CN107803617B - 合缝装置及预焊机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及钢管生产设备技术领域，提供一种合缝装置及预焊机，合缝装置包括机架、压下机构、合缝辊组、旋转机构以及锁紧机构：机架中部为管坯加工区，机架具有环形导引结构，环形导引结构圆心与待加工管坯基本同心；压下机构通过环形导引结构可转动地设于机架，压下机构的运行轴线指向环形导引结构的圆心；合缝辊组设于压下机构的前端，用于对待加工管坯进行合缝；旋转机构设置于压下机构与机架之间，驱动合缝辊组沿环形导引结构运动；锁紧机构设于压下机构与机架之间，相对于机架，通过锁紧机构选择性地锁紧或释放合缝装置。该合缝装置可根据钢管规格与合缝位置绕环形机架旋转，能实现精确定位，提高了合缝质量，降低了作业成本。

Description

合缝装置及预焊机

技术领域

本公开涉及钢管生产设备技术领域，具体而言，涉及一种预焊机的合缝装置及预焊机。

背景技术

预焊机是直缝焊管生产线成型的关键设备之一，作用是将成型后开口的母管经合缝后再焊接在一起，使内外埋弧焊能正常顺利地进行。为保证合缝效果，预焊机在合缝时应使合缝辊尽量靠近中间位置，此外还要使预焊机尽量适用于所有规格的钢管，但由于空间尺寸的限制，只能按最小规格钢管的尺寸设置合缝辊位置，而对于大规格钢管的合缝效果却不理想。

因此，为保证合缝质量，同时还要满足不同规格钢管上部合缝辊的位置不同，有必要研究一种既能实现合缝，又能变换合缝辊位置的合缝装置及预焊机。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种预焊机的合缝装置及预焊机，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种合缝装置，应用于直缝钢管预焊机，所述合缝装置包括机架、压下机构、合缝辊组、旋转机构以及锁紧机构：所述机架中部为管坯加工区，所述机架具有环形导引结构，所述环形导引结构圆心与待加工管坯基本同心；所述压下机构通过所述环形导引结构可转动地设于所述机架，所述压下机构的运行轴线指向所述环形导引结构的圆心，通过所述压下机构控制所述合缝辊组相对于待加工管坯的位置；所述合缝辊组设于所述压下机构的前端，用于对待加工管坯进行合缝；所述旋转机构设置于所述压下机构与所述机架之间，驱动所述合缝辊组沿所述环形导引结构运动；所述锁紧机构设于所述压下机构与所述机架之间，相对于所述机架，通过所述锁紧机构选择性地锁紧所述压下机构或者释放所述压下机构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述环形导引结构相对位于所述待加工管坯的径向截面平行的面中，所述合缝辊组中各辊子在所述待加工管坯的一个轴向截面平行的面中自转，所述合缝辊组中各辊子在所述轴向截面平行的面中排布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述压下机构成对设置，成对的所述压下机构对位地分别位于所述机架前侧及后侧，所述机架前侧及后侧均对应设有所述环形导引结构；所述压下机构包括压下动力，所述压下动力在所述压下机构的前端与所述合缝辊组连接，所述压下动力驱动所述合缝辊组伸出及收回，以对所述管坯进行合缝。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述压下机构前端包括轴承座，其中一个所述压下机构还包括驱动座，所述旋转机构包括一个减速电机、一个驱动轴及两个齿轮，其中所述减速电机固定于所述压下机构的驱动座上，所述驱动轴固定于两所述轴承座上，两所述齿轮套设于所述驱动轴上且分别与位于所述机架内环面两侧的扇形齿圈配合，所述旋转机构的减速电机驱动所述驱动轴进而带动所述齿轮旋转，所述齿轮与所述扇形齿圈配合驱使所述合缝辊组绕所述机架转动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述压下机构还包括锁紧座，所述锁紧机构固定于所述压下机构的锁紧座上，所述锁紧机构用于配合所述压下机构与机架之间的环形导引结构对所述合缝装置进行锁紧或放松。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述压下机构的所述锁紧座数量为两个，对应的所述锁紧机构数量为两个，且各所述锁紧机构分别对称设于所述压下机构轴向线的两侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述环形导引结构为燕尾导轨或X型导轨。

在本公开的一种示例性实施例中，所述合缝装置还包括导向机构，所述导向机构设于所述压下机构上，并与所述机架配合对所述合缝辊组的旋转进行导向；

所述压下机构还包括导向座，所述导向机构设于所述压下机构的导向座上，所述导向机构还包括导向轮，所述导向轮在机架的环形槽内运动，以为合缝辊组的旋转进行导向。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述压下机构的所述导向座数量为两个，对应的所述导向机构数量为两个，且各所述导向机构分别对称设于所述压下机构轴向线的两侧。

根据本公开的一个方面，提供一种预焊机，安装如上述任意一项所述的合缝装置。

由上述技术方案可知，本公开提供的一种预焊机的合缝装置及预焊机，其优点和积极效果在于：

本公开提供的一种合缝装置，应用于直缝钢管预焊机，包括机架、压下机构、合缝辊组、旋转机构以及锁紧机构，其中机架具有环形导引结构且环形导引结构圆心与位于机架中部的待加工管坯基本同心，旋转机构用于驱动合缝装置绕环形导引旋转到待加工管坯需要合缝的位置，锁紧机构用于与环形导引配合锁紧或释放合缝装置，压下机构用于向下推出合缝辊组以对位于机架圆心的管坯进行合缝。

本公开提供的合缝装置，可根据钢管规格与合缝位置绕机架旋转，在到达合适位置后锁紧并使合缝辊伸出进行合缝。一方面可以针对不同规格的钢管及合缝位置，由旋转机构与锁紧机构配合，实现稳定旋转，精确定位，到达合适的合缝位；另一方面合缝时由压下装置将合缝力传给机架，保证刚度，实现稳定合缝，进而提高合缝质量；再一方面本合缝装置可以安装在多种具有机架的预焊机上，进一步扩大应用范围，降低作业成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中安装于预焊机上的合缝装置的作业状态示意图；

图2示出本公开示例性实施例中合缝装置的主视结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中合缝装置的合缝辊组伸出状态结构示意图；

图4为按照图2中A-A剖切的剖视示意图；

图5为按照图2中B-B剖切的剖视示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：1、机架；11、扇形齿圈；2、合缝辊组；3、压下机构；31、压下动力；32、驱动座；33、导向座；34、轴承座；35、锁紧座；4、导向机构；41、导向轮；5、锁紧机构；6、旋转机构；61、驱动电机；62、减速机；63、齿轮；64、驱动轴；7、管坯。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

本说明书中使用用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

图1示出本公开示例性实施例中安装于预焊机上的合缝装置的作业状态示意图；图2示出本公开示例性实施例中合缝装置的主视结构示意图；图3示出本公开示例性实施例中合缝装置的合缝辊组伸出状态结构示意图；图4为按照图2中A-A剖切的剖视示意图；图5为按照图2中B-B剖切的剖视示意图。

本示例实施方式首先提供了一种预焊机的合缝装置，安装于预焊机的机架1上，如图1～图5所示，其优点和积极效果在于：

本公开提供的一种合缝装置，应用于直缝钢管预焊机，可以包括机架1、压下机构3、合缝辊组2、旋转机构6以及锁紧机构5，其中机架1可以具有环形导引结构且环形导引结构圆心与位于机架中部的待加工管坯基本同心，旋转机构6可以用于驱动合缝装置绕环形导引旋转到待加工管坯需要合缝的位置，锁紧机构5可以用于与环形导引配合锁紧或释放合缝装置，压下机构3可以用于向下推出合缝辊组2以对位于机架圆心的管坯进行合缝。本领域技人员应该理解的是，前述“基本同心”的说法，其中以直径4米左右的机架为例，同心度误差或公差一般在2mm左右，要求高的情况下可控制在1mm以下。

本公开提供的合缝装置，可根据钢管规格与合缝位置绕机架旋转，在到达合适位置后锁紧并使合缝辊伸出进行合缝。一方面可以针对不同规格的钢管及合缝位置，由旋转机构与锁紧机构配合，实现稳定旋转，精确定位，到达合适的合缝位；另一方面合缝时由压下装置将合缝力传给机架，保证刚度，实现稳定合缝，进而提高合缝质量；再一方面本合缝装置可以安装在多种具有机架的预焊机上，进一步扩大应用范围，降低作业成本。

下面，将对本示例实施方式中的一种合缝装置进行进一步的阐述。

在本示例实施例中，如图1所示，本公开提供的合缝装置可以应用于直缝钢管预焊机上，所述合缝装置可以包括机架1，机架的中部为管坯加工区，可以放置多种规格的管坯。进一步的，为了实现合缝装置环绕机架转动，机架1可以具有前后两侧表面，且前后两侧表面可以各具有一个环形导引结构，所述环形导引结构的圆心与待加工管坯基本同心。

在本示例实施例中，为更好的固定合缝装置，可以在机架1的前后两侧表面各设置一压下机构3，各压下机构3可以通过前后两侧表面的环形导引结构设于机架1上，且压下机构3的压下运行轴线选择指向环形导引机构的圆心。

进一步的，为了使压下机构相对于环形导引结构实现可转动，可以使二者通过燕尾形结构与燕尾槽配合的连接结构进行连接，如图4、图5所示，其中燕尾结构可以分别设于机架1的前后两面，燕尾槽则可以配合设于各压下机构3面向机架1的一侧；在其他的实施例中，燕尾及燕尾槽结构可以交换且分别设于压下机构3及机架1。此外，环形导引结构的具体结构不限于上述燕尾导轨，还可以为X型导轨或其他任何起到限位及导引作用的结构，本公开在此不做特殊限定。

在本示例实施例中，压下机构3可以包括压下动力31，所述压下动力31可以与压下机构3的轴向同向设置，其中压下动力31的伸缩端可以面向机架1的圆心。举例而言，压下机构3可以包括压下液压缸。

进一步的，本公开提供的合缝装置还可以包括合缝辊组2，合缝辊组2可以设于压下机构3的压下动力31的伸缩端，压下动力31驱动合缝辊组2伸出及收回，以对位于机架1圆心的管坯7进行合缝。在本示例实施例中，环形导引结构可以相对位于与待加工管坯的一个径向截面平行的面中，且所述合缝辊组中各辊子可以在待加工管坯的一个轴向截面平行的面中自转，且各辊子可以在所述轴向截面平面的面中排布。也就是说，环形导引结构位于一个基本与管坯7轴线垂直的面中，而合缝辊组2则排布运行在与管坯7轴线基本平行且过管坯7轴线的面中，以便于合缝辊组2的可控地运行在适宜的作业位置上。

在本示例实施例中，如图1所示，为了可以对不同规格的钢管进行合缝，可以使合缝装置绕机架1旋转，从而达到准确的合缝位置对管坯7进行合缝，提高合缝质量，本公开提供的合缝装置还可以包括旋转机构6，所述旋转机构6可以设于压下机构3与机架1之间，可选择固定于压下机构3上，并与机架1配合驱动合缝辊组2沿环形导引结构运动。

详细而言，如图5所示，所述旋转机构6可以包括一个减速电机、一个驱动轴64及两个齿轮63，且为了固定旋转机构6，还可以在一个压下机构3靠近内环面的外侧设置驱动座32，同时在两压下机构3靠近机架1内环面的一端各设置一个轴承座34。其中所述减速电机可以固定于压下机构3的驱动座32上，所述驱动轴64可以固定于两轴承座34上，两齿轮63可以套设于驱动轴64上且分别与位于机架1内环面两侧的扇形齿圈11配合，所述旋转机构6的减速电机驱动所述驱动轴64进而带动齿轮63旋转，所述齿轮63与所述扇形齿圈11配合驱使所述合缝辊组2绕所述机架1转动。此外，减速电机可以包括驱动电机61及减速机62。

在本示例实施例中，在合缝装置绕机架1旋转到合适的位置后，需要一个机构用于对合缝装置定位锁紧，以实现稳定作业，如图1～图4所示，本公开提供的合缝装置还可以包括锁紧机构5，所述锁紧机构5可以设于压下机构与机架之间，固定于压下机构3上，并与机架1的环形导引配合锁紧或者释放所述合缝装置。

详细而言，所述锁紧机构5可以设于压下机构3的锁紧座35上，所述锁紧机构5可以贯穿所述压下机构3并伸入到所述环形导引的燕尾结构与压下装置的燕尾槽结构的接合处，锁紧机构5在所述接合处可以通过增大与燕尾结构之间的压力进而增大摩擦力，从而达到锁紧的目的。如图4所示，锁紧机构5还可以在合缝装置需要调整位置时放松，并在合缝装置绕机架1旋转到合适的位置后锁紧。

此外，为了使锁紧力更加稳定平衡，避免合缝装置在倾斜时由于自身重力分布不均或作业时受到不均匀的合缝力而产生松动，还可以在各压下机构3的中轴线两侧分别设置一个锁紧机构5，这样设置的好处是一是可以使合缝装置自身重力分布均匀，重心尽量保持在整个合缝装置的中轴线上，以防止装置在倾斜时受自身重力作用向一侧滑动，二是可以使合缝装置在作业时受到较强合缝力的反作用力时保持稳定，保证作业质量。

在其他的实施例中，锁紧机构5还可以设置于除所述接合处以外的其他位置，例如还可以在上下导轨的中间位置另开设用于容纳锁紧机构5的一环形导引槽，锁紧机构5还可以设为弧状以增大与机架1的接触面积，进而提高锁紧性能，凡是能起到锁紧功能的机构均在本公开的保护范围之内，本公开在此不做特殊限定。

在本示例实施例中，如图4所示，假设在锁紧状态下旋转机构6的齿轮63与位于机架1内环面两侧的扇形齿圈11之间紧密配合，而在锁紧机构5放松后，整个合缝装置由于重力作用会向下沉降，进而在齿轮63与扇形齿圈11之间形成一定程度的间隙。考虑到一方面保证旋转机构6的齿轮和扇形齿圈11之间间隙稳定，满足啮合要求，另一方面弧形限位导轨的滑动阻力较大，还可以在合缝装置上设置导向机构4来避免齿轮脱臼以及减少阻力，所述导向机构4可以设于压下机构3上，并与机架1配合对合缝辊组的旋转进行导向，详细而言，如图5所示，所述导向机构4可以设于压下机构3的导向座33上，所述导向机构4可以贯穿所述压下机构3并伸入机架1的环形槽内，所述导向机构4还可以包括导向轮41，导向轮41可在机架1的环形槽内运动，以为合缝辊组2的旋转进行导向。

此外，为了使旋转过程更加平滑稳定，避免合缝装置在旋转时由于角度倾斜发生卡顿等情况，还可以在各压下机构3的中轴线两侧分别设置一个导向机构4。在其他的实施例中，还可以根据实际情况设置更多的导向机构，或者增大导向轮41的尺寸进而提高导向强度，本公开在此不做特殊限定。

综上，根据本示例实施例的合缝装置，如图1中所示，本公开提供的合缝装置的动作过程可以如下：

根据来料钢管规格，计算合缝装置需要到达的合缝位置；松开锁紧机构5，压下机构3在重力作用下使导向机构4的导向轮41与机架1的导向槽接触；启动旋转机构6，在导向轮41导向下，使合缝辊组2旋转到设定位置后停止，锁紧锁紧机构5；启动压下机构3的压下动力31，伸出合缝辊组2，对管坯7进行合缝。因导向机构4与机架1的环形槽上部设有间隙，脱开不承受合缝力，合缝力由压下装置3通过燕尾槽传到环形机架1上，保证刚度，实现稳定合缝。

根据本公开的另一个方面，提供一种预焊机，该预焊机至少安装上述的合缝装置。

本示例实施例中的一种预焊机，其有益效果已在上述其所包括的合缝装置中进行了详细的描述，在此不再一一赘述。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (9)

1.一种合缝装置，应用于直缝钢管预焊机，其特征在于，所述合缝装置包括机架、压下机构、合缝辊组、旋转机构以及锁紧机构：

所述机架中部为管坯加工区，所述机架具有环形导引结构，所述环形导引结构圆心与待加工管坯基本同心；

所述压下机构通过所述环形导引结构可转动地设于所述机架，所述压下机构的运行轴线指向所述环形导引结构的圆心，通过所述压下机构控制所述合缝辊组相对于待加工管坯的位置；

所述合缝辊组设于所述压下机构的前端，用于对待加工管坯进行合缝；

所述旋转机构设置于所述压下机构与所述机架之间，驱动所述合缝辊组沿所述环形导引结构运动；

所述锁紧机构设于所述压下机构与所述机架之间，相对于所述机架，通过所述锁紧机构选择性地锁紧所述压下机构或者释放所述压下机构；

所述压下机构成对设置，成对的所述压下机构对称地分别位于所述机架前侧及后侧；

各所述压下机构前端包括轴承座，其中一个所述压下机构还包括驱动座，所述旋转机构包括一个减速电机、一个驱动轴及两个齿轮，其中所述减速电机固定于所述压下机构的驱动座上，所述驱动轴固定于两所述轴承座上，两所述齿轮套设于所述驱动轴上且分别与位于所述机架内环面两侧的扇形齿圈配合，所述旋转机构的减速电机驱动所述驱动轴进而带动所述齿轮旋转，所述齿轮与所述扇形齿圈配合驱使所述合缝辊组绕所述机架转动。

2.根据权利要求1所述的合缝装置，其特征在于，所述环形导引结构相对位于所述待加工管坯的一个径向截面平行的面上，所述合缝辊组中各辊子在所述待加工管坯的一个轴向截面平行的面中自转，所述合缝辊组中各辊子在所述轴向截面平行的面中排布。

3.根据权利要求1所述的合缝装置，其特征在于，所述机架前侧及后侧均对应设有所述环形导引结构；所述压下机构包括压下动力，所述压下动力在所述压下机构的前端与所述合缝辊组连接，所述压下动力驱动所述合缝辊组伸出及收回，以对所述管坯进行合缝。

4.根据权利要求3所述的合缝装置，其特征在于，所述压下机构还包括锁紧座，所述锁紧机构固定于所述压下机构的锁紧座上，所述锁紧机构用于配合所述压下机构与机架之间的环形导引结构对所述合缝装置进行锁紧或放松。

5.根据权利要求4所述的合缝装置，其特征在于，各所述压下机构的所述锁紧座数量为两个，对应的所述锁紧机构数量为两个，且各所述锁紧机构分别对称设于所述压下机构轴向线的两侧。

6.根据权利要求1至5任一项所述的合缝装置，其特征在于，所述环形导引结构为燕尾导轨或X型导轨。

7.根据权利要求4或5所述的合缝装置，其特征在于，所述合缝装置还包括导向机构，所述导向机构设于所述压下机构上，并与所述机架配合对所述合缝辊组的旋转进行导向；

所述压下机构还包括导向座，所述导向机构设于所述压下机构的导向座上，所述导向机构还包括导向轮，所述导向轮在机架的环形槽内运动，以为合缝辊组的旋转进行导向。

8.根据权利要求7所述的合缝装置，其特征在于，各所述压下机构的所述导向座数量为两个，对应的所述导向机构数量为两个，且各所述导向机构分别对称设于所述压下机构轴向线的两侧。

9.一种预焊机，其特征在于，具有如权利要求1～8任一项所述的合缝装置。