一種新型石油管道環縫焊接裝置的制作方法

本發明涉及一種焊接裝置，尤其是一種新型石油管道環縫焊接裝置。

背景技術：

目前，在石油管道在生產過程中，直管與直管之間、直管與彎管之間都會通過接頭焊接固定，而普通的焊接裝置只能由焊槍根據行走機構實現水平面或者豎直平面方向上的焊接，就管件而言，其需要焊槍環繞工件轉動一圈用以完成焊接，因此常規的焊接裝置無法有效的完成這一管件的焊接。雖然現有技術中的大型高精度焊接裝置，可以通過多軸聯動的數值化控制完成360°環圈焊接，但是其設備成本和加工成本高，不利于批量生產，同時由于過高的設備成本，也不利于在中小型企業中推廣使用。傳統手工焊接受限于空間位置，且焊接時溫度較高，進行焊接作業時容易出現安全隱患；同時，手工焊接的焊接質量主要取決于工人的操作水平，難以得到可靠保證，因此也不利于批量生產以及在中小型企業中推廣使用。

技術實現要素：

本發明旨在解決上述問題，提供了一種新型石油管道環縫焊接裝置，該裝置直接安裝在需要焊接的石油管道上，通過齒輪傳動來帶動焊槍動作從而完成焊接過程，只需一次裝夾即可完成石油管道的環縫焊接過程，焊接質量相對于焊接過程分多次完成焊接方式更能得到保證。其采用的技術方案如下：

一種新型石油管道環縫焊接裝置，包括焊槍、升降機構、調節塊、旋轉機構、連接板、連接板螺栓、右半齒輪、左半齒輪、下卡環、承載機構、箱蓋螺栓、鎖緊螺栓、箱體螺釘、箱體、供電模塊、控制模塊、步進電機、聯軸器、軸承端蓋、傳動軸、深溝球軸承、主動齒輪、齒輪擋圈、鎖緊環、箱蓋、連接螺栓，所述焊槍安裝在升降機構上，所述升降機構、旋轉機構均安裝在調節塊上，所述調節塊與連接板焊接在一起，所述連接板的一端通過連接板螺栓固定連接在右半齒輪上，另一端通過連接板螺栓固定連接在左半齒輪上，所述右半齒輪與左半齒輪通過連接螺栓固定連接在一起，所述下卡環與承載機構通過鎖緊螺栓固定連接在一起，所述右半齒輪與左半齒輪配合形成的完整齒輪安裝在下卡環的下卡環環形槽與承載機構的上卡環環形槽配合形成的環形凹槽內，所述箱體通過箱體螺釘安裝在承載機構上，所述箱蓋通過箱蓋螺栓安裝在箱體上，所述供電模塊安裝在箱體內，并通過導線分別與控制模塊、步進電機、焊槍連接，所述控制模塊安裝在供電模塊上方，并通過控制線路分別與步進電機、焊槍連接，所述控制模塊包括步進電機控制模塊、焊槍控制模塊，所述步進電機控制模塊可以控制步進電機的脈沖信號頻率、脈沖數、步距角大小及電源通斷，所述焊槍控制模塊可以控制焊槍的電源通斷，步進電機的停止位置通過控制步進電機的脈沖數與步距角大小來確定，當到達停止位置時，步進電機控制模塊、焊槍控制模塊分別同時執行步進電機、焊槍的斷電操作，所述步進電機通過聯軸器與傳動軸連接，所述深溝球軸承、軸承端蓋均安裝在傳動軸上，且兩個軸承端蓋放置于兩個深溝球軸承的外側，所述主動齒輪、齒輪擋圈均安裝在傳動軸上，且齒輪擋圈放置于主動齒輪的外側，所述鎖緊環與承載機構通過鎖緊螺栓固定連接在一起，所述主動齒輪和右半齒輪與左半齒輪配合形成的完整齒輪相互嚙合，且主動齒輪與完整齒輪的傳動比為8:1。

優選的，所述升降機構包括六角螺母、升降板、弧形夾板，所述升降板的一端設置有一個六角螺母，另一端的上表面設置有兩對弧形夾板，每對弧形夾板都是相對設置，所述弧形夾板為彎曲的彈性板狀結構，所述升降板與六角螺母為一體成型，所述六角螺母安裝在調節塊的六角形腔體中，并可沿其六角形腔體上下運動。

優選的，所述調節塊的上下表面中間位置設置有兩個大小尺寸相同的調節塊圓孔，所述調節塊中間設有一個六角形腔體且腔體尺寸與六角螺母的外形尺寸相適應，所述旋轉機構包括旋鈕、螺桿、六角頭，所述螺桿一端與旋鈕連接，另一端與六角頭連接，所述旋鈕、螺桿、六角頭為一體成型，所述旋鈕的圓柱面上沿母線方向加工有凹槽，所述連接板上設置有四個連接板螺紋孔，且兩兩對稱設置在連接板的兩端，所述旋轉機構通過調節塊圓孔安裝在調節塊上，且旋鈕的下表面與調節塊的上表面貼合，六角頭的上表面與調節塊的下表面貼合。

優選的，所述右半齒輪包括右半齒輪螺紋孔、右半齒輪本體、右半齒輪接頭，所述右半齒輪本體為一個圓心角為180°的圓環，其外圓柱面上加工有齒形，所述右半齒輪本體的兩端分別設置有一個右半齒輪接頭，且右半齒輪接頭的中間位置設有一個螺紋孔，所述右半齒輪本體的一端設置有兩個右半齒輪螺紋孔，所述左半齒輪包括左半齒輪螺紋孔、左半齒輪本體、左半齒輪接頭，所述左半齒輪本體為一個圓心角為180°的圓環，其外圓柱面上加工有齒形，所述左半齒輪本體的兩端分別設置有一個右半齒輪接頭，且左半齒輪接頭的中間位置設有一個螺紋孔，所述左半齒輪本體的一端設置有兩個左半齒輪螺紋孔，所述右半齒輪本體的齒形與左半齒輪本體的齒形配合形成一個完整的齒輪齒形，所述右半齒輪螺紋孔與左半齒輪螺紋孔相對設置，且大小尺寸相同。

優選的，所述下卡環包括下卡環環形槽、下卡環本體、下卡環接頭，所述下卡環本體為一個圓心角為180°的圓環，且外圓柱面中間位置設有一個下卡環環形槽，所述下卡環本體兩端分別設有一個下卡環接頭，且下卡環接頭的中間位置設有一個螺紋孔，所述承載機構包括上卡環本體、上卡環環形槽、上卡環接頭、承載板螺紋孔、承載板、承載板接頭，所述上卡環本體與承載板焊接在一起，所述上卡環本體為一個圓心角為180°的圓環，且外圓柱面中間位置設有一個上卡環環形槽，所述上卡環本體兩端分別設有一個上卡環接頭，且上卡環接頭的中間位置設有一個螺紋孔，所述承載板的上表面上設有四個承載板螺紋孔，所述承載板遠離上卡環本體的一端設置有兩個承載板接頭，所述鎖緊環包括鎖緊環本體、鎖緊環接頭，所述鎖緊環本體的兩端分別設有一個鎖緊環接頭，且鎖緊環接頭的中間位置設有一個螺紋孔。

優選的，所述箱體包括軸承端蓋卡槽、軸承座、箱體本體、箱體上螺紋孔、箱體下螺紋孔，所述箱體本體的一端設有兩個軸承端蓋卡槽和兩個軸承座，所述箱體本體的上表面設有六個箱體上螺紋孔，下表面設有四個箱體下螺紋孔，所述箱蓋包括箱蓋本體、箱蓋螺紋孔、軸承座、軸承端蓋卡槽，所述箱蓋本體的一端設有兩個軸承端蓋卡槽和兩個軸承座，所述箱蓋本體上設有六個箱蓋螺紋孔。

本發明具有如下優點：

1、只需一次裝夾即可完成石油管道的環縫焊接過程，焊接質量相對于焊接過程分多次完成焊接方式更能得到保證。

2、本發明直接安裝在需要焊接的石油管道上，通過齒輪傳動來帶動焊槍動作從而完成環縫焊接過程，具有結構簡單緊湊、體積小成本低，自動化程度高的優點。

3、通過右半齒輪、左半齒輪在上卡環環形槽與下卡環環形槽配合形成的環形凹槽內定位與旋轉，巧妙實現了步進電機不動、焊槍圍繞管道運動的焊接方式；同時也使得裝夾和拆卸過程更加簡單便捷。

4、焊槍位置的調節采用螺旋傳動實現，能夠精確調節焊槍與石油管道的距離，進一步提高環縫焊接質量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的整體結構示意圖；

圖2：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的立體結構示意圖；

圖3：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的卸下箱蓋后的結構示意圖；

圖4：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的工作示意圖；

圖5：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的升降機構的結構示意圖；

圖6：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的調節塊與連接板的裝配體結構示意圖；

圖7：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的旋轉機構的結構示意圖；

圖8：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的右半齒輪的結構示意圖；

圖9：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的左半齒輪的結構示意圖；

圖10：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的下卡環的結構示意圖；

圖11：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的承載機構的結構示意圖；

圖12：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的箱體的結構示意圖；

圖13：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的鎖緊環的結構示意圖；

圖14：本發明一種新型石油管道環縫焊接裝置的箱蓋的結構示意圖。

符號說明：

1、焊槍，2、升降機構，3、調節塊，4、旋轉機構，5、連接板，6、連接板螺栓，7、右半齒輪，8、左半齒輪，9、下卡環，10、承載機構，11、箱蓋螺栓，12、鎖緊環螺栓，13、箱體螺釘，14、箱體，15、供電模塊，16、控制模塊，17、步進電機，18、聯軸器，19、軸承端蓋，20、傳動軸，21、深溝球軸承，22、主動齒輪，23、齒輪擋圈，24、鎖緊環，25、箱蓋，26、連接螺栓，201、六角螺母，202、升降板，203、弧形夾板，301、調節塊圓孔，401、旋鈕，402、螺桿，403、六角頭，501、連接板螺紋孔，701、右半齒輪螺紋孔，702、右半齒輪本體，703、右半齒輪接頭，801、左半齒輪螺紋孔，802、左半齒輪本體，803、左半齒輪接頭，901、下卡環環形槽，902、下卡環本體，903、下卡環接頭，1001、上卡環本體，1002、上卡環環形槽，1003、上卡環接頭，1004、承載板螺紋孔，1005、承載板，1006、承載板接頭，1401、軸承端蓋卡槽，1402、軸承座，1403、箱體本體，1404、箱體上螺紋孔，1405、箱體下螺紋孔，2401、鎖緊環本體，2402、鎖緊環接頭，2501、箱蓋本體，2502、箱蓋螺紋孔，2503、軸承座，2504、軸承端蓋卡槽。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

如圖1-14所示，一種新型石油管道環縫焊接裝置，包括焊槍1、升降機構2、調節塊3、旋轉機構4、連接板5、連接板螺栓6、右半齒輪7、左半齒輪8、下卡環9、承載機構10、箱蓋螺栓11、鎖緊螺栓12、箱體螺釘13、箱體14、供電模塊15、控制模塊16、步進電機17、聯軸器18、軸承端蓋19、傳動軸20、深溝球軸承21、主動齒輪22、齒輪擋圈23、鎖緊環24、箱蓋25、連接螺栓26，所述焊槍1安裝在升降機構2上，所述升降機構2、旋轉機構4均安裝在調節塊3上，所述調節塊3與連接板5焊接在一起，所述連接板5的一端通過連接板螺栓6固定連接在右半齒輪7上，另一端通過連接板螺栓6固定連接在左半齒輪8上，所述右半齒輪7與左半齒輪8通過連接螺栓26固定連接在一起，所述下卡環9與承載機構10通過鎖緊螺栓12固定連接在一起，所述右半齒輪7與左半齒輪8配合形成的完整齒輪安裝在下卡環9的下卡環環形槽901與承載機構10的上卡環環形槽1002配合形成的環形凹槽內，所述箱體14通過箱體螺釘13安裝在承載機構10上，所述箱蓋25通過箱蓋螺栓11安裝在箱體14上，所述供電模塊15安裝在箱體14內，并通過導線分別與控制模塊16、步進電機17、焊槍1連接，所述控制模塊16安裝在供電模塊15上方，并通過控制線路分別與步進電機17、焊槍1連接，所述控制模塊16包括步進電機控制模塊、焊槍控制模塊，具有信息的接收、發送以及信息處理能力，所述步進電機控制模塊可以控制步進電機17的脈沖信號頻率、脈沖數、步距角大小及電源通斷，所述焊槍控制模塊可以控制焊槍1的電源通斷，步進電機17的停止位置通過控制步進電機17的脈沖數與步距角大小來確定，當到達停止位置時，步進電機控制模塊、焊槍控制模塊分別同時執行步進電機17、焊槍1的斷電操作，所述步進電機17通過聯軸器18與傳動軸20連接，所述深溝球軸承21、軸承端蓋19均安裝在傳動軸20上，且兩個軸承端蓋19放置于兩個深溝球軸承21的外側，所述主動齒輪22、齒輪擋圈23均安裝在傳動軸20上，且齒輪擋圈23放置于主動齒輪22的外側，所述鎖緊環24與承載機構10通過鎖緊螺栓12固定連接在一起，所述主動齒輪22和右半齒輪7與左半齒輪8配合形成的完整齒輪相互嚙合，且主動齒輪22與完整齒輪的傳動比為8:1。

優選的，所述升降機構2包括六角螺母201、升降板202、弧形夾板203，所述升降板202的一端設置有一個六角螺母201，另一端的上表面設置有兩對弧形夾板203，每對弧形夾板203都是相對設置，設置兩對弧形夾板203可以提高焊槍4夾持的可靠性，所述弧形夾板203為彎曲的彈性板狀結構，可以提供較大的夾持力，所述升降板202與六角螺母201為一體成型，一體成型強度高，耐疲勞與磨損，使用壽命長，所述六角螺母201安裝在調節塊3的六角形腔體中，并可沿其六角形腔體上下運動。

優選的，所述調節塊3的上下表面中間位置設置有兩個大小尺寸相同的調節塊圓孔301，所述調節塊3中間設有一個六角形腔體且腔體尺寸與六角螺母201的外形尺寸相適應，所述旋轉機構4包括旋鈕401、螺桿402、六角頭403，所述螺桿402一端與旋鈕401連接，另一端與六角頭403連接，所述旋鈕401、螺桿402、六角頭403為一體成型，一體成型強度高，耐疲勞與磨損，所述旋鈕401的圓柱面上沿母線方向加工有凹槽，提高旋轉時與手之間的摩擦力，所述連接板5上設置有四個連接板螺紋孔501，且兩兩對稱設置在連接板5的兩端，所述旋轉機構4通過調節塊圓孔301安裝在調節塊3上，且旋鈕401的下表面與調節塊3的上表面貼合，六角頭403的上表面與調節塊3的下表面貼合。

優選的，所述右半齒輪7包括右半齒輪螺紋孔701、右半齒輪本體702、右半齒輪接頭703，所述右半齒輪本體702為一個圓心角為180°的圓環，其外圓柱面上加工有齒形，所述右半齒輪本體702的兩端分別設置有一個右半齒輪接頭703，且右半齒輪接頭703的中間位置設有一個螺紋孔，所述右半齒輪本體702的一端設置有兩個右半齒輪螺紋孔701，所述左半齒輪8包括左半齒輪螺紋孔801、左半齒輪本體802、左半齒輪接頭803，所述左半齒輪本體802為一個圓心角為180°的圓環，其外圓柱面上加工有齒形，所述左半齒輪本體802的兩端分別設置有一個右半齒輪接頭803，且左半齒輪接頭803的中間位置設有一個螺紋孔，所述左半齒輪本體802的一端設置有兩個左半齒輪螺紋孔801，所述右半齒輪本體702的齒形與左半齒輪本體802的齒形配合形成一個完整的齒輪齒形，所述右半齒輪螺紋孔701與左半齒輪螺紋孔801相對設置，且大小尺寸相同。

優選的，所述下卡環9包括下卡環環形槽901、下卡環本體902、下卡環接頭903，所述下卡環本體902為一個圓心角為180°的圓環，且外圓柱面中間位置設有一個下卡環環形槽901，所述下卡環本體902兩端分別設有一個下卡環接頭903，且下卡環接頭903的中間位置設有一個螺紋孔，所述承載機構10包括上卡環本體1001、上卡環環形槽1002、上卡環接頭1003、承載板螺紋孔1004、承載板1005、承載板接頭1006，所述上卡環本體1001與承載板1005焊接在一起，所述上卡環本體1001為一個圓心角為180°的圓環，且外圓柱面中間位置設有一個上卡環環形槽1002，所述上卡環本體1001兩端分別設有一個上卡環接頭1003，且上卡環接頭1003的中間位置設有一個螺紋孔，所述承載板1005的上表面上設有四個承載板螺紋孔1004，所述承載板1005遠離上卡環本體1001的一端設置有兩個承載板接頭1006，所述鎖緊環24包括鎖緊環本體2401、鎖緊環接頭2402，所述鎖緊環本體2401的兩端分別設有一個鎖緊環接頭2402，且鎖緊環接頭2402的中間位置設有一個螺紋孔。

優選的，所述箱體14包括軸承端蓋卡槽1401、軸承座1402、箱體本體1403、箱體上螺紋孔1404、箱體下螺紋孔1405，所述箱體本體1403的一端設有兩個軸承端蓋卡槽1401和兩個軸承座1402，所述箱體本體1403的上表面設有六個箱體上螺紋孔1404，下表面設有四個箱體下螺紋孔1405，所述箱蓋25包括箱蓋本體2501、箱蓋螺紋孔2502、軸承座2503、軸承端蓋卡槽2504，所述箱蓋本體2501的一端設有兩個軸承端蓋卡槽2504和兩個軸承座2503，所述箱蓋本體2501上設有六個箱蓋螺紋孔2502。

本發明工作前，首先將本裝置安裝在需要焊接的石油管道上，然后轉動旋轉機構4的旋鈕401，通過升降機構2的六角螺母201與旋轉機構4的螺桿402之間的螺旋傳動實現升降機構2沿著調節塊3的六角形腔體上下運動，從而實現焊槍1高度的調節；然后供電模塊15對焊槍1、控制模塊16、步進電機17供電，接著啟動控制模塊16，其中步進電機控制模塊通過設定步進電機17的脈沖數、步距角大小確定停止位置，由于主動齒輪22與右半齒輪本體702、左半齒輪本體802配合形成一個完整齒輪的傳動比為8:1，因此停止位置是主動齒輪22轉動八圈的位置，此時焊槍1恰好隨完整齒輪轉動一圈完成環縫焊接。

本發明工作時，步進電機17通過聯軸器18將動力傳遞給傳動軸20，傳動軸210帶動主動齒輪22轉動，主動齒輪22通過嚙合傳動帶動右半齒輪本體702、左半齒輪本體802配合形成的完整齒輪轉動，因此右半齒輪本體702、左半齒輪本體802配合形成的完整齒輪便在上卡環環形槽1002與下卡環環形槽901配合形成的環形凹槽內旋轉，實現了步進電機17不動、焊槍1圍繞管道運動的焊接方式；由于連接板5的一端通過連接板螺栓6固定連接在右半齒輪7上，另一端通過連接板螺栓6固定連接在左半齒輪8上，因此連接板5隨完整齒輪一起轉動，調節塊3與連接板5焊接在一起，因此調節塊3也隨完整齒輪一起轉動，又因焊槍1通過升降機構2夾持后安裝在調節塊3上，所以焊槍1也隨完整齒輪一起轉動，當到達停止位置時，步進電機控制模塊、焊槍控制模塊分別同時執行步進電機17、焊槍1的斷電操作，從而完成石油管道的環縫焊接過程。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。