CN117564855A - 管道全位置焊缝打磨机器人、焊缝打磨系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道全位置焊缝打磨机器人、焊缝打磨系统及方法，涉及管道焊接技术领域，解决现有管道现场焊接中焊工使用角磨机打磨焊缝余高费时费力的问题。包括行走底盘模块、龙门桁架模块、电动推杆模块、平台型推杆模块、力控单元模块、激光传感模块和打磨主轴模块，龙门桁架模块支撑在两个行走底盘模块上，电动推杆模块设置在龙门桁架模块上，力控单元模块以及激光传感模块与平台型推杆模块相连接，打磨主轴模块与力控单元模块相连接。本发明通过行走底盘模块沿柔性轨道行进并沿管道做周向运动，实现管道全位置焊缝打磨任务，能够解决现有管道全位置焊缝余高过高、焊缝与母材不平滑存在夹角产生应力集中导致的安全性问题。

Description

管道全位置焊缝打磨机器人、焊缝打磨系统及方法

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，尤其是涉及一种管道全位置焊缝打磨机器人、焊缝打磨系统及方法。

背景技术

随着国民经济的发展，我国对能源的需求量越来越大，特别是石油、天然气等的需求量更是增长迅速。众所周知，长输管道间连接多使用焊接连接;而随着管道现场焊接施工技术的不断进步，半自动、全自动焊接技术的应用范围逐渐广泛，管道间焊接技术已经逐步趋于成熟，但无论是半自动、全自动焊接技术，在进行管道间焊接时焊缝都会不可避免的产生焊缝余高过高、焊缝与母材不平滑连接等缺陷，使得焊缝表面凸起出现尖角，过度不圆滑造成应力集中，导致焊接接头处的疲劳寿命和抗疲劳性能急剧下降，更严重的会降低焊接结构的承载能力，从而导致管道的使用时间和在使用过程中的安全性得不到保障。

另外，依据国家标准对焊缝进行常规超声检测时，要求对焊缝周边进行修整打磨出足够的探头移动区域并且要保证表面平滑，这就需要事先打磨处理焊缝周边平面各种焊接缺陷，极端情况下甚至要磨平焊缝余高，耗费大量人力、物力和时间。

目前，在工作现场安装的不可拆卸管道运用较成熟的抛光打磨机打磨费时费力，而且现在有一些关于管道行走机器人的研究，但绝大多数都是用来检测管道质量并不适用于管道焊缝的打磨。所以，为了克服目前存在于长输管道间由于焊缝余高过高、焊缝与母材不能平滑连接所产生的安全性问题，并提高焊接接头的抗疲劳性能，延长管道使用寿命，进而完成这一管道全位置焊缝打磨任务，需要研究一种特种机器人来进行打磨任务，对解决现有管道间焊接时焊接接头产生的各种缺陷有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道全位置焊缝打磨机器人、焊缝打磨系统及方法，解决现有管道现场焊接中焊工使用角磨机打磨焊缝余高费时费力的问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种管道全位置焊缝打磨机器人，包括行走底盘模块、龙门桁架模块、电动推杆模块、平台型推杆模块、力控单元模块、激光传感模块和打磨主轴模块，其中，所述龙门桁架模块支撑在两个所述行走底盘模块上，所述行走底盘模块用以与套设在管道上的柔性轨道相配合，所述电动推杆模块设置在所述龙门桁架模块上，所述平台型推杆模块与所述电动推杆模块相连接且所述电动推杆模块能带动所述平台型推杆模块沿水平方向移动，所述力控单元模块以及所述激光传感模块与所述平台型推杆模块相连接，所述平台型推杆模块能带动所述力控单元模块以及所述激光传感模块沿高度方向移动，所述打磨主轴模块与所述力控单元模块相连接。

进一步地，所述激光传感模块包括L型安装底板、传感连接板、扇形固定板以及激光传感器，所述L型安装底板的一端与所述平台型推杆模块相连接，所述述L型安装底板的另一端通过所述扇形固定板与所述传感连接板相连接，所述激光传感器设置在所述传感连接板上；所述扇形固定板成U型结构，所述扇形固定板的中间板部与所述L型安装底板相连接，所述扇形固定板相对设置的两个侧板部上设置有上安装孔和下安装孔，多个所述上安装孔呈弧形依次间隔分布，两个连接件分别穿过所述下安装孔和对应的所述上安装孔与所述扇形固定板相连接。

进一步地，所述力控单元模块包括力控壳体、移动板、力控气缸、力传感器、位移传感器、力控电路板，所述移动板与所述打磨主轴模块相连接，所述移动板穿过所述力控壳体与所述力控气缸的伸缩轴通过所述力传感器相连接，所述移动板可相对于所述力控壳体上下移动，所述力控气缸以及所述力控电路板固定在所述力控壳体内部，所述力控气缸、所述力传感器以及所述位移传感器均与所述力控电路板相连接，所述位移传感器用于检测所述力控气缸伸缩轴的位移量，所述力控壳体上设置有气路快接插头以及出线孔，所述气路快接插头与所述力控气缸之间的连接管路上设置有控制阀。

进一步地，所述平台型推杆模块包括推杆外壳、同步轮盒、前端盖板、竖向移动板、力控伺服电机、同步带轮结构、力控丝杠以及推杆结构，所述同步轮盒和所述前端盖板相对设置在所述推杆外壳的两端，所述同步轮盒与所述推杆外壳相连接，所述力控伺服电机和所述同步带轮结构分别设置于所述推杆外壳和所述同步轮盒内，所述力控伺服电机与所述同步带轮结构相连接，所述力控丝杠与所述同步带轮结构相连接，所述力控丝杠通过轴承支撑于所述推杆外壳内，所述推杆结构与所述力控丝杠相连接，所述推杆结构伸出所述推杆外壳与所述前端盖板相连接，所述竖向移动板平行设置于所述推杆外壳的一侧且与所述前端盖板相连接，所述力控伺服电机动作时能带动所述前端盖板和所述竖向移动板向上或向下移动。

进一步地，所述龙门桁架模块包括桁架把手、水平支撑梁以及竖直支撑梁，两个所述竖直支撑梁分别垂直设置于所述水平支撑梁的两端，所述桁架把手设置在所述水平支撑梁的顶面上，所述竖直支撑梁分别与对应的所述行走底盘模块相连接。

进一步地，所述电动推杆模块包括伺服电机、传动箱、联轴器、法兰连接件、推杆壳、端盖、滚珠丝杠、丝杠螺母以及滑动块，所述传动箱设置在所述伺服电机以及所述推杆壳的一侧，所述伺服电机设置在所述推杆壳的下方，所述端盖设置在所述推杆壳背离所述传动箱的一侧，所述传动箱的输出端通过所述联轴器与所述滚珠丝杠相连接，所述滚珠丝杠背离所述传动箱的一侧通过轴承支撑在所述推杆壳上，所述滚珠丝杠设置于所述推杆壳内，所述推杆壳通过所述法兰连接件与所述联轴器相连接，所述丝杠螺母设置于所述滚珠丝杠上，所述推杆壳的底部开设有条形孔，所述滑动块从所述推杆壳的底部伸入所述推杆壳与所述丝杠螺母相连接，所述滑动块与所述推杆壳沿长度方向的两个侧面之间存在凸起卡槽配合结构。

进一步地，所述行走底盘模块包括底盘壳体、行走轮轴、圆弧齿轮以及驱动结构，两个所述行走轮轴平行间隔支撑在所述底盘壳体内，每个所述行走轮轴上间隔设置两个所述圆弧齿轮，所述圆弧齿轮的底部穿出所述底盘壳体，每个所述行走轮轴与对应的所述驱动结构相连接。

进一步地，所述管道全位置焊缝打磨机器人还包括快插连接模块，所述行走底盘模块通过所述快插连接模块与所述龙门桁架模块相连接；所述快插连接模块包括快插连接板、插接结构以及压紧结构，其中，所述快插连接板设置在所述行走底盘模块的底部，所述快插连接板与所述行走底盘模块之间通过所述插接结构以及所述压紧结构相连接，所述插接结构以及所述压紧结构设置于所述快插连接板的前后两端，通过所述插接结构和所述压紧结构将所述快插连接板可拆卸地连接在所述行走底盘模块上；所述插接结构包括凹形楔口块和插入凸起；所述压紧结构包括压盖螺母、三角压扣、T型拉杆和凹形拉杆座，所述凹形楔口块固定在所述行走底盘模块的上部前端，所述凹形拉杆座固定在行走底盘模块的尾部上端，所述T型拉杆嵌入在所述凹形拉杆座内且与所述凹形拉杆座转动连接，所述压盖螺母通过螺纹连接在所述T型拉杆上，所述三角压扣固定在所述快插连接板的末端，所述插入凸起设置于所述快插连接板的前端且所述插入凸起插入所述凹形楔口块。

本发明提供一种管道全位置焊缝打磨系统，包括柔性轨道和所述的管道全位置焊缝打磨机器人，所述柔性轨道为两个，所述柔性轨道能套设于管道上，所述管道全位置焊缝打磨机器人的行走底盘模块分别与对应的所述柔性轨道相配合。

本发明提供一种所述的管道全位置焊缝打磨机器人的工作方法，包括如下内容：由行走底盘模块带动激光传感模块围绕柔性轨道旋转一周，扫描焊缝；通过电动推杆模块微调打磨主轴模块到打磨区域，通过平台型推杆模块来控制打磨主轴模块与焊缝的高低距离；打磨主轴模块开始动作，通过行走底盘模块完成围绕管道焊缝一周的第一次粗磨；更换打磨刀具，重新进行激光扫描焊缝；再次对需打磨区域进行第二次细磨直至回到打磨初始位置，打磨完成。

本发明优选技术方案至少可以产生如下技术效果：通过本发明提供的管道全位置焊缝打磨机器人，可替代人工打磨工作。本发明通过行走底盘模块沿柔性轨道行进并沿管道做周向运动，实现管道全位置焊缝打磨任务，通过平台型推杆模块、力控单元模块与激光传感模块相互配合实现管道焊缝的精确定位，能够解决现有管道间焊接时焊缝产生的焊缝余高过高、焊缝与母材不能平滑连接等安全性问题，确保焊接工作的高质量完成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的管道全位置焊缝打磨系统的结构示意图；

图2是本发明提供的管道全位置焊缝打磨系统的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是本发明提供的管道全位置焊缝打磨机器人的结构示意图；

图5是本发明提供的管道全位置焊缝打磨机器人的结构示意图；

图6是图5中B处的局部放大图；

图7是本发明提供的激光传感模块的结构示意图；

图8是本发明提供的管道全位置焊缝打磨机器人的结构示意图；

图9是本发明提供的电动推杆模块的结构示意图；

图10是本发明提供的电动推杆模块的结构示意图；

图11是本发明提供的力控单元模块的内部结构示意图；

图12是本发明提供的力控单元模块的内部结构示意图。

图中1、行走底盘模块；101、底盘壳体；102、行走轮轴；103、圆弧齿轮；2、龙门桁架模块；201、桁架把手；202、水平支撑梁；203、竖直支撑梁；3、电动推杆模块；301、伺服电机；302、传动箱；303、联轴器；304、法兰连接件；305、推杆壳；306、端盖；307、滚珠丝杠；308、丝杠螺母；309、滑动块；310、中间连接板；4、平台型推杆模块；401、推杆外壳；402、同步轮盒；403、前端盖板；404、竖向移动板；5、力控单元模块；501、力控壳体；502、移动板；503、力控气缸；504、力控电路板；505、位移传感器；6、激光传感模块；601、L型安装底板；602、传感连接板；603、扇形固定板；604、激光传感器；605、上安装孔；606、下安装孔；7、打磨主轴模块；8、插接结构；801、凹形楔口块；802、插入凸起；9、压紧结构；901、压盖螺母；902、三角压扣；903、T型拉杆；904、凹形拉杆座；10、快插连接板；11、柔性轨道；12、管道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1和图2，本发明提供了一种管道全位置焊缝打磨机器人，包括行走底盘模块1、龙门桁架模块2、电动推杆模块3、平台型推杆模块4、力控单元模块5、激光传感模块6和打磨主轴模块7，其中，龙门桁架模块2支撑在两个行走底盘模块1上，行走底盘模块1用以与套设在管道上的柔性轨道11相配合，电动推杆模块3设置在龙门桁架模块2上，平台型推杆模块4与电动推杆模块3相连接且电动推杆模块3能带动平台型推杆模块4沿水平方向移动，力控单元模块5以及激光传感模块6与平台型推杆模块4相连接，平台型推杆模块4能带动力控单元模块5以及激光传感模块6沿高度方向移动，打磨主轴模块7与力控单元模块5相连接。

本发明通过行走底盘模块1沿柔性轨道11行进并沿管道做周向运动，实现管道全位置焊缝打磨任务，通过电动推杆模块3、平台型推杆模块4、力控单元模块5与激光传感模块6相互配合实现管道焊缝的精确定位，能够解决现有管道间焊接时焊缝产生的焊缝余高过高、焊缝与母材不能平滑连接等安全性问题，确保焊接工作的高质量完成。

关于激光传感模块6，具体结构如下：激光传感模块6包括L型安装底板601、传感连接板602、扇形固定板603以及激光传感器604，L型安装底板601的一端与平台型推杆模块4相连接，述L型安装底板601的另一端通过扇形固定板603与传感连接板602相连接，激光传感器604设置在传感连接板602上；扇形固定板603成U型结构，扇形固定板603的中间板部与L型安装底板601相连接，扇形固定板603相对设置的两个侧板部上设置有上安装孔605和下安装孔606，多个上安装孔605呈弧形依次间隔分布，两个连接件分别穿过下安装孔606和对应的上安装孔605与扇形固定板603相连接。

参见图5，示意出了激光传感模块6，激光传感模块6的L型安装底板601与平台型推杆模块4相连接。参见图7，示意出了L型安装底板601、传感连接板602、扇形固定板603以及激光传感器604。激光传感器604位于扇形固定板603的两个侧板部之间，在扇形固定板603相对设置的两个侧板部上设置有上安装孔605和下安装孔606，两个连接件分别穿过下安装孔606和对应的上安装孔605，实现激光传感器604与扇形固定板603的可拆卸连接。通过连接件穿过不同的上安装孔605，可调整激光传感模块6的角度。

由行走底盘模块1带动激光传感模块6围绕柔性轨道11旋转一周，扫描焊缝，将焊缝的信息传输给管道全位置焊缝打磨机器人的控制单元，以便于调整打磨主轴模块7对管道焊缝进行打磨。

关于力控单元模块5，结构优选如下：力控单元模块5包括力控壳体501、移动板502、力控气缸503、力传感器、力控电路板504、位移传感器505，移动板502与打磨主轴模块7相连接，移动板502穿过力控壳体501与力控气缸503的伸缩轴通过力传感器相连接，移动板502可相对于力控壳体501上下移动，力控气缸503以及力控电路板504固定在力控壳体501内部，力控气缸503、力传感器以及位移传感器505均与力控电路板504相连接，位移传感器505用于检测力控气缸503伸缩轴的位移量，力控壳体501上设置有气路快接插头以及出线孔，气路快接插头与力控气缸503之间的连接管路上设置有控制阀。

参见图4，示意出了力控单元模块5的一侧与平台型推杆模块4相连接，另一侧与打磨主轴模块7相连接。参见图11和图12，示意出了力控单元模块5的内部结构。参见图11和图4，示意出了移动板502，移动板502的一侧与打磨主轴模块7相连接。参见图11，移动板501包括L型板和连接板，图11中L型板的竖直部分与力控气缸503相连接，L型板的水平部分与连接板相连接，连接板穿过力控壳体501与打磨主轴模块7固定连接。

移动板502沿高度方向相对于力控壳体501可上下移动。当打磨主轴模块7打磨时遇到凸起的焊缝，打磨主轴模块7以及移动板502会向上有个小幅度移动，移动板502与力控气缸503相连接，力控气缸503的伸缩轴会缩回一定量，位移传感器505会检测到力控气缸503伸缩轴的缩回量，然后反馈至力控电路板504控制力控气缸503的伸缩轴伸出。移动板502穿过力控壳体501与力控气缸503的伸缩轴通过力传感器相连接，当移动板502移动时，力传感器可以检测到力信号的变化。

通过力控单元模块5，可使得打磨主轴模块7的打磨轨迹为与管道同心的圆形，以保证打磨的效果，可以生成较为光滑、美观的焊接表面。

关于平台型推杆模块4，具体结构可以如下：平台型推杆模块4包括推杆外壳401、同步轮盒402、前端盖板403、竖向移动板404、力控伺服电机、同步带轮结构、力控丝杠以及推杆结构405，同步轮盒402和前端盖板403相对设置在推杆外壳401的两端，同步轮盒402与推杆外壳401相连接，力控伺服电机和同步带轮结构分别设置于推杆外壳401和同步轮盒402内，力控伺服电机与同步带轮结构相连接，力控丝杠与同步带轮结构相连接，力控丝杠通过轴承支撑于推杆外壳401内，推杆结构405与力控丝杠相连接，推杆结构405伸出推杆外壳401与前端盖板403相连接，竖向移动板404平行设置于推杆外壳401的一侧且与前端盖板403相连接，力控伺服电机动作时能带动前端盖板403和竖向移动板404向上或向下移动。

参见图4，示意出了平台型推杆模块4。力控伺服电机动作时，通过同步带轮结构带动力控丝杠转动，推杆结构405与力控丝杠相连接，推杆结构405与力控丝杠形状丝杠机构，即当力控丝杠转动时，推杆结构405可沿力控丝杠的长度方向移动。关于推杆结构405的具体连接结构，不做具体限定，采用现有技术即可。推杆结构405伸出推杆外壳401与前端盖板403相连接，竖向移动板404平行设置于推杆外壳401的一侧且与前端盖板403相连接，因此，力控伺服电机动作时能带动前端盖板403和竖向移动板404向上或向下移动。进而，实现平台型推杆模块4带动力控单元模块5以及激光传感模块6上、下移动。

关于龙门桁架模块2，具体结构如下：参见图4，龙门桁架模块2包括桁架把手201、水平支撑梁202以及竖直支撑梁203，两个竖直支撑梁203分别垂直设置于水平支撑梁202的两端，桁架把手201设置在水平支撑梁202的顶面上，竖直支撑梁203分别与对应的行走底盘模块1相连接。

关于电动推杆模块3，具体结构可以如下：电动推杆模块3包括伺服电机301、传动箱302、联轴器303、法兰连接件304、推杆壳305、端盖306、滚珠丝杠307、丝杠螺母308以及滑动块309，传动箱302设置在伺服电机301以及推杆壳305的一侧，伺服电机301设置在推杆壳305的下方，端盖306设置在推杆壳305背离传动箱302的一侧，传动箱302的输出端通过联轴器303与滚珠丝杠307相连接，滚珠丝杠307背离传动箱302的一侧通过轴承支撑在推杆壳305上，滚珠丝杠307设置于推杆壳305内，推杆壳305通过法兰连接件304与联轴器303相连接，丝杠螺母308设置于滚珠丝杠307上，推杆壳305的底部开设有条形孔，滑动块309从推杆壳305的底部伸入推杆壳305与丝杠螺母308相连接，滑动块309与推杆壳305沿长度方向的两个侧面之间存在凸起卡槽配合结构。

参见图8，推杆壳305以及端盖306设置在水平支撑梁202的内部。参见图8和图9，示意出了中间连接板310，中间连接板310与平台型推杆模块4相连接。参见图9，示意出了伺服电机301、传动箱302以及推杆壳305等，伺服电机301动作时，通过传送箱302带动滚珠丝杠307转动，进而带动丝杠螺母308沿滚珠丝杠307的长度方向上移动。参见图10，示意出了丝杠螺母308。滑动块309与丝杠螺母308相连接。参见图9，滑动块309与推杆壳305沿长度方向的两个侧面之间存在凸起卡槽配合结构，导向滑动块309的移动。

关于打磨主轴模块7，打磨主轴模块7包括驱动机构以及金刚石砂轮，金刚石砂轮与驱动机构相连接，打磨主轴模块7通过力控单元模块5来控制打磨时的力度。

关于行走底盘模块1，结构优选如下：参见图3，行走底盘模块1包括底盘壳体101、行走轮轴102、圆弧齿轮103以及驱动结构，两个行走轮轴102平行间隔支撑在底盘壳体101内，每个行走轮轴102上间隔设置两个圆弧齿轮103，圆弧齿轮103的底部穿出底盘壳体101，每个行走轮轴102与对应的驱动结构相连接。参见图3，示意出了设置在同一行走轮轴102上的两个圆弧齿轮103，两个圆弧齿轮103与柔性轨道11的凹槽相配合。驱动结构驱动行走轮轴102转动时，可带动行走轮轴102转动，进而实现行走底盘模块1沿柔性轨道11移动。

管道全位置焊缝打磨机器人还包括快插连接模块，行走底盘模块1通过快插连接模块与龙门桁架模块2相连接，实现行走底盘模块1与龙门桁架模块2快速安装与拆卸。

快插连接模块包括快插连接板10、插接结构8以及压紧结构9，其中，快插连接板10设置在行走底盘模块1的底部，快插连接板10与行走底盘模块1之间通过插接结构8以及压紧结构9相连接，插接结构8以及压紧结构9设置于快插连接板10的前后两端，通过插接结构8和压紧结构9将快插连接板10可拆卸地连接在行走底盘模块1上；

插接结构8包括凹形楔口块801和插入凸起802，凹形楔口块801固定在行走底盘模块1，凹形楔口块801形成有插孔，插入凸起802可插入凹形楔口块801上的插孔；

参见图6，压紧结构9包括压盖螺母901、三角压扣902、T型拉杆903和凹形拉杆座904，凹形楔口块801固定在行走底盘模块1的上部前端，凹形拉杆座904固定在行走底盘模块1的尾部上端，T型拉杆903成T字形，T型拉杆903嵌入在凹形拉杆座904内且与凹形拉杆座904转动连接，压盖螺母901通过螺纹连接在T型拉杆903上，三角压扣902固定在快插连接板10的末端，插入凸起802设置于快插连接板10的前端且插入凸起802插入凹形楔口块801。

参见图4-图6，将快插连接板10固定在行走底盘模块1上时，首先将两个插入凸起802插入对应的凹形楔口块801，然后转动T型拉杆903，并拧压盖螺母901，使得压盖螺母901压紧在快插连接板10的三角压扣902上。

一种管道全位置焊缝打磨系统，包括柔性轨道11和管道全位置焊缝打磨机器人，柔性轨道11为两个，柔性轨道11能套设于管道12上，管道全位置焊缝打磨机器人的行走底盘模块1分别与对应的柔性轨道11相配合。本发明通过行走底盘模块沿柔性轨道行进并沿管道做周向运动，实现管道全位置焊缝打磨任务，通过平台型推杆模块、力控单元模块与激光传感模块相互配合实现管道焊缝的精确定位，能够解决现有管道间焊接时焊缝产生的焊缝余高过高、焊缝与母材不能平滑连接等安全性问题，确保焊接工作的高质量完成。

一种管道全位置焊缝打磨机器人的工作方法，包括如下内容：

由行走底盘模块1带动激光传感模块6围绕柔性轨道11旋转一周，扫描焊缝；

通过电动推杆模块3微调打磨主轴模块7到打磨区域，通过平台型推杆模块4来控制打磨主轴模块7与焊缝的高低距离；

打磨主轴模块7开始动作，通过行走底盘模块1完成围绕管道焊缝一周的第一次粗磨；

更换打磨刀具，重新进行激光扫描焊缝；

再次对需打磨区域进行第二次细磨直至回到打磨初始位置，打磨完成。

具体使用以及操作过程如下：

步骤一：管道全位置焊缝打磨机器人的安装：

第一步：两条柔性导轨11通过燕翅性弹簧钢片固定到所需打磨的管道焊缝两边；

第二步：微调柔性导轨11，并安装行走底盘模块1。

第三步：通过快插连接模块将打磨机器人其他部分整体固定到行走底盘模块1上，并使打磨主轴模块7靠近需要打磨的区域；

步骤二：打磨主轴模块进行打磨作业：

第一步：由行走底盘模块1带动激光传感模块6围绕柔性轨道11旋转一周，扫描焊缝；

第二步：通过电动推杆模块3微调打磨主轴模块7到打磨区域，通过平台型推杆模块4来控制打磨主轴模块7与焊缝的高低距离；

第三步：打磨主轴模块7开始动作，通过行走底盘模块1完成围绕管道焊缝一周的第一次粗磨；

第四步：更换打磨刀具，重新进行激光扫描焊缝；

第五步：重复进行上述步骤，再次对需打磨区域进行第二次细磨直至回到打磨初始位置，打磨完成。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″ 的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、 ″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″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。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可视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“一个示例”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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，包括行走底盘模块（1）、龙门桁架模块（2）、电动推杆模块（3）、平台型推杆模块（4）、力控单元模块（5）、激光传感模块（6）和打磨主轴模块（7），

所述龙门桁架模块（2）支撑在两个所述行走底盘模块（1）上，所述行走底盘模块（1）用以与套设在管道上的柔性轨道（11）相配合，所述电动推杆模块（3）设置在所述龙门桁架模块（2）上，所述平台型推杆模块（4）与所述电动推杆模块（3）相连接且所述电动推杆模块（3）能带动所述平台型推杆模块（4）沿水平方向移动，所述力控单元模块（5）以及所述激光传感模块（6）与所述平台型推杆模块（4）相连接，所述平台型推杆模块（4）能带动所述力控单元模块（5）以及所述激光传感模块（6）沿高度方向移动，所述打磨主轴模块（7）与所述力控单元模块（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述激光传感模块（6）包括L型安装底板（601）、传感连接板（602）、扇形固定板（603）以及激光传感器（604），所述L型安装底板（601）的一端与所述平台型推杆模块（4）相连接，所述述L型安装底板（601）的另一端通过所述扇形固定板（603）与所述传感连接板（602）相连接，所述激光传感器（604）设置在所述传感连接板（602）上；

所述扇形固定板（603）成U型结构，所述扇形固定板（603）的中间板部与所述L型安装底板（601）相连接，所述扇形固定板（603）相对设置的两个侧板部上设置有上安装孔（605）和下安装孔（606），多个所述上安装孔（605）呈弧形依次间隔分布，两个连接件分别穿过所述下安装孔（606）和对应的所述上安装孔（605）与所述扇形固定板（603）相连接。

3.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述力控单元模块（5）包括力控壳体（501）、移动板（502）、力控气缸（503）、力传感器、力控电路板（504）、位移传感器（505），所述移动板（502）与所述打磨主轴模块（7）相连接，所述移动板（502）穿过所述力控壳体（501）与所述力控气缸（503）的伸缩轴通过所述力传感器相连接，所述移动板（502）可相对于所述力控壳体（501）上下移动，所述力控气缸（503）以及所述力控电路板（504）固定在所述力控壳体（501）内部，所述力控气缸（503）、所述力传感器以及所述位移传感器（505）均与所述力控电路板（504）相连接，所述位移传感器（505）用于检测所述力控气缸（503）伸缩轴的位移量，所述力控壳体（501）上设置有气路快接插头以及出线孔，所述气路快接插头与所述力控气缸（503）之间的连接管路上设置有控制阀。

4.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述平台型推杆模块（4）包括推杆外壳（401）、同步轮盒（402）、前端盖板（403）、竖向移动板（404）、力控伺服电机、同步带轮结构、力控丝杠以及推杆结构（405），所述同步轮盒（402）和所述前端盖板（403）相对设置在所述推杆外壳（401）的两端，所述同步轮盒（402）与所述推杆外壳（401）相连接，所述力控伺服电机和所述同步带轮结构分别设置于所述推杆外壳（401）和所述同步轮盒（402）内，所述力控伺服电机与所述同步带轮结构相连接，所述力控丝杠与所述同步带轮结构相连接，所述力控丝杠通过轴承支撑于所述推杆外壳（401）内，所述推杆结构（405）与所述力控丝杠相连接，所述推杆结构（405）伸出所述推杆外壳（401）与所述前端盖板（403）相连接，所述竖向移动板（404）平行设置于所述推杆外壳（401）的一侧且与所述前端盖板（403）相连接，所述力控伺服电机动作时能带动所述前端盖板（403）和所述竖向移动板（404）向上或向下移动。

5.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述龙门桁架模块（2）包括桁架把手（201）、水平支撑梁（202）以及竖直支撑梁（203），两个所述竖直支撑梁（203）分别垂直设置于所述水平支撑梁（202）的两端，所述桁架把手（201）设置在所述水平支撑梁（202）的顶面上，所述竖直支撑梁（203）分别与对应的所述行走底盘模块（1）相连接。

6.根据权利要求5所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述电动推杆模块（3）包括伺服电机（301）、传动箱（302）、联轴器（303）、法兰连接件（304）、推杆壳（305）、端盖（306）、滚珠丝杠（307）、丝杠螺母（308）以及滑动块（309），所述传动箱（302）设置在所述伺服电机（301）以及所述推杆壳（305）的一侧，所述伺服电机（301）设置在所述推杆壳（305）的下方，所述端盖（306）设置在所述推杆壳（305）背离所述传动箱（302）的一侧，所述传动箱（302）的输出端通过所述联轴器（303）与所述滚珠丝杠（307）相连接，所述滚珠丝杠（307）背离所述传动箱（302）的一侧通过轴承支撑在所述推杆壳（305）上，所述滚珠丝杠（307）设置于所述推杆壳（305）内，所述推杆壳（305）通过所述法兰连接件（304）与所述联轴器（303）相连接，所述丝杠螺母（308）设置于所述滚珠丝杠（307）上，所述推杆壳（305）的底部开设有条形孔，所述滑动块（309）从所述推杆壳（305）的底部伸入所述推杆壳（305）与所述丝杠螺母（308）相连接，所述滑动块（309）与所述推杆壳（305）沿长度方向的两个侧面之间存在凸起卡槽配合结构。

7.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述行走底盘模块（1）包括底盘壳体（101）、行走轮轴（102）、圆弧齿轮（103）以及驱动结构，两个所述行走轮轴（102）平行间隔支撑在所述底盘壳体（101）内，每个所述行走轮轴（102）上间隔设置两个所述圆弧齿轮（103），所述圆弧齿轮（103）的底部穿出所述底盘壳体（101），每个所述行走轮轴（102）与对应的所述驱动结构相连接。

8.根据权利要求1所述的管道全位置焊缝打磨机器人，其特征在于，所述管道全位置焊缝打磨机器人还包括快插连接模块，所述行走底盘模块（1）通过所述快插连接模块与所述龙门桁架模块（2）相连接；

所述快插连接模块包括快插连接板（10）、插接结构（8）以及压紧结构（9），其中，所述快插连接板（10）设置在所述行走底盘模块（1）的底部，所述快插连接板（10）与所述行走底盘模块（1）之间通过所述插接结构（8）以及所述压紧结构（9）相连接，所述插接结构（8）以及所述压紧结构（9）设置于所述快插连接板（10）的前后两端，通过所述插接结构（8）和所述压紧结构（9）将所述快插连接板（10）可拆卸地连接在所述行走底盘模块（1）上；

所述插接结构（8）包括凹形楔口块（801）和插入凸起（802）；

所述压紧结构（9）包括压盖螺母（901）、三角压扣（902）、T型拉杆（903）和凹形拉杆座（904），所述凹形楔口块（801）固定在所述行走底盘模块（1）的上部前端，所述凹形拉杆座（904）固定在行走底盘模块（1）的尾部上端，所述T型拉杆（903）嵌入在所述凹形拉杆座（904）内且与所述凹形拉杆座（904）转动连接，所述压盖螺母（901）通过螺纹连接在所述T型拉杆（903）上，所述三角压扣（902）固定在所述快插连接板（10）的末端，所述插入凸起（802）设置于所述快插连接板（10）的前端且所述插入凸起（802）插入所述凹形楔口块（801）。

9.一种焊缝打磨系统，其特征在于，包括柔性轨道（11）和权利要求1-8中任一项所述的管道全位置焊缝打磨机器人，所述柔性轨道（11）为两个，所述柔性轨道（11）能套设于管道（12）上，所述管道全位置焊缝打磨机器人的行走底盘模块（1）分别与对应的所述柔性轨道（11）相配合。

10.一种权利要求1-8中任一项所述的管道全位置焊缝打磨机器人的工作方法，其特征在于，包括如下内容：

由行走底盘模块（1）带动激光传感模块（6）围绕柔性轨道（11）旋转一周，扫描焊缝；

通过电动推杆模块（3）微调打磨主轴模块（7）到打磨区域，通过平台型推杆模块（4）来控制打磨主轴模块（7）与焊缝的高低距离；

打磨主轴模块（7）开始动作，通过行走底盘模块（1）完成围绕管道焊缝一周的第一次粗磨；

更换打磨刀具，重新进行激光扫描焊缝；

再次对需打磨区域进行第二次细磨直至回到打磨初始位置，打磨完成。