一种连接法兰和金属管道的焊接方法和设备与流程

本发明涉及法兰焊接技术领域。

背景技术：

目前，在大型金属管和连接法兰焊接过程都是将金属管固定在某个位置或某个角度上，通过升降机把操作人员输送至大致的焊接位置，操作人员需要站立进行焊接工作，并且由于操作人员的位置无法处于最佳的焊接位置，使操作人员在焊接过程中需要很高的焊接技术，有些难以焊接的角度需要操作人员不断进行位置的调整，给操作人员带来了强大的工作压力，并且会使大大影响金属管和连接法兰之间的焊接质量。并且目前金属管管和连接法兰通过内焊和外焊的焊接方式，两个方式分别需要不同的焊接装置进行焊接，不仅增加了成本，也降低了焊接效率。

现有技术进行改进如申请号为cn201420259747.4的中国实用新型专利中公开弯管法兰焊接工装，其包括旋转工作平台、磁性支承体以及与磁性支承体相吸的内支撑棒；其中，内支撑棒的一端固定在旋转工作平台上，为固定端，另一端为自由端，内支撑棒用于支承所述弯管内侧壁，且内支撑棒的外侧壁的背脊部具有与所述弯管内侧壁的对应处一致的弯曲形状；所述磁性支承体用于贴合所述弯管的靠近所述固定端的背脊处。本实用弯管法兰焊接工装可矫正因偏心导致的弯管相对法兰盘的倾斜，降低了弯管与法兰盘的焊接后的形位公差，提高了弯管和法兰盘的焊接质量。但该设备无法同时实现内焊和外焊，这样无法提高焊接效率，并且无法降低设备成本。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有技术存在的不足，提供通过工件移动旋转装置将工件移动到合适的加工位置以及通过旋转调节到合适的加工角度，提高焊接质量；并且通过移动旋转装置选择合适的加工位置，减轻操作人员的焊接压力，提高焊接效率；同时该设备通过内焊和外焊的两种焊接方式进行焊接，降低设备成本的一种连接法兰和金属管道的焊接设备。

为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种连接法兰和金属管道的焊接设备，包括支架、工件移动旋转装置和人体移动旋转装置，所述的工件移动旋转装置包括工件升降模块、工件支撑旋转模块、工件支撑架、工件旋转模块和工件夹具；所述的工件升降模块设置在支架上，所述的工件支撑旋转模块设置在工件升降模块上，且工件支撑旋转模块在工件升降模块上完成上下移动；所述的工件支撑架一端设置在工件支撑旋转模块上，且工件支撑架通过工件支撑旋转模块完成旋转；所述的工件旋转模块设置在工件支撑架的另一端上，且工件支撑架的底部位于工件旋转模块下方设置有焊接开口，所述的工件夹具设置在工件旋转模块上；所述的人体移动旋转装置包括旋转底座、人体支撑架、人体升降模块、人体前后移动模块、焊接模块和工作椅；所述的旋转底座设置在支架上，所述的人体支撑架设置在旋转底座上，且人体支撑架在旋转底座上旋转；所述的人体升降模块设置在人体支撑架上，且人体升降模块在人体支撑架上移动；所述的人体前后移动模块设置在人体升降模块上，且人体前后移动模块在人体升降模块上前后移动；所述的焊接模块设置在人体前后移动模块的后端；焊接模块用于焊接工件夹具上的工件；所述的工作椅设置在人体前后移动模块的一侧。通过工件移动旋转装置将工件移动到合适的加工位置以及通过旋转调节到合适的加工角度，提高焊接质量；并且焊接操作人员通过人体移动旋转装置选择自己合适的加工位置，减轻操作人员的焊接压力，提高焊接效率。

作为优选，所述的工件升降模块包括工件升降支架、工件升降电机、齿轮箱、工件升降链条；所述的工件升降支架通过支架支撑架设置在支架上；所述的工件升降电机设置在工件升降支架的顶部，所述的齿轮箱与工件升降电机连接配合；所述的工件升降链条分别设置在齿轮箱前后两侧的齿轮上；所述的工件支撑旋转模块包括工件支撑板、工件支撑旋转电机、工件支撑小齿轮和工件支撑大齿轮；所述的工件支撑板通过第一滑轨设置在工件升降支架的左部，所述的工件升降链条与工件支撑板的右部连接，且工件升降链条带动工件支撑板升降；所述的工件支撑旋转电机设置在工件支撑板的右部后侧；所述的工件支撑小齿轮与工件支撑旋转电机的转动轴连接；所述的工件支撑大齿轮与工件支撑小齿轮相啮合；所述的工件支撑架固定设置在工件支撑大齿轮上完成旋转。通过工件升降模块和工件支撑旋转模块完成工件的升降和旋转，提高焊接效率。

作为优选，所述的工件旋转模块包括工件电机、工件小齿轮、工件大齿轮；所述的工件电机设置在工件支撑架的右部；所述的工件小齿轮与工件电机的转轴连接，所述的工件大齿轮与工件小齿轮相啮合；工件大齿轮通过齿轮安装板设置在焊接开口上；所述的工件夹具均包括夹紧调节底板、调节螺钉、夹紧顶板；所述的夹紧调节底板上设置有条形通孔，所述的调节螺钉设置在条形通孔内；所述的齿轮安装板上设置有螺钉孔，通过调节螺钉设置在螺钉孔内将夹紧调节底板设置在齿轮安装板上，所述的夹紧顶板通过螺钉固定设置在夹紧调节底板的内端。通过工件夹具将工件固定，通过工件旋转模块对工件进行角度调节，提高焊接效率。

作为优选，所述的旋转底座上设置有人体旋转电机、通过人体旋转电机带动旋转底座旋转；所述的人体升降模块包括人体升架电机、人体升降齿轮箱、人体升降链条和升降架；所述的人体升架电机设置在人体支撑架的顶部，所述的人体升降齿轮箱与人体升架电机连接配合；所述的人体升降链条分别设置在齿轮箱前后两侧的齿轮上；所述的人体支撑架中部设置有空挡，所述的升降架通过第二滑轨设置在空挡上，升降架的左部与人体升降链条连接，且人体升降链条带动升降架升降，所述的升降架中部设置有空腔，所述的人体前后移动模块包括前后移动架、前后移动电机、前后移动齿轮和前后移动齿条；所述的前后移动架通过第三滑轨设置在升降架的空腔上；所述的前后移动电机设置在升降架的左部外壁上，所述的前后移动齿轮与前后移动电机连接，且前后移动齿轮设置在升降架的空腔内，所述的前后移动齿条与前后移动齿轮相啮合。通过旋转底座完成人体方位的调节，通过人体升降模块完成操作人员的高度调节，使操作人员进一步的选择自己合适的加工角度和加工方位。

作为优选，所述的焊接模块包括左右移动电缸、前后移动电缸、上下移动电缸、焊接支撑板、焊枪；所述的前后移动电缸通过电缸连接板设置在左右移动电缸的移动板上，所述的上下移动电缸设置在前后移动电缸的移动板上；所述的焊接支撑板的一端固定连接在上下移动电缸的移动板上；焊接支撑板的另一端与所述的铰接。通过焊接模块中的焊枪以铰接的方式能转动，进一步方便调节操作人员焊接时的焊接角度。

作为优选，所述的工作椅通过工作椅连接板设置在前后移动架的后端右侧。增加操作人员焊接时的舒适度。

作为优选，所述的工件夹具有三个，三个工件夹具呈正三角形三点分布在工件大齿轮的外圈上。通过三个工件夹具进一步加强工件的固定。

作为优选，所述的夹紧顶板与夹紧调节底板之间的距离与工件厚度相匹配。进一步稳定工件。

作为优选，所述的工件支撑架与前后移动架垂直设置。便于操作人员更好的进行焊接加工。

一种连接法兰和金属管道的焊接方法，依次通过以下步骤：

（一）工件安装固定：人工将连接法兰通过三个工件夹具夹紧固定在工件支撑架上；

（二）工件位置调节：通过工件升降模块带动工件支撑旋转模块升降到合适的位置，通过工件支撑旋转模块带动工件支撑架旋转到合适的焊接角度，通过工件旋转模块将工件旋转调节到最佳的焊接位置；

（三）人体位置调节：工作人员坐到工作椅上，通过旋转底座旋转调节到合适的焊接方位，通过人体升降模块上升到合适的焊接高度，通过人体前后移动模块移动到焊接的合适距离，通过焊接模块调整到合适的焊接角度和焊接距离；

（四）工件焊接方式：根据加工要求进行加工，通过旋转使工件的内部焊接处朝向操作人员，并且通过内焊的加工方式进行加工；通过旋转使工件外部焊接处朝向操作人员，并且通过外焊的加工方式进行加工。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：该设备通过工件升降模块完成工件的升降，进一步便于工件高度的调节；通过工件支撑旋转模块和工件旋转模块带动工件旋转，进一步便于工件角度的调节；通过三个工件夹具进一步加强工件的固定；通过旋转底座进一步便于操作人员焊接方位的调节；通过人体升降模块和人体前后移动模块进一步的便于操作人员焊接高度以及焊接距离的调节；通过焊接模块中电缸便于焊枪的调节；通过工件支撑架23设置有焊接开口不仅能够实现外焊，还能实现内焊，降低设备成本，提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为工件升降模块和工件支撑旋转模块的结构示意图。

图3为工件旋转模块和工件夹具的结构示意图。

图4为人体移动旋转装置的结构示意图。

图5为焊接模块的结构示意图。

附图中的标记为：支架1、工件移动旋转装置2、工件升降模块21、工件升降支架211、支架支撑架2111、工件升降电机212、齿轮箱213、工件支撑旋转模块22、工件支撑板221、工件支撑旋转电机222、工件支撑小齿轮223、工件支撑大齿轮224、齿轮防护罩225、工件支撑架23、焊接开口231、工件旋转模块24、工件电机241、工件小齿轮242、工件大齿轮243、齿轮安装板244、螺钉孔2441、齿轮护罩245、工件夹具25、夹紧调节底板251、条形通孔2511、调节螺钉252、夹紧顶板253、人体移动旋转装置3、旋转底座31、人体旋转电机311、人体支撑架32、人体升降模块33、人体升架电机331、人体升降齿轮箱332、人体升降链条和升降架333、人体前后移动模块34、前后移动架341、前后移动电机342、前后移动齿轮343和前后移动齿条344、焊接模块35、左右移动电缸351、前后移动电缸352、上下移动电缸353、焊接支撑板354、焊枪355、工作椅36。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种连接法兰和金属管道的焊接设备，其特征在于，该设备包括支架1、工件移动旋转装置2和人体移动旋转装置3，工件移动旋转装置2包括工件升降模块21、工件支撑旋转模块22、工件支撑架23、工件旋转模块24和工件夹具25；工件升降模块21设置在支架1上，工件支撑旋转模块22设置在工件升降模块21上，且工件支撑旋转模块22在工件升降模块21上完成上下移动；工件支撑架23一端设置在工件支撑旋转模块22上，且工件支撑架23通过工件支撑旋转模块22完成旋转；工件旋转模块24设置在工件支撑架23的另一端上，且工件支撑架23的底部位于工件旋转模块24下方设置有焊接开口231，便于该设备通过内焊或者外焊的方式进行焊接。工件夹具25设置在工件旋转模块24上；人体移动旋转装置3包括旋转底座31、人体支撑架32、人体升降模块33、人体前后移动模块34、焊接模块35和工作椅36；旋转底座31设置在支架1上，人体支撑架32设置在旋转底座31上，且人体支撑架32在旋转底座31上旋转；人体升降模块33设置在人体支撑架32上，且人体升降模块33在人体支撑架32上移动；人体前后移动模块34设置在人体升降模块33上，且人体前后移动模块34在人体升降模块33上前后移动；焊接模块35设置在人体前后移动模块34的后端；焊接模块35用于焊接工件夹具25上的工件；工作椅36设置在人体前后移动模块34的一侧，工作椅36增加操作人员焊接时的舒适度。该设备通过工件移动旋转装置2和人体移动旋转装置3进一步的便于操作人员进行焊接加工，并且工件支撑架23上设置有焊接开口231可通过内焊或外焊的方式进行加工。

如图1和图2所示，工件升降模块21包括工件升降支架211、工件升降电机212、齿轮箱213、工件升降链条；工件升降支架211通过支架支撑架2111设置在支架1上；工件升降电机212设置在工件升降支架211的顶部，齿轮箱213与工件升降电机212连接配合；工件升降链条分别设置在齿轮箱213前后两侧的齿轮上；工件支撑旋转模块22包括工件支撑板221、工件支撑旋转电机222、工件支撑小齿轮223、工件支撑大齿轮224和齿轮防护罩225；工件支撑板221通过第一滑轨设置在工件升降支架211的左部，工件升降链条与工件支撑板221的右部连接，且工件升降链条带动工件支撑板221升降；工件支撑旋转电机222设置在工件支撑板221的右部后侧；工件支撑小齿轮223与工件支撑旋转电机222的转动轴连接；工件支撑大齿轮224与工件支撑小齿轮223相啮合；齿轮防护罩225设置在工件支撑大齿轮224和工件支撑小齿轮223上；工件支撑架23固定设置在工件支撑大齿轮224上完成旋转。

工作时，通过工件升降电机212旋转带动齿轮箱213内的齿轮转动，通过齿轮箱213中的齿轮带动工件升降链条转动，从而控制工件支撑板221通过第一滑轨在工件升降支架211上升降。通过工件升降模块21进一步便于工件的高度调节，使操作人员能选择自己合适的高度进行焊接，使结构更具有灵活性。通过工件支撑旋转电机222旋转带动工件支撑小齿轮223转动，工件支撑小齿轮223带动工件支撑大齿轮224转动；通过齿轮防护罩225将工件支撑小齿轮223和工件支撑大齿轮224防护在内，防止异物进入将齿轮卡死。通过工件支撑大齿轮224带动工件支撑架23前后旋转。通过工件支撑旋转模块22进一步便于工件的加工角度调节，使操作人员能选择自己合适的角度进行焊接，并且能旋转至内焊或外焊的加工角度进行加工，进一步增加焊接加工的便捷性。

如图1和图3工件旋转模块24包括工件电机241、工件小齿轮242、工件大齿轮243和；工件电机241设置在工件支撑架23的右部；工件小齿轮242与工件电机241的转轴连接，工件大齿轮243与工件小齿轮242相啮合；工件大齿轮243通过齿轮安装板244设置在焊接开口231上；工件夹具25有三个，三个工件夹具25呈正三角形三点分布在工件大齿轮243的外圈上。通过三个工件夹具25进一步加强工件的固定。每个工件夹具25均包括夹紧调节底板251、调节螺钉252、夹紧顶板253；夹紧调节底板251上设置有条形通孔2511，调节螺钉252设置在条形通孔2511内；齿轮安装板244上设置有螺钉孔2441，通过调节螺钉252设置在螺钉孔2441内将夹紧调节底板251设置在齿轮安装板244上，夹紧顶板253通过螺钉254固定设置在夹紧调节底板251的内端。夹紧顶板253与夹紧调节底板251之间的距离与工件厚度相匹配。

工作时，通过工件电机241带动工件小齿轮242转动，工件小齿轮242带动工件大齿轮243转动，齿轮护罩245将工件大齿轮243和工件小齿轮242防护在内，防止异物进入将齿轮卡死。工件大齿轮243通过齿轮安装板244带动工件夹具25左右旋转，通过工件旋转模块24进一步便于工件的焊接角度调节，使操作人员能选择自己合适的焊接角度，并且使结构更具有灵活性。通过法兰固定设置在夹紧顶板253与夹紧调节底板251之间，通过调节螺钉252在条形通孔2511内移动方便固定以及根据法兰的不同大小进行调节，通过夹紧顶板253与夹紧调节底板251增加法兰在齿轮安装板244上的稳定性，进一步提升焊接质量，减轻操作人员焊接的压力。

如图1、图4和图5所示，旋转底座31上设置有人体旋转电机311、通过人体旋转电机311带动旋转底座31旋转；人体升降模块33包括人体升架电机331、人体升降齿轮箱332、人体升降链条和升降架333；人体升架电机331设置在人体支撑架32的顶部，人体升降齿轮箱332与人体升架电机331连接配合；人体升降链条分别设置在人体升降齿轮箱332前后两侧的齿轮上；人体支撑架32中部设置有空挡321，升降架333通过第二滑轨设置在空挡321上，升降架333的左部与人体升降链条连接，且人体升降链条带动升降架333升降，升降架333中部设置有空腔3331，人体前后移动模块34包括前后移动架341、前后移动电机342、前后移动齿轮343和前后移动齿条344；工件支撑架23与前后移动架341垂直设置，便于操作人员更好的进行焊接加工。前后移动架341通过第三滑轨设置在升降架333的空腔3331上；前后移动电机342设置在升降架333的左部外壁上，前后移动齿轮343与前后移动电机342连接，且前后移动齿轮343设置在升降架333的空腔3331内，前后移动齿条344与前后移动齿轮343相啮合。焊接模块35包括左右移动电缸351、前后移动电缸352、上下移动电缸353、焊接支撑板354、焊枪355；前后移动电缸352设置在左右移动电缸351的移动板上，上下移动电缸353设置在前后移动电缸352的移动板上；焊接支撑板354的一端固定连接在上下移动电缸353的移动板上；焊接支撑板354的另一端与焊枪355铰接。工作椅36通过工作椅连接板361设置在前后移动架341的后端右侧。

工作时，通过人体升架电机331带动人体升降齿轮箱332内的齿轮转动，升降齿轮箱332内的齿轮带动人体升降链条转动，从而使升降架333通过第二滑轨在人体支撑架32中的空挡321内上下移动。通过人体升降模块33进一步便于操作人员的高度调节，使操作人员能选择自己合适的高度进行焊接，使结构更具有灵活性。通过前后移动电机342带动前后移动齿轮343旋转，前后移动齿轮343转动在前后移动齿条344上移动，使前后移动架341通过第三滑轨在升降架333的空腔3331内前后移动。通过人体前后移动模块34进一步便于操作人员前后距离的调节，使操作人员能选择自己合适的焊接距离，使结构更具有灵活性和可调性。通过人体前后移动模块34带动焊接模块35前后移动，焊接模块35通过左右移动电缸351、前后移动电缸352和上下移动电缸353实现全方位移动，通过焊枪355在焊接支撑板354铰接可旋转，使操作人员焊接更加灵活方便。

一种连接法兰和金属管道的焊接设备的焊接方法，依次通过以下步骤：

（一）工件安装固定：人工将连接法兰通过三个工件夹具25夹紧固定在工件支撑架23上；

（二）工件位置调节：通过工件升降模块21带动工件支撑旋转模块22升降到合适的位置，通过工件支撑旋转模块22带动工件支撑架23旋转到合适的焊接角度，通过工件旋转模块24将工件旋转调节到最佳的焊接位置；

（三）人体位置调节：工作人员坐到工作椅36上，通过旋转底座31旋转调节到合适的焊接方位，通过人体升降模块33上升到合适的焊接高度，通过人体前后移动模块34移动到焊接的合适距离，通过焊接模块35调整到合适的焊接角度和焊接距离；

（四）工件焊接方式：根据加工要求进行加工，通过旋转使工件的内部焊接处朝向操作人员，并且通过内焊的加工方式进行加工；通过旋转使工件外部焊接处朝向操作人员，并且通过外焊的加工方式进行加工。

内焊加工：通过工件支撑旋转模块22将工件支撑架23上的焊接开口231的底部朝向工作椅36上的操作人员，使操作人员从工件支撑架23的焊接开口231下方进入通过焊枪焊接连接法兰与弯管的内部。

外焊加工：通过工件支撑旋转模块22将工件支撑架23上的焊接开口231的顶部朝向工作椅36上的操作人员，使操作人员从工件支撑架23的焊接开口231上方焊接处通过焊枪焊接连接法兰与金属弯管的外部。

综上所述，该设备通过工件升降模块21完成工件的升降，进一步便于工件高度的调节；通过工件支撑旋转模块22和工件旋转模块24带动工件旋转，进一步便于工件角度的调节；通过三个工件夹具25进一步加强工件的固定；通过旋转底座31进一步便于操作人员焊接方位的调节；通过人体升降模块33和人体前后移动模块34进一步的便于操作人员焊接高度以及焊接距离的调节；通过焊接模块35中电缸便于焊枪355的调节；通过工件支撑架23设置有焊接开口不仅能够实现外焊，还能实现内焊，降低设备成本，提高焊接效率。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。