CN112248005A - 一种全自动小型管道切割机器人 - Google Patents

Abstract

一种全自动小型管道切割机器人，包括：自动进给机构、传动机构、驱动电机、刀架、装卡机构；通过装卡机构实现不同直径的管道进行卡紧，当装卡机构的压力开关达到设定参数后，显示已经固定完毕；此时主机电机起动，刀架旋转，当刀架上对射开关与箱体对射开关对射一次，直线滑台启动执行一次，按设置好得行程滑动一次；光栅尺为直线滑台辅助定位，以实现高精密参数化；直至挡片遮挡到开槽光电传感器，切削任务完成；私服电机反转，钢管固定板一和钢管固定板二相向运动松开固定板，完成对管道坡口的自动切削。

Description

一种全自动小型管道切割机器人

技术领域

本发明涉及本发明涉及管道安装工程技术领域，具体涉及一种全自动小型管道切割机器人。

背景技术

工程项目中经常遇到管道修理和焊接工作，其中许多管道埋在地下或完全暴露。长时间处于地下的管道会遭受酸性等物质的复试，长时间裸露在外的管道会因为自然因素和人为因素损坏甚至断裂，因而需要定期的检查修正。

为此专利号为201811512758的中国发明公开了一种小管径管道切割坡口机，通过连接块与小齿轮轴对接，将动力 传递给主切削运动机构的动环；夹持机构安装在主切削运动机构中的静环Ⅰ与静环Ⅱ上实现 对工件的夹紧；径向进给机构固定在主切削运动 机构中的动环上，并通过拨杆实现刀具做径向进给运动；其通过一对锥齿轮将运动和力传递给机构主体，变换了能量的传递方向和操作方向，方便操作人员操作；将节流阀、过滤器、闸阀、气动马达和锥齿轮等机构集成于动力手柄中，具有良好的集成性与便携性；通过更换长度不同的夹持块，达到夹持不同管径管道，实现切割和坡的目的。

但在使用过程中也是手动/半自动进给，加工出的坡口会出现相应误差、且还需要其他装置如气动装置，结构复杂不利于维护和保养。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种全自动小型管道切割机器人，通过设置装卡机构与自动进给机构相互配合，可实现自动进给切削管道坡口，避免了手工操作和半自动操作切削管道坡口造成的误差，同时兼顾结构简单方便拆卸与维护，便于携带，还可以实现根据不同管道调节装卡力避免夹坏管道。

本发明所使用的技术方案是：一种全自动小型管道切割机器人，包括：自动进给机构、传动机构、驱动电机、刀架、装卡机构；驱动电机固定安装在传动机构的一侧，刀架固定安装在传动机构上；其特征在于，所述装卡机构安装在自动进给机构上方，自动进给机构安装传动机构上方；

所述自动进给机构包括：直线滑台直线滑台伺服电机；直线滑台与传动机构连接，直线滑台伺服电机驱动直线滑台实现传动机构的自动进给；

所述传动机构主要包括：小锥型齿轮、传动轴、大锥型齿轮、齿轮箱体；小锥型齿轮安装在驱动电机的输出端、大锥型齿轮安装在传动轴上；传动机构通过齿轮箱体与直线滑台连接；通过驱动电机带动小锥型齿轮和大锥型齿轮互相啮合带动转动轴，将动力传输到刀架上实现对管道坡口的切削；

所述装卡机构包括：伺服电机、导向螺杆、主固定架、钢管固定板一、钢管固定板二；所述伺服电机安装在主固定架上端，下端连接至少两个导向螺杆且导向螺杆上下部分分别具有正、反两个螺纹旋向，钢管固定板一安装在导向螺杆正向螺纹上通过螺纹连接；钢管固定板二安装在导向螺杆反向螺纹上通过螺纹连接；通过伺服电机带动导向螺杆从而带动钢管固定板一、钢管固定板二实现对管道的固定夹紧，并对管道自动定位。

进一步地，所述直线滑台一侧安装有光栅尺，实现辅助定位，提高定位精度的作用；直线滑台另一侧安装可沿进给方向调节的开槽光电开关，根据切削行程调节开槽光电开关位置，挡片安装在齿轮箱体上，通过挡片遮挡开槽光电开关，限制直线滑台进给量，实现自动切削不同行程的管道。

进一步地，所述刀架和齿轮箱体上分别安装一个对射传感器，且刀架上的对射传感器随刀架每旋转一圈与齿轮箱体上的对射传感器形成一次对射，用于检测刀架在旋转过程中是否偏离轴线，从而保证切削管道时的同心度。

进一步地，所述钢管固定板一、钢管固定板二至少各安装一个压力传感器，用于检测对管道的装夹力，保正夹紧稳定性。

由于本发明采用了以上技术方案，本发明具有以下优点：

（1）本发明通过直线滑台电机驱动直线滑台可实现全自动进给切削管道；且本发明结构简单，仅由驱动电机、刀架、自动进给机构、传动机构、装卡机构组成无液压气动等装置方便装卸，利于维护。

（2）本机通过伺服电机控制可实现自动定心固定，压力参数可设置可控；传统无法设置，定心麻烦，用力不当易使管道变形。

（3）刀架传感器控制，光栅/滑台高精定位，行程参数可设置，可实现均匀进给，更好实现切面精度，也能更好保护刀具提高使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体机构示意图。

图2为本发明传动机构示意图。

图3为本发明装卡机构示意图。

图4为本发明自动进给机构示意图。

附图标号：1-自动进给机构、2-传动机构、3-驱动电机、4-刀架、5-装卡机构、101-光栅尺、102-直线滑台、103-直线滑台伺服电机、104-挡片、105-开槽光电开关、106-对射传感器、201-小锥型齿轮、202-传动轴、203-大锥型齿轮、204-齿轮箱体、501-伺服电机、502-双导向螺杆、503-主固定架、504-压力传感器、505-钢管固定板一、506-钢管固定板二。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员能够在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例，如图1-4所示，一种全自动小型管道切割机器人，包括：自动进给机构1、传动机构2、驱动电机3、刀架4、装卡机构5；驱动电机3固定安装在传动机构1的一侧，刀架4固定安装在传动机构2上；装卡机构5安装在自动进给机构1上方，自动进给机构1安装传动机构2上方；自动进给机构1包括：直线滑台102直线滑台伺服电机103；直线滑台102与传动机构2连接，直线滑台伺服电机103驱动直线滑台102实现传动机构2的自动进给；

切割管道时，通过人工将管道放入装卡机构5通过将管道夹紧，开动机器，直线滑台伺服电机103驱动直线滑台102实现传动机构2的自动进给即切削可管道坡口；

传动机构2包括：小锥型齿轮201、传动轴202、大锥型齿轮203、齿轮箱体204；小锥型齿轮201安装在驱动电机3的输出端、大锥型齿轮203安装在传动轴202上；小锥型齿轮201与大锥型齿轮203相互啮合；传动机构2通过齿轮箱体204与直线滑台102连接；

通过驱动电机3带动小锥型齿轮201和大锥型齿轮203互相啮合带动转动轴202，将动力传输到刀架上实现对管道坡口的切削；

装卡机构5包括：伺服电机501、导向螺杆502、主固定架503、钢管固定板一505、钢管固定板二506；所述伺服电机501安装在主固定架上端，下端连接两个导向螺杆502且上下部分分别具有正、反两个旋向，钢管固定板一505安装在导向螺杆502正向螺纹上通过螺纹连接；钢管固定板二506安装在导向螺杆502反向螺纹上通过螺纹连接，整体通过伺服电机501带动导向螺杆502从而带动钢管固定板一505、钢管固定板二506实现对管道的固定夹紧，同时也可以实现自动对心；同时，控制伺服电机501的正反转动就可以控制钢管固定板一505、钢管固定板二506的展开与合并，提高工作效率；

本发明实施例的一个可选实施方式中，直线滑台102一侧安装有光栅尺101，实现辅助定位，提高定位精度的作用；另一侧安装可调节开槽光电开关105，根据切削行程调节开槽光电开关位置，挡片104安装在齿轮箱体204上，通过挡片104遮挡开槽光电开关105，限制直线滑台102进给量，实现可以人工调节自动切削的行程，提高适应性；

本发明实施例的一个可选实施方式中，钢管固定板一505、钢管固定板二506各自安装两个压力传感器504，伺服电机501带动导向螺杆502从而带动钢管固定板一505、钢管固定板二506开合或夹紧，通过钢管固定板一505、钢管固定板二506安装的四个压力传感器的相互调节解决了不同管径和不同材料的管道装夹，所需要的装夹力不同的问题，保正装夹稳定性并实现对管道的自动定位；

本发明实施例的一个可选实施方式中，直线滑台102一侧安装有光栅尺101，实现辅助定位，提高定位精度的作用；另一侧安装可调节开槽光电开关105，挡片104安装在齿轮箱体204上，通过挡片104遮挡开槽光电开关105，限制直线滑台102进给量，并根据切削行程调节开槽光电开关位置，实现自动切削不同行程的管道，且进给量均匀，解决了人工操作不当造成切削时刀具磨损严重，需要频繁更换刀具等问题，提高刀具使用寿命；

本发明实施例的一个可选实施方式中，通过刀架4和齿轮箱体204上分别安装一个对射传感器106，且刀架4上的对射传感器106随刀架4每旋转一圈与齿轮箱体204上的对射传感器106形成一次对射，用于检测刀架4在旋转过程中是否偏离轴线，从而保证切削管道时的同心度，解决了因传动轴202震动过大造成的刀具磨损严重且工件加工质量不好的问题。

工作原理：自动进给机构1中直线滑台伺服电机103驱动直线滑台102，光栅尺101辅助定位及直线滑台102安装的挡片104开槽光电开关105，通过切削行程调节开槽光电开关位置，实现匀速自动切削不同行程的管道；通过对射传感器106对伺服电机控制可实现自动定心固定，通过在钢管固定板一505、钢管固定板二506上安装的压力传感器实现压力参数可设置可控，实现对管道的自动定心固定。

Claims (5)

1.一种全自动小型管道切割机器人，包括：自动进给机构（1）、传动机构（2）、驱动电机（3）、刀架（4）、装卡机构（5）；驱动电机（3）固定安装在传动机构（2）的一侧，刀架（4）固定安装在传动机构（2）上；其特征在于，所述装卡机构（5）安装在自动进给机构（1）上方，自动进给机构（1）安装传动机构（2）上方；

所述自动进给机构（1）包括：直线滑台（102）、直线滑台伺服电机（103）；直线滑台（102）与传动机构（2）连接，直线滑台伺服电机（103）驱动直线滑台（102）实现传动机构（2）的自动进给；

所述传动机构（2）包括：小锥型齿轮（201）、传动轴（202）、大锥型齿轮（203）、齿轮箱体（204）；小锥型齿轮（201）安装在驱动电机（3）的输出端，大锥型齿轮（203）安装在传动轴（202）上，所述小锥型齿轮（201）和大锥型齿轮（203）相互啮合；传动机构（2）通过齿轮箱体（204）与直线滑台（102）连接；通过驱动电机（3）带动小锥型齿轮（201）和大锥型齿轮（203）相互啮合带动转动轴（202），将动力传输到刀架上实现对管道坡口的切削；

所述装卡机构（5）包括：伺服电机（501）、导向螺杆（502）、主固定架（503）、钢管固定板一（505）、和钢管固定板二（506）；所述伺服电机（501）安装在主固定架上端，下端连接至少两个导向螺杆（502）且导向螺杆（502）上下部分分别具有正、反两个旋向，钢管固定板一（505）安装在导向螺杆（502）正向螺纹上通过螺纹连接；钢管固定板二（506）安装在导向螺杆（502）反向螺纹上通过螺纹连接；通过伺服电机（501）带动导向螺杆（502）从而带动钢管固定板一（505）、钢管固定板二（506）实现对管道的固定夹紧，并对管道自动定位。

2.根据权利要求1所述一种全自动小型管道切割机器人，其特征在于，所述直线滑台（102）一侧安装有光栅尺（101），用于实现辅助定位，提高定位精度的作用。

3.根据权利要求1或2所述一种全自动小型管道切割机器人，其特征在于，所述直线滑台（102）另一侧安装可沿进给方向调节的开槽光电开关（105），根据切削行程调节开槽光电开关位置，挡片（104）安装在齿轮箱体（204）上，通过挡片（104）遮挡开槽光电开关（105），限制直线滑台（102）进给量，实现自动切削不同行程的管道。

4.根据权利要求1所述一种全自动小型管道切割机器人，其特征在于，所述刀架（4）和齿轮箱体（204）上分别安装一个对射传感器（106），且刀架（4）上的对射传感器（106）随刀架（4）每旋转一圈与齿轮箱体（204）上的对射传感器（106）形成一次对射，用于检测刀架（4）在旋转过程中是否偏离轴线，从而保证切削管道时的同心度。

5.根据权利要求1所述一种全自动小型管道切割机器人，其特征在于，所述钢管固定板一（505）、钢管固定板二（506）安装至少各一个压力传感器（504），用于检测对管道的装夹力，保正夹紧稳定性。

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