CN115722862A - 一种管道焊接夹具、管道焊接机器人及管道焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道焊接夹具、管道焊接机器人及管道焊接方法，所述管道焊接夹具包括支撑杆、两个箍夹和两个驱动件，所述支撑杆沿左右方向水平设置，两个所述箍夹均为半圆环形，两个所述箍夹均竖向设置，并沿左右方向分布，且两个所述箍夹的槽口相互靠近，两个所述箍夹的上端均与所述支撑杆长度方向对应的中部转动连接，两个所述驱动件与两个所述箍夹一一对应，每个所述驱动件与对于所述箍夹传动连接，两个所述驱动件驱动两个所述箍夹转动至合拢成圆环形以将管道夹紧，或转动至展开以将所述管道松开，如此可由两个驱动件驱动两个所述箍夹合拢至圆环形以将管道夹紧，或驱动两个所述箍夹展开以将所述管道松开，其自动化程度高，且箍紧效果佳。
Description
技术领域
本发明属于管道焊接设备领域，尤其涉及一种管道焊接夹具、管道焊接机器人及管道焊接方法。
背景技术
在大型管道的焊接施工作业中，由于待焊接管道的直径和重量都非常大，而目前常用的传统龙门式直角坐标焊接机器人其焊机的运动范围较小，焊接过程主要依靠转动待焊接管道来实现焊机和管道的相对运动从而完成周向焊缝的焊接，这对于大型管道的焊接施工作业而言十分困难，例如公开号为“CN112775529A”的中国专利文件“一种石油管道焊接机器人”公开了一种用于石油管道的焊接机器人结构，包括有升降调节机构、自适应圆环结构、自动点焊头和电刷机构，升降调节机构一侧连接有控制组件，控制组件用于控制升降调节机构进行调节紧固，自适应圆环结构连接于升降调节机构另一侧，自动点焊头安装于自适应圆环结构上，电刷机构安装于自适应圆环结构上。其焊机固定设置在自适应圆环结构上，依靠自适应圆环结构上的电动轮转动带动管道绕轴线旋转来完成周向焊缝的施焊，这种转动管道的方式相比移动焊机速率更慢且更耗能，因此这种焊接方式对于大型管道而言效率更低，另外其装夹方式仅依靠上下两组电动轮机构对于大型管道来说缺乏足够稳定性，也无法对待焊接管道的轴向和径向位置进行调整以保证焊机和管道的相对运动轨迹与焊缝之间的重合度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种结构简单，且可将管道箍紧的管道焊接夹具。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种管道焊接夹具，包括支撑杆、两个箍夹和两个驱动件，所述支撑杆沿左右方向水平设置，两个所述箍夹均为半圆环形，两个所述箍夹均竖向设置，并沿左右方向分布，且两个所述箍夹的槽口相互靠近，两个所述箍夹的上端均与所述支撑杆长度方向对应的中部转动连接，两个所述驱动件与两个所述箍夹一一对应，每个所述驱动件与对于所述箍夹传动连接，两个所述驱动件驱动两个所述箍夹转动至合拢成圆环形以将管道夹紧，或转动至展开以将所述管道松开。
上述技术方案的有益效果在于：如此可由两个驱动件驱动两个所述箍夹合拢至圆环形以将管道夹紧，或驱动两个所述箍夹展开以将所述管道松开，其自动化程度高，且箍紧效果佳。
上述技术方案中所述驱动件为伸缩缸，两个所述驱动件分别转动安装在所述支撑杆的两端，且其伸缩端朝下，并与对应侧所述箍夹背离槽口一侧的中部摆转连接，所述驱动件伸缩以驱动对应所述箍夹左右摆转。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且安装方便。
上述技术方案中两个所述箍夹的下端均设有外翻边，且所述外翻边处设有贯穿其的连接孔，两个所述箍夹转动至合拢时，两个所述外翻边上的连接孔对齐并栓接，以箍紧在所述管道上。
上述技术方案的有益效果在于：如此可两个箍夹合拢后，将两个所述外翻边栓接，这样使得两个箍夹箍紧效果更佳。
上述技术方案中每个所述箍夹的内侧壁上沿环向间隔安装有多个夹持轮，两个所述箍夹合拢时，多个所述夹持轮呈环向间隔分布并将所述管道夹紧，且所述管道可相对于多个所述夹持轮滚转。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得两个箍夹转动至合拢并箍紧在所述管道上时，此时管道焊接夹具还可在外力作用下相对于所述管道转动。
上述技术方案中所述夹持轮为磁吸轮。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得外力撤销后，磁吸轮可吸附在管道上，从而相对于管道保持静止。
本发明的目的之二在于提供一种结构简单，且可对两根管道对接缝进行焊接的管道焊接机器人。
为了实现上述目的，本发明的另一技术方案如下：一种管道焊接机器人，包括二维移动组件、旋转组件、焊枪和如上所述的管道焊接夹具，所述二维移动组件、旋转组件和焊枪均设有两个并分别与两个箍夹一一对应，每个所述二维移动组件设置在对应的所述箍夹背离槽口的一侧，每个所述旋转组件安装在对应的所述二维移动组件的驱动端，两个所述旋转组件的驱动端均朝前，所述焊枪垂直安装在对应所述旋转组件的驱动端。
上述技术方案的有益效果在于：其可箍紧在管道上，并有两组二维移动组件带动焊枪绕对接缝转动以对管道的对接缝进行焊接。
上述技术方案中所述二维移动组件包括第一直线模组和第二直线模组，所述第一直线模组竖向设置在对应所述箍夹背离其槽口的一侧，其驱动端朝前，且所述第一直线模组长度方向对应的中部与所述箍夹的槽底中部连接，所述第二直线模组沿左右方向设置，且与所述第一直线模组相互垂直，且所述第二直线模组的驱动端于对应所述第一直线模组的驱动端连接，所述第二直线模组的靠近对应所述箍夹的一端构成所述二维移动组件的驱动端。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且移动焊枪移动灵活，如此可对对接缝进行精准的焊接。
上述技术方案中所述第一直线模组的长度大于所述箍夹的直径，所述第二直线模组的长度介于所述箍夹的半径和直径之间。
上述技术方案的有益效果在于：如此使得焊枪能对接缝的进行80°焊接。
上述技术方案中所述旋转组件为减速电机。
上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且可带动焊枪慢速小角度调节朝向。
本发明的目的之三在于提供一种采用上述管道焊接机器人对管道进行焊接的管道焊接方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种管道焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：将待焊接的两根管道分别通过支撑件托起至同轴分布，且待焊接的一端相互贴合对齐；
步骤2：将如上所述的管道焊接机器人箍紧在任一根所述管道上，且使得焊枪的与两根管道的对接缝对齐；
步骤3：控制两个所述二维移动组件和两个所述旋转组件同步运行以带动所述焊枪对两根管道的对接缝进行环向焊接；
步骤4：待两根所述管道的对接缝焊接后，转动所述管道焊接机器人以对焊缝进行复焊。
上述技术方案的有益效果在于：其操作简便，且焊接精度高。
附图说明
图1为本发明实施例1所述管道焊接夹具展开时的状态图；
图2为本发明实施例1所述管道焊接夹具合拢时的状态图；
图3为本发明实施例2所述管道焊接机器人展开时的状态图；
图4为本发明实施例2所述管道焊接机器人合拢时的状态图；
图5为本发明实施例3所述管道焊接机器人在管道上的装配示意图。
图中：1管道焊接夹具、11支撑杆、12箍夹、121外翻边、122夹持轮、13驱动件、2二维移动组件、21第一直线模组、22第二直线模组、3旋转组件、4焊枪、5管道、6支撑件。
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。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种管道焊接夹具，包括支撑杆11、两个箍夹12和两个驱动件13，所述支撑杆11沿左右方向水平设置，两个所述箍夹12均为半圆环形，两个所述箍夹12均竖向设置，并沿左右方向分布，且两个所述箍夹12的槽口相互靠近，两个所述箍夹12的上端均与所述支撑杆11长度方向对应的中部转动连接，两个所述驱动件13与两个所述箍夹12一一对应，每个所述驱动件13与对于所述箍夹12传动连接，两个所述驱动件13驱动两个所述箍夹12转动至合拢成圆环形以将管道5夹紧，或转动至展开以将所述管道5松开，如此可由两个驱动件驱动两个所述箍夹合拢至圆环形以将管道夹紧，或驱动两个所述箍夹展开以将所述管道松开，其自动化程度高，且箍紧效果佳。所述支撑杆11宜采用内部中空的钢管或采用槽钢，其结构强度高，且质量相对较轻。
上述技术方案中所述驱动件13为伸缩缸，两个所述驱动件13分别转动安装在所述支撑杆11下表面的两端，且其伸缩端朝下，并与对应侧所述箍夹12背离槽口一侧的中部摆转连接，所述驱动件13伸缩以驱动对应所述箍夹12左右摆转，其结构简单，且安装方便。其中，所述伸缩缸优选的为液压油缸。
上述技术方案中两个所述箍夹12的下端均设有外翻边121，且所述外翻边121处设有贯穿其的连接孔，两个所述箍夹12转动至合拢时，两个所述外翻边121上的连接孔对齐并栓接，以箍紧在所述管道5上，如此可两个箍夹合拢后，将两个所述外翻边栓接，这样使得两个箍夹箍紧效果更佳。其中，所述外翻边上的连接孔可以设置两个，且两个所述外翻边上的连接孔一一对应，相对应的两个连接孔在两个箍夹合拢时对齐，此时可以插入一根螺栓并在螺栓的螺纹端螺纹连接至少一个螺母，即将两个外翻边栓接。
上述技术方案中每个所述箍夹12的内侧壁上沿环向间隔安装有多个夹持轮122，两个所述箍夹12合拢时，多个所述夹持轮122呈环向间隔分布并将所述管道5夹紧，且所述管道5可相对于多个所述夹持轮122滚转，如此使得两个箍夹转动至合拢并箍紧在所述管道上时，此时管道焊接夹具还可在外力作用下相对于所述管道转动(通过设置夹持轮，且多个所述夹持轮将所述管道围设并夹紧，此时在外力作用下，管道焊接夹具还可相对于所述管道转动)。其中，所述夹持轮的轮轴沿前后方向水平设置，且在两个所述箍夹合拢时，多个所述夹持轮呈圆环形分布，具体的，每个所述箍夹内侧壁上设有4-6个夹持轮。
上述技术方案中所述夹持轮122为磁吸轮，如此使得外力撤销后，磁吸轮可吸附在管道上，从而相对于管道保持静止(即避免管道焊接夹具轻易的相对于管道转动)。
实施例2
如图3和图4所示，本实施例提供了一种管道焊接机器人，包括二维移动组件2、旋转组件3、焊枪4和如实施例1所述的管道焊接夹具1，所述二维移动组件2、旋转组件3和焊枪4均设有两个并分别与两个箍夹12一一对应，所述二维移动组件2设置在对应所述箍夹12背离槽口的一侧，所述旋转组件3安装在所述二维移动组件2的驱动端，两个所述旋转组件3的驱动端均朝前，所述焊枪4垂直安装在对应所述旋转组件3的驱动端，其可箍紧在管道上，并有两组二维移动组件带动焊枪绕对接缝转动以对管道的对接缝进行焊接。
上述技术方案中所述二维移动组件2包括第一直线模组21和第二直线模组22，所述第一直线模组21竖向设置在对应所述箍夹12背离其槽口的一侧，其驱动端朝前，且所述第一直线模组21长度方向对应的中部与所述箍夹12的槽底中部连接，所述第二直线模组22沿左右方向设置，且与对应所述第一直线模组21相互垂直，且所述第二直线模组22的驱动端于对应所述第一直线模组21的驱动端连接，所述第二直线模组22的靠近对应所述箍夹12的槽口侧构成所述二维移动组件2的驱动端，其结构简单，且移动焊枪移动灵活，如此可对对接缝进行精准的焊接。
上述技术方案中所述第一直线模组21的长度大于所述箍夹12的直径，所述第二直线模组22的长度介于所述箍夹12的半径和直径之间，如此使得焊枪能对接缝的进行180°焊接。
上述技术方案中所述旋转组件3为变频或伺服减速电机(其转动角度不宜超过360°，否则焊枪的导线宜发生绕线)，其结构简单，且可带动焊枪慢速小角度调节朝向。
实施例3
如图5所示，本实施例提供了一种管道焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：将待焊接的两根管道5分别通过支撑件6托起至同轴分布，且待焊接的一端相互贴合对齐；
步骤2：将如实施例2所述的管道焊接机器人箍紧在任一根所述管道5上，且使得焊枪4的与两根管道5的对接缝对齐；
步骤3：控制两个所述二维移动组件2和两个所述旋转组件3同步运行以带动所述焊枪4移动(沿对接缝所在的竖直面移动)，以对两根管道5的对接缝进行环向焊接；
步骤4：待两根所述管道5的对接缝焊接后，转动所述管道焊接机器人以对焊缝进行复焊。该焊接方法操作简便，且焊接精度高。
所述支撑件可以是支撑块，且支撑块的上端设有前后贯穿的凹槽(凹槽可以是等腰三角形，且其顶角朝下)。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管道焊接夹具，其特征在于，包括支撑杆(11)、两个箍夹(12)
和两个驱动件(13)，所述支撑杆(11)沿左右方向水平设置，两个所述箍夹(12)均为半圆环形，两个所述箍夹(12)均竖向设置，并沿左右方向分布，且两个所述箍夹(12)的槽口相互靠近，两个所述箍夹(12)的上端均与所述支撑杆(11)长度方向对应的中部转动连接，两个所述驱动件(13)
与两个所述箍夹(12)一一对应，每个所述驱动件(13)与对于所述箍夹(12)
传动连接，两个所述驱动件(13)驱动两个所述箍夹(12)转动至合拢成圆环形以将管道(5)夹紧，或转动至展开以将所述管道(5)松开。
2.根据权利要求1所述的管道焊接夹具，其特征在于，所述驱动件(13)为伸缩缸，两个所述驱动件(13)分别转动安装在所述支撑杆(11)的两端，且其伸缩端朝下，并与对应侧所述箍夹(12)背离槽口一侧的中部摆转连接，所述驱动件(13)伸缩以驱动对应所述箍夹(12)左右摆转。
3.根据权利要求1所述的管道焊接夹具，其特征在于，两个所述箍夹(12)的下端均设有外翻边(121)，且所述外翻边(121)处设有贯穿其的连接孔，两个所述箍夹(12)转动至合拢时，两个所述外翻边(121)上的连接孔对齐并栓接，以箍紧在所述管道(5)上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的管道焊接夹具，其特征在于，每个所述箍夹(12)的内侧壁上沿环向间隔安装有多个夹持轮(122)，两个所述箍夹(12)合拢时，多个所述夹持轮(122)呈环向间隔分布并将所述管道(5)夹紧，且所述管道(5)可相对于多个所述夹持轮(122)滚转。
5.根据权利要求4所述的管道焊接夹具，其特征在于，所述夹持轮(122)为磁吸轮。
6.一种管道焊接机器人，其特征在于，包括二维移动组件(2)、旋转组件(3)、焊枪(4)和如权利要求1-5任一项所述的管道焊接夹具(1)，所述二维移动组件(2)、旋转组件(3)和焊枪(4)均设有两个并分别与两个箍夹(12)一一对应，每个所述二维移动组件(2)设置在对应的所述箍夹(12)背离槽口的一侧，每个所述旋转组件(3)安装在对应的所述二维移动组件(2)的驱动端，两个所述旋转组件(3)的驱动端均朝前，所述焊枪(4)垂直安装在对应所述旋转组件(3)的驱动端，所述二维移动组件(2)和旋转组件(3)用以共同驱动所述焊枪(4)在竖向面内移动。
7.根据权利要求6所述的管道焊接机器人，其特征在于，所述二维移动组件(2)包括第一直线模组(21)和第二直线模组(22)，所述第一直线模组(21)竖向设置在对应所述箍夹(12)背离其槽口的一侧，其驱动端朝前，且所述第一直线模组(21)长度方向对应的中部与所述箍夹(12)的槽底中部连接，所述第二直线模组(22)沿左右方向设置，且与所述第一直线模组(21)相互垂直，且所述第二直线模组(22)的驱动端于对应所述第一直线模组(21)的驱动端连接，所述第二直线模组(22)的靠近对应所述箍夹(12)的一端构成所述二维移动组件(2)的驱动端。
8.根据权利要求7所述的管道焊接机器人，其特征在于，所述第一直线模组(21)的长度大于所述箍夹(12)的直径，所述第二直线模组(22)的长度介于所述箍夹(12)的半径和直径之间。
9.根据权利要求7所述的管道焊接机器人，其特征在于，所述旋转组件(3)为减速电机。
10.一种管道焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将待焊接的两根管道(5)分别通过支撑件托起至同轴分布，且待焊接的一端相互贴合对齐；
步骤2：将如权利要求6-9任一项所述的管道焊接机器人箍紧在任一根所述管道(5)上，且使得焊枪(4)与两根管道(5)的对接缝对齐；
步骤3：控制两个所述二维移动组件(2)和两个所述旋转组件(3)同步运行以带动所述焊枪(4)对两根管道(5)的对接缝进行环向焊接；
步骤4：待两根所述管道(5)的对接缝焊接后，转动所述管道焊接机器人以对焊缝进行复焊。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |