一種管道焊接機器人及焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機器人技術領域，涉及一種管道焊接機器人，本發(fā)明還涉及利用上述機器人焊接管道的方法。
【背景技術】
[0002]隨著“西氣東輸”等項目的實施，管道輸送成為其輸送的重要手段，相應的，管道焊接成為長距離管道鋪設的關鍵技術。我國是一個消費大國，對石油、天然氣等使用量逐年增加，從長遠利益、降低成本和使用安全性方面考慮，采用管道運輸比用公路和鐵路運輸更可行。
[0003]對石油、天然氣等輸送用管道的鋪設，其跨度大，施工環(huán)境差，同時，管道在鋪設過程中，大部分管道的對接環(huán)縫焊接時管件是固定安裝，這就要求焊接設備能實現(xiàn)繞管道360°的全方位焊接。在此種情況下，采用手工焊接，工人的勞動強度大，生產(chǎn)效率低，施工進程受工作環(huán)境等自然因素影響，難于滿足管道鋪設過程中對焊接質(zhì)量和效率的要求，且我國的焊接工人短缺。因此，迫切需要研宄一種能替代手工焊接的自動化管道焊接設備以提高管道鋪設的效率和焊接合格率，更重要的是節(jié)省了焊接成本，也減輕了工人的勞動強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種管道焊接機器人，解決了現(xiàn)有焊接技術無法滿足焊接質(zhì)量和效率的問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述機器人焊接管道的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的第一種技術方案是:一種管道焊接機器人，包括軌道組件、縱向進給機構、焊槍姿態(tài)調(diào)整機構、橫向進給機構、驅(qū)動機構、車體組件、自動送絲機構及焊槍位姿檢測系統(tǒng)和焊槍，驅(qū)動機構通過螺栓固連在所述車體組件上；
[0007]軌道組件包括固定在被焊接管道內(nèi)的軌道圈，軌道圈通過螺釘和內(nèi)齒圈固連，軌道圈外側設置有用于連接相鄰軌道圈的連接件；
[0008]縱向進給機構包括通過螺釘固定的縱向進給電動缸和電機a，通過平鍵將電機a的軸與縱向進給電動缸輸入軸連接，電機a轉動時帶動縱向進給電動缸的滑塊沿缸體軸向運動；
[0009]焊槍姿態(tài)調(diào)整機構包括固定在支架上的傳動齒輪對，支架下方通過螺釘連接有電機b，通過平鍵將電機b與傳動齒輪對的輸入齒輪固連，傳動齒輪對的輸出軸與自動送絲機構安裝板固連，支架固定在所述縱向進給機構的電動缸的滑塊上；
[0010]橫向進給機構包括通過螺釘連接的電動缸和電機C，電動缸的缸體通過螺釘與車體組件連接，通過螺釘將電機c的機體與橫向進給機構的電動缸的缸體固定，通過平鍵將電機C的軸與電動缸輸入軸連接，電動缸的滑塊與縱向進給機構中的縱向進給電動缸的缸體固定。；
[0011]驅(qū)動機構包括與所述車體組件固連的車體底座，車體底座下部通過齒輪軸承座固定有小齒輪軸，小齒輪軸上設置有電機d ；
[0012]車體組件包括固定在車架上的在軸承座，軸承座借助軸承標準件與內(nèi)輪軸連接，內(nèi)輪軸上設置有內(nèi)導向滾輪，內(nèi)輪軸通過車輪連接板與設置在外輪軸上的外導向滾輪連接，內(nèi)導向滾輪與軌道組件的軌道圈內(nèi)切，外導向滾輪與軌道組件的軌道圈外切；
[0013]自動送絲機構焊槍位姿檢測系統(tǒng)包括用于實現(xiàn)焊縫沿管道軸向位置檢測的圖像傳感器、焊縫沿管道徑向位置檢測的超聲波測距傳感器和自動送絲機構，圖像傳感器、超聲波測距傳感器和自動送絲機構均通過螺釘固定在自動送絲機構安裝板上。
[0014]本發(fā)明第一種技術方案的特點還在于:
[0015]軌道圈通過固定螺栓固定在被焊接管道內(nèi)。
[0016]縱向進給電動缸為滑塊式電動缸。
[0017]焊槍姿態(tài)調(diào)整機構設置在縱向進給電動缸的滑塊上，橫向進給機構設置在縱向進給電動缸的缸體上。
[0018]車架與軸承座通過螺栓連接。
[0019]本發(fā)明所采用的第二種技術方案是，利用上述管道焊接機器人焊接管道的方法，具體按照以下步驟實施:
[0020]步驟1:采集信息；
[0021]步驟2:調(diào)節(jié)焊槍位置；
[0022]步驟3:焊接管道。
[0023]本發(fā)明第二種技術方案的特點還在于:
[0024]步驟I具體按照以下步驟實施:
[0025]步驟1.1，通過圖像傳感器采集焊槍沿管道軸向的位置信息；
[0026]步驟1.2，通過超聲波測距傳感器采集焊槍沿管道徑向的位置信息。
[0027]步驟2具體按照以下步驟實施:
[0028]步驟2.1，根據(jù)步驟1.1采集到的焊槍沿管道軸向的位置信息，通過橫向進給機構的電動缸和縱向進給電動缸調(diào)整焊槍與焊縫對中；
[0029]步驟2.2，根據(jù)步驟1.2采集到的焊槍沿管道徑向的位置信息，通過電機b帶動傳動齒輪對，傳動齒輪對帶動自動送絲機構安裝板來調(diào)節(jié)焊槍與被焊接管道壁的距離。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種管道焊接機器人實現(xiàn)了大型管道的360°全方位自動跟蹤焊接，可在較惡劣的工作環(huán)境下實現(xiàn)大型管道的自動焊接，改善了工人的工作環(huán)境，同時該管道焊接機器人可連續(xù)作業(yè)，克服了人工工作時間不能太長的限制，提高了工程的進度。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明一種管道焊接機器人的結構示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明一種管道焊接機器人中軌道組件的結構示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明一種管道焊接機器人中縱向進給機構的結構示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明一種管道焊接機器人中焊槍姿態(tài)調(diào)整機構的結構示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明一種管道焊接機器人中橫向進給機構的結構示意圖；
[0036]圖6是本發(fā)明一種管道焊接機器人中驅(qū)動機構的結構示意圖；
[0037]圖7是本發(fā)明一種管道焊接機器人中車體組件的結構示意圖；
[0038]圖8是本發(fā)明一種管道焊接機器人中自動送絲機構及焊槍位姿檢測系統(tǒng)的結構示意圖。
[0039]圖中，1.軌道組件，2.縱向進給機構，3.焊槍姿態(tài)調(diào)整機構，4.橫向進給機構，5.驅(qū)動機構，6.車體組件，7.焊槍位姿檢測系統(tǒng)，8.焊槍，9.軌道圈，10.內(nèi)齒圈，11.連接件，12.固定螺栓，13.縱向進給電動缸，14.電機a，15.支架，16.傳動齒輪對，17.電機b，18.自動送絲機構安裝板，19.電動缸，20.電機C，21.車體底座，22.齒輪軸承座，23.小齒輪軸，24.電機d，25.車架，26.軸承座，27.內(nèi)導向滾輪，28.車輪連接板，29.外導向滾輪，30.內(nèi)輪軸，31.外輪軸，32.圖像傳感器，33.自動送絲機構，34.超聲波測距傳感器。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0041]本發(fā)明一種管道焊接機器人的結構如圖1所示，包括軌道組件1、縱向進給機構2、焊槍姿態(tài)調(diào)整機構3、橫向進給機構4、驅(qū)動機構5、車體組件6、焊槍位姿檢測系統(tǒng)7和焊槍8，驅(qū)動機構5通過螺栓固連在車體組件6上；
[0042]如圖2所示，軌道組件I包括固定在被焊接管道內(nèi)的軌道圈9，軌道圈9通過螺釘和內(nèi)齒圈10固連，軌道圈9外側設置有用于連接相鄰軌道圈的連接件11 ;
[0043]如圖3所示，縱向進給機構2包括通過螺釘固定的縱向進給電動缸13和電機al4，通過平鍵將電機al4的軸與縱向進給電動缸13輸入軸連接，電機al4轉動時帶動縱向進給電動缸13的滑塊沿缸體軸向運動；
[0044]如圖4所示，焊槍姿態(tài)調(diào)整機構3包括固定在支架15上的傳動齒輪對16，支架15下方通過螺釘連接有電機bl7，通過平鍵將電機bl7與傳動齒輪對16的輸入齒輪固連，傳動齒輪對16的輸出軸與自動送絲機構安裝板18固連，支架15固定在縱向進給機構2的電動缸13的滑塊上；
[0045]如圖5所示，橫向進給機構4包括通過螺釘連接的電動缸19和電機c20，電動缸19的缸體通過螺釘與車體組件6連接，通過螺釘將電機c20的機體與橫向進給機構4的電動缸19的缸體固定，通過平鍵將電機c20的軸與電動缸19輸入軸連接，電動缸19的滑塊與縱向進給機構中的縱向進給電動缸13的缸體固定。；
[0046]如圖6所示，驅(qū)動機構5包括與車體組件6固連的車體底座21，車體底座21下部通過齒輪軸承座22固定有小齒輪軸23，小齒輪軸23上設置有電機d24 ；
[0047]如圖7所示，車體組件6包括固定在車架25上的在軸承座26，軸承座26借助軸承標準件與內(nèi)輪軸30連接，內(nèi)輪軸30上設置有內(nèi)導向滾輪27，內(nèi)輪軸30通過車輪連接板28與設置在外輪軸31上的外導向滾輪29連接，內(nèi)導向滾輪27與軌道組件I的軌道圈9內(nèi)切，外導向滾輪29與軌道組件I的軌道圈9外切；
[0048]如圖8所示，焊槍位姿檢測系統(tǒng)7包括用于實現(xiàn)焊縫