一种圆形管柱的环缝焊接设备的制作方法

本发明涉及焊接装置，具体涉及一种圆形管柱的环缝焊接设备。

背景技术：

1、焊接装置是一种通过加热、加压或两者并用，并填充或不填充焊接材料，使分离的金属工件实现原子间永久性连接的工艺装备。随着现代工业的发展，焊接装置已从传统的手工焊钳、焊枪等简易工具，发展为集机械传动、电气控制、传感检测与自动化技术于一体的综合性作业系统。

2、按照作业空间的不同，焊接装置可分为外部焊接装置和内部焊接装置，内部焊接装置能够伸入管状工件内部实施环缝焊接，尤其适用于圆形管柱等长尺寸、难翻转构件的对接作业，可实现单面焊双面成型，其通常由行走机构、定位机构、焊枪调节机构、送丝机构及控制系统等模块组成，可在受限空间内完成高精度的焊接操作。

3、如公布号为cn107552921a的发明专利申请提供了一种管道内焊机，包括旋转导向架、行走装置、直行部件、焊枪及控制器。旋转导向架与行走装置相连，直行部件端部设有焊枪。焊接时，控制器根据电弧电压调节焊枪与管壁间距，实现熔深自动调节。然而，上述管道内焊机中，轴向移动与周向旋转由两套独立驱动系统分别完成，不仅增加了设备成本和整体尺寸，且运动模式切换时需重新建立定位基准，导致精度损失，影响焊缝成型均匀性；同时，两套系统的存在也增加了故障点，降低了现场作业可靠性。

技术实现思路

1、本发明提供一种圆形管柱的环缝焊接设备，以解决现有管道内焊机因轴向移动和周向旋转采用两套独立驱动系统，所造成的成本高及精度差的问题。

2、本发明的一种圆形管柱的环缝焊接设备采用如下技术方案：一种圆形管柱的环缝焊接设备，设置于圆形管柱内，包括第一通管、第二通管、焊接枪和运动机构。第一通管和第二通管均和圆形管柱同轴设置，且沿圆形管柱的轴向依次分布，第一通管和第二通管同步移动，第二通管能相对于第一通管绕自身轴线转动。

3、运动机构包括限位组件、运动组件和第一调节组件，限位组件用于限制第一通管绕自身轴向转动。运动组件包括至少两个运动单元，两个运动单元沿第二通管的周向分布。每个运动单元包括第一伸缩杆和驱动轮。第一伸缩杆设置于第二通管的外侧壁上，且第一伸缩杆垂直于第二通管的外侧壁，第一伸缩杆远离第二通管的一端转动设置有转动架。驱动轮转动设置于转动架上，驱动轮和圆形管柱的内侧壁相抵。焊接枪设置于第二通管的外侧壁上。

4、运动组件具有第一状态和第二状态，第一状态为，驱动轮的轴线沿第二通管的切向设置。第二状态为，驱动轮的轴线沿第二通管的轴向设置。运动组件处于第一状态时，驱动轮转动能够带动第一通管沿圆形管柱的轴向移动，第一通管带动第二通管同步移动。运动组件处于第二状态时，驱动轮转动能够带动第二通管相对于第一通管转动。第一调节组件通过转动转动架，改变驱动轮的轴线方向，进而使运动组件在第一状态和第二状态之间切换。

5、进一步地，第一调节组件设置于第二通管上，第一调节组件包括两个第一调节单元，两个第一调节单元分别位于转动架沿第二通管轴向的两侧。每个第一调节单元包括第一活动环和至少两个第一连杆，第一活动环和第二通管同轴设置，且滑动地设置于第二通管的外侧。

6、两个第一连杆沿第一活动环的周向分布，第一连杆倾斜设置。每个第一调节单元中的一个第一连杆和一个运动单元对应。每个第一连杆的一端和第一活动环转动连接。每个第一连杆的另一端设置有第一滑动杆，第一滑动杆垂直于第一伸缩杆的轴向，且第一滑动杆垂直于所在的第一连杆延伸的方向。每个第一滑动杆和一个转动架转动连接，且能相对于转动架沿第一滑动杆的轴向滑动。两个第一活动环相互靠近时，能够通过第一连杆带动第一伸缩杆伸长。

7、进一步地，同一个转动架上的两个第一连杆沿第二通管的周向分布。两个第一活动环相互远离时，两个第一活动环通过第一连杆有带动转动架反向转动的趋势。两个第一活动环相互靠近时，两个第一活动环通过第一连杆有带动转动架正向转动的趋势。

8、每个转动架上均固定设置有第一挡板，每个第一伸缩杆远离第二通管的一端均固定设置有第二挡板和第三挡板。第一挡板和第二挡板沿着第一伸缩杆的周向依次分布。第三挡板和第一挡板相抵，以限制转动架的反向转动。

9、转动架上设置有扭簧，扭簧连接第一挡板和第二挡板，用于阻碍转动架的正向转动。当两个第一活动环相互靠近的作用力克服扭簧的弹性力时，转动架能够正向转动。

10、进一步地，两个第一活动环分别为第一环和第二环，第一环和第二环沿从第一通管到第二通管的方向依次分布。

11、第一调节组件还包括第一传动单元，第一传动单元包括第一液压筒、第二液压筒和第一活塞杆，第一液压筒、第二液压筒和第一活塞杆均沿第二通管的轴向设置。第一液压筒设置于第一环上，第二液压筒设置于第二环上，第一活塞杆固定于第二通管内，第一活塞杆的两端分别伸入第一液压筒和第二液压筒内。第一活塞杆伸入第一液压筒内的一端设有第一活塞，第一活塞将第一液压筒内空腔分隔为第一空间和第二空间。第一活塞杆伸入第二液压筒内的一端设有第二活塞，第二活塞将第二液压筒内空腔分隔为第三空间和第四空间。第一空间与第三空间连通，第二空间与第四空间连通。

12、第一环带动第一液压筒朝靠近转动架的方向移动时，第一空间内的液压油进入第三空间内，带动第二液压筒和第二环朝靠近转动架的方向移动。

13、进一步地，限位组件包括至少两个限位单元，至少两个限位单元沿第一通管的周向依次分布。每个限位单元包括第二伸缩杆和滚轮。第二伸缩杆沿第一通管的径向，第二伸缩杆设置于第一通管的外侧壁上，第二伸缩杆远离第一通管的一端设置有连接架。滚轮转动地设置于连接架上，滚轮的轴线沿着第一通道的切向设置。滚轮用于和圆形管柱的内侧壁相抵。

14、进一步地，运动机构还包括第二调节组件，第二调节组件设置于第一通管上，第二调节组件包括两个第二调节单元，两个第二调节单元分别处于连接架沿第一通管轴向的两侧。

15、每个第二调节单元包括第二活动环和至少两个第二连杆，第二活动环和第一通管同轴设置，且滑动地设置于第一通管的外侧。每个第二调节单元中的一个第二连杆和一个运动单元对应。两个第二连杆沿第一活动环的周向分布，第二连杆倾斜设置。每个第二连杆的一端和第二活动环转动连接。每个第二连杆的另一端和一个连接架铰接。两个第二活动环相互靠近时，能够通过第二连杆带动第二伸缩杆伸长。

16、进一步地，两个第二活动环分别为第三环和第四环，第三环和第四环沿从第一通管到第二通管的方向依次分布。

17、第二调节组件还包括第二传动单元，第二传动单元包括第三液压筒、第四液压筒和第二活塞杆，第三液压筒、第四液压筒和第二活塞杆均沿第一通管的轴向设置。第三液压筒设置于第三环上，第四液压筒设置于第四环上，第二活塞杆固定于第一通管内，第二活塞杆的两端分别伸入第三液压筒和第四液压筒内。第二活塞杆伸入第三液压筒内的一端设有第三活塞，第三活塞将第三液压筒内空腔分隔为第五空间和第六空间。第二活塞杆伸入第四液压筒内的一端设有第四活塞，第四活塞将第四液压筒内空腔分隔为第七空间和第八空间。第五空间与第七空间连通，第六空间与第八空间连通。

18、第三环带动第三液压筒朝靠近连接架的方向移动时，第五空间内的液压油进入第七空间内，带动第四液压筒和第四环朝靠近连接架的方向移动。

19、进一步地，一种圆形管柱的环缝焊接设备还包括驱动机构，驱动机构包括第一驱动组件，第一驱动组件包括拉簧，拉簧沿第一通管的轴向设置，拉簧处于第一通管和第二通管内，拉簧的两端分别连接第三环和第二环。拉簧用于带动第三环和第二环相互靠近。

20、进一步地，驱动机构还包括第二驱动组件，第二驱动组件包括液压缸，液压缸沿第一通管的轴向设置。液压缸的一端和第四环固定连接，液压缸的另一端固定设置有转动环，转动环和第二通管同轴设置，第一环和转动环转动连接。

21、第二驱动组件具有第三状态和第四状态，第三状态为，液压缸的伸长端被允许自由伸缩。第四状态为，液压缸的伸长端在液压作用下伸出或缩回。运动组件处于第一状态时，第二驱动组件处于第三状态。运动组件处于第二状态时，第二驱动组件处于第四状态。

22、进一步地，运动组件还包括至少一个电机，电机固定设置于一个转动架上。电机的输出轴和驱动轮连接。

23、本发明的有益效果是：本发明的一种圆形管柱的环缝焊接设备，通过设置具有第一状态和第二状态的运动组件，运动组件处于第一状态时，驱动轮能带动第一通管和第二通管沿轴向移动。运动组件处于第二状态时，驱动轮能带动第二通管转动，进而带动焊接枪周向转动，对焊缝进行焊接。

24、运动组件使轴向定位与周向焊接由同一套驱动系统分时完成，实现了管内自动定位与自动焊接的高效作业。相较于现有技术中需配备两套独立驱动系统的方案，本发明大幅简化了设备结构。同时，在周向焊接模式下，第一通管作为定位基准保持静止，第二通管相对其旋转，避免了因不同系统间基准转换而产生的定位偏差，有效保证了焊接轨迹的一致性和焊缝成型精度。