一种管道焊接夹持设备及其夹持焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接夹具技术领域，尤其涉及一种管道焊接夹持设备及其夹持焊接方法。

背景技术

在石油化工、海洋船舶、压力容器等领域存在大规模的大中口径厚壁管道以及小口径薄壁管道的焊接，在焊接过程中的装配精度、焊接质量和自动化程度影响着生产制造成本和产品使用寿命。因此在管道焊接过程中，往往需要借助夹持设备对待焊接的管道进行辅助定位，才能保证管道的焊接精度达到加工和装配要求。

然而，现有管道夹持设备在使用时往往都是简单的对待焊管道进行简单夹持，在进行焊接时常以焊枪绕管道旋转的方式来实现，如此会导致管道焊接过程为全位置焊接，其焊接工艺复杂且焊接质量难以保证。因此亟需提供一种方案改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道焊接夹持设备及其夹持焊接方法，通过使用调节卡盘对待焊管道进行夹持固定，并使得两个调节卡盘以相同的角速度进行转动，使得焊枪可以处于平焊位置完成管道的焊接，并且有效减少焊接变形。

第一方面，本发明提供的一种可调式管道焊接夹持设备，包括至少两个相对设置的夹持组件，所述夹持组件上贯穿设置有用于夹持待焊管道的夹持区间，且两个所述夹持组件之间形成有用于容纳相拼合的待焊管口的焊接区间；所述夹持组件包括夹持台、转动设置于所述夹持台上的调节卡盘和用于驱动所述调节卡盘转动的驱动件，所述夹持区间贯通所述夹持台与所述调节卡盘，所述调节卡盘用于对所述待焊管道进行夹持固定；当进行焊接时，两个所述夹持组件上的所述调节卡盘的转动角速度相同。

本发明提供的一种管道焊接夹持设备，在进行焊接作业时，将两个待焊管道分别放置在两个夹持组件上，并使得两个待焊管道的管口焊接区间处相互拼合形成待焊管口；在进行焊接时，两个夹持组件上的驱动件分别驱动调节卡盘转动，从而调节卡盘能够带动待焊管道进行转动，且由于两个调节卡盘以相同的角速度进行转动，从而在焊接区间处的待焊管口能够不发生错位，有利于焊枪保持平焊位置完成待焊管道的焊接作业。

可选地，所述调节卡盘包括转动设置于所述夹持台上的转动盘和设置于所述转动盘周侧的调节机构，所述调节机构包括多个转动设置在所述转动盘周侧的调节单元和用于驱动所述调节单元转动的调节件，多个所述调节单元的一侧位于所述夹持区间内并用于对所述待焊管道进行夹持，所述调节件用于调节所述调节单元在所述夹持区间内的位置。

可选地，所述调节单元包括摇臂、曲柄和抵触部，所述摇臂转动设置在转动盘的周侧，且所述曲柄的两端分别与所述摇臂、所述抵触部转动连接，所述抵触部位于所述夹持区间内并用于与所述待焊管道抵触。

可选地，相邻所述调节单元的摇臂之间连接有联动杆，且所述调节件与一个所述调节单元的摇臂传动连接。

可选地，所述抵触部包括连接滑块和抵触滚轮，所述连接滑块与所述曲柄端部转动连接，所述抵触滚轮位于所述夹持区间处，且所述抵触滚轮转动设置在所述连接滑块上。其有益效果在于，能够减少热焊接变形。

可选地，所述转动盘上开设有限位滑槽，所述连接滑块滑动设置在所述限位滑槽内。

可选地，还包括支撑组件，所述支撑组件上贯穿开设有支撑区间，且所述支撑区间与所述夹持区间对应连通，所述支撑区间用于容纳待焊管道；所述支撑组件包括支撑台和转动设置在所述支撑台上的支撑卡盘，所述支撑卡盘用于对所述待焊管道进行夹持固定。

可选地，所述支撑卡盘与所述调节卡盘结构相同。

第二方面，本发明还提供上述任一可选管道焊接夹持设备的夹持焊接方法，包括以下步骤：

S1、将两个待焊管道分别夹持安装在相对设置的夹持组件上，调节两个待焊管道的管口在焊接区间处相互拼合，形成待焊管口，并使用调节卡盘对所述待焊管道进行夹紧；

S2、将焊接设备的焊枪对准所述待焊管口并固定，使用驱动件对两个夹持组件上的调节卡盘以同样的转动角速度转动一圈后，完成管道焊接。

可选地，对待焊管道进行多层多道焊接时，重复执行步骤S2。

附图说明

图1为本发明实施例中一种管道焊接夹持设备进行焊接作业时的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中一种管道焊接夹持设备为突出显示夹持组件与支撑组件的结构示意图；

图3为图1中A部的放大示意图；

图4为本发明实施例中夹持组件的结构示意图；

图5为本发明实施例中螺纹支撑杆的结构示意图；

图6为本发明实施例中夹持组件的爆炸结构示意图；

图7为本发明实施例中调节卡盘的结构示意图；

图8为本发明实施例中调节卡盘使用时的状态图；

图9为本发明实施例中调节卡盘使用时的状态图；

图10为本发明实施例中一种管道焊接夹持设备进行焊接作业时的整体结构示意图；

图11为本发明实施例中支撑组件的结构示意图；

图12为本发明实施例中支撑组件的爆炸结构示意图。

附图标记说明：

1、夹持组件；

11、夹持台；

111、夹持底座；112、夹持顶盖；113、夹持法兰轴；

12、调节卡盘；

121、转动盘；122、调节机构；

1221、调节单元；

12211、摇臂；12212、曲柄；12213、抵触部；

122131、连接滑块；122132、抵触滚轮；

1222、调节件：

13、驱动件；

2、夹持区间；3、焊接区间；4、待焊管道；5、螺纹支撑杆；6、夹持轴承；

7、轴承衬套；8、夹持油封；9、夹持端盖；

10、传动组件；

101、第一齿轮；102、第二齿轮；

14、安装键；15、限位滑槽；

16、支撑组件；

161、支撑台；

1611、支撑底座；1612、支撑顶盖；1613、支撑法兰轴；1614、支撑轴承；1615、支撑端盖；

162、支撑卡盘：

17、支撑区间；18、联动杆；19、焊枪。

具体实施方式

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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

参见图1和图2，本发明实施例提供了一种管道焊接夹持设备，包括至少两个相对设置的夹持组件1，且夹持组件1上贯穿设置有用于夹持待焊管道4的夹持区间2，且两个夹持组件1之间形成有用于容纳相拼合的待焊管口的焊接区间3。

实际上在使用时，预先将两个夹持组件1进行相对排列，且使得两个夹持组件1上的夹持区间2同轴设置，再将两个待焊管道4分别穿设在两个夹持组件1处，并使得待焊管道4的管口处在焊接区间3处相互拼合。具体的，参见图1和图3，在使用时，将焊接设备的焊枪19对应放置在两个夹持组件1之间形成的焊接区间3处。

实际上，参见图1和图2，夹持组件1包括夹持台11、转动设置在夹持台11上的调节卡盘12和用于驱动调节卡盘12转动的驱动件13，夹持区间2贯通夹持台11和调节卡盘12，且调节卡盘12用于对待焊管道4进行夹持固定，当进行焊接时，两个夹持组件1上的调节卡盘12的转动角速度相同。

在使用时，将待焊管道4穿入夹持区间2，并依次通过夹持台11和调节卡盘12，且待焊管道4被调节卡盘12所夹持固定，进而在进行焊接时，由于两个夹持组件1上的调节卡盘12的转动角速度相同，因此两个待焊管道4的转动角速度也相同，从而保持待焊管道4的稳定，并且能够固定焊接设备的焊枪19位置，转动待焊管口的位置完成焊接。

一些实施例中，参见图2和图4，夹持台11包括夹持底座111、夹持顶盖112和夹持法兰轴113，夹持底座111与夹持顶盖112相互拼合，且夹持法兰轴113转动设置在夹持底座111与夹持顶盖112之间，夹持区间2贯穿开设在夹持法兰轴113上，且调节卡盘12与夹持法兰轴113的法兰盘固定连接，从而调节卡盘12转动时，夹持法兰轴113同步转动。

一些实施例中，参见图2和图5，调节卡盘12与夹持法兰轴113之间通过螺纹支撑杆5与螺母进行连接配合，从而将调节卡盘12固定安装在夹持法兰轴113上。

一些实施例中，夹持底座111的底部开设有多个安装孔，从而可以通过安装孔与螺杆之间的螺纹配合，将夹持底座111安装在焊接平台上，并且便于对夹持底座111进行拆卸从而调节安装位置，提高了夹持台11的使用便捷性。

一些实施例中，夹持台11还包括两个夹持轴承6，两个夹持轴承6分别位于夹持法兰轴113的两侧，且夹持法兰轴113转动设置在夹持轴承6内，从而通过夹持轴承6能够实现夹持法兰轴113在夹持台11处的稳定转动。

一些实施例中，参见图6，夹持台11还包括轴承衬套7，所述轴承衬套7位于夹持轴承6与夹持法兰轴113的转动连接处，从而通过轴承衬套7能够进一步提高夹持法兰轴113在旋转时的稳定性，并且减少夹持轴承6与夹持法兰轴113之间的转动磨损。

一些实施例中，参见图6，夹持台11还包括夹持油封8，夹持油封8位于夹持轴承6的端部并对夹持轴承6进行密封，从而避免夹持轴承6中的润滑油脂出现外溢。

一些实施例中，参见图6，夹持台11还包括夹持端盖9，且夹持端盖9位于背对调节卡盘12的一侧，且支撑端盖1615盖设在夹持法兰轴113的端部，夹持区间2贯穿设置夹持端盖9，从而能够进一步提高夹持法兰轴113在转动时的位置稳定性。

一些实施例中，参见图2和图6，驱动件13固定设置在夹持台11的夹持底座111部分，且驱动件13的动力输出端位于夹持底座111内部，夹持底座111位于驱动件13的动力输出端与夹持法兰轴113之间设置有传动组件10，如此可以通过传动组件10将驱动件13的输出动力传递至夹持法兰轴113处。

具体的，参见图6，传动组件10包括相互啮合的第一齿轮101和第二齿轮102，第一齿轮101固定设置在驱动件13的动力输出端，第二齿轮102套设在夹持法兰轴113上，且第二齿轮102与夹持法兰轴113之间通过安装键14进行固定连接，从而当驱动件13输出动力时，第一齿轮101和第二齿轮102啮合传动，从而带动夹持法兰轴113转动。实际上，驱动件13可以是变频电机。

一些实施例中，参见图2和图7，调节卡盘12包括转动盘121和设置在转动盘121周侧的调节机构122，且转动盘121与夹持法兰轴113之间通过螺纹支撑杆5固定连接，调节机构122用于对不同管径的待焊管道4进行适应性调节夹持。

具体的，参见图8和图9，在进行焊接作业时，将待焊管道4从夹持区间2穿入后，调节机构122对待焊管道4进行自适应夹持，驱动件13驱动夹持法兰轴113转动，从而带动转动盘121转动，进而待焊管道4发生转动。

具体的，参见图7，调节机构122包括多个调节单元1221和调节件1222，多个调节单元1221各自转动设置在转动盘121的周侧，且调节件1222用于驱动调节单元1221在转动盘121上的转动位置，多个调节单元1221的端部位于夹持区间2内，从而驱动多个调节单元1221共同对待焊管道4进行适应性夹持。

一些实施例中，每个调节单元1221均可以连接一个调节件1222，如此可以通过调节件1222控制单个调节件1222，从而能够精准调控调节单元1221对待焊管道4施加的夹持压力；同样地，多个调节单元1221也可以共用一个调节件1222，在相邻调节单元1221之间使用联动杆18进行传动连接，从而提高了对调节单元1221进行调节的便捷性。

具体的，转动盘121呈三角形，且调节单元1221设置三个，三个调节单元1221分别转动设置在转动盘121的三个顶点处，且驱动件13贴合设置在转动盘121的侧边外侧，调节件1222的动力输出端与调节单元1221传动连接。实际上，调节件1222可以是气缸。

一些实施例中，参见图7-9，调节单元1221包括摇臂12211、曲柄12212和抵触部12213，摇臂12211转动设置在转动盘121的周侧，且曲柄12212的两端分别与摇臂12211、抵触部12213转动连接，抵触部12213位于夹持区间2内并用于与待焊管道4抵触。

具体的，摇臂12211中心的一端与转动盘121的端部转动连接，且调节件1222的动力输出端或联动杆18的端部与摇臂12211的端部一侧转动连接，从而当调节件1222输出动力或联动杆18传递动力时，摇臂12211能够以转动盘121的端部为转动中心，在转动盘121周侧发生转动，即，能够通过调整摇臂12211，使得摇臂12211的端部朝向或远离夹持区间2的方向移动。

具体的，呈圆弧状的曲柄12212与摇臂12211偏心位置转动连接，且曲柄12212相对远离摇臂12211的一端与抵触部12213转动连接，进而当调节件1222输出动力或连动杆传递动力时，随着摇臂12211在转动盘121上的转动，曲柄12212能够带动抵触部12213在夹持区间2处的移动，从而可以调节多个抵触部12213在夹持区间2处的间距，进而适应不同大小的待焊管道4夹持。

实际上，当待焊管道4位于夹持区间2处时，调节件1222输出原动力，使得抵触部12213与待焊管道4的侧壁固定抵紧，从而实现对待焊管道4的固定，进而使得待焊管道4可以随着调节卡盘12进行转动。

一些实施例中，抵触部12213包括连接滑块122131和抵触滚轮122132，连接滑块122131的一端与曲柄12212端部转动连接，且抵触滚轮122132转动设置在连接滑块122131相对远离摇臂12211的一侧，且抵触滚轮122132可沿待焊管道4侧壁进行圆周转动，从而有利于在待焊管道4进入夹持区间2时，对待焊管道4的位置进行转动调节。

一些实施例中，参见图7-9，转动盘121上开设有限位滑槽15，且连接滑块122131的一侧滑动设置在限位滑槽15内，从而在通过调节件1222对抵触滚轮122132的位置进行调节时，连接滑块122131在限位滑槽15内进行滑动，从而提高了抵触部12213整体的移动稳定性，同时可以将抵触滚轮122132调节的方向限定在待焊管道4的径向。

一些实施例中，参见图10和图11，管道焊接夹持设备还包括至少一个支撑组件16，且支撑组件16上贯穿开设有支撑区间17，且支撑区间17与夹持区间2对应连通，其中支撑区间17同样用于容纳待焊管道4。

实际上在使用时，参见图1和图10，可以将支撑组件16放置在两个夹持组件1之间形成的焊接区间3处，从而将待焊管道4依次穿设夹持组件1和支撑组件16，支撑组件16能够提高待焊管道4在进行焊接作业时的稳定性，避免在焊接时待焊管道4出现偏移影响焊接效果。

一些实施例中，参见图10和图11，支撑组件16包括支撑台161和转动设置在支撑台161上的支撑卡盘162，支撑卡盘162用于对待焊管道4进行夹持固定，且支撑区间17贯穿开设于支撑台161上，支撑卡盘162转动设置在支撑台161上支撑区间17的开口处，支撑台161能够对支撑卡盘162起到支撑作用，同时支撑卡盘162位于支撑区间17开口处有利于对待焊管道4起到夹持作用。

具体的，参见图11和图12，支撑台161包括支撑底座1611、支撑顶盖1612和支撑法兰轴1613，支撑底座1611与支撑顶盖1612相互拼合，且支撑法兰轴1613转动设置在支撑底座1611与支撑顶盖1612之间，支撑区间17贯穿开设在支撑法兰轴1613上，且支撑卡盘162与支撑法兰轴1613的法兰盘固定连接，从而当支撑卡盘162转动时，支撑法兰轴1613同步转动。

具体的，支撑底座1611的底部开设有多个安装孔，从而可以通过螺杆与安装孔进行配合，对支撑底座1611进行固定安装，同时便于对支撑底座1611进行拆卸进行安装位置调节。

具体的，支撑台161上还包括两个支撑轴承1614，且两个支撑轴承1614分别位于支撑法兰轴1613的两侧，支撑法兰轴1613转动设置在支撑轴承1614内，从而通过支撑轴承1614可以实现支撑法兰轴1613在支撑底座1611与支撑顶盖1612之间的稳定转动。

具体的，支撑台161还包括支撑端盖1615，且支撑端盖1615位于背对支撑卡盘162的一侧，且支撑端盖1615盖设在支撑法兰轴1613的端部，支撑区间17贯穿设置支撑端盖1615，从而支撑端盖1615能够进一步提高支撑法兰轴1613在转动时的位置稳定性。

具体的，支撑卡盘162与调节卡盘12的结构相同。

本发明实施例还提供上述任一实施例中焊接夹持设备的夹持焊接方法，包括以下步骤：

S1、将两个待焊管道4分别夹持安装在相对设置的夹持组件1上，调节两个待焊管道4的管口在焊接区间3处相互拼合，形成待焊管口，并使用调节卡盘12对待焊管道4进行夹紧；

S2、将焊接设备的焊枪19对准待焊管口并固定，使用驱动件13对两个夹持组件1上的调节卡盘12以同样的转动角速度转动一圈后，完成管道焊接。

实际上，对对待焊管道4进行多层多道焊接时，重复执行步骤S2。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。