CN116944756B - 一种电缆保护管加工用接口焊接装置 - Google Patents

一种电缆保护管加工用接口焊接装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于管道焊接相关领域，提供了一种电缆保护管加工用接口焊接装置，通过可变导轨环与焊接驱动环的配合设置，实现了一种在管道焊接中焊接引导轨道可变的多用途焊接装置，在变径管道及管道规格较为复杂的使用场景下，能够高效方便的实现焊接轨道的建立，相较于现有技术中特定场景的焊接轨道安装，具有更高的适用性，装配使用更加方便高效，且通过配合计算机视觉处理，能够更加精准的对焊接配合进行判断，有助于焊接质量的提升。

Description

一种电缆保护管加工用接口焊接装置
技术领域
本发明属于管道焊接相关领域，尤其涉及一种电缆保护管加工用接口焊接装置。
背景技术
管道焊接时焊接工作中常见的一种，基于不同的焊接场景及需求，常用的管道焊接可以包括人工焊接和轨道半自动焊接，在特种焊接或大型管道的焊接中，对于焊接的要求通常较为苛刻，因此人工焊接的选择性则大打折扣，具有符合要求的焊接工人数量较少，难以满足焊接工作需求，因此轨道半自动焊接则有效的弥补了这一方便的需求。
现有技术中的轨道半自动焊接多针对特定的使用场景建立，因此其适用性往往较差，对于复杂的焊接场景或应用于变径管道的焊接场景时，无法高效快速的完成轨道建立与焊接工作，且现有技术的轨道半自动焊接依然需要人员的全程参与监管，产生大量低使用状态人力资源的消耗。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电缆保护管加工用接口焊接装置，旨在解决背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电缆保护管加工用接口焊接装置，所述接口焊接装置包括在保护管外壁呈环状结构设置的可变导轨环以及在所述可变导轨环外壁与所述可变导轨环滑动配合的焊接驱动环，所述焊接驱动环相对于所述可变导轨环同轴转动设置；
所述可变导轨环，包括数个在圆周上均匀分布的移动定位件以及在相邻所述移动定位件间设置的伸缩连接件，所述移动定位件与所述伸缩连接件均呈弧形结构，所述移动定位件与所述伸缩连接件间沿圆周方向滑动配合设置，当所述移动定位件沿所述伸缩连接件滑动时，所述可变导轨环所形成的封闭圆直径改变；
所述焊接驱动环，包括焊接承载环，所述焊接承载环呈弧形结构、且在所述可变导轨环的外壁沿圆周方向滑动设置，所述焊接承载环的弧长大于相邻所述移动定位件间的最大弧长间距，所述焊接承载环的顶部设有焊接组件，当所述焊接驱动环沿可变导轨环转动时，带动所述焊接组件绕保护管作圆周运动；
所述焊接组件，包括用于夹持焊头进行接口焊接的焊接臂以及与所述焊接臂相邻设置的视觉处理单元，所述视觉处理单元用于通过图像采集设备采集接口及焊头图像，并通过计算机设备及处理程序判断焊头偏移量，以生成控制信号控制所述焊接臂运动。
作为本发明的进一步方案：所述焊接驱动环还包括配重驱动环；
所述配重驱动环呈弧形结构、且在所述可变导轨环的外壁沿圆周方向与所述焊接承载环同步滑动设置，且所述配重驱动环与所述焊接承载环分别在圆周的两端间隔设置，所述配重驱动环与所述焊接承载环间设有一组伸缩连接件，一组所述伸缩连接件与驱动环控制套在圆周方向滑动配合，当所述伸缩连接件沿所述驱动环控制套滑动时，所述焊接驱动环所形成的封闭圆直径改变。
作为本发明的进一步方案：所述移动定位件的外壁沿圆周方向设有焊接滑轨，所述焊接承载环与所述配重驱动环均与所述焊接滑轨滑动配合；
所述配重驱动环上设有环向驱动件，所述环向驱动件用于通过驱动轮结构与焊接滑轨配合、并驱动所述焊接驱动环沿焊接滑轨滑动。
作为本发明的进一步方案：所述配重驱动环上还设有驱动环配重基座；
所述驱动环配重基座上设有多个可拆装的配重件，所述驱动环配重基座上的配重件和所述配重驱动环的重量之和与所述焊接承载环及其焊接承载环所承载结构的重量之和一致。
作为本发明的进一步方案：所述焊接承载环上设有调节导向架；
所述调节导向架在所述焊接承载环转动方向的两侧对称设置，两侧的所述调节导向架上分别设有焊接装配基座与焊接配重基座，所述焊接装配基座用于可拆卸安装所述焊接组件，所述焊接配重基座用于通过装配配重件使得所述焊接承载环两侧的所述调节导向架及调节导向架所承载结构的重量之和一致；
所述焊接装配基座与所述焊接配重基座通过同步驱动机构驱动并同步做反方向运动。
作为本发明的进一步方案：所述移动定位件沿半径方向的内侧还设有锁定件以及位移机构，所述锁定件通过伸缩结构与移动定位件连接，所述位移机构沿半径方向的长度小于所述锁定件的最大伸出长度且大于所述锁定件的最小收缩长度，所述位移机构的转动方向与保护管的轴线方向共面设置，用于使得所述可变导轨环在保护管的长度方向运动。
作为本发明的进一步方案：所述移动定位件及所述驱动环控制套在与所述伸缩连接件的连接位置处均设有伸缩锁定机构，所述伸缩锁定机构用于限制所述伸缩连接件与所述移动定位件及所述驱动环控制套的滑动自由度。
本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置，通过可变导轨环与焊接驱动环的配合设置，实现了一种在管道焊接中焊接引导轨道可变的多用途焊接装置，在变径管道及管道规格较为复杂的使用场景下，能够高效方便的实现焊接轨道的建立，相较于现有技术中特定场景的焊接轨道安装，具有更高的适用性，装配使用更加方便高效，且通过配合计算机视觉处理，能够更加精准的对焊接配合进行判断，有助于焊接质量的提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置的使用示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置中可变导轨环的立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置中焊接驱动环的立体结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置中焊接承载环的装配示意图。
附图中：1-可变导轨环、101-移动定位件、102-焊接滑轨、103-锁定件、104-位移机构、2-焊接驱动环、201-焊接承载环、2011-调节导向架、2012-焊接配重基座、2013-焊接装配基座、2014-同步驱动机构、202-配重驱动环、2021-环向驱动件、2022-驱动环配重基座、203-驱动环控制套、3-焊接组件、301-焊接臂、302-视觉处理单元、4-配重件、5-伸缩锁定机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1至图4所示，为本发明一个实施例提供的一种电缆保护管加工用接口焊接装置，其特征在于，所述接口焊接装置包括在保护管外壁呈环状结构设置的可变导轨环1以及在所述可变导轨环1外壁与所述可变导轨环1滑动配合的焊接驱动环2，所述焊接驱动环2相对于所述可变导轨环1同轴转动设置；
所述可变导轨环1，包括数个在圆周上均匀分布的移动定位件101以及在相邻所述移动定位件101间设置的伸缩连接件，所述移动定位件101与所述伸缩连接件均呈弧形结构，所述移动定位件101与所述伸缩连接件间沿圆周方向滑动配合设置，当所述移动定位件101沿所述伸缩连接件滑动时，所述可变导轨环1所形成的封闭圆直径改变；
所述焊接驱动环2，包括焊接承载环201，所述焊接承载环201呈弧形结构、且在所述可变导轨环1的外壁沿圆周方向滑动设置，所述焊接承载环201的弧长大于相邻所述移动定位件101间的最大弧长间距，所述焊接承载环201的顶部设有焊接组件3，当所述焊接驱动环2沿可变导轨环1转动时，带动所述焊接组件3绕保护管作圆周运动；
所述焊接组件3，包括用于夹持焊头进行接口焊接的焊接臂301以及与所述焊接臂301相邻设置的视觉处理单元302，所述视觉处理单元302用于通过图像采集设备采集接口及焊头图像，并通过计算机设备及处理程序判断焊头偏移量，以生成控制信号控制所述焊接臂301运动。
在本发明实施例中，给出了一种电缆保护管加工用接口焊接装置，通过可变导轨环1与焊接驱动环2的配合设置，实现了一种在管道焊接中焊接引导轨道可变的多用途焊接装置，在变径管道及管道规格较为复杂的使用场景下，能够高效方便的实现焊接轨道的建立，相较于现有技术中特定场景的焊接轨道安装，具有更高的适用性，装配使用更加方便高效，且通过配合计算机视觉处理，能够更加精准的对焊接配合进行判断，有助于焊接质量的提升。
在本发明的一个实施例中，装置主要包括三个部分的结构，其一为导轨结构(即可变导轨环1)，用于构建可以在范围内随意变化包围直径的圆形导轨，在自动焊接的过程中，焊接相关结构可以基于圆形导轨围绕保护管的外壁做圆周运动，实现环形的连续性焊接，且其在使用中，通过改变相邻移动定位件101间的距离以及伸缩连接件的伸出长度，可以方便的改变导轨结构所围绕形成的导轨的直径，应对在焊接作业中多变的管径场景，尤其是对于管路复杂、管径多变和变径管道的使用场景，能够游刃有余的应对此类场景下的使用需求，而现有技术中，在进行保护管、油气管道等大型管道的自动焊接时，一般是先人工采用与管径匹配的设备进行轨道架设，这种方式多适用于大型且重复的基建焊接施工中，因其加工对象的管道通常是规格统一且确定的，无法实现本申请中应对复杂场景的需求；其二是焊接驱动结构(即焊接驱动环2)，其是依附于可变导轨环1的，用于驱动第三部分的焊接结构在可变导轨环1上匀速运动；在本申请中，第三部分的焊接结构(焊接组件3)添加了智能计算机设备及程序，可以自动判断焊接头与焊口的位置偏移量，实现最精准化的焊接控制。
如图1、图2和图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述焊接驱动环2还包括配重驱动环202；
所述配重驱动环202呈弧形结构、且在所述可变导轨环1的外壁沿圆周方向与所述焊接承载环201同步滑动设置，且所述配重驱动环202与所述焊接承载环201分别在圆周的两端间隔设置，所述配重驱动环202与所述焊接承载环201间设有一组伸缩连接件，一组所述伸缩连接件与驱动环控制套203在圆周方向滑动配合，当所述伸缩连接件沿所述驱动环控制套203滑动时，所述焊接驱动环2所形成的封闭圆直径改变。
进一步的，所述移动定位件101的外壁沿圆周方向设有焊接滑轨102，所述焊接承载环201与所述配重驱动环202均与所述焊接滑轨102滑动配合；
所述配重驱动环202上设有环向驱动件2021，所述环向驱动件2021用于通过驱动轮结构与焊接滑轨102配合、并驱动所述焊接驱动环2沿焊接滑轨102滑动。
进一步的，所述配重驱动环202上还设有驱动环配重基座2022；
所述驱动环配重基座2022上设有多个可拆装的配重件4，所述驱动环配重基座2022上的配重件4和所述配重驱动环202的重量之和与所述焊接承载环201及其焊接承载环201所承载结构的重量之和一致。
在本发明的一个实施例中，对焊接驱动环进行了结构说明，补充了配重驱动环202，其在圆周上与焊接承载环201分别在两端设置，且二者均为对称结构，用处在于：通过装配配重件4，使得配重驱动环202的整体重量与焊接承载件201及其上的相关结构整体重量保持一致，这样便可以实现整个焊接驱动环2在运动时的平衡状态保持，当焊接组件3在竖直的圆形焊接面上处于任意位置时，均能够保持焊接组件3以及转动运动的稳定性，避免在运动过程中因焊接驱动环2的重心偏移导致的运动不稳定情况发生，从而通过稳定可靠的运动，保证焊接质量。
如2、图4和图5所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述焊接承载环201上设有调节导向架2011；
所述调节导向架2011在所述焊接承载环201转动方向的两侧对称设置，两侧的所述调节导向架2011上分别设有焊接装配基座2013与焊接配重基座2012，所述焊接装配基座2013用于可拆卸安装所述焊接组3，所述焊接配重基座2012用于通过装配配重件4使得所述焊接承载环201两侧的所述调节导向架2011及调节导向架2011所承载结构的重量之和一致；
所述焊接装配基座2013与所述焊接配重基座2012通过同步驱动机构2014驱动并同步做反方向运动。
在本发明的一个实施例中，对焊接承接环2010的相关结构及装配进行了说明，同样的，焊接承载环201上也设有与焊接组件3对应的配重结构(焊接配重基座2012)，其作用同样也是为了保证焊接过程中，焊接组件运动的稳定性；因焊接组件3在焊接中需要配合焊缝接口运动，因此设置了可以驱动焊接配重基座2012与焊接装配基座2013同步反向运动的同步驱动机构2014，进而保证配重在焊接过程中能够持续有效生效；其中，对于同步驱动机构2014，包括驱动电机和齿轮组，驱动电机转动并通过传动轴带动焊接配重基座2012与焊接装配基座2013内部的齿轮组转动，从而与调节导向架2011表面的齿条结构配合，实现驱动作用，运动方向则通过齿轮组结构配合实现。
如图1至图3所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述移动定位件101沿半径方向的内侧还设有锁定件103以及位移机构104，所述锁定件103通过伸缩结构与移动定位件101连接，所述位移机构104沿半径方向的长度小于所述锁定件103的最大伸出长度且大于所述锁定件103的最小收缩长度，所述位移机构104的转动方向与保护管的轴线方向共面设置，用于使得所述可变导轨环1在保护管的长度方向运动。
进一步的，所述移动定位件101及所述驱动环控制套203在与所述伸缩连接件的连接位置处均设有伸缩锁定机构5，所述伸缩锁定机构5用于限制所述伸缩连接件与所述移动定位件101及所述驱动环控制套203的滑动自由度。
在本发明的一个实施例中，多个锁定件103是同步控制伸缩的，其作用在于定位寻找管路的圆心，使得可变导轨环1能够与管路共用中轴，减少在焊接过程中焊接组件3的自主调节运动需要，对保证焊接稳定性有着较好的间接影响效果，位移机构104则用于装置在保护管管道壁面快速移动的实现；对于伸缩锁定机构5，其可以通过螺帽配合厚度变化的柔性垫片实现，当螺帽转动至垫片较厚位置时，实现垫片与伸缩连接件的锁定配合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电缆保护管加工用接口焊接装置，其特征在于，所述接口焊接装置包括在保护管外壁呈环状结构设置的可变导轨环(1)以及在所述可变导轨环(1)外壁与所述可变导轨环(1)滑动配合的焊接驱动环(2)，所述焊接驱动环(2)相对于所述可变导轨环(1)同轴转动设置；
所述可变导轨环(1)，包括数个在圆周上均匀分布的移动定位件(101)以及在相邻所述移动定位件(101)间设置的伸缩连接件，所述移动定位件(101)与所述伸缩连接件均呈弧形结构，所述移动定位件(101)与所述伸缩连接件间沿圆周方向滑动配合设置，当所述移动定位件(101)沿所述伸缩连接件滑动时，所述可变导轨环(1)所形成的封闭圆直径改变；
所述焊接驱动环(2)包括焊接承载环(201)，所述焊接承载环(201)呈弧形结构、且在所述可变导轨环(1)的外壁沿圆周方向滑动设置，所述焊接承载环(201)的弧长大于相邻所述移动定位件(101)间的最大弧长间距，所述焊接承载环(201)的顶部设有焊接组件(3)，当所述焊接驱动环(2)沿可变导轨环(1)转动时，带动所述焊接组件(3)绕保护管作圆周运动；
所述焊接组件(3)包括用于夹持焊头进行接口焊接的焊接臂(301)以及与所述焊接臂(301)相邻设置的视觉处理单元(302)，所述视觉处理单元(302)用于通过图像采集设备采集接口及焊头图像，并通过计算机设备及处理程序判断焊头偏移量，以生成控制信号控制所述焊接臂(301)运动；
所述焊接驱动环(2)还包括配重驱动环(202)；
所述配重驱动环(202)呈弧形结构、且在所述可变导轨环(1)的外壁沿圆周方向与所述焊接承载环(201)同步滑动设置，且所述配重驱动环(202)与所述焊接承载环(201)分别在圆周的两端间隔设置，所述配重驱动环(202)与所述焊接承载环(201)间设有一组伸缩连接件，一组所述伸缩连接件与驱动环控制套(203)在圆周方向滑动配合，当所述伸缩连接件沿所述驱动环控制套(203)滑动时，所述焊接驱动环(2)所形成的封闭圆直径改变；
所述移动定位件(101)的外壁沿圆周方向设有焊接滑轨(102)，所述焊接承载环(201)与所述配重驱动环(202)均与所述焊接滑轨(102)滑动配合；
所述配重驱动环(202)上设有环向驱动件(2021)，所述环向驱动件(2021)用于通过驱动轮结构与焊接滑轨(102)配合、并驱动所述焊接驱动环(2)沿焊接滑轨(102)滑动；
所述配重驱动环(202)上还设有驱动环配重基座(2022)；
所述驱动环配重基座(2022)上设有多个可拆装的配重件(4)，所述驱动环配重基座(2022)上的配重件(4)和所述配重驱动环(202)的重量之和与所述焊接承载环(201)及其焊接承载环(201)所承载结构的重量之和一致；
所述焊接承载环(201)上设有调节导向架(2011)；
所述调节导向架(2011)在所述焊接承载环(201)转动方向的两侧对称设置，两侧的所述调节导向架(2011)上分别设有焊接装配基座(2013)与焊接配重基座(2012)，所述焊接装配基座(2013)用于可拆卸安装所述焊接组件(3)，所述焊接配重基座(2012)用于通过装配配重件(4)使得所述焊接承载环(201)两侧的所述调节导向架(2011)及调节导向架(2011)所承载结构的重量之和一致；
所述焊接装配基座(2013)与所述焊接配重基座(2012)通过同步驱动机构(2014)驱动并同步做反方向运动。
2.根据权利要求1所述的电缆保护管加工用接口焊接装置，其特征在于，所述移动定位件(101)沿半径方向的内侧还设有锁定件(103)以及位移机构(104)，所述锁定件(103)通过伸缩结构与移动定位件(101)连接，所述位移机构(104)沿半径方向的长度小于所述锁定件(103)的最大伸出长度且大于所述锁定件(103)的最小收缩长度，所述位移机构(104)的转动方向与保护管的轴线方向共面设置，用于使得所述可变导轨环(1)在保护管的长度方向运动。
3.根据权利要求2所述的电缆保护管加工用接口焊接装置，其特征在于，所述移动定位件(101)及驱动环控制套(203)在与伸缩连接件的连接位置处均设有伸缩锁定机构(5)，所述伸缩锁定机构(5)用于限制所述伸缩连接件与所述移动定位件(101)及所述驱动环控制套(203)的滑动自由度。
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