一种工程管件的焊接装置及焊接方法与流程

1.本发明涉及管道焊接技术领域，具体涉及一种工程管件的焊接装置及焊接方法。


背景技术：

2.在建筑施工过程中经常需要对管道进行焊接，将两个管道首尾相连焊接到一起。为了确保两个管道之间能够对齐以提高焊接时的稳定性，通常都会使用专用的设备对管道进行夹持和固定。诸如公告号为cn110303287b的中国发明专利提供了一种管道法兰精密焊接装置，包括焊接台架、左法兰夹装装置、右法兰夹装装置、驱动电机和焊枪，焊接台架上方为焊接台，在焊接台右侧内部横向设有传动丝杆，所述左法兰夹装装置包括左焊接立架，所述左焊接立架固定设置在焊接台架的焊接台左侧上，左焊接立架上水平设置有左焊接转轴，左焊接转轴的外端与设置在焊接台上的驱动电机通过皮带传动连接，所述右法兰夹装装置包括右焊接立架，右焊接立架滑动安装在焊接台上，右焊接立架下端部与传动丝杆螺纹连接，通过转动传动丝杆控制右焊接立架左右移动，右焊接立架上水平设置有右焊接转轴。
3.上述专利能够适用于多种规格的管道，具有一定的进步意义，但是其在使用时仍然较为繁琐，在焊接尺寸不同的管道时，需要更换配合的对中顶块和法兰螺孔校准锥台，耗费了额外的工作时间；并且其主要适用的是手动焊接的工作场景，针对现阶段广泛使用的激光焊接方式则难以胜任。


技术实现要素：

4.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种工程管件的焊接装置及焊接方法，能够有效地解决现有技术焊接不同规格的管道时需要更换配件的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
6.一种工程管件的焊接装置及焊接方法，包括底座，所述底座上设有两个于焊接中心对称的对中夹持机构，底座上还设有位于两个对中夹持机构一侧的安装架，所述安装架的顶端安装有激光焊接设备和朝向下方的焊接头；
7.所述对中夹持机构包括固设在底座上的固定筒，所述固定筒的内部转动配设有旋转筒，所述旋转筒的内壁上等距离插装有多个活动顶板，每个所述活动顶板远离焊接头一侧的前端均开设有斜坡，所述斜坡使不同管径的管道能够直接插入旋转筒，所述旋转筒的内壁上开设有多个供活动顶板活动的滑孔，所述旋转筒的内部开设有与每个滑孔连通的连通腔，每个所述活动顶板均弹性安装；
8.所述安装架包括竖架和横架，所述竖架上水平插装有顶触板，所述顶触板的前端的两侧均设有斜口，且顶触板弹性安装，所述焊接头竖直插设在横架上，所述焊接头和顶触板通过随动机构相互配合，所述随动机构使焊接头和顶触板相对焊接中心同步靠近或远离。
9.上述的工程管件的焊接装置中，所述固定筒的底部开设有驱动口，所述底座上设
有两个分别位于两个对中夹持机构下方的驱动电机，所述旋转筒的外壁上开设有齿槽，所述驱动电机的驱动轴上设有与齿槽相互配合的驱动齿轮，两个所述驱动电机通过同步编码器同步驱动。
10.上述的工程管件的焊接装置中，所述旋转筒的一端开设有通入连通腔的排气孔，所述排气孔上安装泄压阀，所述泄压阀包括与排气孔适配的插管，所述插管的端部密闭安装有端板，所述端板和旋转筒之间连接有第一拉簧，所述插管上开设有通入插管内部的泄气孔。
11.上述的工程管件的焊接装置中，所述随动机构包括与顶触板啮合的第一齿轮和与焊接头啮合的第二齿轮，所述安装架的内部开设有设备腔，所述设备腔内安装有传动组件，所述传动组件使第一齿轮和第二齿轮转动方向相反。
12.上述的工程管件的焊接装置中，所述传动组件包括与第二齿轮啮合的第三齿轮，所述第一齿轮和第三齿轮的一侧均同轴连接有皮带轮，所述设备腔的内部还安装有双槽轮，两个所述皮带轮均通过皮带与双槽轮同向传动。
13.上述的工程管件的焊接装置中，所述顶触板的前端中部开设有凹槽，顶触板和活动顶板的前端均活动安装有滚珠。
14.上述的工程管件的焊接装置中，所述顶触板的尾端设有连接板，所述连接板和安装架之间连接有第二拉簧，所述第二拉簧使顶触板的前端始终贴靠待焊接管道的外壁。
15.本发明还提供一种工程管件的焊接方法，应用于上述的焊接装置中，将两个待焊接管道分别从两个对中夹持机构相反的一端插入，待焊接管道将活动顶板向后挤压，通过连通腔内相同的气压以及弹力的共同配合使每个活动顶板的移动幅度相同，施加在待焊接管道上的顶压力也相同，使待焊接管道对中保持；同时顶触板受待焊接管道的挤压后移，移动的同时带动焊接头升降，自适应调整焊接焦距。
16.与现有技术相比，本发明通过对中夹持机构能够快速准确地将待焊接管道进行夹持，并且能够确保待焊接管道相对于固定筒处于同心圆位置，因此能够将两个待焊接管道的端口快速对齐，同时还能根据待焊接管道的外径自适应调整焊接头的高度，即自适应地调整焊接焦距，无需人工调整，高效便捷，适用范围更广。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
18.图1为本发明的整体结构示意图；
19.图2为本发明的a处结构的放大图；
20.图3为本发明的俯视图；
21.图4为本发明的正面示意图；
22.图5为图4的b-b的剖视图；
23.图6为图4的c-c的剖视图；
24.图7为图6中的对中夹持机构的剖视图；
25.图8为本发明的对中夹持机构的剖面视图；
26.图9为本发明的泄压阀的结构示意图。
27.图中的标号分别代表：1、底座；2、对中夹持机构；201、固定筒；202、旋转筒；203、泄压阀；2031、插管；2032、端板；2033、泄气孔；2034、第一拉簧；204、活动顶板；205、驱动口；206、连通腔；207、顶簧；3、驱动电机；4、安装架；401、设备腔；402、第一齿轮；403、双槽轮；404、第二齿轮；405、第三齿轮；5、激光焊接设备；6、焊接头；7、顶触板；701、斜口；702、滚珠；703、第二拉簧。
实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
29.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
30.实施例：参照图1-9，一种工程管件的焊接装置，包括底座1，底座1上设有两个于焊接中心对称的对中夹持机构2，两个待焊接管道的端部于焊接中心会合，底座1上还设有位于两个对中夹持机构2一侧的安装架4，安装架4的顶端安装有激光焊接设备5和朝向下方的焊接头6，焊接头6与激光焊接设备5相连，焊接头6发出激光对管道进行焊接。
31.其中，对中夹持机构2包括固设在底座1上的固定筒201，固定筒201的内部转动配设有旋转筒202，旋转筒202的内壁上等距离插装有多个活动顶板204，每个活动顶板204远离焊接头6一侧的前端均开设有斜坡，斜坡使不同管径的管道能够直接插入旋转筒202，旋转筒202的内壁上开设有多个供活动顶板204活动的滑孔，滑孔和活动顶板204之间紧密配合，内部气体无法通过缝隙排出，形成类似于活塞的配合，旋转筒202的内部开设有与每个滑孔连通的连通腔206，每个活动顶板204均弹性安装，每个活动顶板204的尾端均通过顶簧207安装在滑孔内。
32.在焊接管道时，首先将两个管道分别从两个旋转筒202相反的一端插入，由于活动顶板204上设置有斜坡，因此待焊接管道会将活动顶板204向后方挤压，使得连通腔206内的气压发生变化，而由于每个滑孔均与连通腔206连通，每个活动顶板204尾端受到的气压均相同，同时由于每个活动顶板204的尾端均连接有顶簧207，因此顶簧207受到的作用力相同，使得每个顶簧207的伸缩长度相同，体现在活动顶板204上即为每个活动顶板204的伸缩幅度相同，因此插入旋转筒202内部的待焊接管道正好处于旋转筒202的正中心，其与旋转筒202形成同心圆，因此只要两个对中夹持机构2相互对称，两个待焊接管道必然也会保持对齐，为后续的焊接过程提供了稳定的夹持效果，并且操作方式极为简便，只需将待焊接管道用力插入旋转筒202内部即可实现这一效果，能够在特定范围内适用多种不同规格的管道，能够显著地提高工作效率以及焊接质量。
33.参照图4和图8，固定筒201的底部开设有驱动口205，底座1上设有两个分别位于两个对中夹持机构2下方的驱动电机3，旋转筒202的外壁上开设有齿槽，驱动电机3的驱动轴上设有与齿槽相互配合的驱动齿轮，两个驱动电机3通过同步编码器同步驱动。
34.由于旋转筒202转动安装在固定筒201内，因此旋转筒202是可以相对固定筒201旋
转的，固定筒201的底部开设驱动口205，驱动齿轮能够通过驱动口205与旋转筒202的外壁啮合，进而实现对旋转筒202以及待焊接管道的旋转控制，通过同步编码器控制两个驱动电机3同步驱动两个旋转筒202，即可同时控制两个待焊接管道旋转，进而实现了焊接过程的自动进行，焊接头6保持输出激光，同步地匀速转动两个待焊接管道即可完成对两个管道的焊接过程，自动化程度高，工作效率得以提升。
35.进一步地，参照图8-9，旋转筒202的一端开设有通入连通腔206的排气孔，排气孔上安装泄压阀203，泄压阀203包括与排气孔适配的插管2031，插管2031的端部密闭安装有端板2032，端板2032和旋转筒202之间连接有第一拉簧2034，插管2031上开设有通入插管2031内部的泄气孔2033。
36.由于在插入待焊接管道的过程中需要将活动顶板204向后挤压，这一过程会使连通腔206的气压逐渐增大，在安装管径较大的待焊接管道时，连通腔206的气压会变得更大，此时活动顶板204会很难被向后挤压，因此设置泄压阀203在连通腔206内的气压过大时适当地卸掉一部分气压，使安装过程较为顺利，以提高使用时的便利性。
37.插管2031的外壁和排气孔同样也形成类似于活塞的配合，气体无法从插管2031和排气孔之间的缝隙中漏出，随着连通腔206内的气压逐渐增大，第一拉簧2034被逐渐拉长，插管2031逐渐外移，当连通腔206内的气压增大到特定值时（这一特定值由泄气孔2033的位置和第一拉簧2034的劲度系数决定），泄气孔2033露出，连通腔206内的气体排出，反馈到操作人员处会感觉插入待焊接管道受到的阻碍变小，操作更流畅。而由于泄气孔2033在卸掉一部分气体后连通腔206的内部仍保持较高的气压，因此不会影响到管道的对中夹持固定。卸掉一部分气压后，由于第一拉簧2034的复位效果，插管2031回移，将泄气孔2033再次堵住，气体不会持续外泄。该泄压阀203的结构较为简单，设计巧妙，能够有效地提高设备使用时的便利性。
38.参照图1，安装架4包括竖架和横架，竖架上水平插装有顶触板7，顶触板7的前端的两侧均设有斜口701，斜口701的存在与活动顶板204上的斜坡的作用基本相同，其使顶触板7不会阻碍待焊接管道到达焊接中心，顶触板7弹性安装，使顶触板7始终贴靠在管道表面，焊接头6竖直插设在横架上，焊接头6和顶触板7通过随动机构相互配合，随动机构使焊接头6和顶触板7相对焊接中心同步靠近或远离。
39.具体地，参照图5，随动机构包括与顶触板7啮合的第一齿轮402和与焊接头6啮合的第二齿轮404，安装架4的内部开设有设备腔401，设备腔401内安装有传动组件，传动组件使第一齿轮402和第二齿轮404转动方向相反。
40.随动机构能够使顶触板7在移动时同步带动焊接头6升降，因此当待焊接管道的外径发生变化时，顶触板7后移的距离发生改变，焊接头6的高度对应地改变，即焊接焦距自适应改变，这一设计能够根据待焊接管道的外径自动调整焊接头6的高度，无需人工调整，每次进行焊接操作时只需将两个待焊接管道插入对中夹持机构2内，然后开启设备电源就可自动完成焊接过程，操作十分便捷，极大限度地提高了工作效率。
41.顶触板7的前端在自然状态下靠近旋转筒202的中轴线，在插入待焊接管道时，斜口701的存在使得顶触板7后移，在顶触板7后移的同时带动第一齿轮402旋转，通过传动组件使第二齿轮404同时旋转，但是第二齿轮404的转动方向与第一齿轮402旋转，顶触板7后移时第一齿轮402逆时针旋转（以图5为例），而第二齿轮404顺时针旋转，使焊接头6上移，实
际上顶触板7和焊接头6都相对于焊接中心同步远离，这一设计实现了对顶触板7和焊接头6的同步控制，简单便捷。
42.参照图5，传动组件包括与第二齿轮404啮合的第三齿轮405，第一齿轮402和第三齿轮405的一侧均同轴连接有皮带轮，设备腔401的内部还安装有双槽轮403，两个皮带轮均通过皮带与双槽轮403同向传动。通过皮带轮将第一齿轮402和第三齿轮405连接，并且通过第三齿轮405改变第二齿轮404的转动方向，实现对焊接头6的正确控制，简单高效。
43.参照图2和图8，顶触板7的前端中部开设有凹槽，顶触板7和活动顶板204的前端均活动安装有滚珠702。由于待焊接管道的端部不可避免地可能会存在一些毛刺，为了避免毛刺刮伤顶触板7而影响设备精度，因此在顶触板7的中部开出凹槽容纳两个待焊接管道端口处可能存在的毛刺，而在顶触板7和活动顶板204的端部均安装滚珠702则可提高推入待焊接管道时的流畅性，进一步提高使用时的便利性。
44.参照图6，顶触板7的尾端设有连接板，连接板和安装架4之间连接有第二拉簧703，第二拉簧703使顶触板7的前端始终贴靠待焊接管道的外壁。通过第二拉簧703使顶触板7始终具有靠近待焊接管道的趋势，使其前端稳定地贴靠在待焊接管道的表面。
45.本发明还提供一种工程管件的焊接方法，应用于上述的焊接装置中，将两个待焊接管道分别从两个对中夹持机构2相反的一端插入，待焊接管道将活动顶板204向后挤压，通过连通腔206内相同的气压以及弹力的共同配合使每个活动顶板204的移动幅度相同，施加在待焊接管道上的顶压力也相同，使待焊接管道对中保持；同时顶触板7受待焊接管道的挤压后移，移动的同时带动焊接头6升降，自适应调整焊接焦距。这一焊接方法能够极大地提高工作效率，通过两个对中夹持机构2能够快速将两个待焊接的管道进行对中夹持，使两个待焊接管道不仅高度相同，同轴度也相同，相比较于传统的对齐设备更加高效和方便，两个待焊接管道相对于对中夹持机构2也形成同心圆的状态，对齐精度高，并且还适用于不同规格的焊管，进一步提高了操作便利性，不用频繁调整设备或更换组件也可直接使用。另外在快速夹持之后还能实现对焊接头6高度的自动调整，使焊接头6与焊管表面始终保持合适的焊接距离，夹装好焊管后可直接开启设备进行焊接，设备的高效性和操作简易性显著提高。
46.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种工程管件的焊接装置，其特征在于，包括底座（1），所述底座（1）上设有两个于焊接中心对称的对中夹持机构（2），底座（1）上还设有位于两个对中夹持机构（2）一侧的安装架（4），所述安装架（4）的顶端安装有激光焊接设备（5）和朝向下方的焊接头（6）；所述对中夹持机构（2）包括固设在底座（1）上的固定筒（201），所述固定筒（201）的内部转动配设有旋转筒（202），所述旋转筒（202）的内壁上等距离插装有多个活动顶板（204），每个所述活动顶板（204）远离焊接头（6）一侧的前端均开设有斜坡，所述斜坡使不同管径的管道能够直接插入旋转筒（202），所述旋转筒（202）的内壁上开设有多个供活动顶板（204）活动的滑孔，所述旋转筒（202）的内部开设有与每个滑孔连通的连通腔（206），每个所述活动顶板（204）均弹性安装；所述安装架（4）包括竖架和横架，所述竖架上水平插装有顶触板（7），所述顶触板（7）的前端的两侧均设有斜口（701），且顶触板（7）弹性安装，所述焊接头（6）竖直插设在横架上，所述焊接头（6）和顶触板（7）通过随动机构相互配合，所述随动机构使焊接头（6）和顶触板（7）相对焊接中心同步靠近或远离。2.根据权利要求1所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述固定筒（201）的底部开设有驱动口（205），所述底座（1）上设有两个分别位于两个对中夹持机构（2）下方的驱动电机（3），所述旋转筒（202）的外壁上开设有齿槽，所述驱动电机（3）的驱动轴上设有与齿槽相互配合的驱动齿轮，两个所述驱动电机（3）通过同步编码器同步驱动。3.根据权利要求1所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述旋转筒（202）的一端开设有通入连通腔（206）的排气孔，所述排气孔上安装泄压阀（203），所述泄压阀（203）包括与排气孔适配的插管（2031），所述插管（2031）的端部密闭安装有端板（2032），所述端板（2032）和旋转筒（202）之间连接有第一拉簧（2034），所述插管（2031）上开设有通入插管（2031）内部的泄气孔（2033）。4.根据权利要求1所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述随动机构包括与顶触板（7）啮合的第一齿轮（402）和与焊接头（6）啮合的第二齿轮（404），所述安装架（4）的内部开设有设备腔（401），所述设备腔（401）内安装有传动组件，所述传动组件使第一齿轮（402）和第二齿轮（404）转动方向相反。5.根据权利要求4所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述传动组件包括与第二齿轮（404）啮合的第三齿轮（405），所述第一齿轮（402）和第三齿轮（405）的一侧均同轴连接有皮带轮，所述设备腔（401）的内部还安装有双槽轮（403），两个所述皮带轮均通过皮带与双槽轮（403）同向传动。6.根据权利要求1所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述顶触板（7）的前端中部开设有凹槽，顶触板（7）和活动顶板（204）的前端均活动安装有滚珠（702）。7.根据权利要求1所述的一种工程管件的焊接装置，其特征在于，所述顶触板（7）的尾端设有连接板，所述连接板和安装架（4）之间连接有第二拉簧（703），所述第二拉簧（703）使顶触板（7）的前端始终贴靠待焊接管道的外壁。8.一种工程管件的焊接方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的焊接装置，其特征在于，将两个待焊接管道分别从两个对中夹持机构相反的一端插入，待焊接管道将活动顶板向后挤压，通过连通腔内相同的气压以及弹力的共同配合使每个活动顶板的移动幅度相同，施加在待焊接管道上的顶压力也相同，使待焊接管道对中保持；同时顶触板受待焊接管
道的挤压后移，移动的同时带动焊接头升降，自适应调整焊接焦距。

技术总结
本发明涉及管道焊接技术领域，具体涉及一种工程管件的焊接装置及焊接方法，包括底座，所述底座上设有两个于焊接中心对称的对中夹持机构，底座上还设有位于两个对中夹持机构一侧的安装架，所述安装架的顶端安装有激光焊接设备和朝向下方的焊接头；所述对中夹持机构包括固设在底座上的固定筒，所述固定筒的内部转动配设有旋转筒。本发明通过对中夹持机构能够快速准确地将待焊接管道进行夹持，并且能够确保待焊接管道相对于固定筒处于同心圆位置，因此能够将两个待焊接管道的端口快速对齐，同时还能根据待焊接管道的外径自适应调整焊接头的高度，即自适应地调整焊接焦距，无需人工调整，高效便捷，适用范围更广。适用范围更广。适用范围更广。


技术研发人员：钟隆南 苏俊杰 张亮
受保护的技术使用者：南越建设管理有限公司
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20