CN115722771A - 一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，属于管道焊接机器人技术领域。快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，包括：分段式快速装夹轨道，包括沿待焊接管道周向设置的第一轨道段、第二轨道段和第三轨道段，所述第一轨道段分别与所述第二轨道段和第三轨道段活动连接，形成用于夹持所述待焊接管道的夹持腔；开口调节单元，包括第一驱动构件和第二驱动构件，所述第一驱动构件的两端分别连接在所述第一轨道段与所述第二轨道段之间；轴向调节单元，可拆卸地设置在所述分段式快速装夹轨道与所述待焊接管道之间。有益效果：以实现轨道对于待焊接管道的快速装夹定位和调节轴向和径向相对位置的功能。

Description

一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置

技术领域

本发明属于管道焊接机器人技术领域，具体涉及一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置。

背景技术

通过传统人工手动方式进行环形焊缝焊接作业需要焊接工人手持焊枪不断更换焊接位置，部分管道内部空间狭小，对于焊接工人来说焊接操作空间有限，工作环境恶劣，因此工作强度大、焊接效率低，难以达到焊缝质量高、稳定性好的要求。目前在管道焊接作业中普遍使用焊接机器人来完成管道焊接作业，同时在焊接中常用的全自动外焊(GMAW)单面焊双面成形技术已成为对环形焊缝施焊的主要工艺方法。焊接机器人轨道是装卡在管道上供焊接机器人行走和定位用的专用机构，轨道相对于待焊接管道的位置直接决定了焊接小车行走的路径相对于待焊接管道焊缝的位置，进而会影响焊接质量。因此，管道焊接轨道应满足以下要求：(1)结构简单，安装方便快速；(2)能够调节轨道平面与待焊接管道的相对位置并固定，保证环形焊缝在管道表面的轴向和径向位置精度满足要求。

现有技术中的焊接机器人轨道通常达不到快速装夹并进行轴向和径向位置精确调节的要求。公开号为CN212599846U的中国实用新型专利“一种管道焊接机器人单排齿轨道及应用该轨道的行进装置”中公开了一种管道焊接机器人单排齿轨道的具体结构形式，包括轨道主体，所述轨道主体呈规则的矩形，其任一表面均布有至少三个轨道弹片，轨道主体均布有与侧壁垂直的齿孔，所述轨道主体两端通过锁紧机构连接。其轨道为一个不可拆分的整体，锁紧机构也较为复杂，操作不便，在装夹过程中难以满足方便快速的要求，轨道也无法实现轨道和待焊接管道的相对位置的调节。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，以实现轨道对于待焊接管道的快速装夹定位和调节轴向和径向相对位置的功能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：快速装夹及自调距管道焊接轨道装置包括：分段式快速装夹轨道，包括沿待焊接管道周向设置的第一轨道段、第二轨道段和第三轨道段，所述第一轨道段分别与所述第二轨道段和第三轨道段活动连接，形成用于夹持所述待焊接管道的夹持腔；开口调节单元，包括第一驱动构件和第二驱动构件，所述第一驱动构件的两端分别连接在所述第一轨道段与所述第二轨道段之间，用于带动所述第二轨道段相对于所述第一轨道段转动，所述第二驱动构件两端分别连接在所述第一轨道段与所述第三轨道段之间，用于带动所述第三轨道段相对于所述第一轨道段转动，从而调节所述第二轨道段与所述第三轨道段之间形成的开口的大小，所述开口的最大距离比所述待焊接管道的外径大；轴向调节单元，可拆卸地设置在所述分段式快速装夹轨道与所述待焊接管道之间，用于带动所述分段式快速装夹轨道沿所述待焊接管道轴向移动和/或调整所述夹持腔的轴线与所述待焊接管道的轴线之间的夹角。

有益效果：

(1)安装方便快速：分段式快速装夹轨道结构可实现对待焊接管道的快速安装固定，省时省力效率高。

(2)定位精准：轨道整体可通过轴向和径向的调节装置对轨道相对于待焊接管道的相对位置进行精确调节，实现后续焊接作业中焊接机器人的移动路径与焊缝精准匹配，提高焊缝质量。

优选的，所述轴向调节单元包括底座和连杆机构，所述底座可拆卸连接在所述分段式快速装夹轨道一侧,所述连杆机构包括电机、曲柄、可调连杆和连接杆，所述电机固定连接在所述底座上；所述曲柄的一端转动连接所述电机的输出端，另一端转动连接所述连接杆的一端，所述连接杆的另一端转动连接所述可调连杆，所述可调连杆在长度方向上能够伸缩，所述可调连杆的一端设有卡合部，用于卡入所述待焊接管道的焊缝中，另一端与所述底座活动连接。

优选的，所述可调连杆包括第一连接段、第二连接段和直线电机，所述第一连接段活动连接所述连接杆，所述第二连接段活动连接所述底座，所述第一连接段和所述第二连接段之间设有所述直线电机。

优选的，所述轴向调节单元还包括控制器，所述控制器与所述直线电机电连接。

优选的，所述装夹组件包括上部装夹柱和下部装夹柱，所述分段式快速装夹轨道沿周向上设有内凹的轨道槽，所述轨道槽的内缘上可设有齿条，外缘为光滑面，所述上部装夹柱和所述下部装夹柱的外表面均设有环形凹槽，所述外缘和所述内缘可分别嵌入对应的所述环形凹槽中。

优选的，还包括夹紧单元，用于驱动所述上部装夹柱在所述轨道槽内沿所述待焊接管道的径向相对于所述下部装夹柱移动。

优选的，所述夹紧单元包括夹紧螺栓、夹紧螺母、滑块和滑槽，所述夹紧螺母设置在所述底座的相对于所述上部装夹柱的另一侧，所述底座上设有沿所述待焊接管道的径向延伸的所述滑槽，所述夹紧螺栓通过所述滑块与所述上部装夹柱连接，所述滑块在所述滑槽中并能够相对于所述滑槽移动。

优选的，还包括径向调节单元，所述径向调节单元包括沿所述分段式快速装夹轨道周向设置的支撑柱，所述支撑柱的一端与所述分段式快速装夹轨道固定连接，另一端抵接在所述待焊接管道的外表面用于夹紧固定，通过调节所述支撑柱的长度可调节所述分段式快速装夹轨道和所述待焊接管道相对径向位置。

优选的，所述第一轨道段可为半圆环形结构，所述第二轨道段和所述第5三轨道段可均为四分之一圆环形结构。

附图说明

图1示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置的立体图；

图2示出了本发明示例性实施例的分段式快速装夹轨道的打开状态图；

图3示出了本发明示例性实施例的分段式快速装夹轨道的闭合状态图。

图4示出了本发明示例性实施例的分段式快速装夹轨道中内凹轨道槽的正视图；

图5示出了本发明示例性实施例的分段式快速装夹轨道中内凹轨道槽的

截面剖视图；

图6示出了本发明示例性实施例的轴向调节单元的结构示意图；

图7示出了本发明示例性实施例的轴向调节单元立体图；

图8示出了本发明示例性实施例的径向调节单元中支撑柱的示意图；

图9示出了本发明示例性实施例的轴向调节单元中可调连杆长度计算示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、待焊接管道；11、焊缝；100、分段式快速装夹轨道；110、第一轨道段；120、第二轨道段；130、第三轨道段；140、内凹轨道槽；141、外缘；

142、内缘；150、夹持腔；200、开口调节单元；210、第一驱动构件；220、5第二驱动构件；300、轴向调节单元；310、底座；320、连杆机构；321、电机；322、曲柄；323、可调连杆；3231、第一连接段；3232、第二连接段；3233、直线电机；3234、卡合部；324、连接杆；325、连接座；330、装夹组件；331、上部装夹柱；332、下部装夹柱；340、夹紧单元；341、夹紧螺栓；342、夹紧螺母；343、滑块；344、滑槽；400、径向调节单元；410、支撑柱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

如图1-2所示，本实施例提供一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，包括：分段式快速装夹轨道100、开口调节单元200、轴向调节单元300和径向调节单元400。

分段式快速装夹轨道100(简称为轨道)沿周向被分为三段，具体地，包括上部的第一轨道段110，下部左侧的第二轨道段120和下部右侧的第三轨道段130。

本实施例中，上部的第一轨道段110为半圆环形结构(即180°扇环环形结构)，下部的第二轨道段120和第三轨道段130均为四分之一圆环形结构(即90°扇环形结构)。根据本实施例，轨道为3段圆弧式设计，其中一段圆弧角度为180°，两段为90°，通过将轨道展开或闭合可实现快速装夹与拆卸。但本发明不限于此，第一轨道段110、第二轨道段120和第三轨道段130也可均为120°圆环形结构或其他角度的圆环形结构。另外，分段式快速装夹轨道100闭合后的整体形状除圆环形之外，也可为椭圆环形、方环形、不规则环形等。

第二轨道段120外边缘的上端与第一轨道段110外边缘的左侧活动连接，本实施例中，第二轨道段120与第一轨道段110通过铰链连接，但本发明不限于此，第二轨道段120与第一轨道段110之间也可用销轴或更多活动连接方式连接。为了调节第二轨道段120相对于第一轨道段110的运动，在第一轨道段110和第二轨道段120之间设有开口调节单元200中的第一驱动构件210。第一驱动构件210的上端连接在第一轨道段110上，下端连接在第二轨道段120上，从而可通过第一驱动构件210的伸缩使第二轨道段120绕第一轨道段110转动。在本实施例中，第一驱动构件210为液压缸，但本发明不限于此，第一驱动构件210也可以是气压缸、电机、丝杠等其它驱动构件。

在第一轨道段110外边缘的右侧与第二轨道段120相对称的位置连接有第三轨道段130。第三轨道段130外边缘的上端与第一轨道段110外边缘的右侧活动连接。在本实施例中。第三轨道段130与第一轨道段110之间通过铰链连接，但本发明不限于此，第三轨道段130与第一轨道段110之间也可用销轴或更多活动连接方式连接。为了调节第三轨道段130相对于第一轨道段110的运动，在第一轨道段110和第三轨道段130之间设有开口调节单元200中的第二驱动构件220，第二驱动构件220的上端连接在第一轨道段110上，下端连接在第三轨道段130上，从而可通过第二驱动构件220的伸缩使第三轨道段130绕第一轨道段110转动。在本实施例中，第二驱动构件220为液压缸，但本发明不限于此，第二驱动构件220也可以是气压缸、电机、丝杠等其它驱动构件。

根据本发明的实施例，当所述快速装夹及自调距管道焊接轨道组件需要对待焊接管道1完成装夹动作时，通过控制左右两侧的开口调节单元200的伸缩带动第二轨道段120和第三轨道段130绕第一轨道段110转动展开，在轨道下部形成一段开口。也就是说，通过第一驱动构件210收缩，带动第二轨道段120相对于第一轨道段110转动，通过第二驱动构件220收缩，带动第三轨道段130相对于第一轨道段110转动，从而调节第二轨道段120与第三轨道段130之间形成的开口变大。当开口尺寸大于待焊接管道1的外径时，可将轨道组件整体吊装到待焊接管道1的上方，并下放轨道使待焊接管道1进入开口中并使待焊接管道1的外缘靠近第一轨道段110的内边缘。此时，再通过开口调节单元200动作伸长带动第二轨道段120和第三轨道段130绕第一轨道段110转动使下方开口闭合。也就是说，通过第一驱动构件210伸长，带动第二轨道段120相对于第一轨道段110转动，通过第二驱动构件220伸长，带动第三轨道段130相对于第一轨道段110转动，从而调节第二轨道段120与第三轨道段130之间形成的开口变小，直至开口闭合。

也就是说，根据本发明实施例的轨道分为3段，上方为180°半圆段，下方为两段90°轨道，90°轨道与180°轨道间通过铰链连接形成转动副。通过液压缸的伸缩带动90°轨道沿铰接处转动即可将其展开，在轨道下方形成一段开口，使开口距离大于钢管外径后便可将轨道直接吊装到管道上方，吊装到位后驱动液压缸闭合轨道。

图3示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中分段式快速装夹轨道的闭合状态图。

如图3中所示，分段式快速装夹轨道的闭合后，第二轨道段120与第三轨道段130彼此贴合。为了将分段式快速装夹轨道保持在闭合状态，闭合后在第二轨道段120和第三轨道段130的接合处设置锁定件，将第二轨道段120和第三轨道段130锁定在一起。在本实施例中，第二轨道段120和第三轨道段130是使用销轴连接，但本发明不限于，也可使用螺栓或更多固定连接方式连接。这样第一轨道段110、第二轨道段120和第三轨道段130的内边缘合围形成了一个夹持腔150，夹持腔150的直径应大于待焊接管道1的外径，从而将待焊接管道1夹持在夹持腔150内部。

图4示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中分段式快速装夹轨道中内凹轨道槽的正视图。图5示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中分段式快速装夹轨道中内凹轨道槽的截面剖视图。

如图4和图5中所示，在本实施例中，分段式快速装夹轨道100整体为刚性结构，轨道平面与待焊接管道1端面平行。在分段式快速装夹轨道100上还设有一条环形的内凹轨道槽140，内凹轨道槽140具有外缘141和内缘142，也就是说，分段式快速装夹轨道100上沿轴向凹入，形成内凹轨道槽140，从图5中可以看出，分段式快速装夹轨道100的横截面呈下凹状。其中，内凹轨道槽140的内缘142表面为齿条结构，外缘表面为光滑面。这里，内缘142是指内凹轨道槽140的靠近待焊接管道1的一侧壁面，外缘141是指内凹轨道槽140的远离待焊接管道1的另一侧壁面。内凹轨道槽140的内缘142主要用于与焊接机器人的内侧带齿行走轮啮合配合，起转动作用，通过焊接机器人的小车齿轮与内侧齿面啮合带动小车行走；内凹轨道槽140的外缘141用于与焊接机器人的外侧不带齿行走轮配合，起导向作用，保证小车沿管道做圆周运动。除此之外，也可将上述内凹轨道槽140替换为双环形轨道或其他形式的可容纳焊接机器人行走小车的轨道。但相比于其他转动方式，齿轮转动精度高，抗冲击能力强。且齿轮转动不受轨道开闭影响，轨道闭合后内侧轨道便能重新形成完整齿轮。

图6示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中轴向调节单元的结构示意图。图7示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中轴向调节单元立体图。图8示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中径向调节单元中支撑柱的示意图，图9示出了本发明示例性实施例的快速装夹及自调距管道焊接轨道组件中轴向调节单元中可调连杆长度计算示意图。

为了调节轨道的轴向位置，避免轨道轴向安装误差过大导致焊接时焊缝超出机器人最大行程，如图1和图3中所示，在分段式快速装夹轨道100的一侧还设有数个轴向调节单元300，其数量在本实施例中为3个，但本发明不限于此，也可以是两个、四个甚至更多，其位置沿分段式快速装夹轨道100闭合后形成的夹持腔150周向均匀分布。多个轴向调节单元300中每个的伸缩长度可不同，从而调节分段式快速装夹轨道夹持腔的轴线与管道的轴线之间的夹角，例如，调节至夹角为0，使得分段式快速装夹轨道与管道的轴线共线或者平行。多个轴向调节单元300中每个的伸缩长度可相同，从而带动轨道沿管道轴向移动。

如图6与图7中所示，轴向调节单元300由底座310、连杆机构320、装夹组件330和夹紧单元340组成。

其中，装夹组件330安装在底座310和分段式快速装夹轨道100之间。在本实施例中，装夹组件330可包含上部装夹柱331和下部装夹柱332，上部装夹柱331中装夹柱的数量为2个，也可以是1个、3个或更多，下部装夹柱332中装夹柱的数量为2个，也可以是1个、3个或更多。装夹组件330也可包含装夹板、装夹座或装夹支架等其他形式的构件。上部装夹柱331和下部装夹柱332在底座310上沿快速装夹轨道100径向方向隔开一段距离，使得上部装夹柱331和下部装夹柱332可分别卡接在内凹轨道槽140的内缘142和外缘141之间，上部装夹柱331和下部装夹柱332的外表面均为光滑圆柱面，上部装夹柱331和下部装夹柱332的外表面上均开设有环形凹槽，内凹轨道槽140的外缘141可嵌入上部装夹柱331上的环形凹槽中，内凹轨道槽140的内缘142可嵌入下部装夹柱332上的环形凹槽中，从而使轴向调节单元300整体卡入内凹轨道槽140中，上部装夹柱331和下部装夹柱332间的距离可通过夹紧单元调节(稍后详细描述)，因此能实现轴向调距装置的快速安装与拆卸。

本实施例中，连杆机构320可包括电机321、曲柄322、可调连杆323、连接杆324和连接座325。

其中，电机321可以为步进电机。电机321通过连接座325固定(例如，螺栓固定)在底座310相对于装夹组件330的另一侧，除此之外也可将电机321直接粘接或焊接或其他连接方式固定在底座310上。

曲柄322为主动件，由电机321驱动。曲柄322的一端连接在电机321的轴上，这样曲柄322可在电机321的带动下绕电机321的轴旋转。可调连杆323可分为第一连接段3231和第二连接段3232以及连接在第一连接段3231和第二连接段3232之间的直线电机3233，第一连接段3231与连杆324的一端在本实施例中通过铰链连接，也可以用销轴或关节等其他方式活动连接，第二连接段3232与底座310在本实施例中通过铰链连接，也可以用销轴或关节等其他方式活动连接，直线电机3233在本实施例中是固定套接在第一连接段3231和第二连接段3232之间，也可以是焊接、粘接、螺栓与螺孔配合连接等其他固定连接方式。通过直线电机3233驱动可调连杆323伸缩使夹具(即，连杆机构)与焊缝对齐，然后电机321驱动曲柄322使夹具下压卡住焊缝。为了提高压合效果，第一连接段3231的末端还设有一个卡合部3234，卡合部3234与第一连接段3231在本实施例中是一体成型，也可以是焊接、粘接、螺栓与螺孔配合连接等其他固定连接方式，卡合部3234的形状在本实施例中是三角形，也可以是锥形、钩形等其他形状，只要能够卡入焊缝11实现底座310相对于待焊接管道1的固定均可。

连接杆324连接曲柄和可调连杆，用于传递动力。连接杆324的一端在本实施例中通过铰链连接在曲柄322上，也可以用销轴或关节等其他方式活动连接，连接杆324的另一端在本实施例中通过铰链连接在可调连杆323的第一连接段3231上，也可以用销轴或关节等其他方式活动连接。

轴向调节单元300中设置有控制器(图中未示出)，控制器可根据夹具和目标轴向位置之间的距离以及可调连杆和底座连接处的铰链高度，可以计算出目标轴向位置对应的可调连杆长度，利用直线电机调整可调连杆长度即可牵引轨道至目标轴向位置。如图9所示，L为可调连杆长度，h为铰链高度，a为轨道与焊缝轴向距离，则可调连杆长度L的计算公式如下：

L＝√(h^2+a^2)

本实施例中，夹紧单元340可包括夹紧螺栓341、夹紧螺母342、滑块343以及滑槽344。夹紧螺栓341沿分段式快速装夹轨道100径向方向设置在底座310相对于装夹组件330的另一侧，若夹紧螺栓341设置在底座310相对于装夹组件330的同侧，则夹紧单元340在省略滑块343、滑槽344的情形下亦可实现对应的功能，夹紧螺母342在本实施例中通过焊接设置在底座310上，也可通过铆接、粘接、与底座310一体成型等方式固定连接在底座310上，在夹紧螺母342上开设有上下贯通的内螺纹通孔，夹紧螺栓341的外表面具有外螺纹，夹紧螺栓341的上部可套设在夹紧螺母342上的内螺纹通孔中，夹紧螺栓341的外螺纹与夹紧螺母342上的内螺纹通孔中的内螺纹相配合，夹紧螺栓341的下端通过滑块343与上部装夹柱331连接。在本实施例中，夹紧螺栓341的下端是用活动铆接的方式与滑块343连接，从而可以使夹紧螺栓341绕夹紧螺栓341的轴线在滑块343上自由转动并保持夹紧螺栓341和滑块343在沿分段式快速装夹轨道100径向方向上相对位置固定，也可采用在滑块上开设活动连接槽并在活动连接槽中安装活动连接座等方式活动连接，只要能够实现夹紧螺栓341绕夹紧螺栓341的轴线在滑块343上自由转动并保持夹紧螺栓341和滑块343在沿分段式快速装夹轨道100径向方向上相对位置固定的功能即可。

如图6和图7中所示，在底座310上夹紧螺母342的下方沿分段式快速装夹轨道100径向方向开设有滑槽344，滑槽344的数量与上部装夹柱331好重装夹柱的数量相对应，滑槽344沿分段式快速装夹轨道100轴线方向贯穿底座310两侧，滑块343可穿过滑槽344并同时连接在上部装夹柱331和夹紧螺栓341的下端，滑块343与上部装夹柱331在本实施例中的连接方式为焊接，也可采用粘接、铆接或一体成型的方式固定连接，滑槽344最下端至内凹轨道槽140的内缘142的垂直间距减去上部装夹柱331上的环形凹槽深度和下部装夹柱332上的环形凹槽深度之和应当小于内凹轨道槽140的外缘141和内缘142之间的间距，这样才可将滑块343带动上部装夹柱331沿滑槽344向下移动缩小上部装夹柱331和下部装夹柱332的间距使轴向调节单元300足以从内凹轨道槽140中拆下。

在本实施例中，需要将轴向调节单元300安装在内凹轨道槽140中时，首先拧动夹紧单元340中的夹紧螺栓341，使其在夹紧螺母342中向下移动，随着夹紧螺栓341的移动同时带动滑块343沿滑槽344向下移动，从而也带动上部装夹柱331向下移动，当上部装夹柱331向下移动至上部装夹柱331上表面和下部装夹柱332下表面之间的间距小于内凹轨道槽140中外缘141和内缘142之间的间距时，即可将上部装夹柱331和下部装夹柱332放入内凹轨道槽140中并将内凹轨道槽140中内缘142卡入下部装夹柱332上的环形凹槽中，此时再次拧动夹紧螺栓341，使其在夹紧螺母342中向上移动，同时带动滑块343沿滑槽344向上移动，从而也带动上部装夹柱331向上移动，当内凹轨道槽140中外缘141卡入上部装夹柱331外表面上的环形凹槽中后，停止拧动夹紧螺栓341，此时已完成轴向调节单元300在内凹轨道槽140中的安装。

在本实施例中需要将轴向调节单元300从内凹轨道槽140中拆卸时，与上述轴向调节单元300的安装过程相反，首先拧动夹紧单元340中的夹紧螺栓341，使其在夹紧螺母342中向下移动，随着夹紧螺栓341的移动同时带动滑块343沿滑槽344向下移动，从而也带动上部装夹柱331向下移动，当内凹轨道槽140的内缘142和外缘141均可从下部装夹柱332和上部装夹柱331上的环形凹槽中脱离开时，即可将轴向调节单元300从内凹轨道槽140中拆卸取出。

如图3和图8中所示，本实施例中径向调节单元400为若干个周向均匀分布在夹持腔150中的支撑柱410，支撑高度可调。支撑柱410可以为液压缸，也可以采用气压缸、丝杠等其他结构形式，支撑柱410的上端通过螺栓固定连接在分段式快速装夹轨道100的内边缘，也可采用铆接、焊接、粘接等其他方式固定连接，支撑柱410的下端设有一段弧面，该弧面的弧度与待焊接管道1的外表面相同，当待焊接管道1置于夹持腔150中后，支撑柱410的下端顶接在待焊接管道1的外表面对待焊接管道1产生夹持力，此时支撑柱410的下端与待焊接管道1的外表面完全贴合，从而将待焊接管道1夹紧并固定在夹持腔150中。支撑柱410的长度可调，可以通过同时控制夹持在待焊接管道1周围的支撑柱的长度来调整待焊接管道1的径向位置，使待焊接管道1的中心与分段式快速装夹轨道100的中心重合。

如图3中所示，本实施例中设置在快速装夹轨道100内侧的支撑柱410一共有15个，其中第一轨道段110上设有7个，第二轨道段120和第三轨道段130上各设有4个，在第一轨道段110上设置的相邻两个支撑柱410之间间距相同，在第二轨道段120和第三轨道段130上设置的相邻两个支撑柱410之间间距也相同，除此之外，设置在快速装夹轨道100内侧的支撑柱410也可有其他数量的选择，在每个轨道段上相邻两个支撑柱410之间间距也可不同，不限于本实施例的设置方案。

工作原理：

当分段式快速装夹轨道100整体对待焊接管道1完成装夹后，需要使用轴向调节单元300和径向调节单元400共同调节分段式快速装夹轨道100整体的轴线方向和径向位置时，首先通过控制直线电机3233驱动可调连杆323伸缩使位于第一连接段3231上的卡合部3234置于焊缝11上方，然后通过控制电机321驱动曲柄322带动连杆324后使第一连接段3231上的卡合部3234下压卡入焊缝11中，按上述方式将内凹轨道槽140中布置的所有轴向调节单元300都固定在焊缝11中后再通过同步控制每一个轴向调节单元300中的电机321和直线电机3233调节曲柄322、连接杆324的转动角度以及可调连杆323的伸缩长度实现对快速装夹轨道100整体轴线方向的调节，可将快速装夹轨道100轴线调节与待焊接管道1轴线平行，再通过控制同时调节径向调节单元400中所有顶接在待焊接管道1表面的支撑柱410的长度来将快速装夹轨道100的中心与待焊接管道1的中心重合，这样就可以使快速装夹轨道100的轴线与待焊接管道1的轴线重合，以便下一步对待焊接管道的焊缝进行施焊。

对待焊接管道的焊缝进行施焊，焊接机器人安装在滑动小车上，小车通过行走轮与轨道啮合可沿管道做圆周运动，焊接机器人可以为机械臂，通过四个行走轮装安装在轨道上，两个带齿行走轮与内侧带齿轨道面啮合配合，两个不带齿行走轮与外侧光滑轨道面配合，同时焊接机器人可具有4自由度，可灵活调整姿态以完成复杂的焊接任务。

综上所述，本发明的一种快速装夹及自调距管道焊接轨道组件可实现对待焊接管道的快速安装固定，操作方便快速，省时省力效率高。同时定位精准，轨道整体可通过轴向和径向的调节装置对轨道相对于待焊接管道的相对位置进行精确调节，实现后续焊接作业中焊接机器人的移动路径与焊缝精准匹配，提高焊缝质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”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，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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，包括：

分段式快速装夹轨道(100)，包括沿待焊接管道(1)周向设置的第一轨道段(110)、第二轨道段(120)和第三轨道段(130)，所述第一轨道段(110)分别与所述第二轨道段(120)和第三轨道段(130)活动连接，形成用于夹持所述待焊接管道的夹持腔(150)；

开口调节单元(200)，包括第一驱动构件(210)和第二驱动构件(220)，所述第一驱动构件(210)的两端分别连接在所述第一轨道段(110)与所述第二轨道段(120)之间，用于带动所述第二轨道段(120)相对于所述第一轨道段(110)转动，所述第二驱动构件(220)两端分别连接在所述第一轨道段(110)与所述第三轨道段(130)之间，用于带动所述第三轨道段(130)相对于所述第一轨道段(110)转动，从而调节所述第二轨道段(120)与所述第三轨道段(130)之间形成的开口的大小，所述开口的最大距离比所述待焊接管道的外径大；

轴向调节单元(300)，可拆卸地设置在所述分段式快速装夹轨道(100)与所述待焊接管道(1)之间，用于带动所述分段式快速装夹轨道(100)沿所述待焊接管道(1)轴向移动和/或调整所述夹持腔(150)的轴线与所述待焊接管道(1)的轴线之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述轴向调节单元(300)包括底座(310)和连杆机构(320)，所述底座(310)可拆卸连接在所述分段式快速装夹轨道(100)一侧,所述连杆机构(320)包括电机(321)、曲柄(322)、可调连杆(323)和连接杆(324)，所述电机(321)固定连接在所述底座(310)上；所述曲柄(322)的一端转动连接所述电机(321)的输出端，另一端转动连接所述连接杆(324)的一端，所述连接杆(324)的另一端转动连接所述可调连杆(323)，所述可调连杆(323)在长度方向上能够伸缩，所述可调连杆(323)的一端设有卡合部用于卡入所述待焊接管道(1)的焊缝(11)中，另一端与所述底座(310)活动连接。

3.根据权利要求2所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述可调连杆(323)包括第一连接段(3231)、第二连接段(3232)和直线电机(3233)，所述第一连接段(3231)活动连接所述连接杆(324)，所述第二连接段(3232)活动连接所述底座(310)，所述第一连接段(3231)和所述第二连接段(3232)之间设有所述直线电机(3233)。

4.根据权利要求3所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述轴向调节单元(300)还包括控制器，所述控制器与所述直线电机(3233)电连接。

5.根据权利要求2所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述底座(310)通过装夹组件(330)可拆卸连接在所述分段式快速装夹轨道(100)。

6.根据权利要求5所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述装夹组件(330)包括上部装夹柱(331)和下部装夹柱(332)，所述分段式快速装夹轨道(100)沿周向上设有内凹的轨道槽(140)，所述轨道槽(140)的内缘(142)上可设有齿条，外缘(141)为光滑面，所述上部装夹柱(331)和所述下部装夹柱(332)的外表面均设有环形凹槽，所述外缘(141)和所述内缘(142)可分别嵌入对应的所述环形凹槽中。

7.根据权利要求6所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，还包括夹紧单元(340)，用于驱动所述上部装夹柱(331)在所述轨道槽(140)内沿所述待焊接管道(1)的径向相对于所述下部装夹柱(332)移动。

8.根据权利要求7所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述夹紧单元(340)包括夹紧螺栓(341)、夹紧螺母(342)、滑块(343)和滑槽(344)，所述夹紧螺母(342)设置在所述底座(310)的相对于所述上部装夹柱(332)的另一侧，所述底座(310)上设有沿所述待焊接管道(1)的径向延伸的所述滑槽(344)，所述夹紧螺栓(341)通过所述滑块(343)与所述上部装夹柱(331)连接，所述滑块(343)在所述滑槽(344)中并能够相对于所述滑槽(344)移动。

9.根据权利要求1-8任一项所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，还包括径向调节单元(400)，所述径向调节单元(400)包括沿所述分段式快速装夹轨道(100)周向设置的支撑柱(410)，所述支撑柱(410)的一端与所述分段式快速装夹轨道(100)固定连接，另一端抵接在所述待焊接管道(1)的外表面用于夹紧固定，通过调节所述支撑柱(410)的长度可调节所述分段式快速装夹轨道(100)和所述待焊接管道(1)相对径向位置。

10.根据权利要求1-8任一项所述的快速装夹及自调距管道焊接轨道装置，其特征在于，所述第一轨道段(110)可为半圆环形结构，所述第二轨道段(120)和所述第三轨道段(130)可均为四分之一圆环形结构。

Images