管道处理装置及管道切割、焊接的方法与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种管道处理装置及管道切割、焊接的方法。


背景技术：

2.旋挖钻机的钻杆由不同的型号钢管拼接组成，即使是相同的型号，长度也不同，钢管的尺寸通常无法直接满足拼接所需要的长度，因此钻杆在制作过程中需要将不同型号、不同长度的钢管切割成需要的长度后，再进行拼接使用。
3.目前旋挖钻机的钢管切割时，需要在多组滚轮架上进行切割，既将多组滚轮架分别固定在地面上，多组滚轮架之间密集分布，并处于同一直线上，每个滚轮架上设有两个可转动的滚轮，滚轮可通过电机驱动进行转动；当钢管下料时，先将钢管通过行车吊至在滚轮架上，而后使用火焰切割枪在所需切割位置人工进行切割，切割时，火焰切割枪与竖直方向的夹角为30度，使得切割时，能够切割出钢管拼接坡口；但这种下料方式存在不少缺点：第一，滚轮架上的两个滚轮之间的间距无法调节，无法适配不同规格的钢管，既无法适配不同外径的钢管，导致钢管有滚落的风险；第二，由于钢管的长度限制以及钢管拼接时的拼接需求，需要将钢管按照长度的需求切割成不同长度的多段，当需要切割成较短的钢管段时，由于相邻两个滚轮架之间的间距无法调节，会导致切割后的较短的钢管段从相邻两个滚轮架之间掉落，存在安全风险，此外，若采用行车将易掉落的钢管段吊起来以防止切割后掉落伤人，又会导致切割麻烦以及浪费大量的切割时间；第三，现有的切割采用的人工手持火焰枪进行切割，会出现切割精度差、坡口角度切割不均和切割面平面度差等问题，在钢管切割后需耗费大量时间进行打磨修整；第四，切割时，有时需将钢管进行移动，由于滚轮架均固定在底面上，在移动时需使用行车将钢管两端吊起进行移动，耗时长且操作繁琐。
4.当需要将不同长度的钢管进行拼接时，也存在上述钢管下料时出现的问题：如无法适配不同规格的钢管，需要拼接的两个钢管无法移动，需要使用行车将钢管分别吊起来进行移动，不仅费事，还费力等。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种管道处理装置，该管道处理装置适配不同管径的管道，在管道的任意位置进行切割，以及对不同长度的管道进行焊接。
6.本发明提供一种管道处理装置，包括轨道、多个支撑机构和机械臂，多个支撑机构沿轨道的长度方向依次连接于轨道，至少一个支撑机构可移动以改变相邻两个支撑机构的间距，各支撑机构包括两个第一支撑座和调节组件，两个第一支撑座相对设置，两个第一支撑座用于承载管道，调节组件分别与两个第一支撑座连接，调节组件用于调节两个第一支撑座之间的间距，机械臂可移动地连接于轨道，机械臂用于对管道进行切割或焊接。
7.进一步地，管道处理装置还包括驱动机构，驱动机构连接于轨道，驱动机构设于相邻两个支撑机构之间，驱动机构可驱使管道沿轨道的长度方向移动。
8.进一步地，驱动机构包括第二支撑座、锥形滚轮和第一电机，第二支撑座连接于轨道，锥形滚轮连接于第二支撑座，第一电机的驱动轴连接于锥形滚轮，第一电机可驱使锥形滚轮转动。
9.进一步地，第二支撑座包括底板、支架和第一举升系统，支架与底板相对设置，第一举升系统设于底板与支架之间，第一举升系统的一端连接于底板，第一举升系统的另一端连接于支架，底板连接于轨道，锥形滚轮设置在支架上。
10.进一步地，管道处理装置包括至少以下一种：
11.各第一支撑座连接有第一滚轮，调节组件包括丝杆和调节轮，调节轮固定连接于丝杆，两个第一支撑座与丝杆螺纹连接；
12.各第一支撑座连接有第一滚轮，调节组件包括两个第二电机，各第二电机分别与各第一支撑座连接；
13.各第一支撑座连接有第一滚轮，调节组件包括至少一个气缸，气缸的驱动端连接于第一支撑座。
14.进一步地，支撑机构包括滑动座、升降座和第二举升系统，升降座与滑动座相对设置，第二举升系统连接在滑动座与升降座之间，滑动座可活动地连接于轨道，两个第一支撑座分别可活动地连接于升降座。
15.进一步地，滑动座包括滑块、第二滚轮和中间轴，中间轴连接于滑块，第二滚轮连接于中间轴，滑块设有与轨道配合的第一凹槽，第二滚轮设于第一凹槽内，第二滚轮与轨道接触。
16.进一步地，机械臂包括连接臂、连接杆和连接座，连接杆连接于连接臂的一端，连接臂的另一端可转动地连接于连接座，连接座可移动地连接于轨道。
17.一种利用上述的管道处理装置的管道切割的方法，包括；
18.调节各支撑机构的两个第一支撑座的间距；
19.将管道放置在第一支撑座上；
20.通过驱动机构驱使管道移动至可切割的位置；
21.调节各支撑机构高度；
22.调节机械臂至切割的位置及机械臂的火焰切割枪的角度，对管道进行切割。
23.一种利用上述的管道处理装置的管道焊接的方法，包括：
24.将两段管道放置在各支撑机构的两个第一支撑座上；
25.调节各支撑机构的高度和/或两个第一支撑座之间的间距；
26.通过驱动机构调节两段管道之间的间距；
27.调节机械臂至焊接的位置及机械臂的焊接枪的角度，对管道进行焊接。
28.本发明的管道处理装置将多个支撑机构设置在轨道上，可调节相邻两个支撑机构之间的距离，可适应不同长度的管道，将调节组件与两个第一支撑座连接，使两个第一支撑座之间的距离可调节，可适配不同外径的管道，因此管道处理装置可根据管道的长度及外径，调节各支撑机构之间的距离以及两个第一支撑座的距离，此外，机械臂能够在轨道上进行移动，使机械臂能够对管道的任意位置进行切割，不仅方便快捷，还节约时间。
附图说明
29.图1是本发明的管道处理装置的俯视结构示意图。
30.图2是本发明的管道处理装置的结构示意图。
31.图3是本发明的管道处理装置的侧视结构示意图。
32.图4是本发明的轨道的结构示意图。
33.图5是本发明的轨道的侧视结构示意图。
34.图6是本发明的可移动的支撑结构的结构示意图。
35.图7是本发明的固定在轨道上的支撑结构的结构示意图。
36.图8是本发明的驱动机构的结构示意图。
37.图9是本发明的机械臂的结构示意图。
38.图10是图9中a处的放大结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合附图，对本发明的特定实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的描述，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，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”等应做广义理解，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。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的具体含义。
41.术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而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。
42.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是为了区别属性类似的元件，而不是指示或暗示相对的重要性或者特定的顺序。
43.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体，意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
44.如图1、图2和图3所示，管道处理装置包括轨道11、多个支撑机构12和机械臂13，多个支撑机构12沿轨道11的长度方向依次连接于轨道11，至少一个支撑机构12可移动以改变相邻两个支撑机构12的间距，各支撑机构12包括两个第一支撑座121和调节组件122，两个第一支撑座121相对设置，两个第一支撑座121用于承载管道，调节组件122分别与两个第一支撑座121连接，调节组件122用于调节两个第一支撑座121之间的间距，机械臂13可移动地连接于轨道11，机械臂13用于对管道进行切割或焊接。在本实施例中，支撑机构12连接于轨道11，连接的方式例如为可移动地连接或固定连接，固定连接例如为螺栓连接或焊接等；本实施例的支撑机构12设有6个，两个支撑机构12通过螺栓固定连接在轨道11的两端，既设置在轨道11上的第一个支撑机构12和最后一个支撑机构12为固定连接，4个支撑机构12可移动地连接在轨道11的中部，因此调节4个支撑机构12的位置便可调节相邻两个支撑机构12之间的间距，使至少两个支撑机构12能够支撑管道，避免切割后的管道从支撑机构12上掉
落；支撑机构12的个数部仅限于6个，还可为7个或8个等；管道例如为钢管或铁管等，但并不以此为限。
45.本发明的管道处理装置将多个支撑机构12设置在轨道11上，可调节相邻两个支撑机构12之间的距离，可适应不同长度的管道，将调节组件122与两个第一支撑座121连接，使两个第一支撑座121之间的距离可调节，可适配不同外径的管道，因此管道处理装置可根据管道的长度及外径，调节各支撑机构12之间的距离以及两个第一支撑座121的距离，此外，机械臂13能够在轨道11上进行移动，使机械臂13能够对管道的任意位置进行切割，不仅方便快捷，还节约时间。
46.如图4和图5所示，轨道11包括固定座111、两个第一滑轨112和第二滑轨113，固定座111包括垂直连接的顶面111a和侧面111b，两个第一滑轨112平行设置，两个第一滑轨112分别固定连接于顶面111a，第二滑轨113固定连接于侧面111b，固定连接的方式例如为螺栓连接或焊接等，但并不以此为限。
47.如图5和图6所示，第一支撑座121连接于第一滑轨112，第一支撑座121设有第一滚轮1211，第一滚轮1211可转动；具体地，第一支撑座121设有转轴，第一滚轮1211设有与转轴配合的轴孔，转轴穿过轴孔使第一滚轮1211连接于转轴。
48.如图6所示，调节组件122包括丝杆1221和调节轮1222，调节轮1222固定连接于丝杆1221，两个第一支撑座121与丝杆1221螺纹连接；具体地，调节轮1222可通过螺纹连接的与丝杆1221连接，或通过卡块与卡槽配合等方式与丝杆1221连接，当转动调节轮1222时，丝杆1221跟随调节轮1222一起转动；丝杆1221设有两段螺纹结构，两段螺纹结构的螺纹方向相反，两个支撑座分别连接于两段螺纹，当转动调节轮1222时，两个支撑座相互靠近或相互远离，以调节两个支撑座之间的间距。
49.如图7所示，在另一较佳的实施例中，调节组件122包括两个第二电机1223、两个螺杆和两个连接块，各第二电机1223的驱动轴与各螺杆连接，各连接块的一端与各螺杆螺纹连接，各连接块的另一端固定连接于各第一支撑座121，第二电机1223可驱使螺杆转动，从而带动螺杆上的连接块和第一支撑座121进行移动。
50.在另一较佳的实施例中，调节组件122包括至少一个气缸，气缸的驱动端连接于第一支撑座121。具体地，一个气缸连接于一个第一支撑座121，通过气缸的伸缩运动驱使其中一个第一支撑座121向着靠近或远离另一个第一支撑座121移动，以实现两个第一支撑座121之间的间隔；也可设置两个气缸，两个气缸的驱动端分别连接各第一支撑座121。
51.支撑机构12的调节组件122可使用上述调节组件122的其中一种或多种的组合；此外，还可通过其他实施方式对两个支撑座之间的间距进行调整，在此不做赘述。
52.如图6所示，图6的示意图是可在轨道11上移动的支撑机构12，支撑机构12包括滑动座123、升降座124和第二举升系统(图未示)，升降座124与滑动座123相对设置，第二举升系统连接在滑动座123与升降座124之间，既第二举升系统的一端固定连接于滑动座123，第二举升系统的驱动端连接于升降座124，滑动座123可移动地连接于轨道11，两个第一支撑座121分别可活动地连接于升降座124，既设置在升降座124上的两个第一支撑座121可调节间距。在本实施例中，第二举升系统例如为驱动油缸或驱动气缸等，但并不以此为限。
53.如图6所示，滑动座123包括滑块1231、第二滚轮和中间轴1232，滑块1231设有与第一滑轨112配合的第一凹槽101，第一凹槽101沿轨道11的长度方向设置，滑块1231还设有两
个第二凹槽，中间轴1232设置在两个第二凹槽内，并通过限位块1233对中间轴1232进行限位，使中间轴1232与滑块1231连接，第二滚轮设置在第一凹槽101内并与第一滑轨112接触，第二滚轮连接于中间轴1232，第二滚轮可在第一滑轨112上滚动，实现支撑机构12可在轨道11上移动。
54.在另一较佳的实施例中，滑块1231设有两个通孔，两个通孔分别与第一凹槽101连通，中间轴1232贯穿两个通孔设置，第二滚轮连接在中间轴1232上并设置在第一凹槽101内，第二滚轮可在第一滑轨112上滚动，实现支撑机构12可在轨道11上移动。
55.如图7所示，图7的示意图在本实施例中是固定在轨道11两端的支撑机构12，固定在轨道11两端的支撑机构12设有第三电机125，第三电机125与第一滚轮1211连接，第三电机125可驱使第一滚轮1211进行转动。
56.需要注意的是，图6和图7为支撑结构12的不同实施例的图，图6是可在轨道上移动的支撑结构，图7是固定在轨道的支撑结构，在本实施例中，采用的是将图6和图7的支撑结构分别设置在轨道上，在其他实施例中也可在轨道上只设置图6所示的支撑结构，具体根据需要进行选择。
57.如图8所示，管道处理装置还包括驱动机构14，驱动机构14固定连接于轨道11，固定连接的方式例如为螺栓连接或焊接等，驱动机构14设于相邻两个支撑机构12之间，驱动机构14可驱使管道沿轨道11的长度方向移动。
58.进一步地，驱动机构14包括第二支撑座141、锥形滚轮142和第一电机143，第二支撑座141连接于轨道11，锥形滚轮142连接于第二支撑座141，第一电机143的驱动轴连接于锥形滚轮142，第一电机143可驱使锥形滚轮142转动。
59.进一步地，第二支撑座141包括底板1411、支架1412和第一举升系统1413，支架1412与底板1411相对设置，第一举升系统1413设于底板1411与支架1412之间，第一举升系统1413的一端连接于底板1411，第一举升系统1413的另一端连接于支架1412，底板1411通过螺栓或焊接的方式固定连接于固定座111，锥形滚轮142设置在支架1412上，通过第一举升系统1413可控制支架1412的高度；第一举升系统1413例如为驱动油缸或驱动气缸等，但并不以此为限。
60.在另一较佳的实施例中，底板1411可移动地连接于第一滑轨112。
61.如图8所示，第二支撑座141还包括导向柱1414，导向柱1414的个数例如为两个或四个，导向柱1414的一端固定连接于底板1411，导向柱1414的另一端贯穿支架1412设置，当第一举升系统1413升降时，导向柱1414可提供导向作用。
62.如图2、图3和图9所示，机械臂13包括连接臂131、连接杆132和连接座133，连接杆132连接于连接臂131的一端，连接臂131的另一端可转动地连接于连接座133，连接座133可移动地连接于轨道11。
63.进一步地，连接座133可移动地连接于第二轨道11，连接座133设有轴承，轴承设于连接座133与连接臂131之间，使连接臂131可转动。
64.如图9所示，连接臂131包括第一连接部1311、第二连接部1312和第三连接部1313，第一连接部1311设有空腔，第二连接部1312的一端部设置在空腔内，第一连接部1311设有多个第一连接孔102，第一连接孔102与空腔连通，第二连接部1312靠近第一连接部1311的一端设有多个第二连接孔103，固定件贯穿第一连接孔102和第二连接孔103使第二连接部
1312固定连接于第一连接部1311，通过调节固定件的位置可调节连接臂131的高度，固定件例如为插销等；第三连接部1313垂直连接于第二连接部1312，第一连接部1311可转动地连接于连接座133。
65.如图10所示，连接杆132包括第一连杆1321、第二连杆1322、第一连接件1323和第二连接件1324，第三连接部1313远离第二连接部1312的一端固定连接有立柱1313a，第一连杆1321通过第一连接件1323连接于立柱1313a，第二连杆1322通过第二连接件1324连接于第一连杆1321。
66.如图10所示，第一连接件1323包括第一连接环13231和第二连接环13232，第一连接环13231和第二连接环13232固定连接，第一连接环13231的轴线与第二连接环13232的轴线垂直，第一连接环13231连接于立柱1313a，第二连接环13232连接于第一连杆1321的端部，当需要调节第一连杆1321的方向时，松开第一连接环13231即可调节第一连杆1321的方向，使第一连杆1321绕立柱1313a的轴线方向转动。
67.进一步地，第二连接件1324包括第三连接环13241和第四连接环13242，第三连接环13241和第四连接环13242固定连接，第三连接环13241的轴线与第四连接环13242的轴线垂直，第三连接环13241连接于第一连杆1321，第四连接环13242连接于第二连杆1322，当需要调节第二连接干的方向时，松开第四连接环13242即可调节第二连杆1322的方向，使第二连杆1322绕第一连杆1321的轴线方向转动；当需要调节第二连杆1322的高度时，松开第四连接环13242即可调节第二连杆1322的高度。
68.如图10所示，第二连杆1322远离第一连杆1321的端部设有第五连接环13221，第五连接环13221固定连接于第二连杆1322，通过第五连接环13221可将火焰切割枪20或焊接枪固定在第二连杆1322的端部，当需要调节火焰切割枪20或焊接枪的方向时，松开第五连接环13221即可调节火焰切割枪20或焊接枪的方向，使火焰切割枪20或焊接枪的方向绕第五连接环13221的中心轴线方向转动。
69.进一步地，本发明还提供一种利用上述的管道处理装置的管道切割方法，包括；
70.转动机械臂13将连接臂131及连接杆132转动至非切割位置的一侧；
71.调节各支撑机构12的两个第一支撑座121的间距；根据需要切割的管道的直径，通过调节组件122调节两个第一支撑座121之间的距离，使管道能够稳当地放置在第一支撑座121上；
72.将管道放置在各第一支撑座121上；通过行车将管道吊起并放置在各第一支撑座121的滚轮上；
73.通过驱动机构14驱使管道移动至可切割的位置；第一电机143可驱使锥形滚轮142转动，从而使放置在锥形滚轮142上的管道移动至切割位置；
74.移动至少两个支撑机构12的位置，使被切割后的管道能够被支撑机构12支撑，避免管道掉落伤人；
75.调节各支撑机构12高度；通过第二举升系统调节第一支撑座121的高度，使位于多个支撑机构12上的管道处于水平状态；
76.调节机械臂13至切割的位置及机械臂13的火焰切割枪20的角度，对管道进行切割；如切割后的管道需要拼接，则调节火焰切割枪20的枪头角度与竖直方向夹角为30
°
，使管道切割时可一次性切割出焊接的斜口；
77.移动机械臂13至管道所需的切割位置进行切割，切割的同时，控制位于轨道11端部的支撑机构12的第一滚轮1211转动，并带动管道进行转动，实现管道的自动切割。
78.如需继续切割，则调节固定连接在轨道11上的支撑机构12的高度，调节可移动的支撑机构12至适宜位置以支撑管道，避免切割后的管道掉落，然后重复上述的切割管道的步骤。
79.进一步地，本发明还提供一种利用上述的管道处理装置的管道焊接方法，包括；
80.转动机械臂13将连接臂131及连接杆132转动至非切割位置的一侧；
81.将两段管道放置在各支撑机构12的两个第一支撑座121上；具体地，将需要拼接的两段管道通过行车吊起并放置在各支撑机构12上；
82.调节各支撑机构12的高度和/或两个第一支撑座121之间的间距；具体地，通过第二举升系统调节第一支撑座121的高度，以及通过调节组件122调节位于支撑机构12上的两个支撑座之间的间距，使两段管道处于同一水平并对齐；
83.通过驱动机构14调节两段管道之间的间距；通过驱动机构14驱使其中一段管道向着靠近或远离另一段管道移动，使两段管道之间的间距为3mm；
84.调节机械臂13至焊接的位置及机械臂13的焊接枪的角度，对管道进行焊接；具体地，将焊接枪安装在机械臂13上，移动机械臂13至待焊接或待拼接位置，调节焊接枪的角度以及高度，然后对两段管道进行焊接，焊接的同时，控制固定在轨道11的两个支撑机构12的第一滚轮1211转动，并带动两段管道同时同方向进行转动，实现管道的自动焊接，即完成一道焊接；
85.当需要完成多道多层焊接时，则微调焊接腔的高度以及第二连杆1322。
86.本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。