CN103817394A

CN103817394A - 便携式管相贯线切割机器人

Info

Publication number: CN103817394A
Application number: CN201210463528.3A
Authority: CN
Inventors: 王也
Original assignee: SHANGHAI PUDONG NEW ZONE INTELLECTUAL PROPERTY PROTECTION ASSOCIATION
Current assignee: SHANGHAI PUDONG NEW ZONE INTELLECTUAL PROPERTY PROTECTION ASSOCIATION
Priority date: 2012-11-17
Filing date: 2012-11-17
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种便携式管相贯线切割机器人，包括：割炬、围绕管件外壁的爬行运动机构、沿管件轴向直线运动机构、割炬的回摆运动机构、控制系统、紧固系统；特殊的结构设计使便携式管相贯线切割机器人具有三个运动自由度，包括围绕管件外壁的爬行运动、沿管件轴向直线运动及割炬的回摆运动，通过三轴联动方式实现相贯线及其焊接坡口的切割。本机器人采用围绕被切割管件外壁行走，相当于将被切割管件作为工作台使用，因此其体积不会因管件直径增加而增加，同时采用3自由度切割贯线，具有体积小、重量轻、结构简单、价格低廉、便于在施工现场使用等优势。

Description

便携式管相贯线切割机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种便携式管相贯线切割机器人。

背景技术

在管道输油、输气、输水工程、海洋采油平台、江河湖海施工中的大型机架平台及屋架、桥梁等空间钢结构中，存在着大量的钢管相贯连接结构。这些空间桁架结构的施工质量取决于各连接管件之间的相贯线焊接质量，而确保焊接质量的关键在于管件相贯线及其焊接坡口的切割质量，因此管件相贯线形状及相应的焊接坡口是影响工程质量的关键。目前进行管件切割的方法有两类，即手工切割和数控切割。手工相贯线切割通常采用相贯线展开法，先经过人工放样、划线，然后进行手工切割。由于手工切割时形成的贯线凹凸不平，经常需要人工打磨工序，同时手工切割难以保证贯线焊接坡口角，极大地影响了施工质量。另外，手工切割要求工人技术水平要很高，而且工人的劳动强度大、加工效率低。目前许多中小型企业对于简单钢结构工程，仍采用这种手工切割方法。数控切割设备一般具有4～5个运动自由度，工作时被加工管件需要通过三爪夹盘带动旋转（大型管件搬运、旋转较困难，而且对于大直径管件，这种设备将更加庞大），切割头安装在与工件轴线相平行的导轨小车上或龙门架上，这类设备的结构庞大，占地面积也很大，设备搬运困难，难以在施工现场使用，而且这种数控切割机的售价很高，一般在几十万到上百万人民币不等，难以为中小企业所接受；此外，这类设备运功自由度多，操作复杂，只有受过专业培训的技术人员才能操作。

发明内容

便携式管相贯线切割机器人采用3个运动自由度实现管相贯线切割，机器人通过绕管件外壁爬行完成切割，因此其不受管件直径限制，实现小型机切割大管件，具有结构简单、重量轻、造价低廉，便于在施工现场使用。本发明解决了广大中小型钢结构企业能够用得起数控切割设备的问题，结束了中小型钢结构企业手工切割贯线的历史，对提高钢结构的施工质量，保证工程安全性有重要意义。

本发明采用的技术方案是，一种便携式管相贯线切割机器人，包括：割炬、围绕管件外壁的爬行运动机构、沿管件轴向直线运动机构、割炬的回摆运动机构、控制系统、紧固系统；所述的围绕管件外壁的爬行运动机构包括导槽、滚动导轮、半齿轮、小齿轮、伺服电机，导槽与半齿轮通过连接杆连接，导轮固定于主支撑板上；所述的沿管件轴向直线运动机构包括导杆、导套、滚珠丝杠传动机构，丝杠与两根导杆之间用连接板连接，导套和滚珠丝杠传动机构固定于主支撑板上；所述的割炬的回摆运动机构包括保护罩、伺服电机、涡轮、蜗杆、输出轴，涡轮通过支撑架固定于副支撑板上，伺服电机固定于副支撑板上，其中副支撑板连接在导杆的另一端；割炬与回摆机构之间用调节杆连接；所述的控制系统包括输入面板、显示屏、电源开关、急停开关、调节旋钮，控制系统安置在控制箱上，控制箱放置在主支撑板上；所述的紧固机构包括活动卡、紧固螺栓，紧固机构连接在转动的导槽机构上。

本发明所实现的技术效果是：特殊的结构设计使便携式管相贯线切割机器人具有三个运动自由度，包括围绕管件外壁的爬行运动、沿管件轴向直线运动及割炬的回摆运动，通过三轴联动方式实现相贯线及其焊接坡口的切割。本机器人采用围绕被切割管件外壁行走，相当于将被切割管件作为工作台使用，因此其体积不会因管件直径增加而增加，同时采用3自由度切割贯线，具有体积小、重量轻、结构简单、价格低廉、便于在施工现场使用等优势。便携式管贯线切割机器人采用嵌入式DSP控制系统，只需输入管件直径、厚度、偏心距及交角参数，无需复杂编程，操作方便，在施工现场经过简单介绍，即可掌握操作。

附图说明

图1是整体结构图

图2是上部运动结构图

图3是下部运动结构图

其中：1、割炬 2、紧固机构 3、控制箱 4、管路接口 5、输入面板 6、显示屏 7、开关 8、急停按钮 9、调节旋钮 10、回摆机构箱 11、割炬位置调节杆 12、主支撑板 13、滚珠丝杠传动机构 14、丝杠 15、丝杠和导杆连接板 16、导杆 17、导套 18、伺服电机 19、蜗杆 20、涡轮 21、副支撑板 22、涡轮支撑架 23、涡轮输出轴 24、导槽与半齿轮连接杆 25、半齿轮 26、小齿轮 27、28、伺服电机 29、导轮支架 30、导轮 31、导槽相应地需要对附图进行修改。

具体实施方式

根据实际生产需要，搬运该机器人至施工现场。利用紧固机构2将机器人固定在需要切割的管件上，打开电源，利用输入面板5和显示屏6输入输入管件直径、厚度、偏心距及交角参数，启动工作键开始工作。可根据需要通过调节旋钮9调节切割焰的大小，当发生紧急状况时，按下急停按钮，机器人停止工作。

机器人的沿管件轴向直线运动主要利用滚珠丝杠传动机构13，带动导杆16，进而使副支撑板上的割炬1沿管件做轴向的往复运动；机器人的围绕管件外壁的爬行运动主要通过两个伺服电机18带动两个小齿轮26，利用小齿轮26与半齿轮25的行星轮系传动完成，导槽31和导轮30保证了运动的准确性；机器人的割炬回摆运动主要是利用蜗轮蜗杆传动来实现。

Claims

1.一种便携式管相贯线切割机器人，包括：割炬、围绕管件外壁的爬行运动机构、沿管件轴向直线运动机构、割炬的回摆运动机构、控制系统、紧固系统。

2.根据权利要求1所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：该机器人具有三个运动自由度，包括围绕管件外壁的爬行运动、沿管件轴向直线运动及割炬的回摆运动，通过三轴联动方式实现相贯线及其焊接坡口的切割。

3.根据权利要求1所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：本机器人采用围绕被切割管件外壁行走。

4.根据权利要求1、2或3所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：所述的围绕管件外壁的爬行运动机构包括导槽、滚动导轮、半齿轮、小齿轮、伺服电机，导槽与半齿轮通过连接杆连接，导轮固定于主支撑板上。

5.根据权利要求1、2或3所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：围绕管件外壁的爬行运动机构包括导槽、滚动导轮、半齿轮、小齿轮、伺服电机，导槽与半齿轮通过连接杆连接，导轮固定于主支撑板上。

6.根据权利要求1、2或3所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：沿管件轴向直线运动机构包括导杆、导套、滚珠丝杠传动机构，丝杠与两根导杆之间用连接板连接，导套和滚珠丝杠传动机构固定于主支撑板上。

7.根据权利要求1所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：割炬的回摆运动机构包括保护罩、伺服电机、涡轮、蜗杆、输出轴，涡轮通过支撑架固定于副支撑板上，伺服电机固定于副支撑板上，其中副支撑板连接在导杆的另一端。

8.根据权利要求1所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：便携式管贯线切割机器人采用嵌入式DSP控制系统，只需输入管件直径、厚度、偏心距及交角参数，无需复杂编程。

9.根据权利要求1或8所述的便携式管相贯线切割机器人，其特征在于：控制系统包括输入面板、显示屏、电源开关、急停开关、调节旋钮，控制系统安置在控制箱上，控制箱放置在主支撑板上。