一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置及方法
阅读说明：本技术 一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置及方法 (Automatic alignment and rapid welding device and method for welding seam of thick-wall metal straight welded pipe ) 是由 楚志兵 李帅 桂海莲 赵晓东 周新亮 李岩 于 2021-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明专利涉及焊管加工设备领域,具体涉及一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置及方法,一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置,包括焊接主机,在焊接主机的入口侧和出口侧均设置有多组辊轮支撑机构,用于实现焊管坯料的进料和出料,在焊接主机的入口侧还设置有链条输送机构,以通过滚子输送链辅助焊管坯料的进料,在焊接主机的入口侧还设置有多组焊缝调节机构,用于带动焊管进行径向旋转,从而调整焊管坡口的位置,确保焊缝位置朝上；本发明通过设置多个整圆机构来对待加工的管坯进行圆度矫正,同时本发明中的整圆机构还可以根据实际的需要进行周向位置的调节和压下深度的调节,针对管坯的管径和错位缺陷情况进行灵活的调整。(The invention relates to the field of welded pipe processing equipment, in particular to an automatic alignment quick welding device and method for a welding seam of a thick-wall metal straight welded pipe, and the automatic alignment quick welding device comprises a welding host, wherein a plurality of groups of roller supporting mechanisms are arranged on the inlet side and the outlet side of the welding host and used for feeding and discharging a welding pipe blank; the invention carries out roundness correction on the tube blank to be processed by arranging the plurality of rounding mechanisms, and meanwhile, the rounding mechanisms can also carry out circumferential position adjustment and pressing depth adjustment according to actual needs, thereby flexibly adjusting the tube diameter and dislocation defect conditions of the tube blank.)
技术领域
本发明专利涉及焊管加工设备领域，具体涉及一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置及方法。
背景技术
金属板材通过弯折机，预弯折成类圆形，再通过压力模具从钢管外侧施加向内的压力，迫使钢板进一步弯曲后闭合缝隙，然后在缝隙上每隔一段距离进行预焊点固，从而完成钢管的初步成型作业。但钢管在折弯成类圆形后往往存在桃型、苹果型、错边等错位缺陷，该缺陷对焊接质量有着很大的影响，传统合缝装置多采用四压头结构和固定式多压头结构（七压头、九压头、十二压头），针对于四压头结构，两个对接边缘容易发生错位，导致焊接无法在同一平面内进行，尤其是厚壁管材更加难以控制对正，需要人工干预才能纠正上述问题；而传统多压头结构合缝装置采用固定压头，其压头结构固定均匀分布在机架上，对不同错位类型均采用相同的压力点施压，实际生产中，由于错位类型各异，所需压头需要根据焊缝错位情形进行位置调整，这与传统设备原理相悖，难以有效纠正错位缺陷；另传统合缝装置均采用手工点焊对合缝后的管材进行焊接，需要大量人工不间断操作，不仅工作量大、效率低下，且难以保证成品管焊接质量一致，同时，由于设备空间问题，人工预焊时，工人必须骑居在管体上，安全系数较低。基于此发明了一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置，形成与装置匹配的工艺技术，可以很好的克服传统装备的缺陷，有效提高生产线的生产效率以及产品的质量。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置及方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置，包括焊接主机，在所述焊接主机的入口侧和出口侧均设置有多组辊轮支撑机构，用于实现焊管坯料的进料和出料，在所述焊接主机的入口侧还设置有链条输送机构，以通过滚子输送链辅助焊管坯料的进料，所述链条输送机构中的滚子输送链位于辊轮支撑机构中相对设置的两个支撑辊之间，在所述焊接主机的入口侧还设置有多组焊缝调节机构，多组所述焊缝调节机构间隔设置在多组辊轮支撑机构之间，用于带动焊管进行径向旋转，从而调整焊管坡口的位置，确保焊缝位置朝上；
所述焊接主机包括底座，在所述底座的上表面固定设置有固定架，在所述固定架的前侧设置有机架，在所述固定架与机架接触面的左右两侧均设置有倾斜限位条，两个所述倾斜限位条共同构成燕尾块，在所述机架与固定架接触面的左右两侧设置有与倾斜限位条相对应的限位斜块，两个所述限位斜块共同构成燕尾槽，所述倾斜限位条和限位斜块相互配合实现机架沿固定架上下滑动时的限位，在所述机架下表面的左右两侧设置有二号液压缸，在所述机架下表面的中部设置有三号液压缸，所述二号液压缸和三号液压缸的缸体均固定连接在底座上，所述二号液压缸和三号液压缸的活动端与机架的下表面连接，在所述机架的中部设置有前后贯穿的加工通孔，在所述机架的前后两侧均设置有固定圆环，所述固定圆环的圆心位于加工通孔的轴线上，在所述加工通孔内呈圆周排列均匀设置有多个整圆机构，所述整圆机构包括两个连接杆，在两个连接杆的下端共同连接有安装槽体，在所述安装槽体内安装有多个滑动轮，以便于通过滑动轮压紧焊管坯料，在两个连接杆之间还设置有传动轴，所述传动轴位于连接杆的中下部，所述传动轴的一端与传动电机的输出轴连接，所述传动电机安装在连接杆上，在所述传动轴上安装有两个齿轮，且两个齿轮分别与两个固定圆环一一对应，在所述固定圆环的内环面上设置有与齿轮相对应的弧形齿条，在所述连接杆的中部设置有固定轴，在所述固定轴上通过轴承安装有滚轮，在所述固定圆环上设置有与滚轮相对应的滚动槽，以实现对整圆机构的限位，在所述连接杆的上部设置有锁紧液压缸，在所述固定圆环的外环面上设置有一号凹槽，所述锁紧液压缸的锁紧头设置在一号凹槽内，以便于在需要时实现对整圆机构的锁紧，在所述机架前侧的顶部固定设置有安装板，在所述安装板上朝下设置有升缩杆，在所述升缩杆的活动端固定设置有导板，所述导板用于插入焊管坡口内，保证焊接位置的准确，在所述固定架的其中一个竖直内侧壁上设置有丝杠升降机构，在所述丝杠升降机构的滑块上设置有横杆，在所述横杆的端部安装有焊接头，用于对焊管坯料实现焊接。
进一步，所述辊轮支撑机构包括安装架，在所述安装架的上表面安装有两个相对设置的支撑辊，所述支撑辊呈锥形，其中一个所述支撑辊的安装轴与辊轮电机的输出轴连接，所述辊轮电机设置在安装架上。
再进一步，所述链条输送机构包括主轮支架和从轮支架，所述主轮支架安装在焊接主机中的固定架上，所述从轮支架安装在焊接主机入口侧的其中一个安装架上，在所述主轮支架和从轮支架上分别设置有主动链轮和从动链轮，在所述主动链轮和从动链轮上共同设置有滚子输送链，以通过滚子输送链带动焊管坯料前进，所述主动链轮安装在链轮电机的输出轴上，所述链轮电机安装在主轮支架上。
更进一步，在所述从轮支架上设置有一号滑槽，在所述一号滑槽内设置有一号滑块，所述从动链轮安装在一号滑块上，在所述一号滑槽的侧壁上设置有通孔，在所述通孔内设置有调节螺栓，所述调节螺栓的内侧端与一号滑块固定连接，在所述调节螺栓上设置有两个调节螺母，两个调节螺母分别位于侧壁的两侧，以便于调节并固定调节螺栓的位置，从而实现从动链轮位置的调节，确保滚子输送链松紧的调节。
更进一步，在所述从轮支架的侧壁上还设置有张紧链轮，以便于调节滚子输送链的松紧。
更进一步，在所述主轮支架和从轮支架之间的安装架的上部和下部均安装有支撑梁，在所述支撑梁上均匀设置有多个支撑链轮，以防止滚子输送链过度下坠。
更进一步，所述焊缝调节机构包括安装座，在所述安装座的上方设置有抬升架，在所述抬升架的下边表面设置有左右对称的三号导向杆，在所述安装座上设置有与三号导向杆相对应的导向槽，在所述安装座的上表面设置有一号液压缸，所述一号液压缸的伸缩杆与抬升架的下表面铰接，在所述抬升架的上表面并排设置有两个调节辊，在其中一个所述调节辊的安装轴上设置有调节从链轮，所述调节从链轮通过调节链条与调节主链轮连接，所述调节主链轮安装在调节电机的输出轴上，所述调节电机设置在抬升架上，通过调节电机间接带动调节辊转动，最终带动焊管坯料转动，实现焊管坯料焊缝位置的调整。
更进一步，所述连接杆包括壳体，在所述壳体内设置有四号液压缸，所述四号液压缸的活动端与所述安装槽体铰接，在所述壳体内还滑动设置有二号导向杆，所述二号导向杆的固定端与安装槽体固定连接。
更进一步，在所述机架下表面的左右两侧设置有一号导向孔，在所述一号导向孔的上部设置有限位孔，在所述一号导向孔内设置有一号导向杆，在所述一号导向杆的上端固定连接有一号限位块，所述一号限位块位于限位孔内，在所述底座的上表面设置有两个导向缸体，且两个所述导向缸体与两个一号导向孔一一对应，所述一号导向杆的下端伸入导向缸体内连接有二号限位块。
更进一步，所述升缩杆为电动伸缩杆。
一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接方法，包括以下步骤：将焊管坯料放至焊接主机入口侧的辊轮支撑机构上，通过支撑辊对焊管坯料形成支撑，随后启动辊轮电机和链轮电机，辊轮电机带动支撑辊转动，链轮电机带动滚子输送链运动，在支撑辊和滚子输送链的共同作用下，焊管坯料被输送至加工位，在输送过程中，焊缝调节机构中的调节电机通过调节主链轮、调节链条和调节从链轮带动调节辊转动，焊管坯料在调节辊的作用下进行径向转动，实现焊管坯料焊缝位置的调整；随后在二号液压缸和三号液压缸的作用下，调整机架的高度使加工通孔的圆心与焊管坯料的圆心位于同一水平线上，升缩杆动作，带动导板升降，使导板插入焊管坡口内，传动电机通过传动轴带动齿轮在固定圆环上的弧形齿条转动，进而实现整圆机构位置的调整，位置调整好后，锁紧液压缸缩回，实现整圆机构位置的固定，随后四号液压缸进行伸缩调整滑动轮的位置，使滑动轮压紧在焊管坯料的外表面，从而保证焊管坯料加工的圆度，同时保证其焊接口能够完美的焊合，丝杠升降机构带动焊接头进行高度位置的调整，使得焊接头可以对经过的焊管坯料完成焊接，焊接完成的焊管经焊接主机出口侧的辊轮支撑机构送出。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明通过设置多个整圆机构来对待加工的管坯进行圆度矫正，同时本发明中的整圆机构还可以根据实际的需要进行周向位置的调节和压下深度的调节，可针对管坯的管径和错位缺陷情况进行灵活的调整变化，保证了焊管的圆度；同时还可以有效纠正上游加工环节引起的“撅嘴”等问题；另外本发明焊管的焊接为自动焊接，相比于现有技术中的人工焊接不仅提高了工作效率，还节约了人工成本、降低了劳动强度、提高了安全系数。
附图说明
图1为本发明焊接装置的主视图；
图2为本发明焊接装置的俯视图；
图3为本发明焊接主机的俯视图；
图4为本发明焊接主机的主视图；
图5为本发明整圆机构的局部剖视图；
图6为本发明图1中G-G截面的剖视图；
图7为本发明图1中D-D截面的剖视图；
图8为本发明图1中圈A的局部放大图；
图9为本发明图1中圈B的局部放大图；
图10为本发明图1中E-E截面的局部剖视图；
图11为本发明焊缝调节机构的俯视图；
图12为本发明图4中I-I截面的局部剖视图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
如图1至图12所示，一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接装置，包括焊接主机，在所述焊接主机的入口侧和出口侧均设置有多组辊轮支撑机构，用于实现焊管坯料的进料和出料，所述辊轮支撑机构包括安装架28，在所述安装架28的上表面安装有两个相对设置的支撑辊30，所述支撑辊30呈锥形，其中一个所述支撑辊30的安装轴与辊轮电机29的输出轴连接，所述辊轮电机29设置在安装架28上；
在所述焊接主机的入口侧还设置有链条输送机构，以通过滚子输送链35辅助焊管坯料的进料，所述链条输送机构中的滚子输送链35位于辊轮支撑机构中相对设置的两个支撑辊30之间，所述链条输送机构包括主轮支架31和从轮支架32，所述主轮支架31安装在焊接主机中的固定架2上，所述从轮支架32安装在焊接主机入口侧的其中一个安装架28上，在所述主轮支架31和从轮支架32上分别设置有主动链轮33和从动链轮34，在所述主动链轮33和从动链轮34上共同设置有滚子输送链35，以通过滚子输送链35带动焊管坯料前进，所述主动链轮33安装在链轮电机36的输出轴上，所述链轮电机36安装在主轮支架31上；在所述从轮支架32上设置有一号滑槽37，在所述一号滑槽37内设置有一号滑块38，所述从动链轮34安装在一号滑块38上，在所述一号滑槽37的侧壁上设置有通孔，在所述通孔内设置有调节螺栓39，所述调节螺栓39的内侧端与一号滑块38固定连接，在所述调节螺栓39上设置有两个调节螺母40，两个调节螺母40分别位于侧壁的两侧，以便于调节并固定调节螺栓39的位置，从而实现从动链轮34位置的调节，确保滚子输送链35松紧的调节，在所述从轮支架32的侧壁上还设置有张紧链轮41，以便于调节滚子输送链35的松紧，在所述主轮支架31和从轮支架32之间的安装架28的上部和下部均安装有支撑梁42，在所述支撑梁42上均匀设置有多个支撑链轮43，以防止滚子输送链35过度下坠；
在所述焊接主机的入口侧还设置有多组焊缝调节机构，多组所述焊缝调节机构间隔设置在多组辊轮支撑机构之间，用于带动焊管进行径向旋转，从而调整焊管坡口的位置，确保焊缝位置朝上；所述焊缝调节机构包括安装座44，在所述安装座44的上方设置有抬升架45，在所述抬升架45的下边表面设置有左右对称的三号导向杆46，在所述安装座44上设置有与三号导向杆46相对应的导向槽47，在所述安装座44的上表面设置有一号液压缸48，所述一号液压缸48的伸缩杆与抬升架45的下表面铰接，在所述抬升架45的上表面并排设置有两个调节辊49，在其中一个所述调节辊49的安装轴上设置有调节从链轮50，所述调节从链轮50通过调节链条51与调节主链轮52连接，所述调节主链轮52安装在调节电机53的输出轴上，所述调节电机53设置在抬升架45上，通过调节电机53间接带动调节辊49转动，最终带动焊管坯料转动，实现焊管坯料焊缝位置的调整；
所述焊接主机包括底座1，在所述底座1的上表面固定设置有固定架2，在所述固定架2的前侧设置有机架3，在所述固定架2与机架3接触面的左右两侧均设置有倾斜限位条4，两个所述倾斜限位条4共同构成燕尾块，在所述机架3与固定架2接触面的左右两侧设置有与倾斜限位条4相对应的限位斜块5，两个所述限位斜块5共同构成燕尾槽，所述倾斜限位条4和限位斜块5相互配合实现机架3沿固定架2上下滑动时的限位，在所述机架3下表面的左右两侧设置有二号液压缸6，在所述机架3下表面的中部设置有三号液压缸7，所述二号液压缸6和三号液压缸7的缸体均固定连接在底座1上，所述二号液压缸6和三号液压缸7的活动端与机架3的下表面连接，在所述机架3下表面的左右两侧设置有一号导向孔54，在所述一号导向孔54的上部设置有限位孔55，在所述一号导向孔54内设置有一号导向杆56，在所述一号导向杆56的上端固定连接有一号限位块57，所述一号限位块57位于限位孔55内，在所述底座1的上表面设置有两个导向缸体58，且两个所述导向缸体58与两个一号导向孔54一一对应，所述一号导向杆56的下端伸入导向缸体58内连接有二号限位块59，在所述机架3的中部设置有前后贯穿的加工通孔8，在所述机架3的前后两侧均设置有固定圆环9，所述固定圆环9的圆心位于加工通孔8的轴线上，在所述加工通孔8内呈圆周排列均匀设置有多个整圆机构，所述整圆机构包括两个连接杆10，在两个连接杆10的下端共同连接有安装槽体11，所述连接杆10包括壳体1001，在所述壳体1001内设置有四号液压缸1002，所述四号液压缸1002的活动端与所述安装槽体11铰接，在所述壳体1001内还滑动设置有二号导向杆1003，所述二号导向杆1003的固定端与安装槽体11固定连接，在所述安装槽体11内安装有多个滑动轮12，以便于通过滑动轮12压紧焊管坯料，在两个连接杆10之间还设置有传动轴13，所述传动轴13位于连接杆10的中下部，所述传动轴13的一端与传动电机14的输出轴连接，所述传动电机14安装在连接杆10上，在所述传动轴13上安装有两个齿轮15，且两个齿轮15分别与两个固定圆环9一一对应，在所述固定圆环9的内环面上设置有与齿轮15相对应的弧形齿条16，在所述连接杆10的中部设置有固定轴17，在所述固定轴17上通过轴承安装有滚轮18，在所述固定圆环9上设置有与滚轮18相对应的滚动槽19，以实现对整圆机构的限位，在所述连接杆10的上部设置有锁紧液压缸20，在所述固定圆环9的外环面上设置有一号凹槽21，所述锁紧液压缸20的锁紧头设置在一号凹槽21内，以便于在需要时实现对整圆机构的锁紧，在所述机架3前侧的顶部固定设置有安装板22，在所述安装板22上朝下设置有升缩杆23，所述升缩杆23为电动伸缩杆，在所述升缩杆23的活动端固定设置有导板24，所述导板24用于插入焊管坡口内，保证焊接位置的准确，在所述固定架2的其中一个竖直内侧壁上设置有丝杠升降机构25，在所述丝杠升降机构25的滑块上设置有横杆26，在所述横杆26的端部安装有焊接头27，用于对焊管坯料实现焊接。
一种厚壁金属直缝焊管焊缝自动对齐快速焊接方法，包括以下步骤：将焊管坯料放至焊接主机入口侧的辊轮支撑机构上，通过支撑辊30对焊管坯料形成支撑，随后启动辊轮电机29和链轮电机36，辊轮电机29带动支撑辊30转动，链轮电机36带动滚子输送链35运动，在支撑辊30和滚子输送链35的共同作用下，焊管坯料被输送至加工位，在输送过程中，焊缝调节机构中的调节电机53通过调节主链轮52、调节链条51和调节从链轮50带动调节辊49转动，焊管坯料在调节辊49的作用下进行径向转动，实现焊管坯料焊缝位置的调整；随后在二号液压缸6和三号液压缸7的作用下，调整机架3的高度使加工通孔8的圆心与焊管坯料的圆心位于同一水平线上，升缩杆23动作，带动导板24升降，使导板24插入焊管坡口内，传动电机14通过传动轴13带动齿轮15在固定圆环9上的弧形齿条16转动，进而实现整圆机构位置的调整，位置调整好后，锁紧液压缸20缩回，实现整圆机构位置的固定，随后四号液压缸1002进行伸缩调整滑动轮12的位置，使滑动轮12压紧在焊管坯料的外表面，从而保证焊管坯料加工的圆度，同时保证其焊接口能够完美的焊合，丝杠升降机构25带动焊接头27进行高度位置的调整，使得焊接头27可以对经过的焊管坯料完成焊接，焊接完成的焊管经焊接主机出口侧的辊轮支撑机构送出。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。