【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及山区管道焊接，具体涉及一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法。
技术介绍
1、近年来，伴随着我国油气消费量和进口量的不断增长，油气管网的建设规模也越来越大。与此同时，我国属于多山国家，山区面积占全国土地面积的40％以上。山区复杂的地形条件给管道建设带来了极大的挑战，地势陡峭、地震频发等因素增加了管道建设的风险，对工程质量提出了更高的要求，保证新建山区管道的工程建设质量，是当前亟待解决的关键问题。
2、由于山区地形条件苛刻，存在坡度、现场施工环境差等问题，导致不同坡度下受熔池重力的影响，焊接质量较低，且目前山区管道焊接现有自动化程度不高，采用的自动化焊接设备多为三自由度，难以很好的解决复杂山区地形下管道的全位置焊接。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种月牙摆式山区管道自动焊接装置及方法，以解决现有技术中，由于山区地形条件苛刻，存在坡度、现场施工环境差等问题，导致不同坡度下受熔池重力的影响，焊接质量较低的问题，同时解决目前山区管道焊接现有自动化程度不高，采用的自动化焊接设备多为三自由度，难以很好的解决复杂山区地形下管道的全位置焊接的问题。
2、根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述装置包括：
3、可调柔性导轨、焊接小车、焊枪姿态调整机构、焊枪、传感器模块以及控制器；
4、所述焊接小车安装在所述可调柔性导轨上，所述焊接小车绕着所述可调柔性导轨做环形运动，所述可调柔性导轨
5、所述焊枪姿态调整机构通过孔定位固定设置在所述焊接小车的车头处；
6、所述焊接小车上设置有焊枪支撑架，所述焊枪的末端通过所述焊枪支撑架连接在所述焊接小车上，所述焊枪的焊接端通过所述焊枪姿态调整机构的焊枪夹持板固定；
7、所述焊枪姿态调整机构用于调整所述焊枪的空间位姿；
8、所述传感器模块用于获取所述焊接小车的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；
9、所述控制器用于根据所述传感器模块的位姿控制所述焊枪姿态调整机构调整所述焊枪的空间运动状态，使得所述焊枪进行月牙摆式焊接，通过电弧推力抵消熔池重力的分力。
10、优选地，
11、所述传感器模块包括角度传感器以及空间位置传感器；
12、所述角度传感器设置在所述焊枪夹持板上，用于获取焊枪的焊接端的位姿信息，并将所述位姿信息发送给所述控制器；
13、所述空间位置传感器设置于所述焊接小车内部，用于获取所述焊接小车的空间位置信息，并将所述空间位置信息发送给所述控制器。
14、优选地，
15、所述焊接小车包括行走底盘和小车车体；
16、所述行走底盘通过锁紧机构安装在所述可调柔性导轨上，所述小车车体通过快插装置连接在行走底盘上，所述小车车体跟随行走底盘一起绕着所述可调柔性导轨做环形运动。
17、优选地，
18、所述焊枪姿态调整机构包括z形板、l形板、焊枪夹持板、第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机；
19、所述z形板的一端固定连接在所述小车车体的前端，所述z形板的另一端分别连接所述第一关节直驱电机以及l形板的一端；
20、所述l形板的另一端分别连接所述第二关节直驱电机以及焊枪夹持板；
21、所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机分别与所述控制器电气连接；
22、所述第一关节直驱电机用于带动所述l形板实现一个方向的倾角调整，所述第二关节直驱电机用于带动所述焊枪夹持板实现另一个方向的倾角调整；通过所述第一关节直驱电机以及第二关节直驱电机带动所述焊枪在两个相反方向进行组合运动，从而实现所述焊枪在平面内做月牙摆式运动。
23、优选地，还包括：
24、传感器固定盒；
25、所述传感器固定盒设置在所述焊枪夹持板上，所述传感器固定盒内设置有角度传感器以及控制器。
26、优选地，
27、所述可调柔性导轨包括弹簧夹、卡扣和弹性轨道；
28、所述弹簧夹包括多个，多个弹簧夹分别通过螺母安装在弹性轨道内侧，起到固定作用；
29、所述卡扣固定安装在弹性轨道的一端，所述弹性轨道的另一端设置有卡槽，通过所述卡扣与卡槽的配合使得所述弹性轨道呈环形闭合状态。
30、根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种月牙摆式山区管道自动焊接方法，所述方法基于上述任意一项所述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述方法包括：
31、将待焊接的山区管道的坡口对接放置在一起，对待焊的山区管道的坡口处进行焊前处理；
32、在待焊接的山区管道的坡口处安装可调柔性导轨，将焊接小车安装在所述可调柔性导轨上；
33、调整焊接小车上的焊枪姿态调整机构，将焊枪对正到焊接坡口处，通过角度传感器以及空间位置传感器记录初始位姿；
34、所述焊接小车绕着待焊的山区管道的坡口处在可调柔性导轨上做环形运动，通过空间位置传感器实时检测并反馈所述焊接小车的空间位置信息给控制器，通过角度传感器实时检测并反馈焊枪末端的位姿信息给控制器；
35、所述控制器根据空间位置传感器以及角度传感器实时采集的信息，得出焊接小车当前时刻的位姿信息，结合所述焊接小车上一时刻的位姿信息计算所述焊接小车下一时刻的位姿信息，所述控制器根据所述焊接小车下一时刻的位姿信息向焊枪姿态调整机构以及焊接小车发送控制信号；
36、所述焊接小车以及焊枪姿态调整机构根据控制信号实时调整焊枪的空间运动状态，使得焊枪移动到指定位置，通过电弧推力抵消熔池重力的分力，焊枪在第一直驱电机以及第二直驱电机的作用下做月牙摆焊接，直到完成坡口处的全部填充焊接及盖面焊接。
37、优选地，
38、所述待焊接的管道按周向方向划分为四个工作区域，每个工作区域设置有对应的焊接工艺参数。
39、本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
40、本申请通过焊枪姿态调整机构调节焊枪的位置，实现焊枪的五自由度运动，从而实现月牙摆式焊接，通过月牙摆式焊接能够在焊接过程中利用电弧推力抵消因山区坡度带来的熔池重力的影响，提高焊接质量，通过传感器模块的应用可实现焊接过程的实时反馈，从而实现自动化调整功能，实现智能化焊接。
41、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
7.一种月牙摆式山区管道自动焊接方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-6任意一项所述的一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种月牙摆式山区管道自动焊接装置，其特征在于，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗雨，任飞燕，许耀波，田文鹏，于俊杰，苏佳毅，王庆林，贾玉麟，黄子祥，冯艳，钱学芝，焦向东，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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