管道智能鋪設機器人的漲緊機構的製作方法

2023-05-24 09:19:42

本發明涉及一種管道鋪設設備中的漲緊機構，尤其是一種管道鋪設自動焊接機器人的中漲緊機構。

背景技術：

目前，我國經濟建設發展迅猛，尤其是東部對油氣資源需求旺盛，國內自給率相對較低，而且分布很不均勻，需要大量從西部甚至國外引進資源；而我國的西北部及西北部鄰國卻蘊含大量油氣資源，需要尋找消費市場，隨著一路一帶建設的漸入佳境，西(油)氣東輸工程是協調東西部發展的關鍵環節，已經全面展開並加速進行。而管道運輸尤其是大口徑管道運輸油氣，其經濟性更具有競爭力，大口徑管道運輸具有數以千計千米的市場規模。直徑1.0米以上的金屬管道的鋪設基本都是半機械化的，挖掘、鋪設、焊接、測量、監察、檢測、填埋各系統各自獨立，需要人為協調、指揮，自動化程度低，人員佔用多，勞動強度大，自然環境、焊接環境惡劣、輸送效率低，鋪設周期長、鋪設成本高。因此在這些長距離大口徑管線建設中採用自動化鋪設技術已勢在必行，一套合適的設計方案對油氣管道的鋪設具有重大意義。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種自動化程度高的管道鋪設自動焊接機器人的漲緊機構。

為了解決上述技術問題，所述的每個所述漲緊機構分別包括胎具架(403)、通過滾動軸承(404)套裝在胎具架(403)外部的迴轉漲胎套(405)、分別通過一彈漲臂(406)周向固接在迴轉漲胎套(405)端部的多個錐形漲緊塊(407) 以及與錐形漲緊塊(407)配合使用且用於漲起錐形漲緊塊(407)的錐塞(408)，所述胎具架(403)通過支撐導柱(409)與一動力氣缸輸出端連接以實現胎具架(403)的伸縮運動，所述迴轉漲胎套(405)外部設有一大齒輪(410)，該大齒輪(410)與一電機輸出端的齒輪嚙合以實現迴轉漲胎套(405)能夠相對胎具架(403)轉動並帶動管件轉動，所述錐塞(408)中部通過推力軸承與一油缸輸出杆(411)能夠相對轉動地連接，該錐塞(408)在油缸輸出杆(411)的帶動下能夠做伸縮運動以實現對錐形漲緊塊(407)的漲起和復位。

管道智能鋪設機器人的管件端面預處理系統4用於對管件兩端進行坡口加工，該系統包括能夠自主轉動並對稱安裝在平臺上且用於固定管件的兩個漲緊機構、能夠轉動地安裝在兩個漲緊機構上且用於對管件兩端進行坡口加工的多個刀具以及可收放的安裝在平臺上且用於頂起管件的多個支撐輪(402)，所述兩個漲緊機構能夠相對伸縮，該兩個漲緊機構插進管件兩端內孔並漲緊固定，且兩個漲緊機構的轉動能夠帶動管件一起轉動；所述在線測量分系統在端面預處理分系統對管件的兩個端面處理的同時進行同步測量，分別測量管件每個端面的幾何尺寸及其位置坐標，並將測量數據發送至所述控制系統，控制系統對最終測量數據進行分析，篩選出最大壁厚和最小壁厚尺寸數據，並追蹤其位置坐標記錄在控制系統中，在管件上分別做出明顯標示兩端各自最大、最小壁厚位置，控制系統再驅動管件端面預處理系統兩端的漲緊機構旋轉停止時，當前管件的當前焊接端面與前一件管件的當前焊接端面按照重合面積最大原則進行匹配。

附圖說明

圖1為本發明中漲緊機構的立體結構示意圖；

圖2為本發明中漲緊機構的剖切結構示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

參見圖1至圖2，所述管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4用於對管件兩端進行坡口加工,其包括能夠自主轉動並對稱安裝在平臺上且用於固定管件的兩個漲緊機構、能夠轉動地安裝在兩個漲緊機構上且用於對管件兩端進行坡口加工的多個刀具以及可收放的安裝在平臺上且用於頂起管件的多個支撐輪402，所述兩個漲緊機構能夠相對伸縮，該兩個漲緊機構插進管件兩端內孔並漲緊固定，且兩個漲緊機構的轉動能夠帶動管件一起轉動；其中刀具為銑刀和砂輪，多個銑刀和砂輪周向安裝在一個能夠相對漲緊機構轉動的環體上，環體由一電機帶動轉動，另外，多個銑刀還可以設計成不同的擺放角度以實現同時對管件端面進行銑削和對管件進行坡口銑削，砂輪則對坡口進行邊角毛刺作業；在平臺上上還設有第三攝像測量裝置，第三攝像測量裝置在端面預處理分系統對管件的兩個端面處理的同時進行同步測量，分別測量管件每個端面的幾何尺寸及其位置坐標，並將測量數據經所述在線測量分系統發送至所述控制系統，控制系統對最終測量數據進行分析，篩選出最大壁厚和最小壁厚尺寸數據，並追蹤其位置坐標記錄在控制系統中，在管件上分別做出明顯標示兩端各自最大、最小壁厚位置，控制系統再驅動管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統兩端的漲緊機構旋轉停止時，當前管件的當前焊接端面與前一件管件的當前焊接端面按照重合面積最大原則進行匹配；

每個所述漲緊機構分別包括胎具架403、通過滾動軸承404套裝在胎具架403外部的迴轉漲胎套405、分別通過一彈漲臂406周向固接在迴轉漲胎套405 端部的多個錐形漲緊塊407以及與錐形漲緊塊407配合使用且用於漲起錐形漲緊塊407的錐塞408，所述胎具架403通過支撐導柱409與一動力氣缸輸出端連接以實現胎具架403的伸縮運動，所述迴轉漲胎套405外部設有一大齒輪410，該大齒輪410與一電機輸出端的齒輪嚙合以實現迴轉漲胎套405能夠相對胎具架403轉動並帶動管件轉動，所述錐塞408中部通過推力軸承與一油缸輸出杆411能夠相對轉動地連接，該錐塞408在油缸輸出杆411的帶動下能夠做伸縮運動以實現對錐形漲緊塊407的漲起和復位。

一種通過所述的管道鋪設自動焊接機器人的漲緊機構實現的自動連續的作業方法，包括如下步驟：

1)管道智能鋪設機器人的管件端面預處理系統4上的兩個漲緊機構對管件的兩個端面同時進行漲進定位，兩個抓手303退出收起，平臺上的支撐輪402頂起，以保持管件水平方向撓度為0，然後進行銑車平面、銑車坡口、磨削邊角毛刺作業，端面加工完成後平臺上的支撐輪402收回；

2)管道智能鋪設機器人的管件端面預處理系統4對管件進行加工的同時，在線測量分系統對管件進行端面尺寸測量，分別檢出兩端的最大直徑和最小直徑，並對兩端的最大和最小直徑的數值及所在位置做出標記，同時在控制系統內記錄並存儲其準確坐標位置；

實施例

在野外連續鋪設直徑1.6米、管長12米、壁厚14毫米且單根淨重在5000千克以上的大口徑石油輸送管道和本發明的機器人平臺及其作業附屬機件，經大型運輸車輛在GPS或北鬥或格洛納斯或伽利略導航系統指引下，按照作業操作規範卸載在指定地點。

機器人平臺上的測量系統測量當前管件的放置位置，並將其當前三維坐標反饋給控制系統，水平驅動主機架1按照Z軸坐標，在機器人平臺上移動，調整與管件的位置達到最佳；控制系統驅動機械臂組件(管件抓取輸送分系統3)的兩個X向(與平臺長度方向垂直的水平方向)橫梁(機械臂301)、Y向(垂直方向)豎臂(伸縮裝置302)達到管件X、Y坐標的相應位置，豎臂下端鉸接一個抓取機構(抓手303)，抓取機構在其控制系統的驅動下鎖住當前管件，在控制系統的驅動下，水平驅動主機架1做Z向移動，機械臂組件做X、Y向移動，把當前管件送到機器人平臺內部的管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4的所在位置，當前管件的軸線與管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4的兩端卡緊機構的中心連線重合，管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4的兩端卡緊機構頂進當前管件兩端內孔漲緊固定，為了減少管件轉動引起的振動及其對端面處理、焊接過程的影響，平臺上的支撐輪402頂起，使當前管件的撓度為0。機械臂組件鬆開收起復位，管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4的兩端卡緊機構同時同步轉動，分布在每一個卡緊機構外側的4個刀具分別同時轉動，先有對稱分布的兩個銑刀對當前管件的每個端面同時進行車銑組合加工，在車銑組合加工的最後一道加工的同時，由砂輪對車銑最後一道加工產生的毛刺進行整理，使車銑磨加工幾乎同時完成，兩個端面的平面、坡口符合焊接工藝要求；在當前管件端面預處理的同時，在線測量分系統對當前管件的兩個端面進行同步測量，分別測量當前管件每個端面的幾何尺寸及其位置坐標，當前管件的兩個端面預處理完成的同時，測量工作也同時完成，控制系統對測量數據進行分析，篩選出最大壁厚和最小壁厚尺寸數據，並追蹤其位置坐標記錄在控制系統中，在當前管件上分別 做出明顯標示兩端各自最大、最小壁厚位置。控制系統查閱上一件管件焊接端面D的最大、最小壁厚及其端面X、Y位置坐標，控制系統驅動管道鋪設自動焊接機器人的管件端面預處理系統4兩端的卡緊機構旋轉，旋轉角度按照當前管件焊接端面C與上一件管件焊接端面D隔壁重合面積最大原則進行匹配。匹配完成，控制系統驅動機械臂組件與當前管件鎖緊，上述支撐輪402和卡緊機構鬆開退出歸位。

綜上所述，本發明的內容並不局限在上述的實施例中，本領域的技術人員可以在本發明的技術指導思想之內提出其他的實施例，但這些實施例都包括在本發明的範圍之內。