重量平衡器和管道结合方法技术

本发明专利技术涉及一种重量平衡器和当在船舶、工厂、管路工作地点等设置和焊接管道时能够减小管道负载的管道结合方法。根据本发明专利技术的重量平衡器包括：用于放置对准物体的操作板；安装于操作板下部的多个负载传感器；接收负载传感器产生的检测信号并分析对准物体的信息以产生控制信号的控制器；接收来自控制器的控制信号从而控制多个压力供应管线中每个的工作压力的工作力驱动器；以及连接于压力供应管线以根据被工作力驱动器控制的工作压力的大小来控制操作板的位置或姿势的多个调平气缸和平衡装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种重量平衡器和一种管道结合方法；并且更特别地涉及 一种重量平衡器和当在船舶、工厂、管路工作地点等设置和焊接管道时能 够减小管道负载的管道结合方法。
技术介绍
船舶、工厂、管路工作地点等地方具有很多轻或重型管道。也就是说， 供不同流体、气体、电连接件等穿过的管道安装成跟蜘蛛网一样复杂。实际上，因为这些管道的长度有限，焊接操作员要将多个管道焊接在 一起从而使得管道达到理想长度。特别地，甚至用于主管道线路中的单个管道和重型管道也彼此连接以 形成相对更长的管道，同时适用于管路或管道工程设计。此处，基准管道(后面称为"第一管道")和对应于将被对准的物体并 且对焊于第一管道的管道(后面称为"第二管道")在对焊前需要被对准。使用者通过使用起重机的钢丝或带子来手动调节第二管道的方向、位 置和高度来执行调平操作，从而使得第一管道和第二管道对准。使用者将第一管道置于类似平板的桌子上，并且将第二管道置于放在 与平板相对的位置的类似Y箍块的简单夹具内。简单夹具在第二管道的下 部支撑第二管道并且用于通过第二管道和Y箍块的自重来固定第二管道。在用起重机的钢丝略微抬起第二管道后使用者慢慢地向前、向后、向 左、向右、向上、向下等在所有方向上移动第二管道，或根据移动调节简 单夹具的高度和方向，从而将第二管道与第一管道对准。但是，当第二管道很长并且很重时这样的手动管道对准操作非常艰难，并且具有这样的缺陷即使操作员是熟练工，取决于管道高度、角度、位置、振动等因素的用于对准和焊接这些管道的工作时间非常长，特别是当 处于失衡状态导致第二管道的重心与其形状的中心偏心时。此外，管道的焊接操作不能迅速实现，因为很难精确地实现手动管道 对准操作。例如，在用于焊接第一和第二管道的焊接操作期间，通常需要 操作员走进管道内对结合部分进行点焊，并且接着从外部以常规方式焊接 管道。因此，需要一种能够通过精确地调节管道的高度、位置、倾斜度、振动来提高焊接质量的重量平衡器，同时对支撑管道的双板型操作板赋予6 个自由度。此外， 一般地，在对焊前需要将多个管道对准从而彼此连接。根据现 有技术的两个管道的点焊前的结合操作如下所述。该结合操作是使得预设 的管道之间的缝隙和级差符合特定的公差从而通过如TIG来焊接管道。此 处，需要对将被彼此一致地装配的两个管道进行圆度校正。此处，真圆指的是沿其圆周测定的直径或半径为固定值的圆。对于管 道，真圆进一步指的是对应于最大内径与最小内径之间差值的圆度位于公 差内的圆。在现有技术的管道结合方法中，操作员将所有管道置于平板上并且通 过使用钢丝或带子一致地保持其缝隙从而彼此接触，接着通过将第一翼片 与管道的外径的一侧结合来实现点焊。随后，操作员将电源插座(power jack)插入管道并且使得级差合适同时使用电源插座反复地校正管道的真 圆，接着进行点焊来将第二翼片结合到粘附有首先结合的第一翼片的管道 的相反侧。随后，操作员连续地进行点焊从而将第三翼片结合于对应于管 道的第二翼片的90。方向的位置，接着进行将第四翼片结合到粘附有第三 翼片的管道的相反侧的操作。随后，操作员在将刮刀凿插入两个管道之间 的缝隙之后通过在管道的圆周内移动刮刀凿来校正管道的缝隙。最后，操 作员进一步将第一与第二翼片之间、第二与第三翼片之间、第三与第四翼 片之间以及第四与第一翼片之间的其它翼片通过点焊结合。此处，其它翼 片的数目由管道的直径所决定。但是，根据现有技术的管道结合操作存在一个问题不但由于手动进 行操作导致操作时间很长，而且取决于操作员熟练程度的焊接质量的差异 也大相径庭。因此，缺陷在于当管道结合操作不是以流畅的方式进行时， 它就影响了后面的管道焊接操作。此外，当管道很大时，根据现有技术的管道结合操作更加困难。也就 是说，巨大的管道被置于平板上，为了随后结合该巨大的管道，另一个巨 大的管道通过使用起重机被置于与平板相同水平高度的多个夹具上。接着， 操作员在操纵起重机、调节夹具高度或将其左右移动的同时通过在两个巨 大的管道之间插入钢丝来校正缝隙，并且通过暂时地在其顶部安装水平仪 来满足级差，并且接着用点焊法从顶部固定翼片。随后，通过将电源插座 插入管道内来校正级差和真圆之后将翼片点焊在其下。但是，根据现有技术的管道结合方法具有一种不便巨大的管道应当 使用像独立起重机这样的运输装置来移动从而校正圆度，因为巨大的管道具有极大的重量如约600kg和长度如约6m，并且具有一种缺陷即使操作员是熟练工，对准和焊接管道的操作时间由于管道的高度、角度、位置、 振动等也需要较长时间，因为失衡状态导致管道的重心与根据管道的形状如弯管、肘管、T型管等的体积中心偏心。此外，为防止焊接过程中的氧化和硝化作用，在管道内的所有空间内注入昂贵的氩气(Ar)，并且注入的氩气通过管道两端的开放部分被排入大气，因此存在一个问题气体束紧的费用增加了。为解决上述问题，本专利技术的申请人提出了一种自动管道对准装置和管道对准方法，如韩国专利No. 639607中公开(称为"参考专利l")。但是，发现参考专利1的自动管道对准装置的困难在于，在克服将与 另一个管道对准的管道装配部分的重量的同时很难对准管道。例如， 一旦对应于装配部分的管道的重量和长度为约600kg和6m时， 就出现不能实现6个自由度移动的情形，因为六轴平行机器人像安装在自 动管道对准装置内的斯图尔特戈夫(stewart—gough)平台不能支撑装配部 分的重量，从而无法对准或装配管道。此处，6个自由度移动包括三轴平移 移动和三轴旋转移动。此处，三轴平移移动包括X轴方向的向前和向后移 动(波动)；Y轴方向的左右移动(摆动)；Z轴方向的上下移动(起伏)， 并且三轴旋转移动包括以X轴方向为基础旋转的滚动(ro);以Y轴方向 为基础旋转的俯仰(pi);以及以Z轴方向为基础旋转的偏转(ya)。此外，为了对准较小的装配部分，六轴平行机器人能够将装配部分移 至管道，但在重量平衡器的上部与装配部分之间会发生摩擦。因此装配部分和自动管道对准装置上会被施加过重负载，可能在装配部分内发生损坏 如刮擦等，并且可能改变自动管道对准装置和装配部分的夹紧位置。此外，现有技术的自动管道对准装置不考虑与独立重量平衡器的协同 操作，而是仅提出了使用自动管道对准装置的自动管道对准方法，因此实 际上很难自动对准管道，因为没有提出将其与重量平衡器结合在一起的方 法。例如，现有技术的自动管道对准方法具有这样的缺陷夹紧位置不稳 定并且校正真圆或对准管道和装配部分的精确度相对较低，因为没有公开 恰恰在夹紧前用于平衡装置的操作。特别地，现有技术的自动管道对准装置的描述中提到的重量平衡器包 括简单的结构。与管道对齐的装配部分被安装在上部并且重量平衡器在地 面上移动，从而通过将装配部分与管道接触来形成结合部分。但是，在将重量平衡器用于现有技术中的自动管道对准装置时，用于 装配部分的有效负载不能被主动地减少，并且不能在对应于6个自由度平 移移动或旋转时支撑装配部分。此外，支撑装配部分的重量平衡器的上部 是固定的，从而如上所述导致在装配部分与重量平衡器的上部之间产生摩 擦。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的主要目的在于提供适于通过精确地调节管道的高度、 位置、倾斜度和振动来提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重量平衡器，包括：　用于放置对准物体的操作板；　多个安装于操作板下部的负载传感器；　接收负载传感器产生的检测信号并分析对准物体的信息从而产生控制信号的控制器；　接收来自控制器的控制信号从而控制多个压力供应管线中每个的工作压力的工作力驱动器；以及　连接于压力供应管线以根据被工作力驱动器所控制的工作压力的大小来控制操作板的位置或姿势的多个调平气缸和平衡装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵基秀，朴永俊，朴宣奎，郑圣烨，张弘来，河映列，金成俊，朴宗一，
申请(专利权)人：三星重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]