弹性轨道式管道外壁自动焊接机构制造技术

本发明专利技术的目的在于提供弹性轨道式管道外壁自动焊接机构，两凸轮座之间通过销轴连接，角度可调，适用于不同的管径，通过凸轮锁紧机构固定在轨道上，角度调节板、轮座和凸轮座共同构成焊接小车基本框架，焊接小车采用齿轮驱动，可绕弹性轨道匀速圆周运动，焊枪径向移动机构安装在角度调节板上，采用手动调节，焊枪轴向移动机构通过径向移动盖板连接于径向移动机构，轴向移动驱动电机带动齿条运动，实现焊枪轴向移动，焊枪摆动机构安装在齿条支撑座前端，焊枪由步进电机直接驱动绕焊缝中心循环往复摆动。本发明专利技术具备小型化、模块化、质量轻、重量分布均匀、经济实用、控制简单、运行稳定、便于与管道外壁焊机的各种行走机构相匹配等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种管道焊接装置。
技术介绍
管道现已普遍使用于天然气、石油的长距离输送工程中，随着我国西气东输管道工程的逐步深化和扩大，对管道的输送能力和使用寿命也不断提出更高、更新的要求，以此满足东部发达地区对石油、天然气的需求。在管道履行自己的使命过程中，由于长期的油气腐蚀和冲刷加之外部环境对管道的影响，管壁变的越来越薄，以至于无法正常工作，甚至发生石油、天然气的泄露，不仅浪费了大量的自然资源，而且对附近的环境造成极大的污染，因此研发一种能够快速增加管壁厚度的机构，不仅能够极大的提高对壁厚较薄部位的修复速度，而且减轻了工人的劳动强度，增加了管道的使用寿命，具有很高的研究价值。国内在管道焊接方面的研究起步较晚，对大口径管道焊接较少，主要是平面结构的焊接，哈尔滨科能熔敷公司自行研制的柔性轨道焊接小车，自动化程度较低，焊枪位置通过十字滑块进行调节，在工作过程中需要操作人员随手支托，对焊工的体力和技术要求较高，不能较好的保证整体成型质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供适用于一定范围内不同管径的弹性轨道式管道外壁自动焊接机构。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术弹性轨道式管道外壁自动焊接机构，其特征是：包括焊接小车圆周运动模块、焊枪径向移动模块、焊枪轴向移动模块和焊枪摆动模块；焊接小车圆周运动模块包括弹性轨道1、伺服驱动电机12、左凸轮锁紧机构、右凸轮锁紧机构、角度调节板19，右凸轮锁紧机构包括右凸轮座34、右侧从动轮、右轮座36、右凸轮连杆43、右凸轮端盖44、右锁紧把手45、右固定圈连杆46、右固定圈47、右凸轮48，右轮座36安装在右凸轮座34上，右轮座36端部通过角度调节螺钉安装在角度调节板19的一个U型槽中，右凸轮座34和右轮座36上分别安装第一右侧从动轮和第二右侧从动轮，右凸轮48位于右凸轮座34中，第一右侧从动轮安装在右凸轮48中，右凸轮端盖44与右凸轮48装配，右固定圈47安装在右凸轮端盖44的外侧，右锁紧把手45和右固定圈47通过右固定圈连杆46连接，右凸轮座34和右锁紧把手45通过右凸轮连杆43连接，左凸轮锁紧机构和右凸轮锁紧机构结构相同、对称布置，右凸轮座34和左凸轮锁紧机构的左凸轮座17通过角度调节销轴33相连，左凸轮座17在左凸轮锁紧机构的位置与右凸轮座34在右凸轮锁紧机构的位置相对应，角度调节板19中部与角度调节销轴33相连，伺服驱动电机12连接主动齿轮13，主动齿轮13与从动齿轮32相啮合，从动齿轮32与弹性轨道1上周向设置的齿圈相配合，弹性轨道1和待焊管道之间通过衬垫2支撑；焊枪径向移动模块包括丝杠调节旋钮10、径向移动底座11、径向移动盖板20、径向移动导轨21、径向移动滑块37、径向移动丝杠38，径向移动底座11固定在角度调节板19上，径向移动导轨21固定在径向移动底座11上，径向移动导轨21上安装能沿其滑动的径向移动滑块37，径向移动滑块37与径向移动盖板20相连，径向移动丝杠38与螺母相配合，径向移动盖板20与螺母相连，径向移动丝杠38的端部安装丝杠调节旋钮10；焊枪轴向移动模块包括光杠端头固定支撑5、轴向移动滑块6、光杠7、轴向移动支撑板8、光杠尾部支撑座9、直齿条22、轴向驱动齿轮23、齿条支撑座24、轴向驱动电机支撑座39、轴向伺服驱动电机40，轴向移动支撑板8两端分别与光杠端头固定支撑5和光杠尾部支撑座9相固定，光杠7安装在光杠端头固定支撑5和光杠尾部支撑座9之间，光杠尾部支撑座9与径向移动滑块37相连，可沿光杠7移动的轴向移动滑块6套装在光杠7上，齿条支撑板24和轴向移动滑块6装配在一起，直齿条22安装在齿条支撑板24上，轴向驱动电机支撑座39安装在轴向移动支撑板8上，轴向伺服驱动电机40安装在电机支撑座39上，轴向伺服驱动电机40连接轴向驱动齿轮23，轴向驱动齿轮23与直齿条22啮合；焊枪摆动模块包括焊枪4、摆动电机支撑座25、焊枪夹爪27、摆动步进电机41、夹爪支撑座42，摆动电机支撑座25安装在齿条支撑板24上，夹爪支撑座42和摆动电机支撑座25两端连接，焊枪夹爪27安装于夹爪支撑座42上，摆动步进电机41安装在摆动电机支撑座25一侧并驱动夹爪支撑座42，焊枪4夹装在焊枪夹爪27中。本专利技术还可以包括：1、所述的从动齿轮32穿过左凸轮座17或右凸轮座34后与齿圈相配合。2、所述的衬垫2为高度可调的活塞式伸缩体。本专利技术的优势在于：本专利技术具备小型化、模块化、质量轻、重量分布均匀、经济实用、控制简单、运行稳定可靠、便于与管道外壁焊机的各种行走机构相匹配等优点，焊枪径向运动模块、焊枪轴向运动模块和焊枪摆动模块相互协调配合，可适用于圆形管道焊接和外壁熔敷，角度调节机构可根据管径大小调节焊接小车的安装角度，凸轮锁紧机构相比于其他锁紧机构更加可靠，操作简便，可实现一定管径稳定平滑锁紧，焊枪的径向、轴向以及摆动机构设计更加紧密，控制灵活，工作平稳，在一定程度上减少了焊接机器人的占用空间，为管道焊接机器人提供技术基础，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图；图2为本专利技术的主视结构示意图；图3为本专利技术仰视结构示意图；图4为本专利技术右侧凸轮锁紧机构剖视图；图5为本专利技术等轴测结构示意图。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：图1中，弹性轨道式管道外壁自动焊接机构和弹性轨道机构1装配组成全位置管道焊接机器人，应用于圆形直管道外壁焊接。弹性轨道式管道外壁自动焊接机构在工作中主要四个控制自由度，分别为可沿着圆形轨道3600转动自由度，径向移动机构沿着管道直径方向移动自由度，轴向移动机构沿平行于管道轴向往复移动自由度，以及焊枪的循环往复摆动自由度。结合图2-5，本专利技术包括圆周驱动电机、轴向驱动电机、摆动电机、焊接小车角度调节机构、凸轮锁紧机构、焊枪径向移动机构、焊枪轴向移动机构、焊枪摆动机构，下面分别对弹性轨道式管道外壁自动焊接机构的结构和动力传递过程进行说明：焊接小车圆周运动模块、焊枪轴向移动模块和焊枪摆动模块分别由伺服驱动电机12、轴向伺服驱动电机40、摆动步进电机41驱动，焊接小车圆周运动模块通过一级减速齿轮和弹性轨道啮合传动，焊枪轴向移动机构通过电机直接驱动齿轮齿条传动副实现焊枪在轴线方向上的往复运动，焊枪径向移动模块通过手动调节丝杠螺母调节旋钮，实现焊枪连接机构在管道径向上的位置高度，焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
弹性轨道式管道外壁自动焊接机构，其特征是：包括焊接小车圆周运动模块、焊枪径向移动模块、焊枪轴向移动模块和焊枪摆动模块；焊接小车圆周运动模块包括弹性轨道1、伺服驱动电机12、左凸轮锁紧机构、右凸轮锁紧机构、角度调节板19，右凸轮锁紧机构包括右凸轮座34、右侧从动轮、右轮座36、右凸轮连杆43、右凸轮端盖44、右锁紧把手45、右固定圈连杆46、右固定圈47、右凸轮48，右轮座36安装在右凸轮座34上，右轮座36端部通过角度调节螺钉安装在角度调节板19的一个U型槽中，右凸轮座34和右轮座36上分别安装第一右侧从动轮和第二右侧从动轮，右凸轮48位于右凸轮座34中，第一右侧从动轮安装在右凸轮48中，右凸轮端盖44与右凸轮48装配，右固定圈47安装在右凸轮端盖44的外侧，右锁紧把手45和右固定圈47通过右固定圈连杆46连接，右凸轮座34和右锁紧把手45通过右凸轮连杆43连接，左凸轮锁紧机构和右凸轮锁紧机构结构相同、对称布置，右凸轮座34和左凸轮锁紧机构的左凸轮座17通过角度调节销轴33相连，左凸轮座17在左凸轮锁紧机构的位置与右凸轮座34在右凸轮锁紧机构的位置相对应，角度调节板19中部与角度调节销轴33相连，伺服驱动电机12连接主动齿轮13，主动齿轮13与从动齿轮32相啮合，从动齿轮32与弹性轨道1上周向设置的齿圈相配合，弹性轨道1和待焊管道之间通过衬垫2支撑；焊枪径向移动模块包括丝杠调节旋钮10、径向移动底座11、径向移动盖板20、径向移动导轨21、径向移动滑块37、径向移动丝杠38，径向移动底座11固定在角度调节板19上，径向移动导轨21固定在径向移动底座11上，径向移动导轨21上安装能沿其滑动的径向移动滑块37，径向移动滑块37与径向移动盖板20相连，径向移动丝杠38与螺母相配合，径向移动盖板20与螺母相连，径向移动丝杠38的端部安装丝杠调节旋钮10；焊枪轴向移动模块包括光杠端头固定支撑5、轴向移动滑块6、光杠7、轴向移动支撑板8、光杠尾部支撑座9、直齿条22、轴向驱动齿轮23、齿条支撑座24、轴向驱动电机支撑座39、轴向伺服驱动电机40，轴向移动支撑板8两端分别与光杠端头固定支撑5和光杠尾部支撑座9相固定，光杠7安装在光杠端头固定支撑5和光杠尾部支撑座9之间，光杠尾部支撑座9与径向移动滑块37相连，可沿光杠7移动的轴向移动滑块6套装在光杠7上，齿条支撑板24和轴向移动滑块6装配在一起，直齿条22安装在齿条支撑板24上，轴向驱动电机支撑座39安装在轴向移动支撑板8上，轴向伺服驱动电机40安装在电机支撑座39上，轴向伺服驱动电机40连接轴向驱动齿轮23，轴向驱动齿轮23与直齿条22啮合；焊枪摆动模块包括焊枪4、摆动电机支撑座25、焊枪夹爪27、摆动步进电机41、夹爪支撑座42，摆动电机支撑座25安装在齿条支撑板24上，夹爪支撑座42和摆动电机支撑座25两端连接，焊枪夹爪27安装于夹爪支撑座42上，摆动步进电机41安装在摆动电机支撑座25一侧并驱动夹爪支撑座42，焊枪4夹装在焊枪夹爪27中。...

【技术特征摘要】
1.弹性轨道式管道外壁自动焊接机构，其特征是：包括焊接小车圆周运动
模块、焊枪径向移动模块、焊枪轴向移动模块和焊枪摆动模块；
焊接小车圆周运动模块包括弹性轨道1、伺服驱动电机12、左凸轮锁紧机
构、右凸轮锁紧机构、角度调节板19，右凸轮锁紧机构包括右凸轮座34、右侧
从动轮、右轮座36、右凸轮连杆43、右凸轮端盖44、右锁紧把手45、右固定
圈连杆46、右固定圈47、右凸轮48，右轮座36安装在右凸轮座34上，右轮
座36端部通过角度调节螺钉安装在角度调节板19的一个U型槽中，右凸轮座
34和右轮座36上分别安装第一右侧从动轮和第二右侧从动轮，右凸轮48位于
右凸轮座34中，第一右侧从动轮安装在右凸轮48中，右凸轮端盖44与右凸轮
48装配，右固定圈47安装在右凸轮端盖44的外侧，右锁紧把手45和右固定
圈47通过右固定圈连杆46连接，右凸轮座34和右锁紧把手45通过右凸轮连
杆43连接，左凸轮锁紧机构和右凸轮锁紧机构结构相同、对称布置，右凸轮座
34和左凸轮锁紧机构的左凸轮座17通过角度调节销轴33相连，左凸轮座17
在左凸轮锁紧机构的位置与右凸轮座34在右凸轮锁紧机构的位置相对应，角度
调节板19中部与角度调节销轴33相连，伺服驱动电机12连接主动齿轮13，
主动齿轮13与从动齿轮32相啮合，从动齿轮32与弹性轨道1上周向设置的齿
圈相配合，弹性轨道1和待焊管道之间通过衬垫2支撑；
焊枪径向移动模块包括丝杠调节旋钮10、径向移动底座11、径向移动盖板
20、径向移动导轨21、径向移动滑块37、径向移动丝杠38，径向移动底座11
固定在角度调节板19上，径向移动导轨21固定在径向移动底座11上，径向移
动导轨21...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪文，杨柳，王俊明，赵志明，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23