一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接技术领域，具体为一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接装置及焊接方法。

背景技术

钻井平台桩腿是由齿条板与半圆板焊接而成，现有技术中的齿条板与半圆板焊接通过多次吊装后定位，然后再进行焊接作业，由于齿条板与半圆板的尺寸结构较大，需要借助辅助定位装备完成定位，如专利号为CN103521990A公开了一种钻井平台桩腿焊接用翻转装置，包括左支座架、右支座架和分别安装在左支座架、右支座架上的调平螺栓Ⅰ、调平螺栓Ⅱ，左支座架上设主动轴，主动轴的一端固定设左装夹体，主动轴的另一端固定设从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮与电动机相连，左装夹体上设横梁Ⅰ、装夹体锁紧丝杠Ⅰ、横梁锁紧丝杠Ⅰ，右支座架上设从动轴，从动轴的一端固定设右装夹体，右装夹体上设横梁Ⅱ、装夹体锁紧丝杠Ⅱ、横梁锁紧丝杠Ⅱ，从动轴的另一端固定设制动器。本发明实现了桩腿任意角度的翻转，保证了焊接时所需要的各种角度和操作的安全性，同时也大大的提高了工作效率，效率达到传统焊接方式的2-3倍，具有一定的优越性，在一定程度上符合生产要求，可以满足一般的使用要求，但是其在实际的使用过程中仍存在以下缺点：

1.现有技术中的钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接设备，定位过程中需要将半圆板与齿条板进行分别吊装定位，工装操作起来比较耗费时间，因此其装配效率有待于进一步提高；

2.现有技术中的钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接设备，焊接一半时需要对工件进行翻转作业，两侧支撑通过旋转轴进行支撑，承载较大，其稳定性有待于进一步提高，并且所需的驱动做功较大，因此驱动能耗较大，增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接装置,包括支撑机构、限位机构与驱动机构，所述支撑机构包括底部翻转支撑组件与底部翻转支撑组件中间所设的底部限位支撑组件，所述限位机构包括翻转固定组件、翻转固定组件侧面所插配的侧方限位组件与翻转固定组件上端所设的上端限位组件，所述驱动机构包括底部翻转支撑组件侧面所设的底部翻转驱动组件、翻转固定组件上端一侧所设的上端翻转驱动组件与底部限位支撑组件中间所设的限位支撑驱动组件。

优选的，所述底部翻转支撑组件包括呈左右对称分布的两个支撑底板，且在支撑底板上端的内侧前后对称开设有翻转支撑槽板，所述支撑底板上端的外侧均布开设有固定孔。

优选的，所述底部翻转驱动组件包括翻转支撑槽板槽体两侧中间穿配的翻转轴I，所述翻转支撑槽板的外侧并且在翻转轴I的轴端位置处固定安装有驱动电机安装座I，所述驱动电机安装座I的外侧面上固定安装有驱动电机I，所述驱动电机I的主轴与驱动电机安装座I的轴端通过联轴器相固定连接。

优选的，所述翻转固定组件包括翻转支撑槽板槽体中间与翻转轴I相固定套配的下翻转固定臂，所述下翻转固定臂上端的外侧固定设有支撑座，所述下翻转固定臂内侧的中间对向开设有圆弧形结构的限位圆槽，所述限位圆槽的外侧并且在下翻转固定臂的前端面上均布开设有限位端孔，所述左侧下翻转固定臂的上端面上前后对称设有上翻转支撑槽板，且在右侧下翻转固定臂上端面的内侧垂直固定连接有上翻转限位板。

优选的，所述侧方限位组件包括下翻转固定臂前端面处并且在限位端孔的孔口位置处所设的端板，所述端板的一端垂直固定连接有与限位圆槽轴线平行的限位板I，所述限位板I的外侧螺接有调节螺钉，所述端板的另一端向下翻转固定臂的端面方向垂直固定连接有接插深度限位台，所述接插深度限位台的侧面固定设有与限位端孔相插配的接插柱，所述端板外侧面的中间固定连接有把手。

优选的，所述上端翻转驱动组件包括与上翻转支撑槽板两侧中间相穿配的翻转轴II，且在上翻转支撑槽板的外侧面上并且在翻转轴II的轴端位置处固定安装有驱动电机安装座II，所述驱动电机安装座II的外侧面上固定安装有驱动电机II，所述驱动电机II的主轴与翻转轴II的轴端通过联轴器相固定连接。

优选的，所述上端限位组件包括位于上翻转支撑槽板中间与翻转轴II相固定套配的上翻转固定臂，所述上翻转固定臂的另一端设有L型结构的限位钩头，所述限位钩头的外侧固定安装有伸缩缸，所述限位钩头的内侧并且在伸缩缸活塞杆的端部固定连接有限位板II。

优选的，所述底部限位支撑组件包括左右两支撑座中间固定连接的底部限位支撑座，所述底部限位支撑座的中间竖直开设有竖直传动槽，且在竖直传动槽的一侧水平开设有水平传动槽。

优选的，所述限位支撑驱动组件包括与竖直传动槽上下两端相穿配的升降螺杆，所述竖直传动槽的中间并且在升降螺杆外侧螺接有螺套，所述水平传动槽的前后两端中间穿配有旋转轴III，所述水平传动槽的中间并且在旋转轴III的外圆上固定设有蜗轮，所述蜗轮与螺套的外侧相啮合，所述旋转轴III的轴端垂直固定连接有驱动转盘，所述升降螺杆的上端固定连接有水平设置的限位支撑板III。

优选的，本发明还涉及一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接方法，该工艺具体包括以下步骤：

步骤一、工装定位，半圆板的长度判定好工装在半圆板前后两端的位置，根据长度位置，将工装按对应长度距离同轴放置在半圆板前后两端位置处，然后根据长条板在半圆板中间的焊接高度，调节旋转驱动转盘，使限位支撑板III上升到指定高度，使其上端面对长条板的底部形成对应的限位支撑，然后启动驱动电机II将上翻转固定臂向上翻起使其与下翻转固定臂保持同向平行状态，启动驱动电机I将下翻转固定臂向外翻转至水平状态，使下翻转固定臂端部的支撑座与底部支撑面相抵；

步骤二、吊装半圆板，将半圆板吊装到下翻转固定臂内侧的限位圆槽上方，调节半圆板两侧边的高度，使其上端面保持水平，然后将半圆板下放到限位圆槽内；

步骤三、固定半圆板，将侧方限位组件放置到半圆板的前后两端，握持端板外侧面的把手将限位板I对向半圆板的内侧面，同时将接插柱插入到下翻转固定臂侧面的限位端孔内，然后旋紧调节螺钉将限位板I与半圆板内侧面顶紧，完成半圆板固定；

步骤四、吊装齿条板，将齿条板吊装到限位支撑板III的上方，注意使齿条板保持竖直状态，使齿条板前后两端与半圆板前后两端呈对应状态，然后将齿条板下放到限位支撑板III的上端面上，注意保持齿条板的竖直吊装状态；

步骤五、翻转半圆板，启动驱动电机I将齿条板两侧的半圆板对向向中间翻转，当半圆板的端面与齿条板两侧面贴合后，启动驱动电机II将上翻转固定臂翻转到水平位置，然后启动伸缩缸使限位板II将上翻转限位板顶紧，此时将齿条板松脱使其脱离吊装状态；

步骤六、焊接定位，齿条板与半圆板的焊缝方向进行多段定位焊接，注意避开上翻转固定臂的下端位置；

步骤七、打开上端限位，定位焊接完成后，启动伸缩缸回缩，使限位板II缩回到原始位置，然后启动驱动电机II将上翻转固定臂翻转到竖直方向；

步骤八、整体焊接，同步对称焊接齿条板左右两端的焊缝。

步骤九、工件卸放，焊接完成后，先将齿条板前后两端同侧的侧方限位组件拆除，具体操作是，先将调节螺钉调松，然后手握端板外侧面的把手将接插柱从下翻转定位臂端面上的限位端孔内完成拉出，并将拉出的侧方限位组件成组规范堆放，取出完毕后，启动未拆除侧方限位组件一侧的驱动电机I，将整个焊接工件向水平方向翻转，翻转至水平位置后，松懈齿条板另一侧未拆除的侧方限位组件，拆除完毕后，整个工件在限位圆槽内处于可移动状态，此时将工件整体吊装移位到指定转运设备上，完成工件卸放动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：

1.本发明中，先在左右两侧的翻转固定组件上分别固定半圆板，然后将齿条板吊装在底部限位支撑组件上，驱动底部翻转驱动组件将半圆板向中间的齿条板两侧对向翻转定位，整个过程操作简单，耗时少，提高装配效率；

2.本发明中，工件在工装上完成定位后，对工件整体进行焊接作业，中间不进行旋转驱动动作，并且对工件整体形成左右对称支撑，降低单侧的承载受力，提高工装支撑的稳定性，驱动做功降低，因此降低能耗，降低工装的运行成本。

附图说明

图1为齿条板与半圆板在本发明工装上安装后的整体结构轴侧视图；

图2为齿条板与半圆板在本发明工装上安装后的整体结构轴侧半剖视图；

图3为本发明整体结构轴侧视图；

图4为本发明整体结构轴侧半剖视图；

图5为本发明整体结构主视图；

图6为图5中A-A处剖面结构轴侧视图；

图7为图6中B处局部结构放大示意图；

图8为本发明整体结构左视图；

图9为图8中C-C处剖面结构轴侧视图；

图10为图8中D-D处剖面结构轴侧视图；

图11为图10中F处局部结构放大示意图；

图12为图8中E-E处剖面结构轴侧视图。

图中：1、底部翻转支撑组件；2、底部翻转驱动组件；3、翻转固定组件；4、侧方限位组件；5、上端翻转驱动组件；6、上端限位组件；7、底部限位支撑组件；8、限位支撑驱动组件；101、支撑底板；102、翻转支撑槽板；103、固定孔；201、翻转轴I；202、驱动电机安装座I；203、驱动电机I；301、下翻转固定臂；302、支撑座；303、限位圆槽；304、限位端孔；305、上翻转支撑槽板；306、上翻转限位板；401、端板；402、限位板I；403、接插深度限位台；404、接插柱；405、把手；406、调节螺钉；501、翻转轴II；502、驱动电机安装座II；503、驱动电机II；601、上翻转固定臂；602、限位钩头；603、伸缩缸；604、限位板II；701、底部限位支撑座；702、竖直传动槽；703、水平传动槽；801、升降螺杆；802、限位支撑板III；803、螺套；804、旋转轴III；805、蜗轮；806、驱动转盘。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1至图12，本发明提供一种技术方案：一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接装置,包括支撑机构、限位机构与驱动机构，支撑机构包括底部翻转支撑组件1与底部翻转支撑组件1中间所设的底部限位支撑组件7，限位机构包括翻转固定组件3、翻转固定组件3侧面所插配的侧方限位组件4与翻转固定组件3上端所设的上端限位组件6，驱动机构包括底部翻转支撑组件1侧面所设的底部翻转驱动组件2、翻转固定组件3上端一侧所设的上端翻转驱动组件5与底部限位支撑组件7中间所设的限位支撑驱动组件8，其中，底部翻转支撑组件1相对底部翻转驱动组件2起到一个底部支撑作用，底部翻转驱动组件2相对翻转固定组件3起到一个侧方翻转驱动的作用，翻转固定组件3相对侧方限位组件4、上端翻转驱动组件5与上端限位组件6起到一个支撑作用，侧方限位组件4相对翻转固定组件3内侧的工件起到一个径向限位固定的作用，上端翻转驱动组件5相对上端限位组件6起到一个侧方翻转驱动作用，上端限位组件6相对翻转固定组件3的上端起到一个左右两侧的辅助固定作用，底部限位支撑组件7相对限位支撑驱动组件8起到一个支撑作用，限位支撑驱动组件8相对齿条板起到个月底部限位支撑作用。

进一步的，底部翻转支撑组件1包括呈左右对称分布的两个支撑底板101，且在支撑底板101上端的内侧前后对称开设有翻转支撑槽板102，支撑底板101上端的外侧均布开设有固定孔103，其中，支撑底板101相对翻转支撑槽板102起到一个底部支撑作用，翻转支撑槽板102相对下翻转固定臂301与翻转轴I201起到一个侧方旋转支撑的作用，而固定孔103的主要作用是便于支撑底板101的固定，工作时，根据半圆板的定长放置好支撑底板101后，在固定孔103处用膨胀螺钉将支撑底板101固定在地面，保证整个工装底部固定的稳固性。

进一步的，底部翻转驱动组件2包括翻转支撑槽板102槽体两侧中间穿配的翻转轴I 201，翻转支撑槽板102的外侧并且在翻转轴I 201的轴端位置处固定安装有驱动电机安装座I 202，驱动电机安装座I 202的外侧面上固定安装有驱动电机I 203，驱动电机I 203的主轴与驱动电机安装座I 202的轴端通过联轴器相固定连接，其中，翻转轴I201相对下翻转固定臂301起到一个旋转驱动作用，驱动电机安装座I 202相对驱动电机I 203起到一个固定支撑作用，翻转支撑槽板102相对驱动电机安装座I202起到一个侧方固定的作用，驱动电机I 203相对翻转轴I 201起到一个旋转驱动作用，翻转支撑槽板102相对翻转轴I 201起到一个两侧旋转支撑作用。

进一步的，翻转固定组件3包括翻转支撑槽板102槽体中间与翻转轴I201相固定套配的下翻转固定臂301，下翻转固定臂301上端的外侧固定设有支撑座302，下翻转固定臂301内侧的中间对向开设有圆弧形结构的限位圆槽303，限位圆槽303的外侧并且在下翻转固定臂301的前端面上均布开设有限位端孔304，左侧下翻转固定臂301的上端面上前后对称设有上翻转支撑槽板305，且在右侧下翻转固定臂301上端面的内侧垂直固定连接有上翻转限位板306，其中，支撑座302相对下翻转固定臂301的侧面起到一个水平支撑作用，当下翻转固定臂301整体向外翻转到水平位置处，通过支撑座302将下翻转固定臂301悬空的一端支撑起，提高下翻转固定臂301水平位置支撑的稳固性，限位圆槽303相对半圆板起到一个限位支撑作用，限位端孔304相对侧方限位组件4起到一个限位支撑作用，上翻转支撑槽板305相对上端翻转驱动组件5起到一个固定支撑作用，上翻转限位板306相对上端限位组件6起到一个限位顶紧作用。

进一步的，侧方限位组件4包括下翻转固定臂301前端面处并且在限位端孔304的孔口位置处所设的端板401，端板401的一端垂直固定连接有与限位圆槽303轴线平行的限位板I 402，限位板I 402的外侧螺接有调节螺钉406，端板401的另一端向下翻转固定臂301的端面方向垂直固定连接有接插深度限位台403，接插深度限位台403的侧面固定设有与限位端孔304相插配的接插柱404，端板401外侧面的中间固定连接有把手405，其中，端板401相对限位板I 402与接插深度限位台403起到一个连接支撑作用，限位板I402相对调节螺钉406在半圆板内侧起到一个限位顶紧作用，接插柱404起到一个导向限位支撑作用，接插深度限位台403相对接插柱404起到一个接插深度限位作用，把手405则便于移动整个侧方限位组件4。

进一步的，上端翻转驱动组件5包括与上翻转支撑槽板305两侧中间相穿配的翻转轴II 501，且在上翻转支撑槽板305的外侧面上并且在翻转轴II501的轴端位置处固定安装有驱动电机安装座II 502，驱动电机安装座II 502的外侧面上固定安装有驱动电机II503，驱动电机II 503的主轴与翻转轴II501的轴端通过联轴器相固定连接，其中，翻转轴II501相对上翻转固定臂601起到一个旋转支撑作用，驱动电机安装座II 502相对驱动电机II503起到一个固定支撑作用，驱动电机II 503相对翻转轴II 501起到一个旋转驱动作用。

进一步的，上端限位组件6包括位于上翻转支撑槽板305中间与翻转轴II501相固定套配的上翻转固定臂601，上翻转固定臂601的另一端设有L型结构的限位钩头602，限位钩头602的外侧固定安装有伸缩缸603，限位钩头602的内侧并且在伸缩缸603活塞杆的端部固定连接有限位板II 604，其中，限位钩头602相对伸缩缸603起到一个固定支撑作用，工作时，启动伸缩缸603伸长，使伸缩缸603活塞杆将限位板II 604向上翻转限位板306侧面顶紧，使左右两个下翻转固定臂301的上端处于一个拉进固定的作用。

进一步的，底部限位支撑组件7包括左右两支撑座302中间固定连接的底部限位支撑座701，底部限位支撑座701的中间竖直开设有竖直传动槽702，且在竖直传动槽702的一侧水平开设有水平传动槽703，其中，底部限位支撑座701相对限位支撑驱动组件8起到一个支撑作用，竖直传动槽702相对升降螺杆801与螺套803起到一个旋转支撑作用，水平传动槽703相对旋转轴III 804与蜗轮805起到一个旋转支撑作用。

进一步的，限位支撑驱动组件8包括与竖直传动槽702上下两端相穿配的升降螺杆801，竖直传动槽702的中间并且在升降螺杆801外侧螺接有螺套803，水平传动槽703的前后两端中间穿配有旋转轴III 804，水平传动槽703的中间并且在旋转轴III 804的外圆上固定设有蜗轮805，蜗轮805与螺套803的外侧相啮合，旋转轴III 804的轴端垂直固定连接有驱动转盘806，升降螺杆801的上端固定连接有水平设置的限位支撑板III 802，其中，升降螺杆801相对螺套803起到一个螺接传动作用，升降螺杆801相对限位支撑板III 802起到一个升降支撑作用，限位支撑板III 802相对工件底部起到一个限位支撑作用，旋转轴III804相对蜗轮805起到一个旋转支撑与传动作用，驱动转盘806相对旋转轴III804起到一个旋转驱动作用，工作时，旋转驱动转盘806带动蜗轮805与螺套803外侧啮合传动，使螺套803内侧与升降螺杆801螺纹传动，使升降螺杆801带动限位支撑板III802做竖直方向上的升降动作。

进一步的，本发明还涉及一种钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接方法，该工艺具体包括以下步骤：

步骤一、工装定位，半圆板的长度判定好工装在半圆板前后两端的位置，根据长度位置，将工装按对应长度距离同轴放置在半圆板前后两端位置处，然后根据长条板在半圆板中间的焊接高度，调节旋转驱动转盘，使限位支撑板III上升到指定高度，使其上端面对长条板的底部形成对应的限位支撑，然后启动驱动电机II将上翻转固定臂向上翻起使其与下翻转固定臂保持同向平行状态，启动驱动电机I将下翻转固定臂向外翻转至水平状态，使下翻转固定臂端部的支撑座与底部支撑面相抵；

步骤二、吊装半圆板，将半圆板吊装到下翻转固定臂内侧的限位圆槽上方，调节半圆板两侧边的高度，使其上端面保持水平，然后将半圆板下放到限位圆槽内；

步骤三、固定半圆板，将侧方限位组件放置到半圆板的前后两端，握持端板外侧面的把手将限位板I对向半圆板的内侧面，同时将接插柱插入到下翻转固定臂侧面的限位端孔内，然后旋紧调节螺钉将限位板I与半圆板内侧面顶紧，完成半圆板固定；

步骤四、吊装齿条板，将齿条板吊装到限位支撑板III的上方，注意使齿条板保持竖直状态，使齿条板前后两端与半圆板前后两端呈对应状态，然后将齿条板下放到限位支撑板III的上端面上，注意保持齿条板的竖直吊装状态；

步骤五、翻转半圆板，启动驱动电机I将齿条板两侧的半圆板对向向中间翻转，当半圆板的端面与齿条板两侧面贴合后，启动驱动电机II将上翻转固定臂翻转到水平位置，然后启动伸缩缸使限位板II将上翻转限位板顶紧，此时将齿条板松脱使其脱离吊装状态；

步骤六、焊接定位，齿条板与半圆板的焊缝方向进行多段定位焊接，注意避开上翻转固定臂的下端位置；

步骤七、打开上端限位，定位焊接完成后，启动伸缩缸回缩，使限位板II缩回到原始位置，然后启动驱动电机II将上翻转固定臂翻转到竖直方向；

步骤八、整体焊接，同步对称焊接齿条板左右两端的焊缝。

步骤九、工件卸放，焊接完成后，先将齿条板前后两端同侧的侧方限位组件拆除，具体操作是，先将调节螺钉调松，然后手握端板外侧面的把手将接插柱从下翻转定位臂端面上的限位端孔内完成拉出，并将拉出的侧方限位组件成组规范堆放，取出完毕后，启动未拆除侧方限位组件一侧的驱动电机I，将整个焊接工件向水平方向翻转，翻转至水平位置后，松懈齿条板另一侧未拆除的侧方限位组件，拆除完毕后，整个工件在限位圆槽内处于可移动状态，此时将工件整体吊装移位到指定转运设备上，完成工件卸放动作。

本发明中，先在工装左右两侧的翻转固定组件上分别固定半圆板，然后将齿条板吊装在底部限位支撑组件上，驱动底部翻转驱动组件将半圆板向中间的齿条板两侧对向翻转定位，定位完成后对工件整体进行焊接作业，期间不进行翻转动作，待工件焊接完成后向单侧翻转，整个定位过程，操作简单，并且工件在焊接过程中整体分两侧对称支撑，降低单侧承载受力，提高工装支撑的稳定性，驱动做功较低，因此节约了工装的运行成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。