地设于机床底座10，钢管固定模块30包括旋转部31和卡钳组件32，旋转部31与卡钳组件32连接用于驱使卡钳组件32转动，卡钳组件32被配置为适应并夹持不同直径的钢管，钢管支撑模块50位于自动焊接单元20和钢管固定模块30之间用于支撑钢管；

稳固单元70与旋转部31连接，被配置为与卡钳组件32同步运动，用于支撑于钢管的内壁；

供电线缆单元与自动焊接单元20、工装单元以及稳固单元70连接，用于向自动焊接单元20、工装单元以及稳固单元70供电。

上述实现的过程中，管内壁堆焊机床用于对钢管内壁进行堆焊且能够适应不同尺寸的钢管。操作人员调节钢管固定模块30，使得钢管的一端固定于卡钳组件32，且使得稳固单元70由该端开口置入钢管的内壁并使之支撑抵顶于钢管的内壁，同时，将钢管的壁面放置在钢管支撑模块50上，此时钢管呈水平状，与自动焊接单元20对应；堆焊枪头21通过推送机构22的推送，能够移动到钢管的内部，配合旋转部31的工作，对钢管内壁进行堆焊。需要说明的是，钢管的外壁受卡钳组件32紧固，由于稳固单元70的存在，对钢管的内壁进行支撑，故在旋转钢管时，能够有效地避免钢管因卡钳组件32的紧固而发生变形的情况，利于钢管内壁的堆焊效果。同时，由于钢管固定模块30和所述钢管支撑模块50分别位置可调地设于机床底座10，故可调节钢管固定模块30和所述钢管支撑模块50相对于机床底座10的位置，以适应不同尺寸的钢管。需要说明的是，旋转部31可以为旋转电机。

可选地，卡钳组件32包括卡钳外壳33、卡钳驱动部以及四个卡爪34；

卡钳驱动部设于卡钳外壳33内，卡钳外壳33形成有四个通槽35，四个通槽35呈十字状，四个卡爪34分别可滑动地设置于通槽35中，四个卡爪34被配置为在卡钳驱动部的驱动下以四个通槽35的中心为基准同步作外扩或内缩运动，以夹持或松开钢管。

上述实现的过程中，卡钳组件32具有四个能够同步运动的卡爪34，当对钢管进行固定时，卡钳驱动部能够驱使四个卡爪34同步运动，从而使得四个卡爪34精准地卡接于钢管的外壁，保证稳定、安全地对钢管进行固定。

可选地，卡钳驱动部包括卡钳电机36(在图中示例性的以36标号示例性的指出卡钳电机)、同步传动机构37以及四个滑块机构38；

卡钳外壳33的内部形成有十字滑槽39，四个滑块机构38分别可滑动地嵌设于十字滑槽39的内，四个卡爪34与四个滑块机构38一一对应，卡爪34固定于滑块机构38上；

滑块机构38形成有动力输入端，四个动力输入端通过所述同步传动机构37依次连接，卡钳电机36与其中一个滑块机构38的动力输入端连接并驱使该滑块机构38在十字滑槽39内滑动，剩余三个滑块机构38在同步传动机构37的作用下同步运动。

上述实现的过程中，卡钳驱动部结构简单，卡钳电机36输出动力，首先对其中一个滑块机构38进行传动，该滑块机构38则通过同步传动机构37将动力同步地传递给剩余三个滑块机构38，从而四个滑块机构38分别带着各自对应的卡爪34移动，实现同时对钢管夹持的技术效果。

可选地，滑块机构38包括偏心轮40和固定滑块组，偏心轮40可转动设置于卡钳外壳33，固定滑块组与偏心轮40铰接且可滑动地嵌设于十字滑槽39中；

偏心轮40偏心设置有动力输入轴41，动力输入轴41限定为动力输入端。

上述实现的过程中，当对偏心轮40提供扭矩时，偏心轮40能够偏心转动，由于固定滑块组受十字滑槽39所限位，配合铰接的连接关系，固定滑块组只能做直线运动，从而驱使其对应的卡爪34移动，由于十字滑槽39呈十字状，故四个卡爪34能够同步地做收缩或外扩动作。

需要说明的是，同步传动机构37可以为同步带轮机构，卡钳电机36通过齿轮与齿轮的啮合向其中一个滑块机构38传递动力，该滑块机构38的动力输入轴41固定有三个动力输入带轮，三个对轮对应三个同步带轮机构，每一个同步带轮的输出带轮固定在其余三个滑块机构38的动力输出轴上。

可选地，固定滑块组包括固定块42和滑动块43，固定块42与滑动块43通过销钉连接，固定块42形成有多个间隔设置的销孔，滑动块43通过销钉与任一个销孔连接；

卡爪34与滑动块43连接。

上述实现的过程中，由于固定块42具有多个销孔，故通过调节滑动块43与任一销孔进行连接，则可改变固定块42与滑动块43的总长度，从而调节卡爪34的位移行程，以使得卡钳组件32适应更多尺寸的钢管。

可选地，滑动块43的表面间隔形成有三个螺孔，卡爪34的表面形成有一个通孔，卡爪34通过螺丝与其中任一个螺孔连接。

上述实现的过程中，卡爪34通过螺丝与任一个螺孔连接，则能够提高卡爪34的位移行程，使得卡钳组件32适应更多尺寸的钢管。

可选地，卡爪34的表面呈阶梯状，用于卡接于钢管的外壁端部；

卡爪34的底部形成有凸起44，用于嵌设于通槽35并与滑块机构38连接。

可选地，十字滑槽39的中央位置呈贯通状；

稳固单元70包括气泵71和橡胶气囊72；

气泵71固定于卡钳外壳33，卡钳外壳33的内部配置有输气管73，橡胶气囊72包括固定座和气囊扩张本体74，固定座固定于卡钳外壳33的中央位置，气囊扩张本体74位于十字滑槽39的中央，气泵71通过输气管73向气囊扩张本体74输气或抽气，气囊扩张本体74被配置为在膨胀状态下支撑于钢管的内壁。

上述实现的过程中，通过驱使气泵71工作，以对橡胶气囊72进行输入，从而使得气囊扩张本体74膨胀以支撑钢管的内壁，使得钢管的内壁和外壁受力平衡，保证钢管的堆焊效果。

可选地，钢管固定模块30还包括第一支撑架45，第一支撑架45位置可调地设于机床底座10；

旋转部31固定于第一支撑架45，并与卡钳组件32传动连接。

上述实现的过程中，通过调节第一支撑架45的位置，即调节了整个钢管固定模块30的位置，能够有效地节省位置调整的时间，提高堆焊效率。需要说明的是，示例性地，第一支撑架45与机床底座10之间可采用滑轨滑块的连接性，为锁定第一支撑架45和机床底座10，二者之间在相对滑动后，可通过螺栓固定，若需进行滑动，则拧开螺栓，使得二者的连接处分离，则可滑动。

可选地，钢管支撑模块50包括第二支撑架51和四个支撑杆52；

四个支撑杆52以第二支撑架51的中心为基准均匀间隔地设置在第二支撑架51的四周；

支撑杆52本配置为可相对于第二支撑架51位置可调，以支撑不同直径的钢管。

上述实现的过程中，四个支撑杆52用于共同支撑钢管，由于需适应不同直径的钢管，故操作人员可调节支撑杆52与第二支撑架51的相对位置，从而使得支撑杆52能够对钢管进行支撑。

可选地，第二支撑架51形成有四个安装板53，安装板53形成有套筒，支撑杆52可滑动地插设于套筒且支撑杆52朝向第二支撑架51的中心倾斜设置；

安装板53的底部配置有卡箍54，卡箍54用于锁紧支撑杆。

上述实现的过程中，操作人员首先将卡箍54松开，拔动支撑杆52使得支撑杆52沿套筒滑动，以调节支撑杆52的高度，最终将卡箍54锁紧，保证支撑杆52的固定，使得四个支撑杆52能够稳定地对钢管进行支撑。

可选地，支撑杆52设置有抵接板55，抵接板55与安装板53之间设置有弹簧56，弹簧56用于抵顶抵接板55。

上述实现的过程中，支撑杆52在弹簧56的作用下具有上移的趋势，从而利于在调节支撑杆52的高度时，快速地使得支撑杆52与钢管的壁面抵接，提高支撑杆52高度调节的效率。需要说明的是，支撑杆52的端部配置有滚动轮，用于与钢管滚动接触。

可选地，机床底座10形成有轨道，轨道的侧壁形成有限位孔，第二支撑架51的底部形成有滑轮，滑轮形成有定位孔，轨道和滑轮通过定位销穿过限位孔和定位孔固定。

可选地，自动焊接单元20包括第三支撑架23，第三支撑架23固定于机床底座10；

推送机构22包括丝杆24、推送电机25、丝杆24螺母以及滑座；

滑座可滑动地设于第三支撑架23，丝杆24螺母安装于滑座，丝杆24与丝杆24螺母配合并与推送电机25传动连接；

堆焊枪头21设置在滑座上。

上述实现的过程中，推送电机25工作，配合丝杆24，则能够有效地驱使堆焊枪头21作直线往复运动，从而对钢管的内壁的不同位置进行焊接。

可选地，自动焊接单元20还包括气缸，气缸设置堆焊枪头21和滑座之间，用于调节堆焊枪头21的高度。

上述实现的过程中，通过气缸调节堆焊枪头21的高度，能够提高堆焊枪头21的工作范围，利于钢管的堆焊作业。

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