多管同轴装配焊接方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910442842.5 (22)申请日 2019.05.25 (71)申请人 招商局重工 （江苏） 有限公司 地址 226100 江苏省南通市海门市滨江街 道新安江路1号 (72)发明人 董小伟周文沈慧军 (74)专利代理机构 江苏致邦律师事务所 32230 代理人 葛胜非 (51)Int.Cl. B23K 26/06(2014.01) B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 37/04(2006.01) B23K 101/。

2、06(2006.01) (54)发明名称 一种多管同轴装配焊接方法及装置 (57)摘要 本发明公布了一种多管同轴装配焊接方法 及装置。 通过分别设置于待焊接的管子两端的激 光经纬仪和光靶标记管子的轴心， 通过设置在每 一根管子的端面圆心处的可调工装检测管子是 否与激光经纬仪、 光靶所标记的轴心同轴。 在激 光经纬仪射出的光线无法穿过可调工装中心的 通孔时， 通过管子下部起承托、 调节作用的胎架 调节管子的位置和方向。 由此， 本发明能够在焊 接的全过程中， 始终保持每一个所述管子的中心 轴线均符合所述激光经纬仪射出光线所标记的 轴向， 以保证焊接的同轴度， 还能通过激光束的 位置， 快捷的完成。

3、检验工作。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 110181168 A 2019.08.30 CN 110181168 A 1.一种多管同轴装配焊接方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 第一步， 分别确定每一根管子的每一个端面的圆心位置； 第二步， 在所述每一根管子的每一个端面设置可调工装， 调整所述可调工装中心所连 接的带孔圆板 （4） 的位置， 使得每一个所述带孔圆板 （4） 中间的通孔均处于其所设置的端面 的圆心位置； 第三步， 布置激光经纬仪 （6） ， 在所述激光经纬仪 （6） 射出光线的方向设置光靶 （10） ， 使 得所述光靶 （10） 距离所述激光经纬仪 （6） 至少达。

4、到各管子的长度的总和， 所述光靶 （10） 以 及所述激光经纬仪 （6） 距离地面的高度至少达到所述管子的半径， 保持所述激光经纬仪 （6） 所射出的光线恰好位于所述光靶 （10） 的中心； 第四步， 分别将每一根管子各自设置在一个胎架 （11） 上， 将所述各胎架 （11） 以及其上 设置的各管子设置在所述光靶 （10） 以及所述激光经纬仪 （6） 之间； 第五步， 分别调整所述每一个所述胎架 （11） 的位置和高度， 使得所述激光经纬仪 （6） 射 出光线穿过每一个所述带孔圆板 （4） 中间的通孔并落于所述光靶 （10） 的中心； 第六步， 保持第五步中各胎架 （11） 以及其上所设置的各。

5、管子的位置， 焊接， 并在焊接的 过程中调节所述胎架 （11） 的位置和高度以维持所述激光经纬仪 （6） 射出光线始终穿过每一 个所述带孔圆板 （4） 中间的通孔并落于所述光靶 （10） 的中心。 2.如权利要求1所述的多管同轴装配焊接方法， 其特征在于， 所述第一步中， 确定每一 根管子的每一个端面的圆心位置的具体步骤包括： 步骤101， 分别将带有直角的尺子 （5） 的直角端抵接在所述管子的内壁边缘上的两个位 置； 步骤102， 分别通过所述尺子 （5） 的两直角边与所述管子的内壁边缘的交点获得所述尺 子 （5） 设置在不同位置时所对应的两条直径； 步骤103， 所述两条直径的交点为该管子。

6、的端面所对应的圆心位置。 3.如权利要求1-2所述的多管同轴装配焊接方法， 其特征在于， 所述第二步中， 在所述 每一根管子的每一个端面设置所述可调工装的步骤包括： 步骤201， 分别将至少3个花篮螺丝 （2） 的第一端直接或间接的固定于该管子的内壁的 端面； 步骤202， 将步骤201中的各花篮螺丝 （2） 的第二端通过细钢丝 （3） 连接至同一个带孔圆 板 （4） ， 并与该带孔圆板 （4） 固定。 4.如权利要求1-3所述的多管同轴装配焊接方法， 其特征在于， 所述第二步中， 调整所 述可调工装的步骤包括： 步骤203， 保持所述各花篮螺丝 （2） 两端的连接关系不变， 分别调整每一个所。

7、述花篮螺 丝 （2） 中的丝杆， 以调节对所述各个细钢丝 （3） 的牵拉力； 步骤204， 所述各个细钢丝 （3） 受力而牵引其端部所共同连接的带孔圆板 （4） ， 使得每一 个所述带孔圆板 （4） 中间的通孔调整至其所设置的端面的圆心位置。 5.如权利要求1-4所述的多管同轴装配焊接方法， 其特征在于， 还包括第七步， 在所述 管子的焊接部位冷却之后， 检验所述激光经纬仪 （6） 射出光线是否穿过每一个所述带孔圆 板 （4） 中间的通孔并落于所述光靶 （10） 的中心； 若所述光线被任一所述带孔圆板 （4） 遮挡， 则判断所述管子的同轴度不达标， 需要重新调整焊接； 否则， 判断所述管子的同。

8、轴度达标。 权利要求书 1/2 页 2 CN 110181168 A 2 6.一种多管同轴装配焊接装置， 其特征在于， 包括： 可调工装， 设置在需焊接的每一根管子的每一个端面， 所述可调工装的中心设置有带 孔圆板 （4） ， 所述带孔圆板 （4） 中间的通孔分别被设置于其所设置的端面的圆心位置； 激光经纬仪 （6） ， 设置在需焊接的最外侧管子的最外侧端面以外， 用于向所述管子的另 一端射出光线； 光靶 （10） ， 设置在需焊接的所述管子的另一侧端面以外， 所述光靶 （10） 与所述激光经 纬仪 （6） 之间的距离至少达到各管子的长度的总和， 所述光靶 （10） 以及所述激光经纬仪 （6）。

9、 距离地面的高度至少达到所述管子的半径， 所述激光经纬仪 （6） 所射出的光线恰好位于所 述光靶 （10） 的中心； 胎架 （11） ， 设置在所述每一个管子的下侧， 用于承托所述管子并调整所述每一个管子 的位置和高度， 以使得焊接过程中能够保持所述激光经纬仪 （6） 射出的光线穿过每一个所 述带孔圆板 （4） 中间的通孔并落于所述光靶 （10） 的中心。 7.如权利要求6所述的多管同轴装配焊接装置， 其特征在于， 所述可调工装包括： 花篮螺丝 （2） ， 包括至少3个， 每一个所述花篮螺丝 （2） 的第一端均直接或间接的固定于 管子的内壁的端面； 细钢丝 （3） ， 其连接在所述花篮螺丝 （。

10、2） 的另一端与所述带孔圆板 （4） 之间， 用于固定所 述带孔圆板 （4） ； 所述带孔圆板 （4） 的中间设置有通孔以供所述激光经纬仪 （6） 射出的光线穿过。 8.如权利要求6-7所述的多管同轴装配焊接装置， 其特征在于， 所述带孔圆板 （4） 中间 的通孔， 其直径不超过0.1mm。 9.如权利要求6-8所述的多管同轴装配焊接装置， 其特征在于， 所述各细钢丝 （3） 及其 所连接的所述花篮螺丝 （2） 尺寸相同； 每一个所述可调工装中， 各细钢丝 （3） 之间、 各花篮螺丝 （2） 之间的角度为120 。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110181168 A 3 一种多管同轴装配。

11、焊接方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及船舶建造技术领域， 尤其涉及一种多管同轴装配焊接方法及装置。 背景技术 0002 实际工程实践中， 经常会出现多管件装配焊接的情况。 有时， 某些管件会对焊接后 各管件的同轴度有相当高的要求。 0003 以船舶项目中的艉轴管为例。 艉轴管由三段管子组成。 其设计要求装焊后的三段 管子之间的同轴度达到0.1mm以上。 0004 但是， 实际焊接中， 由于管件本身尺寸大、 重量大， 管件轴线在实际操作中难以完 全对中， 对中难度大。 目前的技术难以实现该同轴度下的装配和检验。 发明内容 0005 本发明提供一种多管同轴装配焊接的工艺方法及装置， 其能够。

12、确保多管要求同轴 安装时的同轴度达到0.1mm以上， 且方便操作和检验。 0006 首先， 本发明所提供的多管同轴装配焊接方法， 其步骤包括： 第一步， 分别确定每 一根管子的每一个端面的圆心位置； 第二步， 在所述每一根管子的每一个端面设置可调工 装， 调整所述可调工装中心所连接的带孔圆板的位置， 使得每一个所述带孔圆板中间的通 孔均处于其所设置的端面的圆心位置； 第三步， 布置激光经纬仪， 在所述激光经纬仪射出光 线的方向设置光靶， 使得所述光靶距离所述激光经纬仪至少达到各管子的长度的总和， 所 述光靶以及所述激光经纬仪距离地面的高度至少达到所述管子的半径， 保持所述激光经纬 仪所射出的光。

13、线恰好位于所述光靶的中心； 第四步， 分别将每一根管子各自设置在一个胎 架上， 将所述各胎架以及其上设置的各管子设置在所述光靶以及所述激光经纬仪之间； 第 五步， 分别调整所述每一个所述胎架的位置和高度， 使得所述激光经纬仪射出光线穿过每 一个所述带孔圆板中间的通孔并落于所述光靶的中心； 第六步， 保持第五步中各胎架以及 其上所设置的各管子的位置， 焊接， 并在焊接的过程中调节所述胎架的位置和高度以维持 所述激光经纬仪射出光线始终穿过每一个所述带孔圆板中间的通孔并落于所述光靶的中 心。 0007 可选的， 上述方法中； 所述第一步中， 确定每一根管子的每一个端面的圆心位置的 具体步骤包括： 步。

14、骤101， 分别将带有直角的尺子的直角端抵接在所述管子的内壁边缘上的 两个位置； 步骤102， 分别通过所述尺子的两直角边与所述管子的内壁边缘的交点获得所述 尺子设置在不同位置时所对应的两条直径； 步骤103， 所述两条直径的交点为该管子的端面 所对应的圆心位置。 0008 可选的， 上述方法中； 所述第二步中， 在所述每一根管子的每一个端面设置所述可 调工装的步骤包括： 步骤201， 分别将至少3个花篮螺丝的第一端直接或间接的固定于该管 子的内壁的端面； 步骤202， 将步骤201中的各花篮螺丝的第二端通过细钢丝连接至同一个 带孔圆板， 并与该带孔圆板固定。 说明书 1/4 页 4 CN 1。

15、10181168 A 4 0009 可选的， 上述方法中； 所述第二步中， 调整所述可调工装的步骤包括： 步骤203， 保 持所述各花篮螺丝两端的连接关系不变， 分别调整每一个所述花篮螺丝中的丝杆， 以调节 对所述各个细钢丝的牵拉力； 步骤204， 所述各个细钢丝受力而牵引其端部所共同连接的带 孔圆板， 使得每一个所述带孔圆板中间的通孔调整至其所设置的端面的圆心位置。 0010 可选的， 上述方法中； 还包括第七步， 在所述管子的焊接部位冷却之后， 检验所述 激光经纬仪射出光线是否穿过每一个所述带孔圆板中间的通孔并落于所述光靶的中心； 若 所述光线被任一所述带孔圆板遮挡， 则判断所述管子的同轴。

16、度不达标， 需要重新调整焊接； 否则， 判断所述管子的同轴度达标。 0011 同时， 本发明还提供一种多管同轴装配焊接装置， 包括： 可调工装， 设置在需焊接 的每一根管子的每一个端面， 所述可调工装的中心设置有带孔圆板， 所述带孔圆板中间的 通孔分别被设置于其所设置的端面的圆心位置； 激光经纬仪， 设置在需焊接的最外侧管子 的最外侧端面以外， 用于向所述管子的另一端射出光线； 光靶， 设置在需焊接的所述管子的 另一侧端面以外， 所述光靶与所述激光经纬仪之间的距离至少达到各管子的长度的总和， 所述光靶以及所述激光经纬仪距离地面的高度至少达到所述管子的半径， 所述激光经纬仪 所射出的光线恰好位于。

17、所述光靶的中心； 胎架， 设置在所述每一个管子的下侧， 用于承托所 述管子并调整所述每一个管子的位置和高度， 以使得焊接过程中能够保持所述激光经纬仪 射出的光线穿过每一个所述带孔圆板中间的通孔并落于所述光靶的中心。 0012 可选的， 上述装置中， 所述可调工装包括： 花篮螺丝， 包括至少3个， 每一个所述花 篮螺丝的第一端均直接或间接的固定于管子的内壁的端面； 细钢丝， 其连接在所述花篮螺 丝的另一端与所述带孔圆板之间， 用于固定所述带孔圆板； 所述带孔圆板的中间设置有通 孔以供所述激光经纬仪射出的光线穿过。 0013 可选的， 上述装置中， 所述带孔圆板中间的通孔， 其直径不超过0.1mm。

18、。 0014 可选的， 上述装置中， 所述各细钢丝及其所连接的所述花篮螺丝尺寸相同； 每一个 所述可调工装中， 各细钢丝之间、 各花篮螺丝之间的角度为120 。 0015 有益效果 本发明提供了一种多管同轴装配焊接方法及装置， 其通过分别设置于待焊接的管子两 端的激光经纬仪和光靶标记管子的轴心， 通过设置在每一根管子的端面圆心处的可调工装 检测管子是否与激光经纬仪、 光靶所标记的轴心同轴。 在激光经纬仪射出的光线无法穿过 可调工装中心的通孔时， 通过管子下部起承托、 调节作用的胎架调节管子的位置和方向。 由 此， 本发明能够在焊接的全过程中， 始终保持每一个所述管子的中心轴线均符合所述激光 经。

19、纬仪射出光线所标记的轴向， 以保证焊接的同轴度， 还能通过激光束的位置， 快捷的完成 检验工作。 附图说明 0016 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。 0017 图1是本发明中用于标记每根管子管心的可调工装的结构示意图； 图2是本发明中多管同轴装配焊接的原理示意图。 0018 图中， 1表示管子； 2表示花篮螺丝； 3表示细钢丝； 4表示带孔圆板； 5表示尺子； 6表 示激光经纬仪； 7表示待焊接的第一根管子； 8表示待焊接的第二根管子； 9表示待焊接的第 说明书 2/4 页 5 CN 110181168 A 5 三根管子； 10表示光靶； 11表示胎架。 具体实施方式 0。

20、019 为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚， 下面将结合本发明实施例的附 图， 对本发明实施例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的 一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描述的本发明的实施例， 本领域普通技术人员 在无需创造性劳动的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。 0020 本技术领域技术人员可以理解， 除非另外定义， 这里使用的所有术语 （包括技术术 语和科学术语） 具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。 还应该 理解的是， 诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意。

21、义， 并且除非像这里一样定义， 不会用理想化或过于正式的含义来解释。 0021 参考图2所示， 本发明首先提供一种多管同轴装配焊接装置， 其包括： 可调工装， 设置在需焊接的每一根管子的每一个端面。 所述每一个可调工装的中心均 设置有带孔圆板4， 所述带孔圆板4中间的通孔分别被设置于其所设置的端面的圆心位置， 所述的可调工装还包括图1所示的： 花篮螺丝2， 包括至少3个， 每一个所述花篮螺丝2的第一 端均直接或间接的固定于管子的内壁的端面； 细钢丝3， 其连接在所述花篮螺丝2的另一端 与所述带孔圆板4之间， 用于固定所述带孔圆板4； 所述带孔圆板4的中间设置有通孔以供所 述激光经纬仪6射出的光。

22、线穿过。 0022 激光经纬仪6， 设置在需焊接的最外侧管子的最外侧端面以外， 用于向所述管子的 另一端射出光线； 光靶10， 设置在需焊接的所述管子的另一侧端面以外， 所述光靶10与所述激光经纬仪6 之间的距离至少达到各管子的长度的总和， 所述光靶10以及所述激光经纬仪6距离地面的 高度至少达到所述管子的半径， 所述激光经纬仪6所射出的光线恰好位于所述光靶10的中 心； 胎架11， 设置在所述每一个管子的下侧， 用于承托所述管子并调整所述每一个管子的 位置和高度， 以使得焊接过程中能够保持所述激光经纬仪6射出的光线穿过每一个所述带 孔圆板4中间的通孔并落于所述光靶10的中心。 0023 由此。

23、， 本发明能够在制作可调工装， 并将其近似地布置在管子1两端截面处之后按 照如下的方式对焊接过程中的同轴度进行监控和调整。 0024 1)确定每根管子的管心， 即每一根管子的每一个端面的圆心位置的连线。 这一步 可通过图1所示的方式实现， 图1中， 可调工装可设置在上述管子的任一端面， 例如图2中的 A-A面： 首先， 分别将带有直角的尺子5的直角端抵接在所述管子的内壁边缘上的两个位置； 然后， 分别通过所述尺子5的两直角边与所述管子的内壁边缘的交点获得所述尺子5设置在 不同位置时所对应的两条直径， 这样就可以确认所述两条直径的交点为该管子的端面所对 应的圆心位置； 随后， 分别将至少3个花篮。

24、螺丝2的第一端直接或间接的固定于该管子的内 壁的端面， 将步骤201中的各花篮螺丝2的第二端通过细钢丝3连接至同一个带孔圆板4， 并 与该带孔圆板4固定， 保持所述各花篮螺丝2两端的连接关系不变， 调整三个花篮螺丝， 使带 孔圆板4的通孔正好在圆心位置。 在焊接的过程中给， 各个细钢丝3受力而牵引其端部所共 同连接的带孔圆板4维持在圆心位置， 由此可通过与激光经纬仪6射出光线相比较来判断是 说明书 3/4 页 6 CN 110181168 A 6 否符合同轴度要求。 0025 2)按照图2布置激光经纬仪6和光靶10。 将激光经纬仪调平， 使得所述光靶10距离 所述激光经纬仪6至少达到各管子的长。

25、度的总和， 所述光靶10以及所述激光经纬仪6距离地 面的高度至少达到所述管子的半径， 保持所述激光经纬仪6所射出的光线恰好位于所述光 靶10的中心。 0026 3)按照图2布置各个待装配管子， 包括待焊接的第一根管子7、 待焊接的第二根管 子8、 待焊接的第三根管子9，（本图以3根管子为例， 本方法并不受管子数量限制） ， 将每一根 管子各自设置在一个胎架11上， 将所述各胎架11以及其上设置的各管子设置在所述光靶10 以及所述激光经纬仪6之间， 此时光靶10上的激光束会被遮盖。 0027 4)调整胎架11的位置和高度， 直至激光束通过所有带孔圆板4， 重新显现在光靶10 上。 0028 5)。

26、完成定位装配， 进行焊接。 在焊接过程中， 注意观察激光束与管子圆心的位置， 保持第五步中各胎架11以及其上所设置的各管子的位置， 以调整焊接顺序。 在焊接的过程 中， 尤其应注意调节所述胎架11的位置和高度以维持所述激光经纬仪6射出光线始终穿过 每一个所述带孔圆板4中间的通孔并落于所述光靶10的中心。 0029 6)冷却后检验， 检验只需要观察激光束的位置即可。 即， 检验所述激光经纬仪6射 出光线是否穿过每一个所述带孔圆板4中间的通孔并落于所述光靶10的中心； 若所述光线 被任一所述带孔圆板4遮挡， 则判断所述管子的同轴度不达标， 需要重新调整焊接； 否则， 判 断所述管子的同轴度达标。 0030 上述的多管同轴装配焊接装置中， 所述带孔圆板4中间的通孔， 其直径可选择为不 超过0.1mm， 以实现0.1mm的同轴度要求。 其所连接的所述各细钢丝3及其所连接的所述花篮 螺丝2尺寸相同； 每一个所述可调工装中， 各细钢丝3之间、 各花篮螺丝2之间的角度可设置 为120 。 说明书 4/4 页 7 CN 110181168 A 7 图1 图2 说明书附图 1/1 页 8 CN 110181168 A 8 。