CN105880887B - 插接管道焊接系统周向进给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域，提供一种插接管道焊接系统周向进给装置，包括底部托盘，动力及旋转装置以及涨紧放松装置，所述动力及旋转装置包括驱动电机，蜗轮蜗杆减速器和旋转台，所述涨紧放松装置包括涨紧手柄，上涨紧盘，下涨紧盘和涨紧块，所述底部托盘上方设置有旋转台，所述旋转台上方设置有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器与驱动电机连接，所述蜗轮蜗杆减速器的上方设置有涨紧手柄，所述上涨紧盘和下涨紧盘上均开设有槽口，涨紧块的侧面分别卡入上涨紧盘和下涨紧盘的槽口内。本发明的有益效果是将插接管道焊接时为保证焊枪运动几何位置轨迹所需的三轴联动转化为两轴联动完成，简化机械结构，减轻机构质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种插接管道焊接系统周向进给装置。
背景技术
目前插接管道焊接主要有四种方式：(1)手工焊接：操作灵活，但焊缝质量不易保证、焊接工作进度难以控制、工人操作劳动强度大、高级焊工培养困难；(2)焊接机器人全位置焊接，设备成本较高且需要有较大的工作空间；(3)利用变位机进行插接管道焊接，难以实现管道工作现场的焊接；(4)任福深等设计了一种新型的5自由度焊接机器人(任福深，基于PC+DSP模式的管道插接专用焊接机器人系统研究[D]，北京工业大学，2009年)，实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构，设计了2自由度的自动定心手腕机构，实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制，建立了专用焊接机器人的运动学模型，其工作原理如下：伺服电机固定与焊接机器人箱体固定，箱体与支撑主轴刚性连接，而支撑主轴与锚固机构的上涨紧盘刚性连接，上下涨紧盘在工作时与插接管道的管壁内侧固定，因此伺服电机与插接管道相对位置固定。伺服电机轴的转动通过齿轮箱减速后，将运动传递到旋转主轴，旋转主轴带旋转台转动，实现了机器人的腰部旋转运动，焊接机器人上的其它活动部件均安装转台上，因此在焊接过程中也随着旋转台一起转动，但是此旋转机构整个系统除旋转部分外，还有纵向进给和焊枪夹持机构，它们在焊接时均与旋转台一同旋转，此部分的重量难以得到有效平衡，因此会导致焊接时整个装置的重心在不断发生变化，从而影响焊接时整个焊接设备的稳定性与工作的可靠性，并在一定程度上影响焊缝质量，此外，其运动传递部分采用齿轮减速传动，减速比较小，难以发挥电机本身的性能，使用步进电机有困难，不利于降低设备的造价。
发明内容
本发明的目的是提供一种插接管道焊接系统周向进给装置，以实现插接管道的自动焊接。
本发明的技术方案是：插接管道焊接系统周向进给装置，包括底部托盘，动力及旋转装置以及涨紧放松装置，所述动力及旋转装置包括驱动电机，蜗轮蜗杆减速器和旋转台，所述涨紧放松装置包括涨紧手柄，上涨紧盘，下涨紧盘和涨紧块，所述底部托盘上方设置有旋转台，所述旋转台上方设置有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器与驱动电机连接，所述旋转台中部还设置有螺纹导杆，所述螺纹导杆包括螺纹导杆上段和螺纹导杆下段，所述旋转台与螺纹导杆上段之间设置有滚动轴承，所述蜗轮蜗杆减速器的蜗轮轴与螺纹导杆下段通过联轴器联接，所述旋转台的左侧还设置有连接板，所述蜗轮蜗杆减速器的上方设置有涨紧手柄，所述涨紧手柄的下表面与蜗轮蜗杆减速器的上表面接触并在接触面上进行润滑处理，所述涨紧手柄上设置有两个手柄连杆，所述上涨紧盘和下涨紧盘的结构相同，其上均开设有槽口，上涨紧盘和下涨紧盘的槽口位置对应，涨紧块的侧面分别卡入上涨紧盘和下涨紧盘的槽口内。
进一步地，所述底部托盘的边缘处还设置有四块防倾覆板，防倾覆板通过螺钉顶紧，以实现旋转台及整个动力及旋转装置在底部托盘边缘上不会发生结构倾覆。
更进一步地，所述底部托盘上开设有环形沟槽，所述旋转台底部的凸台嵌入环形沟槽内，并在环形沟槽的外圈安装密封圈，在密封圈以内的缝隙中加入润滑剂保证旋转台低速转动时的可靠性。
更更一步地，所述连接板通过螺栓和螺母与旋转台表面固定，所述旋转台与螺母之间还设置有垫圈。
优选地，所述上涨紧盘和下涨紧盘上槽口的数量分别为3个，所述涨紧块的数量为3个。
优选地，驱动电机为步进电机或伺服电机。
本发明具有的优点和积极效果是：整个周向进给装置更加优化，在不考虑焊枪姿态控制的前提下，将三维进给运动转化为周向和纵向二维进给动，若是考虑焊枪姿态控制，相当于将五维进给动控制转化为四维动控制，这就大大降低了控制系统的运动控制难度，能够有效提高插接管道相贯线焊缝焊接质量；周向进给装置中驱动电机及传动的配置方案可以将电机及传动机构本体当作配重，能够有效降低系统整体质量，有利于提高系统整体的便携性，可实现单人操作；驱动电机可以用步进电机，也可用其他伺服电机，提高了设备的适应性，降低了使用成本。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的左视结构示意图；
图3是本发明的俯视结构示意图；
图4是本发明中底部托盘的结构示意图；
图5是本发明中上涨紧盘和下涨紧盘的结构示意图；
图6是本发明中涨紧块的结构示意图。
图中：
1、底部托盘 2、驱动电机 3、蜗轮蜗杆减速器
4、旋转台 5、涨紧手柄 6、上涨紧盘
7、下涨紧盘 8、涨紧块 9、环形沟槽
10、密封圈 11、防倾覆板 12、螺钉
13、螺纹导杆上段 14、螺纹导杆下段 15、滚动轴承
16、联轴器 17、连接板 18、螺栓
19、螺母 20、垫圈 21、手柄连杆
22、槽口
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1-图6所示，本发明插接管道焊接系统周向进给装置，包括底部托盘1，动力及旋转装置以及涨紧放松装置，所述动力及旋转装置包括驱动电机2，蜗轮蜗杆减速器3和旋转台4，所述涨紧放松装置包括涨紧手柄5，上涨紧盘6，下涨紧盘7和涨紧块8，所述底部托盘1上方设置有旋转台4，所述底部托盘1上开设有环形沟槽9，所述旋转台4底部的凸台嵌入环形沟槽9内，并在环形沟槽9的外圈安装密封圈10，在密封圈10以内的缝隙中加入润滑剂保证旋转台4低速转动时的可靠性，所述底部托盘1的边缘处还设置有四块防倾覆板11，防倾覆板11通过螺钉12顶紧，以实现旋转台4及整个动力及旋转装置在底部托盘1边缘上不会发生结构倾覆，所述旋转台4上方设置有蜗轮蜗杆减速器3，所述蜗轮蜗杆减速器3与驱动电机2连接，驱动电机2为步进电机或伺服电机，所述旋转台4中部还设置有螺纹导杆，所述螺纹导杆包括螺纹导杆上段13和螺纹导杆下段14，所述旋转台4与螺纹导杆上段13之间设置有滚动轴承15，所述蜗轮蜗杆减速器3的蜗轮轴与螺纹导杆下段14通过联轴器16联接，驱动电机2经蜗轮蜗杆减速器3进行驱动，在焊接过程中，蜗轮及其轴与支管相对位置不变，蜗杆轴及驱动电机2带动自身及旋转台4整体绕蜗轮轴旋转，反向旋转换向由控制系统控制电机反向旋转解决，所述旋转台4的左侧还设置有连接板17，所述连接板16通过螺栓18和螺母19与旋转台4表面固定，所述旋转台4与螺母18之间还设置有垫圈20，所述蜗轮蜗杆减速器3的上方设置有涨紧手柄5，以保证可靠定位、涨紧及放松，完成整个周向进给装置与支管的定位、固定与放松，通过调节涨紧手柄5还可以实现不同直径支管的锚固；所述涨紧手柄5的下表面与蜗轮蜗杆减速器3的上表面接触并在接触面上进行润滑处理，所述涨紧手柄5上设置有两个手柄连杆21，所述上涨紧盘6和下涨紧盘7结构相同，其上均开设有3个槽口22，上涨紧盘6和下涨紧盘7的槽口22位置对应，3个涨紧块8的侧面分别卡入上涨紧盘6和下涨紧盘7的槽口22内。
本实例的工作过程：将插接管道进行点焊固定后，将涨紧块8、上涨紧盘6和下涨紧盘7放入将要焊接的支管中，保证底部托盘1与焊接支管的紧密接触；逆时针转动涨紧手柄5，将整个焊接系统紧固在焊接支管上；启动驱动电机2，使整个动力及旋转装置顺时针旋转，完成焊缝的焊接所需的周向进给运动；焊接完成后，驱动电机2停止，此时有两种松开方法，一是驱动电机2反向旋转，二是顺时针旋转涨紧手柄5，将焊接系统整体从焊接支管中取出，完成整个焊接过程。将插接管道焊接时为保证焊枪运动几何位置轨迹所需的三轴联动转化为两轴联动完成，简化机械结构，减轻机构质量，降低控制系统轨迹计算难度；将驱动电机2与旋转台4固定，焊接时随旋转台一起旋转，同时充当配重用以平衡纵向进给部分和焊枪夹持机构的重量；采用蜗轮蜗杆减速机构，增大减速比，满足驱动电机2的启动频率要求，可以采用步进电机直接进行驱动，进一步降低设备造价。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (1)
1.插接管道焊接系统周向进给装置，其特征在于：包括底部托盘，动力及旋转装置以及涨紧放松装置，所述动力及旋转装置包括驱动电机，蜗轮蜗杆减速器和旋转台，所述底部托盘上开设有环形沟槽，所述旋转台底部的凸台嵌入环形沟槽内，并在环形沟槽的外圈安装密封圈，所述涨紧放松装置包括涨紧手柄，上涨紧盘，下涨紧盘和涨紧块，所述底部托盘上方设置有旋转台，所述旋转台上方设置有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器与驱动电机连接，所述旋转台中部还设置有螺纹导杆，所述螺纹导杆包括螺纹导杆上段和螺纹导杆下段，所述旋转台与螺纹导杆上段之间设置有滚动轴承，所述蜗轮蜗杆减速器的蜗轮轴与螺纹导杆下段通过联轴器联接，所述旋转台的左侧还设置有连接板，所述蜗轮蜗杆减速器的上方设置有涨紧手柄，所述涨紧手柄的下表面与蜗轮蜗杆减速器的上表面接触，所述涨紧手柄上设置有两个手柄连杆，所述上涨紧盘和下涨紧盘上均开设有槽口，上涨紧盘和下涨紧盘的槽口位置对应，涨紧块的侧面分别卡入上涨紧盘和下涨紧盘的槽口内；
所述底部托盘的边缘处还设置有四块防倾覆板，防倾覆板通过螺钉顶紧；
所述连接板通过螺栓和螺母与旋转台表面固定，所述旋转台与螺母之间还设置有垫圈；
所述上涨紧盘和下涨紧盘上槽口的数量分别为3个，所述涨紧块的数量为3个；
所述驱动电机为步进电机、伺服电机中的一种。
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