一、背景
管道兩端焊接法蘭盤原通過手工焊接方式：即通過將管道鋪設在軌道上，手工邊滾動邊焊接。這種方式效率較低，勞動強度大，焊接質量不夠理想。在這種情況下，考慮設計一種替代手工焊接的流水線來實現自動加工制作。
二、主要內容
（1） 總體設計方案
1:驅動機構主體搭建
圖1 驅動機構主體簡圖
用兩副托輥置于管道下方兩側夾持管道（圖1），驅動單側托輥，依靠托輥與法蘭之間的摩擦實現管道旋轉。在管道單側需焊接位置通過支撐裝置固定CO2焊機焊鉗，起動腳控開關起動焊機實現自動焊接。
考慮到CO2焊機焊絲走絲的速度較低，約2.5r/min,驅動托輥動力選擇為風動，以風源驅動風動馬達旋轉帶動托輥旋轉實現管道低速自動旋轉,受小風量影響低速穩(wěn)定性不高，所以提高風壓以增加穩(wěn)定性,為確保焊接速度能與管道旋轉速度保持低速穩(wěn)定同步，使用二級皮帶輪減速。
2： 翻轉機構主體搭建
圖2 翻轉機構主體簡圖
焊接完畢后，通過曲柄滑塊機構（圖2）來實現管道的翻轉，利用置于管道一側的氣缸作直線運動推動管道下方的曲柄作旋轉運動實現管道上升、翻轉移動。
3：控制系統架設
圖3 控制系統簡圖
運動主要有氣缸的直線運動和馬達的旋轉運動，二者由一路氣源供壓，通過球閥作為總開關控制主干路的關停，經過球閥到達Y型三通分出二個支路，一路通過氣源二聯件供風動馬達，另一路經氣控三位四通閥控制氣缸的伸縮（圖3）。
4：系統優(yōu)化
圖4 CO2 氣體保護焊機焊鉗固定支架
通過對軌道、CO2 氣體保護焊機焊鉗固定支架（圖4）、動力部分布置對系統整體進行優(yōu)化處理。
（2） 結構組成
流水線由軌道、管道驅動裝置、管道翻轉裝置、CO2 氣體保護焊機、焊鉗固定裝置幾大主體組成；
管道驅動裝置由氣源、氣源二聯件、風動馬達、蝸輪減速器、兩級皮帶減速器、兩副托輥幾大部分構成；
管道翻轉裝置由Y型三通、三位四通氣控閥、氣缸、曲柄滑塊機構幾大部分組成。
1：工作原理
圖5 工作原理簡圖
如圖5，管道集中鋪設在軌道上，以滾動方式落入驅動裝置。驅動裝置以置于管道下方兩側的夾持托輥為主體，由風動馬達提供動力，通過兩級皮帶減速，促使減速后的單側托輥與法蘭摩擦旋轉，實現管道自動旋轉。
CO2焊機焊鉗通過支架裝置固定在管道需焊接位置，調節(jié)支架螺栓，實現焊把前后、左右、上下范圍內的焊接。
焊接后的管道通過翻轉裝置脫離滾落出去。翻轉裝置以曲柄滑塊機構為機械主體，氣缸推動置于管道下面的連桿做圓周運動，促使管道被“撬動”上升脫離驅動裝置翻轉到滑道上滾落下來。
翻轉裝置同樣使用風壓為動力，通過與驅動裝置共用一套氣源，以三位四通氣控閥為控制裝置，實現自動翻轉。
2：實際效果圖
圖6 實際效果圖
3：功能特點
A:效率高，焊接質量優(yōu)良、穩(wěn)定。
根據管道旋轉速度為2.5min/r,內外四道焊縫，每天(8小時)大約可加工25-30根，較手工焊接每天6-8根效率有成倍提高，大大減輕了勞動強度，節(jié)省人力；焊縫質量較為均勻、美觀，較手工質量有明顯提升。
B：結構簡單，自動化程度高。
系統設計簡單，使用較為方便，制造成本較低，可脫離對行車等設備的依賴，自動化程度較高，可批量加工制作管道。
4：使用效果
投入使用后，較手工焊接，成倍提高了加工效率，焊縫也相當均勻、美觀， “質”和“量”均有顯著提升。為公司創(chuàng)造了可觀的經濟效益，提高了自動化加工水平。
三：推廣情況及價值
可以推廣到一般管道法蘭焊接自動化制作、管道自動翻轉，可大大提高工作效率，節(jié)省人力資源，減輕勞動強度，節(jié)約購買專用設備費用。
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