CN112743147A - 一种全位置管道冷切割坡口机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全位置管道冷切割坡口机器人，包括作业车单元，所述作业车单元和作业车举伸臂连接，所述作业车举伸臂和作业平台连接，所述作业平台，所述作业平台上安装有启闭油缸、冷却液管、视屏音频采集装置、中心轴组件，所述中心轴组件另一端与固定环连接，所述启闭油缸另一端和固定环连接，所述固定环背面布置有驱动马达、进刀块装置、接触开关和液压管夹组件，所述接触开关设置在固定环的开合处，刀架座设置在转动环上，所述驱动马达驱动转动环在固定环上转动。本发明，实现任意空间位置金属管道的切割与开破口作业。

Description

一种全位置管道冷切割坡口机器人

技术领域

本发明涉及机械加工管道切割技术领域，具体为一种全位置管道冷切割坡口机器人。

背景技术

管道在液体或气体长距离传输领域应用非常广泛，特别是石油、天然气等介质的长距离传输。在管道使用过程成，对部分破损或需更换的位置需切断管道，在切口位置开焊接坡口等作业。现有管道切割和开破口作业用常用火焰切割和开坡口，但对燃气管道和石油管道，火焰切割时管道内残存的石油气可能有安全隐患，通常被禁止使用，又火焰切割对切割部位金属金相组织有所改变，对管路的焊接质量有所影响，因此非易燃易爆管路也受到限制。易燃易爆管路常利用管道冷切割机切割和开破口作业，如机械式管道冷切割机坡口机。采冷切割机需工人主导安装对接调整切割机、使达到切割机的工作条件要求，在切割过程中用管道长时间使用自身有内应力，在管道切割至临界值时管道应力释放，切割位置管道发生位移，造成切割刀断裂、切割机夹紧装置松脱，存在伤人安全隐患。又在切割易燃易爆管道时，一般在管路内充足量的惰性气体，如氮气等，管道切割有贯穿破口时大量惰性气体溢出沉积在作业位置，使的操作人员有缺氧窒息的隐患。因管道布置有架空于地面位置、深埋于土层内、竖直位置，且管道敷设遍布种类繁多地质环境，例如荒漠、戈壁等无人区，搭接作业平台、挖掘作业坑沟耗费大量人力物力。

为此，本发明设计制作实施了一种基于高空作业车的全位置管道冷切割机器人。通过安装在高空作业车机械臂端部的作业平台，实现作业全过程人员远距离控制、处于安全环境。所述高空作业车是有自主动力，可以到达目标作业区域。旋转机械臂端部的作业平台实现全位置切割，安装于作业平台的外卡分瓣式管道冷切割机实现管道抓取、夹紧、对中、对刀、切割、开破口、收回全过程作业。作业过程可以是人员在作业车附近控制的、可以是预编程控制的、也可以网络远程控制的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全位置管道冷切割坡口机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全位置管道冷切割坡口机器人，包括作业车单元，所述作业车单元和作业车举伸臂连接，所述作业车举伸臂和作业平台连接，所述作业平台，所述作业平台上安装有启闭油缸、冷却液管、视屏音频采集装置、中心轴组件，所述中心轴组件另一端与固定环连接，所述启闭油缸另一端和固定环连接，所述固定环背面布置有驱动马达、进刀块装置、接触开关和液压管夹组件，所述接触开关设置在固定环的开合处，刀架座设置在转动环上，所述驱动马达驱动转动环在固定环上转动。

优选的，所述作业车举伸臂和作业平台的连接方式为所述作业车举伸臂和举伸臂万向轴连接，所述举伸臂万向轴和电磁吸盘连接，所述电磁吸盘和平台磁性吸盘连接，所述平台磁性吸盘和作业平台连接。

优选的，所述固定环圆周阵列均匀布置若干定轴滑轮，所述定轴滑轮滑动设置在转动环的凹槽内，所述固定环包括上固定环和下固定环，所述上固定环上设置有若干上固定环燕尾槽和上固定环燕尾键，所述下固定环上设置有若干下固定环燕尾槽和下固定环燕尾键，所述下固定环燕尾键和上固定环燕尾槽对应连接，所述下固定环燕尾槽和上固定环燕尾键对应连接，所述上固定环和下固定环上还分别设置有上固定环轴套和下固定环轴套，所述上固定环和下固定环上还分别设置有上固定环弧形滑块和下固定环弧形滑块。

优选的，所述启闭油缸包括上启闭油缸和下启闭油缸，所述上启闭油缸和下启闭油缸，所述上启闭油缸和下启闭油缸端部分别设置有上启闭油缸叉头轴组件和下启闭油缸叉头轴组件，所述上启闭油缸叉头轴组件和下启闭油缸叉头轴组件分别滑动设置在上固定环弧形滑块和下固定环弧形滑块上。

优选的，所述转动环上设置有圆环状齿条带，所述圆环状齿条带和所述驱动马达端部的齿轮啮合，所述转动环包括上转动环和下转动环，所述上转动环上设置有若干上转动环燕尾键和上转动环燕尾槽，所述下转动环上设置有若干下转动环燕尾键和下转动环燕尾槽，所述上转动环燕尾键和下转动环燕尾槽对应连接，所述上转动环燕尾槽和下转动环燕尾键对应连接。

优选的，所述中心轴组件包括中心轴、中心轴叉头、中心轴撑管和中心轴缩紧螺母，所述中心轴撑管一端和作业平台连接，所述中心轴撑管另一端设置有中心轴叉头，所述中心轴叉头与上固定环轴套和下固定环轴套通过中心轴和中心轴缩紧螺母连接。

优选的，所述刀架座包括切割刀架座、坡口刀架座、切割刀、切割刀进刀装置、坡口刀和坡口刀进刀装置，所述切割刀架座通过切割刀进刀装置和切割刀连接，所述坡口刀架座通过坡口刀进刀装置和坡口刀连接。

优选的，所述进刀块装置包括L型连接块和锥形块，所述L型连接块和固定环连接，所述锥形块和L型连接块连接，所述锥形块用于驱动切割刀进刀装置和坡口刀进刀装置的进刀棘轮。

优选的，所述液压管夹组件包括若干液压管夹和液压管夹接触脚，所述液压管夹和固定环连接，所述液压管夹和液压管夹接触脚连接。

优选的，所述接触开关包括上接触开关和下接触开关，所述上接触开关设置在上固定环上，所述下接触开关设置在下固定环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，实现任意空间位置金属管道的切割与开破口作业；实现人员远离有害环境观察操控管道切割作业通过更换作业平台搭载的固定环与转动环尺寸，实现多直径与多壁厚管道的切割与开破口，实现金属管道切割过程中应力释放的缓冲与抵消，避免切割受外力变形或断裂，实现可移动、低成本、方便快捷、少人员实施管道切割与开破口作业，实现作业过程动作预编程，全程无人干预的管道切割。

附图说明

图1为切割机器人正视图；

图2为切割机器人A-A视图；

图3为1固定环正视图(闭合状态)；

图4为固定环后视图(闭合状态)；

图5为固定环左视图(闭合状态)；

图6为固定环右视图(闭合状态)；

图7为转动环正视图；

图8为转动环侧视图；

图9为转动环后视图；

图10为固定环与转动环连接节点示意图；

图11为上固定环视图；

图12为下固定环视图；

图13为上转动环视图；

图14为下转动环视图；

图15为中心轴组件、上固定环轴套、下固定环轴套装配示意图；

图16为机器人到达作业区域示意图；

图17为机器人抓取管道示意图；

图18为对固定环上的管道实施切割示意图；

图19为机器人切割坑沟中管道示意图；

图20为机器人切割竖直管道示意图；

图21为启闭油缸夹角区间示意图。

图中：1:固定环；1-1:定轴滑轮；1-2：固定环燕尾键；1-3：固定环燕尾槽；1A：上固定环；1A-2:上固定环燕尾键；1A-3:上固定环燕尾槽；1A-2-1:上固定环燕尾键一；1A-2-2:上固定环燕尾键二；1A-3-1:上固定环燕尾槽一；1A-3-2:上固定环燕尾槽二；1A-4:上固定环弧形滑块；1A-5:上固定环轴套；1B:下固定环；1B-2-1:下固定环燕尾键一；1B-2-2:下固定环燕尾键二；1B-3-1:下固定环燕尾槽一；1B-3-2:下固定环燕尾槽二；1B-4:下固定环弧形滑块；1B-5:下固定环轴套；2:转动环；2-1:圆环状齿条带；2-2：转动环燕尾键；2-3：转动环燕尾槽；2A：上转动环；2A-2:上转动环燕尾键；2A-3:上转动环燕尾槽；2A-2-1:上转动环燕尾键一；2A-2-2:上转动环燕尾键二；2A-3-1:上转动环燕尾槽一；2A-3-2:上转动环燕尾槽二；2B:下转动环；2B-2:；2B-3:下转动环燕尾槽；2B-2-1:下转动环燕尾键一；2B-2-2:下转动环燕尾键二；2B-3-1:下转动环燕尾槽一；2B-3-2:下转动环燕尾槽二；3：中心轴组件；3-1:中心轴；3-2：中心轴叉头：3-3:中心轴撑管；3-4:中心轴锁紧螺母；4:作业平台；4-1:平台磁性吸盘；5:电磁吸盘；5-1:举伸臂万向轴；6-1：上启闭油缸；6-11：上启闭油缸叉头轴组件；6-2：下启闭油缸；6-21：下启闭油缸叉头轴组件；7：驱动马达；8：刀架座：8-1：切割刀架座；8-2：坡口刀架座；8-11：切割刀；8-12:切割刀进刀装置；8-21：坡口刀；8-22:坡口刀进刀装置；9：冷却液管；10：视屏音频采集装置；10-1：转动环侧视视音频采集装置；10-2：固定环侧视屏音频采集装置；11：作业车举伸臂；12:进刀块装置；13:液压管夹；13-1：液压管夹一；13-2：液压管夹二；13-3：液压管夹三；13-4：液压管夹四；13-1-1：液压管夹一接触脚；13-2-1：液压管夹二接触脚；13-3-1：液压管夹三接触脚；13-4-1：液压管夹四接触脚；14:接触开关；14-1：上接触开关；14-2：下接触开关；15：轴组件；15-1：圆心轴；16:作业车单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-21，本发明提供一种技术方案：一种全位置管道冷切割坡口机器人，作业车单元16举伸臂末端安装有举伸臂万向轴5-1，举伸臂万向轴5-1与电磁吸盘5刚性连接，例如焊接形式。举伸臂万向轴5-1的绝对空间位置受作业车举伸臂11的运行影响。作业车单元16是有独立自主行驶功能的车，作业车单元16还搭载有供切割作业平台端所需的液压动力单元、供电单元、供气单元。作业车举伸臂11类似于常见的高空作业车，底盘可以旋转，作业车举伸臂11可以做出动作到达目标空间坐标点。举伸臂万向轴5-1是受远端独立精确控制的，类似于机械手做出360°全方位空间动作，通过通电、断电实现电磁吸盘5有无吸力。

作业平台4为刚性平台，一侧与平台磁性吸盘4-1刚性连接，另一侧如附图1所示和附图2所示安装有启闭油缸(启闭油缸包括上启闭油缸6-1和下启闭油缸6-2)、冷却液管9、视屏音频采集装置10、中心轴组件3。上启闭油缸6-1一端与作业平台4以一定夹角刚性连接，另一端油缸叉头6-11以滑动轴形式与上固定环弧形滑块1A-4内弧动态连接。上固定环弧形滑块1A-4内弧一端端点为P，另一端端点为Q。上启闭油缸6-1的轴向运动带动上转动2A环以中心轴组件3为圆心旋转，P点的理论轨迹线为轨迹线1，Q点的理论轨迹线为轨迹线2,如图21所示。这里，上启闭油缸6-1一端与作业平台4以一定夹角指的是在上启闭油缸6-1的油缸叉头6-11工作状态伸出最远端与收起最近端的运动轨迹在轨迹线1与轨迹线2之间，这样布置是为了的油缸叉头6-11在上固定环弧形滑块1A-4内弧有效运动，实现上启闭油缸6-1运动轨迹完整性。下启闭油缸6-2与上启闭油缸6-1对称。如图10所示，本文所述所有零件正视图均为相互平行或相互垂直的。

中心轴组件3中中心轴撑管3-3一端与作业平台4垂直刚性固定，另一端中心轴叉头3-2与上固定环轴套1A-5、下固定环轴套1B-5通过中心轴3-1和中心轴锁紧螺母3-4同行连接。固定环轴套内壁和侧壁、中心轴叉头3-2内壁和侧壁、中心轴3-1的接触面是精加工面的装配，例如金属拂配工艺，精密装配有利于稳定上固定环1A和下固定环1B旋转中心的稳定，缩小跳动公差，接触面可涂润滑脂等减小摩擦。装配关系如附图15所示。上固定环轴套1A-5、下固定环轴套1B-5的位置如附图11、附图12所示。

上固定环1A如图11所示，由1A-2-1:上固定环燕尾键可以设置若干个，本实施例中包括上固定环燕尾键一和上固定环燕尾键二1A-2-2，同样上固定环燕尾槽1A-3同样可以设置为对应的若干个，本实施例中上固定环燕尾槽1A-3包括上固定环燕尾槽一1A-3-1和上固定环燕尾槽二1A-3-2、上固定环弧形滑块1A-4、上固定环轴套1A-5组成。这里所描述键、槽均为以上固定环轴套1A-5圆心为中心的弧形。

下固定环1B如图12所示，由下固定环燕尾键一1B-2-1，下固定环燕尾键二1B-2-2、下固定环燕尾槽一1B-3-1，下固定环燕尾槽二1B-3-2，下固定环弧形滑块1B-4、下固定环轴套1B-5。这里所描述键、槽均为以上固定环轴套1B-5圆心为中心的弧形。

上转动环2A如图13所示，上转动环燕尾键一2A-2-1，上转动环燕尾键二2A-2-2，上转动环燕尾槽一2A-3-1，上转动环燕尾槽二2A-3-2。这里所描述键、槽均为以上固定环轴套1A-5圆心为中心的弧形。上固定环1A与上转动环2A平面投影所有线条是重合的。

下转动环2B如图14所示，下转动环燕尾键一2B-2-1，下转动环燕尾键二2B-2-2，下转动环燕尾槽一2B-3-1，下转动环燕尾槽二2B-3-2。这里所描述键、槽均为以下固定环轴套1B-5圆心为中心的弧形。下固定环1B与下转动环2B平面投影所有线条是重合的。

上固定环1A与上转动环2A的装配关系如图10所示，下固定环1B与下转动环2B的装配关系如图10所示。转动环2的内凹槽与固定环1的定轴滑轮1-1有一定预张紧力的嵌套，转动环2在受驱动力下与固定环1同心圆转动，在无外力驱动时转动环2与固定环1任何空间位置都是相对静止的。如图3所示，固定环1圆心整列布置有若干定轴滑轮1-1，在无外力驱动时转动环2可稳定连续与固定环1同心相对转动。

上固定环1A、下固定环1B闭合装配状态如图3的固定环1正视图，图4为固定环1后视图，图5为固定环1左视图，图6为固定环1右视图所示。如图3固定环正视图所示，内侧圆周阵列均匀布置若干定轴滑轮1-1。上下轴对称布置有上固定环弧形滑块1A-4和下固定环弧形滑块1B-4,固定环弧形滑块(包括上固定环弧形滑块1A-4和下固定环弧形滑块1B-4)如图5所示居中布置。固定环弧形滑块与固定环1刚性连接，例如角焊接等工艺。居中布置的弧形固定滑块在滑块受到启闭油缸6的作用力时相对均匀，有效控制震动和弯曲变形。

如图4所示，固定环1背面布置有驱动马达7,进刀块装置12,接触开关14，液压管夹13(包括液压管夹一13-1，13-2液压管夹二，13-3液压管夹3，13-4液压管夹4)。驱动马达7用螺栓与下固定环1B连接，驱动马达7端部有传动用的齿轮，穿过下固定环1B缺口与圆环状齿条带2-1啮合，实现驱动转动环2的旋转。进刀块装置12通过螺栓与下固定环1B连接，转动环2每转一周，进刀块装置12拨动转动环2上的切割刀架座8-1或破口刀架座8-2上的进刀丝杠旋转一周，实现切割刀或破口刀进给一个丝杠螺距的距离。

上接触开关14-1下端面与1A上固定环下端面齐平，下接触开关14-2上端面与下固定环1B上端面齐平，下固定环1B闭合过程中当处于最外侧的接触开关接14(包括上接触开关14-1和下接触开关14-2)接触时上下固定环也完全接触，此时启闭油缸6停止工作。液压管夹13与固定环1如图所示布置与固定点刚性连接，例如焊接等，液压管夹13端部设置的液压管夹接触脚(包括液压管夹一接触脚13-1-1、液压管夹二接触脚13-2-1、液压管夹三接触脚13-3-1、液压管夹四接触脚13-4-1)刚性连接，液压管夹13内的柱塞可以带动液压管夹接触脚轴向移动，液压管夹接触脚弧形圆心与固定环1同心，同心的液压管夹接触脚在相同行程的液压管夹13驱动下使待切割管道与固定环1同心。相邻两液压管夹13关于轴线对称，液压管夹接触脚是带有一定弧度和长度的弹性片状体，弧度半径稍小于机器人最小切割管道外径，在液压管夹13接触脚抱取管道时有一定的弹性变形缓冲液压管夹的顶推力，对称布置的液压管夹13和有一定弧度的液压管夹接触脚在抱紧管道时四个13液压管夹13其中任意一个失压都可保证固定环1及其相连接的零件都牢固固定在目标管道上。这里液压管夹13也可以是多余4组的，但对液压管夹13的布置和整体重量有不利影响。给液压管夹13供应的液压源带有压力储能器，当切割过程中管道应力释放，液压管夹接触脚和液压管夹13连接的压力储能器能有效吸收管道释放能量，避免切割装置受损。

上固定环1A、下固定环1B通过上固定环燕尾键一1A-2-1和下固定环燕尾槽一1B-3-1连接，上固定环燕尾键二1A-2-2和下固定环燕尾槽二1B-3-2连接，上固定环燕尾槽一1A-3-1和下固定环燕尾键一1B-2-1连接，上固定环燕尾槽二1A-3-2和下固定环燕尾键二1B-2-2连接，上述的燕尾槽与燕尾键均为精密机加工的精密级形状位置公差，配合后相对间隙非常小。燕尾键和燕尾槽是以中心轴组件3为圆心旋转嵌套配合的，因此上述的同心燕尾槽、燕尾键的配合可有效限制除以中心轴组件3为圆心旋转运动外的所有上、下固定环的相对位移。实现上、下固定环为整体。

上转动环2A、下上转动环2B闭合装配状态如图7、图8、图9所示。转动环2远离固定环(固定环包括上固定环1A和下固定环1B)一侧对称布置有切割刀刀架座8-1，坡口刀刀架座8-2，对称布置的刀架座8在转动环2旋转切割管道过程中相对平衡稳定，避免不对称布置旋转时的偏心跳动，刀架座8用螺栓与转动环2连接。转动环2外侧圆周连续均匀设置有圆环装齿条带2-1，圆环装齿条带2-1是在转动环2上加工出的，圆环装齿条带2-1受固定在固定环1上的驱动马达7驱动，带动转动环2转动。切割刀刀架座8-1上安装有切割刀8-11，坡口刀刀架座8-2上安装有坡口刀8-21。切割刀8-11和坡口刀8-21随转动环2转动过程中实现切削管道。切割刀8-11和坡口刀8-21可以是同时工作的，也可以是只安装一把刀独立工作。

上转动环2A、下上转动环2B通过上转动环燕尾键一2A-2-1和转动环燕尾槽一2B-3-1连接，上转动环燕尾键二2A-2-2和下转动环燕尾槽二2B-3-2连接，上转动环燕尾槽一2A-3-1和下转动环燕尾键一2B-2-1连接，上转动环燕尾槽二2A-3-2和下转动环燕尾键二2B-2-2连接，这里燕尾槽与燕尾键均为精密机加工的精密级形状位置公差，配合后相对间隙非常小。燕尾键和燕尾槽是以3中心轴组件为圆心旋转嵌套配合的，因此同心燕尾槽、燕尾键的配合可有效限制除以中心轴组件3为圆心旋转运动外的所有上、下转动环的相对位移。实现上、下转动环为整体。

如附图16所示机器人形式到达作业区域附近，电磁吸盘5与作业平台4处于磁力吸引连接状态。视屏音频采集装置10处于开启状态。驱动马达7、液压管夹13处于启动待用状态，液压管夹接触角处于收起状态，刀架座8上的切割刀8-11、破口刀8-12处于行程零点位置。转动环(包括上转动环2A和下上转动环2B)与固定环处于闭合状态，接触开关14断开接触，启闭油缸处于工作保压状态，有一定压力施加于固定环弧形滑块(包括上固定环弧形滑块1A-4和下固定环弧形滑块1B-4)上，该压力有效限制固定环1与转动环2沿中心轴组件3转动。

S2：上启闭油缸6-1与下启闭油缸6-2同步回收，同时带动上固定环1A与下固定环1B以中心轴组件3为圆心的转动，同时带动上转动环2A与下转动环2B以中心轴组件3为圆心的转动，燕尾槽与燕尾键分离。上启闭油缸叉头轴组件6-11与下启闭油缸叉头轴组件6-21分别在上固定环弧形滑块1A-4和下固定环弧形滑块1B-4上滑动，实现上启闭油缸叉头轴组件6-11与下启闭油缸叉头轴组件6-21运动与固定环1的运动轨迹相适应、避免卡死现象。当上固定环1A与下固定环1B燕尾键之间的最小距离大于待切割管道直径时，上启闭油缸6-1与下启闭油缸6-2同时停止工作。调整液压举伸臂11的位置和切割头部件的姿态，使末端切割头部件中固定环1尽可能垂直待切割管道，且待切割管道中心尽可能接近固定环闭合状态的中心。这里固定环1内边的直径是稍大于待切割管道外径的。此时的机器人与待切割管道相对位置如图17所示。

S3：上启闭油缸6-1与下启闭油缸6-2同步伸出，带动上固定环1A与下固定环1B以中心轴组件3为圆心运动，燕尾键与燕尾槽相互嵌套啮合，当上接触开关14-1与下接触开关14-2相接触，上启闭油缸6-1与下启闭油缸6-2停止工作且处于保压状态。液压管夹一13-1，液压管夹二13-2，液压管夹三13-3，液压管夹四13-4，同时启动。液压管夹一接触脚13-1-1，液压管夹二接触脚13-2-1，液压管夹三接触脚13-3-1，液压管夹四接触脚13-4-1，同时缓慢伸出，初始阶段各压管夹的管路油压约为零，此时液压管夹接触脚未与待切割管道接触。在液压管夹接触脚近一步伸出过程中，某一液压管夹的管路油压陡增，说明该液压管夹接触脚已于管道接触，当液压管夹接触脚对管道顶推力达到设定时即时管路油压到达某一值时，停止该液压管夹工作使处于保压状态，与之相邻液压管夹停止工作。与之相对液压管夹继续加压使与管道接触并达到设定顶推力后停止，使处于保压状态。另外两液压管夹依次继续加压，使与管道接触并达到设定顶推力后停止，使处于保压状态。此时四组液压管夹接触角均处理受力状态。

S4:电磁吸盘5断电，电磁吸盘5与平台磁性吸盘4-1间吸引力消失，作业平台4整体与作业车举伸臂11分离。此时作业车聚11伸臂向向远离作业平台4一侧运动，运动距离宜大于2倍液压管夹接触脚行程距离，此距离在所有液压管夹接触脚运行时不会与电磁吸盘5干涉。

此时分别读取四组液压管夹13加入的液压油量，算出平均流量值Q'，因液压管夹接触脚的行程与进入液压管夹13的油量成线性关系，所以当四组液压管夹13内的流量相同时，液压管夹接触脚的行程也相同，又因四组液压管夹3分别关于中心线对称，所示液压管夹接触脚的行程相相同时受力状态的待切割管道与固定环1和转动环2同心圆。同时微量调整液压管夹13的进油量，使接近于平均流量值Q'，此过程中四组液压管夹接触脚对待切割管道的夹持力足以保证两者之间无位移。当四组液压管夹13流量相同时，固定环1与转动环2与待切割管道同心，此时状态如图18固定环1对中管道、实施切割示意图所示。

S5：启动驱动马达7，转动环带动切割刀架座8-1和坡口刀架座8-2转动，切割刀8-11和坡口刀8-21在进刀块装置12驱动下进刀，当切割刀8-11与待切割管道第一次接触时，观察转动环2与待切割管道的同心度，若同心度较差则可微量调整1液压管夹接触脚使达到满足切割条件的同心度。满足同心度后，驱动马达7连续切割，直至切断管道和破口开好，停止驱动马达7。通常的，待切割管道是提前被稳定夹持的，类似的可以采取本发明不带刀架座8的其他装置进行夹持。

S6：作业车举伸臂11向作业平台4移动使电磁吸盘5与平台磁性吸盘4-1非常接近，电磁吸盘5通电与平台磁性吸盘4-1磁性连接，收回所有液压管夹13的接触角，采取与S3相反方向使作业平台4与带切割管道分离，此时状态如图17所示。类似的其他位置的，例如埋在徒弟内的管道，对管道附近挖坑，使切记机器人有足够的作业空间，如图19所示。类似的竖直管道切割，如图20所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于包括作业车单元，所述作业车单元和作业车举伸臂连接，所述作业车举伸臂和作业平台连接，所述作业平台，所述作业平台上安装有启闭油缸、冷却液管、视屏音频采集装置、中心轴组件，所述中心轴组件另一端与固定环连接，所述启闭油缸另一端和固定环连接，所述固定环背面布置有驱动马达、进刀块装置、接触开关和液压管夹组件，所述接触开关设置在固定环的开合处，刀架座设置在转动环上，所述驱动马达驱动转动环在固定环上转动。

2.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述作业车举伸臂和作业平台的连接方式为所述作业车举伸臂和举伸臂万向轴连接，所述举伸臂万向轴和电磁吸盘连接，所述电磁吸盘和平台磁性吸盘连接，所述平台磁性吸盘和作业平台连接。

3.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述固定环圆周阵列均匀布置若干定轴滑轮，所述定轴滑轮滑动设置在转动环的凹槽内，所述固定环包括上固定环和下固定环，所述上固定环上设置有若干上固定环燕尾槽和上固定环燕尾键，所述下固定环上设置有若干下固定环燕尾槽和下固定环燕尾键，所述下固定环燕尾键和上固定环燕尾槽对应连接，所述下固定环燕尾槽和上固定环燕尾键对应连接，所述上固定环和下固定环上还分别设置有上固定环轴套和下固定环轴套，所述上固定环和下固定环上还分别设置有上固定环弧形滑块和下固定环弧形滑块。

4.根据权利要求3所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述启闭油缸包括上启闭油缸和下启闭油缸，所述上启闭油缸和下启闭油缸，所述上启闭油缸和下启闭油缸端部分别设置有上启闭油缸叉头轴组件和下启闭油缸叉头轴组件，所述上启闭油缸叉头轴组件和下启闭油缸叉头轴组件分别滑动设置在上固定环弧形滑块和下固定环弧形滑块上。

5.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述转动环上设置有圆环状齿条带，所述圆环状齿条带和所述驱动马达端部的齿轮啮合，所述转动环包括上转动环和下转动环，所述上转动环上设置有若干上转动环燕尾键和上转动环燕尾槽，所述下转动环上设置有若干下转动环燕尾键和下转动环燕尾槽，所述上转动环燕尾键和下转动环燕尾槽对应连接，所述上转动环燕尾槽和下转动环燕尾键对应连接。

6.根据权利要求3所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述中心轴组件包括中心轴、中心轴叉头、中心轴撑管和中心轴缩紧螺母，所述中心轴撑管一端和作业平台连接，所述中心轴撑管另一端设置有中心轴叉头，所述中心轴叉头与上固定环轴套和下固定环轴套通过中心轴和中心轴缩紧螺母连接。

7.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述刀架座包括切割刀架座、坡口刀架座、切割刀、切割刀进刀装置、坡口刀和坡口刀进刀装置，所述切割刀架座通过切割刀进刀装置和切割刀连接，所述坡口刀架座通过坡口刀进刀装置和坡口刀连接。

8.根据权利要求7所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述进刀块装置包括L型连接块和锥形块，所述L型连接块和固定环连接，所述锥形块和L型连接块连接，所述锥形块用于驱动切割刀进刀装置和坡口刀进刀装置的进刀棘轮。

9.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述液压管夹组件包括若干液压管夹和液压管夹接触脚，所述液压管夹和固定环连接，所述液压管夹和液压管夹接触脚连接。

10.根据权利要求1所述的一种全位置管道冷切割坡口机器人，其特征在于：所述接触开关包括上接触开关和下接触开关，所述上接触开关设置在上固定环上，所述下接触开关设置在下固定环上。

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